2025年变电所综合自动化总复习试题与答案

2025年变电所综合自动化总复习试题与答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.变电所综合自动化系统中，负责实现全站设备监控、数据远传及人机交互功能的核心层是（）。A.过程层B.间隔层C.站控层D.通信层答案：C2.下列不属于变电所综合自动化系统基本功能的是（）。A.数据采集与处理B.自动重合闸C.无功电压自动调节D.设备台账管理答案：D3.IEC61850标准中，用于描述智能电子设备（IED）功能和数据的模型是（）。A.GOOSEB.SVC.SCLD.MMS答案：C4.保护装置的采样周期通常设置为（）。A.1msB.5msC.10msD.20ms答案：A（注：典型采样频率为每周波24点，50Hz系统下周期约为0.83ms，此处取近似值1ms）5.变电所监控系统中，遥信量的传输通常采用（）。A.模拟量传输B.数字量传输C.脉冲量传输D.频率量传输答案：B6.智能终端的主要功能是（）。A.实现模拟量采样B.完成保护逻辑计算C.执行开关设备的分合闸操作D.存储历史数据答案：C7.下列通信协议中，支持面向通用对象的变电站事件（GOOSE）传输的是（）。A.IEC60870-5-103B.MODBUSC.IEC61850D.DNP3.0答案：C8.母线保护装置的启动条件通常不包括（）。A.母线电压异常B.任一连接元件电流突变量启动C.任一连接元件零序电流启动D.站控层指令直接启动答案：D9.变电所自动化系统中，防误闭锁功能的实现方式不包括（）。A.电气闭锁B.机械闭锁C.软件逻辑闭锁D.人工监护闭锁答案：D10.合并单元（MU）的主要作用是（）。A.合并多台保护装置的跳闸出口B.将电子式互感器的数字信号转换为标准格式C.实现站控层与间隔层的通信转发D.存储故障录波数据答案：B11.监控系统画面中，断路器的位置信号显示“分”但实际处于合闸状态，可能的原因是（）。A.断路器辅助接点接触不良B.保护装置采样通道故障C.站控层服务器死机D.交换机电源中断答案：A12.下列属于远动装置（RTU）基本功能的是（）。A.故障录波B.五防闭锁C.遥测、遥信、遥控、遥调D.母线差动保护答案：C13.变电所自动化系统的抗干扰措施中，不属于硬件措施的是（）。A.屏蔽电缆B.光电隔离C.软件滤波D.接地装置答案：C14.变压器保护装置中，反映变压器内部绕组匝间短路的主保护是（）。A.过电流保护B.瓦斯保护C.零序保护D.过负荷保护答案：B15.智能变电站中，SV（采样值）报文的传输通常采用（）。A.点对点方式B.广播方式C.组播方式D.单播方式答案：C16.下列关于间隔层设备的描述，错误的是（）。A.直接连接一次设备B.完成本间隔的保护、测量功能C.通过通信网络与站控层交互D.包括线路保护装置、变压器保护装置等答案：A（注：间隔层设备连接过程层设备，而非直接连接一次设备）17.监控系统的遥测数据误差应不超过（）。A.0.5%B.1%C.2%D.5%答案：A18.变电所自动化系统的对时方式中，精度最高的是（）。A.网络对时（NTP）B.秒脉冲对时（PPS）C.串口对时D.IRIG-B对时答案：D（注：IRIG-B对时精度可达微秒级，优于其他方式）19.下列情况中，不会触发故障录波装置启动的是（）。A.系统频率超过50±0.5HzB.线路电流超过额定值1.2倍C.母线电压低于额定值80%D.保护装置发出跳闸命令答案：B（注：故障录波通常由故障量启动，过负荷一般不触发）20.智能终端与断路器的控制回路中，“防跳”功能的作用是（）。A.防止断路器误分闸B.防止断路器多次分合C.防止控制电源失电D.防止操作机构卡涩答案：B二、填空题（每题2分，共40分）1.