电气二次设备知识重点题库

电气二次设备知识重点题库在电力系统运行中，电气二次设备承担着监测、控制、保护一次设备（如发电机、变压器、断路器等）的核心功能，是保障电网安全稳定、电能计量精准、运维管理高效的关键支撑。本题库聚焦二次设备核心知识点，通过“知识点精讲+典型题型”的形式，帮助电力从业者、院校学生系统梳理专业知识，提升理论应用与实操分析能力。第一章二次设备基础认知1.1二次设备的定义与分类知识点精讲二次设备是相对于一次设备（直接参与电能生产、传输、分配的高压设备，如母线、开关、变压器等）而言，主要功能为：监测：采集一次设备运行参数（电压、电流、温度等）；控制：接收指令对一次设备进行分合闸、调节等操作；保护：当系统故障时，快速切除故障元件，保障电网安全；计量：精准统计电能生产、消耗数据；通信与自动化：实现设备间信息交互、远程监控与智能运维。按功能分类，二次设备可分为保护类（继电保护装置、故障录波器）、测控类（测控装置、PMU同步相量测量装置）、计量类（电能表、互感器二次回路）、操作与信号类（操作电源、信号继电器）、自动化类（SCADA系统、变电站综合自动化系统）等。典型题型1.单选题：以下属于二次设备的是（）A.110kV断路器B.220kV变压器C.线路保护装置D.35kV母线（答案：C。解析：A、B、D为一次设备，直接参与电能传输；C为保护类二次设备，监测并保护线路。）2.判断题：二次设备的电压等级通常低于一次设备，且不直接参与电能生产。（）（答案：√。解析：二次设备多为低压设备，通过互感器等获取一次设备信息，功能为监测、控制而非电能传输。）第二章继电保护装置核心考点2.1继电保护的“四性”要求知识点精讲继电保护装置需满足可靠性（不误动、不拒动）、选择性（故障时仅切除故障元件，非故障部分继续运行）、速动性（快速切除故障，减少设备损坏与停电时间）、灵敏性（在故障初期或轻微故障时，保护能可靠动作）。“四性”的优先级：可靠性为核心，选择性与速动性需平衡（如近后备保护侧重速动，远后备保护侧重选择性），灵敏性需通过校验（如灵敏系数≥1.2~1.5）。典型题型1.多选题：继电保护“四性”包含以下哪些？（）A.可靠性B.选择性C.速动性D.经济性（答案：ABC。解析：继电保护四性为可靠、选择、速动、灵敏，经济性不属于保护性能要求。）2.简答题：简述“选择性”与“速动性”在继电保护中的矛盾与协调方式。（参考答案：矛盾：选择性要求故障时仅切除最小范围元件，可能需延时配合；速动性要求快速切除故障，减少危害。协调：①采用“近后备+远后备”：近后备（本元件保护拒动时，由相邻元件保护速动）侧重速动；远后备（相邻元件保护拒动时，由上级保护动作）侧重选择性。②利用电流速断保护（速动但无选择性）与过流保护（有选择性但延时）配合，通过“带时限电流速断”兼顾两者。）2.2典型保护原理（线路、变压器、母线）知识点精讲线路保护：相间短路：电流速断（无时限，保护线路首端）、限时电流速断（带短延时，保护线路全长）、过电流保护（带长延时，作为后备）；接地短路：零序电流保护（利用故障时零序电流，适用于中性点接地系统）、接地距离保护（利用故障时电压、电流的相位差）。变压器保护：主保护：差动保护（反映绕组间短路，基于“差流”动作）、瓦斯保护（反映内部故障，轻瓦斯发信号，重瓦斯跳闸）；后备保护：过流保护、零序过流保护（中性点接地变压器）、过负荷保护（发信号）。母线保护：差动保护（母线电流差动，需考虑TA变比、极性匹配）；失灵保护（断路器拒动时，跳开相邻断路器，缩小故障范围）。典型题型1.单选题：变压器内部发生轻微匝间短路时，应动作的保护是（）A.差动保护B.重瓦斯保护C.轻瓦斯保护D.过流保护（答案：C。解析：轻微匝间短路产生少量气体，轻瓦斯发信号；重瓦斯需大量气体或油流速度触发，差动保护需短路电流达到动作值。）2.判断题：线路零序电流保护的灵敏度高于相间过流保护，因此可作为接地故障的主保护。（）（答案：√。解析：接地故障时零序电流仅在故障线路流通，非故障线路零序电流小，因此零序保护灵敏度高，可作为接地故障主保护。）