IEC TS 63042-1032025 特高压交流输电系统 第103部分系统规划和设计的安全性和稳定性要求标准立项发展报告

特高压交流输电系统第103部分：系统规划和设计的安全性和稳定性要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:UHVACTransmissionSystems-Part103:SecurityandStabilityRequirementsforSystemPlanningandDesign摘要随着全球能源转型与“双碳”目标的深入推进，特高压交流输电作为远距离、大容量电能输送的核心技术，已成为各国能源基础设施建设的战略重点。特高压交流输电系统的安全性和稳定性，直接关系到电网全局的运行可靠性与供电韧性，亟需在系统规划与设计阶段建立统一、科学的技术规范。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2025年9月4日正式发布《特高压交流输电系统第103部分：系统规划和设计的安全性和稳定性要求》（IECTS63042-103:2025），作为IEC63042系列标准的重要组成部分，为特高压交流工程的前期规划与系统设计提供了国际层面的权威技术指引。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制依据、核心内容及其技术创新点，详细介绍了主要参与单位的贡献与协作机制，并就该标准对全球特高压输电技术发展、跨国电网互联及中国标准国际化战略的深远影响进行了全面分析。报告指出，该标准的发布填补了特高压交流系统规划与设计阶段安全稳定性能要求的国际标准空白，对推动全球特高压输电技术的规范化、标准化和可持续发展具有重要意义。关键词：特高压交流输电；系统规划；安全稳定性；国际标准；IEC63042；电网设计一、引言（一）研究背景全球能源体系正处于深刻变革之中。一方面，可再生能源的大规模开发与利用要求电网具备更强的远距离输电能力和更大的资源配置范围；另一方面，跨国跨区电力贸易的持续增长使得电网之间的互联程度不断加深，电网结构日趋复杂。特高压交流输电技术凭借其输电容量大、距离远、损耗低、占地少等显著优势，成为解决能源资源与负荷中心逆向分布矛盾、实现大范围能源优化配置的关键技术手段。然而，特高压交流系统在提升电网输送能力的同时，也引入了更为复杂的动态特性和安全稳定性挑战。特高压交流电网的运行特性与传统超高压电网存在本质差异，其系统惯量降低、动态响应加快、连锁故障风险增大等特征，使得系统规划和设计阶段的安全稳定性评估比以往任何时候都更加关键。如果在规划与设计阶段未能充分识别和有效控制安全稳定风险，将可能对电网运行造成灾难性后果。因此，制定专门的国际标准，对特高压交流系统规划与设计中的安全性、稳定性要求进行系统规范，已成为国际电力行业的迫切需求。（二）标准立项的必要性在IECTS63042-103:2025发布之前，特高压交流输电系统的国际标准主要侧重于设备制造、试验方法及系统运行等方面，而在系统规划和设计阶段的安全稳定性要求方面存在明显的标准空白。各国在特高压交流工程规划设计中，往往依据本国经验或参照传统高压、超高压系统的技术规范，导致不同国家、不同工程之间的技术要求和评估方法存在较大差异，不利于技术经验的国际共享和工程实践的标准化推广。与此同时，随着越来越多国家启动特高压交流输电工程建设，建立统一的系统规划与设计安全稳定性评价框架，对于降低工程风险、促进设备互认、推动跨国电网互联具有重要意义。IECTS63042-103:2025正是在这一背景下应运而生，旨在为全球特高压交流系统的规划与设计提供统一的技术准则和评估方法。（三）标准定位IECTS63042-103:2025属于IEC63042《特高压交流输电系统》系列标准中的技术规范（TechnicalSpecification,TS）类文件，是面向系统层面的规划与设计导则。