电力系统自动化控制理论习题集

电力系统自动化控制理论习题集姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.电力系统自动化的基本任务是（）。

A.保障电力系统安全稳定运行

B.提高电力系统运行效率

C.优化电力系统调度

D.以上都是

2.自动化系统按控制对象的不同，可分为（）。

A.过程控制系统

B.分布式控制系统

C.单元控制系统

D.以上都是

3.按控制策略的不同，电力系统自动化可分为（）。

A.监测型自动化

B.预警型自动化

C.预测型自动化

D.以上都是

4.按系统结构的不同，电力系统自动化可分为（）。

A.集中式自动化

B.分布式自动化

C.分层分布式自动化

D.以上都是

5.电力系统自动化的主要特点包括（）。

A.高度集成

B.智能化

C.网络化

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：电力系统自动化的基本任务包括保障电力系统安全稳定运行、提高电力系统运行效率以及优化电力系统调度，因此选D。

2.答案：D

解题思路：自动化系统按控制对象的不同可分为过程控制系统、分布式控制系统和单元控制系统，所以选D。

3.答案：D

解题思路：电力系统自动化按控制策略的不同可分为监测型、预警型和预测型自动化，因此选D。

4.答案：D

解题思路：电力系统自动化按系统结构的不同可分为集中式自动化、分布式自动化和分层分布式自动化，所以选D。

5.答案：D

解题思路：电力系统自动化的主要特点包括高度集成、智能化和网络化，因此选D。二、填空题1.电力系统自动化的基本任务是实现（电力系统运行状态的实时监测、控制和优化）。

2.自动化系统按控制对象的不同，可分为（过程控制系统）和（离散控制系统）。

3.按控制策略的不同，电力系统自动化可分为（集中式控制）和（分布式控制）。

4.按系统结构的不同，电力系统自动化可分为（硬结合系统）和（软结合系统）。

5.电力系统自动化的主要特点包括（实时性、可靠性、经济性、灵活性和可扩展性）。

答案及解题思路：

1.答案：电力系统运行状态的实时监测、控制和优化

解题思路：电力系统自动化旨在通过各种监测和控制手段，实现对电力系统运行状态的实时监控，保证系统安全、稳定、高效地运行。

2.答案：过程控制系统、离散控制系统

解题思路：根据控制对象的不同，自动化系统可以分为处理连续信号的控制系统（过程控制系统）和处理离散信号的控制系统（离散控制系统）。

3.答案：集中式控制、分布式控制

解题思路：根据控制策略的不同，电力系统自动化可以分为集中式控制，即控制中心集中处理所有信息；分布式控制，即多个控制单元分散处理信息。

4.答案：硬结合系统、软结合系统

解题思路：硬结合系统是指通过硬件连接实现系统控制，软结合系统则依赖于软件实现系统控制，通常更灵活，易于升级和扩展。

5.答案：实时性、可靠性、经济性、灵活性和可扩展性

解题思路：电力系统自动化需要具备实时处理能力，保证系统响应迅速；可靠性高，减少故障和停机时间；经济性，降低运行成本；灵活适应不同运行状态；以及良好的可扩展性，以适应未来技术的发展。三、判断题1.电力系统自动化是指将电力系统运行、控制和保护等过程实现自动化。

答案：正确

解题思路：电力系统自动化通过应用计算机、通信、电子和自动化技术，实现对电力系统的监控、控制和保护过程的自动化，以提高电力系统的运行效率和安全性。

2.自动化系统按控制对象的不同，可分为过程控制系统和离散控制系统。

答案：正确

解题思路：自动化系统根据控制对象的不同特性，分为过程控制系统（控制连续变化的物理量）和离散控制系统（控制离散事件的系统），两者在控制策略和实施方式上有所区别。

3.按控制策略的不同，电力系统自动化可分为开环控制和闭环控制。

答案：正确

解题思路：开环控制不依赖于反馈信息，而闭环控制则通过反馈信息来调整控制作用，保证系统输出满足要求。电力系统自动化中，闭环控制因其能够根据实际情况进行调整而更为常用。

4.按系统结构的不同，电力系统自动化可分为集中控制和分布式控制。

答案：正确

解题思路：集中控制是指控制中心集中处理所有控制指令，而分布式控制则将控制功能分散到多个节点上，各自独立执行控制任务。分布式控制具有更高的可靠性和灵活性。

5.电力系统自动化的主要特点包括实时性、准确性、可靠性和经济性。

答案：正确

解题思路：电力系统自动化必须保证实时响应系统变化，保证控制指令的准确性，同时具备高度的可靠性以避免系统故障，并追求经济性以降低运行成本。这些特点是评价电力系统自动化系统功能的重要指标。

：四、简答题1.简述电力系统自动化的基本任务。

电力系统自动化的基本任务包括：实时监测电力系统的运行状态，实现对电力系统的安全、稳定、经济、高效的运行；根据实时数据，进行在线控制和优化，提高电力系统的运行效率；在电力系统出现异常时，自动进行故障诊断和处理，保证电力系统的安全稳定运行。

