2019 ±1100kV特高壓直流輸電系統(tǒng)成套設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)±1100kV特高壓直流輸電系統(tǒng)成套設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB/T*****-20**條文說明制訂說明《±1100kV特高壓直流輸電系統(tǒng)成套設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T*****-20**，經(jīng)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部20**年**月**日以第****號公告批準(zhǔn)發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循的主要原則是貫徹國家法律、法規(guī)和電力建設(shè)政策；堅持科學(xué)發(fā)展，落實“安全可靠、先進適用、經(jīng)濟合理、環(huán)境友好”的原則；廣泛深入調(diào)研，吸取電力建設(shè)工程實踐經(jīng)驗，以國內(nèi)已開建的±1100kV直流換流站關(guān)鍵技術(shù)研究、設(shè)計研究成果為基礎(chǔ)；廣泛征求相關(guān)單位意見。為便于廣大設(shè)計、施工、科研、學(xué)校等單位有關(guān)人員在使用本標(biāo)準(zhǔn)時能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，編制組按章、節(jié)、條順序編制了本標(biāo)準(zhǔn)的條文說明，對條文規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項進行了說明。但是，本條文說明不具備與標(biāo)準(zhǔn)正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參考。目次4設(shè)計條件 64.1環(huán)境條件 64.3交流系統(tǒng)條件 65設(shè)計要求 115.1額定值 115.2直流輸電系統(tǒng)運行方式和控制模式設(shè)計 125.4動態(tài)性能 155.5無功補償和電壓控制 195.8直流偏磁 265.10通信干擾要求 305.11噪聲要求 307換流站控制保護系統(tǒng) 507.3運行人員控制系統(tǒng) 517.4交、直流站控系統(tǒng) 557.5直流雙極/極/換流器控制系統(tǒng) 577.6直流保護系統(tǒng) 607.9保護故障錄波信息管理子站 657.10故障錄波系統(tǒng) 66

設(shè)計條件環(huán)境條件環(huán)境條件指根據(jù)工程換流站站址位置和地理環(huán)境所取得的環(huán)境資料和數(shù)據(jù)。4.1.2相對濕度指多年相對濕度平均值和多年中最小相對濕度值。4.1.3直交流積污比系數(shù)應(yīng)根據(jù)不同工程的具體研究結(jié)果選取。交流系統(tǒng)條件4.3.1正常運行電壓是換流站接入的交流系統(tǒng)經(jīng)常運行的電壓水平，是換流變主分接開關(guān)所對應(yīng)的電壓，交流濾波器額定容量也是在該電壓下定義的。換流站交流母線上實際負(fù)序電壓為交流系統(tǒng)背景負(fù)序工頻電壓和直流引起的負(fù)序工頻電壓的向量和。交流系統(tǒng)背景諧波電壓可通過實際測量后經(jīng)系統(tǒng)諧波潮流計算得到，背景諧波電壓在使用時可作為戴維寧等效電壓源。4.3.2交流系統(tǒng)等值可以采用靜態(tài)等值方法，也可以采用動態(tài)等值方法。應(yīng)通過比較采用等值系統(tǒng)和全系統(tǒng)的穩(wěn)定模型計算得到的換流站母線電壓變化來驗證等值的有效性。靜態(tài)等值模型不適用于確定過電壓控制設(shè)備的熱容量，這是由于靜態(tài)等值不能再現(xiàn)整個系統(tǒng)的動態(tài)搖擺過程，使用等值模型計算0.2s或更長過程得到的電壓值比使用全系統(tǒng)穩(wěn)定計算模型得到的結(jié)果高。

