電力系統(tǒng)自動化控制理論習題集

電力系統(tǒng)自動化控制理論習題集姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.電力系統(tǒng)自動化的基本任務是（）。

A.保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行

B.提高電力系統(tǒng)運行效率

C.優(yōu)化電力系統(tǒng)調度

D.以上都是

2.自動化系統(tǒng)按控制對象的不同，可分為（）。

A.過程控制系統(tǒng)

B.分布式控制系統(tǒng)

C.單元控制系統(tǒng)

D.以上都是

3.按控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為（）。

A.監(jiān)測型自動化

B.預警型自動化

C.預測型自動化

D.以上都是

4.按系統(tǒng)結構的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為（）。

A.集中式自動化

B.分布式自動化

C.分層分布式自動化

D.以上都是

5.電力系統(tǒng)自動化的主要特點包括（）。

A.高度集成

B.智能化

C.網(wǎng)絡化

D.以上都是

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：電力系統(tǒng)自動化的基本任務包括保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、提高電力系統(tǒng)運行效率以及優(yōu)化電力系統(tǒng)調度，因此選D。

2.答案：D

解題思路：自動化系統(tǒng)按控制對象的不同可分為過程控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)和單元控制系統(tǒng)，所以選D。

3.答案：D

解題思路：電力系統(tǒng)自動化按控制策略的不同可分為監(jiān)測型、預警型和預測型自動化，因此選D。

4.答案：D

解題思路：電力系統(tǒng)自動化按系統(tǒng)結構的不同可分為集中式自動化、分布式自動化和分層分布式自動化，所以選D。

5.答案：D

解題思路：電力系統(tǒng)自動化的主要特點包括高度集成、智能化和網(wǎng)絡化，因此選D。二、填空題1.電力系統(tǒng)自動化的基本任務是實現(xiàn)（電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制和優(yōu)化）。

2.自動化系統(tǒng)按控制對象的不同，可分為（過程控制系統(tǒng)）和（離散控制系統(tǒng)）。

3.按控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為（集中式控制）和（分布式控制）。

4.按系統(tǒng)結構的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為（硬結合系統(tǒng)）和（軟結合系統(tǒng)）。

5.電力系統(tǒng)自動化的主要特點包括（實時性、可靠性、經(jīng)濟性、靈活性和可擴展性）。

答案及解題思路：

1.答案：電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制和優(yōu)化

解題思路：電力系統(tǒng)自動化旨在通過各種監(jiān)測和控制手段，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效地運行。

2.答案：過程控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)

解題思路：根據(jù)控制對象的不同，自動化系統(tǒng)可以分為處理連續(xù)信號的控制系統(tǒng)（過程控制系統(tǒng)）和處理離散信號的控制系統(tǒng)（離散控制系統(tǒng)）。

3.答案：集中式控制、分布式控制

解題思路：根據(jù)控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可以分為集中式控制，即控制中心集中處理所有信息；分布式控制，即多個控制單元分散處理信息。

4.答案：硬結合系統(tǒng)、軟結合系統(tǒng)

解題思路：硬結合系統(tǒng)是指通過硬件連接實現(xiàn)系統(tǒng)控制，軟結合系統(tǒng)則依賴于軟件實現(xiàn)系統(tǒng)控制，通常更靈活，易于升級和擴展。

5.答案：實時性、可靠性、經(jīng)濟性、靈活性和可擴展性

解題思路：電力系統(tǒng)自動化需要具備實時處理能力，保證系統(tǒng)響應迅速；可靠性高，減少故障和停機時間；經(jīng)濟性，降低運行成本；靈活適應不同運行狀態(tài)；以及良好的可擴展性，以適應未來技術的發(fā)展。三、判斷題1.電力系統(tǒng)自動化是指將電力系統(tǒng)運行、控制和保護等過程實現(xiàn)自動化。

答案：正確

解題思路：電力系統(tǒng)自動化通過應用計算機、通信、電子和自動化技術，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)控、控制和保護過程的自動化，以提高電力系統(tǒng)的運行效率和安全性。

2.自動化系統(tǒng)按控制對象的不同，可分為過程控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。

