国家标准 GB/T405802021 高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术导则 TechniealguideformodelingHVDctransmissionsystemsin electrommechanicaltransientsimulations 2021-10-11发布 2022-05-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T40580一2021 次目前言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义总则资料和数据的准备高压直流输电系统机电暂态模型 6 *+ 模型参数校核建模报告附录A(规范性》直流输电一次系统参数附录B规范性直流输电控制系统参数附录c(规范性》直流输电一次系统的计算模型附录D(规范性限幅型直流输电控制系统模型 26 附录E规范性选择型直流输电控制系统模型 39 附录F规范性直流输电附加控制系统模型 16 附录G(资料性)模型参数校核的误差指标 19
GB/T40580一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由电力企业联合会提出本文件由全国电网运行与控制标准化技术委员会(SAC/TC446)归口本文件起草单位:国家电网有限公司国家电力调度控制中心、电力科学研究院有限公司南方电网电力调度控制中心、南方电网科学研究院有限责任公司、国家电网公司华中分部、国家电网有限公司华东分部、国网辽宁省电力有限公司、国网陕西省电力公司、许继电气股份有限公司、南京南瑞继保电气有限公司本文件主要起草人宋新立、贺静波、刘涛、吴国肠、张怡、梅勇、苏寅生、彭忠、柏传军、潘晓杰李建华、营鹏、李明,、戴汉扬付鲁川,杨飞、丁平,王毅、顾卓远、王俊生、李泰,孙华东、郭强、安宁,李芳苏志达、王铁柱、邓俊、曹森、卢东斌、肖龙,赵敏,黄志光,何飞、王茂海、罗亚洲、张三洪,边宏宇,霍承祥武朝强、王官宏、于大海、李照庭、韩志勇、肖静、陶向红、张星、王峰,朱艺颖、王微微、林少伯张晓丽、穆清、王虹富、常松,李文锋.、陶向字、李跃略,刘琳,郑伟杰、,谢国平,徐得超、王样胆
GB/T40580一2021 高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术导则范围本文件规定了电力系统机电暂态仿真分析计算用高压直流输电系统模型(简称“高压直流输电系统机电暂态模型”)的建立方法,包括资料和数据准备、模型建立和参数校核本文件适用于采用电网换相换流器为核心的士400kV及以上电压等级、每站一个极由单个或两个 12脉动换流器串联结构的直流输电系统建模,其他电压等级和不同主回路结构的直流输电系统可参照执行规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T13498 高压直流输电术语 GB/T25843士800kV特高压直流输电控制与保护设备技术要求 GB/T50789士800kV直流换流站设计规范 DL/T277高压直流输电系统控制保护整定技术规程术语和定义 GB/T13498界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 高压直流输电系统机电暂态模型eleetromeehaniealtransientmodelorHVDctransissionsystemm 基于交流系统基波序相量,模拟在交流系统对称和无畸变条件下高压直流输电系统自身动态特性及其与交流系统之间相互作用特性的模型 3.2 限幅型控制系统模型controlmodelbasedonlimmiting 采用直流电压和关断角控制器的输出量作为直流电流控制器输出量限幅的直流输电控制系统模型 3.3 选择型控制系统模型eontrolmodelbaseloseleetimg 通过比较直流电流、直流电压及关断角三种控制对象偏差量,选择被控对象的直流输电控制系统模型总则 4.1建立高压直流输电系统机电暂态模型
