2025年電力系統(tǒng)分析試卷：2025年電力系統(tǒng)安全運行專項押題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三個基本層次是（）。A.供電可靠性、電壓合格率、頻率偏差B.電力系統(tǒng)安全、設備安全、人員安全C.工程安全、運行安全、經(jīng)濟安全D.供電可靠性、系統(tǒng)穩(wěn)定、設備完好2.在無限大容量電源系統(tǒng)中，發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流周期分量有效值等于電源額定電壓除以（）。A.系統(tǒng)總阻抗B.系統(tǒng)總電抗C.短路點到電源的阻抗D.短路點到電源的電抗3.電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，保護裝置動作切除故障的時間包括（）。A.繼電器固有動作時間、斷路器固有分閘時間B.繼電器固有動作時間、斷路器全分閘時間C.繼電器返回時間、斷路器固有分閘時間D.繼電器返回時間、斷路器全分閘時間4.在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，描述系統(tǒng)在小擾動下恢復原運行狀態(tài)能力的指標是（）。A.暫態(tài)穩(wěn)定性B.靜態(tài)穩(wěn)定性C.電壓穩(wěn)定性D.功率平衡穩(wěn)定性5.對于線路上的電流保護，為了保證選擇性，相鄰下一級線路保護動作時限必須（）。A.大于上一級保護動作時限B.小于上一級保護動作時限C.等于上一級保護動作時限D.與上一級保護動作時限無關6.電力系統(tǒng)中，限制短路電流的主要措施之一是（）。A.提高系統(tǒng)電壓等級B.采用自動重合閘裝置C.在星形接線中加裝中性點接地變壓器D.增大系統(tǒng)總容量7.當電力系統(tǒng)發(fā)生異步運行時，同步發(fā)電機將（）。A.保持同步轉速運行B.轉速低于同步轉速C.轉速高于同步轉速D.轉速可能高于也可能低于同步轉速，但角度差是變化的8.提高電力系統(tǒng)運行電壓水平的主要手段是（）。A.增加系統(tǒng)有功負荷B.增加系統(tǒng)無功負荷C.增加系統(tǒng)無功功率補償D.減少系統(tǒng)有功負荷9.在電力系統(tǒng)中，使用BZT（自動調(diào)節(jié)勵磁裝置）的主要目的是（）。A.快速限制短路電流B.快速提高系統(tǒng)電壓C.提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性D.快速穩(wěn)定系統(tǒng)頻率10.根據(jù)N-1原則，正常運行時系統(tǒng)發(fā)生單元件（如一條線路或一臺變壓器）故障退出運行，系統(tǒng)應能（）。A.失去電力平衡，頻率和電壓嚴重偏離B.失去電力平衡，部分區(qū)域頻率和電壓嚴重偏離C.保持電力平衡，電壓和頻率基本維持在允許范圍內(nèi)D.保持電力平衡，但系統(tǒng)損耗顯著增加二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上）1.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路電流通常包括______和______兩部分。2.根據(jù)故障切除時間不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題分為______和______兩大類。3.電流保護、電壓保護、方向保護中，______保護通常作為主保護，______保護通常作為后備保護。4.為了提高保護選擇性，線路保護的動作時限一般采用______原則整定。5.電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)各點電壓和頻率的______會周期性變化。6.提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本措施有______和______。7.在電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機勵磁方式分為______、______和______三種基本方式。8.電力系統(tǒng)安全分析的主要內(nèi)容包括______分析和______分析。三、計算題（共60分）1.（10分）如圖所示簡単電力系統(tǒng)，發(fā)電廠G母線電壓為1.0pu，系統(tǒng)總阻抗為j0.1pu（從G母線看）。在f點發(fā)生三相短路，試計算短路點的短路電流周期分量有效值。假設系統(tǒng)為無限大容量電源系統(tǒng)。```G----j0.1----f||1.0pu地```2.（15分）某線路采用電流保護，線路正常最大負荷電流為300A，短路點的遠端最小短路電流為5000A。已知繼電器固有動作時間為0.05s，斷路器固有分閘時間為0.06s。若采用瞬時電流速斷保護作為主保護，試計算該保護的一次側動作整定電流，并校驗其靈敏度（要求靈敏系數(shù)不小于1.5）。3.（15分）電力系統(tǒng)在正常運行、故障后和故障切除后三種情況下，功率特性曲線分別如圖P3(a)、(b)、(c)所示。試判斷在圖示情況下，系統(tǒng)是否滿足靜態(tài)穩(wěn)定條件（即判斷功率曲線是否上凸）？并簡要說明理由。（假設圖中P和δ分別表示有功功率和功角）*(此處無圖，請根據(jù)題目描述理解功率特性曲線的形狀進行判斷)*4.（20分）某發(fā)電機采用自動勵磁調(diào)節(jié)器（AVR），其靜態(tài)特性曲線如圖P4所示（P為輸出功率，δ為功角，E'為發(fā)電機暫態(tài)電勢，X'd為暫態(tài)電抗）。系統(tǒng)在正常運行時，P1=0.8Pmax，δ1=30°。若系統(tǒng)發(fā)生擾動使功角突然增大到δ2=40°，試定性分析在AVR作用下，發(fā)電機輸出功率P如何變化，最終能否恢復到原來的運行點（P1=0.8Pmax,δ1=30°）？