2025年注冊電氣工程師考試電力系統(tǒng)自動化科目押題試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項選擇題（請選擇唯一正確的選項）1.已知某控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=(s+2)/(s^2+3s+2)，該系統(tǒng)的特征方程為s^2+3s+2=0，其特征根（閉環(huán)極點）為s1和s2，則s1和s2分別為（）。A.s1=-1,s2=-2B.s1=-2,s2=-1C.s1=-0.5,s2=-3D.s1=-3,s2=-0.52.在自動控制系統(tǒng)中，提高開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)幅值模|G(jω)H(jω)|的頻率ω，使得系統(tǒng)進入不穩(wěn)定工作狀態(tài)（發(fā)生等幅振蕩）的頻率，稱為（）。A.臨界頻率B.自然頻率C.增益交叉頻率D.相位交叉頻率3.某單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，要使該系統(tǒng)在階躍輸入下輸出響應(yīng)具有臨界阻尼特性，開環(huán)增益K應(yīng)等于（）。A.5B.10C.25D.504.一階慣性環(huán)節(jié)G(s)=K/(Ts+1)的頻率響應(yīng)特性中，其幅頻特性A(ω)和相頻特性φ(ω)的表達式分別為（）。A.A(ω)=K/sqrt(1+ω^2T^2),φ(ω)=-arctan(ωT)B.A(ω)=K*sqrt(1+ω^2T^2),φ(ω)=arctan(ωT)C.A(ω)=K/(1+ω^2T^2),φ(ω)=-arctan(ωT/2)D.A(ω)=K*(1+ω^2T^2),φ(ω)=arctan(ωT)5.在直流電動機的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的型別（提高無靜差度），通常引入（）。A.測速發(fā)電機反饋B.電流環(huán)反饋C.速度環(huán)反饋D.轉(zhuǎn)矩環(huán)反饋6.晶體管時間繼電器（如單結(jié)晶體管觸發(fā)器）主要用于（）。A.交流電壓調(diào)節(jié)B.直流電壓調(diào)節(jié)C.交流電流調(diào)節(jié)D.直流電流觸發(fā)大功率晶體管7.在電力電子變流器中，全控型器件（如GTO、IGBT、MOSFET）與半控型器件（如晶閘管SCR）的主要區(qū)別在于（）。A.導(dǎo)通電流大小B.關(guān)斷電壓大小C.是否可以由控制信號強制關(guān)斷D.驅(qū)動功率大小8.在三相全控橋式整流電路中，若交流側(cè)輸入電壓有效值為U2，控制角α=0度，則直流輸出電壓平均值Ud約為（）。A.1.35*U2B.1.17*U2C.0.9*U2D.0.637*U29.下列關(guān)于同步發(fā)電機勵磁方式的描述，錯誤的是（）。A.他勵方式是指勵磁電流由與發(fā)電機無關(guān)的獨立電源提供B.自勵方式是指勵磁電流由發(fā)電機本身發(fā)出的電流提供C.串勵方式是指勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)D.并勵方式是指勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)10.在電力系統(tǒng)中，衡量同步發(fā)電機或整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)是（）。A.功率因數(shù)B.電壓合格率C.功角穩(wěn)定性D.頻率偏差二、多項選擇題（請選擇所有正確的選項）1.描述線性定?？刂葡到y(tǒng)性能的主要指標(biāo)通常包括（）。A.上升時間trB.超調(diào)量σp%C.調(diào)節(jié)時間tsD.穩(wěn)態(tài)誤差essE.自然頻率ωn2.電力電子變流器拓撲結(jié)構(gòu)中，屬于電壓源型逆變器的主要特點是（）。A.輸出電壓為正弦波B.輸出電流由負載決定C.直流側(cè)需要較大電容濾波D.適用于需要獨立控制電壓和電流的場合E.輸出電壓波形通常包含諧波3.微機繼電保護裝置相比傳統(tǒng)電磁式繼電保護具有哪些顯著優(yōu)點？（）A.保護原理更復(fù)雜B.測量精度高C.功能豐富，可實現(xiàn)多種保護D.自檢和自恢復(fù)功能E.成本較低4.影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的主要因素包括（）。A.系統(tǒng)運行方式B.輸電線路參數(shù)C.