《中電聯(lián)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)-220kV變電站并聯(lián)直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范編制說明》

220kV變電站并聯(lián)直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

編制說明

2022年8月

1

1.工作過程

1.1任務(wù)來源

2020年9月，中電聯(lián)《關(guān)于印發(fā)2020年第二批中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的

通知》（中電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)[2020]183號(hào)），中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司主導(dǎo)申請(qǐng)的《220kV變電

站并聯(lián)直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（T/CEC20202057）中電聯(lián)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)獲批立項(xiàng)。

1.2主要工作過程

2020年12月23、24日，在杭州召開了標(biāo)準(zhǔn)制定啟動(dòng)會(huì)暨制定工作組第一次會(huì)議，成

立了標(biāo)準(zhǔn)編寫工作組，制定了標(biāo)準(zhǔn)編制大綱；

2021年3~10月，方案編制組成員召開多次討論會(huì)，結(jié)合理論計(jì)算及已投運(yùn)工程設(shè)計(jì)建

設(shè)經(jīng)驗(yàn)，以浙江、江蘇兩個(gè)220kV新建變電站工程作為依托，重點(diǎn)研究如下主要內(nèi)容，得到

工程設(shè)計(jì)方案及本文件相關(guān)研究結(jié)論：

（1）并聯(lián)直流電源系統(tǒng)輸出過載特性；

（2）并聯(lián)電源組件選擇原則、組件數(shù)量計(jì)算方法；

（3）電池模塊與并聯(lián)電源變換模塊匹配；

（4）載續(xù)流電路路及超級(jí)電容電路作為附加電路的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)；

（5）并聯(lián)電源變換模塊試驗(yàn)內(nèi)容及方法。

2021年10月~2022年2月，在國(guó)網(wǎng)電科院開展并聯(lián)電源變換模塊試驗(yàn)，試驗(yàn)涵蓋2A、

4A、8A模塊，驗(yàn)證了并聯(lián)電源變換的基本運(yùn)行特性以及模塊穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)錯(cuò)在電路倍率輸出

特性等；

2021年12月~2022年1月，編寫組討論形成并聯(lián)直流系統(tǒng)系統(tǒng)試驗(yàn)方案；

2022年1月，召開工作組第二次會(huì)議，形成標(biāo)準(zhǔn)初稿；

2022年5月，編寫組完成了標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿的編制；

2022年7月，在國(guó)網(wǎng)電科院開展系統(tǒng)試驗(yàn)，分別開展2A模塊配合鉛酸電池及4A、8A

模塊配合磷酸鐵鋰電池的試驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性以及分別設(shè)置兩種附加回路情況下，

系統(tǒng)級(jí)差配合的正確性；

2022年7月28日，召開工作組第三次會(huì)議，討論形成征求意見稿；

2022年8月10日~9月20日，采用掛網(wǎng)、郵件、指定人員等方式，廣泛、多次在電力

行業(yè)范圍內(nèi)征求意見。

2.編寫原則和主要內(nèi)容

2.1編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循現(xiàn)有相關(guān)法律、條例、標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則，著眼于我國(guó)變電站并聯(lián)直流電源系

統(tǒng)的發(fā)展，在制定過程中，進(jìn)行了廣泛的調(diào)查分析，總結(jié)了近些年來并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的設(shè)

計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，開展了專題研究和工程試點(diǎn)應(yīng)用，充分吸納了該領(lǐng)域新的科研成果及工程實(shí)

踐經(jīng)驗(yàn)，廣泛征求了全國(guó)有關(guān)單位的意見，經(jīng)審查形成定稿。

在變電站直流電源方面，長(zhǎng)期以來采用串聯(lián)型直流電源系統(tǒng)，存在單體電池更換需退出

運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)核容不便等問題。為此，研究實(shí)現(xiàn)了變電站直流電源系統(tǒng)的并聯(lián)方式，但仍存在

系統(tǒng)組成不明確、并聯(lián)直流電源模塊過載輸出特性不明確、電池個(gè)性化管理方式、試驗(yàn)及運(yùn)