第三章自动化与监控系统3.1变电站综合自动化系统（SAS）架构知识点精讲SAS采用分层分布式结构，分为：站控层：包含监控主机、操作员工作站，实现全站数据汇总、远方监控、高级应用（如五防、报表生成）；间隔层：按一次设备间隔配置（如线路间隔、主变间隔），包含测控装置、保护装置，实现本间隔数据采集、控制、保护；过程层：包含合并单元（MU）、智能终端（FTU/RTU）、电子式互感器（ECT/EVT），实现模拟量/开关量的数字化采集与传输（智能变电站中，过程层与间隔层通过SV、GOOSE报文通信）。SAS的核心优势：信息共享、减少电缆、便于扩建、支持远方运维。典型题型1.多选题：变电站综合自动化系统的分层结构包含（）A.站控层B.间隔层C.过程层D.应用层（答案：ABC。解析：SAS分层为站控、间隔、过程层，应用层为站控层的功能子集。）2.简答题：简述智能变电站中“SV报文”与“GOOSE报文”的功能区别。（参考答案：①SV报文（采样值报文）：传输电子式互感器采集的模拟量（电流、电压），用于保护、测控的采样计算，需高实时性、低抖动；②GOOSE报文（通用面向对象变电站事件）：传输开关量信息（如断路器位置、保护动作信号），用于间隔层设备间的快速联锁（如失灵保护、重合闸），支持事件驱动的快速传输。）3.2远动与SCADA系统知识点精讲远动装置（RTU）：采集变电站实时数据（遥测、遥信），向调度端发送；接收调度端指令（遥控、遥调），驱动一次设备动作。SCADA（数据采集与监视控制）：调度端核心系统，功能包括：数据采集：实时获取各厂站的电压、电流、功率、开关位置等；监视控制：图形化展示电网运行状态，远程控制断路器、调节变压器分接头；告警与事件：异常数据（如越限、保护动作）实时告警，记录事件顺序（SOE）。远动通信规约：常用101/104规约（IEC____/104）、CDT规约（循环式远动规约）、Modbus（多用于厂站级通信）。典型题型1.单选题：以下属于SCADA系统“四遥”功能的是（）A.遥测、遥信、遥控、遥调B.遥测、遥信、遥视、遥调C.遥测、遥信、遥控、遥测D.遥信、遥控、遥调、遥视（答案：A。解析：SCADA“四遥”为遥测（模拟量采集）、遥信（开关量采集）、遥控（开关控制）、遥调（参数调节，如变压器分接头）。）2.判断题：104规约是基于TCP/IP的远动通信规约，适用于调度端与厂站的高速数据传输。（）（答案：√。解析：IEC____规约采用TCP/IP协议，支持大流量数据传输，常用于调度自动化系统。）第四章测量与计量装置4.1互感器二次回路知识点精讲电流互感器（CT）：二次侧严禁开路（开路会产生高电压，危及设备与人身安全），需可靠接地（防止一次侧故障时，二次侧感应高压）。电压互感器（PT）：二次侧严禁短路（短路会产生大电流，烧毁绕组），需可靠接地（保护接地与工作接地，工作接地用于电压回路参考）。互感器二次回路的配置原则：独立绕组（保护、计量、测控需独立绕组，避免相互干扰）、一点接地（二次回路只在控制室或保护屏一点接地，防止地电位差引入干扰）。典型题型1.单选题：电流互感器二次侧开路的危害是（）A.烧毁绕组B.产生高电压C.计量不准D.保护拒动（答案：B。解析：CT二次侧开路时，磁势无法平衡，铁芯饱和，二次侧感应出数千伏高压，危及安全。）2.判断题：电压互感器二次侧应配置熔断器，而电流互感器二次侧应配置空气开关。（）（答案：×。解析：PT二次侧短路电流大，需配置熔断器；CT二次侧严禁开路，若配置空气开关，跳闸后会导致开路，因此CT二次侧一般不装开关，仅在试验时临时断开。）4.2电能计量装置知识点精讲计量装置组成：电能表（有功/无功）、互感器（CT/PT）、二次回路（导线、端子排）、计量柜（屏）。接线方式：三相三线：适用于三相平衡负荷（如高压用户、变压器），采用两元件电能表（如DS型）；三相四线：适用于三相不平衡负荷（如低压用户），采用三元件电能表（如DT型）。