2025年注册电气工程师考试 电力系统自动化专项训练试卷

2025年注册电气工程师考试电力系统自动化专项训练试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（共10题，每题2分，共20分。下列选项中，只有一项符合题意）1.在电力系统发生不对称故障时，故障点会出现零序电压和零序电流，这是因为（）。A.系统产生了额外的电源B.故障破坏了系统的对称性，使得中性点电位发生偏移C.保护装置自动投入了零序电路D.故障线路的阻抗变为零2.对于反应故障点距离的阻抗继电器，当测量阻抗偏离整定阻抗时，其动作区通常表现为（）。A.以整定阻抗为圆心的圆形区域B.以整定阻抗为焦点的椭圆形区域C.通过整定阻抗点且平行于故障线段的直线D.不确定的扇形区域3.在电力系统中，限时电流速断保护通常作为电流速断保护的补充，其动作时限（）。A.总是长于电流速断保护B.总是短于电流速断保护C.取决于系统运行方式和保护安装处离电源的距离D.与电流速断保护无关4.架空线路发生相间短路时，故障点的短路电流大小主要取决于（）。A.系统中性点接地方式B.故障点到电源的电气距离C.线路对地的绝缘水平D.保护装置的整定时间5.为了防止发电机组在负荷突变时失步，通常在发电机励磁系统中加入（）。A.电压调节器（AVR）B.自动准同期装置C.电力系统稳定器（PSS）D.强行励磁装置6.在双馈式风力发电机并网控制中，通常采用（）来控制发电机的有功和无功功率。A.交流励磁系统B.直流斩波控制C.双馈感应电机转子变流器D.同步发电机励磁绕组7.电力系统发生振荡时，系统同步发电机之间的功角会（）。A.保持不变B.周期性变化C.单调增加D.单调减小8.提高电力系统暂态稳定性的有效措施之一是（）。A.增加系统负荷B.减小系统线路电抗C.减小发电机转动惯量D.延长保护动作时间9.在电力系统中，SCADA系统的“A”代表（）。A.数据采集（DataAcquisition）B.监控和控制（MonitoringandControl）C.远程传输（RemoteTransmission）D.自动化（Automation）10.下列哪项技术属于柔性交流输电系统（FACTS）的范畴？（）A.传统的高压输电线路B.静态无功补偿器（SVC）C.机械式调压变压器D.传统的同步调相机二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分。下列选项中，至少有两项符合题意）1.影响电力系统暂态稳定性的主要因素包括（）。A.电网的强条度B.发电机的类型和参数C.负荷的性质和大小D.线路参数和系统运行方式E.保护装置的动作时间2.以下哪些是电力系统中常见的继电保护配合方式？（）A.上下级保护的动作时限配合B.不同类型保护的动作特性配合C.相邻线路保护的动作电压配合D.保护与自动装置的动作逻辑配合E.不同电压等级保护的动作电流配合3.发电机励磁系统的主要功能包括（）。A.提供发电机励磁电流B.维持发电机端电压稳定C.提高电力系统功率因数D.稳定发电机输出功率E.实现发电机准同期并网4.电力系统自动化技术包括但不限于（）。A.继电保护自动化B.发电自动化C.电力市场自动化D.调度自动化E.配电自动化5.高压直流输电（HVDC）系统相比交流输电系统具有的一些特点包括（）。A.输电容量较大B.输电距离不受限制C.可以实现交流系统的非同期联网D.控制灵活，易于实现功率调节E.系统故障影响范围较小三、计算题（共3题，每题10分，共30分）1.某输电线路采用BCH-2型电压互感器构成的零序电压滤序器，线路正常运行时母线电压为Uφ=100∠0°kV，发生接地故障时，母线零序电压U0=10kV。已知线路每公里零序阻抗Z0=0.4+j10Ω/km，线路长L=100km。试计算故障点距离（以公里为单位）。（要求列出计算公式和主要步骤）2.某发电机额定电压Ue=10kV，额定功率Pe=50MW，采用简单的励磁调节器，其传递函数为G(s)=K/(T1s+1)，发电机励磁回路时间常数T1=0.5s。为提高发电机在小干扰下的稳定性，希望加入电力系统稳定器（PSS），其传递函数为Gp(s)=M(s)/(s+α)，其中M(s)为超前环节，α为阻尼系数。