IEC TR 60919-32009AMD22021 修改件2.带线路换流器的高压直流（HVDC）系统的性能.第3部分动态条件标准立项发展报告

修改件2.带线路换流器的高压直流（HVDC）系统的性能第3部分：动态条件标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment2-PerformanceofHigh-VoltageDirectCurrent(HVDC)SystemswithLine-CommutatedConverters-Part3:DynamicConditions摘要高压直流输电（HVDC）技术作为大容量、远距离电能传输的核心手段，在跨区域电网互联、可再生能源并网及异步电网背靠背互联等场景中发挥着不可替代的作用。其中，带线路换流器（Line-CommutatedConverter,LCC）的HVDC系统因其技术成熟、造价相对低廉、损耗较低等优势，至今仍是国际上应用最广泛的高压直流输电技术类型。然而，随着电网结构的日益复杂化以及新能源大规模接入带来的运行工况多样化，LCC-HVDC系统在动态条件下的性能评估与技术要求面临新的挑战。为适应这一发展需求，国际电工委员会（IEC）于2021年10月26日正式发布IECTR60919-3:2009/AMD2:2021《修改件2.带线路换流器的高压直流（HVDC）系统的性能第3部分：动态条件》。本报告系统梳理了该标准修改件的立项背景、技术修订内容及其在标准体系中的地位，分析了其对HVDC系统规划设计、运行控制及设备制造等方面的重要指导意义。报告认为，该修改件的发布进一步完善了IECTR60919-3在动态性能领域的技术规范框架，为全球范围内LCC-HVDC系统的安全稳定运行提供了更新的技术支撑，对促进高压直流输电技术的持续发展具有重要的推动作用。关键词：高压直流输电；线路换流器；动态条件；IEC标准；性能评估；标准修订；电网稳定Keywords:HVDCTransmission;Line-CommutatedConverter;DynamicConditions;IECStandard;PerformanceEvaluation;StandardAmendment;GridStability1引言1.1研究背景随着全球能源转型战略的深入推进，高压直流输电技术在电力工业中的地位日益凸显。我国已建成世界上规模最大、电压等级最高的直流输电网络，±800kV及以上特高压直流工程在远距离大容量输电中发挥着骨干作用。在国际范围内，HVDC技术同样广泛应用于跨国电网互联、海上风电送出、城市地下送电等多个领域。IEC60919系列标准作为HVDC系统性能评估的权威技术文件，为全球直流输电工程的设计、建设和运行提供了统一的技术依据。其中，IECTR60919-3专注于带线路换流器的HVDC系统在动态条件下的性能要求。该技术报告最初发布于2009年，系统地阐述了LCC-HVDC系统在暂态、动态过程中的行为特性和性能指标。然而，自2009年以来，直流输电技术本身经历了快速发展——直流电压等级不断提高，电网换相换流器技术日益成熟，新能源接入比例显著提升，电网对直流系统的动态响应能力提出了更高要求。在此背景下，对原技术报告进行修订和完善，使其反映最新的技术认知和工程实践，成为标准化工作的迫切需求。1.2修订的必要性IECTR60919-3:2009发布至今已十有余年，期间直流输电领域的技术进步和应用环境变化主要体现在以下几个方面：首先，高压直流输电的应用场景由传统的点对点远距离输电扩展至多端直流电网、交直流混联电网等更复杂的拓扑结构，动态条件下的交互影响更加复杂。其次，大规模新能源接入使得送端电网强度下降，对LCC-HVDC系统的动态响应能力提出了更高要求。再次，直流输电控制保护技术的快速发展，特别是基于同步相量测量的广域控制、虚拟同步机控制等新技术的应用，需要在标准层面予以反映和规范。因此，国际电工委员会适时启动了对IECTR60919-3的修订工作，最终形成IECTR60919-3:2009/AMD2:2021修改件，以满足行业发展的标准化需求。2标准概述2.1标准基本信息本修改件的标准编号为IECTR60919-3:2009/AMD2:2021，属于国际电工委员会（IEC）发布的技术报告（TechnicalReport,TR）类型文件。作为IEC60919-3的第二次修改件（Amendment2），它对该技术报告进行了针对性的补充和完善。标准的发展历程如下：IECTR60919-3:2009作为基础版本首次发布；随后，针对运行经验反馈和技术发展，IEC发布了第一次修改件（AMD1）进行初步修订；本次发布的AMD2:2021为第二次修改，于2021年10月26日正式发布。2.2标准体系定位IECTR60919系列标准构建了完整的LCC-HVDC系统性能评估框架。