《DLT 2636-2023柔性直流输电运行人员控制系统监控功能规范》专题研究报告

《DL/T2636-2023柔性直流输电运行人员控制系统监控功能规范》专题研究报告目录战略蓝图与演进逻辑:柔性直流输电监控功能规范的国家标准为何此时出台?全景透视与深度解码:标准中监控系统总体架构与功能分区的专家视角安全边界的智慧守护:标准中安全与操作防护功能的设计哲学与实现路径预见性运维新范式:故障诊断与辅助决策功能的前沿探索与应用展望从合规到卓越:系统性能、可靠性与测试要求的深度剖析与实施指南神经中枢再定义:运行人员控制系统在现代柔性直流输电系统中的核心定位与价值重塑从数据到决策:运行监视功能模块如何实现海量信息的智能感知与精准呈现?灵活驾驭复杂工况:控制与调节功能如何支撑柔性直流系统的高效稳定运行?面向未来的接口:标准中系统对外通信与信息交互的前瞻性设计考量引领产业升级:标准落地对产业链、技术发展及未来工程实践的深远影略蓝图与演进逻辑：柔性直流输电监控功能规范的国家标准为何此时出台？能源转型深水区的必然选择：高比例新能源接入对输电系统的刚性需求当前，我国能源结构正经历深刻变革，以风电、光伏为代表的新能源迅猛发展，其随机性、间歇性特征对传统电网的稳定运行构成严峻挑战。柔性直流输电技术以其独立控制有功无功、快速功率反转、无需交流侧电压支撑等优势，成为解决新能源大规模、远距离输送，以及异步电网互联等难题的关键技术。然而，该技术的复杂性和系统的高度集成性，对运行监控提出了远超常规直流的要求。DL/T2636-2023的出台，正是为了在技术大规模推广应用的关键窗口期，统一并规范其“大脑”——运行人员控制系统的监控功能，确保工程建设有章可循、运行操作安全可靠，是支撑新型电力系统构建的奠基性标准。产业有序发展的指路明灯：规范市场、引领技术迭代升级的迫切需求在柔性直流输电工程从示范走向规模化应用的过程中，各设备厂商、系统集成商在监控系统设计上存在差异，导致系统集成难度大、运维经验难以复制推广，不利于产业健康发展和工程造价的优化控制。该标准的发布，首次在国家层面为柔性直流输电运行人员控制系统的监控功能划定了清晰的边界和统一的要求，为设备研发、系统设计、工程实施和验收提供了权威依据。它如同一盏指路明灯，引导产业链上下游朝着标准化、模块化、开放化的方向发展，促进良性竞争与技术迭代，为提升我国在高端电力装备领域的整体竞争力奠定坚实基础。0102应对未来挑战的前瞻布局：为更高电压等级、更大容量工程预留技术接口标准不仅着眼于解决当前问题，更体现了前瞻性布局。随着“沙戈荒”大型新能源基地开发、深远海风电送出等战略需求的提出，未来柔性直流输电系统将向着更高电压等级（如±800kV、±1100kV）、更大输送容量、更复杂网络形态（如多端直流、直流电网）演进。DL/T2636-2023在功能定义、系统架构、接口规范等方面，充分考虑了技术的延续性和扩展性。它为未来可能出现的运行模式、控制策略和高级应用预留了标准化接口，确保当前建设的系统能够平滑适应未来的发展需求，避免因标准缺失而导致的技术路线锁定或推倒重来的风险。神经中枢再定义：运行人员控制系统在现代柔性直流输电系统中的核心定位与价值重塑0102从“被动监视”到“主动驾驶”：系统核心定位的根本性转变在传统直流输电系统中，运行人员控制系统更多扮演“仪表盘”和“操控台”的角色，侧重于状态的监视和指令的执行。而在柔性直流输电系统中，由于其具备快速、连续、独立的四象限运行能力，控制系统需要实时处理海量信息，并协调多个换流器、多条交流线路乃至多个能源场站的复杂互动。因此，运行人员控制系统已升级为整个输电系统的“智慧大脑”和“决策中枢”。它不仅是被动的信息接收者，更是主动的分析者、决策支持者乃至在一定条件下的自主执行者，其核心价值在于实现对复杂系统态势的深度感知、智能研判和优化驾驭，确保电网运行在安全、经济、高效的最优轨迹上。