2025注冊(cè)電氣工程師考試電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)試題(附答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化中，SCADA系統(tǒng)的核心功能是（）A.經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）B.數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制C.安全約束調(diào)度（SCD）D.狀態(tài)估計(jì)答案：B2.自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的主要目標(biāo)是（）A.維持系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線功率計(jì)劃B.提高發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定性C.優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)損D.快速切除故障線路答案：A3.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（SAS）中，過程層的主要設(shè)備是（）A.監(jiān)控主機(jī)B.合并單元與智能終端C.遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置D.五防工作站答案：B4.自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的導(dǎo)前時(shí)間應(yīng)（）A.等于斷路器合閘時(shí)間B.小于斷路器合閘時(shí)間C.大于斷路器合閘時(shí)間D.與斷路器合閘時(shí)間無關(guān)答案：A5.微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，主控制策略通常采用（）A.P/Q控制B.V/f控制C.下垂控制D.恒功率控制答案：C6.備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT）動(dòng)作的必要條件是（）A.工作電源電壓消失，備用電源有壓B.工作電源過負(fù)荷C.工作電源頻率異常D.工作電源相位偏移答案：A7.同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AVR）的主要作用是（）A.調(diào)節(jié)有功功率，維持頻率穩(wěn)定B.調(diào)節(jié)無功功率，維持電壓穩(wěn)定C.提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性D.B和C答案：D8.電力系統(tǒng)頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)中，一次調(diào)頻的特點(diǎn)是（）A.由調(diào)度中心指令控制，調(diào)節(jié)速度慢B.由發(fā)電機(jī)調(diào)速器自動(dòng)響應(yīng)，調(diào)節(jié)速度快C.僅調(diào)節(jié)聯(lián)絡(luò)線功率偏差D.僅適用于孤網(wǎng)運(yùn)行場(chǎng)景答案：B9.分布式電源接入配電網(wǎng)時(shí)，需配置的自動(dòng)化裝置不包括（）A.低電壓穿越（LVRT）裝置B.同步相量測(cè)量單元（PMU）C.自動(dòng)重合閘閉鎖裝置D.母線保護(hù)裝置答案：D10.廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）的核心設(shè)備是（）A.故障錄波器B.PMUC.安穩(wěn)控制裝置D.能量管理系統(tǒng)（EMS）答案：B11.發(fā)電廠廠用電快速切換裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)（）A.大于電動(dòng)機(jī)惰行時(shí)間B.小于電動(dòng)機(jī)允許失電時(shí)間C.等于母線殘壓衰減到50%的時(shí)間D.與電動(dòng)機(jī)參數(shù)無關(guān)答案：B12.智能變電站的“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)中，“兩網(wǎng)”指（）A.站控層網(wǎng)絡(luò)與間隔層網(wǎng)絡(luò)B.過程層網(wǎng)絡(luò)與站控層網(wǎng)絡(luò)C.間隔層網(wǎng)絡(luò)與過程層網(wǎng)絡(luò)D.站控層網(wǎng)絡(luò)與管理信息網(wǎng)答案：B13.自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)的控制對(duì)象不包括（）A.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)B.有載調(diào)壓變壓器分接頭C.靜止無功補(bǔ)償器（SVC）D.線路保護(hù)裝置答案：D14.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制裝置（安穩(wěn)裝置）的動(dòng)作邏輯通?；冢ǎ〢.實(shí)時(shí)潮流計(jì)算B.故障前運(yùn)行方式C.預(yù)設(shè)的穩(wěn)定控制策略表D.人工干預(yù)指令答案：C15.抽水蓄能電站自動(dòng)控制的核心目標(biāo)是（）A.最大化發(fā)電效率B.