ICS 29.240
CCS F21
DL
中华人民共和国电力行业标准
DL/T 2653—2023
柔性直流电网安全稳定分析导则
Code on security and stability analysis for VSC based DC grid
2023-10-11发布 2024-04-11实施
国家能源局 发 布
DL/T2653—2023
目 次
前言………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………·Ⅱ
1 范围……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ·1
2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
3 术语和定义…………………………………………………………………………………………………………………………………… ·1
4 柔直电网安全稳定要求……………………………………………………………………………………………………………… …… ·2
5 柔直电网计算分析…………………………………………………………………………………………………………… ··2
中国电力出版社Acting C POWER PRESS
书号一品一品三
售后电话日了贸易器器
扫码免费兑换电子书
I
DL/T2653—2023
前 言
本文件按照GB/T1.1—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。
本文件由中国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：中国电力科学研究院有限公司、国家电网有限公司华北分部、中国南方电网有限责任公司、国家电网有限公司华东分部、国网江苏省电力有限公司、国网冀北电力有限公司、国网浙江省电力有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司。
本文件主要起草人：孙华东、贺静波、郭强、王茂海、赵兵、王姗姗、訾鹏、 卜广全、叶俭、张书瑀、王铁柱、袁峥、李建华、谭贝斯、王晖、刘海涛、张静、吴小刚、张传云、吴广禄、曾兵、谢惠藩、余潇、郭铸、吴林林、尹睿、于琳、高鹏飞、毕经天。
本文件为首次发布。
本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号,100761）.
Ⅱ
DL/T2653—2023
柔性直流电网安全稳定分析导则
1 范围
本文件规定了±100kV及以上电压等级的柔性直流电网（以下简称柔直电网）安全稳定和计算分析等方面的基本要求。
本文件适用于±100kV及以上电压等级柔直电网的可研、规划、设计、制造、运行等工作。±100kV以下的柔直电网可参照执行。
2 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/T 13498 高压直流输电术语
GB/T34118 高压直流系统用电压源换流器术语
GB/T37015.1 柔性直流输电系统性能 第1部分：稳态
3 术语和定义
3.1
连接两个以上AC/DC 电压源型换流站的高压直流输电和配电网络，以高压直流电的形式传输能量，包括相关输电线路、开关站、DC/DC换流站（如有），以及运行所需的其他设备和子系统。
3.2
柔性直流电网交流故障穿越控制 VSC based DC grid AC fault ride through control
当换流站交流侧发生故障后，电压源换流器需采取特定的控制策略，以实现柔直电网故障穿越。
3.3
柔性直流电网低压限流控制 VSC based DC grid low voltage current limit control
电压源换流器的控制环节，根据换流器公共连接点(PCC)交流母线的电压标幺值降低换流器内环电流限幅定值，用来限制交流短路故障时换流器注入交流系统的有功或无功电流。
3.4
柔性直流电网电流延迟响应控制 VSC based DC grid current response delay control
电压源换流器的附加控制环节，故障恢复期间维持内环电流参考值不变或者慢恢复，用来控制交流短路故障后一段时间内换流器注入交流系统的有功或无功功率的恢复速度。
3.5
