电力系统自动化控制知识考点梳理与练习

综合试卷第=PAGE1*2-11页（共=NUMPAGES1*22页） 综合试卷第=PAGE1*22页（共=NUMPAGES1*22页）PAGE①姓名所在地区姓名所在地区身份证号密封线1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和所在地区名称。2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3.不要在试卷上乱涂乱画，不要在标封区内填写无关内容。一、选择题1.电力系统自动化的主要目的是什么？

A.提高发电效率

B.保障电力系统安全稳定运行

C.减少人力资源成本

D.提高电能质量

2.自动化控制系统中，反馈控制系统与开环控制系统的区别是什么？

A.反馈控制系统具有闭环结构，开环控制系统没有

B.反馈控制系统输出受输入影响，开环控制系统不受

C.反馈控制系统适用于动态过程，开环控制系统适用于静态过程

D.以上都是

3.PLC（可编程逻辑控制器）在电力系统自动化中主要应用于哪些方面？

A.故障诊断

B.自动化保护

C.监测与控制

D.以上都是

4.SCADA系统的主要功能是什么？

A.实时数据采集

B.设备监控

C.事件记录与报警

D.以上都是

5.在电力系统自动化中，继电保护装置的作用是什么？

A.及时切除故障

B.减少故障损失

C.提高系统可靠性

D.以上都是

6.自动化控制系统中，PID控制器的基本原理是什么？

A.通过比例、积分、微分作用来调节控制量

B.通过反馈信号与设定值比较来调节控制量

C.通过改变输入信号的大小来调节控制量

D.通过改变输出信号的大小来调节控制量

7.电力系统自动化中的远程通信技术主要包括哪些？

A.电力线载波通信

B.无线通信

C.光纤通信

D.以上都是

8.电力系统自动化中，电力电子技术的主要应用有哪些？

A.变频调速

B.有源滤波

C.无功补偿

D.以上都是

答案及解题思路：

1.B.电力系统自动化的主要目的是保障电力系统安全稳定运行。

解题思路：自动化技术的应用是为了提高电力系统的可靠性，保证电力系统的安全稳定运行。

2.D.反馈控制系统与开环控制系统的区别是以上都是。

解题思路：反馈控制系统和开环控制系统在结构、输出、适用性等方面都有所区别。

3.D.PLC在电力系统自动化中主要应用于故障诊断、自动化保护和监测与控制。

解题思路：PLC因其编程灵活、可靠性高，广泛应用于电力系统的多个方面。

4.D.SCADA系统的主要功能包括实时数据采集、设备监控、事件记录与报警。

解题思路：SCADA系统作为电力系统自动化的重要组成部分，其功能涵盖了电力系统监控的各个方面。

5.D.继电保护装置的作用是及时切除故障、减少故障损失、提高系统可靠性。

解题思路：继电保护装置在电力系统中起着关键的保护作用，保证系统安全稳定运行。

6.A.PID控制器的基本原理是通过比例、积分、微分作用来调节控制量。

解题思路：PID控制器通过这三种控制作用，实现对控制系统的精确调节。

7.D.电力系统自动化中的远程通信技术主要包括电力线载波通信、无线通信和光纤通信。

解题思路：远程通信技术在电力系统自动化中扮演着重要角色，多种通信方式的应用保证了信息的有效传递。

8.D.电力系统自动化中，电力电子技术的主要应用包括变频调速、有源滤波和无功补偿。

解题思路：电力电子技术在电力系统自动化中的应用，提高了电能的利用效率和系统的稳定性。

：二、填空题1.电力系统自动化技术主要包括______、______、______等方面。

监控与控制

保护与安全

信息与通信

2.SCADA系统的基本组成部分包括______、______、______、______。

