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火電新能源耦合發電系統設備電磁暫態建模技術規范

1范圍

本文件規定了火電新能源耦合發電系統內同步發電機、風力發電機、光伏發電單元、靜止無功發生

器、靜態無功補償器、輸電線路、變壓器、負荷等的電磁暫態模型的建模技術要求。

本文件適用于火電新能源耦合發電系統內上述設備電磁暫態模型的建模，其他形式發電系統也可參

考使用。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T1235同步發電機原動機及其調節系統參數實測與建模導則

GB/T7409.2同步電機勵磁系統第２部分：電力系統研究用模型

GB/T19963風電場接入電力系統技術規定

GB/T19964光伏發電站接入電力系統技術規定

GB/T26399電力系統安全穩定控制技術導則

GB/T31464電網運行準則

GB/T32826光伏發電系統建模導則

GB/T32892光伏發電系統模型及參數測試規程

GB38755電力系統安全穩定導則

GB/T40593同步發電機調速系統參數實測及建模導則

DL/T1234電力系統安全穩定導則

DL/T1167同步發電機勵磁系統建模導則

DL/T1235同步發電機原動機及其調節系統參數實測與建模導則

DL/T5600電力系統次同步諧振/振蕩風險評估技術規程

NB/T31053風電機組電氣仿真模型驗證規程

NB/T31066風電機組電氣仿真模型建模導則

3術語和定義

GB/T1235、GB/T7409.2、GB/T32826界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

電磁暫態模型electromagnetictransientmodel

電磁暫態模型是電力系統中電磁暫態現象的數學表達式，是電力系統分析和計算的基礎，通常關注

的時間尺度為微秒級。電磁暫態現象是指系統中發生突變的電磁量，包括瞬時電壓、瞬時電流、瞬時電

流速變、瞬時電壓速變、雷電沖擊等。

3.2

1

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電力系統電磁暫態程序powersystemelectro-magnetictransientprogram

用于電力系統電磁暫態分析的仿真軟件，包含通過現場測試證實的用于變壓器、傳輸線、各種電機、

二極管、晶閘管和開關、控制器等模型，是電力系統中高壓電力網絡和電力電子仿真應用的程序。

3.3

電磁暫態均值模型electro-magnetictransientaverage-valuemodel

不考慮電力電子變換器的動力學特性以及開關事件，使用較為簡單的函數關系表現模型輸入與輸出

關系的一種電磁暫態模型。此種類模型計算量較小，適用于較大型電力系統的計算與分析。

3.4

電磁暫態均值開關模型electro-magnetictransientaverage-switchmodel

考慮部分電力電子變換器的動力學特性，不考慮內部開關事件，使用電容、電感的等效電路以及時

間平均的PWM信號表現模型的輸出響應的一種電磁暫態模型。此類模型計算量大，適用于較大電力系統

的子系統的計算與分析。

3.5

電磁暫態分段線性模型electro-magnetictransientpiecewise-linermodel

考慮電力電子變換器的動力學特性以及開關事件，使用完整的PWM信號以及分段線性方程描述開關

的導通和關斷狀態的一種電磁暫態模型。此類模型計算量較大，適用于設備級模型的特性分析。

3.6

并網點pointofinterconnection

設備輸出的匯總點。

3.7

故障穿越faultridethrough

當電力系統事故或者擾動引起設備并網點電壓或頻率變化時，在一定的電壓、頻率變化范圍和時間

間隔內，設備能夠保證不脫網連續運行。

3.8

控制系統controlsystem

為控制頻率/功率等關鍵參數，所提供的控制元件和設備。

[來源：GB/T40593-2021，3.2]