GB/T40580一2021 4.2收集直流输电一次系统、控制系统相关资料与参数,以及电磁暂态仿真,现场试验和实际运行数据,分析确定模型结构与典型参数,开展参数校核工作,确保模型与参数的准确性,形成建模报告 5 资料和数据的准备 5.1资料与数据的来源应根据直流输电工程所处阶段,向电网规划部门、设计单位、设备供货商调试单位、电网调度运行部门等收集资料和数据 5.2资料与数据 5.2.1 -次系统模型参数应按附录A的格式提供,控制系统模型参数应按附录B的格式提供 5.2.2电网规划部门应提供直流输电系统类型、额定电压、直流功率和短路容量 5.2.3设计单位应提供直流输电系统成套设计书换流站主接线图、一次系统设备参数及控制系统资料和数据,并应符合GBy/T13498.GB/T50789的规定 5.2.4设备供货商应提供直流输电一次系统控制系统的电磁暂态模型、参数和使用说明模型应输出符合表以5相表鼠27的用于参数校核的标准信号,并应符合CGBT148.cGBT8a和T7的规定调试单位应提供系统调试方案,系统调试计算数据,试验录波数据和调试报告 5.2.5 5.2.6电网调度运行部门应提供用于模型参数校核的故障录波及对应电网数据 5.3标么值 5.3.1除非特别标识,控制系统模型变量和参数(除角度外)均应为标么值 5.3.2交流系统与直流系统宜采用不同的基准值 5.3.3交流系统容量基准值s为系统基准容量,换流母线电压基准值U为该电压等级交流电压基准值,换流母线电流基准值l应为sn/(U). 5.3.4换流变压器参数以交流系统容量s为基准值 5.3.5直流电压的基准值U为设计单极额定直流电压,直流电流基准值I为设计单极额定直流电流,直流功率基准值P画为设计单极额定直流功率高压直流输电系统机电暂态模型 6.1一般规定模型建立的流程至少应包括收集资料,确定一次系统模型,选用控制系统模型和配置模型参数当实际工程模型与本文件模型结构不一致时,宜选择与实际工程结构最为接近的模型,并通过参数调整使外特性满足误差要求,或采用自定义模型 6.2模型组成 6.2.1模型应由一次系统模型、控制系统模型组成,如图1所示 6.2.2 一次系统应由主回路,无功补偿装置组成,主回路应包括换流变压器,换流器、平波电抗器和直流输电线路,模型应符合6.3.1的规定;无功补偿装置中的交流滤波器模型应符合6.3.2的规定 6.2.3控制系统模型应包括基本控制系统和附加控制系统模型,基本控制系统模型应按照6.4的规定，根据实际工程选用相应类型,可分为限幅型和选择型;附加控制系统模型应符合6.5的规定
GB/T40580一2021 -次系统无功补偿无功补偿置装置 K% 基本控制系统限幅型、选择型 P,t心 ",t心附加控制系统标引序号说明: U U，整流侧、逆变侧换流母线交流电压; r、 P,,P -整流侧、逆变侧有功功率; Q,Q 整流侧、逆变侧无功功率 Ua,U 整流侧、逆变侧直流电压 Iw、I 整流侧、逆变侧直流电流" 整流侧,逆变侧输出触发角 a,a fr、f -整流侧、逆变侧换流母线频率整流侧、逆变侧无功控制量 Q a fiwe K,%,K,% 整流侧、逆变侧分接头挡位; AP 附加控制系统的功率调制输出量虚数单位,j= 图1模型组成 6.3 一次系统模型 6.3.1主回路可根据连接形式,分为两端直流、多端直流(串联型、并联型),模型采用等值电路表示,包括正常换相计算模型和换相失败计算模型,并应符合附录C的规定 6.3.2交流滤波器模型在机电暂态仿真中可简化为电容器 6.4基本控制系统模型 6.4.1限幅型控制系统模型组成如图2所示除附加控制外,宜包括电流指令计算、低压限流控制、功率转移控制极电流过负荷限制电流控制电压控制,换相失败预测,关断角控制电压恢复控制、整流侧最小触发角控制、重启动控制、触发角跟畅配合、分接头控制、无功与交流电压控制等模块各模块模型应符合附录D的规定
GB/T40580一2021 无功控制分接头交流电压控制控制 u. Om 无功补偿整置交流系统整流侧最小触发角 amm 控制功率转移控制 Aa 换相失败预测关断角控制 AP 附加控制电流指令低压限流 'aRd ntn 计算控制电流控制 l 4inlMar ae a 极电流触发角重启动 Flu 电压控制过负荷限制限帮配合控制 4.e Fl 1oMes 电压恢复 Flug 控制标引序号说明: P -对极的功率值; 重启动控制输出的触发角1 forn(p ae 直流电流的指令值; 电压控制的输出触发角; aea 附加控制系统的功率调制输出量; A 电流控制积分环节输出下限; aMn P a款d 直流功率参考值; 触发角上限; aintMa 输人过负荷环节的直流电流指令值触发角下限 m ain -过负荷环节输出的直流电流指令上限角度中间变量 lnMh anrmM 经过低压限流控制后的电流输出值 Fagm -移相标志; U 换流母线交流电压; Fag 重启动标志电压恢复控制启动标志; I！直流电流; Flagm 直流电压; 无功控制量; U Qiien 分接头挡位，触发角; K% a 换相失败预测输出角 -换流站向交流系统输送的无功功率; P 关断角控制的输出角; 整流侧直流功率 am 整流侧最小触发角控制的输出角; 关断角 araml 图2限幅型控制系统模型组成 6.4.2选择型控制系统模型组成如图3所示除附加控制外,宜包括电流指令计算,功率转移控制、电流裕度补偿、极电流限制电流指令协调、低压限流控制、选择型闭环控制器、关断角控制、换相失败预测、触发角控制重启动控制、分接头控制、无功与交流电压控制等模块各模块模型应符合附录E的规定