该标准聚焦于系统规划和设计阶段的安全性与稳定性要求，涵盖系统架构设计、潮流与短路计算、安全稳定判据、扰动承受能力、保护配置协调等多个技术维度，为特高压交流工程的系统方案论证和设计校核提供了全面、系统的技术依据。二、标准概述（一）标准基本信息标准编号：IECTS63042-103:2025英文名称：UHVACtransmissionsystems-Part103:Securityandstabilityrequirementsforsystemplanninganddesign标准状态：现行（Published）发布机构：国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）ICS分类号：29.240.20（输电网和配电网综合），29.240.10（变电站、电涌放电器）发布日期：2025年9月4日发布年份：2025年国别：国际组织语言：英语版本说明：电子版加密PDF格式，约1分钟可下载，有水印，需安装FileOpen插件，电脑需联网，限制累计3台电脑共打印5次。售价：1699.0元（人民币）（二）标准适用范围该标准适用于电压等级为1000kV及以上的特高压交流输电系统的规划和设计工作，具体包括以下几个方面：1.新建特高压交流输电工程的系统方案设计，涵盖输电线路、变电站（开关站）及串联补偿站等核心组成部分；2.既有电网中特高压交流系统的扩展与升级，包括系统改造、网架加强及功能提升等工程项目；3.特高压交流系统与相邻交流、直流系统的协调规划，涉及多电压等级、多馈入条件下的系统稳定性分析。（三）标准的体系定位本标准是IEC63042系列标准的重要组成部分。IEC63042系列标准以特高压交流输电系统为对象，按照“系统-设备-试验-运行”的层次结构进行规划，其中：-第1部分规定了特高压交流输电系统的通用技术要求和总体框架；-第2部分及以下部分分别针对变压器、断路器、电抗器等关键设备提出了具体技术要求；-第103部分则从系统层面出发，重点关注规划和设计阶段的安全稳定性问题，是整个标准体系中承上启下的关键环节。该标准与IEC其他相关标准（如IECTR60919关于高压直流系统规划的指南、IEC60071绝缘配合系列标准等）形成了有效的互补关系，共同构建了覆盖特高压输电系统主要技术维度的国际标准群。三、标准主要内容（一）安全稳定性技术框架IECTS63042-103:2025提出了一套适用于特高压交流系统规划设计的“三层递进式”安全稳定性技术框架：第一层——静态安全约束层。主要规定特高压交流系统在正常运行方式及N-1（单一元件故障）校验条件下的潮流分布、节点电压水平、线路及设备载荷能力等静态安全指标要求，确保系统在规划设计的各种预期工况下均能满足基本的安全运行边界条件。第二层——动态稳定评估层。聚焦于系统遭受大扰动（如三相短路故障、输电线路跳闸、大容量机组脱网等）后的动态响应特性，规定了暂态稳定、动态稳定及电压稳定等方面的评估方法和量化指标，要求系统在设定的故障类型和故障清除时间内保持同步运行和电压可恢复性。第三层——连锁故障防控层。针对特高压交流系统故障后的连锁反应风险，规定了系统在严重故障（如多重故障、保护拒动/误动等极端情景）下的防控策略和评估要求，包括系统解列方案的合理性、低频低压减载措施的配置、以及黑启动路径的可行性等，以限制故障影响范围，防止系统崩溃。三层框架从静态到动态、从单一故障到多重故障，层层递进、环环相扣，构成了覆盖特高压交流系统安全稳定性核心维度的完整技术评价体系。（二）系统规划与设计的关键技术要求1.系统架构设计标准规定，特高压交流系统的网架结构设计应充分考虑电源分布、负荷中心位置、输电距离及地形地貌等因素，优化系统接线方式。在系统架构设计过程中，应通过多方案技术经济比选确定推荐方案，确保系统在技术可行性、经济合理性和运行灵活性之间取得平衡。同时，标准要求规划设计中的系统架构应具备适度的冗余度和灵活性，以应对未来电源发展和负荷增长的不确定性。2.潮流与短路计算标准规定，特高压交流系统规划设计中应进行全面的潮流计算和短路电流计算。