3.9

軸系shaftsystem

機組的左右旋轉部件完全連接組裝好形成的轉動系統。

3.10

軸系多質量塊彈簧模型multi-massspringmodelofshafting

用于模擬大型汽輪發電機組軸系軸端之間的力矩傳遞關系的電磁暫態模型。

3.11

2

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貝杰龍線路模型bergeronmodel

貝杰龍線路模型是一種基于分布式電容和電感參數和集中電阻的行波線路模型，以分布式方式來代

表PI段的電容和電感元件。

3.12

頻率相關模態域線路模型frequencydependent（Mode）Model

本質上是分布式RLC行波模型，包含了所有參數的頻率相關性。該模型使用曲線擬合來復現線路或

電纜的頻率響應，并使用模態技術來求解線路常數并假定恒定的變換。它僅對于理想換位導線系統或單

根導線系統是精確的，不能用于非換位導線或同一走廊內具有多個塔型的場合。

3.13

頻率相關相域線路模型frequencydependent（Phase）Model

本質上是分布RLC行波模型，包含了所有參數的頻率相關性，該模型使用曲線擬合來復制線路或電

纜的頻率響應。它表示了內部變換矩陣的頻率相關性。使用曲線擬合來復制線路或電纜的頻率特性。該

模型具有最高數值精度和魯棒性的模型。

3.14

阻塞濾波器blockingfilter

由電感、電容并聯諧振回路和相關附屬設備組成，在機組軸系的自然扭振頻率的工頻補頻率附近形

成很大的阻抗用以阻塞該頻率電流流入發電機，避免發生機網復合共振，緩解暫態扭矩放大。阻塞濾波

器通常串聯在發電機升壓變壓器高壓繞組的中性點側。

[來源：DL/T5600-2021，2.0.11]

4總則

4.1火電新能源耦合發電系統設備用電磁暫態模型應滿足大型電力系統分析計算的需求，應在廣泛使

用的電力系統電磁暫態分析軟件中實現。

4.2本文件中的仿真模型為電磁暫態模型，應能準確反映所仿真設備的動態外特性，且保證與實際設

備的外特性一致。

4.3建模用電力系統電磁暫態程序，應與系統計算和分析單位用程序保持一致。

4.4對于含電力電子裝置的設備，根據仿真計算和分析需求，可采用電磁暫態均值模型、電磁暫態均

值開關模型以及電磁暫態分段線性化模型。

4.5對于火電新能源耦合發電系統的仿真計算和分析，應采用電磁暫態均值模型，仿真步長宜為100

微秒及以下。

4.6對于火電新能源耦合發電系統的子系統的仿真計算和分析，應采用電磁暫態均值開關模型，仿真

步長宜為50微秒及以下。

4.7對于設備級模型的特性分析，應采用電磁暫態分段線性化模型，仿真步長宜為5微秒及以下。。

4.8含電力電子裝置設備模型的主電路搭建應與實際設備的主電路結構和參數保持一致。

4.9涉及控制單元的模型搭建，應與實際設備的控制單元保持一致，且各項參數保持一致。

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4.10部分涉及設備運行方式的模型搭建，應與實際設備運行方式保持一致。