GB/T40580一2021 g 分接头无功与控制无功补偿交流电装置小压控制交流系统功率转移电流指令电流裕度极电流附加计算控制补偿限制控制 A lu cos 电流指令低压限流协调控制选择型闭环触发角控制器控制 Fl吗重启动控制换相失败关断角控制预测 cos( Ua0 yned 标引序号说明: U -交流电压; 直流电压参考值; UuRid U 直流电压; U 直流电压裕度; margIn -直流功率参考值; 触发角指令; PkRt -附加控制输出的功率参考值; 选择型闭环控制输出的触发角; AP en -直流电流的指令值; -经过关断角控制输出的触发角余弦值 cosa Pmn 来自对极的功率值; 关断角经过极间功率转移功能后的电流参考值换相失败预测输出的关断角参考值增量; A7 I 经过电流裕度补偿后的电流参考值 U 理想空载电压 leme 经过极电流限制之后的电流参考值: 关断角参考值; y. 对站极电流限制功能输出值 Qia 无功控制量; Ipel0s 经过电流指令协训后的直流电流指令值， K% 1 分接头挡位; 经过低压限流控制后的电流输出值 I. -换流站向交流系统输送的无功功率; 整流侧直流功率; I -直流电流; 直流电流裕度; Flagm 强制移相信号 ImrE 图3选择型控制系统模型组成 6.5附加控制系统模型附加控制宜包括频率控制低频振荡阻尼控制和直流功率调制等模型应符合附录F的规定
GB/T40580一2021 模型参数校核 7.1应对直流输电控制系统模型参数进行校核基于直流工程规划阶段的设计参数,在控制保护装置联调试验、现场试验和调度运行阶段应采用相应阶段的数据对模型参数进行校核 7.2参数校核宜采用下列步骤: 根据直流工程投产阶段及试验条件,选取合适的数据来源,收集相应试验数据 a b 根据试验项目及试验数据,将仿真结果与之对比,评价误差 c 分析误差产生的原因,调整相关参数,最终确定模型参数 7.3参数校核试验项目应包括下列内容: 阶跃试验,包括直流功率阶跃、直流电流阶跃和直流电压阶跃,阶跃量AP.,AI ,AU ,维持时间A后,阶跃至初始指令 b 短路试验,包括整流侧、逆变侧换流母线三相瞬时性短路,短路持续时间A 7.4参数校核数据来源应包括下列内容控保联调阶段,直流输电控制保护装置功能试验与动态性能试验(联调试验)数据; a b 现场试验阶段,直流输电工程现场试验数据; 调度运行阶段,厂家提供的与实际工程一致的动态性能试验数据或电磁暂态模型,调度运行部 c 门提供的实际运行录波数据 7.5校核参数应符合下列规定: 功率控制环节参数根据直流功率阶跃试验数据校核; a 电流控制环节参数根据直流电流阶跃试验数据校核; b 电压控制环节参数根据直流电压阶跃试验数据校核; c 整流侧最小触发角控制环节参数根据整流侧换流母线三相瞬时性短路试验数据校核 d 换相失败预测环节参数根据逆变侧换流母线三相瞬时性短路试验数据校核; e 低压限流控制环节参数根据换流母线三相短路试验数据校核 f) 7.6参数校核时,误差评价指标可采用平均误差和最大误差误差计算扰动区间选取、计算方法和误差评价标准见附录G 建模报告 8 建模报告应包括但不限于下列内容概况,包括直流输电系统名称,电压,电流、容量、投运时间、试验时间和试验单位; a 建模标准和基本方法; b 直流工程设计单位和直流设备供货商提供的模型和设计参数; c 小电力系统机电暂态稳定计算用的直流输电系统模型和参数,并指明基准值,说明仿真计算用程序和计算条件,提供校核试验波形和仿真计算波形,提供校核误差评价指标; 结论及建议包括下列内容模型校核内容,并确保结果准确性; 1 2 给出模型和参数及可用于电力系统稳定计算的结论 33 列出存在问题和处理意见 fD 本文件第5章规定的资料和数据
GB/T40580一2021 附录 A 规范性直流输电一次系统参数 A.1概述已投运的直流输电工程,应提供工程实际数据;规划设计和建设阶段的直流输电工程,应提供工程设计数据,建成投运后应更新为工程实际数据 A.2系统运行参数根据实际工程情况按照表A.1的格式提供系统运行参数表A.1系统运行参数序号参数名称单位数值备注换流站接人交流系统额定运行电压 kV 换流站接人交流系统最高稳态电压 kV 换流站接人交流系统最低稳态电压 kv 换流站接人交流系统额定频率 Hz 直流正送额定运行电压 kV A 直流正送额定运行电流直流正送额定运行功率 Mw 直流正送降压70%运行电压 kV 直流正送120%功率运行电流直流正送120%功率运行电压 kv 10 1 直流反送80%功率运行电流 kV 12 直流反送80%功率运行电压 A.3换流变压器参数按照表A.2的格式分别提供各换流站所采用的换流变压器参数表A.2换流变压器参数序号参数名称数值备注单位 MVA 额定容量交流侧额定线电压 kV kV 阀侧额定线电压短路电压百分比 % 空载损耗 kW