数据采集单元

数据处理单元

通信单元

人机界面

3.电力系统自动化中，继电保护装置的主要类型有______、______、______、______。

防故障保护

防短路保护

防过负荷保护

防雷击保护

4.PLC在电力系统自动化中的应用包括______、______、______、______。

工业控制

电动机控制

电气保护

数据采集与处理

5.PID控制器的主要参数包括______、______、______。

比例系数（P）

积分系数（I）

微分系数（D）

6.电力系统自动化中的远程通信技术主要有______、______、______。

电力线载波通信

微波通信

卫星通信

7.电力电子技术在电力系统自动化中的应用主要包括______、______、______。

变频调速

变频器应用

电力电子开关

答案及解题思路：

答案：

1.监控与控制、保护与安全、信息与通信

2.数据采集单元、数据处理单元、通信单元、人机界面

3.防故障保护、防短路保护、防过负荷保护、防雷击保护

4.工业控制、电动机控制、电气保护、数据采集与处理

5.比例系数（P）、积分系数（I）、微分系数（D）

6.电力线载波通信、微波通信、卫星通信

7.变频调速、变频器应用、电力电子开关

解题思路：

1.针对电力系统自动化技术，填空应涵盖其核心领域，如监控与控制、保护与安全以及信息与通信。

2.SCADA系统是一个综合监控系统，其基本组成部分应包括数据采集、处理、通信和人机交互界面。

3.继电保护装置的类型应包括常见的几种保护方式，如防故障、防短路、防过负荷和防雷击。

4.PLC的应用非常广泛，包括工业控制、电动机控制、电气保护和数据采集处理等多个方面。

5.PID控制器作为经典的控制算法，其参数设置包括比例、积分和微分三个主要参数。

6.远程通信技术在电力系统中应用广泛，常见的有电力线载波、微波和卫星通信等。

7.电力电子技术在自动化中的应用包括变频调速、变频器应用和电力电子开关等方面。三、判断题1.电力系统自动化技术可以提高电力系统的安全稳定性。（）

答案：√

解题思路：电力系统自动化技术通过实时监控和自动控制，能够及时发觉并处理电力系统中的异常情况，从而提高系统的安全性和稳定性。

2.自动化控制系统可以提高电力系统的经济性。（）

答案：√

解题思路：自动化控制系统通过优化运行参数和调度策略，减少能源浪费，提高发电效率，从而降低成本，提高电力系统的经济性。

3.SCADA系统可以实现电力系统的远程监控和管理。（）

答案：√

解题思路：SCADA（监控与数据采集）系统能够实时采集电力系统的运行数据，并通过网络实现远程监控和管理，提高系统的运行效率和可靠性。

4.继电保护装置可以防止电力系统发生故障。（）

答案：×

解题思路：继电保护装置的主要功能是在电力系统发生故障时迅速切断故障部分，减少损失。但它不能完全防止故障的发生，只能减少故障带来的影响。

5.PLC在电力系统自动化中的应用范围越来越广。（）

答案：√

解题思路：PLC（可编程逻辑控制器）因其可靠性高、编程灵活等优点，在电力系统自动化领域的应用越来越广泛，适用于各种控制场合。

6.PID控制器可以实现对电力系统参数的精确控制。（）

答案：√

解题思路：PID控制器通过调整比例、积分和微分参数，可以实现对电力系统参数的精确控制，提高系统的响应速度和稳定性。

7.电力电子技术在电力系统自动化中的应用可以提高电力系统的可靠性和稳定性。（）

答案：√

解题思路：电力电子技术能够实现电能的高效转换和传输，减少能量损耗，同时提高电力系统的调节能力和响应速度，从而提高系统的可靠性和稳定性。四、简答题1.简述电力系统自动化的主要作用。

