电气工程师考试冲刺押题卷2025版：电力系统稳定性分析与控制冲刺试题

电气工程师考试冲刺押题卷2025版：电力系统稳定性分析与控制冲刺试题考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（请选择最符合题意的选项）1.电力系统暂态稳定性分析中，功角特性描述的是发电机输出功率与（）之间的非线性关系。A.发电机端电压B.系统频率C.同步发电机转子角差D.输电线路阻抗2.在分析电力系统小干扰稳定性时，如果系统的所有特征值都具有负的实部，则该系统（）。A.大干扰稳定性良好B.小干扰稳定性良好C.存在暂态稳定性问题D.电压稳定性问题突出3.提高电力系统暂态稳定性的主要措施之一是缩短故障后的线路切除时间，其主要目的是（）。A.减少系统有功功率缺额B.增大系统恢复电压的能力C.减小发电机之间功角摆动的幅度D.增强自动调节励磁系统的响应速度4.当电力系统发生小扰动时，系统的功角特性曲线越平坦，意味着（）。A.系统阻尼比越大B.系统固有频率越高C.系统小干扰稳定性越差D.系统有功功率调节能力越强5.下列哪项不是电力系统静稳定性的典型表现？A.小干扰下功角持续摆动B.系统在扰动后能恢复到原始运行点或新的稳定运行点C.电压水平在扰动后持续快速下降D.负荷功角特性呈单调下降趋势6.在电力系统中，采用电力系统稳定器（SS）的主要目的是（）。A.提高同步调相机提供的阻尼功率B.增强原动机的调速性能C.提供附加的阻尼功率，抑制系统振荡D.减小自动调节励磁系统的放大倍数7.对于简单电力系统，采用准同期方法并网时，要求待并发电机与系统侧的（）必须基本一致。A.频率B.电压幅值C.电压相角D.以上都是8.提高电力系统电压稳定性的关键在于（）。A.增加系统有功功率备用B.降低系统总阻抗C.限制系统无功功率缺额D.提高系统最高运行电压水平9.在电力系统中，同步调相机的主要作用是（）。A.提供有功功率支持B.提供感性无功功率，提高系统功率因数C.提供容性无功功率，降低系统功率因数D.快速调节系统频率10.对于远距离、大容量输电系统，提高系统传输能力的稳定极限，通常采用（）等措施。A.提高系统电压等级B.采用直流输电C.加强输电线路的强励能力D.以上都是二、填空题1.电力系统暂态稳定性分析中，通常采用______法和______法来判断系统的稳定性。2.影响电力系统小干扰稳定性的主要因素包括系统网络的______、原动机调速系统的时间常数和______以及励磁系统的特性。3.电力系统静稳定性分析中，______是判断系统是否具备静稳定性的关键指标。4.当系统发生不对称故障时，故障点可能出现______，导致系统出现暂态稳定问题。5.自动调节励磁系统（AVR）的主要作用是______，以维持发电机端电压基本恒定。6.在电力系统中，______是指系统在小干扰作用下，运行状态能够恢复到原始平衡点或附近的新平衡点的特性。7.提高电力系统暂态稳定性的______原则是指在保证系统暂态稳定的前提下，尽量延长故障持续时间，以便采取有效的控制措施。8.电力系统电压稳定性问题主要是指系统在______扰动下，电压水平持续下降，最终导致系统崩溃的现象。9.电力系统稳定器（SS）通常安装在______上，以提供附加的阻尼功率。10.______是衡量电力系统暂态稳定性的重要指标，表示发电机在故障后能够维持同步运行的最小故障清除时间。三、简答题1.简述电力系统暂态稳定性和小干扰稳定性的主要区别。2.分析短路故障对电力系统暂态稳定性的影响。3.简述自动调节励磁系统（AVR）在提高电力系统暂态稳定性中的作用。4.解释什么是电力系统的功率极限？影响功率极限的主要因素有哪些？5.简述提高电力系统电压稳定性的基本措施。四、计算题1.某简单电力系统如图所示（此处无图，请根据描述想象），系统在正常运行方式和故障后瞬间，发电机A与系统之间的功角分别为δ₀和δ'。已知正常运行时发电机A输出的有功功率为P₀，故障后瞬间的有功功率为P'。