2025年電工中級(jí)職業(yè)技能考試真題模擬：電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分）1.電力系統(tǒng)自動(dòng)化的根本目的是提高電力系統(tǒng)的（）。A.運(yùn)行成本B.安全可靠性C.運(yùn)行速度D.設(shè)備利用率2.在電力系統(tǒng)中，衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一是（）。A.電壓頻率B.電流大小C.電壓幅值D.功率因數(shù)3.下列哪種繼電保護(hù)屬于按有功功率方向動(dòng)作的保護(hù)？（）A.電流速斷保護(hù)B.限時(shí)電流速斷保護(hù)C.距離保護(hù)D.零序保護(hù)4.繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限一般遵循（）原則。A.越快越好B.越慢越好C.按保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)遠(yuǎn)近確定D.與故障類型無(wú)關(guān)5.電力系統(tǒng)中，造成短路故障的主要原因不包括（）。A.設(shè)備絕緣老化損壞B.運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)C.雷擊過(guò)電壓D.負(fù)荷變化過(guò)大6.電力系統(tǒng)中的反饋控制，其被調(diào)量是指（）。A.控制器的輸入量B.控制器的輸出量C.被控對(duì)象的輸入量D.被控對(duì)象的輸出量7.PID控制器中的“P”代表（）。A.比例B.積分C.微分D.比例-積分8.在電力系統(tǒng)中，用于改善功率因數(shù)、吸收無(wú)功功率的設(shè)備是（）。A.電力電容器的無(wú)功補(bǔ)償B.串聯(lián)電抗器C.并聯(lián)電抗器D.避雷器9.晶閘管是一種（）。A.線性半導(dǎo)體器件B.雙向可控開(kāi)關(guān)器件C.不可控整流器件D.電流放大器件10.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路稱為（）。A.整流電路B.逆變電路C.斬波電路D.調(diào)壓電路11.電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的核心功能是（）。A.發(fā)電調(diào)度B.數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控C.電力市場(chǎng)交易D.負(fù)荷預(yù)測(cè)12.目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的通信方式之一是（）。A.微波通信B.衛(wèi)星通信C.光纖通信D.無(wú)線電通信13.電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一是（）。A.控制系統(tǒng)孤立化B.通信手段單一化C.智能化與信息化融合D.保護(hù)裝置簡(jiǎn)單化14.下列哪項(xiàng)不屬于電力系統(tǒng)二次回路？（）A.測(cè)量回路B.繼電保護(hù)回路C.自動(dòng)控制回路D.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路15.提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別是暫態(tài)穩(wěn)定性，主要依靠（）。A.強(qiáng)化的輸電網(wǎng)絡(luò)B.快速的繼電保護(hù)C.自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置D.以上都是二、判斷題（每題1分，共10分）1.電力系統(tǒng)自動(dòng)化是指利用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。（）2.繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)，選擇性越好。（）3.電力系統(tǒng)中的過(guò)負(fù)荷是指電流長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定值。（）4.自動(dòng)控制系統(tǒng)中，負(fù)反饋可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）5.電力電子器件具有自關(guān)斷能力。（）6.IGBT是一種電壓驅(qū)動(dòng)型電力電子器件。（）7.SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的初級(jí)階段。（）8.電力線載波通信（PLC）是利用電力線路傳輸信息的通信方式。（）9.電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展不會(huì)改變傳統(tǒng)繼電保護(hù)的作用。（）10.中級(jí)電工需要掌握基本的電力系統(tǒng)自動(dòng)化理論知識(shí)。（）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求（至少寫(xiě)出三點(diǎn)）。2.簡(jiǎn)述閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及其各部分作用。3.簡(jiǎn)述電力電子變流電路在電力系統(tǒng)中有哪些主要應(yīng)用領(lǐng)域。4.簡(jiǎn)述SCADA系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。四、計(jì)算題（共20分）1.