請簡要說明原因。*(此處無圖，請根據(jù)題目描述理解AVR靜態(tài)特性曲線形狀及運行點變化進行定性分析)*5.（10分）簡述電力系統(tǒng)進行N-1安全分析的基本步驟。假設某系統(tǒng)在正常運行時包含一條輸電線路L，試分析當L發(fā)生故障退出后，系統(tǒng)需要關注哪些主要問題？四、問答題（共20分）1.（10分）簡述電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，系統(tǒng)表現(xiàn)出的主要特征有哪些？并列出兩種常用的抑制電力系統(tǒng)振蕩的方法。2.（10分）在電力系統(tǒng)中，為什么要進行電壓和無功功率的調(diào)整？結合電力系統(tǒng)運行的實際，簡述提高系統(tǒng)電壓水平的主要措施有哪些。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.B6.C7.B8.C9.C10.C二、填空題1.短路電流周期分量短路電流非周期分量2.靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定3.電流電壓4.延時階梯原則5.相位6.提高發(fā)電機勵磁功率極限提高系統(tǒng)等效電抗7.他勵勵磁機勵磁電機勵磁（靜態(tài)勵磁）8.潮流恒定潮流三、計算題1.解：因為是無限大容量電源系統(tǒng)，短路電流周期分量有效值等于短路點的計算電抗Xk的倒數(shù)。Xk=j0.1puI∞=1/Xk=1/j0.1=-j10pu轉換為有效值：I∞=10∠-90°A(或寫作10∠-π/2A)答案：短路點短路電流周期分量有效值為10A（相位為-90度）。2.解：瞬時電流速斷保護通常取保護安裝處最大短路電流的1.5-2.0倍作為整定值。Iop=(1.5~2.0)*Imin_short=(1.5~2.0)*5000A=(7500~10000)A取Iop=10000A作為一次側動作整定電流。靈敏度校驗：最小短路電流Imin_short=5000A靈敏系數(shù)Ksen=Imin_short/Iop=5000A/10000A=0.5要求Ksen≥1.5，計算結果不滿足要求。若要滿足要求，需降低整定電流，例如取Iop=5000/1.5≈3333A。但題目未要求調(diào)整，僅作校驗。3.解：判斷靜態(tài)穩(wěn)定性需看功率特性曲線是否上凸（或功率導數(shù)dP/dδ>0）。（a）圖：若曲線從原點開始呈上升趨勢（dP/dδ>0），且之后逐漸下降（dP/dδ<0），即為上凸，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定。（b）圖：若曲線呈現(xiàn)下降趨勢（dP/dδ<0），則系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定。（c）圖：若曲線呈現(xiàn)上升趨勢（dP/dδ>0），則系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定。答案：需根據(jù)圖P3(a)判斷其是否上凸。若上凸則系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。圖P3(b)所示系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定。圖P3(c)所示系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定。4.解：正常運行點P1=0.8Pmax,δ1=30°。功角增大到δ2=40°時，若無AVR，輸出功率P會迅速減小，系統(tǒng)可能失穩(wěn)。加入AVR后，當δ增大，E'也相應增大（AVR提升勵磁），使得功率曲線上升。新的功率曲線與原曲線在δ>δ1的區(qū)域相交于新的運行點。只要新的運行點處仍有dP/dδ>0（功率導數(shù)大于零），系統(tǒng)就能恢復穩(wěn)定運行。通常AVR能幫助系統(tǒng)回到或接近原運行點P1附近。答案：加入AVR后，發(fā)電機輸出功率P會因E'增大而增加，有助于系統(tǒng)恢復。若新的運行點滿足dP/dδ>0，系統(tǒng)最終能恢復穩(wěn)定，可能回到P1附近。5.解：N-1安全分析步驟：1.建立正常運行方式下的系統(tǒng)模型和潮流計算結果。2.模擬去除系統(tǒng)中一個指定的元件（如一條線路、一臺變壓器、一臺發(fā)電機）。3.對去除元件后的系統(tǒng)進行潮流計算，分析系統(tǒng)各點的電壓、功率潮流是否在允許范圍內(nèi)。4.進行穩(wěn)定性校驗（如暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定）。5.判斷系統(tǒng)是否滿足N-1后的運行準則（如所有母線電壓、線路功率、頻率等在限值內(nèi)，系統(tǒng)保持穩(wěn)定）。需關注問題：各母線電壓是否在允許范圍（不低于0.9倍額定電壓，不高于1.1倍額定電壓）；各線路功率是否在允許限額內(nèi)；系統(tǒng)是否有功和無功功率平衡；系統(tǒng)頻率是否在允許范圍；系統(tǒng)是否保持穩(wěn)定運行。四、問答題1.解：振蕩時主要特征：*系統(tǒng)中各同步電機轉速和功角發(fā)生周期性變化。*系統(tǒng)各點電壓和頻率幅值隨功角擺動而周期性變化。*系統(tǒng)中有功功率和無功功率在同步機和異步機之間周期性轉移。抑制振蕩方法：*采用同步勵磁系統(tǒng)，快速調(diào)整發(fā)電機電磁功率。*在系統(tǒng)中裝設電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（SS）或電力系統(tǒng)阻尼器（EDC）。*采取異步運行后再并網(wǎng)（解列后重合閘）等措施