4.11模型中涉及商業機密部分，可進行適當封裝處理。

4.12電磁暫態模型，應提供相應設備的數學模型參數、技術數據、程序運算流程和使用說明，應具備

能供模型參數測試所需要的接口。

4.13對于建模對象，應提供設備的具體型號、設計參數或實測參數、技術數據。對于原動機軸系、發

電機勵磁系統等，應提供相應檢測報告、試驗報告以及調試報告。

5同步發電機組模型

5.1通用要求

同步發電機組模型應采用其詳細模型，如圖1所示，包括軸系多質量塊彈簧模型、發電機模型、勵

磁機模型、控制系統，其中軸系多質量塊彈簧模型應包括軸系機械系統，控制系統應包括勵磁控制部分、

電力系統穩定器部分。

圖1同步發電機組通用模型結構

說明：

——同步發電機組機端電壓；

UEGT

IEGT——同步發電機組機端電流。

5.2模型接口和初始化

5.2.1模型接口

5.2.1.1軸系多質量塊彈簧模型接口應至少包括以下變量和參數

a）輸入變量：

1）機械轉矩輸入；

2）電動機電磁轉矩輸入。

b）輸出變量：

轉速輸出，當啟用多質量接口時具有一個來自多質量元件的直接轉速輸入端子。

c）可設置的參數：

1）在模型仿真中需要調整的模型參數，如質量塊個數等；

2）模型額定參數，質量塊之間的阻尼等；

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3）模型初始化參數。

5.2.1.2同步發電機模型接口應至少包括以下變量和參數

a）輸入變量：

1）電動機轉速；

2）機械轉矩輸入；

3）來自勵磁控制器的勵磁電壓輸入。

b）輸出變量：

1）定子3相電氣連接點（A、B、C相），定子為星形連接；

2）輸出至勵磁控制器的初始勵磁電壓；

3）輸出至勵磁控制器的勵磁電流；

4）輸出至調速器的初始轉矩值；

5）轉速輸出，當啟用多質量接口時具有一個來自多質量元件的直接轉速輸入端子；

6）發電機電磁轉矩。

c）可設置的參數：

1）在模型仿真中需要調整的模型參數，如同步發電機類型、運行模式等；

2）模型的額定參數；

3）模型的初始化參數。

5.2.1.3勵磁機模型及勵磁控制部分接口應至少包括以下變量和參數

a）輸入變量：

1）初始勵磁電壓；

2）機端電壓和機端電流有效值；

3）pss環節輸出值；

4）同步電壓參考值。

b）輸出變量：

勵磁電壓輸出值。

c）可設置的參數：

1）在模型仿真中需要調整的模型參數，如勵磁機類型，控制參數等；

2）模型的額定參數；

3）模型的初始化參數。

5.2.1.4電力系統穩定器部分接口應至少包括以下變量和參數

a）輸入變量：

1）機端電壓；

2）轉速。

b）輸出變量：

pss環節輸出值。

c）可設置的參數：

1）在模型仿真中需要調整的模型參數，如pss類型，控制參數等；

2）模型的額定參數；

3）模型的初始化參數。

5.2.2模型初始化

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初始時同步發電機模型為發電機運行，達到穩定狀態后轉電動機模式，同時啟動勵磁機模型、勵磁控