多维度价值赋能：提升安全性、经济性与灵活性的关键支撑该标准所规范的监控功能，是柔性直流输电技术价值得以充分发挥的关键载体。在安全性维度，它通过多层次、全范围的监视与防护，构建立体化安全防线，预防和遏制系统级风险。在经济性维度，通过优化控制策略、提供能效分析、支持市场交易接口等功能，最大化输电通道的利用效率和新能源消纳效益。在灵活性维度，它支撑系统快速响应电网调度指令，平滑功率波动，提供动态无功支撑，充当电网的“稳定器”和“调节器”。运行人员控制系统功能的完备与先进程度，直接决定了柔性直流工程能否从“建得成”走向“管得好、用得活”，实现其全部战略价值。0102人机协同新范式：智能化辅助与运行人员决策的深度融合标准的制定深刻体现了人机协同的设计哲学。面对柔性直流系统极高的动态响应速度和复杂的物理过程，完全依赖人工判断和操作既不可靠也不现实。因此，运行人员控制系统承担了大量自动化、智能化的任务，如自动顺序控制、智能故障诊断、辅助决策建议等。它将运行人员从繁琐的常规操作和庞杂的原始数据中解放出来，使其能够聚焦于更高层级的战略决策、异常处置和运行优化。标准通过规范各类辅助功能，旨在构建一个以智能系统为支撑、以运行人员为最终决策核心的高效、可靠人机协同体系，这是现代大型复杂工业系统运行的必然趋势。全景透视与深度解码：标准中监控系统总体架构与功能分区的专家视角分层分布式架构解析：物理分散、逻辑统一的设计精髓DL/T2636-2023明确了运行人员控制系统宜采用分层分布式架构，这契合了柔性直流输电系统本身物理设备分散（如多个换流站、多个换流器）的特点。标准对站控层、换流器控制层等进行了功能界定。站控层作为全站的监控中心，负责全站数据的集中处理、人机交互、高级应用及与调度中心的通信。换流器控制层则专注于单个换流单元或阀组的快速、精确控制。这种架构实现了“集中管理、分散控制”，既保证了全站运行的统一协调和全局优化，又确保了底层控制的快速性和可靠性，避免了单一节点故障导致的全站瘫痪风险，是系统可靠性与灵活性兼顾的典范设计。功能模块化划分：高内聚、低耦合的软件工程思想体现标准将监控功能系统性地划分为运行监视、安全与操作防护、控制与调节、故障诊断与辅助决策等多个核心模块。这种划分并非简单的功能罗列，而是体现了高内聚、低耦合的先进软件设计思想。每个模块内部功能紧密相关、自成体系（高内聚），模块之间通过清晰定义的接口进行交互（低耦合）。例如，运行监视模块负责“看得清”，控制与调节模块负责“调得准”，两者既相对独立，又通过数据流紧密协作。这种设计极大地提升了系统的可维护性、可扩展性和可靠性，便于功能的独立开发、测试、升级和替换，为系统的长期稳定运行和未来功能演进提供了坚实的架构基础。冗余与可靠性设计：构筑“永不宕机”监控堡垒的关键举措对于柔性直流输电这样的关键基础设施，运行人员控制系统的可靠性至关重要。标准对系统的硬件冗余、网络冗余、软件容错和数据备份等提出了明确要求。典型的配置包括双重化甚至三重化的服务器、网络设备，关键控制功能的热备冗余切换，以及数据的实时同步与历史归档。这些措施共同构建了一个具备高度自愈能力的监控系统。当某个组件发生故障时，系统能够无扰动或最小扰动地自动切换到备用部件，确保监控功能的连续不中断。这种全方位的冗余设计，是从硬件到软件、从数据到通道的全方位保障，是柔性直流输电系统能够担当电网骨干网架重任的基石。0102从数据到决策：运行监视功能模块如何实现海量信息的智能感知与精准呈现？全景化数据采集与融合：构建数字化镜像的基石运行监视功能的起点是全面、准确、实时地采集系统所有关键设备和回路的状态信息。这包括但不限于交流场、直流场、换流阀、冷却系统、辅助电源等各子系统的电气量（电压、电流、功率）、非电量（温度、压力、流量）、设备状态（开关/刀闸位置、控制模式、告警信号）等。