若系统阻尼比ζ=0.2，试简述PSS的设计原则，并说明选择合适的阻尼系数α对系统稳定性的影响。（不要求具体计算α值）3.某电网某一点发生三相短路，短路前系统电压为Ue=110kV，短路电流周期分量初始值为I''=12kA。已知系统短路容量Ssc=1000MVA。试计算短路点的冲击系数kh，并估算短路电流的最大有效值Im。（要求列出计算公式和主要步骤）四、分析题（共2题，每题17.5分，共35分）1.简述发电机失磁保护的基本原理，并说明其与发电机匝间保护在保护范围、反应故障类型及动作逻辑上的主要区别。在实际工程中，如何配置和整定发电机失磁保护以避免误动和拒动？2.电力系统稳定问题主要包括哪些方面？请分别解释暂态稳定性、次同步/超同步振荡的概念，并各提出一种提高相应稳定性的主要技术措施，说明其基本原理。在分析系统稳定性问题时，需要考虑哪些关键因素？---试卷答案一、单项选择题1.B2.A3.C4.B5.C6.C7.B8.B9.A10.B二、多项选择题1.A,B,D,E2.A,B,D,E3.A,B,D,E4.A,B,D,E5.A,C,D三、计算题1.解：Z0*I0=U0I0=U0/Z0=10kV/(0.4+j10Ω/km*100km)=10kV/(40+j1000)Ω=10kV/(40.01∠1.46°)Ω≈249.9∠-1.46°AZL=I0*Z0=249.9∠-1.46°A*(0.4+j10)Ω/km=99.96+j2499Ω=2500∠89.4°Ω故障点距离s=ZL/(Z0*2)=2500∠89.4°Ω/(0.4+j10Ω/km*2)=2500∠89.4°Ω/(0.8+j20)Ω≈124.99∠79.98°km≈125km2.解：PSS设计原则：旨在提供额外的阻尼信号，补偿系统固有阻尼不足，防止或抑制低频振荡，提高系统暂态稳定性。其阻尼信号通常与发电机转速、功率偏差或转子角度偏差有关。合适的阻尼系数α可以使系统总阻尼比增加，进入稳定工作区域。阻尼系数过大可能导致系统振荡加剧或分岔，过小则抑制效果不佳。3.解：X''=Ssc/I''²=1000MVA/(12kA)²=1000*10^6VA/(12*10^3A)²=694.44Ωkh=1+e^(-X''/(X''+Xc))=1+e^(-694.44/(694.44+100))=1+e^(-6.94/794.44)≈1+e^(-0.0087)≈1+0.9913=1.9913Im=kh*I''=1.9913*12kA=23.89kA（注：Xc通常取100Ω，计算中代入）四、分析题1.解：发电机失磁保护原理：当发电机失去励磁电流或励磁电流显著降低时，发电机端电压急剧下降，功率因数急剧变化，定子电流可能大幅增加。保护装置检测到这些特征量（如电压、电流、功率因数的变化速率或绝对值）达到整定值，并经过一定延时后发出跳闸信号，断开发电机与系统的连接，防止设备损坏和系统稳定破坏。与匝间保护区别：保护范围：失磁保护反映整个发电机失磁状态，保护范围是发电机本身。匝间保护（如横差保护）反映发电机定子绕组内部相间故障，保护范围是定子绕组内部。反应故障类型：失磁保护针对失磁故障。匝间保护针对定子绕组匝间短路。动作逻辑：失磁保护通常有延时，且需考虑系统影响。匝间保护多为瞬时或短延时动作于跳闸。失磁保护需防止在系统发生故障时因误判发电机失磁而误动。工程配置整定：应结合发电机类型、系统运行方式整定电压、电流、功率因数等定值和延时。需考虑正常运行和故障情况下的行为，避免误动（如系统电压波动、非金属性故障）和拒动（如励磁回路轻微扰动）。2.解：电力系统稳定问题主要包括：暂态稳定性（发电机在遭受大的扰动后，能否恢复同步运行的能力）、动态稳定性（系统在小干扰下，能否保持运行状态不发生持续振荡的能力）、次同步/超同步振荡（由系统非线性因素引起，频率低于/高于系统工频的振荡）。暂态稳定性：概念：指电力系统受到大的扰动（如短路故障）后，发电机转子保持同步运行，最终或恢复同步，或进入新的稳定运行状态的能力。措施：减小系统阻抗（如采用串联电容器）、快速切除故障、采用自动重合闸、快关汽门/发电机、发电机强行励磁等。