GB/T40580一2021 表A.2换流变压器参数续序号单位备注参数名称数值空载电流百分比 % 主抽头电压 kV 抽头额定档位抽头最高档位抽头最低档位 10 抽头级差 12 长期运行电流 13 联结方式变压器饱和相关参数 14 A.4交流滤波器参数提供各换流站交流滤波器的类型电路结构图,并按照表A.3的格式提供交流滤波器参数表A.3交流滤波器参数序号参数名称单位数值备注组数单组容量 Mvar 高端电阻R 低端电阻R n mH 高端电感L 低端电感 mH 高端电容C AF 低端电容C AF A.5无功补偿装置参数按照表A.4的格式提供无功补偿装置参数,包括并联电容器,电抗器等表A.4无功补偿装置参数序号参数名称单位数值备注类型组数 Mvar 单组容量电压等级 kV
GB/T40580一2021 A.6换流器参数按照表A.5的格式提供换流器参数表A.5换流器参数序号参数名称单位数值备注阀通态压降 kV 阀最小关断时间限制 s 相对阻性压降d, kV kV 理想空载直流电压U的平波电抗器参数按照表A.6的格式提供平波电抗器参数表A.6平波电抗器参数序号单位数值备注参数名称单站极线平波电抗器电感儿 mH mH 单站中性线平波电抗器电感 A.8直流滤波器参数提供各换流站直流滤波器的类型,电路结构图,并按照表A.7的格式提供直流滤波器参数表A.7直流滤波器参数单位序号数值备注参数名称组数单组容量 Mvar 高端电阻R 低端电阻R 高端电感 I mH 低端电感L mH 高端电容C F 低端电容C aF 直流线路参数提供直流线路的杆塔几何结构,并按照表A.8的格式提供杆塔参数和线路实测参数
GB/T40580一2021 表A.8直流线路参数序号单位参数名称数值备注线路长度 km 线路杆塔高度 mm 线路极间距 m 线路弧垂 mm 地线条数地线杆塔高度 m m 地线最大弧垂地线间水平距离 m 线路分裂数 10 分裂导线平均半径 m 1m 分裂导线分布半径 m 12 分裂导线单位长度直流电阻 n/km 13 地线平均半径 m 地线单位长度直流电阻 n/knm 14 5 直流线路单位长度电阻设计参数/实测参数 Q/kmm 直流线路单位长度电感设计参数/实测参数 16 mH/km 17 F/km 直流线路单位长度对地电容设计参数/实测参数 A.10接地极线路参数提供接地极线路的杆塔几何结构,并按照表A.9的格式提供各换流站接地极线路的杆塔参数和实测参数表A.9接地极线路参数序号参数名称单位数值备油线路长度 km 线路杆塔高度 m 线路极间距 mm 线路弧垂 m 地线杆塔高度 m 地线最大弧垂 m 线路单位长度直流电阻 Q/k 线路平均半径 m Q/km 地线单位长度直流电阻 10 地线平均半径 10
GB/T40580一2021 表 A.9接地极线路参数(续) 序号参数名称单位数值备注直流线路单位长度电阻设计参数/实测参数 m Q/km 12 直流线路单位长度电感设计参数/实测参数 mH/km 4F/km 13 直流线路单位长度对地电容设计参数/实测参数 11
GB/T40580一2021 录附 B 规范性) 直流输电控制系统参数 B.1概述控制系统参数应由设备供货商按表B.1一表B.25提供,包括限幅型控制系统、选择型控制系统、附加控制系统在规划设计及建设阶段,设计单位按表B.28提供控制参数 B.2限幅型控制系统参数限幅型控制系统各模块参数按照下列表格的格式提供电流指令计算模型参数按表B.1提供， a b 低压限流控制模型参数按表B.2提供功率转移控制模型参数按表B.3提供; 极电流过负荷限制模型参数按表B.4提供; d 电流控制模型参数按表B.5提供参数按表B.6提供换相失败预测模型参数按表B.7提供; g 关断角控制模型参数按表B.8提供; 电压恢复控制模型参数按表B.9提供; 整流侧最小触发角控制模型参数按表B.10提供重启动控制模型参数按表B.11提供， k 触发角限幅配合模型参数按表B.12提供; 分接头控制模型参数按表B.13提供; m 无功与交流电压控制模型参数按表B14提供 n 表B.1电流指令计算模型参数序号符号参数名单位数值备注直流电流指令值下限 IMi p,u. T 电压滤波时间常数 T 电流滤波时间常数！功率滤波时间常数 UMm 电压滤波环节下限幅 p.u Ia 直流电流基准值 kA kV Um 直流电压基准值 12