2.简述自动化系统按控制对象的不同可分为哪些类型。

按控制对象的不同，自动化系统可分为以下几种类型：

（1）发电机控制系统：包括水轮发电机、汽轮发电机等；

（2）变压器控制系统：包括油浸式变压器、干式变压器等；

（3）线路控制系统：包括输电线路、配电线路等；

（4）变电站控制系统：包括继电保护、自动化装置等。

3.简述电力系统自动化按控制策略的不同可分为哪些类型。

按控制策略的不同，电力系统自动化可分为以下几种类型：

（1）开环控制：通过预设的规则对系统进行控制；

（2）闭环控制：根据系统实时数据对系统进行反馈控制；

（3）自适应控制：根据系统动态变化自动调整控制参数；

（4）最优控制：在满足一定约束条件下，寻找最优控制策略。

4.简述电力系统自动化按系统结构的不同可分为哪些类型。

按系统结构的不同，电力系统自动化可分为以下几种类型：

（1）集中式系统：由一个控制中心对整个电力系统进行集中控制；

（2）分布式系统：将控制功能分散到各个节点，各节点协同工作；

（3）混合式系统：结合集中式和分布式系统的优点，实现优势互补；

（4）网络化系统：利用计算机网络技术实现电力系统自动化。

5.简述电力系统自动化的主要特点。

电力系统自动化的主要特点有：

（1）实时性：能够对电力系统进行实时监测和控制；

（2）可靠性：提高电力系统的安全稳定运行；

（3）经济性：降低运行成本，提高运行效率；

（4）智能化：利用人工智能技术实现自动决策；

（5）可扩展性：便于系统的升级和扩展。

答案及解题思路：

1.答案：电力系统自动化的基本任务包括实时监测、在线控制和优化、故障诊断与处理。

解题思路：结合电力系统自动化控制理论，理解并描述电力系统自动化的基本任务。

2.答案：按控制对象的不同，自动化系统可分为发电机控制系统、变压器控制系统、线路控制系统、变电站控制系统。

解题思路：根据电力系统自动化控制理论，列举不同类型的自动化系统，并说明其控制对象。

3.答案：按控制策略的不同，电力系统自动化可分为开环控制、闭环控制、自适应控制、最优控制。

解题思路：结合电力系统自动化控制理论，理解不同控制策略的特点和区别。

4.答案：按系统结构的不同，电力系统自动化可分为集中式系统、分布式系统、混合式系统、网络化系统。

解题思路：根据电力系统自动化控制理论，列举不同类型的系统结构，并说明其特点。

5.答案：电力系统自动化的主要特点有实时性、可靠性、经济性、智能化、可扩展性。

解题思路：结合电力系统自动化控制理论，阐述电力系统自动化的主要特点。五、论述题1.论述电力系统自动化的意义及其发展趋势。

1.1电力系统自动化的意义

提高电力系统的安全稳定性

提高电力系统的经济性

提高电力系统的可靠性

提高电力系统的灵活性

1.2电力系统自动化的发展趋势

智能化

网络化

互动化

绿色化

2.论述自动化系统按控制对象的不同在电力系统中的应用。

2.1电力系统中的控制对象

发电机

变压器

传输线路

配电设备

2.2自动化系统在电力系统中的应用

发电机组的自动调节

变压器的保护与控制

传输线路的故障检测与隔离

配电设备的自动调节与保护

3.论述电力系统自动化按控制策略的不同在电力系统中的应用。

3.1电力系统中的控制策略

预测控制

现场控制

分布式控制

3.2自动化系统在电力系统中的应用

电力系统负荷预测与优化调度

电力系统实时监测与故障诊断

电力系统分布式控制与协同优化

4.论述电力系统自动化按系统结构的不同在电力系统中的应用。

4.1电力系统中的系统结构

集中式

分布式

混合式

4.2自动化系统在电力系统中的应用

集中式控制系统在大型电力系统中的应用

分布式控制系统在小型电力系统中的应用

混合式控制系统在复杂电力系统中的应用

5.论述电力系统自动化的主要特点及其对电力系统运行的影响。

5.1电力系统自动化的主要特点

高度集成化

高度智能化

高度可靠性

高度实时性

5.2电力系统自动化对电力系统运行的影响

提高电力系统的运行效率

降低电力系统的运行成本

提高电力系统的运行安全性

增强电力系统的应对突发事件的能力

答案及解题思路：

答案：

1.电力系统自动化的意义在于提高电力系统的安全稳定性、经济性、可靠性和灵活性。发展趋势包括智能化、网络化、互动化和绿色化。

2.自动化系统按控制对象的不同在电力系统中的应用包括发电机组的自动调节、变压器的保护与控制、传输线路的故障检测与隔离以及配电设备的自动调节与保护。

3.自动化系统按控制策略的不同在电力系统中的应用包括电力系统负荷预测与优化调度、电力系统实时监测与故障诊断以及电力系统分布式控制与协同优化。

4.自动化系统按系统结构的不同在电力系统中的应用包括集中式控制系统在大型电力系统中的应用、分布式控制系统在小型电力系统中的应用以及混合式控制系统在复杂电力系统中的应用。

