2025年注冊電氣工程師（電力系統(tǒng)）考試試卷電力系統(tǒng)分析專項沖刺考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（共10題，每題2分，共20分。下列選項中，只有一項符合題意。）1.在繪制電力系統(tǒng)等值電路時，線路的電阻一般取其額定電壓下的值，這樣做的目的是（）。A.使計算結(jié)果更精確B.考慮線路的功率損耗C.方便將線路參數(shù)轉(zhuǎn)換為同一基準D.便于與變壓器參數(shù)進行直接比較2.某電力系統(tǒng)在額定運行時，某節(jié)點P1的電壓為1.0pu，功率S1=100+j100MW。若在該節(jié)點并聯(lián)接入一個無功補償設備，補償了50Mvar的無功功率，節(jié)點P1的有功功率不變，仍為100MW，此時節(jié)點P1的電壓約為（）。A.1.0puB.1.1puC.0.9puD.1.2pu3.在計算電力系統(tǒng)某節(jié)點B的電壓時，使用了節(jié)點導納矩陣YBus中的元素YBA，其物理意義是（）。A.節(jié)點B與節(jié)點A之間線路的導納B.節(jié)點A對節(jié)點B的轉(zhuǎn)移導納C.節(jié)點B的自導納的一部分D.節(jié)點A的自導納的一部分4.某系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障，短路點距離故障點較遠，系統(tǒng)阻抗較大。此時，短路點非故障相（B、C相）的電壓升高主要是由（）引起的。A.系統(tǒng)電源的內(nèi)部電勢B.故障點的電弧電阻C.系統(tǒng)對故障點的零序電流反饋D.非故障相與地之間的電容電流5.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，沖擊電流主要用于保護設備（如斷路器）的動穩(wěn)定校驗，其值出現(xiàn)在（）。A.短路發(fā)生瞬間B.短路電流達到最大峰值時C.短路電流開始衰減時D.短路電流穩(wěn)定后6.判斷簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的常用判據(jù)是（）。A.功角特性曲線的上升段B.功角特性曲線的下降段C.功角特性曲線的水平段D.功角特性曲線的垂直段7.在電力系統(tǒng)中，采用發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁裝置（AVR）的主要目的是（）。A.提高電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性B.提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性C.減少系統(tǒng)有功負荷D.增加系統(tǒng)無功負荷8.某輸電線路采用雙回線并聯(lián)運行，當其中一回線因故障退出運行時，若其他條件不變，系統(tǒng)（）。A.短路容量增大B.短路容量減小C.穩(wěn)定性水平提高D.功率損耗增加9.電力系統(tǒng)中，采用同步調(diào)相機進行無功補償，其主要作用是（）。A.直接提供有功功率B.提高系統(tǒng)的功率因數(shù)C.獨立調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率D.快速改變系統(tǒng)電壓等級10.在電力系統(tǒng)繼電保護整定計算中，為了保證選擇性，相鄰線路的保護在動作時限上應滿足（）原則。A.后一級保護動作時限必須大于前一級保護動作時限B.后一級保護動作時限必須小于前一級保護動作時限C.所有保護的動作時限必須相同D.保護的動作時限與線路長度成正比二、多項選擇題（共5題，每題3分，共15分。下列選項中，至少有兩項符合題意。）1.電力系統(tǒng)潮流計算中，影響節(jié)點電壓幅值的主要因素有（）。A.節(jié)點注入的有功功率B.節(jié)點注入的無功功率C.線路和變壓器的阻抗D.系統(tǒng)基準功率的大小E.節(jié)點的負荷功率因數(shù)2.在進行電力系統(tǒng)短路電流計算時，需要使用系統(tǒng)元件的等值電路，其中（）參數(shù)通常需要根據(jù)實際型號和運行工況進行折算到統(tǒng)一基準。A.發(fā)電機的額定電壓B.變壓器的變比C.輸電線路的長度D.電容器的容量E.電抗器的額定電流3.提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的措施通常包括（）。A.增加系統(tǒng)無功電源B.提高系統(tǒng)運行電壓水平C.減小系統(tǒng)總阻抗D.采用靜止無功補償器（SVC）E.提高發(fā)電機勵磁電壓4.電力系統(tǒng)運行中，可能導致系統(tǒng)電壓崩潰的因素有（）。A.突發(fā)的大規(guī)模負荷增長B.大型發(fā)電機跳閘C.無功補償設備事故退出D.系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩E.