GB/T40580一2021 表B.2低压限流控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 T 电压滤波时间常数最小电流指令 p,u， Ulm 电压低阔值 p.u. Uwtid 电压高阔值 p.u. 表B.3功率转移控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 Ua 电压滤波环节下限幅 p,u， T 电压滤波时间常数 T 电压滤波时间常数表B,4极电流过负荷限制模型参数序号符号参数名单位数值备注过负荷计时电流门槛 IRe1 表B.5电流控制模型参数序号符号参数省单位数值备注 T 电流滤波时间常数直流电流裕度 1mre p,u， Gain 电流控制增益 K，电流控制比例增益电流控制积分时间常数表B.6电压控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 OFFSET 整流侧直流电压参考偏移值 OFFSETm 逆变侧直流电压参考偏移值 p.u. 线路电阻 p.u. T 滤波时间常数 K 电压控制比例增益 T 电压控制积分时间常数 13
GB/T40580一2021 表B.7换相失败预测模型参数序号符号参数名单位数值备浊 T 滤波时间常数 K,K 换相失败预测比例增益 3 启动电压阔值 A、A p,u. 输人减小时的时间常数 T 时间窗口宽度表B.8关断角控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 T 滤波时间常数关断角参考值 Yl 增益系数表B.9电压恢复控制模型参数序号符号参数名单位数值备注启动阂值 k p.u 复归阂值 p.,u. T 上升沿触发延时时间 T 下降沿触发延时时间表B.10整流侧最小触发角控制模型参数序号符号单位数值参数名备注 K>K 两级启动岗值 K1、K p,u. 与K.K 对应的第一级、第二级输出角度重启动控制模型参数表B.11 序号符号参数名单位数值备注移相保持时间 fhRet 重启动保持时间 Re 移相角 a a 重启动角 14
GB/T40580一2021 表B.12触发角限幅配合模型参数序号符号参数名单位数值备注移相角 are 重启动角整流侧最小触发角参考值 ams在d 逆变侧最小触发角参考值 anR 表B.13分接头控制模型参数序号符号参数名单位数值备注触发角参考值 ared 触发角死区值 al 关断角参考值关断角死区值 Y U 直流电压死区值 p,u，测量时间常数防频繁动作延时时间表B.14无功与交流电压控制模型参数序号符号参数名单位数值备注投切动作延时无功功率死区 QAm p,u，无功功率参考值偏移量与有功功率的 fP 丽数关系交流母线电压死区 Ualmm p.u. Usin 交流过电压参考值" p.u. 交流过电压参考值2 p,u 交流过电压参考值3 Use p,u 信号延时时间1 信号延时时间2 10 信号延时时间3 1 UaHm U/U滞回参数 p.u. U.切交流滤波器参考值 12 Ulim p.u. U U允许投交流滤波器参考值 13 p,u. m nxl.innEnl 投交流滤波器参考值 l4 U p,u minlie 15 U允许切交流滤波器参考值 Umnlimbilh p.u 15
GB/T40580一2021 B.3选择型控制系统参数选择型控制系统各模块参数按照下列表格的格式提供电流指令计算模型参数按表B.15提供; a b 功率转移控制模型参数按表B.16提供; 电流裕度补偿模型参数按表B.17提供; d 极电流限制模型参数按表B.18提供低压限流控制模型参数按表B.2提供; 选择型闭环控制器模型参数按表B.19提供; 参数按表B.20提供，参换相失败预测模型参数按表B.21提供; h 触发角控制模型参数按表B.22提供; 重启动控制模型参数按表B.11提供; 分接头控制模型参数按表B.13提供; k lD 无功与交流电压控制模型参数按表B.14提供表B.15电流指令计算模型参数序号符号参数名单位数值备注 T 滤波时间常数电压滤波环节上限幅 U p,u Ua 电压滤波环节下限幅 p.u 表B.16功率转移控制模型参数参数名单位备注序号符号数值 T 电压滤波时间常数电压滤波时间常数表B.17 电流裕度补偿模型参数序号符号参数名单位数值备注电流裕度补偿死区值 Iemcn p.u 积分时间常数表B.18极电流限制模型参数序号符号单位数值参数名备注秒级过负荷限制电流值 p.u 小时级过负荷限制电流值 In p.u 16
GB/T40580一2021 表B.19选择型闭环控制器模型参数符号序号参数名单位数值备油电流裕度 Insim p.u. U 电压裕度 p.u. 'mrinm 关断角参考值 Ym p,u， K， PI控制器比例增益 T PI控制器积分时间常数 K，关断角增益 p.u. 表B.20关断角控制模型参数序号符号参数名单位数值备注逆变侧设定的关断角参考值 Y p.u. 正斜率修正系数换相电抗 dl p.u. 表B.21换相失败预测模型参数序号参数名单位备注符号数值 T 电压滤波时间常数零序电压判据的启动值电压幅值跌落的启动值 p.u T 保持时间 T 脉冲展宽延时时间 ,T.、T 关断角参考值增量滤波时间常数关断角参考值增量参数表B.22触发角控制模型参数序号符号参数名单位数值备注强制移相角 a 强制移相角 Ia 小电流阔值 p.u T 延时时间 B.4 附加控制系统参数附加控制系统各模块参数按照下列表格的格式提供频率控制模型参数按表B.23提供; a 17
