2025年注冊(cè)電氣工程師考試電力系統(tǒng)自動(dòng)化專項(xiàng)訓(xùn)練試卷，強(qiáng)化自動(dòng)化知識(shí)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在括號(hào)內(nèi)。每題2分，共20分）1.在電力系統(tǒng)自動(dòng)控制中，旨在消除系統(tǒng)偏差、使被控量保持恒定或按預(yù)定規(guī)律變化的控制方式是（）。A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.比例控制D.微分控制2.對(duì)于同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，提供基本勵(lì)磁電流，并能在一定程度上快速調(diào)節(jié)的勵(lì)磁方式是（）。A.他勵(lì)方式B.并勵(lì)方式C.串勵(lì)方式D.自勵(lì)方式3.準(zhǔn)同期并列條件中，反映發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓幅值是否相等的是（）。A.相位差為零B.頻率差為零C.電壓差為零D.功率角為零4.電力系統(tǒng)低頻減載裝置的主要目的是（）。A.快速恢復(fù)系統(tǒng)頻率B.提高系統(tǒng)電壓水平C.防止系統(tǒng)短時(shí)停電D.提高發(fā)電機(jī)并列穩(wěn)定裕度5.在電力系統(tǒng)中，用于快速吸收或發(fā)出無功功率，以提供電壓支撐和調(diào)節(jié)的設(shè)備是（）。A.同步調(diào)相機(jī)B.電容器C.靜止無功補(bǔ)償器（SVC）D.有載調(diào)壓變壓器6.微機(jī)保護(hù)裝置中，用于測(cè)量輸入電流、電壓信號(hào)并進(jìn)行初步處理的單元是（）。A.CPU處理單元B.通信接口單元C.電源單元D.電流、電壓形成單元7.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）中的“SCADA”字母分別代表（）。A.Supervisory,Control,DataAcquisitionB.System,Control,Automation,DataC.Substation,Control,Automation,DataD.Surveying,Computing,Automation,Data8.智能變電站中，負(fù)責(zé)匯集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)間隔層設(shè)備信息的設(shè)備是（）。A.電子式互感器B.合并單元C.保護(hù)裝置D.站控層服務(wù)器9.在電力系統(tǒng)電壓控制中，通過改變變壓器分接頭位置來調(diào)節(jié)輸出電壓的方式屬于（）。A.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)B.有載調(diào)壓C.無載調(diào)壓D.靜止無功補(bǔ)償10.電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置中，備用電源自動(dòng)投入（ATS）裝置的主要功能是（）。A.在母線電壓異常時(shí)切除部分負(fù)荷B.在主電源斷開后自動(dòng)投入備用電源C.當(dāng)系統(tǒng)頻率低于規(guī)定值時(shí)進(jìn)行減載D.在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)進(jìn)行解列二、填空題（請(qǐng)將正確答案填寫在橫線上。每空2分，共20分）1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性通常通過分析其傳遞函數(shù)的特征根（即__________）的實(shí)部來判斷。2.電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件包括頻率穩(wěn)定、__________穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。3.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）的主要作用是根據(jù)系統(tǒng)電壓的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的__________，以維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。4.電力系統(tǒng)中的有載調(diào)壓變壓器通常安裝在樞紐變電站或重要負(fù)荷變電所，其主要目的是__________。5.低頻減載裝置一般按照頻率下降的__________和切除負(fù)荷的__________進(jìn)行分級(jí)整定。6.靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）是一種基于__________技術(shù)，快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功功率的電力電子裝置。7.微機(jī)保護(hù)裝置的整定計(jì)算中，為了保證選擇性，上級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限通常比下級(jí)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限__________。8.SCADA系統(tǒng)通過__________與遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)象（如變電站）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。9.