答案：正確

解題思路：自動化系統(tǒng)根據(jù)控制對象的不同特性，分為過程控制系統(tǒng)（控制連續(xù)變化的物理量）和離散控制系統(tǒng)（控制離散事件的系統(tǒng)），兩者在控制策略和實施方式上有所區(qū)別。

3.按控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。

答案：正確

解題思路：開環(huán)控制不依賴于反饋信息，而閉環(huán)控制則通過反饋信息來調整控制作用，保證系統(tǒng)輸出滿足要求。電力系統(tǒng)自動化中，閉環(huán)控制因其能夠根據(jù)實際情況進行調整而更為常用。

4.按系統(tǒng)結構的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為集中控制和分布式控制。

答案：正確

解題思路：集中控制是指控制中心集中處理所有控制指令，而分布式控制則將控制功能分散到多個節(jié)點上，各自獨立執(zhí)行控制任務。分布式控制具有更高的可靠性和靈活性。

5.電力系統(tǒng)自動化的主要特點包括實時性、準確性、可靠性和經(jīng)濟性。

答案：正確

解題思路：電力系統(tǒng)自動化必須保證實時響應系統(tǒng)變化，保證控制指令的準確性，同時具備高度的可靠性以避免系統(tǒng)故障，并追求經(jīng)濟性以降低運行成本。這些特點是評價電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)功能的重要指標。

：四、簡答題1.簡述電力系統(tǒng)自動化的基本任務。

電力系統(tǒng)自動化的基本任務包括：實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、高效的運行；根據(jù)實時數(shù)據(jù)，進行在線控制和優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)的運行效率；在電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，自動進行故障診斷和處理，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2.簡述自動化系統(tǒng)按控制對象的不同可分為哪些類型。

按控制對象的不同，自動化系統(tǒng)可分為以下幾種類型：

（1）發(fā)電機控制系統(tǒng)：包括水輪發(fā)電機、汽輪發(fā)電機等；

（2）變壓器控制系統(tǒng)：包括油浸式變壓器、干式變壓器等；

（3）線路控制系統(tǒng)：包括輸電線路、配電線路等；

（4）變電站控制系統(tǒng)：包括繼電保護、自動化裝置等。

3.簡述電力系統(tǒng)自動化按控制策略的不同可分為哪些類型。

按控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為以下幾種類型：

（1）開環(huán)控制：通過預設的規(guī)則對系統(tǒng)進行控制；

（2）閉環(huán)控制：根據(jù)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行反饋控制；

（3）自適應控制：根據(jù)系統(tǒng)動態(tài)變化自動調整控制參數(shù)；

（4）最優(yōu)控制：在滿足一定約束條件下，尋找最優(yōu)控制策略。

4.簡述電力系統(tǒng)自動化按系統(tǒng)結構的不同可分為哪些類型。

按系統(tǒng)結構的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為以下幾種類型：

（1）集中式系統(tǒng)：由一個控制中心對整個電力系統(tǒng)進行集中控制；

（2）分布式系統(tǒng)：將控制功能分散到各個節(jié)點，各節(jié)點協(xié)同工作；

（3）混合式系統(tǒng)：結合集中式和分布式系統(tǒng)的優(yōu)點，實現(xiàn)優(yōu)勢互補；

（4）網(wǎng)絡化系統(tǒng)：利用計算機網(wǎng)絡技術實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化。

5.簡述電力系統(tǒng)自動化的主要特點。

電力系統(tǒng)自動化的主要特點有：

（1）實時性：能夠對電力系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和控制；

（2）可靠性：提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行；

（3）經(jīng)濟性：降低運行成本，提高運行效率；

（4）智能化：利用人工智能技術實現(xiàn)自動決策；

（5）可擴展性：便于系統(tǒng)的升級和擴展。

答案及解題思路：

1.答案：電力系統(tǒng)自動化的基本任務包括實時監(jiān)測、在線控制和優(yōu)化、故障診斷與處理。

解題思路：結合電力系統(tǒng)自動化控制理論，理解并描述電力系統(tǒng)自動化的基本任務。

2.答案：按控制對象的不同，自動化系統(tǒng)可分為發(fā)電機控制系統(tǒng)、變壓器控制系統(tǒng)、線路控制系統(tǒng)、變電站控制系統(tǒng)。