發(fā)電機類型及勵磁特性D.負荷的性質(zhì)和分布E.繼電保護的動作時間5.變電站綜合自動化系統(tǒng)（SAS）通常包含哪些主要功能模塊？（）A.數(shù)據(jù)采集（DA）B.事件順序記錄（SOE）C.繼電保護裝置管理D.負荷控制與調(diào)度E.人機界面（HMI）與后臺監(jiān)控6.下列哪些技術(shù)可用于改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)？（）A.并聯(lián)電容器B.串聯(lián)電容器C.同步調(diào)相機D.晶體管交流穩(wěn)壓器E.無功補償靜止無功補償器（SVC）7.在電力電子電路中，整流電路的作用主要是（）。A.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電B.將直流電轉(zhuǎn)換為交流電C.提高直流電壓D.穩(wěn)定直流電壓E.濾除交流成分8.提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，可以采取的措施包括（）。A.增強電網(wǎng)的互聯(lián)性B.提高發(fā)電機的勵磁電壓C.采用快速繼電保護裝置D.裝設(shè)靜止無功補償器（SVC）E.限制系統(tǒng)中有功功率的輸出三、計算題1.某單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(s+2)(s+5))。試求：(1)當(dāng)K=10時，系統(tǒng)的阻尼比ζ和自然頻率ωn是多少？(2)若要求系統(tǒng)在階躍響應(yīng)中無超調(diào)（ζ=1），則K應(yīng)取多少？此時系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間ts（按5%標(biāo)準(zhǔn)）大致為多少秒？（假設(shè)系統(tǒng)可近似按二階系統(tǒng)分析）2.一三相半波整流電路，帶電阻性負載，交流電源電壓有效值U2=220V，負載電阻R=4Ω。試計算：(1)整流輸出電壓的平均值Ud；(2)流過晶閘管（或二極管）的平均電流Id；(3)流過交流電源的電流有效值I。3.某電力系統(tǒng)簡化為一機無窮大系統(tǒng)模型，系統(tǒng)總?cè)萘繛镾=1000MW，系統(tǒng)總功角為δ。系統(tǒng)在δ=30°時發(fā)生故障，故障持續(xù)0.1秒后清除。已知故障前發(fā)電機輸出功率Pm=800MW，故障時發(fā)電機輸出功率Pf=400MW，系統(tǒng)慣性時間常數(shù)H=5秒。試計算：(1)故障后發(fā)電機的功角變化率(dδ/dt)初值；(2)若不考慮阻尼，判斷該系統(tǒng)是否會發(fā)生失步（即功角δ是否會超過180°）？四、分析題1.試分析比較電力系統(tǒng)中，距離保護（ImpedanceRelay）和零序電流保護（Zero-sequenceCurrentRelay）在原理、適用范圍和保護對象上的主要區(qū)別。2.簡述在變電站綜合自動化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集（DA）子系統(tǒng)、監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)和繼電保護系統(tǒng)之間的基本關(guān)系和交互方式。3.闡述同步發(fā)電機自勵方式（如他勵、并勵、串勵）的基本原理，并分析各自的特點和適用場合。在電力系統(tǒng)中，哪種自勵方式應(yīng)用最為廣泛？為什么？---試卷答案一、單項選擇題1.A2.A3.C4.A5.C6.D7.C8.A9.C10.C二、多項選擇題1.A,B,C,D,E2.B,C,E3.B,C,D4.A,B,C,D,E5.A,B,C,E6.A,C,E7.A,E8.A,B,C,D三、計算題1.(1)阻尼比ζ=1/(2*sqrt(K*(1/2)))=1/(2*sqrt(10*0.5))=1/(2*sqrt(5))≈0.224自然頻率ωn=sqrt(K/(1/2))=sqrt(10/0.5)=sqrt(20)≈4.47rad/s(2)要使系統(tǒng)無超調(diào)（ζ=1），系統(tǒng)應(yīng)處于臨界阻尼狀態(tài)。對于二階系統(tǒng)，臨界阻尼對應(yīng)的開環(huán)增益Kcrit滿足：ωn^2=Kcrit/(1/2)，即Kcrit=2*ωn^2=2*(4.47)^2≈40所以K應(yīng)取40。臨界阻尼系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間ts大致為：ts=4*T=4*(1/ωn)=4*(1/4.47)≈0.89秒2.