制部分、電力系統穩定器部分、軸系多質量塊彈簧模型。

5.3軸系多質量塊彈簧模型系統模型

圖2典型軸系結構示意圖

圖3軸系多質量塊彈簧模型

說明：

——第個集中質量塊的自阻尼系數；

Diii

——第和個集中質量塊之間的互阻尼系數；

Di,i1ii1

——剛性集中質量塊；

Mi

TJi——第i個集中質量塊的慣性時間常數；

——作用在汽輪機第個質量塊上的原動轉矩；

Tmii

Te——發電機電磁扭矩；

——勵磁機電磁扭矩；

Tx

——第和個集中質量塊之間剛度系數的標幺值。

ki,i1ii1

5.3.1軸系多質量塊彈簧模型應根據實際同步發電機組模型情況搭建，如圖2所示，應包括高壓缸、

中壓缸、低壓缸、發電機以及勵磁機部分。

軸系多質量塊彈簧模型所含參數應如圖3所示，具體參數包括等值的、、、、

5.3.2Miki,i1DiiDi,i1

TJi，Tmi，Te，Tex。

對于非旋轉勵磁系統機組因無勵磁機所以無質塊。

5.3.3Mi

5.3.4寬頻振蕩風險評估用電磁暫態模型應采用簡單分段集中質塊-彈簧模型。

5.3.5對于汽輪機、水輪機、燃氣輪機都可采用軸系多質量塊彈簧模型，但需要結合廠家提供參數進

行現場實測，并采用實測軸系參數。

5.4同步發電機模型

5.4.1隱極發電機宜采用六階實用模型。

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5.4.2凸極發電機宜采用五階實用模型。

5.4.3當分析對稱運行系統或分析次同步諧振中的扭振互作用和感應發電機效應穩定性時可以不考慮

0軸動態。

5.4.4當考察故障或大擾動引起沖擊性扭矩或疲勞時，不應忽略機組0軸方程。

5.5勵磁系統及其附加控制系統

5.5.1勵磁系統及其附加控制系統模型建應符合GB/T7409.2《同步電機勵磁系統第２部分：電力系

統研究用模型》和DL/T1167《同步發電機勵磁系統建模導則》的規定。

5.5.2當勵磁控制系統能通過次同步模式信號，或者需要評估其對次同步諧振的影響，甚至要在勵磁

控制系統上附加次同步阻尼控制功能時，則應選擇電磁暫態分段線性化模型。

5.5.3當勵磁系統對于關注的次同步模式影響很小，如時間常數很大或者采用了抑制次同步模式的帶

阻濾波器等，可以選擇電磁暫態均值模型。

5.5.4當選擇電磁暫態開關均值模型時，需根據現場實測數據，對勵磁系統標準模型中的延時環節進

行必要的修正補充，獲得適用于次同步諧振分析的模型。

6風力發電機模型

6.1通用要求

風力發電機建模應符合的GB/T19963《風電場接入電力系統技術規定》規程規定。

6.1.1風電機組模型應包含風電機組正常運行和故障運行中對并網性能有明顯影響的部件，包括機械

部件、電氣部件、控制、安全及故障保護等模塊。

6.1.2模型應反映過/欠壓、過/欠頻和過流保護等特性。

6.2風力發電機模型結構

6.2.1通用結構

6.2.1.1目前主流風電機組主要分為四類，分別是：

a）1型：定速風電機組；

b）2型：滑差控制變速風電機組；

c）3型：雙饋變速風電機組；

d）4型：全功率變流風電機組。

6.2.1.2風電機組通用模型基本結構參見圖4所示。對不同類型的風電機組，可根據實際結構對模型

進行調整，圖中各模塊內容依風電機組類型有所不同。

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圖4風電機組通用模型基本結構

說明：

——風電機組模型機端電壓；

UWTT

IWTT——風電機組模型機端電流。

6.2.21型風電機組

6.2.2.1發電機變流器系統模塊包含發電機模型。

6.2.2.2控制系統模塊可根據風電機組的控制方式及其對并網性能的影響調整或簡化。

6.2.2.3電氣設備模塊包括并網開關和無功補償裝置。

6.2.2.4對于通過加裝輔助設備實現低電壓穿越功能的風電機組，應建立該加裝設備仿真模型。

6.2.32型風電機組

6.2.3.1發電機變流器系統模塊包括發電機模型。

6.2.3.2控制系統模塊應包含滑差控制系統模型。

6.2.3.3電氣設備模塊包括并網開關和無功補償裝置。

6.2.3.4對于通過加裝輔助設備實現低電壓穿越功能的風電機組，應建立該加裝設備仿真模型。

6.2.43型風電機組

6.2.4.1發電機變流器系統模塊包括發電機和變流器模型。

6.2.4.2控制系統模塊應包含風電機組的主要控制系統模型。

6.2.4.3電氣設備模塊包括并網開關。

6.2.4.4對于通過加裝輔助設備實現低電壓穿越功能的風電機組，應建立該加裝設備仿真模型。

6.2.54型風電機組

6.2.5.1發電機變流器系統模塊包括發電機和變流器模型。

6.2.5.2控制系統模塊應包含風電機組的主要控制系統模型。

6.2.5.3電氣設備模塊包括并網開關。

6.2.5.4對于通過加裝輔助設備實現低電壓穿越功能的風電機組，應建立該加裝設備仿真模型。

6.2.5.5對具有低電壓穿越保護電路[如直流斬波電路（chopper）]的4型風電機組，機側變流器、發

電機、傳動鏈、空氣動力模塊和變槳系統可簡化，簡化模型應能夠準確反映發電機、傳動鏈、空氣動力

模塊和變槳系統在低電壓系統暫態過程中對變流器運行及并網特性的影響；可采用等效方法簡化機側變

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流器，簡化后的模型應能準確反映變流器直流母線及機側變流器在低電壓穿越過程中的暫態電壓、電流