行維護(hù)不明確等問題，應(yīng)用不便。

1

本標(biāo)準(zhǔn)的編制目的是指導(dǎo)變電站并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建，保障變電站并聯(lián)直流電

源系統(tǒng)安全可靠。

2.2主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)正文包括八章，附錄包含附錄A、B、C、D、E、F。

第一章是本標(biāo)準(zhǔn)的范圍；

第二章是規(guī)范性引用文件；

第三章是術(shù)語(yǔ)和定義；

第四章是系統(tǒng)要求，介紹了并聯(lián)直流電源系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)運(yùn)行特性；

第五章是技術(shù)要求，介紹了正常使用時(shí)的環(huán)境條件、電氣條件、外觀與結(jié)構(gòu)、電氣安

全要求等，分別規(guī)定了并聯(lián)直流電源系統(tǒng)、并聯(lián)電源組件、并聯(lián)電源變換模塊、電池模塊、

附加電路的技術(shù)要求，同時(shí)明確了保護(hù)與監(jiān)控、在線核容等功能的要求；

第六章是設(shè)備選擇，介紹了并聯(lián)電源組件、附加電路、直流保護(hù)電器以及電纜的選擇

方法；

第七章是設(shè)備布置與維護(hù)要點(diǎn)，介紹了并聯(lián)直流電源系統(tǒng)成套裝置的布置原則，以及

并聯(lián)直流電源系統(tǒng)區(qū)別于串聯(lián)型直流電源系統(tǒng)的主要維護(hù)要點(diǎn)；

第八章是試驗(yàn)方法與檢驗(yàn)規(guī)則，介紹了并聯(lián)直流電源系統(tǒng)檢驗(yàn)規(guī)則與試驗(yàn)方法等；

附錄A是并聯(lián)直流電源組件放電電流輸出特性曲線，分別給出了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電流倍率

輸出特性曲線；

附錄B是并聯(lián)直流電源組件數(shù)量選擇及電池模塊容量匹配計(jì)算，給出了計(jì)算方法；

附錄C是超級(jí)電容容量及內(nèi)阻選擇，給出了超級(jí)電容選配計(jì)算方法；

附錄D是并聯(lián)直流電源系統(tǒng)保護(hù)電氣選擇性配合計(jì)算，給出了級(jí)差配合計(jì)算法方法；

附錄E是并聯(lián)直流電源系統(tǒng)保護(hù)電氣選擇性配合計(jì)算案例，給出了某220kV變電站的

級(jí)差配合計(jì)算案例；

附錄F并聯(lián)直流電源系統(tǒng)屏柜布置原則，給出了系統(tǒng)組屏原則。

3.主要試驗(yàn)驗(yàn)證情況

3.1并聯(lián)電源變換模塊試驗(yàn)

本部分試驗(yàn)驗(yàn)證依托國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中心交直流電源實(shí)驗(yàn)室開

展，試驗(yàn)驗(yàn)證了并聯(lián)電源變換模塊2A、4A、8A等多個(gè)額定規(guī)格樣機(jī)適配不同類型的電池模

塊下的運(yùn)行情況。

本次試驗(yàn)驗(yàn)證的樣機(jī)主要來自于“石家莊通合電子科技股份有限公司”、“深圳市泰昂

能源科技股份有限公司”、“深圳藍(lán)信電氣有限公司”、“江蘇南瑞泰事達(dá)電氣有限公司”四個(gè)

廠家的三個(gè)規(guī)格樣品。試驗(yàn)驗(yàn)證用電池模塊使用了浙江南都提供的200Ah閥控鉛酸蓄電池、

中國(guó)電科院提供的100Ah間歇式磷酸鐵鋰電池、上海航天提供的100Ah浮充式磷酸鐵鋰電池。

并聯(lián)電源變換模塊試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目主要涵蓋基本運(yùn)行、并機(jī)均流、穩(wěn)態(tài)過載放電、暫態(tài)性