解題思路：根據(jù)電力系統(tǒng)自動化控制理論，列舉不同類型的自動化系統(tǒng)，并說明其控制對象。

3.答案：按控制策略的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、自適應控制、最優(yōu)控制。

解題思路：結合電力系統(tǒng)自動化控制理論，理解不同控制策略的特點和區(qū)別。

4.答案：按系統(tǒng)結構的不同，電力系統(tǒng)自動化可分為集中式系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、混合式系統(tǒng)、網(wǎng)絡化系統(tǒng)。

解題思路：根據(jù)電力系統(tǒng)自動化控制理論，列舉不同類型的系統(tǒng)結構，并說明其特點。

5.答案：電力系統(tǒng)自動化的主要特點有實時性、可靠性、經(jīng)濟性、智能化、可擴展性。

解題思路：結合電力系統(tǒng)自動化控制理論，闡述電力系統(tǒng)自動化的主要特點。五、論述題1.論述電力系統(tǒng)自動化的意義及其發(fā)展趨勢。

1.1電力系統(tǒng)自動化的意義

提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性

提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性

提高電力系統(tǒng)的可靠性

提高電力系統(tǒng)的靈活性

1.2電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

智能化

網(wǎng)絡化

互動化

綠色化

2.論述自動化系統(tǒng)按控制對象的不同在電力系統(tǒng)中的應用。

2.1電力系統(tǒng)中的控制對象

發(fā)電機

變壓器

傳輸線路

配電設備

2.2自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用

發(fā)電機組的自動調節(jié)

變壓器的保護與控制

傳輸線路的故障檢測與隔離

配電設備的自動調節(jié)與保護

3.論述電力系統(tǒng)自動化按控制策略的不同在電力系統(tǒng)中的應用。

3.1電力系統(tǒng)中的控制策略

預測控制

現(xiàn)場控制

分布式控制

3.2自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用

電力系統(tǒng)負荷預測與優(yōu)化調度

電力系統(tǒng)實時監(jiān)測與故障診斷

電力系統(tǒng)分布式控制與協(xié)同優(yōu)化

4.論述電力系統(tǒng)自動化按系統(tǒng)結構的不同在電力系統(tǒng)中的應用。

4.1電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)結構

集中式

分布式

混合式

4.2自動化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用

集中式控制系統(tǒng)在大型電力系統(tǒng)中的應用

分布式控制系統(tǒng)在小型電力系統(tǒng)中的應用

混合式控制系統(tǒng)在復雜電力系統(tǒng)中的應用

5.論述電力系統(tǒng)自動化的主要特點及其對電力系統(tǒng)運行的影響。

5.1電力系統(tǒng)自動化的主要特點

高度集成化

高度智能化

高度可靠性

高度實時性

5.2電力系統(tǒng)自動化對電力系統(tǒng)運行的影響

提高電力系統(tǒng)的運行效率

降低電力系統(tǒng)的運行成本

提高電力系統(tǒng)的運行安全性

增強電力系統(tǒng)的應對突發(fā)事件的能力

答案及解題思路：

答案：

1.電力系統(tǒng)自動化的意義在于提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、可靠性和靈活性。發(fā)展趨勢包括智能化、網(wǎng)絡化、互動化和綠色化。

2.自動化系統(tǒng)按控制對象的不同在電力系統(tǒng)中的應用包括發(fā)電機組的自動調節(jié)、變壓器的保護與控制、傳輸線路的故障檢測與隔離以及配電設備的自動調節(jié)與保護。

3.自動化系統(tǒng)按控制策略的不同在電力系統(tǒng)中的應用包括電力系統(tǒng)負荷預測與優(yōu)化調度、電力系統(tǒng)實時監(jiān)測與故障診斷以及電力系統(tǒng)分布式控制與協(xié)同優(yōu)化。

4.自動化系統(tǒng)按系統(tǒng)結構的不同在電力系統(tǒng)中的應用包括集中式控制系統(tǒng)在大型電力系統(tǒng)中的應用、分布式控制系統(tǒng)在小型電力系統(tǒng)中的應用以及混合式控制系統(tǒng)在復雜電力系統(tǒng)中的應用。

5.電力系統(tǒng)自動化的主要特點包括高度集成化、高度智能化、高度可靠性和高度實時性。這些特點對電力系統(tǒng)運行的影響包括提高運行效率、降低運行成本、提高運行安全性以及增強應對突發(fā)事件的能力。