某線路發(fā)生短路故障，已知故障點(diǎn)距離保護(hù)安裝處為80km，系統(tǒng)故障切除時(shí)間要求不超過(guò)0.8秒。若該線路的基準(zhǔn)阻抗為Zb=100Ω，保護(hù)裝置本身動(dòng)作時(shí)間為0.1秒。試計(jì)算該線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定阻抗（或動(dòng)作電流，請(qǐng)根據(jù)情況說(shuō)明），并說(shuō)明其原理。（10分）2.某電力電子全控橋式整流電路，采用單相交流電源供電，額定電壓為220V，負(fù)載為阻感性負(fù)載，要求輸出直流電壓為180V。試簡(jiǎn)述該電路的工作原理，并計(jì)算在理想情況下晶閘管導(dǎo)通角的范圍。（10分）試卷答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.B解析：電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是提高供電的可靠性，減少故障損失，保障人身和設(shè)備安全。2.A解析：電壓頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，其穩(wěn)定與否直接影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶用電質(zhì)量。3.C解析：距離保護(hù)是根據(jù)故障點(diǎn)與保護(hù)安裝處之間的電氣距離（阻抗）來(lái)動(dòng)作的，具有明確的方向性，屬于方向性保護(hù)，通?；谟泄β史较蚺袛?。4.C解析：為了確保選擇性，靠近電源側(cè)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)長(zhǎng)于其下級(jí)相鄰保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，即按保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)遠(yuǎn)近確定，越靠近故障點(diǎn)，要求動(dòng)作越快，但選擇性仍是首要原則。5.D解析：負(fù)荷變化過(guò)大主要引起功率不平衡或電壓波動(dòng)，不是造成短路故障的主要原因。短路故障主要是設(shè)備故障、人為誤操作、自然因素（如雷擊）等引起。6.D解析：在反饋控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象是系統(tǒng)中被調(diào)節(jié)的部分，其輸出量被反饋回來(lái)與給定值比較，形成控制作用，是系統(tǒng)的被調(diào)量。7.A解析：PID控制器中，P代表比例（Proportional）控制，其輸出與誤差成正比。8.A解析：電力電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可以吸收電網(wǎng)中的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，降低線路損耗。9.B解析：晶閘管（SCR）是一種可控硅整流器，屬于半控型電力電子器件，具有可控的單向?qū)щ娦?，可以通過(guò)門(mén)極信號(hào)控制導(dǎo)通，但無(wú)法自關(guān)斷（需要強(qiáng)迫換流）。10.A解析：整流電路的功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。11.B解析：SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)的核心功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制。12.C解析：光纖通信具有傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是目前電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用最廣泛的通信方式之一。13.C解析：電力系統(tǒng)自動(dòng)化正朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的信息共享和協(xié)同控制。14.D解析：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路屬于發(fā)電機(jī)本體的一次回路，用于提供勵(lì)磁電流。測(cè)量回路、繼電保護(hù)回路、自動(dòng)控制回路都屬于二次回路。15.D解析：強(qiáng)化的輸電網(wǎng)絡(luò)、快速的繼電保護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置都是提高電力系統(tǒng)（特別是暫態(tài)）穩(wěn)定性的重要措施。二、判斷題（每題1分，共10分）1.√解析：電力系統(tǒng)自動(dòng)化利用計(jì)算機(jī)、通信、控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電、輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化監(jiān)控和管理。2.×解析：繼電保護(hù)的選擇性要求離故障點(diǎn)越近的保護(hù)優(yōu)先動(dòng)作，因此其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)相對(duì)較短，動(dòng)作時(shí)限是按級(jí)遞增的。3.√解析：過(guò)負(fù)荷是指電流長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)設(shè)備的額定電流，可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱、絕緣老化甚至損壞。