GB/T40580一202 b 低频振荡阻尼控制模型参数按表B.24提供; c 直流功率调制模型参数按表B.25提供表B.23频率控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 K,K 比例增益系数第1种结构第1种结构 dead_set 频率偏差死区 p,u. T,T 时间常数第1种结构频率额定值第2种结构 p,u. 频率下限值第2种结构 p.u 频率上限值第2种结构 p,.u 时间常数第2种结构频率偏差限值 li1 p,u. lim2 功率限值 p.u 表B.24低频振荡阻尼控制模型参数序号符号参数名单位数值备注 TR 频率测量时间常数 TT 时间常数 K1,K 比例增益系数 1NPMAXN 频率偏差限值 p,u MAx 功率输出限值 p,u DEAD 频率偏差死区 p,u. 表B.25直流功率调制模型参数序号符号参数名单位数值备注 T、T 功率提升、回降的时间 B.5电磁暂态模型中要求输出的信号量设备供货商提供的用于参数校核的限幅型控制系统电磁暂态模型至少应给出表B26所列的输出信号,选择型控制系统电磁暂态模型至少应给出表B.27所列的输出信号表B.26限幅型控制系统模型中要求输出的信号量序号信号量名称备注换流母线三相电压瞬时值直流电压直流电流 18
GB/T40580一2021 表B.26限幅型控制系统模型中要求输出的信号量(续序号信号量名称备注交流电压最大持续值 D,.7中MAX-HOLD环节输出交流电压最小持续值直流电流滤波值直流电流偏差增益后直流电流偏差电流控制比例输出 10 电流控制积分输出 11 触发角指令 12 触发角置位值 D.,12中am 13 直流电压指令电压控制输出触发角 14 15 直流电流指令低压限流控制输出 16 17 关断角参考值增量滤波环节输出 18 换相失败预测输出整流侧最小触发角控制输出 19 20 逆变侧关断角参考值逆变侧关断角最小值 22 关断角控制电流偏差信号 23 关断角控制角度偏差 D.8中arcco环节输出 214 关断角控制角度修正信号 25 关断角控制输出 26 整流侧与逆变侧触发角测量值逆变侧关断角测量值 28 0控制输出 29 触发角置位信号 D.12中Fag 换流变分接开关挡位 30 逆变侧最小换相裕度计算输出 3 32 整流侧过电压限制触发角指令输出 19
GB/T40580一2021 表B.27选择型控制系统模型中要求输出的信号量序号信号量名称备注换流母线三相电压瞬时值直流电压直流电流正序电压幅值零序电压幅值直流电流滤波值直流电流指令经过极间转移功能后的直流电流参考值经过裕度补偿后的直流电流参考值经过极电流限制后的直流电流参考值经过电流指令协调后的直流电流参考值 11 12 低压限流控制中直流电压滤波值 13 经过低压限流控制后的直流电流参考值直流电流偏差 14 15 直流电压偏差 16 逆变侧实测关断角参考值逆变侧实测关断角偏差经过关断角控制输出的触发角余弦值 18 !9 换相失败预测输出 E.7中cosa 20 选择型控制器输出 21 选择型控制器的上限、下限值 2 选择型闭环控制输出的触发角 E.7中a 23 经过关断角控制输出的触发角余弦值 24 换相失败预测输出的关断角参考值增量触发角控制的输出 25 B.6设计单位提供的控制系统参数设计单位按照表B.28的格式提供控制参数表B.28设计单位提供的控制系统参数序号参数名单位数值备注理想空载直流电压 kV 额定触发角额定关断角 20
GB/T40580一2021 表B.28设计单位提供的控制系统参数(续序号单位参数名数值备注触发角的稳态控制范围关断角的稳态控制范围控制系统的最小限制角秒级过负荷电流小时级过负荷电流长期过负荷电流要求分组切除的最大电压 10 lV 1 要求分组投人的最小电压 kV 12 限制分组投人的最大电压 kV kV 13 限制分组切除的最小电压滤波器向上死区值 Mvar 14 15 滤波器向下死区值 Mvar 16 电容器向上死区值 Mvar 电容器向下死区值 17 Mvar kV 18 交流电压向上死区值 kV 交流电压向下死区值 19 21
