2025年電力系統(tǒng)自動化題庫附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)自動化中，SCADA系統(tǒng)的核心功能是（）。A.故障錄波分析B.數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控C.繼電保護(hù)動作出口D.電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化答案：B2.以下不屬于智能變電站過程層設(shè)備的是（）。A.合并單元（MU）B.智能終端（TTU）C.線路保護(hù)裝置D.電子式互感器答案：C3.自動發(fā)電控制（AGC）的主要目標(biāo)是維持電力系統(tǒng)的（）。A.電壓穩(wěn)定B.頻率穩(wěn)定C.潮流優(yōu)化D.短路容量平衡答案：B4.廣域測量系統(tǒng)（WAMS）中，同步相量測量裝置（PMU）的核心技術(shù)是（）。A.高速數(shù)據(jù)通信B.高精度同步時(shí)鐘C.多源數(shù)據(jù)融合D.暫態(tài)信號提取答案：B5.分布式電源接入配電網(wǎng)后，對自動化系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)是（）。A.潮流單向性被打破B.開關(guān)設(shè)備數(shù)量減少C.電能質(zhì)量要求降低D.保護(hù)定值計(jì)算簡化答案：A6.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的輸入數(shù)據(jù)不包括（）。A.遙測數(shù)據(jù)B.遙信數(shù)據(jù)C.氣象數(shù)據(jù)D.參數(shù)數(shù)據(jù)庫答案：C7.以下哪種技術(shù)屬于智能電網(wǎng)需求側(cè)管理的典型應(yīng)用？（）A.超導(dǎo)限流器B.電動汽車有序充電C.特高壓直流輸電D.靜止無功發(fā)生器（SVG）答案：B8.微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)是（）。A.最大化可再生能源出力B.維持內(nèi)部功率平衡C.與主網(wǎng)快速切換D.降低設(shè)備損耗答案：B9.數(shù)字化變電站中，GOOSE報(bào)文的主要作用是（）。A.傳輸采樣值數(shù)據(jù)B.傳遞開關(guān)量狀態(tài)C.實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)配置D.完成遠(yuǎn)程控制命令答案：B10.以下哪項(xiàng)不是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化主站的組成部分？（）A.前置服務(wù)器B.遠(yuǎn)動終端（RTU）C.應(yīng)用服務(wù)器D.人機(jī)交互工作站答案：B二、判斷題（每題1分，共10分，正確填“√”，錯(cuò)誤填“×”）1.電力系統(tǒng)自動化中，RTU（遠(yuǎn)動終端）僅能采集模擬量數(shù)據(jù)。（）答案：×（RTU可采集模擬量、開關(guān)量、脈沖量等）2.智能變電站采用“直采直跳”模式時(shí)，保護(hù)裝置通過光纖直接接收MU的采樣值，并直接發(fā)送跳閘命令至智能終端。（）答案：√3.自動重合閘裝置在永久性故障時(shí)應(yīng)成功重合以恢復(fù)供電。（）答案：×（永久性故障重合會再次跳閘，重合閘應(yīng)僅動作一次）4.電力系統(tǒng)頻率偏差主要由有功功率不平衡引起，電壓偏差主要由無功功率不平衡引起。（）答案：√5.配電網(wǎng)自動化（DAS）的主要功能包括故障定位、隔離與供電恢復(fù)（FA）。（）答案：√6.同步相量測量（PMU）的采樣頻率通常低于傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的遙測采樣頻率。（）答案：×（PMU采樣頻率可達(dá)50-100Hz，遠(yuǎn)高于SCADA的秒級采樣）7.新能源電站的有功控制需結(jié)合功率預(yù)測、AGC指令和儲能調(diào)節(jié)，以平抑出力波動。（）答案：√8.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的目的是剔除壞數(shù)據(jù)，提高量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。（）答案：√9.微電網(wǎng)的“即插即用”功能要求自動化系統(tǒng)能自動識別并接入新設(shè)備，無需人工配置參數(shù)。（）答案：√10.