解題思路：

解題時，首先明確題目要求論述的內容，然后結合電力系統(tǒng)自動化的基本概念和原理，分析其在不同方面的應用和影響。在論述時，注意邏輯清晰，層次分明，并引用相關理論和案例進行支撐。六、計算題1.某發(fā)電機組在額定功率下，負載電流為I，電壓為U，求該機組的功率因數(shù)。

解題過程：

功率因數(shù)（cosφ）的定義是有功功率（P）與視在功率（S）的比值，即：

\[\cosφ=\frac{P}{S}\]

其中，視在功率S可以由負載電流I和電壓U計算得出：

\[S=UI\]

因此，功率因數(shù)可以表示為：

\[\cosφ=\frac{P}{UI}\]

2.已知某電力系統(tǒng)在正常運行時，有功功率P為100MW，無功功率Q為50Mvar，求該系統(tǒng)的功率因數(shù)。

解題過程：

根據(jù)功率因數(shù)的定義，我們有：

\[\cosφ=\frac{P}{S}\]

其中，視在功率S是平方和的平方根，即：

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

將給定的數(shù)值代入：

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

3.某輸電線路的額定電壓為220kV，額定電流為1000A，求該線路的額定功率。

解題過程：

額定功率（P）可以通過額定電壓（U）和額定電流（I）的乘積計算得出：

\[P=UI\]

將給定的數(shù)值代入：

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

4.某變壓器在額定電壓下，輸出電壓為U2，輸出電流為I2，求該變壓器的變比。

解題過程：

變壓器的變比（K）是輸入電壓（U1）與輸出電壓（U2）的比值，假設變壓器的匝數(shù)比為N1:N2，則有：

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

若假設變壓器是理想變壓器，且輸入電壓為U1，那么變比可以表示為：

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

5.某電容器在額定電壓下，額定容量為C，求該電容器的額定無功功率。

解題過程：

電容器的無功功率（Qc）可以通過以下公式計算：

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

其中，Xc是電容器的電抗，對于理想電容器，電抗Xc可以表示為：

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

其中，ω是角頻率，C是電容器的容量。因此，額定無功功率為：

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

答案及解題思路：

1.答案：\(\cosφ=\frac{P}{UI}\)

解題思路：根據(jù)功率因數(shù)的定義，利用有功功率和視在功率的關系來計算。

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

解題思路：首先計算視在功率，然后利用有功功率與視在功率的比值來求功率因數(shù)。

3.答案：\(P=220\times10^3\times1000\)

解題思路：直接使用額定電壓和額定電流的乘積計算額定功率。

4.答案：\(K=\frac{U2}{I2}\)

解題思路：利用變壓器的變比公式，結合理想變壓器的特性進行計算。

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

解題思路：利用電容器的無功功率公式，結合電容的特性和額定電壓計算額定無功功率。七、應用題1.分析某電力系統(tǒng)在正常運行時，功率因數(shù)偏低的原因及改進措施。

解答：

原因分析：

1.電力系統(tǒng)負載中存在大量感性負載，如電動機、變壓器等。

2.系統(tǒng)中存在無功功率損耗，導致功率因數(shù)降低。

3.系統(tǒng)供電不足，導致負載無法在額定功率因數(shù)下運行。

改進措施：

1.采用無功補償裝置，如電容器、電抗器等，以補償感性負載的無功功率。

2.優(yōu)化電力系統(tǒng)設計，減少無功功率損耗。

3.提高供電質量，保證負載在額定功率因數(shù)下運行。

2.論述某電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時，自動化系統(tǒng)的作用及應對措施。

解答：

自動化系統(tǒng)作用：

1.快速檢測并定位故障點。

2.自動隔離故障區(qū)域，保護非故障區(qū)域設備。

3.優(yōu)化故障處理流程，提高故障處理效率。

應對措施：

1.建立完善的故障檢測系統(tǒng)，實時監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。

2.配置自動隔離裝置，如斷路器、隔離開關等。

3.制定詳細的故障處理預案，保證故障得到快速有效處理。

3.設計某電力系統(tǒng)自動化控制方案，并說明其實現(xiàn)步驟。

解答：

自動化控制方案設計：

1.采用PL