答案：

电力系统自动化的主要作用包括：

1.提高电力系统的运行效率和可靠性；

2.降低运行成本，减少能源浪费；

3.增强电力系统的安全性和稳定性；

4.便于电力系统的远程监控和调度；

5.支持新能源的并网和利用。

解题思路：

概述电力系统自动化的目的，然后具体列出其作用，结合电力系统运行的实际需求和自动化技术带来的改变进行阐述。

2.简述SCADA系统的基本组成和功能。

答案：

SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统的基本组成包括：

1.数据采集单元：负责收集实时数据；

2.通信网络：用于传输数据；

3.监控中心：显示数据，进行操作和控制；

4.控制单元：执行监控中心的指令。

其功能包括：

1.实时监控电力系统的运行状态；

2.数据存储和分析；

3.事件记录和报警；

4.远程控制和操作。

解题思路：

介绍SCADA系统的组成部分，然后详细说明每个部分的作用，最后概述系统的整体功能。

3.简述继电保护装置在电力系统自动化中的作用。

答案：

继电保护装置在电力系统自动化中的作用包括：

1.快速检测和定位故障；

2.自动切除故障区域，防止故障扩大；

3.保障电力系统的稳定运行；

4.减少停电时间，提高供电可靠性。

解题思路：

先解释继电保护装置的基本功能，然后结合其在电力系统自动化中的实际应用，说明其对系统稳定性和供电质量的重要性。

4.简述PLC在电力系统自动化中的应用。

答案：

PLC（ProgrammableLogicController）在电力系统自动化中的应用包括：

1.故障检测与诊断；

2.自动控制设备启动和停止；

3.优化设备运行状态；

4.与SCADA系统配合，实现远程监控和控制。

解题思路：

描述PLC的基本功能，然后结合电力系统自动化需求，说明其在故障处理、设备控制和远程监控方面的应用。

5.简述PID控制器在电力系统自动化中的应用。

答案：

PID控制器在电力系统自动化中的应用包括：

1.电机调速控制；

2.温度控制；

3.压力控制；

4.液位控制。

它通过调节输入信号，实现对系统参数的精确控制，提高系统运行的经济性和可靠性。

解题思路：

首先介绍PID控制器的工作原理，然后结合电力系统自动化中常见的控制需求，举例说明其在不同控制场景中的应用。五、论述题1.结合实际案例，论述电力系统自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面的作用。

（1）引言：简述电力系统自动化技术在提高安全稳定性中的重要性。

（2）案例一：某地区电网因突发电磁干扰导致电压波动，自动化系统迅速响应，通过调整发电机出力，成功恢复电压稳定。

（3）案例二：某高压输电线路因雷击发生故障，自动化系统实时监测，自动切断故障线路，保障了电网安全稳定运行。

（4）总结：分析电力系统自动化技术在提高安全稳定性方面的具体作用，如实时监测、快速响应、故障隔离等。

2.论述电力系统自动化技术在提高电力系统经济性方面的作用。

（1）引言：简述电力系统自动化技术在提高经济性中的重要性。

（2）案例一：某电力公司通过自动化系统优化调度，实现电力资源的合理配置，降低发电成本。

（3）案例二：某地区电网采用智能变电站，减少设备维护成本，提高经济效益。

（4）总结：分析电力系统自动化技术在提高经济性方面的具体作用，如优化调度、减少维护成本等。

3.论述电力系统自动化技术在提高电力系统可靠性方面的作用。

（1）引言：简述电力系统自动化技术在提高可靠性中的重要性。

（2）案例一：某地区电网采用自动化保护装置，有效降低设备故障率，提高供电可靠性。

（3）案例二：某电力公司通过自动化系统实时监测设备运行状态，提前发觉并排除隐患，保障电力系统可靠性。

（4）总结：分析电力系统自动化技术在提高可靠性方面的具体作用，如故障预警、设备状态监测等。

4.论述电力系统自动化技术在提高电力系统环保性方面的作用。

（1）引言：简述电力系统自动化技术在提高环保性中的重要性。

（2）案例一：某发电厂采用自动化控制系统，降低污染物排放，改善环境质量。

（3）案例二：某地区电网通过自动化调度，优化能源结构，提高环保功能。

（4）总结：分析电力系统自动化技术在提高环保性方面的具体作用，如降低污染物排放、优化能源结构等。

答案及解题思路：

答案：

1.电力系统自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面的作用主要体现在实时监测、快速响应、故障隔离等方面。如案例一和案例二所示，自动化系统可以及时发觉并处理电网故障，保障电网安全稳定运行。

2.电力系统自动化技术在提高电力系统经济性方面的作用主要体现在优化调度、减少维护成本等方面。如案例一和案例二所示，通过自动化系统可以合理配置电力资源，降低发电成本，提高经济效益。

3.电力系统自动化技术在提高电力系统可靠性方面的作用主要体现在故障预警、设备状态监测等方面。如案例一和案例二所示，自动化系统可以提前发觉设备隐患，保障电力系统可靠性。

4.电力系统自动化技术在提高电力系统环保性方面的作用主要体现在降低污染物排放、优化能源结构等方面。如案例一和案例二所示，通过自动化系统可以改善环境质量，提高环保功能。

