GB_T43534-2023高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗设计及测试方法.docx
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1、ICS29.200CCSK46三B中华人民共和国国家标准GB/T435342023高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗设计及测试方法DesignandtestingmethodsforACsideimpedanceofvoltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrent(VSC-HVDC)transmission2024-07-01实施2023-12-28发布国家市场监督管理总局呜*国家标准化管理委员会发布目次前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14阻抗影响因素24.1 概述24.2 电压源换流器一次系统34.3 电压源换流器控制系
2、统34.4 电压源换流器控制链路延时35阻抗设计要求45.1 交流电网和电压源换流器阻抗比的设计要求45.2 电压源换流器交流侧阻抗设计要求56延时测试条件及测试方法56.1 通则56.2 控制链路延时测试条件及测试方法66.3 分系统链路延时测试条件及测试方法77阻抗测试条件及测试方法107.1 测试条件107.2 测试方法10附录A(资料性)柔性直流输电系统电气振荡12附录B(资料性)正向过零点15参考文献16本文件按照GBT1.12020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。本文件由中国电器
3、工业协会提出。本文件由全国高压直流输电设备标准化技术委员会(SACC333)归口。本文件起草单位:南方电网科学研究院有限责任公司、西安高压电器研究院股份有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院、国网智能电网研究院有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、荣信汇科电气股份有限公司、广东电网有限责任公司电力科学研究院、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局、国网经济技术研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、上海交通大学、中国三峡建工(集团)有限公司、许继集团有限公司、西安许继电力电子技术有限公司、南京南瑞继保电气有限公
4、司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局、清华四川能源互联网研究院、特变电工西安柔性输配电有限公司、中国南方电网深圳供电局有限公司、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局、北京交通大学、云南电网有限责任公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司、新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院、广东电网有限责任公司东莞供电局、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院。本文件主要起草人:许树楷、周会高、邹常跃、张择宁、黄超、冯俊杰、高阳、张效宇、许电凡、翁海清、李歆蔚、陈怡静、刘劲松、严喜林、季-鸣、许烽、赵晓斌、傅闯、
5、薛英林、吕敬、杨张斌、赵洋洋、刘启建、汪楠楠、马燕君、代书龙、施健、王小岭、鞠乘镐、张钧阳、樊丽娟、张长虹、杨晓辉、徐阳、刘金、王磊、杨远航、彭俊臻、邢超、陈名、田岷、周月宾、李搬、陈威、胡迪。高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗设计及测试方法1范围本文件规定了高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗设计要求,描述了高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗影响因素、延时测试条件及测试方法和阻抗测试条件及测试方法。本文件适用于采用模块化多电平电压源换流器的高压直流输电系统。注:本文件主要考虑的阻抗频率范围为百赫兹至数千赫兹,用于电压源换流器与交流系统出现该频率范围内的电气振荡分析。柔性直流输电系统电气振