數(shù)字化變電站中，SV（采樣值）報(bào)文和GOOSE報(bào)文可共用同一網(wǎng)絡(luò)傳輸，無需獨(dú)立組網(wǎng)。（）答案：×（SV和GOOSE需獨(dú)立組網(wǎng)以保證實(shí)時(shí)性和可靠性）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的主要功能模塊。答案：主要包括：（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）：實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)；（2）能量管理系統(tǒng)（EMS）：包含自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）、網(wǎng)絡(luò)分析（如潮流計(jì)算、靜態(tài)安全分析）；（3）調(diào)度計(jì)劃：發(fā)電計(jì)劃、檢修計(jì)劃、負(fù)荷預(yù)測；（4）廣域測量與控制（WAMS）：基于PMU的動態(tài)監(jiān)測與穩(wěn)定控制；（5）調(diào)度員培訓(xùn)模擬（DTS）：用于人員培訓(xùn)。2.分布式電源（如光伏、風(fēng)電）接入配電網(wǎng)后，對配電網(wǎng)自動化提出了哪些新要求？答案：（1）潮流雙向化：需支持雙向潮流計(jì)算與監(jiān)控；（2）保護(hù)配合復(fù)雜：傳統(tǒng)單側(cè)電源保護(hù)需升級為自適應(yīng)保護(hù)，避免孤島運(yùn)行時(shí)保護(hù)誤動；（3）電壓控制難度增加：分布式電源出力波動可能導(dǎo)致電壓越限，需引入無功補(bǔ)償或有載調(diào)壓裝置的協(xié)調(diào)控制；（4）數(shù)據(jù)采集擴(kuò)展：需增加分布式電源的出力、儲能狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；（5）孤島檢測與切換：需實(shí)現(xiàn)孤島快速檢測，并協(xié)調(diào)主網(wǎng)與微電網(wǎng)的平滑切換。3.智能變電站與傳統(tǒng)變電站的主要區(qū)別有哪些？答案：（1）設(shè)備數(shù)字化：采用電子式互感器、智能終端，替代傳統(tǒng)電磁式互感器和二次電纜；（2）通信網(wǎng)絡(luò)化：基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采樣值（SV）、狀態(tài)信息（GOOSE）的網(wǎng)絡(luò)化傳輸；（3）功能集成化：保護(hù)、測控、計(jì)量功能集成于同一裝置，減少設(shè)備數(shù)量；（4）狀態(tài)可視化：支持設(shè)備在線監(jiān)測（如斷路器機(jī)械特性、互感器誤差），實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修；（5）控制智能化：支持順序控制、一鍵順控，減少人工干預(yù)。4.簡述自動發(fā)電控制（AGC）的調(diào)節(jié)過程。答案：（1）頻率檢測：通過同步相量測量或SCADA系統(tǒng)獲取系統(tǒng)頻率偏差（Δf）；（2）功率偏差計(jì)算：根據(jù)區(qū)域控制誤差（ACE=Δf×K+ΔP），其中K為區(qū)域頻率響應(yīng)系數(shù)，ΔP為聯(lián)絡(luò)線功率偏差；（3）指令提供：AGC主站根據(jù)ACE計(jì)算各可調(diào)機(jī)組的有功調(diào)整量，考慮機(jī)組爬坡速率、運(yùn)行限值等約束；（4）指令下發(fā)：通過遠(yuǎn)動通道向機(jī)組發(fā)送調(diào)整指令（如改變汽輪機(jī)閥門開度或風(fēng)電機(jī)組有功限值）；（5）反饋控制：實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)組出力和系統(tǒng)頻率，動態(tài)修正指令，直至ACE趨近于零，頻率恢復(fù)額定值。5.廣域測量系統(tǒng)（WAMS）在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應(yīng)用有哪些？答案：（1）動態(tài)監(jiān)測：實(shí)時(shí)獲取全網(wǎng)同步相量數(shù)據(jù)，監(jiān)測低頻振蕩、功角失穩(wěn)等動態(tài)過程；（2）穩(wěn)定分析：利用PMU數(shù)據(jù)進(jìn)行在線動態(tài)安全評估，識別潛在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；（3）緊急控制：當(dāng)檢測到穩(wěn)定破壞時(shí)，觸發(fā)切機(jī)、切負(fù)荷或直流功率調(diào)制等控制措施；（4）模型驗(yàn)證：通過實(shí)測數(shù)據(jù)修正電力系統(tǒng)仿真模型，提高穩(wěn)定計(jì)算準(zhǔn)確性；（5）低頻振蕩抑制：基于WAMS的廣域阻尼控制（WADC），通過附加控制信號抑制區(qū)域間振蕩。