标准要求监控系统必须具备强大的数据接入和处理能力，能够集成来自不同厂家、不同协议的智能设备数据。通过对这些多源、异构数据进行时间对齐、质量校验和关联融合，在信息层面构建起与物理系统严格同步、完整映射的“数字化镜像”，为后续所有高级应用提供唯一、可信的数据源。多层次可视化与人机界面设计：信息高效传递的艺术面对数以万计的数据点，如何将其转化为运行人员可快速理解、直观认知的信息，是人机界面设计的核心挑战。标准引导设计超越传统的列表和曲线，采用分层次、图形化、智能化的展示方式。例如，通过一次接线图动态着色显示设备状态和潮流方向；通过趋势曲线群组关联分析关键参数变化；通过分层告警窗区分紧急程度和处理时限；通过三维可视化技术展示关键设备内部状态。优秀的人机界面应遵循认知工效学原理，能够根据运行工况（如正常、异常、故障）自动聚焦关键信息，辅助运行人员迅速把握全局、定位重点，将“数据洪水”转化为“决策甘露”。智能化告警与事件分析：从“信号轰炸”到“根源提示”传统监控系统常因海量、重复、关联性不强的告警信息导致运行人员“告警疲劳”。本标准强调告警管理的智能化，要求系统具备告警抑制、过滤、分类、聚合和根源分析的能力。例如，当一个保护动作触发一系列关联设备的状态变化告警时，系统应能自动识别并归因于最初的故障事件，向运行人员呈现简洁清晰的根源告警和事件序列，而非杂乱无章的点信息。这要求监控系统内置电网和设备的运行逻辑与因果模型，能够对告警信息进行逻辑推理和关联分析，从而将运行人员从繁复的信息筛选工作中解放出来，直接关注于事件的本质和处置要点。0102安全边界的智慧守护：标准中安全与操作防护功能的设计哲学与实现路径防御层次化：构建“事前预防、事中拦截、事后闭锁”的立体防线标准所蕴含的安全防护理念是层次化、纵深防御。第一层是“事前预防”，通过完善的权限管理、操作员身份认证、操作任务电子化流程（如电子票务），确保只有授权人员能在授权范围内进行操作。第二层是“事中拦截”，核心是操作预演和防误逻辑校验。任何操作指令在执行前，系统都会在仿真环境中进行预演，并结合实时电网模型和设备状态，进行严格的安全校核（如五防逻辑、潮流越限校验、设备过载校验），一旦发现风险立即拦截并提示。第三层是“事后闭锁”，对于已处于危险或故障状态的设备，系统自动实施软硬件闭锁，防止误操作扩大事故。这三层防线环环相扣，将人为误操作风险降至最低。0102闭锁逻辑自适应：应对柔性直流系统运行方式灵活多变的挑战与常规直流相比，柔性直流输电系统运行方式极其灵活，如功率方向快速反转、无功功率独立控制、换流器在线投退等。这导致设备的电气状态和运行边界动态变化，固定的、基于传统经验的防误闭锁逻辑可能不再适用，甚至可能阻碍系统的灵活运行。因此，标准要求安全闭锁逻辑必须具备自适应能力。系统需要根据当前实时的运行方式、网络拓扑和控制模式，动态计算和更新各设备的允许操作集和闭锁条件。例如，在某种特定功率调制模式下，原本禁止的合环操作可能被允许。这种动态、智能的闭锁策略，是实现安全性与灵活性统一的关键技术。紧急操作与安全优先的平衡：保障极端工况下的可控性在电网发生严重故障或极端异常工况时，可能需要打破常规操作流程，执行紧急控制措施（如紧急停运、功率速降）。标准在强调安全防护的同时，也必须确保在真正危急时刻，运行人员拥有必要的、超越部分常规闭锁的紧急操作权限。但这并非简单的“万能钥匙”，而是通过设计独立的、权限更高的“紧急操作模式”或“维护模式”来实现。进入这些模式需要更高级别的授权和确认流程，并且操作记录会被特殊标记和重点审计。这种设计在坚固的安全壁垒上设置了可控的“安全门”，确保了在任何情况下，系统最终的控制权牢牢掌握在运行人员手中，兼顾了常态安全与非常态下的应急处置需求。