DSIEC TS 63537 ED1-2026《电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验》标准立项发展报告

DS/IECTS63537ED1-2026《电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Hardware-in-the-loopSimulationTestofPowerSystemStabilityControlSystem摘要随着高比例可再生能源接入与特高压交直流混联电网的快速发展，电力系统运行特性日趋复杂，安全稳定控制面临的挑战日益严峻。硬件在环（Hardware-in-the-Loop,HIL）仿真技术因其能够真实模拟电网动态行为、有效验证控制装置性能，已成为电力系统稳定控制系统研发与测试的关键手段。然而，由于缺乏统一的国际标准，不同厂商、不同机构在HIL仿真测试的架构设计、建模精度、测试流程及评价指标等方面存在显著差异，制约了技术成果的互认与推广应用。本报告基于IEC（国际电工委员会）最新发布的DS/IECTS63537ED1-2026《电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验》技术规范，系统阐述了该标准的立项背景、编制目的与适用范围，深入剖析了标准所确立的测试系统架构、仿真模型要求、试验流程及性能评价等核心技术框架。报告指出，该标准的发布填补了国际范围内针对电力系统稳定控制装置HIL仿真测试方法标准的空白，为统一测试方法、提升控制装置可靠性、保障新型电力系统安全稳定运行提供了重要技术支撑。本报告旨在为标准使用者及相关技术人员提供全面、深入的解读，以促进该国际标准的落地实施与广泛应用。关键词：电力系统稳定控制；硬件在环仿真；IEC标准；测试方法；安全稳定；标准立项；新型电力系统Keywords:PowerSystemStabilityControl;Hardware-in-the-LoopSimulation;IECStandard;TestMethod;SafetyandStability;StandardDevelopment;New-TypePowerSystem一、标准立项背景电力是国民经济的基础命脉，电力系统的安全稳定运行关乎国家能源安全与社会经济发展全局。当前，以风电、光伏为代表的可再生能源装机容量持续攀升，我国已建成全球规模最大的特高压交直流混联电网，电力电子设备占比不断提高，电力系统“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）特征日益凸显。这一深刻变革使得电力系统的运行工况更加复杂多变，转动惯量降低、调频调压能力减弱、宽频振荡风险增加等新问题层出不穷，对电力系统安全稳定控制技术提出了更高要求。安全稳定控制系统（简称稳控系统）是保障电力系统安全稳定运行的第二道防线，承担着在电网发生严重故障时实施紧急控制、防止系统失稳瓦解的关键任务。稳控装置的性能优劣直接决定了电网安全防御体系的有效性。然而，稳控系统涉及大量控制策略与逻辑判断，其动作行为是否正确、动作时序是否合理，必须经过充分、严格的测试验证方可投入实际运行。传统基于纯数字仿真的测试方法难以模拟真实控制装置的硬件接口特性、响应延时及电磁兼容性能，而现场故障测试则面临成本高昂、风险不可控等固有局限。硬件在环仿真技术在真实控制装置与数字仿真环境之间搭建了紧密耦合的测试桥梁，具有显著的技术优势：第一，高保真度，能够真实反映控制装置的输入输出特性，实现对电网稳态、动态及暂态过程的精准复现；第二，高可控性，可灵活设置各类故障场景与极端运行工况，模拟实际电网中难以人为制造的测试条件；第三，高安全性，在实验室环境中完成全部测试，杜绝了现场试验可能带来的电网运行风险；第四，高重复性，同一测试场景可多次重复执行，便于开展对比分析与回归测试。凭借上述优势，HIL仿真已成为稳控装置研发验证、出厂检测和入网评估不可或缺的核心手段。尽管HIL仿真技术在电力系统领域应用日趋广泛，但迄今为止，国际范围内仍缺乏针对电力系统稳定控制系统HIL仿真测试的统一标准。各设备制造厂商、科研院所及电网公司依据各自内部规范开展测试工作，在仿真建模方法、测试平台架构、故障场景设置、性能评价指标等关键环节缺乏一致性约定，导致不同来源的测试结果难以横向比较，设备质量水平参差不齐。随着稳控设备国际贸易往来的日益频繁以及跨国电网互联的不断深化，制定一项统一的国际标准已成为业界的迫切诉求。