電氣工程師考試沖刺押題卷2025版：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制沖刺試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（請選擇最符合題意的選項）1.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析中，功角特性描述的是發(fā)電機輸出功率與（）之間的非線性關(guān)系。A.發(fā)電機端電壓B.系統(tǒng)頻率C.同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子角差D.輸電線路阻抗2.在分析電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性時，如果系統(tǒng)的所有特征值都具有負(fù)的實部，則該系統(tǒng)（）。A.大干擾穩(wěn)定性良好B.小干擾穩(wěn)定性良好C.存在暫態(tài)穩(wěn)定性問題D.電壓穩(wěn)定性問題突出3.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要措施之一是縮短故障后的線路切除時間，其主要目的是（）。A.減少系統(tǒng)有功功率缺額B.增大系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力C.減小發(fā)電機之間功角擺動的幅度D.增強自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度4.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生小擾動時，系統(tǒng)的功角特性曲線越平坦，意味著（）。A.系統(tǒng)阻尼比越大B.系統(tǒng)固有頻率越高C.系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性越差D.系統(tǒng)有功功率調(diào)節(jié)能力越強5.下列哪項不是電力系統(tǒng)靜穩(wěn)定性的典型表現(xiàn)？A.小干擾下功角持續(xù)擺動B.系統(tǒng)在擾動后能恢復(fù)到原始運行點或新的穩(wěn)定運行點C.電壓水平在擾動后持續(xù)快速下降D.負(fù)荷功角特性呈單調(diào)下降趨勢6.在電力系統(tǒng)中，采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（SS）的主要目的是（）。A.提高同步調(diào)相機提供的阻尼功率B.增強原動機的調(diào)速性能C.提供附加的阻尼功率，抑制系統(tǒng)振蕩D.減小自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的放大倍數(shù)7.對于簡單電力系統(tǒng)，采用準(zhǔn)同期方法并網(wǎng)時，要求待并發(fā)電機與系統(tǒng)側(cè)的（）必須基本一致。A.頻率B.電壓幅值C.電壓相角D.以上都是8.提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于（）。A.增加系統(tǒng)有功功率備用B.降低系統(tǒng)總阻抗C.限制系統(tǒng)無功功率缺額D.提高系統(tǒng)最高運行電壓水平9.在電力系統(tǒng)中，同步調(diào)相機的主要作用是（）。A.提供有功功率支持B.提供感性無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)C.提供容性無功功率，降低系統(tǒng)功率因數(shù)D.快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率10.對于遠(yuǎn)距離、大容量輸電系統(tǒng)，提高系統(tǒng)傳輸能力的穩(wěn)定極限，通常采用（）等措施。A.提高系統(tǒng)電壓等級B.采用直流輸電C.加強輸電線路的強勵能力D.以上都是二、填空題1.電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析中，通常采用______法和______法來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.影響電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的主要因素包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的______、原動機調(diào)速系統(tǒng)的時間常數(shù)和______以及勵磁系統(tǒng)的特性。3.電力系統(tǒng)靜穩(wěn)定性分析中，______是判斷系統(tǒng)是否具備靜穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。4.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，故障點可能出現(xiàn)______，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問題。5.自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)（AVR）的主要作用是______，以維持發(fā)電機端電壓基本恒定。6.在電力系統(tǒng)中，______是指系統(tǒng)在小干擾作用下，運行狀態(tài)能夠恢復(fù)到原始平衡點或附近的新平衡點的特性。7.提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的______原則是指在保證系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的前提下，盡量延長故障持續(xù)時間，以便采取有效的控制措施。8.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題主要是指系統(tǒng)在______擾動下，電壓水平持續(xù)下降，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象。9.電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（SS）通常安裝在______上，以提供附加的阻尼功率。10.______是衡量電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，表示發(fā)電機在故障后能夠維持同步運行的最小故障清除時間。三、簡答題1.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.分析短路故障對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。3.簡述自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)（AVR）在提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性中的作用。4.解釋什么是電力系統(tǒng)的功率極限？影響功率極限的主要因素有哪些？