設(shè)計要求額定值5.1.1額定電壓指在不計及測量、控制和制造誤差的條件下，輸送額定直流功率使得直流電壓運行值。5.1.3降壓運行方式的要求主要是對當(dāng)直流線路絕緣水平降低時盡量保證不中斷功率輸送而設(shè)定的運行方式，因此當(dāng)單12脈動換流器運行時，可不在考慮降壓運行方式。5.1.6規(guī)定了主回路參數(shù)計算的主要內(nèi)容，主要目的如下：確定穩(wěn)態(tài)條件下的運行特性；計算晶閘管閥、換流變壓器等的定值；確定無功功率補償及控制研究的基本條件；確定交流濾波器研究的基本條件；確定過電壓和絕緣配合研究的基本條件；制定控制策略，提供基本的穩(wěn)態(tài)控制參數(shù)。直流輸電系統(tǒng)運行方式和控制模式設(shè)計5.2.3對于整流側(cè)交流系統(tǒng)損失發(fā)電功率或逆變側(cè)交流系統(tǒng)甩負(fù)荷的事故，可能要求自動降低直流輸送功率；當(dāng)逆變側(cè)損失發(fā)電功率或整流側(cè)甩負(fù)荷故障時，有可能要求迅速增大直流輸電系統(tǒng)的功率。直流功率的增加受到直流系統(tǒng)過負(fù)荷能力的限制。電力系統(tǒng)中的擾動有可能引發(fā)發(fā)電機之間或局部電網(wǎng)之間的機電振蕩，其頻率一般為1.0~2.5Hz，稱為低頻振蕩。如不采取有效措施，低頻振蕩會導(dǎo)致電網(wǎng)失穩(wěn)和發(fā)電機失去同步，或者系統(tǒng)不能提供足夠的阻尼，使振蕩時間延長?？梢岳弥绷鞯目焖僬{(diào)制特性，阻尼低頻振蕩。對于比較弱的交流系統(tǒng)，由負(fù)荷改變、倒閘操作或故障引起無功潮流變化，會引起較大的電壓波動。另外，由于較大的負(fù)荷變化或甩負(fù)荷，會導(dǎo)致很高的的暫時過電壓，危及設(shè)備的安全。因此，利用換流站的無功設(shè)備及直流的快速控制，可以進行電壓控制。通常對于經(jīng)常發(fā)生的電壓變化，通過電壓控制應(yīng)將其限制在3%以下，對于較大的電壓變化，將其限制在10%以內(nèi)。動態(tài)性能5.4.4應(yīng)驗證當(dāng)直流功率輸送水平處于最小功率至額定功率之間時，直流極電流對電流指令的階躍增加或者階躍降低的響應(yīng)，以及具有上述響應(yīng)的直流控制系統(tǒng)能夠有效地滿足經(jīng)暫態(tài)穩(wěn)定研究后可能會提出的大信號(大于0.1p.u.)調(diào)制要求。通過對整流側(cè)電流控制器注入階躍信號，產(chǎn)生電流階躍指令。所有的控制參數(shù)(α，γ，直流電壓，直流電流)在階躍之前應(yīng)處于額定運行值。電流階躍信號應(yīng)加在開環(huán)控制的特定注入點，以使電流控制器不要求從逆變站返回的電流指令變化確認(rèn)信號。在階躍之前，逆變器應(yīng)穩(wěn)定地處于某一正?？刂颇Ｊ?，所有的控制參數(shù)在階躍之前應(yīng)處于額定運行值。為了在整個動態(tài)過程中不失去電流余裕，電流指令應(yīng)先增加，后降低。5.4.5當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的交流故障，使換流母線電壓降低到30%以下時，應(yīng)盡量觸發(fā)閥組以維持直流電流以某一幅值運行，這樣可以改善高壓直流輸電系統(tǒng)的恢復(fù)性能。無功補償和電壓控制5.5.1靜止無功補償器SVC可以增強系統(tǒng)在故障時的動態(tài)電壓支撐能力，改善系統(tǒng)穩(wěn)定水平。通過與交流濾波器很好地配合，在換流站采用SVC可以減小無功分組投切時的電壓波動，增大分組容量，優(yōu)化換流站設(shè)計。在計算由濾波器和電容器分組產(chǎn)生的無功功率時應(yīng)假定電容器介質(zhì)溫度為25℃，并假定所有電容器元件都是完好的。為滿足大組中的任意分組在其他分組正常運行時都可以單獨退出檢修的目的，應(yīng)在交流濾波器的布置上有足夠的凈空距離并提供護欄；用于投切的所有斷路器應(yīng)有能力不受限制地切除或投入對應(yīng)分組。