在此背景下，IEC启动了对电力系统稳定控制系统HIL仿真测试标准的研究与编制工作。该标准历经多轮国际专家研讨、草案编制与意见征集，最终形成了DS/IECTS63537ED1-2026《电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验》技术规范，于2026年7月正式发布实施。作为IEC体系中首部专门针对稳控系统HIL仿真测试的技术规范，其发布标志着该领域标准化工作取得了里程碑式的重要突破。二、标准适用范围与定位分析DS/IECTS63537ED1-2026作为一项IEC技术规范（TechnicalSpecification,TS），在IEC标准体系中具有明确而独特的定位。技术规范通常面向尚处于技术快速发展阶段、需要提前发布以引导产业发展的领域。与IEC国际标准（IS）相比，TS的制定周期相对较短，发布流程更为灵活，能够及时响应技术和产业发展的迫切需求，在技术成熟度达到一定程度后再行转化为正式国际标准。从适用对象来看，本标准的适用主体涵盖电力系统安全稳定控制系统的设备制造商、系统集成商、科研机构、检测认证机构以及电网运营企业。标准所规定的测试方法与技术要求适用于各类稳控装置及其配套系统，包括但不限于：安全稳定控制装置、备用电源自动投入装置、自动切负荷装置、低频低压减载装置以及承担稳控功能的广域测量系统终端设备等。从应用阶段来看，本标准适用于稳控系统全生命周期的多个关键测试环节：在研发阶段，可用于设计验证与方案比选测试，帮助研发人员发现设计缺陷并优化控制策略；在生产制造阶段，可用于出厂检验测试，保障产品出厂质量的一致性与可靠性；在工程应用阶段，可用于现场验收测试和定期检验测试，确保装置在现场安装条件下运行功能完好。此外，在稳控系统策略调整与软件升级后，同样可依据本标准执行回归测试，验证变更后的系统满足预期功能要求。该标准中所指“硬件在环仿真试验”包含两个基本维度：一方面，将真实的稳控装置硬件（包括装置本体、通信接口、出口继电器等）接入仿真测试回路，实现对装置物理特性的真实还原；另一方面，通过高性能实时数字仿真系统构建电力系统的数学模型，实现对电网运行工况的动态模拟。二者的有机结合构成了完整、闭环的测试环境，能够在实验室条件下最大程度地逼近稳控装置的实际运行工况。三、标准主要内容解读（一）测试系统总体架构标准确立了稳控系统HIL仿真测试的通用架构框架，明确了测试系统的核心组成要素与层级关系。一个典型的HIL仿真测试系统主要由实时数字仿真子系统、物理接口子系统、被测装置（DeviceUnderTest,DUT）、测试管理与监控子系统以及辅助设备五大部分构成。其中，实时数字仿真子系统承担电力系统主要电气一次设备及部分二次设备的数学建模与实时解算任务，其仿真步长必须满足稳控装置对信号实时性的严苛要求；物理接口子系统通过功率放大器、信号调理模块及数字IO转换装置实现仿真信号与真实物理信号之间的双向转换与精确匹配；被测装置是测试的核心对象，在测试中接入真实的稳控装置；测试管理与监控子系统负责测试场景的设定、测试过程的调度与实时监控以及测试数据的采集与存储。架构设计要求测试系统具备良好的开放性和可扩展性，支持不同厂家、不同型号稳控装置的接入测试，并可根据测试需求灵活配置仿真规模。标准特别强调，测试系统的软件平台应具备完善的人机交互界面，支持测试方案的在线编辑与修改，并能对测试全过程进行完整记录，以满足测试可追溯性的管理要求。（二）仿真建模与精度要求仿真模型的准确度是保证HIL测试结果可信性的关键基础。标准对测试用电力系统仿真模型提出了多层次的精度要求。在模型范围方面，标准要求在充分考虑测试目的基础上构建能够反映实际电网主要特性的等值模型，其等值范围应覆盖影响稳控装置判断与动作的关键电气量，包括但不限于有功功率、无功功率、电压、电流及频率等。对于影响稳控策略正确执行的重要输电断面、关键发电机组及重要负荷节点，要求详细建模。在模型参数方面，标准要求发电机组模型应准确反映调速器、励磁调节器及电力系统稳定器（PSS）的真实动态特性，负荷模型应采用能够反映实际负荷静态特性和动态特性的综合负荷模型，输电线路和变压器模型应考虑相应的分布参数特性与饱和特性。标准同时规定了模型参数校验的方法与误差允许范围，要求仿真结果与现场实测数据之间的偏差控制在可接受的范围之内。此外，标准对仿真步长、数值算法、实时性指标也作出了相应规定。一般要求电磁暂态仿真步长不大于50微秒，机电暂态仿真步长不大于1毫秒，以确保仿真能够准确复现稳控系统关注的宽频带动态过程。