该系列标准分为三个部分：第1部分（IECTR60919-1）论述稳态条件下的性能要求；第2部分（IECTR60919-2）关注故障和暂态过程；第3部分（IECTR60919-3）则专门研究动态条件下的系统性能。三个部分相互衔接、互为补充，共同构成LCC-HVDC系统全工况性能评估的技术规范体系。2.3适用范围本标准的适用范围涵盖采用线路换流器技术的高压直流输电系统，包括：-单极和双极配置的LCC-HVDC系统；-不同电压等级（±110kV至±1100kV）的直流输电工程；-各种运行模式（双极运行、单极大地回线运行、单极金属回线运行等）下的动态性能要求；-与交流系统互联的各种场景（强系统连接、弱系统连接、孤岛送电等）。3标准主要内容IECTR60919-3:2009/AMD2:2021修改件的主要技术内容涵盖了动态条件下LCC-HVDC系统的性能要求、评估方法及技术指标。本修改件重点对以下几个方面进行了补充和完善。3.1动态性能指标体系在动态条件下，LCC-HVDC系统的性能主要通过一系列技术指标进行表征。修改件进一步明确和完善了这些指标体系，主要包括：频率响应特性：系统在交流系统频率偏差情况下的有功功率调节能力和响应速度。这包括频率偏差允许范围、功率调节速率限制、频率-功率静特性系数等具体指标。电压动态支撑能力：HVDC系统在交流母线电压波动时维持换相电压稳定、提供无功支撑的能力。特别是在弱交流系统条件下，换相电压的稳定性直接关系到系统的安全运行。功率阶跃响应：系统对功率指令变化的跟踪能力，包括响应时间常数、超调量、调节时间等动态响应特征参数。直流电流/电压动态偏差：在运行工况变化和故障扰动条件下，直流电流和直流电压允许的动态偏差范围及恢复时间要求。3.2小信号动态特性HVDC系统的线性化动态模型及其特征值分析是小信号稳定性研究的基础。修改件对LCC-HVDC系统的小信号动态特性分析框架进行了完善，包括：-换流器的小信号模型的精确化描述；-直流输电线路的动态数学模型；-控制系统参数与小信号稳定性之间的关系分析；-与交流系统相互作用的小信号稳定性评估方法。3.3大扰动动态行为针对电力系统故障引起的大扰动工况，修改件进一步完善了LCC-HVDC系统的动态行为评估方法：换相失败及其恢复过程：换相失败是LCC-HVDC系统最为典型的动态事件之一。修改件系统梳理了引发换相失败的主要原因（交流母线电压跌落、电压畸变、直流电流突增等），并明确了换相失败后系统恢复过程中的性能评估准则。直流闭锁与重启策略：明确了直流系统发生闭锁后的重启判定条件、重启次数限制、重启成功判据等方面要求，为直流系统的故障后恢复提供了标准依据。甩负荷工况：送端或受端交流系统发生甩负荷时，直流系统的快速功率调节能力和频率支撑功能的要求。3.4控制与保护系统的动态性能HVDC控制保护系统是实现良好动态性能的核心环节。修改件对控制保护系统的动态性能提出了更为明确的技术要求：-定电流控制、定电压控制、定功率控制等基本控制方式的动态响应指标；-低压限流（VDCOL）环节的参数整定要求及其对故障恢复特性的影响；-附加控制功能（功率调制、频率调制、阻尼控制等）的动态性能要求；-控制模式切换过程中的无缝转换要求；-保护系统的动作时间和选择性配合要求。3.5动态性能的验证方法修改件进一步完善了HVDC系统动态性能的验证方法框架，包括：-基于电磁暂态仿真（EMT）的验证方法及模型精度要求；-基于物理模拟装置的动态模拟试验方法；-基于现场试验的动态性能测试方法及评价准则；-不同验证方法的适用范围和相互校核要求。4主要修订内容分析本修改件在保持原技术报告整体框架的基础上，针对多个关键技术点进行了修订和完善。其主要修订内容包括：4.1关键术语定义的更新修改件对部分术语定义进行了更新和补充，使其更加准确和完整。例如，对“动态条件”（dynamicconditions）的定义进行了进一步明确，将其界定为系统在受到扰动后从一种稳态过渡到另一种稳态过程中所呈现的行为特征；同时新增了部分术语，如“动态电压支撑”（dynamicvoltagesupport）、“故障穿越”（faultride-through）等，以反映行业技术发展的最新趋势。4.2技术要求的补充完善针对近年来工程实践中的经验反馈，修改件对若干技术要求进行了补充和完善。例如，在换相失败恢复性能方面，补充了连续换相失败情况下的系统行为要求；在功率阶跃响应方面，对不同容量等级和不同控制方式下的响应指标进行了差异化规定；在低电压穿越能力方面，增加了对低电压穿越期间有功和无功电流注入特性的要求。4.3与相关标准的协调修改件注重与相关标准的协调一致性，包括与IEC60633（HVDC术语标准）、IEC60071（绝缘配合标准）、IEC61975（HVDC系统试验标准）、IEC60919-1（稳态条件部分）和IEC60919-2（故障和暂态部分）等标准的衔接和统一。