GB/T40580一2021 附录 C 规范性) 直流输电一次系统的计算模型概述 C.1 在电力系统稳定性分析中,直流换流器采用准稳态模型其前提条件是假设换流母线电压为三相对称的正弦波,采用交流正序电压计算直流输电的一次系统模型在直流侧将换流器等效为受控电压源,整流、逆变两个换流器与直流线路联立求解;在交流侧将换流器等效为注人电网的有功和无功功率直流是否发生换相失败根据主回路的不同电路状态确定 c.2主回路计算模型两端直流在正常运行状态下的模型采用等值电路表示,如图C.1所示,并按公式(C.1)计算多端直流与两端直流的一次系统主回路建模方法基本一致,均采用等值电路表示直流侧交流侧交流侧 ",g. P",g I2 R2 R2 2 Uacosy Un.cos0 标引序号说明: P、尸 -整流侧逆变侧有功功率,标么值; Q,.Q 整流侧、逆变侧无功功率,标么值; U,U 整流侧、逆变侧理想空载直流电压,标么值; 整流侧触发角,单位为度() 月 -逆变侧触发超前角,单位为度('); 中点电压,标么值: u Ua,U 整流侧、逆变侧直流电压,标么值; Iir、I -整流侧逆变侧直流电流,标么值; d、d -整流侧逆变侧感性压降,标么值; Ra/2 整流侧、逆变侧线路电阻,标么值; La/2 -整流侧,逆变侧线路电感,标么值; 整流侧,逆变侧平波电抗器电感,标么值 L、L 两端直流输电主回路的模型图C.1 -1.(u -)-. U U朗,cosa一Iad ,cosa一 (C.1 #*** u =Uos/十ld-[u一U.co9/一1.(d.型马 C.3正常换相计算模型换流器的理想空载直流电压与交流电压的关系按公式(c.2)计算 22
GB/T40580一2021 u_3EU六.35u C.2 式中: U 理想空载直流电压,标么值换流变系统侧线电压有效值折算到换流变阀侧后的值,标么值整流侧换流器出口处直流电压按公式(C.3)计算 C.3 U =Ue,cosa一d.I 式中: U 整流侧直流电压,标么值; 整流侧理想空载直流电压,标么值 UO 整流侧触发角,单位为度('); 整流侧感性压降,标么值,按公式(C.4)计算; dl好" 整流侧直流电流标么值 (C.4 d.=一X 式中: 换相电抗,标么值逆变侧换流器出口处直流电压按公式(C.5)计算 c.5 U出=Uncos8十d.I 式中 U 道变侧直流电压,标么值; Ui -逆变侧理想空载直流电压,标么值; 逆变侧触发角,单位为度("); d，逆变侧感性压降,标么值; ！逆变侧直流电流,标么值根据公式(c.3)、公式(c.5),直流电压为与触发角相关的电压源和换相电抗压降之差,可用符合图C.2的串联形式戴维南电路表示 u U U40c0s b a 整流侧等效电路逆变侧等效电路图c.2换流器等值电路示意图直流线路模型采用电阻与电感串联电路将整流器和逆变器分别表示为戴维南电路,直流输电线路连接两端的等值电路,形成完整的直流一次电路模型,如图c.1所示图C.1中,线路电阻、电感平均分配在U 两侧,与平波电抗器、换相电抗共同形成对称形式,电路方程按公式(C.6)计算 23
GB/T40580一2021 U =Urcosa L(d -)-( 羊)喘 C.6 lU =l.oy十(u.斗“)+(.) Id=la 式中 U 中点电压,标么值 AI学中-"要.十女--l.-时-c" 对公式(c.7)两侧进行拉普拉斯变换,得到公式(C.8) Uorcosa一Ucos/3 C.8 Iis=Ia(s)= " " “+(L 十十L +烈 dl十 d十式中 -拉普拉斯算子 S 通过反变换可得到时域的I 和U. 在交流侧,根据功率守恒,注人交流电网的有功功率按公式(C.9)计算 C.9 P=UI 式中 P -注人交流电网的有功功率,标么值 U，直流电压,标么值; 直流电流标么值无功功率与功率因数相关,功率因数与换流器触发角、换相角和关断角等运行角度相关,按公式 (C.10)计算 Q =Ptang C.10 sin2a一sin2Y十24 tanp cos2a cos2?" 式中注人交流电网的无功功率,标么值 Q 注人交流电网的有功功率,标么值功率因数角,单位为度(") 触发角,单位为度(?); 关断角,单位为度(); 换相角,单位为度(") C.4换相失败计算模型发生换相失败时,逆变侧换流器同一相桥臂上的阀组同时导通即换流器的直流母线短路,反映到主回路,直流侧电路状态如图C.3所示 24
GB/T40580一2021 UUo.cosa4 Uo.cos/ 标引序号说明: U,U -整流侧、逆变侧理想空载直流电压,标么值; 整流侧触发角,单位为度(') 逆变侧触发超前角,单位为度("); 月 Ua,U 整流侧,逆变侧直流电压,标么值直流电流,标么值; 整流侧,逆变侧感性压降,标么值、d、 d L、L 整流侧、逆变侧平波电抗器电感,标么值; R 线路电阻,标么值线路电感,标么值 L 图c3换相失败状态直流系统一次电路模型发生换相失败时,逆变侧失去调节能力,直流线路上的电流变化完全取决于整流侧换流器的调节特性,电路方程按公式(C.11)计算 dla C.11 Uer,cosa一Ia(d十Ri)-(L十L 十L dt 25