快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻需求C.降低水庫(kù)水位波動(dòng)D.提高機(jī)組檢修周期答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分，每題至少2個(gè)正確選項(xiàng)）1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的主要組成部分包括（）A.能量管理系統(tǒng)（EMS）B.廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）C.配電管理系統(tǒng)（DMS）D.雷電定位系統(tǒng)答案：ABC2.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能包括（）A.數(shù)據(jù)采集與處理B.自動(dòng)五防操作C.故障錄波與分析D.發(fā)電機(jī)有功調(diào)節(jié)答案：ABC3.自動(dòng)重合閘裝置（ARD）的閉鎖條件包括（）A.手動(dòng)跳閘B.母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作C.重合閘未充電D.系統(tǒng)頻率低于48Hz答案：ABC4.微電網(wǎng)的控制模式包括（）A.并網(wǎng)模式B.孤網(wǎng)模式C.V/f控制模式D.下垂控制模式答案：ABCD5.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的技術(shù)要求包括（）A.強(qiáng)勵(lì)能力（頂值電壓倍數(shù)≥1.8）B.調(diào)節(jié)精度（電壓偏差≤±0.5%）C.響應(yīng)速度（上升時(shí)間≤0.1s）D.滅磁時(shí)間≤5s答案：ABC6.電力系統(tǒng)頻率異常的主要原因包括（）A.發(fā)電機(jī)大規(guī)模跳閘B.負(fù)荷突然大幅增加C.聯(lián)絡(luò)線功率大幅波動(dòng)D.變壓器分接頭調(diào)整答案：ABC7.分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化的影響包括（）A.改變潮流方向，需調(diào)整保護(hù)定值B.增加電壓波動(dòng)，需加強(qiáng)無功控制C.提高系統(tǒng)短路容量，影響開關(guān)設(shè)備選型D.簡(jiǎn)化故障定位邏輯答案：ABC8.智能變電站與常規(guī)變電站的主要區(qū)別在于（）A.采用電子式互感器B.基于IEC61850通信協(xié)議C.實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)D.取消二次電纜，采用光纖通信答案：ABCD9.備用電源自投裝置的動(dòng)作邏輯需滿足（）A.僅動(dòng)作一次B.工作電源失壓后立即動(dòng)作C.備用電源有壓時(shí)才動(dòng)作D.先跳開工作電源，后合上備用電源答案：ACD10.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的抗干擾措施包括（）A.采用光電隔離技術(shù)B.接地系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)C.軟件冗余校驗(yàn)（如CRC校驗(yàn)）D.提高裝置工作電壓答案：ABC三、判斷題（每題1分，共10分，正確填“√”，錯(cuò)誤填“×”）1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化中，狀態(tài)估計(jì)的作用是修正SCADA系統(tǒng)的不良數(shù)據(jù)。（）答案：√2.自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置要求待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率差不超過0.2Hz，電壓差不超過5%。（）答案：√3.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，間隔層設(shè)備直接連接一次設(shè)備。（）答案：×（過程層連接一次設(shè)備）4.備用電源自投裝置在工作電源恢復(fù)后應(yīng)自動(dòng)切換回原工作電源。（）答案：×（通常不自動(dòng)切換，需手動(dòng)操作）5.微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須至少有一臺(tái)采用V/f控制的電源作為主電源。（）答案：√6.自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）僅調(diào)節(jié)參與機(jī)組的有功功率，不影響系統(tǒng)頻率。（）答案：×（AGC通過調(diào)節(jié)有功功率維持頻率）7.智能變電站的“虛端子”是指通過軟件配置實(shí)現(xiàn)的二次回路連接。（）答案：√8.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)作用是在系統(tǒng)故障時(shí)快速降低勵(lì)磁電流，減少短路電流。（）答案：×（強(qiáng)勵(lì)是增加勵(lì)磁電流，提高電壓）9.廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）的時(shí)間同步精度需達(dá)到毫秒級(jí)。（）答案：×（需達(dá)到微秒級(jí)，通常采用GPS/北斗對(duì)時(shí)）10.