5.电力系统自动化的主要特点包括高度集成化、高度智能化、高度可靠性和高度实时性。这些特点对电力系统运行的影响包括提高运行效率、降低运行成本、提高运行安全性以及增强应对突发事件的能力。

解题思路：

解题时，首先明确题目要求论述的内容，然后结合电力系统自动化的基本概念和原理，分析其在不同方面的应用和影响。在论述时，注意逻辑清晰，层次分明，并引用相关理论和案例进行支撑。六、计算题1.某发电机组在额定功率下，负载电流为I，电压为U，求该机组的功率因数。

解题过程：

功率因数（cosφ）的定义是有功功率（P）与视在功率（S）的比值，即：

\[\cosφ=\frac{P}{S}\]

其中，视在功率S可以由负载电流I和电压U计算得出：

\[S=UI\]

因此，功率因数可以表示为：

\[\cosφ=\frac{P}{UI}\]

2.已知某电力系统在正常运行时，有功功率P为100MW，无功功率Q为50Mvar，求该系统的功率因数。

解题过程：

根据功率因数的定义，我们有：

\[\cosφ=\frac{P}{S}\]

其中，视在功率S是平方和的平方根，即：

\[S=\sqrt{P^2Q^2}\]

将给定的数值代入：

\[\cosφ=\frac{100\times10^6}{\sqrt{(100\times10^6)^2(50\times10^6)^2}}\]

3.某输电线路的额定电压为220kV，额定电流为1000A，求该线路的额定功率。

解题过程：

额定功率（P）可以通过额定电压（U）和额定电流（I）的乘积计算得出：

\[P=UI\]

将给定的数值代入：

\[P=220\times10^3\times1000\]

4.某变压器在额定电压下，输出电压为U2，输出电流为I2，求该变压器的变比。

解题过程：

变压器的变比（K）是输入电压（U1）与输出电压（U2）的比值，假设变压器的匝数比为N1:N2，则有：

\[K=\frac{U2}{U1}\]

若假设变压器是理想变压器，且输入电压为U1，那么变比可以表示为：

\[K=\frac{U2}{I2}\]

5.某电容器在额定电压下，额定容量为C，求该电容器的额定无功功率。

解题过程：

电容器的无功功率（Qc）可以通过以下公式计算：

\[Qc=\frac{U^2}{X_c}\]

其中，Xc是电容器的电抗，对于理想电容器，电抗Xc可以表示为：

\[X_c=\frac{1}{\omegaC}\]

其中，ω是角频率，C是电容器的容量。因此，额定无功功率为：

\[Qc=\frac{U^2}{\frac{1}{\omegaC}}\]

答案及解题思路：

1.答案：\(\cosφ=\frac{P}{UI}\)

解题思路：根据功率因数的定义，利用有功功率和视在功率的关系来计算。

2.答案：\(\cosφ=\frac{100\times10^6}{\sqrt{(100\times10^6)^2(50\times10^6)^2}}\)

解题思路：首先计算视在功率，然后利用有功功率与视在功率的比值来求功率因数。

3.答案：\(P=220\times10^3\times1000\)

解题思路：直接使用额定电压和额定电流的乘积计算额定功率。

4.答案：\(K=\frac{U2}{I2}\)

解题思路：利用变压器的变比公式，结合理想变压器的特性进行计算。

5.答案：\(Qc=\frac{U^2}{\frac{1}{\omegaC}}\)

解题思路：利用电容器的无功功率公式，结合电容的特性和额定电压计算额定无功功率。七、应用题1.分析某电力系统在正常运行时，功率因数偏低的原因及改进措施。

解答：

原因分析：

1.电力系统负载中存在大量感性负载，如电动机、变压器等。

2.系统中存在无功功率损耗，导致功率因数降低。

3.系统供电不足，导致负载无法在额定功率因数下运行。

改进措施：

1.采用无功补偿装置，如电容器、电抗器等，以补偿感性负载的无功功率。

2.优化电力系统设计，减少无功功率损耗。

3.提高供电质量，保证负载在额定功率因数下运行。

2.论述某电力系统在发生故障时，自动化系统的作用及应对措施。

解答：

自动化系统作用：

1.快速检测并定位故障点。

2.自动隔离故障区域，保护非故障区域设备。

3.优化故障处理流程，提高故障处理效率。

应对措施：

1.建立完善的故障检测系统，实时监测系统状态。

2.配置自动隔离装置，如断路器、隔离开关等。

3.制定详细的故障处理预案，保证故障得到快速有效处理。

3.设计某电力系统自动化控制方案，并说明其实现步骤。

解答：

自动化控制方案设计：

1.采用PL