5.簡述提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的基本措施。四、計算題1.某簡單電力系統(tǒng)如圖所示（此處無圖，請根據(jù)描述想象），系統(tǒng)在正常運行方式和故障后瞬間，發(fā)電機A與系統(tǒng)之間的功角分別為δ?和δ'。已知正常運行時發(fā)電機A輸出的有功功率為P?，故障后瞬間的有功功率為P'。請簡述如何利用功角特性曲線分析該系統(tǒng)在此次故障下的暫態(tài)穩(wěn)定性，并說明判斷依據(jù)。2.已知某電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析得到的特征值為其復(fù)數(shù)形式為s?=-0.5+j10和s?=-0.5-j10。請分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性狀態(tài)，并簡要說明理由。3.某系統(tǒng)在正常運行時，系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度為15%。若系統(tǒng)發(fā)生一個永久性故障，為使系統(tǒng)保持靜穩(wěn)定，允許的最大負(fù)荷增長率為多少？（假設(shè)系統(tǒng)運行在極限穩(wěn)定狀態(tài)）五、綜合分析題1.假設(shè)某電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障，故障發(fā)生處安裝有自動重合閘裝置。請分析故障切除后，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題，并簡述針對這些問題可以采取哪些控制措施來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。試卷答案一、單項選擇題1.C2.B3.C4.C5.C6.C7.D8.C9.B10.D二、填空題1.功角，等面積2.阻抗，阻尼3.靜態(tài)穩(wěn)定裕度4.非對稱分量5.調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁6.小干擾穩(wěn)定性7.快速切除故障8.小9.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)10.臨界切除時間三、簡答題1.解析思路：暫態(tài)穩(wěn)定性關(guān)注大干擾下（如短路故障）發(fā)電機能否恢復(fù)同步，主要分析功角擺動；小干擾穩(wěn)定性關(guān)注小擾動下（如負(fù)荷微小變化）系統(tǒng)運行點的穩(wěn)定性，主要通過特征值分析。時間尺度、分析方法和研究內(nèi)容不同。2.解析思路：短路故障導(dǎo)致系統(tǒng)電壓急劇下降，發(fā)電機輸出功率減小，同時故障線路阻抗上產(chǎn)生較大壓降，使發(fā)電機與系統(tǒng)之間的功角迅速增大，可能導(dǎo)致功角擺動超過90度而失去同步。3.解析思路：AVR通過快速調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁，提高發(fā)電機輸出電磁功率，補償故障時功率缺額，抑制功角擺動，從而有助于維持暫態(tài)穩(wěn)定。4.解析思路：功率極限是指系統(tǒng)在保持穩(wěn)定運行的前提下，所能傳輸?shù)淖畲蠊β驶蛩艹袚?dān)的最大負(fù)荷。主要受限于系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性（功角特性）、電壓穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性（線路、設(shè)備載流量）。提高功率極限的措施通常也旨在改善這些方面的限制。5.解析思路：提高電壓穩(wěn)定性的措施主要包括：減小系統(tǒng)無功功率缺額（如合理配置無功補償設(shè)備、提高系統(tǒng)無功調(diào)節(jié)能力）、降低系統(tǒng)總阻抗（如采用高電壓等級、加強網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）、提高系統(tǒng)電壓水平（合理選擇系統(tǒng)運行電壓）等。四、計算題1.解析思路：利用功角特性分析暫態(tài)穩(wěn)定性，核心是比較功角擺動過程中，發(fā)電機能否在到達(dá)功角最大值前恢復(fù)同步。具體步驟：1）繪出正常運行和故障后的功角特性曲線；2）根據(jù)P?和P'，確定功角擺動的極限角度δ_max；3）確定對應(yīng)于P?和P'的功角δ?和δ'；4）比較δ_max與δ?（或故障后實際功角發(fā)展趨勢）；5）若δ_max>δ?（或功角能回到穩(wěn)定區(qū)），則系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定；反之則不穩(wěn)定。判斷依據(jù)是功角是否在臨界角度前回落到穩(wěn)定平衡點附近。2.解析思路：分析特征值穩(wěn)定性，需看所有特征值的實部。實部為負(fù)，表示對應(yīng)模態(tài)衰減；實部為正，表示對應(yīng)模態(tài)發(fā)散；實部為零，表示對應(yīng)模態(tài)等幅振蕩。本題兩個特征值實部均為負(fù)（-0.5），且為純阻尼型（虛部為正），說明系統(tǒng)所有動態(tài)模態(tài)均衰減，系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性良好。3.解析思路：靜態(tài)穩(wěn)定裕度表示系統(tǒng)在極限穩(wěn)定運行點時，還能承受的額外有功功率負(fù)荷增長的百分比。若允許最大負(fù)荷增長率為ΔP_max%，則意味著在極限穩(wěn)定運行點，系統(tǒng)有功功率還能增加（1+ΔP_max%）倍的P?（假設(shè)P?為極限穩(wěn)定點的有功功率）而不失步。在本題中，靜態(tài)穩(wěn)定裕度為15%，即ΔP_max=15%。注意題目假設(shè)系統(tǒng)已在極限穩(wěn)定狀態(tài)，因此答案即為15%。五、綜合分析題1.解析思路：分析故障切除后的穩(wěn)定性問題需考慮兩個階段：故障后瞬態(tài)過程和故障切除后恢復(fù)過程。1）故障后瞬態(tài)過程：故障導(dǎo)致系統(tǒng)運行方式改變，可能出現(xiàn)功角擺動加劇、電壓下降等問題。若故障點有重合閘，還需考慮重合閘成功與否的影響。重合閘成功若發(fā)生在系統(tǒng)仍處于暫態(tài)不穩(wěn)定過程中，可能導(dǎo)致功角進(jìn)一步增大而失步；若成功發(fā)生在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，則系統(tǒng)可能恢復(fù)穩(wěn)定。2）故障切除后恢復(fù)過程：系統(tǒng)從故障擾動后進(jìn)入恢復(fù)階段，需要依靠原動機調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)以及可能的控制措施來恢復(fù)穩(wěn)定。提高穩(wěn)定性的控制措施：*快速切除故障：縮短故障持續(xù)時間，減少功率缺額和功角擺動幅度。*自動重合閘：對于瞬時性故障，重合閘成功可以恢復(fù)系統(tǒng)運行，提高供電可靠