響應特性。

6.3模型接口

風電機組模型接口應至少包括以下變量和參數：

a）輸入變量：

1）風電機組機端電壓；

2）風電機組運行風速，對于3型和4型風電機組，可用有功功率代替風速輸入；

3）風電機組運行無功功率或功率因數指令；

4）風電機組接受的風電場控制器指令，如有功功率、無功功率指令等。

b）輸出變量：

1）風電機組機端電流；

2）風電機組有功功率；

3）風電機組無功功率。

c）可設置的參數：

1）風電機組運行模式，如電壓控制模式、功率因數控制模式、無功功率控制模式等；

2）在模型仿真中需要調整的模型參數，如運行模式參數、控制器參數等；

3）模型額定參數；

4）模型初始化參數。

6.4子模塊模型

風力機空氣動力模塊可參考NB/T31066《風電機組電氣仿真模型建模導則》，可采用如圖5所示

的模型結構。

圖5風力機空氣動力模型

說明：

Β——葉片槳距角，單位為度（°）；

Paero——風電機組捕獲的風功率，單位為瓦（W）；

VW——風速，單位為米每秒（m/s）；

cp——風能轉換效率系統；

ρ——空氣密度；

ωWTR——風力機角速度，單位為弧度每秒（rad/s）。

6.4.1傳動鏈模型應能準確模擬該部分動態過程對風電機組電氣性能的影響，可采用如圖6所示的兩

質量塊模型。

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圖6傳動鏈兩質量塊模型

說明：

csh——傳動鏈周希阻尼系數，單位為牛米每弧度（Nm/rad）；

Paero——風電機組捕獲的風功率，單位為瓦（W）；

Pgen——發電機有功功率，單位為瓦（W）；

ωgen——發電機角速度，單位為弧度每秒（rad/s）；

ωinit——風力機初始角速度，單位為弧度每秒（rad/s）。

6.4.2變槳系統模型可等效為一階慣性環節，模型如圖7所示。

圖7變槳系統等效模型

說明：

βcmd——主控制系統槳距角指令，單位為度（°）。

——時間常數。

Tps

6.4.3發電機變流器系統模型

6.4.3.11型、2型和3型風電機組中的發電機模型可采用仿真軟件中的標準發電機模型，模型應包括

轉子磁鏈暫態特性，并根據風電機組低電壓穿越特性和建模需求特性考慮定子磁鏈暫態特性。

6.4.3.2變流器包括3型和4型風電機組的機側變流器和網側變流器。變流器若加裝低電壓穿越保護

電路[如撬棒和直流斬波電路]，模型應準確模擬其動態特性，并能反映保護電路的過載能力；變流器控

制系統應根據實際控制策略準確建模。

6.4.4控制系統模型

控制系統模型應根據實際控制策略準確建模。主要包括最大功率跟蹤、恒功率運行控制、有功功率

調節、無功功率調節、槳距控制以及與故障穿越相關的控制模塊。

6.4.5保護模塊模型

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風電機組的過/欠壓保護、過/欠頻保護應準確建模，其他與故障穿越過程相關的保護如超速保護、

電流保護以及滑差保護等在模型中體現。可專門建立保護模塊，或包含于其他電氣部件模型中。

7光伏發電單元模型

7.1通用原則

光伏發電單元建模應符合的GB/T32826《光伏發電系統建模導則》GB/T32892《光伏發電系統模

型及參數測試》規程規定。

7.1.1本文件中具體的建模對象為光伏方陣、逆變器等設備元件組成的光伏發電單元子模塊，對常規

設備元件模型不作討論。圖8與圖9為光伏發電單元兩種典型結構。

圖8光伏發電單元典型結構一

圖9光伏發電單元典型結構二

7.1.2光伏發電模型應包含運行中對并網性能有明顯性影響的部件，包括光伏板、電氣部件、控制等

模塊。

7.1.3光伏方陣模型模擬不同輻照度和溫度下光伏方陣的光電轉換特性，任意輻照強度和工作溫度下

的光伏方陣模型可參考GB/T32826《光伏發電系統建模導則》。

7.1.4對逆變器進行詳細建模時，應包括空間矢量脈寬調制、直流側電容、逆變器有功和無功控制、

故障穿越控制、逆變器電壓電流和頻率保護以及最大功率點跟蹤控制等，同時，應關注逆變器開關驅動

過程。

7.1.5宜根據光伏發電系統接入電壓等級確定單機模型中升壓變壓器級數。

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7.2模型接口和初始化

7.2.1光伏模型接口應至少包括以下變量和參數：

a）面板上的光照強度瞬時值；

b）電池運行溫度瞬時值；

c）光伏陣列的輸出電壓；

d）光伏陣列的輸出電流；

e）運行模式參數、控制器參數；

f）模型額定參數；

g）模型初始化參數。

7.2.2對于不同類型、不同容量的光伏方陣、逆變器構成的光伏發電單元應分別建立初始化模型，在

此基礎上進一步建立光伏發電系統的詳細模型；為保證模型驗證和參數測試可信度，光伏發電單元模型

外特性宜通過實測數據獲得。

8靜止無功發生器模型

8.1通用原則

8.1.1靜止無功發生器根據結構的不同，可分為直掛式和升壓式兩種，模型主電路結構應與實際工程

用設備保持一致。

8.1.2靜止無功發生器模型的控制器參數，宜采用實際投產設備控制器參數，如不具備相應條件，可

選擇設計參數。

8.1.3靜止無功發生器模型運行模式，宜具備恒輸出無功模式、恒功率因數模式、恒電壓模式以及阻

尼振蕩模式。同時，根據現場設備具體運行模式，應保證模型運行模式與實際設備運行模式一致。

8.2模型接口和初始化

8.2.1模型接口

靜止無功發生器模型輸入為母線電流和電壓，輸出為無功電流。靜止無功發生器模型應能接受控

制指令設定值，包括無功功率、電壓設定值。

8.2.2模型初始化

靜止無功發生器模型初始化過程如下，首先確定模型運行模式，根據潮流計算結果，獲得母線電

壓幅值和相角、有功功率和無功功率。根據初始值確定模型初始運行參數。然后，確定控制指令，包括

無功功率或電壓指令等。最后，進行模型控制模塊的初始化。

8.3靜止無功發生器模型

靜止無功發生器模型如圖10所示，應包括變壓器模型（可選）、電抗器模型（可選）、電壓源型

換流器模型以及控制與保護系統模型組成。

8.3.1直掛式靜止無功發生器模型

直掛式無功發生器模型如圖10所示，應包括電抗器模型、電壓源型換流器模型以及控制與保護系

統模型組成。

12

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圖10直掛式靜止無功發生器模型結構

8.3.2升壓式靜止無功發生器模型結構

升壓式式無功發生器模型如圖11所示，應包括變壓器模型、電抗器模型、電壓源型換流器模型以

及控制與保護系統模型組成。

圖11升壓式靜止無功發生器模型結構

8.4子模塊模型

8.4.1無功補償裝置模型

8.4.1.1并聯電容器裝置模型應選擇理想電容模型。

8.4.1.2并聯電抗器裝置模型應選擇理想電抗模型。

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8.4.1.3并聯電容器裝置和（或）并聯電抗器組成的無功補償裝置分星接式和角接式，應根據實際設