灵活驾驭复杂工况：控制与调节功能如何支撑柔性直流系统的高效稳定运行？多模式无缝切换控制：适应电网多样化的运行需求柔性直流输电系统需要适应联网、孤岛、黑启动、同步补偿等多种运行模式。标准要求运行人员控制系统必须能够支持这些模式的选择、启停和切换。例如，从联网模式切换到孤岛模式，意味着控制系统从跟随交流电网频率转变为自身建立并维持交流电压和频率。系统需要自动协调所有换流器的控制策略，平滑完成模式转换，避免对受端电网或孤岛内负荷造成冲击。控制模式库的预定义、模式切换条件的严格校验、切换过程的自动序列控制，是确保模式切换安全、快速、无缝的关键。这赋予了柔性直流工程应对电网复杂场景的“变形”能力。0102功率与电压的精细化协同调节：解锁灵活潮流的控制密码柔性直流输电的核心优势在于有功和无功功率的独立、快速、连续调节。运行人员控制系统为此提供了丰富的人机调节接口。除了设定有功功率、无功功率或直流电压的定值外，还支持多种高级调节模式，如频率-功率下垂控制（参与电网一次调频）、电压-无功下垂控制（支撑电网电压）、功率升降率限制、功率曲线计划等。系统需要确保这些调节指令之间无冲突，并能协调多个换流器共同执行。例如，在多点受电的系统中，调节一个换流器的功率可能需要其他换流器自动配合以维持直流电压稳定。这种精细化、协同化的调节能力，是柔性直流充当电网“智能功率路由器”的基础。0102附加控制与阻尼控制：提升大电网稳定性的“隐形翅膀”除了基本的功率传输控制，柔性直流输电系统还可配置各类附加控制或阻尼控制功能，用以抑制电网的特定振荡模式、提高暂态稳定性等。这些功能通常由更上层的调度系统或稳定控制装置触发，但需要运行人员控制系统可靠接收并快速执行。标准要求监控系统能对这些高级控制指令进行安全校核、效果预评估（如评估功率调制是否会引发设备过载），并提供相应的投退界面和效果监视。通过将柔性直流系统的快速功率调节能力“注入”到电网的动态过程中，可以极大地提升整个互联电网的稳定性，这是其相较于传统输电方式的独特价值所在。预见性运维新范式：故障诊断与辅助决策功能的前沿探索与应用展望多层次故障智能诊断：从现象描述到原因推理的跨越当系统发生故障或异常时，快速准确诊断是恢复供电的前提。标准鼓励超越简单的告警信息罗列，向智能化诊断迈进。这包括：一次故障的关联信号自动归纳；基于保护动作信息、录波数据和设备状态的故障类型智能初判（如区分是阀侧交流接地故障还是直流极母线故障）；结合历史案例库和专家知识库，进行故障原因的概率性推理和排序建议。系统甚至可以对换流阀等核心设备的健康状态进行趋势分析和早期预警，如通过监测阀塔水温差、晶闸管/IGBT驱动信号特征变化，预判潜在的劣化倾向，实现从“事后检修”向“事前预警”的转变。辅助恢复决策与操作序列生成：缩短停电时间的智能向导故障隔离后，如何安全、快速地恢复系统供电或转入备用运行状态，是一个复杂的决策过程。高级的辅助决策功能可以根据诊断结果、当前电网拓扑和设备状态，自动生成一个或多个推荐的恢复路径及操作序列。系统会对每个序列进行模拟预演和安全校验，评估其风险和执行时间，并将推荐序列以直观的流程图形式呈现给运行人员。运行人员可以在此基础上进行确认、修改或选择，然后由系统自动或分步引导执行。这极大地减少了运行人员在紧急情况下的决策压力和操作失误可能，显著缩短了事故处理时间。知识库与机器学习融合：构建持续进化的专家系统故障诊断与辅助决策的准确性，高度依赖于其背后的知识库和算法模型。标准前瞻性地为基于机器学习的智能应用预留了空间。系统可以持续收集运行数据、故障案例、操作记录和最终处置结果，通过机器学习算法不断优化诊断模型和决策规则。例如，通过分析海量的暂态录波数据，训练出更精准的故障分类模型；通过分析历史操作的成功与失败案例，优化恢复操作的推荐策略。