请简述如何利用功角特性曲线分析该系统在此次故障下的暂态稳定性，并说明判断依据。2.已知某电力系统小干扰稳定性分析得到的特征值为其复数形式为s₁=-0.5+j10和s₂=-0.5-j10。请分析该系统的稳定性状态，并简要说明理由。3.某系统在正常运行时，系统的静态稳定裕度为15%。若系统发生一个永久性故障，为使系统保持静稳定，允许的最大负荷增长率为多少？（假设系统运行在极限稳定状态）五、综合分析题1.假设某电力系统发生三相短路故障，故障发生处安装有自动重合闸装置。请分析故障切除后，系统可能出现的稳定性问题，并简述针对这些问题可以采取哪些控制措施来提高系统的稳定性。试卷答案一、单项选择题1.C2.B3.C4.C5.C6.C7.D8.C9.B10.D二、填空题1.功角，等面积2.阻抗，阻尼3.静态稳定裕度4.非对称分量5.调节发电机励磁6.小干扰稳定性7.快速切除故障8.小9.发电机励磁系统10.临界切除时间三、简答题1.解析思路：暂态稳定性关注大干扰下（如短路故障）发电机能否恢复同步，主要分析功角摆动；小干扰稳定性关注小扰动下（如负荷微小变化）系统运行点的稳定性，主要通过特征值分析。时间尺度、分析方法和研究内容不同。2.解析思路：短路故障导致系统电压急剧下降，发电机输出功率减小，同时故障线路阻抗上产生较大压降，使发电机与系统之间的功角迅速增大，可能导致功角摆动超过90度而失去同步。3.解析思路：AVR通过快速调节发电机励磁，提高发电机输出电磁功率，补偿故障时功率缺额，抑制功角摆动，从而有助于维持暂态稳定。4.解析思路：功率极限是指系统在保持稳定运行的前提下，所能传输的最大功率或所能承担的最大负荷。主要受限于系统静态稳定性（功角特性）、电压稳定性和热稳定性（线路、设备载流量）。提高功率极限的措施通常也旨在改善这些方面的限制。5.解析思路：提高电压稳定性的措施主要包括：减小系统无功功率缺额（如合理配置无功补偿设备、提高系统无功调节能力）、降低系统总阻抗（如采用高电压等级、加强网络结构）、提高系统电压水平（合理选择系统运行电压）等。四、计算题1.解析思路：利用功角特性分析暂态稳定性，核心是比较功角摆动过程中，发电机能否在到达功角最大值前恢复同步。具体步骤：1）绘出正常运行和故障后的功角特性曲线；2）根据P₀和P'，确定功角摆动的极限角度δ_max；3）确定对应于P₀和P'的功角δ₀和δ'；4）比较δ_max与δ₀（或故障后实际功角发展趋势）；5）若δ_max>δ₀（或功角能回到稳定区），则系统暂态稳定；反之则不稳定。判断依据是功角是否在临界角度前回落到稳定平衡点附近。2.解析思路：分析特征值稳定性，需看所有特征值的实部。实部为负，表示对应模态衰减；实部为正，表示对应模态发散；实部为零，表示对应模态等幅振荡。本题两个特征值实部均为负（-0.5），且为纯阻尼型（虚部为正），说明系统所有动态模态均衰减，系统小干扰稳定性良好。3.解析思路：静态稳定裕度表示系统在极限稳定运行点时，还能承受的额外有功功率负荷增长的百分比。若允许最大负荷增长率为ΔP_max%，则意味着在极限稳定运行点，系统有功功率还能增加（1+ΔP_max%）倍的P₀（假设P₀为极限稳定点的有功功率）而不失步。在本题中，静态稳定裕度为15%，即ΔP_max=15%。注意题目假设系统已在极限稳定状态，因此答案即为15%。五、综合分析题1.解析思路：分析故障切除后的稳定性问题需考虑两个阶段：故障后瞬态过程和故障切除后恢复过程。1）故障后瞬态过程：故障导致系统运行方式改变，可能出现功角摆动加剧、电压下降等问题。若故障点有重合闸，还需考虑重合闸成功与否的影响。重合闸成功若发生在系统仍处于暂态不稳定过程中，可能导致功角进一步增大而失步；若成功发生在稳定区内，则系统可能恢复稳定。2）故障切除后恢复过程：系统从故障扰动后进入恢复阶段，需要依靠原动机调速系统、励磁系统以及可能的控制措施来恢复稳定。提高稳定性的控制措施：*快速切除故障：缩短故障持续时间，减少功率缺额和功角摆动幅度。*自动重合闸：对于瞬时性故障，重合闸成功可以恢复系统运行，提高供电可靠