IEC TS 635372026 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

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摘要随着新型电力系统建设的深入推进，高比例可再生能源接入与电力电子化转型使得电力系统动态特性日趋复杂，稳定控制系统作为保障电网安全稳定运行的核心防线，其性能可靠性面临前所未有的挑战。硬件在环（Hardware-in-the-loop,HIL）仿真试验技术凭借其高保真度、可重复性和安全性优势，已成为验证稳定控制装置性能的关键手段，然而长期以来缺乏统一的国际标准规范，制约了试验结果的互认性与可比性。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2026年6月30日正式发布IECTS63537:2026《电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验》技术规范，该标准系统规定了稳定控制系统HIL仿真试验的通用要求、试验环境配置、试验方法与流程、性能评估指标及试验报告要求，填补了该领域的国际标准空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制原则、核心技术内容及其行业应用价值，并重点介绍了主要起草单位中国电力科学研究院有限公司在标准编制中的技术贡献，旨在为电力行业科研人员、工程技术人员及标准管理人员提供系统性的参考与指导。关键词：电力系统；稳定控制系统；硬件在环仿真；IEC标准；试验规范；新型电力系统AbstractWiththedeepeningconstructionofnew-typepowersystems,theincreasingpenetrationofrenewableenergyandthepower-electronics-basedtransformationhavemadethedynamiccharacteristicsofpowersystemsincreasinglycomplex.Asthecoredefenselineforensuringthesafeandstableoperationofpowergrids,theperformancereliabilityofstabilitycontrolsystemsisfacingunprecedentedchallenges.Hardware-in-the-loop(HIL)simulationtechnologyhasbecomeakeymeansforverifyingtheperformanceofstabilitycontroldevicesduetoitshighfidelity,repeatability,andsafetyadvantages.However,thelong-termabsenceofunifiedinternationalstandardshasconstrainedthemutualrecognitionandcomparabilityoftestresults.Againstthisbackground,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIECTS63537:2026onJune30,2026.Thistechnicalspecificationsystematicallystipulatesthegeneralrequirements,testenvironmentconfiguration,testmethodsandprocedures,performanceevaluationindicators,andtestreportrequirementsforHILsimulationtestingofstabilitycontrolsystems,fillingthegapininternationalstandardsinthisfield.Thisreportcomprehensivelyreviewstheprojectbackground,compilationprinciples,coretechnicalcontent,andindustrialapplicationvalueofthestandard,withafocusonthetechnicalcontributionsofChinaElectricPowerResearchInstituteasamajordraftingunit,aimingtoprovidesystematicreferenceandguidanceforresearchers,engineeringtechnicians,andstandardsmanagementpersonnelinthepowerindustry.Keywords:Powersystem;Stabilitycontrolsystem;Hardware-in-the-loopsimulation;IECstandard;Testspecification;New-typepowersystem一、引言1.1立项背景与意义实现碳达峰、碳中和目标，推动能源绿色低碳转型，是当前全球能源电力发展的共同方向。