这使得运行人员控制系统不再是一个静态的软件，而是一个能够随着工程投运时间增长、运维经验积累而不断学习、持续进化的“专家系统”，其智能水平将与日俱增。面向未来的接口：标准中系统对外通信与信息交互的前瞻性设计考量与各级调度系统的标准化信息交互：融入大电网调度体系柔性直流输电系统是电网的重要组成部分，必须无缝融入各级电力调度控制体系。DL/T2636-2023严格遵循电力系统通用的通信协议和规约（如IEC60870-5-104、IEC61850），规范了运行人员控制系统与网/省调、国调等上级调度系统之间需要交互的信息内容、数据类型、刷新周期和通信方式。这包括遥测、遥信、遥控、遥调等“四遥”信息，以及保护动作信号、故障录波数据、电能计量数据等。标准化的接口确保了调度端能够准确、及时地掌握柔性直流站的运行状态，并对其进行安全、可靠的远方控制，实现全局资源的优化配置。与站内其他智能系统的协同互联：构建智慧变电站生态现代换流站/变电站内除了运行人员控制系统，还有保护系统、故障录波系统、电能计量系统、辅助设备监控系统、在线监测系统等多个独立的智能系统。标准强调了运行人员控制系统作为站内信息集散中心的地位，要求其能够与这些系统进行高效的数据集成。例如，集成保护系统的动作详细报告和定值信息；获取在线监测系统提供的变压器、避雷器等设备的油色谱、局部放电数据。这种深度集成打破了系统间的“信息孤岛”，使得运行人员能够在统一的监控平台上获取最全面的信息，为基于多系统信息融合的智能分析应用（如站域保护与控制）创造了条件。为新型应用预留开放性接口：拥抱能源数字化未来考虑到未来技术发展，标准在通信接口设计上保持了必要的开放性。这为后续集成更多新型应用提供了可能，例如：与电力市场技术支持系统接口，自动接收和执行基于市场出清结果的输电计划；与气象预测系统接口，获取风光功率预测数据，优化运行策略；与网络安全态势感知平台接口，实现安全事件的联动处置；与数字孪生系统接口，为高级仿真和培训提供实时数据驱动。这些前瞻性设计，确保了运行人员控制系统不会成为技术进步的瓶颈，而是能够持续演进，成为未来能源互联网中一个开放、智能的节点。从合规到卓越：系统性能、可靠性与测试要求的深度剖析与实施指南关键性能指标量化：衡量监控系统优劣的标尺标准不仅规定了“有什么功能”，更明确了功能应达到的“性能水平”。这包括一系列可量化测试的指标，例如：系统画面调用响应时间（一般不超过2秒）、控制命令从生成到输出的总传输时间、数据刷新周期、事件顺序记录（SOE）分辨率（通常≤1ms）、历史数据存储容量和查询速度、系统可用性指标（如≥99.99%）等。这些性能指标是设计、选型和验收的直接依据。一个优秀的监控系统，必须在满足基本功能的同时，在这些性能指标上表现出色，才能确保在电网发生快速暂态过程时，运行人员仍能获得及时、准确的信息并实施有效控制。全生命周期测试验证体系：从工厂到现场的质量保障链条为确保监控系统达到标准要求，必须建立覆盖全生命周期的严格测试体系。标准对此提出了指导。这包括：工厂验收测试（FAT），在可控环境下验证软硬件功能与性能；现场验收测试（SAT），在工程现场验证系统与真实设备的接口、通信和整体功能；型式试验，验证系统在极端环境条件（温度、湿度、电磁兼容）下的可靠性；定期维护测试，确保系统长期运行后的性能衰减在允许范围内。特别是对于涉及安全闭锁、顺序控制等关键逻辑，必须进行充分的、覆盖各种正常与异常工况的测试用例验证，形成完整的测试报告，这是系统可靠投运的“通行证”。0102运维支持与培训要求：保障系统长期健康运行的软实力标准的落地，离不开高素质的运维团队。因此，标准对系统文档、运维工具和人员培训提出了要求。这包括提供详尽的技术说明书、软件备份、诊断工具和备品备件清单。更重要的是，供应商需提供系统的培训，使运行和维护人员不仅会操作界面，更能理解系统的工作原理、逻辑架构和应