6、荡的振荡频率范围、分析方法、电压源换流器交流侧阻抗理论建模、电压源换流器交流侧阻抗测试注意事项及振荡抑制方法见附录A。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/T152892013数字存储示波器通用规范GB/T341182017高压直流系统用电压源换流器术语GB/T406012021电力系统实时数字仿真技术要求GB/T408652021柔性直流输电术语3术语和定义GB/T152892013、GB/T34118-2017GB/T406
7、012021,GB/T408652021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1电压源换流器voltagesourceCOnVerter;VSC一种交流/直流换流器,由一个集中的直流电容器或换流器各桥臂内的多个分散式直流电容器提供平滑的直流电压。来源:GB/T341182017,5.3,有修改3.2换流器单元converterunit由交流侧公共连接点与直流侧公共连接点之间的所有设备组成的不可分割的运行单元。注:主要包括一个或多个电压源换流器单元、一台或多台联接变压器、换流器控制单元、阀基控制设备、基本保护和开关装置以及用于换流的辅助设备(如有)。来源:GB/T341182017,7.5
8、,有修改3.3换流器控制convertercontrol用于单个换流器单元的控制、监测和保护的控制系统。来源:GB/T341182017,12.8,有修改3.4子模块SUb-module;SM模块化多电平换流器标准组件,其中每个开关单元仅由一个IGBT-二极管对组成。来源:GB/T341182017,7.13,有修改3.5阀基控制设备ValVebasecontroller;VBC连接极控制层和子模块控制器,与两个系统进行信号交互,对电压源换流器阀进行触发控制和保护的电子设备。来源:GB/T408652021,7.223.6子模块控制器sub-modulecontroller;SMC连接VBC并
9、与其进行信号交互,对子模块进行控制和保护的电子设备。来源:GB/T408652021,7.233.7脉冲分配板pulsedistributionboard阀基控制设备中直接与子模块相连的控制板。3.8硬件在环试验hardwareinthelooptesting;HI1.实时数字仿真器和实际物理模型通过实时仿真接口连接,构成数字仿真模型与实际物理模型的闭环系统并实时交互运行的过程。来源:GB/T406012021,3.53.9换流器交流侧阻抗ACsideimpedanceofconverterZvsc将换流器单元视为含源一端口,当该端口内部电源置零后,在稳态工作点下交流侧端口某一频率小信号电压与
10、该频率流入该端口小信号电流的比值。3.10控制链路延时controldelay从事件发生到控制系统完成对该变化事件做出响应的时间差。3.11采样率samplingrate单位时间内对信号进行采样的次数(Sa/s或SPS)0注:为区分实时采样和等效采样,通常将基于实时采样的采样率称为实时采样率,基于等效采样的采样率称为等效采样率。来源:GB/T152892013,3.4.3,有修改4阻抗影响因素1.1.1.1电压源换流器交流侧阻抗影响因素主要包括:电压源换流器一次系统、电压源换流器控制系统、电压源换流器控制链路延时等。1.1.1.2 流器一次系统影响电压源换流器交流侧阻抗的一次系统主要设备包括:
11、联接变压器、桥臂电抗器、换流阀及其连接,如图1所示,其中Z、为交流电网阻抗。图1影响电压源换流器交流IN阻抗的一次系统主要设备示意图1.1.1.3 流器控制系统影响电压源换流器交流侧阻抗的控制系统的环节包括:采样、信号处理、功率/电压控制、电流控制等。1.1.1.4 流器控制链路延时4.4.1 控制链路延时组成4.4.1.1 控制链路延时组成部分如图2所示,电压源换流器控制链路延时包括:一次传感器延时to;一模数转换单元延时h;一一换流器控制单元延时t3;一一阀基控制设备延时ts;一一子模块控制器延时t7;一零阶保持器等效单元延时各单元间的通信延时tZ、t4、tS等。图2控制链路延时组成示意图
