2025年注冊電氣工程師（電力系統(tǒng)）考試試卷-電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析沖刺模擬考試時間：______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.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析的核心判據(jù)是（）。A.電壓穩(wěn)定性裕度B.有功功率平衡C.等面積法則D.小干擾穩(wěn)定性裕度2.在電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析中，通常采用線性化方法建立系統(tǒng)的線性化方程，其主要目的是（）。A.直接求解系統(tǒng)在微小擾動下的精確動態(tài)過程B.忽略系統(tǒng)所有非線性因素，簡化分析C.分析系統(tǒng)對微小擾動下的等效阻尼特性D.計算系統(tǒng)在最大擾動下的穩(wěn)定性3.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的根本措施是（）。A.提高系統(tǒng)運行電壓水平B.增加系統(tǒng)有功和無功備用容量C.縮短故障點的電氣距離D.采用快速切除故障和快速重合閘措施4.在分析簡單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，若故障后功角特性曲線出現(xiàn)上凸特性，則表示系統(tǒng)在該運行點（）。A.具有正功角特性，穩(wěn)定性裕度減小B.具有負(fù)功角特性，穩(wěn)定性裕度增大C.具有正功角特性，穩(wěn)定性裕度增大D.具有負(fù)功角特性，穩(wěn)定性裕度減小5.功角穩(wěn)定性分析中，功角δ表示的是（）。A.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角與系統(tǒng)電壓相量的夾角B.電力系統(tǒng)總負(fù)荷角C.線路兩端電壓相量的夾角D.發(fā)電機(jī)勵磁電壓與電樞電壓的夾角6.對于小干擾穩(wěn)定性，若系統(tǒng)的特征方程所有根的實部均為負(fù)，則該系統(tǒng)（）。A.小干擾穩(wěn)定B.小干擾不穩(wěn)定C.可能穩(wěn)定，可能不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性無法判斷7.在電力系統(tǒng)中，采用同步調(diào)相機(jī)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，其主要作用是（）。A.提供感性無功功率，提高系統(tǒng)電壓B.提供容性無功功率，降低系統(tǒng)電壓C.提高系統(tǒng)的阻尼比，增強(qiáng)小干擾穩(wěn)定性D.快速響應(yīng)有功功率變化，維持頻率穩(wěn)定8.影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要因素之一是（）。A.系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率B.發(fā)電機(jī)的額定功率C.輸電線路的阻抗D.變壓器的變比9.提高系統(tǒng)阻尼比是增強(qiáng)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的有效措施之一，阻尼比的大小通常與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)運行方式B.發(fā)電機(jī)勵磁特性C.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)D.以上都是10.電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析比暫態(tài)穩(wěn)定性分析（）。A.更簡單，通常不考慮非線性因素B.更復(fù)雜，需要考慮系統(tǒng)所有動態(tài)元件和非線性因素C.范圍更廣，包含暫態(tài)穩(wěn)定性D.范圍更窄，僅針對特定設(shè)備二、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)穩(wěn)定性分析中，以下哪些因素會降低系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性？（）A.輸電線路電抗增大B.發(fā)電機(jī)勵磁電壓降低C.故障切除時間過長D.系統(tǒng)運行電壓水平過低E.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量減小2.小干擾穩(wěn)定性分析中，下列哪些屬于影響系統(tǒng)阻尼特性的因素？（）A.發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)B.電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）C.負(fù)荷特性（如感應(yīng)電動機(jī)）D.輸電線路參數(shù)E.變壓器勵磁特性3.提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施包括（）。A.采用自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)（AVR）B.架設(shè)聯(lián)絡(luò)線，加強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)系C.采用快速保護(hù)裝置，實現(xiàn)快速切除故障D.采用同步調(diào)相機(jī)或SVC/STATCOM提供動態(tài)無功支持E.降低系統(tǒng)運行電壓水平4.在使用等面積法則分析簡單系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，需要（）。A.繪制故障前后的功率特性曲線B.確定功角從故障前值到穩(wěn)定運行值的變化范圍C.計算故障前后功率特性曲線與功角軸所圍成的面積D.比較故障前后所圍成的面積大小E.知道故障類型和系統(tǒng)參數(shù)5.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性通常分為（）。A.暫態(tài)穩(wěn)定性B.小干擾穩(wěn)定性C.動態(tài)穩(wěn)定性D.電壓穩(wěn)定性E.有功功率平衡穩(wěn)定性三、計算題（共4題，共35分。請列出計算步驟，結(jié)果保留兩位小數(shù)）1.