变电所综合自动化系统按功能分层通常分为站控层、________和过程层。答案：间隔层2.IEC61850标准定义的通信模型中，________用于传输实时性要求高的开关量信号（如跳闸、合闸命令）。答案：GOOSE3.保护装置的“四统一”原则包括统一技术标准、统一原理接线、统一符号和________。答案：统一端子排布置4.智能变电站中，电子式电流互感器的输出信号通常为________（数字量/模拟量）。答案：数字量5.监控系统的“四遥”功能是指遥测、遥信、遥控和________。答案：遥调6.母线保护的主要判据包括电流差动原理和________。答案：电压闭锁7.合并单元的同步方式通常采用________（如GPS或北斗对时）。答案：外部对时8.防误闭锁系统的“五防”功能包括防止误分合断路器、防止带负荷拉合隔离开关、防止带电挂接地线、防止带接地线合断路器和________。答案：防止误入带电间隔9.变压器的主保护包括瓦斯保护和________。答案：纵差动保护10.远动装置的通信规约中，________（规约名称）是国内广泛应用的电力系统远动规约。答案：IEC60870-5-101/10411.保护装置的“软压板”是指通过________（软件/硬件）方式投退保护功能的控制字。答案：软件12.变电所自动化系统的接地电阻应不大于________Ω（根据规程要求）。答案：413.智能终端的输入信号包括断路器辅助接点、隔离开关位置接点和________。答案：接地开关位置接点14.监控系统画面中，“事故总信号”通常由________（保护装置/测控装置）触发。答案：保护装置15.线路保护装置的“重合闸”功能投退应根据________（系统运行方式/设备型号）确定。答案：系统运行方式16.通信网络的冗余方式主要有双网冗余、________和电源冗余。答案：设备冗余（或链路冗余）17.故障录波装置的主要作用是记录故障前后的电气量数据，为________提供依据。答案：事故分析18.电子式电压互感器的主要优点是无磁饱和、________和体积小。答案：频带宽（或动态范围大）19.站控层设备包括监控主机、远动主机、________和五防主机。答案：工程师站20.保护装置的“定值区号”用于区分不同的________（运行方式/设备参数）下的保护定值。答案：运行方式三、判断题（每题2分，共20分）1.变电所综合自动化系统中，站控层设备故障会导致所有间隔层设备无法工作。（）答案：×（间隔层设备可独立完成保护功能）2.GOOSE报文采用面向连接的传输方式，确保数据可靠传输。（）答案：×（GOOSE采用组播方式，通过重发机制保证可靠性）3.合并单元故障会导致对应间隔的保护装置失去电压、电流采样数据。（）答案：√4.监控系统的遥信量只能来自断路器和隔离开关的辅助接点。（）答案：×（还可来自保护装置的动作信号、异常信号等）5.变压器的过负荷保护应动作于跳闸。（）答案：×（过负荷保护通常动作于信号）6.IEC61850标准支持不同厂家设备的互操作性。（）答案：√7.智能终端的控制出口应设置硬压板，防止误操作。（）答案：√8.通信交换机的环网冗余技术（如STP）可以实现毫秒级的故障切换。（）答案：×（STP切换时间较长，通常采用快速环网协议如ERPS）9.母线保护装置的“小差”电流是指除母联开关外所有连接元件的电流之和。（）答案：√10.变电所自动化系统的对时误差应不超过10ms。（）答案：×（保护装置对时误差通常要求≤1ms，监控系统≤10ms）四、简答题（每题5分，共50分）1.简述变电所综合自动化系统的主要特点。答案：①功能综合化：将保护、监控、远动等功能集成；②结构分层化：分为站控层、间隔层、过程层；③通信网络化：采用IEC61850等标准通信协议；④操作可视化：通过监控画面实现人机交互；⑤维护智能化：支持设备状态监测和故障自诊断。