四、綜合題（每題10分，共40分）1.某110kV智能變電站擬采用“三層兩網(wǎng)”架構(gòu)，試設(shè)計(jì)其自動化系統(tǒng)的具體組成，并說明各層功能。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)（MMS網(wǎng)）和過程層網(wǎng)絡(luò)（SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)）。（1）過程層：包含一次設(shè)備及其智能化組件，如電子式電流/電壓互感器（采集模擬量）、智能終端（實(shí)現(xiàn)斷路器/隔離開關(guān)的分合閘控制與狀態(tài)采集）、合并單元（MU，將互感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并同步）。功能：完成電氣量的采集、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測及控制命令的執(zhí)行。（2）間隔層：包括線路保護(hù)裝置、主變保護(hù)裝置、母線保護(hù)裝置、測控裝置等。功能：接收過程層MU的SV報(bào)文和智能終端的GOOSE報(bào)文，實(shí)現(xiàn)保護(hù)邏輯運(yùn)算（如過流保護(hù)、差動保護(hù)）、數(shù)據(jù)就地處理（如有功/無功計(jì)算），并通過站控層網(wǎng)絡(luò)與主站通信。（3）站控層：包含監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)動主機(jī)、五防主機(jī)、工程師站等。監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的集中監(jiān)視與控制（如遠(yuǎn)方遙控?cái)嗦菲鳎?；遠(yuǎn)動主機(jī)負(fù)責(zé)與調(diào)度主站通信（上送遙測/遙信，接收遙控/遙調(diào)指令）；五防主機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣操作的防誤閉鎖；工程師站用于參數(shù)配置、定值修改和系統(tǒng)維護(hù)?！皟删W(wǎng)”中，SV網(wǎng)傳輸采樣值數(shù)據(jù)（如電流、電壓），采用IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)；GOOSE網(wǎng)傳輸開關(guān)量狀態(tài)（如斷路器位置、保護(hù)動作信號）和控制命令，采用GOOSE協(xié)議；站控層網(wǎng)絡(luò)（MMS網(wǎng)）傳輸管理信息（如設(shè)備參數(shù)、事件記錄），采用MMS協(xié)議。2.某地區(qū)電網(wǎng)因新能源出力驟降（減少200MW）導(dǎo)致頻率下降至49.8Hz（額定50Hz），試分析自動發(fā)電控制（AGC）的調(diào)節(jié)過程及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。答案：調(diào)節(jié)過程：（1）頻率偏差檢測：WAMS/SCADA系統(tǒng)通過PMU或RTU采集全網(wǎng)頻率，計(jì)算Δf=49.8-50=-0.2Hz。（2）區(qū)域控制誤差（ACE）計(jì)算：假設(shè)該區(qū)域頻率響應(yīng)系數(shù)K=1000MW/Hz（即頻率每下降1Hz，系統(tǒng)自然負(fù)荷減少1000MW），聯(lián)絡(luò)線功率偏差ΔP=0（無外送/受電），則ACE=Δf×K+ΔP=(-0.2)×1000+0=-200MW（負(fù)偏差表示系統(tǒng)有功不足）。（3）AGC指令提供：主站根據(jù)ACE=-200MW，需調(diào)用可調(diào)機(jī)組增加出力200MW。優(yōu)先選擇響應(yīng)快的機(jī)組（如燃?xì)廨啓C(jī)、抽蓄機(jī)組），考慮機(jī)組當(dāng)前出力（不超過額定容量）、爬坡速率（如燃?xì)廨啓C(jī)爬坡速率10MW/min）。假設(shè)選擇2臺100MW燃?xì)廨啓C(jī)，指令為各增加100MW。（4）指令下發(fā)與執(zhí)行：通過遠(yuǎn)動通道向機(jī)組發(fā)送增出力指令，機(jī)組調(diào)整氣門開度或燃?xì)饬?，逐步提升出力。?）