2025年電工中級(jí)考試難點(diǎn)解析卷——電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)試題考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要目標(biāo)及其對(duì)提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行效率的意義。二、試分析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中的作用。說(shuō)明強(qiáng)行勵(lì)磁和自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）的基本原理及其對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是一種重要的自動(dòng)控制裝置。請(qǐng)解釋PSS的作用原理，并說(shuō)明其參數(shù)整定不當(dāng)可能帶來(lái)的負(fù)面后果。四、在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合至關(guān)重要。試述兩者之間可能存在的協(xié)調(diào)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決措施。五、現(xiàn)代電力自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛采用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸。簡(jiǎn)述IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)，并分析其在提高變電站自動(dòng)化水平方面的優(yōu)勢(shì)。六、分布式電源（DG）的接入對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制提出了新的挑戰(zhàn)。請(qǐng)分析DG并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)配置和控制策略可能產(chǎn)生的影響。七、試述電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程的基本特征。自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）系統(tǒng)如何參與頻率的調(diào)節(jié)？其調(diào)節(jié)過(guò)程是怎樣的？八、結(jié)合電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，論述智能電網(wǎng)環(huán)境下，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制提出的新要求及其應(yīng)對(duì)策略。九、分析電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)外部干擾（如短路故障、負(fù)荷突變）時(shí)，其信息傳遞、決策和執(zhí)行過(guò)程可能存在的延遲，并探討減小這些延遲對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。十、試比較相量測(cè)量單元（PMU）在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用與傳統(tǒng)測(cè)量裝置的區(qū)別，并說(shuō)明PMU技術(shù)如何提升廣域測(cè)量與控制（WAMS/WMCC）系統(tǒng)的性能。試卷答案一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要目標(biāo)包括：提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，保證電能質(zhì)量（電壓、頻率的穩(wěn)定），優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式，提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。自動(dòng)化控制通過(guò)快速、精確的調(diào)節(jié)和響應(yīng)，能夠有效抑制擾動(dòng)，維持系統(tǒng)平衡，減少人工干預(yù)，從而顯著提升電能質(zhì)量和系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。二、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，特別是對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性。其作用在于：1）提供必要的電磁轉(zhuǎn)矩，加速或減緩發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的加速/減速，幫助系統(tǒng)恢復(fù)同步。2）控制發(fā)電機(jī)輸出電壓，維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。強(qiáng)行勵(lì)磁能在故障發(fā)生時(shí)迅速增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)矩和電壓，從而提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，防止發(fā)電機(jī)失步。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AVR）則根據(jù)系統(tǒng)電壓的變化，自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流，以維持電壓在額定值附近，對(duì)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性有重要貢獻(xiàn)，并輔助維持功率平衡。三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的作用原理主要是通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)頻率或電壓的偏差及其變化率，產(chǎn)生一個(gè)附加的勵(lì)磁信號(hào)（或軸功角信號(hào)），以增加發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩。這種附加的阻尼作用有助于抑制系統(tǒng)在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的低頻振蕩，提高系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。如果PSS參數(shù)整定不當(dāng)，如增益過(guò)高或相位特性不佳，可能會(huì)引起系統(tǒng)新的振蕩模式，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，加劇或引發(fā)低頻振蕩，嚴(yán)重時(shí)可能危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。四、SCADA系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合可能存在的問(wèn)題包括：1）SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸延遲可能影響保護(hù)裝置的快速動(dòng)作，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。2）SCADA系統(tǒng)的控制指令（如切機(jī)、切負(fù)荷）若與保護(hù)動(dòng)作邏輯不匹配，可能引發(fā)連鎖故障或擴(kuò)大事故范圍。