發(fā)電廠廠用電切換時(shí)，殘壓切換的動(dòng)作時(shí)間大于同期捕捉切換。（）答案：√四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的主要功能及其技術(shù)支撐。答案：主要功能包括：（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）：實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)（如電壓、電流、功率），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作；（2）能量管理（EMS）：包括經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）、安全約束調(diào)度（SCD）、最優(yōu)潮流（OPF）等，優(yōu)化資源分配；（3）安全分析（SA）：通過靜態(tài)安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析等評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；（4）調(diào)度計(jì)劃：制定發(fā)電計(jì)劃、檢修計(jì)劃，協(xié)調(diào)電源與負(fù)荷平衡。技術(shù)支撐：高速通信網(wǎng)絡(luò)（如SDH、IP網(wǎng)）、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、狀態(tài)估計(jì)算法、廣域測(cè)量技術(shù)（PMU）、人工智能（如機(jī)器學(xué)習(xí)用于負(fù)荷預(yù)測(cè)）。2.說明自動(dòng)重合閘（ARD）與繼電保護(hù)的配合方式及各自作用。答案：配合方式包括：（1）重合閘前加速保護(hù)（前加速）：線路首端保護(hù)在故障時(shí)無延時(shí)跳閘，重合閘動(dòng)作后，若故障仍存在則按正常時(shí)限跳閘；適用于短線路，提高供電可靠性。（2）重合閘后加速保護(hù)（后加速）：保護(hù)按正常時(shí)限跳閘，重合閘動(dòng)作后，若故障復(fù)發(fā)則無延時(shí)跳閘；適用于長(zhǎng)線路，避免瞬時(shí)性故障擴(kuò)大停電范圍。作用：繼電保護(hù)快速切除故障，重合閘針對(duì)瞬時(shí)性故障（如雷擊）恢復(fù)供電，二者配合提高系統(tǒng)供電連續(xù)性。3.分析微電網(wǎng)并網(wǎng)/孤網(wǎng)切換過程中需解決的自動(dòng)化技術(shù)問題。答案：需解決的問題包括：（1）同步切換控制：切換時(shí)需保證微電網(wǎng)與主網(wǎng)的電壓、頻率、相位一致，避免沖擊電流；（2）控制模式轉(zhuǎn)換：并網(wǎng)時(shí)采用P/Q控制（跟蹤主網(wǎng)功率），孤網(wǎng)時(shí)切換為V/f或下垂控制（支撐電壓頻率）；（3）功率平衡調(diào)整：孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)需快速調(diào)節(jié)分布式電源出力，匹配本地負(fù)荷，避免頻率/電壓越限；（4）保護(hù)協(xié)調(diào)：并網(wǎng)時(shí)依賴主網(wǎng)保護(hù)，孤網(wǎng)時(shí)需配置獨(dú)立保護(hù)（如低電壓/過頻率保護(hù)），防止孤島運(yùn)行危害；（5）通信可靠性：切換過程需實(shí)時(shí)交互微電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，要求通信延遲≤20ms。4.闡述同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AVR）對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。答案：影響包括：（1）靜態(tài)穩(wěn)定性：AVR通過快速調(diào)節(jié)勵(lì)磁，提高發(fā)電機(jī)的同步力矩，擴(kuò)大靜態(tài)穩(wěn)定極限；（2）暫態(tài)穩(wěn)定性：故障時(shí)強(qiáng)勵(lì)（快速增加勵(lì)磁）提高發(fā)電機(jī)端電壓，增強(qiáng)故障后恢復(fù)能力；故障切除后快速減磁，避免電壓過高；（3）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性：抑制低頻振蕩（如通過PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器附加控制），改善系統(tǒng)阻尼特性；（4）電壓穩(wěn)定性：維持節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍內(nèi)，防止電壓崩潰（如負(fù)荷中心電壓支撐）。5.說明智能變電站“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容及各層功能。答案：“三層”指站控層、間隔層、過程層；“兩網(wǎng)”指站控層網(wǎng)絡(luò)、過程層網(wǎng)絡(luò)（SV網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)可合并或分開）。