GB/T40580一2021 附录 D 规范性) 限幅型直流输电控制系统模型电流指令计算模型 D.1 电流指令计算模型如图D.1所示,根据设定的功率或者电流参考值、直流电压和电流测量值,计算得到电流指令;当电流控制转移到逆变站时,弥补与裕度定值相等的电流降落给电流指令 RC'Aole" P CMoude 尸Muke f'elp PRe lrer A” BAkeP" lM U PAk Ua NT Ts 0.1m 十s 标引序号说明 A! 附加控制输出的功率指令,标么值; 对极极间功率转移环节输出,标么值 'en U. 直流电压,标么值 Uio -对极滤波后的直流电压,标么值直流电流,标么值 I 过负荷环节输出的直流电流指令上限,标么值; lnMhe 输人过负荷环节的直流电流指令值,标么值 -经过电流裕度补偿后的直流电流指令值,标么值; 图 D.1电流指令计算模型 26
GB/T40580一2021 拉普拉斯算子; BcModle 本极双极功率控制方式标志,1为本极处于双极协调控制模式0为单极独立运行 BC_Modle_BP -本极与对极均处于双极功率控制方式标志,l为双极均处于双极协调控制模式,0为双极中有一极或两极处于单极独立运行功率控制方式标志.1为功率控制模式,0为电流控制模式 P_NMole 直流输送双极功率的参考值,标么值; Pue 直流输送功率的参考值,标么值 PkRd 电流参考值,标么值; I c 电压滤波环节下限幅,标么值直流电流基准值,标么值; I. Ia 直流电流指令值下限,标么值电压滤波时间常数,单位为秒(s) 电流滤波时间常数,单位为秒(s); 功率滤波时间常数,当Pmn小于0时,该值取0,单位为秒(s) 图D.1电流指令计算模型续》 D.2低压限流控制模型低压限流控制模型如图D.2所示,根据预设定的特性曲线,由直流电压和电流测量值,对电流指令进行限幅 1+s . a Uwwp 标引序号说明: U 直流电压,标么值直流电压滤波值标么值; U -直流电流的指令值,由指令计算环节输出,标么值 Ia 经低压限流后的电流指令,标么值拉普拉斯算子; 电压滤波时间常数,电压上升及下降取不同数值,单位为秒(s); lam 最小电流指令,标么值; 心电压低阅值,标么值; 电压高阔值.标么值 Uti心图D.2低压限流控制模型图D.2中插值环节按公式(D.1)计算 27

高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术导则GB/T40580-2021

近年来，随着电力行业的不断发展，高压直流输电作为一种高效、稳定的电力传输方式，得到越来越广泛的应用。然而，在高压直流输电过程中，机电暂态问题一直是一个重要的研究领域。为了解决这个问题，推出了GB/T40580-2021《高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术导则》。

该标准详细规定了高压直流输电系统机电暂态仿真建模的基本原理、方法、步骤和应遵循的规范，为相关企业提供了重要的技术支持和指导。下面，我们将针对该标准的主要内容进行介绍。

GB/T40580-2021标准主要内容

首先，该标准定义了高压直流输电系统机电暂态仿真建模的相关术语和定义。其次，标准规定了高压直流输电系统的模型基础，包括直流线路、换流站、直流配电系统等。同时，标准还对每一种设备的关键参数以及建模方法进行了详细的说明。

此外，该标准还规定了机电暂态仿真的计算方法、边界条件以及仿真结果的评估方法，并提出了相应的技术指标和标准要求。另外，标准还涉及到了与机电暂态仿真相关的测试、验证和数据采集等方面的内容。

高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术的重要性

高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术在实际应用中具有重要意义。首先，通过仿真模拟，可以有效地分析系统在不同工况下的动态特性和稳定性，为系统设计和运行提供科学依据。

此外，机电暂态仿真也可以帮助我们更好地预测和评估系统的故障和事故，提高系统的可靠性和安全性。同时，仿真技术还可以帮助我们优化系统方案，提高系统的经济性和运行效率。

结语

GB/T40580-2021《高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术导则》是我国电力行业的一项重要标准，为相关企业提供了重要的技术支持和指导。通过本文的介绍，相信读者已经对该标准有了更深入的了解，并认识到了高压直流输电系统机电暂态仿真建模技术在实际应用中的重要性。