2.说明间隔层设备的主要功能。答案：①数据采集：采集本间隔的电流、电压、开关位置等数据；②保护控制：实现线路、变压器等设备的保护逻辑，输出跳闸/合闸命令；③通信接口：与站控层和过程层设备通信，上传数据并接收控制指令；④闭锁功能：实现本间隔内的防误闭锁逻辑。3.对比传统变电所与智能变电所的主要区别。答案：①一次设备：传统变电所采用电磁式互感器、常规开关；智能变电所采用电子式互感器、智能终端集成的开关；②二次回路：传统变电所使用电缆硬接线；智能变电所通过光纤网络传输数字信号（SV、GOOSE）；③通信协议：传统变电所多采用私有协议；智能变电所统一采用IEC61850；④功能集成：智能变电所实现保护、测控、计量等功能一体化；⑤维护方式：智能变电所支持设备状态在线监测，传统依赖定期检修。4.简述GOOSE报文的主要应用场景及传输特点。答案：应用场景：开关位置信号传输、保护跳闸/合闸命令、闭锁信号传递等实时性要求高的场合。传输特点：①组播方式；②带时标（T）的短报文；③采用“发布-订阅”模型；④支持快速重发机制（初始重发间隔2ms，之后指数递增）；⑤无连接但通过序列号保证可靠性。5.说明保护装置“压板投退”的操作原则。答案：①硬压板（连接片）投退需两人操作，一人监护；②软压板投退应在监控系统或保护装置面板上操作，确认状态变位；③投退压板前需核对定值区号、保护功能是否匹配；④线路停电检修时，应退出该线路保护的出口压板和启动失灵压板；⑤母线保护、主变保护等关键压板投退需记录并汇报调度。6.分析监控系统遥测数据异常（如跳变、偏差大）的可能原因。答案：①一次设备问题：互感器二次回路接触不良、开路或短路；②合并单元异常：采样值计算错误、同步丢失；③保护/测控装置故障：AD采样模块损坏、通信插件异常；④通信网络问题：光纤衰耗过大、交换机端口故障、GOOSE/SV报文丢包；⑤软件问题：监控后台数据库配置错误、遥测系数设置不当。7.简述变电所自动化系统调试的主要步骤。答案：①单体调试：检查各IED装置的电源、开入/开出回路、采样精度、保护逻辑；②网络调试：测试交换机冗余功能、GOOSE/SV报文传输延迟及丢包率；③系统联调：验证站控层与间隔层的通信（遥测、遥信、遥控）、防误闭锁功能、五防逻辑；④整组传动：模拟故障（如线路短路），检查保护装置动作、断路器跳闸、监控系统报文记录的一致性；⑤对时测试：验证全站设备的时间同步精度（保护装置≤1ms，监控系统≤10ms）。8.说明母线差动保护的基本原理及动作条件。答案：基本原理：基于基尔霍夫电流定律，正常运行或区外故障时，母线各连接元件的电流矢量和为零（小差电流约为零）；区内故障时，小差电流大于整定值。动作条件：①小差电流＞差动定值；②满足电压闭锁条件（低电压、负序电压或零序电压动作）；③无TA断线等异常闭锁信号。9.分析智能终端“控制回路断线”信号发出的可能原因。答案：①断路器辅助接点接触不良（如分/合闸位置接点未闭合）；②控制电源（DC220V或DC110V）失电或保险熔断；③智能终端至断路器机构的控制电缆断线；④断路器操作机构故障（如分合闸线圈烧毁、机构卡涩）；⑤智能终端内部开出回路故障（如继电器接点损坏）。10.简述变电所自动化系统的抗干扰措施。答案：①硬件措施：采用屏蔽电缆（双绞屏蔽层接地）、光电隔离（开入/开出回路）、接地装置（独立接地网，接地电阻≤4Ω）、浪涌保护器（电源及通信端口）；②软件措施：数字滤波（如滑动平均滤波、卡尔曼滤波）、冗余校验（CRC校验）、闭锁逻辑（如防误动的延时判断）；③施工措施：强电与弱电电缆分层敷设、避免平行长距离敷设、屏蔽层单端接地（或双端接地，根据抗干扰要求）。