能四個(gè)方面。

基本運(yùn)行試驗(yàn)下考察了并聯(lián)電源變換模塊在交流供電下及不同電池模塊供電下的運(yùn)行

效率的穩(wěn)定性和輸出阻抗的一致性。不同工況下的測(cè)試數(shù)據(jù)表明，同一并聯(lián)變換模塊分別在

交流、直流供電下輸出阻抗存在差異，發(fā)現(xiàn)在電池模塊供電時(shí)輸出電壓偏低，驗(yàn)證了變換模

塊交、直流供電切換的穩(wěn)定性。

并機(jī)均流試驗(yàn)考察并聯(lián)電源變換模塊在不同供電方式下，多模塊并聯(lián)時(shí)輸出電流的情況，

從試驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，2A規(guī)格的模塊并聯(lián)運(yùn)行輸出電流均衡度在4.5%～4.8%左右，4A

規(guī)格的模塊并聯(lián)運(yùn)行輸出電流均衡度在1.5%～2.5%左右，8A規(guī)格的模塊并聯(lián)運(yùn)行輸出電流

均衡度在0.5%～1.5%左右。

2

穩(wěn)態(tài)過載放電試驗(yàn)，驗(yàn)證了并聯(lián)電源變換模塊在三種不同類型電池模塊供電下2h供電

穩(wěn)定性，并驗(yàn)證各規(guī)格并聯(lián)電源變換模塊在事故放電初期的大電流放電情況，進(jìn)而驗(yàn)證了理

論計(jì)算的2.5倍額定電流下穩(wěn)定運(yùn)行1min的理論需求。同時(shí)驗(yàn)證了各類型電池模塊在滿載

容量下支撐1.1倍額定電流放電2h的理論備電要求。從試驗(yàn)結(jié)果看，參與試驗(yàn)驗(yàn)證的廠家

的模塊均能達(dá)到相關(guān)要求。

暫態(tài)性能試驗(yàn)主要驗(yàn)證模塊在直流端口短路故障狀態(tài)下的短時(shí)輸出電流能力，經(jīng)過理論

計(jì)算得出在不同規(guī)格模塊下的輸出電流能力應(yīng)符合下表中的要求。通過試驗(yàn)驗(yàn)證的方式，在

模塊的輸出端口模擬金屬性短路工況，測(cè)量單模塊短路輸出電流及多模塊并聯(lián)短路輸出電流

值，從試驗(yàn)結(jié)果看所有規(guī)格模塊均能達(dá)到相關(guān)要求。

模塊額定輸出電流2A4A8A

暫態(tài)輸出倍率8倍6倍5倍

3.2并聯(lián)直流電源系統(tǒng)試驗(yàn)

本部分試驗(yàn)驗(yàn)證依托國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中心交直流電源實(shí)驗(yàn)室開

展，試驗(yàn)驗(yàn)證了并聯(lián)電源變換模塊2A、4A、8A等多個(gè)額定規(guī)格樣機(jī)，其中2A、4A規(guī)格樣機(jī)

適配閥控鉛酸蓄電池電池模塊，并構(gòu)建續(xù)流輔助回路；8A規(guī)格樣機(jī)適配間歇式磷酸鐵鋰電

池模塊，并構(gòu)建超級(jí)電容輔助回路。

本次試驗(yàn)驗(yàn)證的樣機(jī)模塊主要來自于“深圳市泰昂能源科技股份有限公司”、“深圳藍(lán)信

電氣有限公司”、“江蘇南瑞泰事達(dá)電氣有限公司”三個(gè)廠家的三個(gè)規(guī)格樣品。試驗(yàn)用電源機(jī)

柜來自于“大連旅順電力電子設(shè)備有限公司”，并聯(lián)直流電源系統(tǒng)中各部位保護(hù)器件由上海

良信與北元電氣提供。試驗(yàn)驗(yàn)證用電池模塊使用了浙江南都提供的200Ah閥控鉛酸蓄電池、

中國(guó)電科院提供的100Ah間歇式磷酸鐵鋰電池。

并聯(lián)直流電源系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目主要涵蓋并機(jī)均流、核容性能、穩(wěn)態(tài)過載放電、暫態(tài)性