(1)Ud=1.35*U2*cos(α)=1.35*220*cos(0°)=1.35*220=297V(2)Id=Ud/R=297/4=74.25A(3)I=Id/0.45=74.25/0.45≈165A（0.45為單相半波整流電路交流側(cè)電流有效值與直流側(cè)平均電流的比值）3.(1)故障后發(fā)電機的功率差為ΔP=Pf-Pm=400-800=-400MW(負號表示制動性功率)根據(jù)經(jīng)典二階微分方程功角特性：M*(d^2δ/dt^2)+D*(dδ/dt)+Pm-Pf=Pme=1*(d^2δ/dt^2)+0*(dδ/dt)+800-400=400故(d^2δ/dt^2)=400初值發(fā)生在故障發(fā)生瞬間t=0+，此時功角δ=30°，(dδ/dt)初值即為故障前的角速度ω0=(Pm-Pme)/H=(800-1*30*sin30°)/5=(800-15)/5=783/5=156.6rad/s（此處簡化模型，未考慮故障點內(nèi)電勢變化，且未使用dω/dt=0假設(shè)，若按經(jīng)典模型，故障瞬間角速度不變，則dδ/dt初值應(yīng)為ω0，即156.6rad/s。若按簡化模型，則需重新審視方程）——*修正思路*：更簡單的初值求解是基于功率不平衡直接求角加速度初值。功率不平衡ΔP=-400MW=M*(dω/dt)|0+=M*(dω/dt)|0+=1*(dω/dt)|0+（假設(shè)dω/dt初值由功率差引起）。則(dω/dt)|0+=-400rad/s^2。由于ω=dδ/dt，故(dδ/dt)|0+=-400rad/s。(2)判斷是否失步，需解功角方程。簡化模型下：M*(d^2δ/dt^2)+D*(dδ/dt)=ΔP=-400即(d^2δ/dt^2)+0*(dδ/dt)=-400（假設(shè)D=0，H=1）積分一次得：(dδ/dt)=-400t+C1再次積分得：δ(t)=-200t^2+C1t+C2初始條件：t=0,δ=π/6rad,(dδ/dt)=0代入得：C2=π/6,C1=0所以δ(t)=-200t^2+π/6令δ(t)>π=>-200t^2+π/6>π=>-200t^2>5π/6=>t^2<-5π/(1200)=>t^2<-0.0131由于t^2不能為負，此簡化模型下功角不會超過π，即系統(tǒng)不會失步。*注意：此為高度簡化模型分析，實際情況需考慮更復(fù)雜的模型和D值。*四、分析題1.距離保護（ImpedanceRelay）：原理：根據(jù)故障點到保護安裝點的距離（阻抗）與故障類型（相間、接地）相關(guān)的特性，測量故障點至保護安裝點的電壓和電流，計算阻抗值，與整定值比較做出判斷。適用范圍：主要用于輸電線路，作為主保護或后備保護，可根據(jù)整定距離實現(xiàn)不同線路段的保護。保護對象：輸電線路相間短路和接地短路（通過不同接線方式）。零序電流保護（Zero-sequenceCurrentRelay）：原理：利用故障時出現(xiàn)零序電流（Ux,Ix,I0）的特點，測量零序電流或零序電壓，當(dāng)其幅值超過整定值時發(fā)出動作信號。適用范圍：主要用于輸電線路的接地故障保護，也可用于發(fā)電機、變壓器等設(shè)備的接地保護。保護對象：輸電線路、變壓器、發(fā)電機等的接地故障。主要區(qū)別：距離保護基于阻抗測量，與距離成正比，受系統(tǒng)運行方式影響較大；零序電流保護基于零序分量測量，直接反映接地故障，受系統(tǒng)運行方式影響相對較小（但受系統(tǒng)接地方式影響）。距離保護可保護相間故障，零序保護主要保護接地故障。2.數(shù)據(jù)采集（DA）子系統(tǒng)負責(zé)實時采集來自變電站一次設(shè)備的模擬量（如電壓、電流、溫度）和開關(guān)量（如斷路器位置、刀閘位置）信號，進行初步處理和轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)傳輸至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)是變電站綜合自動化系統(tǒng)的核心，負責(zé)接收DA子系統(tǒng)上送的數(shù)據(jù)，進行存儲、處理、分析，通過人機界面（HMI）向運行人員提供實時監(jiān)控畫面、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表生成、操作命令下達等功能。繼電保護系統(tǒng)負責(zé)對電力設(shè)備和線路進行實時監(jiān)測，當(dāng)檢測到故障時，依據(jù)整定原則快速判斷并發(fā)出跳閘指令，切除故障設(shè)備，保護系統(tǒng)安全。它們之間的關(guān)系：DA子系統(tǒng)是