通过明确标准间的界面和引用关系，避免了技术要求在标准之间的重叠和冲突，形成了层次清晰、逻辑一致的标准体系。5主编单位介绍国际电工委员会第115技术委员会（IECTC115）负责HVDC输电技术的标准化工作。TC115成立于2009年，其秘书处由国家电网公司（中国）承担。IECTC115的职责范围涵盖高压直流输电系统的术语定义、设计导则、性能要求和试验方法等标准化工作，是国际上HVDC领域最重要的标准化技术组织之一。在IECTC115的组织架构下，TC115下设多个工作组和项目组，分别负责不同主题的标准化工作。其中，维护IECTR60919系列的工作组由来自中国、瑞典、德国、日本、印度等国技术专家组成。中国专家深度参与了标准的起草和修订工作，为完善LCC-HVDC系统的动态性能标准体系做出了重要贡献。中国作为IECTC115秘书处承担国和主要技术贡献国，在LCC-HVDC领域积累了丰富的工程经验和研究成果。中国已建成多个世界级特高压直流输电工程，换流站设备的设计、制造和运行经验丰富，为标准制定提供了大量一手的数据支撑和实践反馈。国家标准GB/T30553-2014《基于电压源换流器的高压直流输电》和GB/T26216-2019系列标准，与IEC标准体系紧密对接，为标准的国内应用持续深化提供了衔接桥梁。6标准应用与技术影响6.1行业应用价值IECTR60919-3:2009/AMD2:2021修改件的发布，为LCC-HVDC系统的动态性能评估提供了更新的技术依据，对行业发展具有以下重要价值：第一，为直流输电工程的前期设计提供了系统化的动态性能指标体系，帮助设计人员针对不同工程条件制定合理的动态性能设计方案。第二，为直流输电设备的制造和试验提供了统一的技术要求，有利于规范市场秩序、促进设备质量的持续提升。第三，为电网运行人员提供了动态性能评估的基本方法，支持了直流输电系统的精益化运行管理。6.2对技术发展的引导作用修改件通过明确动态性能技术要求和验证方法，对高压直流输电技术的持续发展起到了引导作用：一方面，对换相失败抑制技术、动态无功支撑技术、宽频带控制技术等前沿技术方向提出了标准化需求，引导技术研发向更高性能、更强适应性方向发展。另一方面，首次系统引入的新能源高渗透率场景下系统动态性能要求，为LCC-HVDC与新能源协调运行的技术方案提供了标准指引。6.3国际影响与合作作为IEC正式发布的技术报告修改件，本标准在国际上具有广泛的影响力和认可度。其发布实施将推动全球范围内LCC-HVDC系统在动态性能领域的标准互认，有利于促进国际间直流输电工程的合作与技术交流，降低跨国联网工程的技术壁垒。7结论与展望7.1主要结论IECTR60919-3:2009/AMD2:2021《修改件2.带线路换流器的高压直流（HVDC）系统的性能第3部分：动态条件》是对原IECTR60919-3:2009技术报告的重要修订和完善。该修改件的发布实施，实现了以下目标：一是有机结合了近年来LCC-HVDC技术的发展和工程运行经验的积累，对动态条件下的性能要求进行了系统性的更新和补充。二是完善了技术指标体系和分析方法框架，使标准更加适应新型电力系统建设的需求。三是保持了与IEC标准体系内相关标准文件之间的协调一致性。四是为下一代更高电压等级、更复杂拓扑结构的LCC-HVDC系统的标准化工作奠定了坚实基础。7.2未来展望随着全球能源转型的深入推进和新型电力系统建设的持续发展，LCC-HVDC技术将不断发展演进，标准化工作也应持续跟进：技术发展方向：未来的LCC-HVDC系统将向更高电压等级（±1100kV及以上）、更大输送容量、更深度的交直流耦合方向发展，其动态性能要求将更加复杂。同时，LCC-HVDC与VSC-HVDC的混合输电技术、LCC与新能源的协调运行等新型技术模式将对标准提出新的需求。标准演进方向：IECTR60919-3的后续修订可重点关注以下方向：（1）大规模新能源接入条件下LCC-HVDC系统的动态性能要求；（2）多端直流和直流电网场景下动态性能协调配合的方法框架；（3）人工智能和数字化技术在动态性能评估和优化中的应用方法；（4）标准从技术报告向国际标准转化的可行性研究。实施建议：建议行业相关单位和标准化工作者密切关注该修改件的内容，在直流输电工程的设计、建设和运行实践中积极应用最新的标准要求；建议相关标准化技术组织继续加强国际标准与国内标准的对接协调，推动制定我国相应的配套标准或指导性技术文件，为高压直流输电技术的持续、健康发展提供坚实的技术支撑。参考文献[1]IECTR60919-3:2009/AMD2:2021,Amendment2-Performanceofhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)systemswithline-commutatedconverters-Part3:Dynamiccondit