直流工程数模混合仿真建模及试验规范 编制说明

国家标准《直流工程数模混合仿真建模及试验规范》

（征求意见稿）

编制说明

1.工作简况

1.1任务来源

随着特高压交直流大电网快速发展，电网设备类型更加多样，更新换代频繁，不同厂家的设备原理不尽相同。应用日益广泛的电网实时仿真系统在建模、试验方法、试验项目、接口等方面存在较大差异。因此，为提升仿真与试验的准确度和效率，亟需对电网重要元件的建模和设备模型管理进行标准化，并对电网实时仿真技术的应用给予规范化的指导。尤其是直流工程的接入对传统交流电网特性影响较大，传统以研究机电暂态过程为主的仿真方法，不能准确描述直流工程中换流阀的快速响应特性，需要采用更详细的电磁暂态仿真。直流工程设备的控制系统复杂，其数字化建模技术尚不完善，大量接入仿真电网模型后严重影响数字仿真精度。直流控保的数字建模难以及时跟踪现场控保程序的更新。为了解决直流工程模拟的精度和效率等问题，需采用数模混合仿真，即直流工程的一次系统采用全电磁暂态数字模拟，控制保护采用实际物理装置，通过接口技术实现二者互联。数模混合仿真是模拟直流工程特性的最准确方式，还是其他数字仿真软件的“校准钟”。目前国内外设备厂家、高校和科研单位拥有的直流数模混合实时仿真系统在建模和仿真方法上不同，缺乏国家统一标准和规范，使得仿真结果存在较大差异，影响仿真可信度。此外，由于缺乏国家标准支撑，在一定程度上阻碍了我国直流输电技术和产品、电网仿真咨询及试验检测业务等的国际输出。

2018年，该标准申请获得立项，标准计划号为20184624-T-524。该标准为首次编制。

1.2主要工作过程

a) 2017年7月，成立标准工作组；

b) 2017年9月~2018年6月，各单位总结以往工作经验，充分调研及收资；

c) 2018年7月，召开项目启动会，明确了各参与单位任务分工，制定了实

施方案及清晰的进度安排；

d) 2018年8月~10月，各单位结合长期工作经验，按要求编写草案，牵头单位汇总形成总体草案；

e) 2018年11月，牵头单位组织召开第一次工作会议，各单位主要标准起草人和该领域专家参会，针对标准大纲和草案提出意见和建议，形成标准大纲；

f) 2018年12月，牵头单位组织召开第二次工作会议，细化大纲内容，形成修改意见，并由牵头单位汇总形成初稿；

g) 2019年1月~3月，对初稿进行多轮修改，编写组内部组织交叉校审后，形成征求意见稿。

h) 2019年4月~2020年5月，编写组内部组织交叉审阅，提出修改意见，形成第二次征求意见稿。

2.标准编制原则和确定标准主要内容的依据

2.1 编制原则

a) 遵循标准化编制的“四性”要求：技术上的先进性和科学性、与国家法律法规和相关标准的协调性、标准发布实施上的可操作性。

b) 贯彻执行国家的有关法律、法规和方针、政策，研究现行相关标准，密切结合直流输电技术特点和仿真试验要求，做到与我国交直流输电技术发展相适应，能够及时反映试验技术的研究和应用成果。

c) 充分考虑编制本标准的目的和必要性，总结近年来国内直流输电工程的仿真经验和试验研究成果，加强调研，借鉴国内外成熟、先进的技术和方法，保持本标准的先进性。

d) 贯彻执行《中华人民共和国标准化法》等法律、规定，做到格式规范，逻辑严谨，结构清晰。

e) 标准的编写符合统一的规定，按GB/T 1.1-2009“标准化工作导则第1部分：标准化的结构和编写规则”进行编写，内容编排上符合先共性、后个性的原则，做到内容完整、具体，用词简明，规定明确，不模棱两可。

f) 工作分工协作、落实责任，即严格控制进度计划、又确保质量。

2.2 主要内容及依据

本标准适用于交直流电网相互影响研究、直流输电工程控制保护特性研

究、直流控保软件更新校核等，也适用于其他需引用标准的其他文件，规定了基于电网换相换流器的高压/特高压直流输电工程数模混合仿真系统的交直流系统数字仿真建模、数模混合接口、仿真试验用直流控保系统设计原则和仿真系统试验验证等的技术要求，主要包含以下内容：

a）范围；

b）规范性引用文件；

c）术语和定义；

d）总则；

e）交直流系统数字仿真模型；

f）仿真试验用直流控保系统设计原则；

g）数模混合仿真接口规范；

h）仿真系统试验验证；

i）附录A（规范性附录）。

3.主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效

果

随着特高压交直流大电网快速建设，电力系统电力电子化趋势日趋显著，传统机电暂态离线仿真不能完全满足电网分析需要，基于电磁暂态的大电网数字实时仿真和数模混合仿真技术发展迅速，在继保/稳控装置测试、直流控保装置联调试验、电网事故反演、大电网机理研究等方面扮演了日益重要的角色。由于技术路线的差异，目前设备厂家、高校和科研单位拥有的实时仿真系统在建模和仿真方法上不同，使得仿真结果存在较大差异，影响仿真可信度。且实时仿真平台缺乏统一的仿真接口规范和装置硬件闭环试验标准，导致试验方案繁杂，效率低下。因此，为提升实时仿真可信度和仿真应用效率，如何规范化指导这两种新型仿真技术手段是一项极为迫切的任务。

本标准是在深入研究直流输电相关标准及国家、行业相关政策的基础上，经过充分调研国内外直流控制保护厂家和科研院所的试验经验，广泛听取专家意见和建议后形成的。

4.采用国际标准和国外先进标准，与国外样品样机的对比

本标准因引用及参考依据：

GB/T 13498-2017 高压直流输电术语

GB/T 22390-2008 高压直流输电系统控制与保护设备

DL/T 1130-2009 高压直流输电工程系统试验规程

DL/T 1230 电力系统图形描述规范

GB/T 25843-2017 ±800kV特高压直流输电控制与保护设备技术要求

GB/T 4728.5 电气简图用图形符号第5部分：半导体管和电子管（GB/T 4728.5-2005,IEC 60617database，IDT）

GB/T 4728.5 电气简图用图形符号第6部分：电能的发生与转换（GB/T 4728.6-2008,IEC 60617database，IDT）

IEC 60027（所有部分）电工技术用文字符号（Letter symbols to be used

in electrical technology）

GB/T 2887-2000 电子计算机场地通用规范

GB/T 9361-1988 计算机场地安全要求

5.与现行法律、法规和强制性标准的关系

本标准与现行法律、法规和强制性标准没有冲突。

6.重大分歧意见的处理经过和依据

(1)仿真试验用直流控保系统应在保留控制保护功能的基础上简化设计，同时仿真试验验证项目的选取应典型且必要，用词应简洁且概括，在原有几百项试验基础上不断合理分类、概括，标准稿篇幅持续缩减，由90页缩减至目前的30页，并用附录表格的形式列出了应做项目，让使用标准的人一目了然；

(2)仿真步长的选取上，考虑到交流部分仿真规模的不同，由“应不超过50微秒”修改为“仿真步长根据研究的目的不同，用于直流输电系统控制保护功能校验的仿真步长应不超过50微秒，用于交直流系统相互影响研究的仿真步长应不超过100微秒”；

(3)数模混合仿真接口电信号和光信号部分初稿颗粒度差别较大，经几次讨论形成了风格一致的标准稿。

7.标准性质的建议

建议为推荐性标准。

8.贯彻标准的要求和建议措施（组织措施、技术措施、过渡办法等）