備情況進行建模。

8.4.2換流鏈模型

8.4.2.1進行大型火電新能源耦合發電系統或同類電力系統暫態仿真計算和分析時，換流鏈模型應采

用電磁暫態開關均值模型。

8.4.2.2進行大型火電新能源耦合發電系統或同類電力系統子系統暫態仿真計算和分析時，換流鏈模

型應采用電磁暫態分段線性化模型。

8.4.2.3控制器模型

控制器控制策略應包括電壓控制策略、無功功率控制策略、電壓/無功綜合控制策略、故障穿越控

制策略以及異常閉鎖策略。

8.5靜態無功補償器

8.5.1靜態無功補償器模型，宜采用理想電容模型。

8.5.2靜態無功補償器模型應具備控制接口，根據系統運行方式進行投/切動作。

8.6靜止無功補償器

8.6.1靜止無功補償器可分為晶閘管投切電容器型，晶閘管控制電抗器型以及電容器與電抗器組合型，

宜根據實際投產設備搭建靜止無功補償器模型。

9負荷模型

9.1應用于電氣仿真計算的負荷模型可采用綜合靜態模型或綜合動態模型，宜采用電機模型或綜合指

數模型這類綜合動態模型。

9.2對于應用于大系統電磁暫態仿真計算的模型，可根據仿真計算實際情況，可用負荷等效電路替代。

9.3各計算單位應根據所計算對象的具體情況決定負荷模型的組成和參數。

9.4廠用電負荷應按電動機負荷考慮。

10輸電線路模型

10.1概述

10.1.1在進行輸電線路建模時，行波周期小于仿真步長時，宜采用PI型集中式模型。

10.1.2在關注輸電線所有的頻率相關效應時，宜采用頻率相關相域模型。

10.1.3用于寬頻振蕩仿真的輸電線路模型宜采用頻率相關相域模型，并選擇合適的塔型、電纜結構模

型和地平面元件。

10.1.4輸電線路模型由兩部分表示：1.輸電線路自身的定義，包括導納、阻抗數據或導體以及絕緣屬

性，對地阻抗數據以及所有塔和導體的幾何位置；2.通過電氣接口原件與電氣系統其余部分連接，如果

輸電線路配置為直接連接模式，則不需要接口元件。

10.2架空輸電線路模型

10.2.1輸電線路建模時，需要選擇塔型和地平面元件，并根據不同的塔型進行參數輸入。

14

T/CES

10.2.2電磁暫態仿真軟件中提供了多種已創建的輸電線路塔模型。塔原件用于在輸電線路段定義編輯

器中定義輸電線系統的幾何布置。

10.2.3按導線實際形式選擇為實心、空心或絞線。

10.2.4組合導線的外半徑計算方法：如果是絞線，則該值是從中心到外層導線股邊緣的半徑。當存在

分裂導線時，該值是分裂導線中各個子導線的外半徑。

10.2.5正確設置其他參數：

a）設置導線的直流電阻、相對磁導率、導線弧垂；

b）設置接地線的外半徑、直流電阻、相對磁導率、弧垂；

c）亦可采用通用塔模型，用XY坐標的形式輸入導線幾何數據。

10.3地下電纜模型

10.3.1電纜系統不支持直接連接模式，只能選擇遠方終止模式，并添加兩個電纜接口原件。

10.3.2應選擇頻率相關相域模型和頻率相關模態域模型。

10.3.3電纜配置元件用于定義電纜走廊的基本屬性，并提供訪問輸電段定義編輯器的接口。電纜接口

元件用于確定并提供輸電走廊每一端電氣連接的數目。電纜配置元件必須與電纜接口原件一起使用。

10.3.4輸入系統的穩態頻率。該參數僅用于使用頻率相關線性模型時在輸出文件中進行顯示。當直流

時輸入0。

10.3.5同軸電纜模型用于定義實心導體，且可具有最多3條共心導體，每條導線由絕緣層分隔。電纜

的截面用于在輸電段定義編輯器內定義電纜系統的幾何位置以及導體/絕緣體的屬性。

10.3.6正確設置其他參數：

a）設置正確的電纜環境（位于地下或空氣中）、埋深、各層厚度、交叉互聯情況；

b）設置各導電層正確的電阻率、相對磁導率、內半徑、外半徑、厚度；

c）設置半導體層；

d）設置絕緣層相對介電常數、相對磁導率、外半徑、厚度。

11變壓器模型

11.1概述

11.1.1變壓器有兩種主要的建模方法，即經典建模法和磁等效電路方法。

11.1.2經典模型限于單相單元，不同的繞組均位于同一鐵芯柱上，即每一相為分開的單相變壓器，且

相間無交互。

11.1.3磁等效電路模型考慮了鐵芯尺寸，并能表示相間耦合，即計入了相間交互，可精確模擬3相3

柱和3相5柱變壓器。

11.1.4如需關注變壓器內相間交互作用，考慮相間耦合特性，宜使用磁等效電路法進行建模。

11.2經典模型

鐵芯非線性特性基于膝點、空心電抗以及額定電壓下的勵磁電流進行近似，即通過在所選擇的繞