4.√解析：負(fù)反饋可以減小系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部參數(shù)變化和外擾的敏感性，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5.×解析：晶閘管等半控型器件無(wú)法自關(guān)斷，需要配合換流電路或利用電路中的反向電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。自關(guān)斷器件如GTO、IGBT等。6.√解析：IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，通過(guò)施加門(mén)極電壓來(lái)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷。7.×解析：SCADA系統(tǒng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要標(biāo)志，代表了自動(dòng)化發(fā)展的較高階段，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)繼電保護(hù)。8.√解析：電力線載波通信（PLC）利用電力線路作為傳輸媒介，疊加高頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。9.√解析：盡管自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，但傳統(tǒng)繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)故障快速切除的基礎(chǔ)，其作用依然不可替代，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的第一道防線。10.√解析：中級(jí)電工崗位需要具備相應(yīng)的理論知識(shí)，理解電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的基本工作原理和操作方法。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.答：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求包括：(1)選擇性：故障發(fā)生時(shí)，只有靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置動(dòng)作，相鄰的下級(jí)線路或設(shè)備保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。(2)可靠性：在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)（故障時(shí)）能可靠動(dòng)作，不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)（正常運(yùn)行或非故障時(shí)）能可靠不動(dòng)作。(3)快速性：盡快切除故障，以減小故障造成的損失，防止事故擴(kuò)大，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。(4)經(jīng)濟(jì)性：在滿足上述要求的前提下，力求設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行維護(hù)方便。2.答：閉環(huán)控制系統(tǒng)由以下部分組成及其作用：(1)給定元件（輸入端）：產(chǎn)生與期望輸出相對(duì)應(yīng)的給定信號(hào)（參考輸入）。(2)比較元件（偏差檢測(cè)）：將給定信號(hào)與被控量的實(shí)際反饋信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)。(3)控制元件（控制器）：根據(jù)偏差信號(hào)的大小和方向，按預(yù)定的控制規(guī)律（如PID）輸出控制信號(hào)。(4)執(zhí)行元件：根據(jù)控制信號(hào)，改變被控對(duì)象的輸入，使其向減小偏差的方向變化。(5)被控對(duì)象（輸出端）：是系統(tǒng)中被控制的部分，其輸出量即為被調(diào)量。(6)反饋通路：將被控對(duì)象的輸出信號(hào)的一部分或全部，通過(guò)傳感器等元件，返回到比較元件，形成閉環(huán)。3.答：電力電子變流電路在電力系統(tǒng)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：(1)整流：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，用于直流輸電（HVDC）、電解、電鍍、充電等。(2)逆變：將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，用于交流電機(jī)變頻調(diào)速、不間斷電源（UPS）、可再生能源并網(wǎng)（如光伏、風(fēng)電）、高壓直流輸電的換流站等。(3)斬波：改變直流電的電壓或電流，用于直流電機(jī)調(diào)速、直流電源的穩(wěn)壓、功率因數(shù)校正等。(4)變頻：改變交流電的頻率，主要用于交流電機(jī)的軟啟動(dòng)、調(diào)速和節(jié)能。4.答：SCADA系統(tǒng)的主要組成部分及其功能：(1)傳感器/變送器：安裝在被控現(xiàn)場(chǎng)，用于測(cè)量各種參數(shù)（如電壓、電流、溫度、壓力等）。(2)數(shù)據(jù)采集器（DAU/RTU）：采集傳感器/變送器的信號(hào)，進(jìn)行初步處理和轉(zhuǎn)換，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。