解题思路：

1.确定题目要求，明确需要论述的方向。

2.查找相关实际案例，了解电力系统自动化技术在提高安全稳定性、经济性、可靠性和环保性方面的应用。

3.分析案例，总结电力系统自动化技术在各个方面的具体作用。

4.按照题目要求，分点论述，保持论述的逻辑性和完整性。

5.结合案例，对论述内容进行总结，形成完整的答案。六、计算题1.计算PID控制器参数Kp、Ki、Kd的值，使其满足一定的控制要求。

题目内容：某工业过程控制系统中，需要使用PID控制器来调节温度，系统响应要求为：超调量不超过10%，调节时间不大于30秒。已知过程对象的传递函数为G(s)=K/(Ts1)，求PID控制器参数Kp、Ki、Kd的值。

2.计算电力系统负荷电流，并判断其是否在正常范围内。

题目内容：某110kV变电站，已知母线电压为110kV，功率因数为0.85，负荷功率为100MW。请计算负荷电流，并判断是否在正常范围内。

3.计算SCADA系统中数据传输速率对系统功能的影响。

题目内容：某SCADA系统用于实时监控电力系统，系统包含50个测点。假设数据传输速率为1kbps，每个测点每秒需传输100字节数据。请计算整个系统每秒的数据传输量，并分析对系统功能的影响。

4.计算继电保护装置的动作时间，并分析其对电力系统稳定性的影响。

题目内容：某电力系统中的线路保护装置，其整定时间为0.1秒。假设线路发生故障，故障点距离保护装置10公里，线路传输速度为0.5公里/秒。请计算保护装置的动作时间，并分析其对电力系统稳定性的影响。

答案及解题思路：

1.答案：

Kp=0.2

Ki=0.04

Kd=0.02

解题思路：根据PID控制器设计方法，首先确定过程对象的自然频率和阻尼比，然后利用比例、积分、微分参数的计算公式来确定Kp、Ki、Kd的值。

2.答案：

负荷电流=(100MW/(110kV×0.85))=4.7A

解题思路：根据负荷功率、电压和功率因数的关系计算负荷电流，然后与正常负荷电流范围进行比较。

3.答案：

每秒数据传输量=50测点×100字节/测点=5000字节/秒

解题思路：计算每个测点每秒的数据量，然后乘以测点总数得到系统每秒的数据传输量，根据数据传输速率评估系统功能。

4.答案：

保护装置的动作时间=0.1秒

解题思路：根据线路长度和传输速度计算信号传输时间，再加上整定时间得到保护装置的动作时间。分析时考虑动作时间对故障隔离速度和系统稳定性的影响。七、综合应用题1.分析电力系统自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面的应用案例。

（1）描述案例背景，包括系统组成、运行状况等。

（2）阐述自动化技术在此案例中的应用及其具体措施。

（3）分析应用自动化技术后，系统安全稳定性的提升效果。

（4）总结自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面的作用。

2.分析电力系统自动化技术在提高电力系统经济性方面的应用案例。

（1）描述案例背景，包括系统组成、运行状况等。

（2）阐述自动化技术在此案例中的应用及其具体措施。

（3）分析应用自动化技术后，系统经济性的提升效果。

（4）总结自动化技术在提高电力系统经济性方面的作用。

3.分析电力系统自动化技术在提高电力系统可靠性方面的应用案例。

（1）描述案例背景，包括系统组成、运行状况等。

（2）阐述自动化技术在此案例中的应用及其具体措施。

（3）分析应用自动化技术后，系统可靠性的提升效果。

（4）总结自动化技术在提高电力系统可靠性方面的作用。

4.分析电力系统自动化技术在提高电力系统环保性方面的应用案例。

（1）描述案例背景，包括系统组成、运行状况等。

（2）阐述自动化技术在此案例中的应用及其具体措施。

（3）分析应用自动化技术后，系统环保性的提升效果。

（4）总结自动化技术在提高电力系统环保性方面的作用。

答案及解题思路：

1.电力系统自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面的应用案例（以某省电力系统为例）：

答案：

（1）该省电力系统由发电、输电、变电和配电四大环节组成，运行状况良好，但在高峰负荷期间容易出现稳定问题。

（2）在提高安全稳定性方面，该省电力系统采用了以下自动化技术：智能调度控制系统、线路保护装置、继电保护系统等。

（3）通过应用这些自动化技术，系统在高峰负荷期间的安全稳定性得到了显著提升。

（4）自动化技术在提高电力系统安全稳定性方面发挥了重要作用。

解题思路：

首先描述案例背景，说明