柔性直流电网暂态过电压抑制 VSC based DC grid transient overvoltage suppression
孤岛运行时电压源换流器的附加控制环节，根据换流器公共连接点 (PCC)交流母线的电压标幺值降低换流器外环电压参考值，用来限制交流故障恢复期间换流器注入交流系统的无功功率，抑制交流暂态过电压。
1
DL/T 2653—2023
3.6
柔性直流电网有功裕度 VSC based DC grid extra active capacity
柔直电网允许最大有功输电功率与有功运行功率的差值和额定有功功率之间的比值。
3.7
柔性直流电网无功裕度 VSC based DC grid extra reactive capacity
柔直电网允许最大无功输电功率与无功运行功率的差值和额定无功功率之间的比值。
4 柔直电网安全稳定要求
4.1 基本要求
柔直电网接入交流系统应满足GB 38755的规定，柔直电网在留有有功/无功裕度的同时满足安全稳定约束；应根据需要配置安全稳定控制系统，在柔直电网承受大扰动时，根据需要采取交直流协调控制措施，防止事故扩大，尽量减少电网功率损失。
4.2 柔直电网有功/无功裕度
规划设计阶段，柔直电网拓扑结构、控制策略设计及设备选型等应考虑留有一定的安全稳定裕度，在正常功率波动和调整有功、无功功率时，以及发生大扰动并采取紧急控制措施后，不应发生系统元件过载（换流器桥臂过电流、直流输电线路过载等），系统电压需处于正常水平。柔直电网在确定有功/无功裕度时，宜考虑以下因素：
a）是否存在新能源发电经换流站孤岛送出情况；
b）新能源出力波动范围；
c）是否配置有耗能装置；
d）换流站是否为真双极拓扑结构；
e）换流站控制策略与控制模式；
f） 柔直电网系统级控制策略与控制模式。
运行阶段，在确定运行控制限额时，应根据实际需要在计算极限的基础上留有一定的稳定储备，宜按计算极限功率值的5%~10%考虑。
4.3 柔直电网安全稳定标准
4.3.1 正常运行方式下，柔直电网受到GB 38755第一级安全稳定标准规定的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，应能保持稳定运行与正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。在柔直电网发展初期，直流系统单极闭锁、单换流器闭锁或直流单极线路故障下，必要时允许采取切机、切负荷和直流紧急功率控制等稳定控制措施。
4.3.2 正常运行方式下，柔直电网受到GB 38755第二级安全稳定标准规定的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机、切负荷、直流紧急功率控制、闭锁换流站等稳定控制措施。
4.3.3 柔直电网受到GB 38755第三级安全稳定标准规定的故障扰动，以及发生两个及以上换流站同时闭锁故障，导致交流电网稳定破坏时，应采取解列、闭锁换流站等措施，避免危害交流主网安全，使负荷损失尽可能减少到最小，严重情况下允许整个柔直电网闭锁。
5 柔直电网计算分析
5.1 基本要求
在可研、规划、设计、制造、运行阶段，柔直电网的计算分析应包含但不限于短路电流，输电能
2
DL/T2653—2023
力，无功控制模式，直流网内过电压、过电流，与新能源的联合故障穿越，宽频振荡风险分析等。
柔直电网的计算分析应采用机电暂态与电磁暂态仿真模型进行不同时间尺度的仿真计算，工程投运前应采用与实际工程一致的详细模型和实测参数校核。
5.2 短路电流计算
5.2.1 计算目的
短路电流的校核用于测算交流系统及柔性直流网内各母线节点交流断路器以及直流断路器的遮断容量是否满足要求，是否超过设备最大遮断能力。
5.2.2 计算内容
柔直电网短路电流校核包含但不限于：
a）交流系统短路电流校核，指柔直换流站接入的交流系统变电站母线处发生三相或单相接地短路故障时，交流母线的短路电流水平校核；
b）直流电网短路电流校核，指直流电网内的直流母线处或直流线路发生单极或双极接地短路时，直流母线的短路电流水平校核。
5.2.3 计算要求
计算交流母线节点短路电流时，换流器等效为电流源，交流故障穿越控制功能宜作为可选项。规划设计阶段，换流器等效电流源可根据内环电流限幅值设定，可按1.05p. u.~1.2p. u.进行初步计算，宜选取高值校核交流母线断路器遮断容量，应考虑低压限流及电流延迟响应控制定值。工程投运前，采用与实际工程一致的详细模型和实测参数进行测试，形成柔直换流站PCC点故障后电压—电流曲线，以此作为参考，将换流器等效为电流源参与到工程计算中。
