同步发电机励磁系统建模导则编制说明

1、国家标准同步发电机励磁系统建模导则（征求意见稿）编制说明1. 工作简况1.1 任务来源随着交直流特高压电网建设快速推进，电网装机容量不断扩大。与此同时，为保证电网安全稳定运行， 网源协调成了备受行业瞩目的问题， 而励磁系统是网源协调领域最主要的内容之一。 需要使励磁建模工作更加规范， 更好地在行业内开展相关工作， 从而满足电力系统安全稳定经济运行的需要。 相关的企标和行业标准可以国内电厂试验可以起到很好的指导和约束作用， 但随着一带一路政策的推进，我国参与了国外很多电厂的建设， 同时国家电网公司也进行了国际化的进程，收购了部分的国际电网，为了维护电网的稳定安全运行，提高效率，发电机励磁系统建模

2、工作需要一个国家标准的指引和约束。 目前国内外设备厂家、 高校和科研单位拥有的发电机励磁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发输电技术和产品、 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

3、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，形成第一次征求意见稿。h) 2019 年 4 月5 月，第一次征求意见。i) 2019 年 4 月，中期

4、检查。j) 2019 年 7 月，牵头单位组织召开第四次工作会议， 对征求到的意见进行第一次专家讨论，未取得一致的部分，待下次专家会进一步研究。k) 2019 年 11 月，课题年度总结。l) 2019 年 12 月，牵头单位组织召开第五次工作会议，对征求到的意见进行第二次专家讨论，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

5、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

6、容及依据本标准规定了电力系统稳定分析计算用的发电机励磁系统数学模型的建立方法。适用于汽（燃气）轮发电机、水轮发电机、抽水蓄能发电 /电动机和核电机组励磁系统建模。主要技术内容：明确励磁系统仿真建模技术原则， 为励磁系统仿真建模工作设定前提和边界条件，包括明确建模需要包含的必要环节、控制系统的简化方法，用于指导建模及使用人员从整体上把握模型的适用范围、应用条件、注意事项等；规范励磁系统仿真建模所需资料和数据的准备工作， 包括励磁系统设计单位提供的资料和数据、励磁系统供货商提供的资料和数据、试验建模单位提供的资料和数据；规范励磁系统标幺值及励磁调节器各环节特性辨识，包括系统标幺值、各环节特性辨识的

7、基本方法等， 为励磁系统仿真建模提供规范化的整体框架结构、模块单元结构、各模块间的连接方式、参数基值，以及实测数学模型的建立等；规范励磁系统数学模型参数的处理与校核方法， 包括模型的选择及参数处理方法、模型参数的现场试验校核、计算模型的校核等，为所建励磁系统仿真模型提供准确的参数，提升电网仿真的准确性与可信度。3. 主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果同步发电机励磁系统对大规模交直流电网的静稳极限、暂态稳定、动态稳定、电压稳定都有显著的影响，建立符合实际情况的励磁系统计算模型对于电力系统仿真分析有重要的意义。目前已经发布了相关电力行业标准，但是励磁系统建模工作涉及计

8、算机软硬件设备及电力电子器件的设计、 制造等多个非电力行业，行业标准在执行过程中存在行业基础不全面，不同厂家的励磁设备差异较大，降低了电力系统仿真的准确性和可信度，影响了电网规划方案和安全运行分析结论； 而且不利于设备制造厂家集中力量形成优势产业以及产品的升级换代， 制约了我国特高压交直流电网的建设和运行。 此外，由于缺乏国家标准支撑，在一定程度上阻碍了我国励磁系统技术和产品、电网仿真咨询及试验检测业务等的国际输出。本标准旨在规范用于同步发电机励磁系统标准化建模方法和参数实测流程，并将其应用于大电网的日常安全稳定计算分析，这是确保交直流特高压电网安全运行重要的基础性工作。本标准的建立，将为励磁

9、设备生产厂家、电源规划设计单位、电网调度运行部门等提供可靠的仿真依据，为提高电网安全稳定运行水平、提升交直流电网输电能力提供基础；并对加强我国电力能源基础设施建设、促进我国经济持续快速发展提供重要支撑；同时，在“一带一路”电力建设形势及国际合作态势下，也将对我国的交直流输电技术走向国际起到重要的推动作用。本标准是在深入研究发电机励磁系统建模相关标准及国家、行业相关政策的基础上，经过充分调研国内外励磁系统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 7409同步电机励磁系统IEC 60034-16

10、-2 同 步 电 机 励 磁 系统 模 型 （ Excitation systems for synchronous machines Models for power system studies）IEEE 421.5 电力系统研究用励磁系统模型（ IEEE Recommended practice for excitation systems models for power system stability studies）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) 励磁系统模型应在保留控制保护功能的基础上简化设计，同时试验、仿真验证项目的选取应典型且必要， 用词应简洁且概括， 在原有试验基础上不断合理分类、概括，标准稿篇幅由 33 页缩减至目前的 30 页，并用附录的形式列出了必要模型逻辑框图，让使用标准的人一目了然；(2) 建模技术原则进行了精简，必要内容与具体技术内容进行合并；将对资料和数据的要求合并到励磁模型的建立相关章节中， 减少重复；将电压调差率及电流补偿环节这些相关性紧密的内容进行了调整合并。(3) 修改了过励限制环节