組端子上注入補償電流源。

11.3磁等效電路模型

鐵芯特性是直接在模型中以V-I曲線的形式輸入，采用完全插補的分段線性化方法。磁等效電路

模型未配備有載切換分接頭，該模型的特定繞組上具有分接頭設置，但在運行過程中不能動態的改變。

15

T/CES

12其他常用設備模型

12.1高壓電抗器模型

高壓電抗器可采用理想電抗器模型，即可采用固定電抗器模型。

12.2串聯電容補償器模型

串聯補償電容可采用理想電容器模型，即可采用固定電容器模型。

12.3阻塞濾波器模型

阻塞濾波器模型可按附錄A建立，且阻塞濾波器內電容、電感應采用理想電容器和理想電感器模

型，如圖12所示。

圖12典型阻塞濾波器結構圖

16

T/CES

A

附錄A

（資料性）

參數收集

A.1同步發電機組發電機模型參數

同步發電機組發電機模型所需參數見表A.1。

表A.1同步發電機組發電機模型參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1額定容量MVA

2定子額定電壓kV

3定子每相直流電阻Ω

4直軸同步電抗Xdu%

5橫軸同步電抗Xqu%

6直軸瞬變電抗Xdu%

7橫軸瞬變電抗Xqu%

8直軸超瞬變電抗Xdu%

9橫軸超瞬變電抗Xqu%

10定子漏電抗%

11直軸開路瞬變時間常數Td0s

12橫軸開路瞬變時間常數Tq0s

13直軸開路超瞬變時間常數Td0s

14橫軸開路超瞬變時間常數Tq0s

A.2軸系多質量塊彈簧模型參數

軸系多質量塊彈簧模型所需參數可見表A.2。

表A.2軸系多質量塊彈簧模型參數表

編號集中質量模塊慣性常數（p.u）入/出功率(MW)質塊塊間等效彈簧彈性常數(p.u)備注

1高壓缸

2中壓缸（可選）

3低壓缸

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T/CES

編號集中質量模塊慣性常數（p.u）入/出功率(MW)質塊塊間等效彈簧彈性常數(p.u)備注

4低壓缸（可選）

A.3發電機組軸系扭振的頻率和振型參數

發電機組軸系扭振的頻率和振型所需參數可見表A.3。

表A.3發電機組軸系扭振的頻率和振型參數表

模態編號123（可選）

固有頻率（Hz）

高壓缸

中壓缸（可選）

集中質量

低壓缸

點振型

低壓缸（可選）

發電機

A.4同步發電機組模態阻尼參數

同步發電機組模態阻尼所需參數可見表A.4。

表A.4同步發電機組模態阻尼參數表

模態0%40%100%

1

2

3

A.5同步發電機組勵磁系統建模參數

同步發電機勵磁系統建模所需參數可見表A.5。

表A.5同步發電機勵磁系統建模參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1調差系數Xc標幺值

2調節器輸入濾波器時間常數Trs

3調節器最大內部電壓VAMAX標幺值

4調節器最小內部電壓VAMIN標幺值

5電壓調節器超前時間常數T1s

6電壓調節器滯后時間常數T2s

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T/CES

編號參數名稱符號單位數值備注

7電壓調節器超前時間常數T3s

8電壓調節器滯后時間常數T4s

9電壓調節器放大器增益Ka標幺值

調節器PID增益K標幺值

積分選擇因子Kv標幺值

電壓調節器放大器時間常數Tas

軟負反饋放大倍數Kf標幺值

軟負反饋時間常數Tfs

電壓調節其最大輸出電壓VRMAX標幺值

電壓調節器最小輸出電壓VRMIN標幺值

換相電抗的整流器負載因子KC標幺值

A.6變壓器模型參數

變壓器模型所需參數可見表A.6。

表A.6變壓器模型參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1各繞組額定電壓kV

2額定變比

3繞組接線方式

4短路電壓百分比Uk%

5空載損耗kW

6空載電流I0%

7抽頭位置

8負載損耗/短路損耗kW

9短路阻抗

A.7逆變器模型參數

逆變器模型參數見A.7。

19

T/CES

表A.7逆變器模型參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1逆變器型號