12、4.4.1.2 一次传感器延时t0一次传感器延时指传感器将高电压/大电流转换为低电压/小电流的时间。4.4.1.3 模数转换单元延时k模数转换单元延时指从模数转换单元接收到一次传感器低电压/小电流输出信号到发出给换流器控制单元数字信号的时间差。4.4.1.4 换流器控制单元延时t3换流器控制单元延时指从换流器控制单元接收到模数转换单元数字信号到发出给阀基控制设备数字信号的时间差。4.4.1.5 阀基控制设备延时ts阀基控制设备延时指从阀基控制设备接收到换流器控制单元数字信号到发出给子模块控制器数字信号的时间差。4.4.1.6 子模块控制器延时t7子模块控制器延时为子模块控制器接收到阀基控制设备
13、数字信号到全控开关黑件动作的时间差,包含防止子模块上下管同时导通的死区时间。4.4.1.7 模块间的通信延时tz、t4.t6通信延时包括模数转换单元与换流器控制单元间的通信延时tz、换流器控制单元与阀基控制设备间的通信延时h、阀基控制设备与子模块控制器间的通信延时W等。4.4.1.8 零阶保持器等效单元延时ts零阶保持器等效单元延时是电压源换流器将离散控制信号转换成连续电气量的等效时间,约为控制周期的一半。4.4.2控制链路延时要求电压源换流器控制链路延时宜不大于200PSo5阻抗设计要求5.1 交流电网和电压源换流器阻抗比的设计要求5.1.1 交流电网阻抗交流电网阻抗是评估谐振风险的输入条件
14、,交流电网阻抗数据要求如下:a)所提供的交流电网阻抗数据应从电压源换流器并网点往交流电网侧看入,如图3的Z、所示;b)提供的交流电网阻抗数据频率范围宜至少覆盖200HZ5000Hz,步长应不大于5Hz,提供的阻抗数据应包括每个频率点的阻抗幅值和阻抗相位,数据以列表的形式呈现。注:交流电网阻抗考虑的运行方式一般包括全接线以及部分线路退出的运行方式。交流侧图3电压源换流器接入交流电网示意图5.1.2 阻抗比设计要求电压源换流器接入交流电网的谐振风险可通过Z、/Zvsx(简称阻抗比)评估,阻抗比的设计要求如下:a)阻抗比应满足奈奎斯特稳定判据,频率范围宜至少覆盖200HZ5000Hz;b)当阻抗比不
15、满足奈奎斯特稳定判据时,应采取措施改变Z、或Zvx。5.2 电压源换流器交流值|阻抗设计要求电压源换流器交流侧阻抗ZVX设计要求如下。a)电压源换流器交流侧阻抗设计保证柔性直流输电系统不与交流电网发生振荡。注:电压源换流器交流侧阻抗在200Hz、5000HZ范围内理想相位为-90。90。b)工程设计阶段提供电压源换流器交流侧阻抗数据,提供的阻抗数据应包括正序阻抗和负序阻抗,频率范围宜至少覆盖200HZ5000Hz,步长应不大于5Hz;提供的阻抗数据应包括每个频率点的阻抗幅值和阻抗相位,数据以列表的形式呈现。c)控制链路延时是影响电压源换流器交流侧阻抗的重要因素,提供交流侧阻抗测试结果时同时提供
16、控制链路延时测试结果,在具备测试条件之前可先提供控制链路延时的估计值。d)提供电压源换流器交流侧阻抗数据时,宜考虑所有可能采用的控制策略,例如定直流电压控制、定功率控制等控制方式。e)电压源换流器交流侧阻抗至少经过理论计算、电磁暂态仿真、硬件在环试验三者中的两者相互校验。D电压源换流器交流侧阻抗若因控制策略或控制参数改变而发生变化,重新计算阻抗数据。g)根据各种运行方式下交流电网阻抗数据,评估柔性直流输电系统接入交流电网的谐振风险。若存在谐振风险,应采取措施保证柔性直流输电系统接入交流电网时不发生谐振。采取措施后,应更新电压源换流器交流侧阻抗数据。6延时测试条件及测试方法6.1通则延时测试通则
17、如下:a)在柔性直流工程功能验证试验阶段应对控制装置的延时(ht,之和)进行测试,测试条件及方法按照6.2实施;注:功能验证试验通过进行闭环仿典试验对成套直流控制保护设备的总体功能进行检查、优化和验证。包括验证控制保护软件设计的正确性,检查各控制保护设备之间相互配合的正确性,检验各种运行方式下控制保护的功能与交直流一次系统之间相互作用的正确性,验证顺序控制逻辑的正确性以及冗余控制保护系统切换和辅助电源掉电对输电过程的影响。b) 电压源换流器应对各分系统延时进行测试,包括一次传感心和模数转换单元、换流器控制单元以及阀基控制设备和子模块控制器,测试条件及方法按照6.3实施:c) 链路延时测试的输入
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