智能變電站中，過程層網(wǎng)絡(luò)通常采用基于__________協(xié)議的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。10.在電力系統(tǒng)故障分析中，分析保護(hù)裝置是否正確動(dòng)作，需要考慮保護(hù)裝置的__________、方向性等因素。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）的基本功用及其對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響。2.簡(jiǎn)述準(zhǔn)同期并列的條件及其意義。3.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)低頻減載裝置的基本原理及其在系統(tǒng)頻率異常時(shí)起到的作用。4.簡(jiǎn)述微機(jī)保護(hù)裝置相比于傳統(tǒng)電磁型保護(hù)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)。四、計(jì)算題（請(qǐng)按題目要求進(jìn)行計(jì)算。每題10分，共20分）1.某發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)如圖所示（此處無圖，但假設(shè)為一個(gè)典型的勵(lì)磁系統(tǒng)框圖，包含發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器等），已知發(fā)電機(jī)空載額定電壓為Uf0，AVR的電壓基準(zhǔn)值為Ub，當(dāng)系統(tǒng)電壓U=1.0U額定時(shí)，AVR輸出電壓Uf等于Uf0。若系統(tǒng)電壓下降到0.9U額定時(shí)，求AVR的電壓放大倍數(shù)Ku（即輸出電壓變化量與輸入電壓變化量之比）。2.某電力系統(tǒng)發(fā)生故障，某線路保護(hù)裝置的電流測(cè)量部分測(cè)得故障電流為10kA，動(dòng)作電流整定值為5kA，返回系數(shù)為0.85。試計(jì)算該保護(hù)裝置的可靠系數(shù)krel，并判斷該保護(hù)裝置能否可靠動(dòng)作。五、論述題（請(qǐng)就下列問題進(jìn)行論述。共20分）結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際，論述自動(dòng)化技術(shù)（如勵(lì)磁控制、電壓控制、安全自動(dòng)裝置等）在維持電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中的重要作用。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.D3.C4.A5.C6.D7.A8.B9.B10.B二、填空題1.根軌跡2.有功功率3.勵(lì)磁電壓（或勵(lì)磁電流）4.調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓水平5.幅度、數(shù)量6.IGBT（或電力電子變流）7.長(zhǎng)8.通信網(wǎng)絡(luò)（或信道）9.IEC6185010.整定值三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先說明AVR的功能是自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓/電流，以維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。然后解釋其工作原理：當(dāng)系統(tǒng)電壓偏離額定值時(shí)，AVR檢測(cè)到電壓變化，輸出指令調(diào)節(jié)勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)端電壓恢復(fù)到額定值。最后闡述其對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響：通過快速、精確的電壓調(diào)節(jié)，AVR可以減小電壓波動(dòng)，防止電壓崩潰，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。*答案要點(diǎn)：自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定；檢測(cè)電壓變化；輸出指令調(diào)節(jié)勵(lì)磁；恢復(fù)額定電壓；減小電壓波動(dòng)；防止電壓崩潰。2.解析思路：首先列出準(zhǔn)同期并列的四個(gè)條件：電壓差為零、頻率差為零、相角差為零（或接近零）、相序一致。然后解釋每個(gè)條件的意義：電壓差影響并聯(lián)后有無環(huán)流；頻率差影響并聯(lián)后發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的功角擺動(dòng)；相角差過大會(huì)導(dǎo)致電流沖擊甚至損壞設(shè)備；相序一致是并聯(lián)的基本前提。最后總結(jié)其意義：滿足準(zhǔn)同期條件意味著發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)時(shí)沖擊最小，并能迅速穩(wěn)定運(yùn)行。*答案要點(diǎn)：電壓差為零；頻率差為零；相角差為零（或接近零）；相序一致；意義：減小沖擊；穩(wěn)定運(yùn)行。3.解析思路：首先說明低頻減載的作用是在系統(tǒng)頻率過低時(shí)切除部分負(fù)荷，以阻止頻率進(jìn)一步下降。然后解釋其工作原理：當(dāng)系統(tǒng)頻率低于整定值時(shí)，低頻減載裝置按預(yù)設(shè)的順序和時(shí)間間隔，自動(dòng)切除連接在系統(tǒng)上的部分用戶負(fù)荷。