随着风电、光伏等新能源装机的跨越式增长以及特高压交直流混联电网的快速发展，我国乃至全球电力系统正经历从传统旋转电机主导的电力系统向高比例可再生能源、高比例电力电子设备的新型电力系统深刻演变。这一转型过程中，电力系统的转动惯量持续下降、调频调压能力弱化、故障特性发生根本性变化，电网安全稳定运行面临的威胁日趋复杂多元。稳定控制系统（StabilityControlSystem,SCS）是保障电力系统安全稳定的第二道防线，承担着在电网遭受大扰动后快速实施切机、切负荷、直流功率紧急调制等控制措施的关键任务。其动作的正确性与快速性直接关系到电网能否维持稳定运行。国内外多次大停电事故的调查结果表明，稳定控制装置的拒动、误动或动作特性不匹配是导致事故扩大的重要因素之一。因此，对稳定控制系统的功能性能进行全面、准确、高效的试验验证，是确保其在实际运行中可靠发挥作用的前提条件。传统的稳定控制装置试验主要依赖物理动模仿真或纯软件数字仿真，前者受限于试验规模与设备成本，难以模拟大型复杂电网的全部动态特征；后者虽具备良好的灵活性，但无法真实反映控制装置硬件接口、时序特性和电磁兼容性能。硬件在环仿真试验技术将真实的稳定控制装置（硬件）接入实时数字仿真系统（软件）构成的闭环回路中，兼具物理试验的真实性和数字仿真的灵活性，能够在实验室环境下高保真复现电网各种运行工况和故障场景，实现对稳定控制装置的全方位考核验证。然而，由于缺乏统一的国际标准，各制造商、检测机构和电网企业在开展HIL仿真试验时，在试验平台架构、仿真精度要求、测试场景设计、性能评判准则等方面存在显著差异。不同实验室出具的试验结果缺乏可比性和互认基础，给设备的跨区域应用和国际贸易带来了障碍。在此背景下，制定一项系统全面、科学合理的国际标准，规范电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验的技术要求与实施方法，已成为行业发展的迫切需求。1.2标准编制原则IECTS63537:2026的编制遵循以下基本原则：（1）科学性。标准内容基于对电力系统稳定控制理论、实时仿真技术及试验检测技术的系统研究，各项技术要求均有理论支撑和工程实践依据。（2）适用性。充分考虑不同电压等级、不同规模电网、不同类型稳定控制装置的差异化需求，标准条款既适用于输电级大规模电网稳定控制系统，也适用于配电网及分布式能源场景下的稳定控制装置。（3）协调性。与IEC61850《变电站通信网络和系统》、IEC61970《能量管理系统应用程序接口》、GB/T36572《电力系统安全稳定控制技术导则》等已有国内外标准保持技术协调与衔接，避免标准间的冲突与重复。（4）先进性。积极纳入实时数字仿真（RTDS）、FPGA求解器等当前HIL仿真领域的最新技术成果，同时为后续技术发展预留扩展空间。二、标准主要内容2.1标准适用范围与定位IECTS63537:2026属于IEC技术规范（TechnicalSpecification）类文件，由国际电工委员会发布，归口管理涉及电力系统控制设备相关技术委员会。标准采用英文编写，分类号为电力系统用控制设备。该标准适用于发电厂、变电站及调度中心等不同部署场景下稳定控制装置（包括安全稳定控制装置、稳控系统站间通信单元等）的硬件在环仿真试验，涵盖装置的功能试验、性能试验、接口试验及抗扰动试验等类别。作为一项技术规范，该标准相较于正式国际标准（IS）具有发布周期短、灵活度高、便于根据技术发展及时修订等特点，能够在较短时间内为行业提供急需的技术依据，并在应用成熟后适时转化为正式国际标准。标准明确定位于为全球范围内的稳定控制装置制造商、电力系统运营机构、第三方检测认证机构以及科研院校提供统一的HIL仿真试验技术准则。2.2标准框架结构IECTS63537:2026在结构编排上遵循IEC导则的相关规定，同时兼顾标准的可读性与实用性。标准主体部分包括以下章节：-第1章范围——明确标准适用对象和边界条件。-第2章规范性引用文件——列出标准正文所引用的其他标准文件。-第3章术语和定义——统一规范关键术语表达。-第4章缩略语——对标准中出现的缩略语进行说明。-第5章硬件在环仿真试验系统通用要求——规定试验系统架构、实时仿真平台性能要求、功率放大与信号调理设备要求等。-第6章试验模型与测试场景——规定电网模型建立、故障类型设置及工况场景设计要求。-第7章试验方法与流程——逐项规定各项试验的步骤与方法。-第8章性能评估指标——给出稳定控制装置各项性能的量化评价准则。