(3)通信網(wǎng)絡(luò)：負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)和控制命令在中心站與遠(yuǎn)程終端之間傳輸，可使用有線或無(wú)線方式。(4)監(jiān)控中心（主站）：接收、處理、顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行趨勢(shì)分析、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；人機(jī)界面（HMI）提供操作和監(jiān)控功能；運(yùn)行人員可通過(guò)此界面進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作；中央處理機(jī)執(zhí)行控制邏輯和優(yōu)化算法。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：接收主站的控制命令，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)或操作，如開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)閥等。四、計(jì)算題（共20分）1.答：計(jì)算限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定阻抗（或動(dòng)作電流）。原理：限時(shí)電流速斷保護(hù)作為本線路的近后備和下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備，其動(dòng)作電流（或阻抗）應(yīng)大于本線路末端短路時(shí)的最大短路電流，并考慮返回系數(shù)。通常按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的最小保護(hù)范圍來(lái)整定。計(jì)算動(dòng)作電流更常用。方法一（按躲過(guò)本線路末端短路電流整定，假設(shè)為Ik.min）：Iop>Ik.min/Krel其中：Iop為保護(hù)動(dòng)作電流整定值，Ik.min為被保護(hù)線路末端（靠近下一級(jí)保護(hù)處）發(fā)生金屬性短路時(shí)的最小短路電流，Krel為可靠系數(shù)，一般取1.2~1.3。若題目要求計(jì)算整定阻抗Zop，則Zop=Zb*(Ik.min/Iop)=Zb*Krel。題目未給出末端最小短路電流Ik.min的具體數(shù)值，無(wú)法完成精確計(jì)算，但原理如上。已知故障點(diǎn)距離80km，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.8s（大于0.1s，屬于限時(shí)范圍），說(shuō)明是第II段或III段保護(hù)。計(jì)算時(shí)需知道末端參數(shù)。方法二（假設(shè)題目意圖是按系統(tǒng)基準(zhǔn)阻抗和距離計(jì)算動(dòng)作電流的量級(jí)）：題目給出基準(zhǔn)阻抗Zb=100Ω，距離s=80km。假設(shè)系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓Ub=Ue=220V（線電壓），則系統(tǒng)基準(zhǔn)電流Ib=Ub/(sqrt(3)*Zb)=220/(sqrt(3)*100)≈1.247A。對(duì)于80km線路，其線路阻抗Zl=s*Xc(假設(shè)為純感抗線路簡(jiǎn)化計(jì)算，或給出線路參數(shù)計(jì)算)。若按整條線路阻抗估算，Zl≈80km*(0.4Ω/km)=32Ω(此值僅為示例，實(shí)際需查表或使用線路參數(shù))。末端短路電流Ik.min(假設(shè)為遠(yuǎn)端無(wú)窮大系統(tǒng)短路)≈Ib*(Zb/Zl)=1.247*(100/32)≈3.9A。若取可靠系數(shù)Krel=1.25，則Iop>3.9/1.25≈3.12A。為保證可靠，可取Iop=4A(示例)。說(shuō)明：此計(jì)算過(guò)程基于較多假設(shè)，實(shí)際整定需依據(jù)具體系統(tǒng)參數(shù)和規(guī)程。2.答：?jiǎn)蜗嗳貥蚴秸麟娐罚ㄗ韪行载?fù)載）。工作原理：電路由四個(gè)晶閘管（VT1-VT4）組成橋式結(jié)構(gòu)，連接到單相交流電源（AC）上。在交流電壓正半周（假設(shè)a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)），VT1和VT3導(dǎo)通，電流從a經(jīng)VT1、負(fù)載、VT3流回b；在交流電壓負(fù)半周（a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)），VT2和VT4導(dǎo)通，電流從b經(jīng)VT2、負(fù)載、VT4流回a。由于負(fù)載為阻感性，電流不能突變，晶閘管在電流過(guò)零后自然關(guān)斷。每個(gè)晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通180度。理想情況下（忽略器件壓降，負(fù)載純阻性），輸出直流電壓平均值為：Ud=0.9*U2*(1+cosα)/2其中：Ud為輸出直流電壓平均值，U2為輸入交流電壓有效值，α為控制角（晶閘管觸發(fā)角）。題目要求Ud=180V，U2有效值未知，α未知。若按阻感負(fù)載，α可達(dá)90度。若按純阻性負(fù)載，α可達(dá)180度。若假設(shè)輸入交流電壓為220V有效值（相電壓），則U2=220V。若假設(shè)負(fù)載為阻感負(fù)載，α=90度時(shí)：180=0.9*220*(1+cos90°)/2180=0.9