对于涉及柔性直流、风电变流器等快速电力电子过程的仿真场景，步长要求更为严格。（三）测试项目与试验流程标准根据稳控装置需要验证的功能与性能特性，将测试内容划分为功能测试、性能测试、策略测试及通信接口测试四大类别，各类别下规定了明确的试验项目。功能测试主要验证稳控装置的逻辑判断、出口动作、事件记录及自检告警等基础功能是否正确实现；性能测试主要考核装置的响应时间、测量精度、动作准确性及环境适应能力等技术指标是否满足相关要求；策略测试为稳控装置测试的重点专项内容，主要验证装置依据既定安全稳定控制策略在不同故障形态（单相接地短路、相间短路、三相短路、断线故障、潮流转移等）和不同运行方式下策略动作的正确性与适应性；通信接口测试用于验证装置与站控层、调度端及其他装置之间信息交互的实时性、完整性与可靠性。在试验流程组织方面，标准确立了“测试准备—测试执行—结果评估—报告编制”的完整流程架构。测试准备阶段包括测试环境搭建、测试方案编制和预试验等工作；测试执行阶段需按照既定方案完成全部规定动作，并完整记录测试数据；结果评估阶段需依据标准给出的判定准则对测试结果进行综合评价；最后形成标准化、结构化的测试报告，测试报告应包含测试环境描述、测试用例执行情况、发现问题及处理结果、结论意见等必要内容。（四）性能评价与结果判定为保证测试结论的客观性与可比性，标准建立了一套量化评价指标体系，贯穿测试结果判定的全部环节。评价指标主要涵盖动作正确性、动作快速性、测量准确性、策略合理性以及系统可靠性等维度。动作正确性指标要求装置在区内故障应可靠动作，区外故障或扰动不应误动；动作快速性指标依据电网稳定控制对时限的总体要求，规定了各类控制命令从故障检出到出口动作的最大允许时间；测量准确性指标对装置采集的电压、电流、功率等电气量的幅值与相角误差提出了量化限值；策略合理性指标要求装置的动作策略与预先设定的控制策略保持一致，在多重故障等复杂场景下能够作出符合预期的优化决策。四、主要起草单位介绍DS/IECTS63537ED1-2026标准的编制工作由IEC下设的相关技术委员会牵头组织，联合全球多个国家的技术专家共同完成。在标准编制过程中，来自中国、德国、美国、日本、韩国等电力工业发达国家的专家进行了多轮深入研讨，充分交流了各国在稳控系统测试领域的工程实践经验与技术研究成果。其中，中国电力科学研究院有限公司（简称“中国电科院”）作为该标准编制的核心贡献单位之一，在标准制定过程中发挥了举足轻重的作用。中国电科院是国家电网公司直属的科研机构，也是中国电力行业多学科、综合性权威研究机构，长期从事电力系统安全稳定分析、保护控制技术研究及试验检测工作，建有国家级电力系统仿真实验室。该实验室配备了大规模实时数字仿真系统（RTDS）、数模混合仿真平台等国际先进试验设备，在稳控系统HIL仿真测试领域积累了丰富的研究成果与工程应用经验。具体而言，中国电科院的主要贡献体现在以下方面：一是牵头提出了稳控系统HIL测试的系统架构方案与功能评价指标体系，为标准的总体框架构建奠定了基础；二是承担了标准中策略测试方法及复杂故障场景设置等关键章节的起草任务；三是通过组织多轮实验室间比对测试（Round-RobinTest），验证了标准所规定测试方法的可操作性与结果的可重复性。其提出的多项技术创新建议被标准采纳，有效提升了标准的科学性与工程适用性，为保障电网安全稳定运行、推动稳控技术标准化国际化发展作出了重要贡献。五、标准实施的预期影响与应用前景DS/IECTS63537ED1-2026的发布实施对于电力行业的技术进步与国际标准化进程具有深远意义。在技术层面，该标准为稳控系统研发测试提供了系统化、规范化的技术指引，将有助于各制造厂商在新产品研发过程中建立标准化的测试流程，缩短研发周期，降低测试成本。通过统一测试方法与评价准则，能够有效促进稳控设备质量水平的整体提升，为我国电网安全稳定运行提供更加可靠的装备支撑。在产业层面，该标准为稳控设备的国际化贸易搭建了技术互认的桥梁。统一的测试标准意味着按标准通过测试的设备在不同国家和地区的电网中将获得更广泛的接受度，有利于优势企业拓展海外市场。同时，标准的实施也将促进国内相关检测认证机构的能力提升，培育具有国际竞争力的第三方检测服务市场。在国际标准化层面，该项由中国主导并深度参与制定的IEC标准，充分体现了中国在电力系统稳定控制及HIL仿真技术领域的国际领先地位，增强了中国在相关国际标准制定中的话语权和影响力，为后续更多中国优势技术成果转化为国际标准奠定了良好基础。展望未来，随