最后闡述其作用：通過減少系統(tǒng)負(fù)荷，減輕發(fā)電機(jī)組負(fù)擔(dān)，從而有助于提升系統(tǒng)頻率，防止頻率崩潰事故。*答案要點(diǎn)：作用：頻率過低時(shí)切除負(fù)荷；原理：頻率低于整定值，按順序切除負(fù)荷；目的：減輕機(jī)組負(fù)擔(dān)，提升頻率，防止頻率崩潰。4.解析思路：首先從速度上比較：微機(jī)保護(hù)動(dòng)作速度快，響應(yīng)時(shí)間短。然后從精度上比較：微機(jī)保護(hù)測(cè)量精度高，定值計(jì)算和判斷更精確。接著從功能上比較：微機(jī)保護(hù)功能齊全，可實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能組合、故障錄波、事件記錄、自檢等。再從可靠性上比較：微機(jī)保護(hù)可靠性高，無機(jī)械磨損，抗干擾能力強(qiáng)。最后從易維護(hù)性上比較：微機(jī)保護(hù)易于編程整定、調(diào)試和查找故障。*答案要點(diǎn)：動(dòng)作速度快；測(cè)量精度高；功能齊全；可靠性高；易于維護(hù)（編程整定、調(diào)試、查找故障）。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)題意，AVR的電壓放大倍數(shù)Ku定義為輸出電壓變化量ΔUf與輸入電壓變化量ΔU之比。當(dāng)系統(tǒng)電壓從1.0U額降至0.9U額時(shí)，輸入電壓變化量ΔU=1.0U額-0.9U額=0.1U額。此時(shí)，為了維持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓Uf不變（即ΔUf=Uf0-Uf0=0），AVR需要輸出一個(gè)額外的電壓指令ΔUavr，使得通過勵(lì)磁機(jī)等環(huán)節(jié)最終引起的Uf變化量為ΔUf。由于題目未給出勵(lì)磁機(jī)等環(huán)節(jié)的傳遞關(guān)系，通常簡(jiǎn)化認(rèn)為AVR的輸出直接決定Uf變化，或者題目意在考察基準(zhǔn)電壓調(diào)整。但更合理的理解是AVR需要補(bǔ)償?shù)粢螂妷合陆祵?dǎo)致的發(fā)電機(jī)端電壓變化，即輸出ΔUavr使得發(fā)電機(jī)輸出電壓基本不變。因此，ΔUf≈-ΔU=-0.1U額。此時(shí)Ku=ΔUf/ΔU=(-0.1U額)/(0.1U額)=-1。但題目問的是放大倍數(shù)，通常指正值，且AVR是提升勵(lì)磁的，故應(yīng)為正。這里可能題目設(shè)定有簡(jiǎn)化，或者需要補(bǔ)充勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié)增益為1的隱含條件。按最直接定義，Ku=ΔUf/ΔU=1。但考慮到需維持Uf不變，ΔUf應(yīng)為0，題目可能存在歧義或簡(jiǎn)化。若理解為AVR需輸出指令使Uf基本不變，則Ku應(yīng)很大或題目條件不充分。（注：此題按標(biāo)準(zhǔn)AVR定義計(jì)算結(jié)果為1，但實(shí)際AVR作用復(fù)雜，此簡(jiǎn)化模型不能完全反映）*答案：Ku=12.解析思路：可靠系數(shù)krel是衡量保護(hù)裝置動(dòng)作可靠性的一個(gè)系數(shù)，定義為實(shí)際動(dòng)作電流與整定動(dòng)作電流之比，即krel=If動(dòng)作/Iop。根據(jù)題目，If動(dòng)作=10kA，Iop=5kA。因此，krel=10kA/5kA=2。然后判斷保護(hù)裝置能否可靠動(dòng)作：通常要求krel≥1.25（對(duì)于瞬時(shí)、速動(dòng)保護(hù)）或更高（對(duì)于延時(shí)保護(hù)）。由于計(jì)算得到的krel=2>1.25，滿足可靠動(dòng)作的要求。返回系數(shù)影響測(cè)量準(zhǔn)確性，但對(duì)判斷是否可靠動(dòng)作不直接決定，主要看實(shí)際電流與整定值的比值。*答案：krel=2，該保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作。五、論述題解析思路：從電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心要素（電壓、頻率、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)）入手，分別論述自動(dòng)化技術(shù)的作用。*電壓穩(wěn)定方面：論述勵(lì)磁控制（AVR）如何快速響應(yīng)電壓變化，維持發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓穩(wěn)定；論述電壓控制裝置（如有載調(diào)壓變壓器、無功補(bǔ)償設(shè)備SVC/STATCOM）如何調(diào)節(jié)電壓水平，防止電壓崩潰。*頻率穩(wěn)定方面：論述自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）如何通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率間接影響系統(tǒng)頻率；論述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）如何阻尼功率振蕩，防止頻率失步；論述低頻減載裝置在頻率過低時(shí)切除負(fù)荷，防止頻率崩潰。*電網(wǎng)安全方面：論述自動(dòng)同期裝置（ATS）如何實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)安全快速并網(wǎng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性；論述微機(jī)保護(hù)裝置如何快速、準(zhǔn)確地切除故障線路或設(shè)備，縮小故障影響范圍，防止事故擴(kuò)大；論述安全