5.5.2換流器應(yīng)具有一定的固有無功吸收能力，以減少在直流低功率傳輸時，特別是在直流單極運行在10%至20%額定功率時，流向交流系統(tǒng)的無功。換流器的無功吸收能力應(yīng)是直流輸送功率的連續(xù)平滑函數(shù)。5.5.5當(dāng)交流系統(tǒng)有無功提供能力時，換流站在直流功率上升的過程中應(yīng)合理地利用交流系統(tǒng)的無功能力。一種策略是在直流功率超過某一水平后，使從交流系統(tǒng)吸收的無功隨直流功率增加而線性增加到最大提供能力。這種策略的好處在于換流站及附近電廠的電壓和發(fā)電機無功出力更加合理；另一種策略是首先應(yīng)用換流站配置的無功設(shè)備，只有當(dāng)無功設(shè)備全部投入后，才開始從交流系統(tǒng)吸收無功。這種策略的好處是更容易滿足交流濾波器性能要求。直流偏磁對長距離直流輸電系統(tǒng)，由于觸發(fā)角不平衡，直流線路流過工頻電流，換流站母線上存在正序2次諧波電壓以及換流站地電位升高，都將在換流變壓器繞組中產(chǎn)生直流電流。通信干擾要求5.10.6規(guī)定電平的測量是在標(biāo)準(zhǔn)頻帶為3千赫，通過適當(dāng)?shù)鸟詈匣芈穼⒁?5歐姆電阻負(fù)荷跨接在輸電線上，并將耦合回路調(diào)諧在最關(guān)注的載波頻率上，使該頻率的載波衰耗最小。如果預(yù)先將測試方法和結(jié)果分析的詳細(xì)建議提交業(yè)主并經(jīng)業(yè)主認(rèn)可，直接對線路導(dǎo)體上噪聲電壓進行測量也是一個可以接受的方法。噪聲要求5.11.3對于換流變、平抗、交流濾波器可以通過加裝隔聲屏或圍欄，降低噪聲。

換流站控制和保護設(shè)計運行人員控制系統(tǒng)7.3.2正常運行時，對于直流主回路，一般劃分為“檢修狀態(tài)”（地刀合狀態(tài)）、“冷備用”（站母線帶電但換流變網(wǎng)側(cè)開關(guān)斷開）、“熱備用”（換流變充電且直流側(cè)已按照運行接線要求連接，具備換流器解鎖條件）、“運行”（換流器解鎖、系統(tǒng)運行）等系統(tǒng)狀態(tài)。雙極運行方式通常以大地作為回路，當(dāng)雙極電流平衡運行時，站內(nèi)接地極也可短時作為地回路。為了配合交流濾波器投切控制的要求，直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)降壓運行值一般設(shè)定為0.8pu。觸發(fā)角參與無功控制的功能指利用增大熄弧角幫助吸收換流站多余的無功；濾波器投切時觸發(fā)角瞬變的功能指投入濾波器時瞬時增大熄弧角、切除濾波器時瞬間在允許的范圍內(nèi)減小熄弧角，以平抑濾波器投切時的擾動。直流系統(tǒng)實時運行參數(shù)至少應(yīng)包括：交流換相電壓和頻率、直流極線和中性母線電壓、直流極線和中性母線電流、直流功率、觸發(fā)角、熄弧角、換相角、換流變分接頭位置、閥側(cè)理想空載直流電壓等?？赡軙r，還應(yīng)可監(jiān)視換流閥的結(jié)溫、過負(fù)荷的裕度等。順序事件記錄內(nèi)容，通常包括生成事件的內(nèi)容要求、時間標(biāo)記要求、對象描述要求和等級劃分要求、順序事件記錄文件的數(shù)據(jù)過濾功能、自動生成和自動統(tǒng)計功能、存儲和調(diào)用要求等。運行人員控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集/通信、事件處理功能和顯示存儲等功能應(yīng)滿足運行要求的事件記錄、報警和趨勢記錄功能。7.3.3工作站的性能指標(biāo)可參照：CPU>2GHz，RAM>=4G；雙網(wǎng)卡100/1000M；硬盤容量>=500G；液晶顯示器≥24吋；刷新率>85HZ；分辨率>=1280*1024?？刂破敛僮髅姘宀僮魍ǔ０ㄖ绷鬏旊娤到y(tǒng)起停、直流功率/電流的升降、直流功率/電流的階躍等操作功能。直流控制屏還應(yīng)具備在檢修后，運行人員能對其進行硬件通電試驗和軟件邏輯功能判斷的檢查操作。系統(tǒng)服務(wù)器主要性能指標(biāo)可參照：CPU>1GHz；RAM≥4G；雙網(wǎng)卡100/1000M；硬盤容量≥500G；液晶顯示器≥17吋；刷新率>85HZ；分辨率>=1280*1024。