潮流计算应覆盖各种典型运行方式和检修方式，包括丰大、丰小、枯大、枯小等季节工况，以及峰荷、谷荷等负荷水平。计算中应考虑特高压交流系统的无功功率平衡和电压分布特性，合理配置无功补偿装置。短路电流计算应覆盖系统各主要节点，评估各电压等级母线短路电流水平，确保所选设备的遮断容量满足要求。3.安全稳定判据标准规定了一系列定量化的安全稳定评估指标和判据，包括暂态稳定裕度、电压稳定裕度、频率偏移范围、阻尼比要求等。暂态稳定评估应以故障清除后的系统功角响应为基础，要求系统在规定的故障类型下保持暂态稳定，并留有适当的稳定裕度；电压稳定性评估应通过静态电压稳定分析和动态电压仿真相结合的方法进行，确保系统在N-1及部分N-2故障下均能满足电压稳定要求；频率稳定性评估则应重点关注大容量输电通道跳闸后的系统频率响应，合理配置低频减载装置和调频资源。4.扰动承受能力标准对特高压交流系统应能承受的各类扰动进行了分级分类，规定了系统在不同扰动等级下的性能要求。标准将扰动分为小扰动、大扰动和极端扰动三类：小扰动下系统应能通过自动调节恢复正常运行状态；大扰动下系统应保持同步运行和电压稳定，允许采取切机、切负荷等控制措施；极端扰动下系统应避免全停事故，通过解列、低频减载等手段维持部分供电能力。（三）安全稳定性评估方法1.确定性评估方法标准规定了基于确定性准则的安全稳定评估方法，即通过对预设故障集（N-1、N-2及选定的严重故障）进行时域仿真，检验系统是否满足规定的安全稳定判据。标准对故障类型的选择原则、故障清除时间的设定、仿真模型的精度要求以及评估结果的判定标准等进行了详细规定。确定性评估方法具有物理概念清晰、结果易于比较和审核等优点，是工程规划设计中安全稳定评估的主要手段。2.概率风险评估方法鉴于特高压交流系统的故障具有低概率-高影响特征，标准引入了基于概率的风险评估方法作为确定性评估方法的有效补充。该方法通过建立元件可靠性模型和故障概率模型，结合系统仿真的后果分析，计算系统整体的安全风险指标（如电力不足期望值、系统失稳概率等），为规划方案的风险比较和优化决策提供了定量化工具。3.时域仿真与稳态分析结合标准强调将时域动态仿真与稳态潮流计算有机结合。在系统规划的方案论证阶段，以稳态分析为主，重点关注系统的潮流分布、短路水平及静态安全；在方案确定后的详细设计阶段，则以时域仿真为主，重点检验系统的暂态稳定、动态稳定及电压恢复特性。标准要求两种方法互为支撑、交叉验证，确保评估结果的完整性和可靠性。（四）与其他标准的协调IECTS63042-103:2025在制定过程中注重与现有相关标准的协调性和一致性。在绝缘配合方面，该标准与IEC60071系列标准相衔接，确保特高压交流系统规划设计中过电压水平与绝缘裕度的协调统一；在设备技术要求方面，该标准与IEC63042系列中的设备标准相协调，确保系统规划设计的参数要求与设备制造的技术能力相匹配；在保护系统方面，该标准与IEC61850系列标准及IEEE相关继电保护标准相兼容，保证保护配置方案与系统安全稳定性要求的一致性。通过有效的标准协调，该标准与现有国际标准共同构成了层次分明、逻辑一致的特高压交流标准体系。四、主要参与单位及贡献（一）标准编制组织架构IECTS63042-103:2025由国际电工委员会第115技术委员会（IEC/TC115，高压直流输电与特高压交流输电系统技术委员会）归口管理，由其下属的WG4工作组（特高压交流输电系统规划设计工作组）具体负责起草编制工作。工作组汇集了来自中国、德国、日本、韩国、印度、巴西、俄罗斯等国家的专家代表，涵盖了电网运营企业、电力科研机构、设备制造企业和高等院校等多方力量。（二）中国电力科学研究院的贡献在IECTS63042-103:2025的编制过程中，中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）作为核心起草单位发挥了至关重要的技术引领和主导作用。1.