3）保護(hù)動(dòng)作可能改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，而SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度策略未及時(shí)更新，可能導(dǎo)致調(diào)度決策失誤。解決措施包括：1）優(yōu)化SCADA系統(tǒng)通信，盡量縮短信息傳輸時(shí)間。2）在保護(hù)設(shè)計(jì)和整定時(shí)考慮SCADA系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。3）建立完善的協(xié)調(diào)邏輯，確保保護(hù)和控制之間的動(dòng)作時(shí)序和目的相匹配。4）加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的在線監(jiān)測(cè)和適應(yīng)性調(diào)整。五、IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)包括：1）基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持多種編程語(yǔ)言。2）采用分層模型（變電站層、站控層、間隔層、設(shè)備層）和面向?qū)ο蟮慕７椒ā?）具有強(qiáng)大的信息共享能力，通過(guò)統(tǒng)一的信息模型和通信服務(wù)實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備的互操作性。4）支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。5）具有較好的安全防護(hù)機(jī)制。IEC61850在提高變電站自動(dòng)化水平方面的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1）實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)信息的統(tǒng)一建模和共享，提高信息利用率和決策效率。2）基于電子式互感器和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，提高測(cè)量精度和傳輸速率。3）支持配置管理、故障錄波、事件順序記錄等高級(jí)應(yīng)用功能，提升變電站的智能化水平。六、分布式電源（DG）接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)配置和控制策略的影響主要體現(xiàn)在：1）保護(hù)配置復(fù)雜化：DG的接入改變了配電網(wǎng)的故障電流分布和故障特性，可能導(dǎo)致傳統(tǒng)保護(hù)定值的整定困難，甚至需要更換保護(hù)裝置或增加保護(hù)類型（如反孤島保護(hù)）。2）控制策略挑戰(zhàn)：DG的波動(dòng)性、間歇性對(duì)配電網(wǎng)的電壓、頻率穩(wěn)定性提出更高要求，需要開(kāi)發(fā)協(xié)調(diào)的控制策略，如DG的滲透率限制、功率預(yù)測(cè)、電壓/頻率支撐等，并可能需要修改現(xiàn)有的自動(dòng)重合閘、負(fù)荷管理等控制策略。七、電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程的基本特征是系統(tǒng)有功功率不平衡導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度偏離同步位置，進(jìn)而引起頻率波動(dòng)。過(guò)程通常包括：1）故障或擾動(dòng)發(fā)生，有功缺額出現(xiàn)，頻率下降，轉(zhuǎn)子加速。2）調(diào)速器動(dòng)作，減少發(fā)電機(jī)組出力，限制頻率進(jìn)一步下降，但存在慣性，頻率仍繼續(xù)下降。3）勵(lì)磁系統(tǒng)響應(yīng)，提高發(fā)電機(jī)電壓，有助于恢復(fù)功角，頻率開(kāi)始回升。4）AGC系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)，根據(jù)頻率偏差和偏差變化率，按預(yù)設(shè)策略調(diào)整各機(jī)組的發(fā)電出力，加速頻率恢復(fù)過(guò)程。AGC調(diào)節(jié)過(guò)程是一個(gè)閉環(huán)反饋過(guò)程，通過(guò)持續(xù)調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，使頻率盡快、盡可能準(zhǔn)確地恢復(fù)到額定值。八、智能電網(wǎng)環(huán)境下，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制提出的新要求及其應(yīng)對(duì)策略包括：1）要求：提高控制系統(tǒng)的快速性、精確性和智能化水平；增強(qiáng)系統(tǒng)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)異常的能力；實(shí)現(xiàn)廣域范圍下的協(xié)同控制；適應(yīng)高比例可再生能源接入帶來(lái)的波動(dòng)性和不確定性；提升對(duì)分布式電源和電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷的互動(dòng)控制能力。2）應(yīng)對(duì)策略：發(fā)展先進(jìn)的PMU和WAMS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廣域測(cè)量和狀態(tài)估計(jì)；應(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)優(yōu)化控制策略；加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)和信息加密；開(kāi)發(fā)靈活的微網(wǎng)控制和區(qū)域協(xié)調(diào)控制策略；建立統(tǒng)一、開(kāi)放的系統(tǒng)接口和標(biāo)準(zhǔn)。九、電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)外部干擾時(shí)，信息傳遞、決策和執(zhí)行過(guò)程可能存在的延遲主要包括：1）傳感器到控制器（或通信網(wǎng)絡(luò)）的測(cè)量信息傳輸延遲。2）控制器內(nèi)部處理和計(jì)算延遲。3）控制指令從控制器到執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如調(diào)節(jié)閥、斷路器）的傳輸延遲。4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)外部指令所需的物理時(shí)間。這些延遲會(huì)削弱控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)的阻尼比，可能延長(zhǎng)系統(tǒng)對(duì)干擾的響應(yīng)時(shí)間，降低系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定所需的時(shí)間，甚至在某些情況下，延遲可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性裕度降低，誘發(fā)或加劇系統(tǒng)振蕩。十、相量測(cè)量單元（PMU）在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用與傳統(tǒng)測(cè)量裝置的區(qū)別在于：1）傳統(tǒng)測(cè)量裝置（如CT、PT）提供的是標(biāo)量數(shù)據(jù)（電壓、電流的有效值），采樣頻率較低，無(wú)法捕捉系統(tǒng)狀態(tài)的快速變化。2）PMU提供的是同步的、高采樣頻率的電壓、電流相量數(shù)據(jù)（包括幅值、相位和頻率），能夠?qū)崟r(shí)、精確地反映系統(tǒng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)