交、直流站控系統(tǒng)7.4.2站控系統(tǒng)監(jiān)視信號通常應(yīng)包括交、直流場的開關(guān)、隔刀、接地刀的狀態(tài)信號；交直流場、閥廳及所有輔助系統(tǒng)的主要設(shè)備的狀態(tài)和報警信息。根據(jù)交流系統(tǒng)的無功、交流電壓和諧波性能要求，以及換流器的無功特性，通常必須考慮在各種不同工況下，交流濾波器的設(shè)計容量限制、交流系統(tǒng)電壓的限制、交流系統(tǒng)送出/吸收無功的極限限制、交流系統(tǒng)諧波性能的要求，以及交流系統(tǒng)允許的送出/吸收無功的性能等方面，實施換流站的無功控制。直流雙極/極/換流器控制系統(tǒng)7.5.3接口裝置通常包括與安自裝置接口、與直流遠(yuǎn)動系統(tǒng)接口、與換流器閥基電子設(shè)備、換流器冷卻系統(tǒng)監(jiān)控、換流變本體非電量保護監(jiān)控等接口，以及各層控制系統(tǒng)分別與本層保護系統(tǒng)接口?？刂凭韧ǔＨQ于測量裝置精度及控制系統(tǒng)本身各環(huán)節(jié)的精度，如定值分辨率、模數(shù)轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)內(nèi)部計算精度等。直流輸電系統(tǒng)的動態(tài)性能時間常數(shù)主要取決于控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、以及直流回路等部分的時間常數(shù)。應(yīng)針對具體工程進行詳細(xì)系統(tǒng)研究，制定各種工況下直流功率變化及其變化速率的允許范圍。直流保護系統(tǒng)7.6.2保護的冗余配置指測量設(shè)備不同的次級繞組，以及獨立的測量二次回路和通信通道、保護裝置本體、跳閘回路。冗余保護系統(tǒng)的出口邏輯應(yīng)根據(jù)保護針對的故障性質(zhì)、保護原理及對系統(tǒng)可靠性影響等因素進行優(yōu)化設(shè)計。7.6.3作用于跳閘的非電量元件都應(yīng)設(shè)置三副獨立的跳閘節(jié)點，按照“三取二”原則出口，三個開入回路要獨立，三取二出口判斷邏輯裝置及其電源冗余配置。直流系統(tǒng)保護動作通常包括：點火脈沖移相、投旁通對、點火脈沖閉鎖、再啟動、降功率、跳交流斷路器、啟動斷路器失靈保護、極隔離等。保護故障錄波信息管理子站7.9.3子站系統(tǒng)性能可參照如下指標(biāo)：模擬量測量綜合誤差0.5%；模擬量A/D轉(zhuǎn)換誤差0.2%；模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率12位；電網(wǎng)頻率測量誤差0.01Hz；事件順序記錄分辨率（SOE）1ms；遙測信息響應(yīng)時間（從I/O輸入端至遠(yuǎn)動通信裝置出口3s；遙信變化響應(yīng)時間（從I/O輸入端至遠(yuǎn)動通信裝置出口2s；控制命令從生成到輸出的時間1s；畫面實時數(shù)據(jù)更新周期模擬量3s；畫面實時數(shù)據(jù)更新周期開關(guān)量2s；系統(tǒng)可用率99.98％；控制操作正確率=100％；信號動作成功率99.99％；遙信量年正確動作率=100％；系統(tǒng)平均故障間隔時間（MTBF）20000h；CPU平均負(fù)荷率30%-50%；GPS對時精度1ms。故障錄波系統(tǒng)7.10.3故障錄波系統(tǒng)性能可參照如下指標(biāo)：時間精度；記錄的帶時標(biāo)的數(shù)據(jù)誤差不大于1ms，開關(guān)量分辨率不劣于0.2ms。擾動前數(shù)據(jù)記錄時間≥40ms，擾動后記錄時間≥20s，大擾動后中期數(shù)據(jù)記錄時間≥0.1s。對用于故障分析和諧波分析的信號的采樣頻率不低于5000Hz；交流錄波通道的采樣頻率不低于5000Hz；直流錄波通道的采樣頻率不低于10000Hz。記錄有效范圍：交流額定電流有效值以In=1A為標(biāo)準(zhǔn)，要求線性測量范圍為工頻有效值0.1至20In，考慮直流分量；交流額定電流壓有效值以Un=10