五、综合分析题（每题10分，共50分）1.某110kV变电所监控系统报“110kV母线保护装置异常”，现场检查发现母线保护装置面板显示“TA断线”。试分析可能原因及处理步骤。答案：可能原因：①110kV母线TA二次回路开路（如端子排螺丝松动、电缆芯线断裂）；②母线保护装置TA采样通道故障（AD模块损坏、采样电阻烧毁）；③合并单元（若为智能站）输出TA采样值异常（同步丢失、数据帧错误）；④TA变比配置错误（保护装置定值与实际TA变比不一致）。处理步骤：①汇报调度，申请将母线保护退出跳闸（投入信号）；②检查母线TA二次回路：用万用表测量二次侧电压（开路时会有高电压），检查端子排、电缆连接情况；③测试保护装置采样值：通入标准电流，验证保护装置显示值与实际值的一致性；④检查合并单元（若适用）：查看MU的SV报文是否正常，测试MU输出的同步信号（如IRIG-B对时）；⑤若确认TA二次回路开路，恢复连接并测试绝缘；若为装置故障，更换备用插件并重新校验；⑥恢复母线保护跳闸压板，观察运行状态。2.某35kV线路保护装置动作跳闸，监控系统显示“距离Ⅰ段动作”，但现场检查线路无明显故障。试分析可能的误动原因及排查方法。答案：可能原因：①保护定值错误（如距离Ⅰ段整定范围过大，覆盖相邻线路）；②线路TA二次回路极性接反（导致保护装置计算的阻抗值偏小）；③系统发生谐振过电压（保护装置误判为短路故障）；④保护装置软件异常（如程序跑飞、定值区错误）；⑤外部干扰（如附近设备操作产生的电磁干扰导致保护误动）。排查方法：①核对保护定值单，确认距离Ⅰ段的整定阻抗、动作时间是否与实际运行方式匹配；②检查TA二次回路极性：用相位伏安表测量电流、电压的相位关系（正常情况下，故障相电流超前电压约75°）；③查看故障录波数据：分析故障时刻的电压、电流波形，判断是否存在谐振特征（如电压畸变、频率偏移）；④重启保护装置并检查定值区，确认是否切换到正确区号；⑤检查保护装置周围电磁环境，测试屏蔽电缆接地是否良好，必要时增加抗干扰措施（如加装磁环）。3.某220kV智能变电所启动验收时，发现1号主变保护装置无法接收220kV侧合并单元的SV采样值。试分析可能的故障点及排查流程。答案：可能的故障点：①合并单元至主变保护装置的光纤链路中断（如光纤断裂、光模块损坏）；②合并单元配置错误（未将主变保护装置加入SV订阅列表）；③主变保护装置SV接收软压板未投入；④SCD（系统配置描述）文件中主变保护装置与合并单元的逻辑连接错误（如数据集、控制块配置不匹配）；⑤合并单元或主变保护装置的光口参数设置不一致（如光波长、传输速率）。排查流程：①检查光纤链路：用光功率计测试发送端和接收端的光强（正常接收光强应在-15dBm至-30dBm之间），确认光纤无断裂；②查看合并单元和保护装置的面板指示灯：合并单元“SV发送”灯应常亮，保护装置“SV接收”灯应常亮（否则表示丢包）；③检查SCD文件：通过配置工具（如SCL工具）验证主变保护装置与合并单元的逻辑连接（如APPID、DataSet是否匹配）；④确认软压板状态：在保护装置菜单中检查“SV接收压板”是否投入；⑤测试光模块：更换备用光模块，观察是否恢复通信；⑥若以上步骤无异常，可能为装置硬件故障，联系厂家更换设备。4.某10kV配电所自动化改造后，监控系统无法对10kV断路器进行遥控操作。试分析可能的原因及处理方法。答案：可能原因：①遥控压板未投入（包括监控后台软压板、测控装置硬压板）；②断路器防误闭锁条件不满足（如接地开关未拉开、线路带电显示异常）；③测控装置与断路器之间的控制回路故障（如控制电缆断线、智能终端开出继电器损坏）；④监控后台与测控装置的通信中断（如交换机故障、IP地址配置错误）；⑤断路器操作机构故障（如分合闸线圈烧毁、机构卡涩）。处理方