CSEE 标准算例-功角失稳

案例介绍

CSEE-RAS 功角失稳算例是由中国电机工程学会发布的新型电力系统标准算例¹, 该算例以 500kV 交流和 ±500kV 直流为主网架，总三相交流母线数为 108，交流线路数为 40，直流线路数为 1。

使用方法说明

暂态功角稳定标准模型的适用范围：

• 建议步长范围：1–50 μs
• 设置的故障时间建议在 2s 之后

算例介绍

CSEE-RAS 功角失稳算例是为根据某区域实际电网构建的交直流混联电网模型，系统拓扑如下图所示。

CSEE-RAS 系统拓扑

CloudPSS 上该算例的系统拓扑如下。

CSEE-RAS 算例仿真图

线路及变压器概况

系统共有交流输电线路 26 条，变压器 86 台，并通过 1 回 ±500kV 直流输电通道与其他电网异步互联，线路及变压器概况如下表所示。

电压等级/kV	母线数目	母线类型
500	11	交流输电网架
220	24	变压器中/高压侧
37 / 20	50	变压器低压侧
0.69 / 0.4	23	新能源设备端口
合计	108	——

类型	数目		备注
交流线路	40 条	500 kV	交流输电网架 17 条
		220 kV	新能源送出线路 23 条
两绕组变压器	62 台	20/525 kV	常规机组升压变 16 台
		0.4/38.5 kV	光伏箱变 12 台
		0.69/38.5kV	风机箱变 11 台
		38.5/230 kV	新能源场站升压变 23 台
三绕组变压器	15 台	电压/kV	525/230/37
直流线路	1 回	额定电压/kV	±500
		额定功率/MW	3000

电源概况

常规机组共 16 台，总装机 8904MW，其中 13台火电装机 8004MW，3 台调相机 900MW；光伏总装机 4800MW，风电总装机 3300MW，新能源装机比例为 47.6%，装机概况如下表所示。

接入母线	同步电机	风电	光伏
B01	0	0	0
B02	0	0	0
B03	1334	900	800
B04	667	1200	——
B05	2001	1200	0
B06	667	0	1200
B07	0	0	0
B08	900	0	0
B09	2001	0	0
B10	1334	0	1200
B11	667	0	1600
合计	8904	4800	3300

负荷概况

系统总有功负荷 10563.4MW，总无功负荷 562.8MVar，负荷功率因数为 0.998，各母线负荷水平见下表。

母线	有功负荷/MW	无功负荷/MVar
B01	450	50
B02	450	50
B03	0	0
B04	0	0
B05	0	0
B06	0	0
B07	0	0
B08	0	0
B09	4347	150
B10	3590	200
B11	1700	100
合计	10563.4	562.8

新能源与直流模型说明

算例中的直驱风机风场采用 直驱风机01型-标准封装模型，双馈风机风场采用 双馈风机01型-标准封装模型，光伏机组采用 光伏发电01型-标准封装模型，每一回直流由 2 个 LCC直流（单极） 模型构成。

算例仿真测试

当线路B11 (525kV) - B01 (525kV)发生三永故障触发N-1时，区域功角失稳。

系统频率偏差_CloudPSS

在 BPA 以及论文[^CSEE-TAS] 中 CSEE-TAS 功角崩溃场景的系统功角仿真结果如下图所示。通过对比可以看出，CloudPSS 中的 CSEE-TAS 算例在准确刻画新型电力系统的电磁暂态过程的同时，可以具备与机电暂态一致的功角特性。

系统频率偏差_BPA

针对 CloudPSS 和 BPA 的仿真结果差异，需说明的是：由于新能源机组（直驱风机、双馈风机、光伏电站）的建模方式不同，以及电磁暂态仿真（CloudPSS）与机电暂态仿真（BPA）在计算原理上的本质差异，标准算例的仿真结果存在合理偏差。

算例地址

点击打开算例地址：CSEE-RAS

原算例下载链接：https://github.com/lbl-hub/CSEE 参考文献下载：点击下载

附：修改及调试日志

20250807 编写案例文档

脚注

1. 徐式蕴,李宗翰,赵兵,等.新型电力系统标准算例(一)：功角稳定CSEE-RAS[J].中国电机工程学报,2024,44(15):5973-5985.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.230534. ↩︎