单位概况中国电科院成立于1951年，是国家电网有限公司直属的综合性科研机构，长期致力于电力系统规划、运行控制、设备研发及标准化等领域的基础研究和应用研究。中国电科院设有电网安全与节能国家重点实验室、特高压工程技术国家工程研究中心等多个国家级科研平台，是我国特高压输电技术研发的核心力量和主要技术支撑单位。中国电科院自2004年起全面参与我国1000kV特高压交流输电技术的预先研究和工程实践，全程支撑了晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程、皖电东送淮南—南京—上海1000kV特高压交流输电工程、锡盟—山东1000kV特高压交流输变电工程等一批国家重大工程的建设与运行。在数十年特高压交流技术研发和工程应用过程中，中国电科院建立了完善的系统规划、电磁暂态仿真、动态稳定分析及安全稳定控制技术的研发体系，积累了极为丰富的理论成果和工程实践经验，为我国特高压交流技术的国际引领奠定了坚实的技术基础。2.技术贡献在IECTS63042-103:2025编制过程中，中国电科院专家团队主导了以下关键技术内容的起草工作：-提出特高压交流系统“三层递进式”安全稳定性评价框架。该框架基于中国特高压交流工程多年规划设计和运行实践经验的系统总结，将安全稳定性要求从传统的静态安全校核拓展为涵盖静态安全、动态稳定和连锁故障防控三个层次的综合评价体系，被工作组采纳为标准的核心技术架构。-贡献了特高压交流系统安全稳定量化判据的制定。中国电科院基于晋东南—南阳—荆门示范工程等实际工程的仿真分析和运行数据积累，提出了包括暂态稳定裕度、电压稳定裕度、阻尼比要求等一系列定量化指标的推荐取值范围，并提出了适应我国电网实际的最小惯量评估方法和短路比约束条件，为标准的科学性和可操作性提供了有力保障。-完善了特高压交流系统与直流系统的协调规划技术要求。中国电科院将其在“强直弱交”问题及多馈入直流系统安全稳定分析方面的研究成果融入标准内容，有效补充了交直流混联场景下系统规划设计的安全稳定性约束条款，增强了标准的普适性和未来适用性。-主导了概率风险评估方法在特高压交流系统规划中的应用规范。中国电科院将概率风险评估等先进方法引入标准的评估方法体系，结合其提出的基于动态仿真与可靠性模型耦合的风险量化评估方法，实现了评估手段从传统确定性方法向风险量化方法的拓展升级。3.国际标准化工作经验中国电科院在参与IECTS63042-103:2025编制工作的同时，还积极参与了IEC/TC115框架下其他多项特高压标准的制修订工作，在特高压交流系统术语定义、设备技术条件、试验方法等方面持续输出中国经验和技术方案。此外，中国电科院专家在IEC等多个国际标准化组织中担任重要职务，在推动以我国特高压标准为基础制定相应国际标准方面发挥了桥梁和纽带作用。五、标准的技术创新与突破（一）首次构建了特高压交流系统规划与设计阶段的国际统一安全稳定性技术框架在IECTS63042-103:2025发布之前，国际标准化组织尚未就特高压交流系统规划与设计阶段的安全稳定性能要求发布专门的标准文件。本标准首次以国际标准的形式，系统回答了“特高压交流系统在规划设计阶段应满足哪些安全稳定性要求、如何评价这些要求”这一核心问题，填补了国际标准的空白。（二）提出了适用于特高压交流系统特点的差异化稳定评估指标体系本标准在继承传统电力系统安全稳定分析理论的基础上，充分考虑了特高压交流系统特有的技术特征：输电线路分布电容大、无功特性复杂、系统惯量相对较低、故障暂态过程更为剧烈等，在稳定判据的设定上做了针对性的修正和细化。例如，在电压稳定性方面提出了更为严格的无功储备要求和动态电压恢复指标，在频率稳定性方面则对大容量输电通道缺失后的频率响应特性提出了专门要求。（三）将概率风险评估方法引入系统规划设计的安全稳定性评价体系传统的安全稳定评估以确定性方法为主，即通过校验预想故障集来判断系统是否安全。本标准在保留确定性评估方法的基础上，系统引入了基于概率的风险量化评估方法，使规划设计方案的安全水平不仅能够定性判断，还能定量计