（8分）某簡單電力系統(tǒng)如圖所示（此處無圖，請假設(shè)：一臺發(fā)電機(jī)通過一條架空線路連接到無窮大系統(tǒng)，故障前發(fā)電機(jī)輸出有功P0=1.0PU，功角δ0=30°，系統(tǒng)在δ=90°時出現(xiàn)功角特性上凸，故障發(fā)生后（線路發(fā)生金屬性短路），功角特性變?yōu)镻=0.8sinδ。試判斷系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，并用等面積法則說明。）。（注意：此題是假設(shè)性描述，實際試卷題目會給出具體參數(shù)）2.（9分）已知某系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析所得到的特征方程為s^3+2s^2+2s+1=0。試求該系統(tǒng)的阻尼比和自然頻率，并判斷其小干擾穩(wěn)定性。（請列出計算過程）3.（9分）一臺同步發(fā)電機(jī)在額定運行工況下，其功角特性為P=1.2sinδ。系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出功率突然降至0.6Pn（Pn為額定功率）。若故障切除后，系統(tǒng)的功角特性恢復(fù)到P=1.2sinδ。試求發(fā)電機(jī)在故障切除后達(dá)到新的穩(wěn)定運行點時，功角δ的變化量。（請列出計算過程）4.（9分）某電力系統(tǒng)在正常運行和故障后（線路發(fā)生永久性故障）時的功率特性分別為P1=1.0sinδ和P2=0.8sinδ。已知正常運行時系統(tǒng)運行在δ1=30°處。試計算在故障后，為保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行所需的最小有功功率備用（以P1或P2的表達(dá)式表示）。假設(shè)系統(tǒng)在P1和P2之間切換時功角保持不變。（請列出計算過程）四、簡答題（共3題，共30分）1.（10分）簡述電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和小干擾穩(wěn)定性的主要區(qū)別。2.（10分）簡述提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要技術(shù)措施及其基本原理。3.（10分）簡述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的作用及其在提高小干擾穩(wěn)定性方面的意義。試卷答案一、單項選擇題1.C2.C3.D4.A5.A6.A7.C8.C9.D10.B二、多項選擇題1.A,B,C,D2.A,B,C,E3.A,B,C,D4.A,B,C,D5.A,B,C三、計算題1.解析思路：首先根據(jù)等面積法則判斷，若故障后功角特性曲線與原曲線在極限功角之間所圍面積小于故障前功角特性曲線所圍面積，則系統(tǒng)穩(wěn)定。需計算故障前后面積比或判斷極限功角是否可達(dá)。本題已知故障后在上凸，說明功角增大時功率下降更快，極限功角小于90°，故障后無法達(dá)到原穩(wěn)定功角，面積關(guān)系滿足不穩(wěn)定條件。答案：系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。故障后功角特性上凸，極限功角小于90°，故障后無法恢復(fù)到原功角δ0=30°，根據(jù)等面積法則，故障后所需維持功角對應(yīng)的功率不足以維持原面積，系統(tǒng)無法回到穩(wěn)定運行點。2.解析思路：將特征方程s^3+2s^2+2s+1=0寫為s(s^2+2s+1)+(s+1)=0，即s(s+1)^2+(s+1)=0，提取公因式(s+1)，得(s+1)[s(s+1)+1]=0。解得特征根s1=-1，s2=-1，s3=-1+√2或-1-√2。阻尼比σ=Re(s)/|s|，對于重根，通常取s=-1或s=-1±√2。若取s=-1，阻尼比σ=-1/|-1|=1。若取s=-1+√2或-1-√2，阻尼比σ=-(-1+√2)/√[(-1+√2)^2+1]或σ=-(-1-√2)/√[(-1-√2)^2+1]，計算可得σ=-1/√(4-2√2)或σ=-1/√(4+2√2)，均小于1。由于阻尼比小于1，系統(tǒng)小干擾不穩(wěn)定。3.解析思路：正常運行時P1(δ1)=1.2sinδ1=1.2sin30°=0.6Pn。故障后P2=0.6Pn。系統(tǒng)從P1曲線運行切換到P2曲線。為保持穩(wěn)定，功角需變化到新的穩(wěn)定點δ2，使得P2(δ2)=0.6Pn。即1.2sinδ2=0.6，sinδ2=0.6/1.2=0.5。解得δ2=30°或δ2=150°。系統(tǒng)故障前運行在δ1=30°，若系統(tǒng)能穩(wěn)定，功角應(yīng)向增大方向變化以增加輸出功率來應(yīng)對功率缺額。因此選擇δ2=150°。功角變化量為Δδ=δ2-δ1=150°-30°=120°。4.解析思路：正常運行時P1(δ1)=1.0sinδ1=1.0sin30°=0.5P1。故障后系統(tǒng)需維持功率P=0.5P1。根據(jù)故障后功率特性P2(δ)=0.8sinδ，令0.8sinδ=0.5，解得sinδ=0.5/0.8=5/8。此時功角為δ=arcsin(5/8)。故障前后功角保持不變，即為δ=30°。為保持系統(tǒng)在故障后仍能運行在原功角δ=30°附近，需要提供備用功率。備用功率為故障前后功率之差，即ΔP=P2(δ)-P1(δ)=0.8sin30°-1.0sin30°=0.4sin30°-0.5sin30°=-0.1P1?；蛘哂肞2表達(dá)式計算ΔP=P2(δ)-P1(δ)=0.8sin(30°)-1.0sin(30°)=-0.1P2。結(jié)果為負(fù)值表示故障后系統(tǒng)功率不足，需要從系統(tǒng)中切除部分負(fù)荷或增加發(fā)電機(jī)出力，所需備用功率為0.1P1或0.1P2。四、簡答題1.解析思路：暫態(tài)穩(wěn)定性分析的是電力系統(tǒng)在遭受大擾動（如短路故障）后，能否經(jīng)過短暫的振蕩后恢復(fù)到同步運行狀態(tài)或穩(wěn)定的異步運行狀態(tài)。小干擾穩(wěn)定性分析的是電力系統(tǒng)在遭受微小的、持續(xù)的擾動（如負(fù)荷的微小變化、運行參數(shù)的微小波動）后，能否保持同步運行狀態(tài)。兩者分析的對象、擾動類型、分析方法（線性化、特征方程）和穩(wěn)定性判據(jù)（面積法則、阻尼比）都不同。2.解析思路：提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施主要是為了縮短故障持續(xù)時間、減小故障對系統(tǒng)功角的影響。主要措施包括：快速切除故障（保護(hù)動作速度快）、快速重合閘（對瞬時性故障）、提高系統(tǒng)電壓水平（增加功角特性斜率）、縮短“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子”與“系統(tǒng)等效慣性中心”