（1）站控層：包括監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、五防工作站等，實(shí)現(xiàn)全站監(jiān)控、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、操作閉鎖等功能；（2）間隔層：包括線路保護(hù)、主變保護(hù)、測(cè)控裝置等，完成本間隔的保護(hù)、測(cè)量、控制功能，與站控層和過程層通信；（3）過程層：包括電子式互感器（ECT/EVT）、智能終端（實(shí)現(xiàn)開關(guān)分合控制）、合并單元（采集互感器數(shù)據(jù)并同步），直接連接一次設(shè)備，完成電氣量采集與開關(guān)操作。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某220kV線路配置自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，斷路器合閘時(shí)間為0.08s，待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率差Δf=0.1Hz，允許的最大相角差δ_max=10°（電角度）。（1）計(jì)算導(dǎo)前時(shí)間t_ad；（2）計(jì)算允許的最大導(dǎo)前相角δ_ad；（3）若頻率差增大至0.2Hz，判斷是否滿足同期條件（δ_max仍為10°）。（注：電角度δ=360°×f×t，f為系統(tǒng)頻率，取50Hz）答案：（1）導(dǎo)前時(shí)間t_ad=斷路器合閘時(shí)間=0.08s（準(zhǔn)同期裝置需提前發(fā)出合閘指令，使斷路器觸頭閉合時(shí)相位差為0）。（2）允許的最大導(dǎo)前相角δ_ad=δ_max+360°×Δf×t_ad（考慮頻率差引起的相位變化）。但更準(zhǔn)確的計(jì)算為：同期時(shí)，待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相位差隨時(shí)間變化率為dδ/dt=360°×Δf。允許的最大導(dǎo)前相角應(yīng)保證在t_ad時(shí)間內(nèi)，相位差不超過δ_max，即δ_ad=360°×Δf×t_ad≤δ_max。代入數(shù)據(jù)：360°×0.1×0.08=2.88°≤10°，滿足。（3）當(dāng)Δf=0.2Hz時(shí)，δ_ad=360°×0.2×0.08=5.76°≤10°，仍滿足同期條件（因5.76°<10°）。2.某變電站10kV母線配置備用電源自投裝置，工作電源進(jìn)線開關(guān)為DL1，備用電源進(jìn)線開關(guān)為DL2。已知工作電源失壓后，母線殘壓衰減特性為u(t)=U0×e^(-t/τ)，其中τ=0.5s（時(shí)間常數(shù)），U0=100%額定電壓。備用電源電壓為105%額定電壓，BZT動(dòng)作時(shí)間為0.3s（從檢測(cè)到失壓到發(fā)出合閘指令的時(shí)間），斷路器合閘時(shí)間為0.05s。（1）計(jì)算BZT動(dòng)作時(shí)（即發(fā)出合閘指令時(shí)）母線殘壓百分比；（2）若要求備用電源合閘時(shí)母線殘壓與備用電源電壓的壓差≤15%，判斷是否滿足條件；（3）若不滿足，可采取哪些改進(jìn)措施？答案：（1）BZT動(dòng)作時(shí)間t1=0.3s，合閘時(shí)間t2=0.05s，總時(shí)間t=t1+t2=0.35s。母線殘壓u(t)=100%×e^(-0.35/0.5)=100%×e^(-0.7)≈49.66%。（2）備用電源電壓為105%，壓差=|105%-49.66%|=55.34%>15%，不滿足條件。（3）改進(jìn)措施：①縮短BZT動(dòng)作時(shí)間（如優(yōu)化邏輯，將動(dòng)作時(shí)間降至0.1s，總時(shí)間t=0.15s，u(t)=100%×e^(-0.15/0.5)=74.08%，壓差=105%-74.08%=30.92%，仍不滿足）；②采用同期捕捉切換，在母線殘壓與備用電源相位差較小時(shí)合閘；③增加快速切換功能（如利用殘壓與備用電源的頻率差，在相位差≤20°時(shí)合閘）；④增大備用電源容量，或在母線上配置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（如SVG），減緩殘壓衰減速度。六、案例分析題（20分）某地區(qū)電網(wǎng)接線如圖所示（簡(jiǎn)化圖：主網(wǎng)通過220kV線路L1向變電站A供電，變電站A110kV母線帶負(fù)荷P=120MW，功率因數(shù)0.9；變電站A配置110kV備用電源自投裝置，備用電源來自220kV線路L2，連接變電站B）。某日，線路L1發(fā)生永久性單相接地故障，主網(wǎng)側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳開L1開關(guān)，BZT裝置檢測(cè)到變電站A110kV母線失壓，啟動(dòng)備用電源自投，合上L2開關(guān)。但合閘后，變電站A110kV母線電壓迅速降至85%額定值，頻率降至49.2Hz，系統(tǒng)出現(xiàn)低頻減載動(dòng)作，切除部分負(fù)荷。試分析：（1）BZT動(dòng)作后電壓、頻率異常的可能原因；（2）需檢查哪些自動(dòng)化裝置或參數(shù)以確定故障根源；（3）提出改進(jìn)措施，避免類似問題再次發(fā)生。答案：（1）可能原因：①備用電源容量不足：變電站B通過L2提供的有功/無功出力無法滿足變電站A的負(fù)荷需求（P=120MW，Q=120×tan(arccos0.9)=58.1Mvar），導(dǎo)致有功缺額引起頻率下降，無功缺額引起電壓下降；②備用電源進(jìn)線L2阻抗過大：L2線路電阻/電抗較高，合閘后線路壓降大（ΔU%=(PR+QX)/U_N2×100%），導(dǎo)致母線電壓降低；③BZT動(dòng)作前未校驗(yàn)備用電源容量：備用電源自投裝置僅檢測(cè)備用電源有壓（如母線電壓>85%），但未驗(yàn)證其帶載能力（如通過測(cè)量備