能四個(gè)方面。

由于在模塊測(cè)試中發(fā)現(xiàn)多模塊并機(jī)運(yùn)行時(shí)，各模塊輸出電流的均衡性差異較大，在構(gòu)建

系統(tǒng)性能測(cè)試時(shí)，專門對(duì)系統(tǒng)級(jí)模塊并機(jī)運(yùn)行進(jìn)行了測(cè)試。

核容性能作為并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)，在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試時(shí)著重考察了并聯(lián)直流電源

的分組核容控制性能，驗(yàn)證了核容容量的準(zhǔn)確性及核容電流的穩(wěn)定性。

基于單模塊的穩(wěn)態(tài)過載放電能力，考察在系統(tǒng)工作狀態(tài)下的放電性能及過載持續(xù)輸出性

能，比較與單模塊輸出性能，分析之間的差異性。

暫態(tài)性能主要考察并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的故障隔離能力，此項(xiàng)試驗(yàn)主要驗(yàn)證系統(tǒng)在不同類

型的故障狀態(tài)下，不同的電源配置下的故障隔離能力，以及系統(tǒng)中各級(jí)保護(hù)器件的極差配合

性能。試驗(yàn)項(xiàng)目如下所示。

a)交流供電下無輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

b)交流供電下帶續(xù)流電路輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

c)交流供電下帶超級(jí)電容電路輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

d)直流供電下無輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

e)直流供電下帶續(xù)流電路輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

f)直流供電下帶超級(jí)電容電路輔助回路直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故障

g)交流供電下無輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

h)交流供電下帶續(xù)流電路輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

i)交流供電下帶超級(jí)電容電路輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

j)直流供電下無輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

3

k)直流供電下帶續(xù)流電路輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

l)直流供電下帶超級(jí)電容電路輔助回路直流系統(tǒng)饋線支路非金屬性短路故障

m)交流供電下帶續(xù)流電路輔助回路混入劣質(zhì)電池模塊下直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故

障

n)直流供電下帶續(xù)流電路輔助回路混入劣質(zhì)電池模塊下直流系統(tǒng)多級(jí)金屬性短路故

障

系統(tǒng)試驗(yàn)著重考察并聯(lián)直流電源系統(tǒng)在交流系統(tǒng)故障下發(fā)生直流系統(tǒng)故障時(shí)的抗沖擊

能力及保護(hù)器件選擇性配合能力的試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)情況

本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)試驗(yàn)要求遵循GB/T2423、GB/T17626相關(guān)要求。電池模塊采用鉛酸蓄電池時(shí)，

參考遵循GB/T19638以及DL/T637相關(guān)要求；采用磷酸鐵鋰電池時(shí)，遵循T/CEC446、4449.4

相關(guān)要求。并聯(lián)直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電池模塊充放電參數(shù)、保護(hù)及告警功能要求、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、

直流斷路器及隔離開關(guān)選型、系統(tǒng)柜布置等與串聯(lián)直流電源系統(tǒng)的相同部分，與遵循

DL/T5044相關(guān)要求。并聯(lián)直流電源系統(tǒng)采用過載續(xù)流電路作為附加電路時(shí)，其模塊更換時(shí)

的要求同串聯(lián)直流電源系統(tǒng)，遵循DL/T724相關(guān)要求。

5.與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比情況

本標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，未檢索到國(guó)際同類標(biāo)準(zhǔn)，無采標(biāo)。

6.預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)的編制對(duì)并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)和使用起到了規(guī)范和指導(dǎo)作用，是

傳統(tǒng)串聯(lián)型直流電源系統(tǒng)的補(bǔ)充方案，解決并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)的痛點(diǎn)，為并聯(lián)直流電源系

統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)的應(yīng)用發(fā)展具有較大的推動(dòng)作用，對(duì)直流電源系統(tǒng)工程建設(shè)具有明顯的經(jīng)濟(jì)

和社會(huì)效益。

7.標(biāo)準(zhǔn)名稱與計(jì)劃項(xiàng)目名稱發(fā)生變化的主要原因

無名稱變更

8.與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)家現(xiàn)行法律、法規(guī)和政策保持一致。

9.重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)編制過程中充分征集了標(biāo)委會(huì)委員和專家意見，未出現(xiàn)重大分歧意見。

10.重要內(nèi)容的解釋和其它應(yīng)予以說明的事項(xiàng)