2額定輸出功率kW

3最大輸出功率kW

4輸出電壓范圍Vac

5最大直流輸入電壓V

6最小輸出功率kW

7最大直流輸入功率kW

8最低啟動電壓（可穩定運行）V

9最大輸出電流A

10低電壓穿越功能

A.8靜止無功發生器建模所需參數見表A.8

靜止無功發生器建模所需參數見表A.8。

表A.8靜止無功發生器建模參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1額定容量MVar

2額定電壓V

3變流器輸出電壓/電流kVrms/Ap

4連接電抗器mH

5開關器件類型

6控制方式

7載波頻率Hz

8角度控制PI環節比例系數

9積分時間常數

A.9輸電線路建模所需參數見表A.9

輸電線路建模所需參數見表A.9。

表A.9輸電線路建模參數表

編號參數名稱符號單位數值備注

1正序電阻/km

2正序電抗/km

3正序電容F/km

4零序電阻/km

5零序電抗/km

6零序電容F/km

7線路長度km

20

T/CES

A.10阻塞濾波器建模所需參數見A.10

阻塞濾波器建模所需參數見A.10。

表A.10阻塞濾波器建模參數表

階數0階1階2階

電容器正常參數(μF)

電抗器正常參數(mH)

電抗器原電阻(Ω)

電抗器原Q值

電抗器回路總電阻(Ω)

電抗器串電阻后Q值

21

T/CES

參考文獻

[1]任永峰,安中全,李靜立等.雙饋式風力發電機組柔性并網運行與控制[M].機械工業出版

社:201107.233.

[2]李維波.電力電子裝置建模分析與示例設計[M].機械工業出版社:202106.209.

22

ICS29.020

CCSF21

團體標準

T/CES

火電新能源耦合發電系統設備電磁暫態建

模技術規范

Technologyspecificationsforelectromagnetictransientmodelingofthe

equipmentinthermal-renewablepowergenerationsystem

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發布20XX-XX-XX實施

中國電工技術學會發布

T/CES

火電新能源耦合發電系統設備電磁暫態建模技術規范

1范圍

本文件規定了火電新能源耦合發電系統內同步發電機、風力發電機、光伏發電單元、靜止無功發生

器、靜態無功補償器、輸電線路、變壓器、負荷等的電磁暫態模型的建模技術要求。

本文件適用于火電新能源耦合發電系統內上述設備電磁暫態模型的建模，其他形式發電系統也可參

考使用。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T1235同步發電機原動機及其調節系統參數實測與建模導則

GB/T7409.2同步電機勵磁系統第２部分：電力系統研究用模型

GB/T19963風電場接入電力系統技術規定

GB/T19964光伏發電站接入電力系統技術規定

GB/T26399電力系統安全穩定控制技術導則

GB/T31464電網運行準則

GB/T32826光伏發電系統建模導則

GB/T32892光伏發電系統模型及參數測試規程

GB38755電力系統安全穩定導則

GB/T40593同步發電機調速系統參數實測及建模導則

DL/T1234電力系統安全穩定導則

DL/T1167同步發電機勵磁系統建模導則

DL/T1235同步發電機原動機及其調節系統參數實測與建模導則

DL/T5600電力系統次同步諧振/振蕩風險評估技術規程

NB/T31053風電機組電氣仿真模型驗證規程

NB/T31066風電機組電氣仿真模型建模導則

3術語和定義

GB/T1235、GB/T7409.2、GB/T32826界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

電磁暫態模型electromagnetictransientmodel

電磁暫態模型是電力系統中電磁暫態現象的數學表達式，是電力系統分析和計算的基礎，通常關注

的時間尺度為微秒級。電磁暫態現象是指系統中發生突變的電磁量，包括瞬時電壓、瞬時電流、瞬時電

流速變、瞬時電壓速變、雷電沖擊等。

3.2