反饋與修正：實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)組出力（如10分鐘后機(jī)組出力各增加100MW），系統(tǒng)頻率回升至49.95Hz，ACE=-50MW（仍有偏差），主站進(jìn)一步調(diào)整（如調(diào)用燃煤機(jī)組增加50MW），最終頻率恢復(fù)至50Hz±0.05Hz，ACE趨近于零。關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：（1）快速頻率響應(yīng)：需機(jī)組具備高爬坡速率，新能源電站需預(yù)留有功備用；（2）多源協(xié)調(diào)控制：協(xié)調(diào)常規(guī)機(jī)組、儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷（如工業(yè)用戶）共同參與；（3）通信可靠性：確保AGC指令實(shí)時(shí)傳輸，避免時(shí)延導(dǎo)致調(diào)節(jié)滯后；（4）安全約束：避免機(jī)組過負(fù)荷或聯(lián)絡(luò)線功率越限。3.設(shè)計(jì)一個(gè)基于AI的配電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)，說明其輸入、核心算法及輸出功能。答案：輸入數(shù)據(jù)：（1）配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（節(jié)點(diǎn)、線路、變壓器參數(shù)）；（2）SCADA/DAS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（開關(guān)變位信號、保護(hù)動作信息、故障錄波數(shù)據(jù)）；（3）歷史故障案例（包括故障類型、位置、原因及處理記錄）；（4）氣象數(shù)據(jù)（如雷暴、大風(fēng)等可能引發(fā)故障的因素）。核心算法：（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理：對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗（剔除壞數(shù)據(jù)）、同步（統(tǒng)一時(shí)間戳）、特征提取（如故障電流突變率、保護(hù)動作時(shí)序）；（2）故障類型識別：采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）分析故障錄波波形，區(qū)分短路（三相、兩相、單相）、斷線、接地等故障；（3）故障定位：基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN），結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和開關(guān)動作信息，計(jì)算故障區(qū)段概率（如某線路兩端斷路器跳閘，重合閘失敗，定位為該線路故障）；（4）原因推斷：利用隨機(jī)森林模型，關(guān)聯(lián)歷史故障案例與當(dāng)前氣象、設(shè)備狀態(tài)（如老化程度），推斷故障原因（如樹障、絕緣子擊穿）。輸出功能：（1）故障類型與位置：精確到具體線路或設(shè)備；（2）故障原因分析：給出可能的外部（氣象）或內(nèi)部（設(shè)備）因素；（3）處理建議：推薦隔離故障的操作步驟（如斷開某斷路器）、搶修優(yōu)先級（如重要用戶需優(yōu)先恢復(fù)）；（4）預(yù)測預(yù)警：對高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段（如歷史故障頻發(fā)線路）提前發(fā)出預(yù)警，建議檢修。4.分析“雙碳”目標(biāo)下，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。答案：（1）高比例新能源接入下的自適應(yīng)控制：新能源出力隨機(jī)波動大，需開發(fā)自適應(yīng)AGC/AVC算法，動態(tài)調(diào)整控制參數(shù)（如根據(jù)光伏預(yù)測曲線調(diào)整儲能充放電策略），提升系統(tǒng)韌性。（2）數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用：構(gòu)建物理電網(wǎng)的數(shù)字鏡像，實(shí)時(shí)映射設(shè)備狀態(tài)（如變壓器溫度、線路載流量），通過仿真預(yù)測故障風(fēng)險(xiǎn)（如線路過載），支持“預(yù)測性維護(hù)”。（3）多能互補(bǔ)的綜合能源管理：整合電、熱、氣、冷等多種能源系統(tǒng)，通過自動