輸電線路發(fā)生永久性故障5.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)通常包括的功能模塊有（）。A.負荷預測B.電壓自動調(diào)節(jié)C.有功功率自動調(diào)節(jié)（AVC）D.繼電保護自動重合閘E.按頻率減負荷三、計算題（共4題，共55分。請列出詳細的計算步驟和公式。）1.（15分）某簡單電力系統(tǒng)如圖所示（此處無圖，請自行設定參數(shù)），基準功率SBase=100MVA。系統(tǒng)中一條輸電線路發(fā)生B相短路故障，故障點距離A點100km。已知系統(tǒng)參數(shù)如下：*發(fā)電機G：S_N=50MVA,V_N=10.5kV,X_d=1.8pu,X_q=1.1pu,X_d'=0.25pu,X_2=0.2pu。*變壓器T1：S_N1=50MVA,S_N2=200MVA,U_k%=10,連接組別YNd11。*變壓器T2：S_N=200MVA,U_k%=12,連接組別YNyn0。*輸電線路L：L=100km,X_1=0.4Ω/km,X_0=1.0Ω/km。*系統(tǒng)基準電壓取各級平均電壓。要求：計算故障點B相接地短路時的次暫態(tài)電流（I_''_k）和沖擊電流（i_p）。（假設故障前系統(tǒng)處于空載穩(wěn)態(tài)，發(fā)電機出口電壓為額定電壓）。2.（15分）某節(jié)點P的潮流計算結(jié)果如下：節(jié)點注入功率S_P=80+j60MW，線路阻抗Z_L=0.1+j0.3Ω，對地導納Y_g=0+j0.05S。假設節(jié)點P的電壓V_P=1.0+j0.05pu。求：*流過線路L的有功功率P_L和無功功率Q_L。*節(jié)點P的功率損耗S_P_loss。*若要使節(jié)點P的電壓恢復到1.0pu，需要在節(jié)點P并聯(lián)接入一個電容器，求該電容器的容抗X_C應為多少？（忽略線路對地導納的影響）3.（15分）已知某電力系統(tǒng)等值電路中，節(jié)點A和節(jié)點B之間有一條線路，線路阻抗Z_AB=0.2+j0.6Ω。系統(tǒng)在正常運行方式下，節(jié)點A和節(jié)點B的電壓分別為V_A=1.02pu和V_B=0.98pu?，F(xiàn)在節(jié)點A發(fā)生突然甩負荷，負荷功率減小了S_D=20+j10MW，且節(jié)點B的負荷功率不變。假設系統(tǒng)運行狀態(tài)變化很快，可以認為線路阻抗和節(jié)點電壓幅值不變，僅電壓相角發(fā)生變化。求變化后節(jié)點A和節(jié)點B的電壓相角分別為多少？（提示：可近似用隱式功率方程的相角變化表達式）4.（10分）某系統(tǒng)中的同步發(fā)電機原動機功率P_m=1.0pu，發(fā)電機阻尼系數(shù)D=0.1pu，系統(tǒng)等值電抗X_S=3.0pu。當系統(tǒng)發(fā)生擾動，功角δ增大到δ=30°時，發(fā)電機開始失去穩(wěn)定。求該系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)（即判斷功角δ=30°時，發(fā)電機的同步功率P_s是否大于原動機功率P_m）。（可用功角特性公式P_s=P_m*sin(δ)+D*cos(δ)）---試卷答案一、單項選擇題1.C2.B3.B4.A5.B6.A7.B8.B9.B10.A二、多項選擇題1.A,B,C,E2.A,B,D,E3.A,B,C,D,E4.A,B,C,E5.B,C,D,E三、計算題1.次暫態(tài)電流（I_''_k）和沖擊電流（i_p）計算*解析思路：1.將所有元件參數(shù)折算到統(tǒng)一基準功率SBase=100MVA。折算原則：阻抗乘以(SBase/S_N)^2，導納乘以(S_N/SBase)^2。2.根據(jù)系統(tǒng)接線，繪制等值電路圖。發(fā)電機采用次暫態(tài)電抗X_2，考慮故障類型為B相接地短路，需要使用故障相和非故障相的序阻抗。3.計算故障點的序阻抗。對于B相接地短路，故障點三相序阻抗相等，Z_1=Z_2=Z_0/3。其中Z_0=X_0*(SBase/S_NL)^2，S_NL為線路額定功率（若未知，可按SBase計算或直接用X_0）。Z_1=1.0Ω/km*100km/3=33.33Ω。線路總阻抗Z_L=0.1+j0.3Ω。4.計算故障回路的總阻抗。由于是B相接地，故障回路近似為正序阻抗加上線路一半的零序阻抗（或認為短路點處零序電壓近似為零，只看正序阻抗，簡化計算），Z_total≈Z_1+Z_L/2=33.33+(0.1+j0.3)/2=33.83+j0.45Ω。5.計算次暫態(tài)電流I_''_k。故障前發(fā)電機端電壓為額定電壓，折算后V_G''=10.5kV*(100/50)=210kV。次暫態(tài)電流I_''_k=V_G''/|Z_total|=210kV/sqrt((33.83)^2+(0.45)^2)A。計算得I_''_k≈6.21kA。6.計算沖擊電流i_p。沖擊電流i_p=k*sqrt(2)*I_''_k。其中k為沖擊系數(shù)，對于遠距離短路（X_L>>X_0），k取1.8。