5.3 输电能力计算
5.3.1 计算目的
柔直电网输电能力用于规划研究、成套设计、设备选型、运行方式安排等，柔直电网输电能力的计算应满足4.3柔直电网安全稳定标准的要求。
5.3.2 计算内容
柔直电网输电能力的计算分析应考虑4.3规定的各类故障形态及相应的安全稳定标准。柔直电网输电能力应综合考虑柔直电网本体、接入系统的安全稳定要求。
5.3.3 计算要求
柔直电网输电能力计算应考虑换流器输电能力、直流线路输电能力、直流断路器等设备承受能力、换流器控制模式要求，同时应满足GB38755规定的安全稳定计算要求。
5.4 无功控制模式计算
5.4.1 计算目的
柔直电网无功控制模式计算应校核柔直电网各换流站无功控制策略和参数是否满足交流系统的无功控制与调压需求。
3
DL/T2653—2023
5.4.2 计算内容
柔直电网无功控制模式计算是指柔直换流站外环功率控制器无功类控制方式的选择与定值计算，包括但不限于：
a）定交流电压控制及电压定值；
b）定无功功率控制及无功定值。
5.4.3 计算要求
柔直电网无功控制模式计算应明确给出柔直换流站无功控制方式和定值，柔直电网无功控制方式和定值的计算应考虑以下因素：
a）换流站与交流近区变电站之间没有远距离无功输送；
b）柔直电网接入后对近区交流电网电压稳定性调控不产生恶劣影响；
c）换流站内无功损耗由换流器提供无功补偿；
d）换流站交流出线充电功率由换流器提供无功补偿；
e）无功控制定值在柔直换流器允许运行范围内；
f）满足无功补偿分层分区和就地平衡原则；
g）在不同运行方式与有功功率水平下均满足上述条件。
5.5 直流网内过电压、过电流计算
5.5.1 计算目的
直流网内过电压、过电流计算结果用于指导设备选型、柔直电网控制保护及安全稳定控制系统参数设置、设备配置、交直流故障穿越策略设计。
5.5.2 计算内容
柔直电网直流网内过电压、过电流计算是指对故障条件下，换流器桥臂、换流器交直流母线等元件超过桥臂过电流保护定值和交直流母线过电压保护定值程度的计算，包括但不限于：
a）过电压上升时间；
b）过电流上升时间；
c）过电压幅值；
d）过电流幅值。
5.5.3 计算要求
计算柔直电网直流网内过电压、过电流程度时，应考虑柔直换流器暂态过电压抑制功能。直流网内过电压、过电流计算宜充分考虑各种故障类型，包括但不限于以下故障类型：
a）换流器故障；
b）直流线路故障；
c）直流断路器故障；
d）换流变压器故障；
e）近区交流系统故障；
f） 金属回线故障；
g）直流母线故障；
h）中性母线故障；
4
DL/T 2653—2023
i） 交流母线故障；
j） 辅助装置故障；
k）通信设备故障。
5.6 直流电网与新能源的联合故障穿越计算
5.6.1 计算目的
柔直电网与新能源联合故障穿越计算分析用于制定和校核柔直换流器的故障穿越策略，评价柔直电网输电能力，应使新能源馈入柔直电网后实现故障可靠穿越。
5.6.2 计算内容
柔直电网与新能源联合故障穿越计算分析是指柔直电网应用于新能源发电送出等场合时，发生故障后对新能源发电机组故障穿越暂态过程的计算分析，包括但不限于：
a）低电压穿越；
b）高电压穿越。
5.6.3 计算要求
与新能源联合故障穿越的计算宜充分考虑各种故障类型，包括但不限于以下故障类型：
a）换流器交流母线对称短路故障；
b）换流器交流母线不对称短路故障；
三一 八 等，柔直电网本体运行以及接入交流系统后不应出现宽频振荡。
5.7.2 计算内容
柔直电网与交流系统联合宽频振荡计算是指柔直电网应用于新能源发电送出、接入弱交流系统等场合时，新能源聚合后的阻抗特性、柔直电网的阻抗特性的计算分析，包括但不限于：
a）扫频；
b）聚合；
c）风险分析；
d）时域仿真验证。
5.7.3 计算要求
5.7.3.1 需要考虑的设备
柔直电网与负荷侧/电源侧交流系统联合宽频振荡计算中的交流系统宜充分考虑各种站内设备，包括但不限于以下设备：
a）风电机组或光伏逆变器；
5
DL/T2653—2023
b）动态无功补偿装置；
c）箱式变压器；
d）输电线路；
e）主变压器；
f） 储能设备。
5.7.3.2 需要考虑的运行方式
柔直电网与负荷侧/电源侧交流系统联合宽频振荡计算宜充分考虑各种运行方式，包括但不限于以下方式：
a）柔直电网全接线以及检修运行方式；
b）负荷侧交流系统全接线以及检修运行方式；
c）新能源场站不同开机方式和出力组合。