電氣工程師考試沖刺押題卷2025版：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析沖刺試題庫考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.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近似描述原系統(tǒng)，其基礎(chǔ)是（）。A.功角特性曲線的近似直線段B.發(fā)電機(jī)勵磁特性的線性部分C.系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的局部線性D.網(wǎng)絡(luò)阻抗的純阻性2.對于隱極同步發(fā)電機(jī)，其功角特性方程P=Pmaxsin(δ)中，Pmax代表（）。A.空載額定功率B.額定有功功率C.最大電磁功率D.系統(tǒng)短路功率3.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相對稱故障時，故障點(diǎn)的短路電流（）。A.立即達(dá)到最大值B.經(jīng)歷暫態(tài)過程后才達(dá)到最大值C.不會產(chǎn)生暫態(tài)分量D.等于系統(tǒng)額定電流4.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于（）。A.減小系統(tǒng)總阻抗B.延長發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振蕩周期C.快速抑制或消除發(fā)電機(jī)的功角搖擺D.增大系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償容量5.在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，采用等值阻抗法簡化計(jì)算時，主要考慮了（）。A.發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電磁暫態(tài)過程B.輸電線路的分布參數(shù)影響C.系統(tǒng)故障后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓疍.綜合負(fù)荷的阻尼特性6.強(qiáng)行勵磁裝置對暫態(tài)穩(wěn)定性的作用主要體現(xiàn)在（）。A.提高發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)矩B.增大發(fā)電機(jī)輸出有功功率C.提高發(fā)電機(jī)阻尼系數(shù)D.減小發(fā)電機(jī)勵磁時間常數(shù)7.所謂電力系統(tǒng)的“失步運(yùn)行”是指（）。A.系統(tǒng)頻率大幅波動B.系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降C.并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步D.系統(tǒng)中出現(xiàn)直流分量8.在功角特性分析中，改變發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt的主要途徑是（）。A.調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電壓B.改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻C.調(diào)節(jié)原動機(jī)輸入功率D.改變系統(tǒng)等效電抗9.對于無限大容量電源系統(tǒng)，其等值阻抗為零，這意味著（）。A.電源內(nèi)沒有損耗B.電源可以提供無窮大的有功和無功功率C.電源電壓恒定不變D.電源不會受到系統(tǒng)故障的影響10.下列哪項(xiàng)措施不屬于提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的常規(guī)方法？（）A.減小系統(tǒng)線路阻抗B.增大系統(tǒng)運(yùn)行電壓C.采用自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)D.增加系統(tǒng)有功負(fù)荷二、填空題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析按時間尺度可分為______穩(wěn)定性、______穩(wěn)定性和______穩(wěn)定性。2.在小干擾穩(wěn)定性分析中，通過計(jì)算系統(tǒng)雅可比矩陣的特征值來判斷系統(tǒng)的______。3.功角特性曲線的頂點(diǎn)所對應(yīng)的角度稱為______。4.電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，故障點(diǎn)的______通常最先達(dá)到最大值。5.提高系統(tǒng)固有阻尼對抑制機(jī)電振蕩______。6.減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時間常數(shù)Td0可以______暫態(tài)穩(wěn)定性的持續(xù)時間。7.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障后，需要采用______原理將其轉(zhuǎn)化為等效的對稱故障進(jìn)行分析。8.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在受到______作用下，保持或恢復(fù)到______的能力。9.在實(shí)際電力系統(tǒng)中，負(fù)荷通常被視為______或______的功率。10.提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一條重要途徑是______，以減少線路傳輸功率與功角之間的非線性關(guān)系。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析的基本步驟。2.簡述提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施及其原理。3.簡述電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的概念及其影響因素。4.簡述短路故障對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要影響。5.簡述什么是電力系統(tǒng)的振蕩中心及其大致位置。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某簡單電力系統(tǒng)如圖所示，系統(tǒng)中各元件參數(shù)如下：G1為發(fā)電機(jī)，Xd'=0.3p.u.，E'f=1.2p.u.；L1為輸電線路，Xl=0.4p.u.；G2為無窮大系統(tǒng)，E=1.0p.u.。系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)輸出有功功率P=0.8p.u.，功角δ=30°。試計(jì)算：（1）發(fā)電機(jī)與無窮大系統(tǒng)之間的功角特性方程；（2）該運(yùn)行點(diǎn)的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限Pmax；（3）若系統(tǒng)發(fā)生三相對稱短路故障，短路回路總電抗為Xk=0.1p.u.