i_p=1.8*sqrt(2)*6.21kA。計算得i_p≈15.7kA。*計算步驟（略）：實際計算中需代入具體數(shù)值并保留足夠精度。2.潮流計算與電容器計算*解析思路：1.計算流過線路的功率。線路復功率S_L=S_P/2-(S_P*Z_L*conjugate(Y_g))。其中Y_g=0+j0.05S，Z_L=0.1+j0.3Ω。計算S_L=(80+j60)/2-((80+j60)*(0.1+j0.3)*(-j0.05))。先計算(0.1+j0.3)(-j0.05)=0.015+j0.005。再計算(80+j60)(0.015+j0.005)=1.2+j0.4+j0.9-0.3=0.9+j1.3。所以S_L=40+j30-(0.9+j1.3)=39.1+j28.7MW。P_L=39.1MW，Q_L=28.7Mvar。2.計算節(jié)點P的功率損耗。S_P_loss=(S_P*Z_L*conjugate(Y_g))/2。使用上面已計算的中間結(jié)果(80+j60)*(0.1+j0.3)*(-j0.05)=0.9+j1.3MW。所以S_P_loss=(0.9+j1.3)/2=0.45+j0.65MW。3.計算所需電容器的容抗X_C。節(jié)點P電壓V_P'=V_P-(S_P*Z_L*conjugate(Y_g))/2=1.0+j0.05-(0.9+j1.3)/2=1.0+j0.05-0.45-j0.65=0.55-j0.6pu。需要補償?shù)母行詿o功Q_C=V_P'^2*X_C。由于并聯(lián)，V_P'近似等于V_P=1.0pu。Q_C=1^2*X_C=X_C。節(jié)點P'的功率S_P'=V_P'*V_P'*conjugate(Y_g)=(0.55-j0.6)*(0+j0.05)=-0.03+j0.0275MW。補償后節(jié)點P的功率S_P_new=S_P-S_P_loss-S_P'=(80+j60)-(0.45+j0.65)-(-0.03+j0.0275)=79.52+j59.3225MW。補償后電壓應為1.0pu。所以補償?shù)臒o功Q_C=V_P^2*X_C=1^2*X_C=79.3225MW。因此X_C=Q_C/V_P^2=79.3225/1^2=-79.3225Ω。由于計算結(jié)果為負，說明原題意或參數(shù)設置有誤，應為容性無功補償。若題目要求恢復到1.0pu，則X_C=79.3225Ω。這里按恢復到1.0pu計算，X_C=79.3Ω。*計算步驟（略）：實際計算中需代入具體數(shù)值并保留足夠精度。3.功角變化計算*解析思路：1.正常運行時，節(jié)點A、B電壓相量分別為V_A=1.02pu，V_B=0.98pu。設V_A=1.02∠δ_A，V_B=0.98∠δ_B。2.甩負荷后，節(jié)點A功率減少，節(jié)點B功率不變。簡化模型下，認為線路兩端電壓幅值不變，僅相角發(fā)生變化。節(jié)點A新的功率S_A'=(80-20)+j(60-10)=60+j50MW。節(jié)點B功率S_B'=80+j60MW。3.使用簡化后的相量形式近似描述潮流變化：S_A'≈V_A*conj(I_L)，S_B'≈V_B*I_L。其中I_L是線路電流相量。4.I_L=(V_A-V_B)/Z_L=(1.02∠δ_A-0.98∠δ_B)/(0.2+j0.6)。5.將I_L代入S_A'和S_B'表達式，并忽略阻性功率，近似有：S_A'≈V_A*conj(V_B-V_A)/Z_L*Z_L=V_A*conj(V_B-V_A)。S_B'≈V_B*conj(V_B-V_A)/Z_L*Z_L=V_B*conj(V_B-V_A)。6.令Δδ=δ_A'-δ_B'。則有S_A'≈1.02*conj(0.98∠(δ_B'-Δδ))=1.02*0.98*∠(-δ_B'+Δδ)。S_B'≈0.98*conj(0.98∠(δ_B'-Δδ))=0.98^2*∠(-δ_B'+Δδ)。7.將S_A'=60+j50代入，得到1.02*0.98*∠(-δ_B'+Δδ)=60+j50。解得-δ_B'+Δδ=arctan(50/60)=arctan(5/6)。即Δδ=δ_B'+arctan(5/6)。8.將S_B'=80+j60代入，得到0.98^2*∠(-δ_B'+Δδ)=80+j60。解得-δ_B'+Δδ=arctan(60/80)=arctan(3/4)。即Δδ=δ_B'+arctan(3/4)。9.聯(lián)立兩式：δ_B'+arctan(5/6)=δ_B'+arctan(3/4)。顯然這是矛盾的，說明此簡化模型不足以精確求解。但若題目允許近似或只求變化量，可取兩者平均值或認為主要變化量由S_A'決定。假設主要變化由S_A'決定，取Δδ≈arctan(5/6)。10.假設甩負荷前δ_B'≈0°（作為參考點）。則Δδ≈40.6°。新相角δ_A'=Δδ=40.6°。δ_B'不變，仍約等于0°。*計算步驟（略）：實際計算中需代入具體數(shù)值并計算反正切值。4.暫態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)計算*解析思路：1.暫態(tài)穩(wěn)定性分析基于功角特性P_s