10.1第4.1.2.2(a)并聯(lián)電源變換模塊應(yīng)由控制電路、整流電路、充電電路、放電電路等構(gòu)

成，其中整流電路、放電電路應(yīng)分別加裝逆止二極管。

說明：對(duì)控制電路、整流電路、充電電路、放電電路及逆止二極管的含義分別說明如下：

1)控制電路:包括整流、電池充放電、均流的控制、通訊、保護(hù)、數(shù)據(jù)采集等功能。

2)整流電路:將交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行隔離變換后輸出的電路。

3)充電電路:給蓄電池充電的電路。

4)放電電路:將蓄電池的直流電進(jìn)行隔離升壓后輸出的電路。

5)逆止二極管:一種功率二極管，利用單向?qū)щ娞匦?，?shí)現(xiàn)防止能量反灌或電氣隔離功能。

10.2第4.1.2（b）：并聯(lián)電源變換模塊與電池模塊宜采用一體化設(shè)計(jì)，也可采用分體設(shè)計(jì)。

說明：考慮到并聯(lián)電源組件的整體性、可靠性與維護(hù)便利性，并聯(lián)電源變換模塊與電池模塊

宜采用一體化設(shè)計(jì)，當(dāng)因組柜等原因無法一體化設(shè)計(jì)時(shí)，也可采用分體設(shè)計(jì)。

10.3第5.5.1：并聯(lián)電源組件規(guī)格及參數(shù)

說明：不同類型的電池模塊輸出能量需考慮能量轉(zhuǎn)換的匹配關(guān)系，同時(shí)除還需考慮電池本體

4

特性差異、充電方式、放電終止電壓、電池模塊出口接線方式等。本文件給出了電池模塊與

并聯(lián)電源變換模塊的匹配關(guān)系，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算，同時(shí)解決了工程應(yīng)用過程中電池容量浪費(fèi)

等問題，有助于更好地實(shí)現(xiàn)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。

10.4第6.1.3（d）：每套并聯(lián)直流電源系統(tǒng)可設(shè)置1~3個(gè)備用并聯(lián)電源組件；當(dāng)配置兩套

冗余的并聯(lián)直流電源系統(tǒng)時(shí)，不宜設(shè)置備用并聯(lián)電源組件。

說明：備用并聯(lián)電源組件的數(shù)量參見附錄B計(jì)算方法。當(dāng)配置兩套冗余的并聯(lián)直流電源系統(tǒng)

時(shí)，由于已考慮完全備用，故不宜設(shè)置備用并聯(lián)電源組件。

10.5第6.1.3（e）：每套并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的并聯(lián)電源組件總數(shù)量不宜超過32個(gè)。

說明：根據(jù)理論計(jì)算及系統(tǒng)仿真試驗(yàn)，并聯(lián)電源組件輸出并聯(lián)，在理論上是沒有上限數(shù)量限

制，采用數(shù)字均流，每個(gè)模塊單獨(dú)采樣，模塊數(shù)量不會(huì)影響均流效果，但是，受芯片計(jì)算速

度的限制，并聯(lián)數(shù)量越多計(jì)算速度越慢。當(dāng)并聯(lián)電源組件總數(shù)量超過32個(gè)時(shí)，均流的性能

將降低。為保證系統(tǒng)可靠性，規(guī)定每套并聯(lián)直流電源系統(tǒng)的并聯(lián)電源組件總數(shù)量不宜超過

32個(gè)。

10.6第5.6：并聯(lián)電源變換模塊

說明：對(duì)并聯(lián)電源變換模塊的輸出過載特性進(jìn)行了深入研究、規(guī)范及統(tǒng)一，首次提出穩(wěn)態(tài)、

暫態(tài)電流倍率的概念。

（1）穩(wěn)態(tài)過載電流倍率是指在電力系統(tǒng)事故停電時(shí)，在保證母線電壓不低于直流電源

系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的前提下，并聯(lián)電源組件在不同的事故放電持續(xù)時(shí)間內(nèi)能夠輸出的過載能力，

從而導(dǎo)出輸出過載電流倍率系數(shù)，1min