，試計(jì)算短路瞬間發(fā)電機(jī)輸出功率P'和功角δ'。2.已知某電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析的雅可比矩陣的特征值為：-0.02±j0.5,-0.03±j0.6,-0.01。試分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.某電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行和故障后（假設(shè)為遠(yuǎn)端三相短路）的功角特性曲線分別如圖（a）和圖（b）所示。圖中Pmax1和Pmax2分別為正常運(yùn)行和故障后的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限，δcr1和δcr2分別為對應(yīng)的穩(wěn)定極限功角。試簡述如何利用這兩條功角特性曲線分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，并說明判斷依據(jù)。五、分析題（共15分）某電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)同步，功角δ=0°。系統(tǒng)發(fā)生一相接地故障，故障發(fā)生后，繼電保護(hù)動作，切除故障線路。試分析從故障發(fā)生到故障切除期間，發(fā)電機(jī)功角δ的變化過程，并說明影響這一過程的主要因素以及提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的可能措施。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.C3.B4.C5.B6.A7.C8.A9.B10.D二、填空題1.小干擾；暫態(tài)；動態(tài)2.穩(wěn)定性3.極值功角4.短路電流5.有利6.延長7.對稱分量8.小擾動；運(yùn)行狀態(tài)9.阻抗；導(dǎo)納10.功率分解三、簡答題1.解析思路：首先建立系統(tǒng)正常運(yùn)行和微小擾動下的方程（通常是狀態(tài)方程或Park方程）；然后在線性化基礎(chǔ)上，計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)處的雅可比矩陣；接著求解該矩陣的特征值；最后根據(jù)特征值的實(shí)部判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性（實(shí)部為負(fù)，系統(tǒng)穩(wěn)定；存在正實(shí)部特征值，系統(tǒng)不穩(wěn)定）。2.解析思路：主要措施包括：快速切除故障（縮短故障時間）、強(qiáng)行勵磁（提高發(fā)電機(jī)端電壓，增大同步轉(zhuǎn)矩）、快速關(guān)斷發(fā)電機(jī)（減小搖擺幅度）、采用自動調(diào)節(jié)勵磁和調(diào)速系統(tǒng)（提高阻尼）等。原理都是通過在故障或擾動瞬間，增加系統(tǒng)的恢復(fù)力矩、減小發(fā)電機(jī)的搖擺角度或延長暫態(tài)過程時間常數(shù)，使發(fā)電機(jī)能夠恢復(fù)同步或保持穩(wěn)定。3.解析思路：靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在受到小擾動后，能夠自動恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。主要影響因素包括：系統(tǒng)運(yùn)行功角δ的大?。ㄔ浇咏€(wěn)定極限越?。?、系統(tǒng)等效電抗X（越小越穩(wěn)定）、發(fā)電機(jī)勵磁電壓E'f（越高越穩(wěn)定）、原動機(jī)輸入功率Pm（越接近Pmax越不穩(wěn)定）等。4.解析思路：短路故障會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓大幅下降、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變、故障點(diǎn)產(chǎn)生巨大的短路電流和電弧，這些都會引起發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功角發(fā)生劇烈變化。電壓下降會減小同步轉(zhuǎn)矩，而巨大的電磁力矩變化會加速功角搖擺，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步，從而破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性。5.解析思路：振蕩中心是電力系統(tǒng)中一個特殊的點(diǎn)，在該點(diǎn)處，故障前后對稱分量電流之和（或電壓之和）為零。它大致位于故障點(diǎn)到系統(tǒng)等效阻抗為50%的位置。確定振蕩中心有助于簡化故障后的系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)，方便進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。四、計(jì)算題1.解析思路：（1）根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率公式P=E'f*U/Xl*sin(δ)，代入已知參數(shù)即可。（2）將功角特性方程對δ求導(dǎo)，令其等于零，求得極值功角δm，再將δm代入功角特性方程求得Pmax。（3）故障瞬間，發(fā)電機(jī)端電壓E'f近似不變，線路阻抗變?yōu)閄l+Xk，代入電磁功率公式計(jì)算P'。然后根據(jù)功角特性方程P=Pmax*sin(δ')/sin(δcr)（假設(shè)故障前后穩(wěn)定極限功角近似相同），求得δ'。2.解析思路：分析特征值實(shí)部。三個特征值均具有負(fù)實(shí)部（-0.02,-0.03,-0.01），說明系統(tǒng)所有modes都是穩(wěn)定的，因此該電力系統(tǒng)在小干擾下是穩(wěn)定的。3.解析思路：比較正常運(yùn)行和故障后的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限Pmax1和Pmax2，以及穩(wěn)定極限功角δcr1和δcr2。如果故障后的Pmax2顯著減小，且δcr2也減小，說明系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性降低。關(guān)鍵在于比較故障后發(fā)電機(jī)能否在新的功角δcr2下恢復(fù)同步。如果故障切除后，功角能回到δcr1或更小，則系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；否則失步。判斷依據(jù)是故障后功角能否維持在不超出新的穩(wěn)定極限δcr2的范圍內(nèi)。五、分析題解析思路：故障發(fā)生瞬間，由于線路阻抗增大，發(fā)電機(jī)輸出功率P減?。ń咏黀'），而輸入功率Pm基本不變，出現(xiàn)功率缺額，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功角δ開始加速增大。在故障期間，同步轉(zhuǎn)矩減小，阻尼轉(zhuǎn)矩作用，功角δ繼續(xù)增大，但增速可能變化。故障切除后，線路阻抗恢復(fù)，輸出功率P恢復(fù)到較高水平（但仍小于Pmax1），輸入功率