误差要求：Ⅰ类计量装置（关口计量）误差≤0.2S级，Ⅱ类（跨省联络线）≤0.5S级，Ⅲ类（大工业用户）≤1.0级，Ⅳ类（一般用户）≤2.0级。典型题型1.多选题：以下关于电能计量装置的说法正确的是（）A.三相三线计量装置适用于低压居民用户B.互感器的误差会直接影响计量准确性C.Ⅰ类计量装置的精度要求最高D.计量回路应与保护回路共用CT绕组（答案：BC。解析：A错误，低压居民为三相四线或单相；D错误，计量与保护需独立CT绕组，避免保护动作影响计量。）2.简答题：简述电能计量装置“失压”对计量的影响及处理措施。（参考答案：失压指PT二次侧无电压或电压异常，导致电能表少计电量（因功率P=UIcosφ，U为0时P为0）。处理：①检查PT二次回路（熔断器、接线端子、空开）；②更换故障PT或二次元件；③对失压期间的电量进行追补（根据失压时间、负荷电流、功率因数估算）。）第五章操作与信号系统5.1操作电源系统知识点精讲操作电源分为直流电源（蓄电池组、充电机）和交流电源（站用变、UPS），核心功能是为断路器操作、保护装置、控制回路提供可靠电源。直流系统：采用浮充电运行方式（充电机与蓄电池并联，正常时充电机供电，故障时蓄电池放电），电压等级：220V（大型变电站）、110V（中小型）。交流不间断电源（UPS）：为监控系统、自动化装置提供无间断交流电源，防止市电中断导致设备失电。操作电源的可靠性要求：蓄电池需定期充放电试验（核对性放电，检测容量），充电机需具备稳压、稳流、浮充/均充切换功能。典型题型1.单选题：变电站直流系统的运行方式是（）A.充电机单独运行B.蓄电池单独运行C.充电机与蓄电池并联浮充D.充电机与蓄电池串联（答案：C。解析：浮充电方式下，充电机带负荷并给蓄电池补电，故障时蓄电池放电。）2.判断题：UPS的作用是在市电中断时，继续为保护装置提供直流电源。（）（答案：×。解析：UPS提供交流电源，保护装置一般由直流系统供电；UPS主要为监控、自动化等交流设备供电。）5.2信号与控制回路知识点精讲控制回路：实现断路器的分合闸操作，包含：操作机构：电磁式、弹簧储能式、液压式；控制电源：直流（防止交流失电导致拒动）；防跳回路：防止断路器多次重合（当合闸命令未解除且断路器跳闸时，防跳继电器动作，切断合闸回路）。信号系统：分为事故信号（保护动作、断路器跳闸，声光告警）、预告信号（设备异常，如过负荷、PT断线，光字牌+音响）、位置信号（断路器、隔离开关位置指示）。典型题型1.多选题：断路器控制回路的“防跳”功能是为了防止（）A.断路器拒动B.断路器多次合闸C.合闸线圈烧毁D.保护误动（答案：BC。解析：防跳回路在合闸命令持续且断路器跳闸时，切断合闸回路，避免多次合闸导致线圈过热或机构损坏。）2.简答题：简述“光字牌”信号与“事故音响”的区别及应用场景。（参考答案：①光字牌信号：属于预告信号，反映设备异常（如过负荷、PT断线），仅光字牌点亮，无强烈音响，提示需关注但不紧急；②事故音响：属于事故信号，反映保护动作、断路器跳闸等紧急故障，声光同时告警，需立即处理。场景：过负荷时长时间光字牌提示，短路故障时事故音响+光字牌同时触发。）第六章综合测试与故障处理6.1二次设备测试方法知识点精讲继电保护测试：采用继电保护测试仪（如继保之星、昂立），模拟故障电流、电压，测试保护的动作值、动作时间、逻辑正确性（如差动保护的差流校验、距离保护的阻抗圆校验）。二次回路测试：绝缘测试：用兆欧表测试二次回路对地绝缘（≥1MΩ，直流回路≥2MΩ）；回路电阻测试：测试CT/PT二次回路电阻（≤设计值，防止压降过大）；极性测试：CT/PT的极性（同名端）需正确，否则保护会误动（如差动保护差流异常）。典型题型1.单选题：测试继电保护动作时间时，应使用（）A.万用表B.兆欧表C.继电保护测试仪D.示波器（答案：C。解析：继电保护测试仪可输出模拟故障量，同时记录保护动作时间。）2.判断题：二次回路绝缘测试时，需将所有设备电源断开，且拆除互感器二次侧的接地。（）（答案：×。解析：二次