-第9章试验报告——规定试验报告的格式、内容及数据记录要求。2.3硬核关键技术内容解析2.3.1试验系统架构与性能要求标准规定HIL仿真试验系统应至少包含实时数字仿真子系统、物理接口子系统和被测装置三大部分。其中，实时数字仿真子系统的仿真步长应不大于50微秒（μs），对于含MMC型柔性直流输电或电力电子变压器等快速动态元件的仿真场景，仿真步长应不大于2微秒；数字仿真子系统的模拟量输出通道分辨率应不低于16位，开关量输入/输出通道的响应时间应不大于10微秒，以确保仿真信号的时域精度满足控制装置动作特性的考核需求。物理接口子系统应具备良好的信号隔离与抗干扰能力，在试验全过程中引入的额外延时不超过20微秒，以保证闭环试验的实时性与准确性。2.3.2试验模型与场景设计要求在试验模型方面，标准要求用于HIL仿真试验的电网模型应能准确反映实际电网的拓扑结构、元件参数和运行特性。对于区域电网稳定控制系统试验，模型应包含不少于该区域电网主要骨干网架的完整拓扑，新能源场站应采用具备实际控制策略的详细模型而非简单等效模型。标准引入了模型验证与确认（V&V）的强制性要求，即在正式试验前应对仿真模型进行离线校验，确保其稳态潮流和典型故障暂态响应特性与设计目标或实测数据的偏差在允许范围内。在测试场景设计方面，标准涵盖了包括三相短路、两相短路、单相接地短路、断线故障、直流闭锁、负荷突变等在内的典型扰动类型，同时要求根据被试验系统的具体特点设计特殊场景，如新能源集群连锁脱网、多回直流同时故障等复合故障场景。2.3.3性能评估指标体系标准构建了涵盖功能性、动态性能、可靠性和电磁兼容性四个维度的评估指标体系。功能性指标包括装置对各类故障的准确识别率、控制策略的正确执行率、站间通信的完整率等；动态性能指标包括装置动作时间（从故障发生到控制命令输出的总延时）、测量量越限告警响应时间等；可靠性指标包括连续运行过程中的误动次数、拒动次数及自检覆盖率等；电磁兼容性指标则依据IEC61000系列标准的规定设置相应的抗扰度限值。三、主要起草单位介绍3.1中国电力科学研究院有限公司概况中国电力科学研究院有限公司（以下简称"中国电科院"）是国家电网有限公司直属的科研创新机构，成立于1951年，是中国电力行业多学科、综合性的科研机构，也是我国电力行业标准的归口管理单位之一。中国电科院拥有电力系统安全稳定控制、电网仿真、新能源并网等领域的多个国家级重点实验室和研发平台，在电力系统分析、保护与控制、仿真试验等方向积累了深厚的技术底蕴和丰富的工程实践经验。3.2在标准编制中的核心技术贡献中国电科院作为IECTS63537:2026编制的核心起草单位之一，在标准编制过程中发挥了不可替代的主导作用。（2）提出关键核心技术要求。针对当前稳定控制装置试验中面临的技术难点，中国电科院团队创新性地提出了多项核心技术要求。例如，在仿真精度方面，团队基于我国特高压直流输电工程控制保护系统HIL试验的实践数据，提出了不同应用场景下仿真步长和信号延时的分级配置方案；在测试场景方面，团队将我国在新能源高占比电力系统稳定控制领域的研究成果转化为标准条款，提出了新能源场站机电-电磁混合仿真模型的建模精度要求与验证方法。（3）组织开展国际比对验证。为确保标准技术条款的普适性和可操作性，中国电科院联合多家国际知名试验机构开展了多轮实验室间比对试验，对标准草案中的关键指标进行了充分验证。这一工作显著增强了标准的技术可信度和国际认可度。四、标准应用前景与行业影响4.1提升稳定控制装置质量水平IECTS63537:2026的发布实施，为全球稳定控制装置制造商提供了统一、明确的试验依据。制造商在产品研发阶段即可依据标准要求开展系统的HIL仿真试验，在实验室阶段充分暴露和解决潜在缺陷，从而避免产品在现场投运后出现性能不达标的问题。统一的标准还有助于构建公平的市场竞争环境，促进技术创新和产品质量的持续提升。4.2促进试验结果国际互认标准为各检测实验室之间实现试验方法和评价准则的统一提供了技术基础。在此基础上，通过实验室认可体系的衔接，不同国家、不同机构出具的HIL仿真试验报告有望实现国际互认，从而显著降低稳定控制设备的跨国认证成本和时间，促进国际技术交流与贸易便利化。4.3支撑新型电力系统建设随着新能源占比持续提升和电力电子设备大规模应用，稳定控制系统需要应对的运行场景更加复杂多变。IECTS63537:2026中纳入的新能源模型精度要求、复合故障场景设计等技术条款，为该背景下稳定控制装置的功能验证提供了科学依据，有助于提升新型电力系统安全稳定运行水平。五、结论与展望IECTS63537:2026作为全球首个针对电力系统稳定控制系统硬件在环仿真试验的国际标准，填补了该技术领域的标准空白。该标准的发布实施，凝聚了包括中国电力科学研究院在内的国际专家团队的集体智慧，系统解决了HIL仿真试验中试验平台要求、模型精度控制、场景设计方法、性能评估准则等关键问题，对于统一全球稳定控制装置试验技术规范、提升产品质