自考13459电力系统自动装置（本）考试大纲（2025年版）
湖南 省高 等教 育自 学考 试课 程考 试大 纲电力系统自动装置（本） （课程代码：13459） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：电力系统自动装置（本） 课程代码：13459
第一部分
课程性质与目标
一、课程性质与特点
电力系统自动装置（本）是高等教育自学考试电气工程及其自动化专业的选考课程。本课程运用自动控制的原理和方法，从安全稳定运行的角度探究自动控制技术在电力系统中的应用。作为自动控制理论在电力系统领域的应用分支，该课程以提升考生在电力系统自动装置领域的专业知识与实践能力为核心目标，通过跨学科整合电气工程、控制理论、计算机科学等多领域知识，系统地阐述电力系统自动装置的基础理论和基本方法。建立完整的知识体系和提升解决实际问题的能力。
二、课程目标与基本
要求通过本课程的学习，要求考生了解自动装置在电力系统运行中的重要性，熟练掌握电力系统常见自动装置的结构，作用、基本原理和运行特性分析，了解常用自动装置的新技术和发展方向，为从事电力系统自动装置的调试、管理、改进和研制等工作培养良好的专业技能、强烈的安全意识和一定的创新能力。基本要求：
1．了解电力系统自动装置的基本概念。
2．掌握电力系统自动装置的基本原理和实现方法。
3．能够基于所学方法对电力系统自动装置的功能和特点进行全面分析，针对其存在的问题提出解决方案。
三、与本专业其他课程的关系
本课程为专业选考课，学习本课程的先修课程要求有高等数学（工本）、自动控制原理（本）、电力系统分析、发电厂电气部分等。先修课程中关于自动控制的基础理论和方法以及电力系统分析的基础知识为本课程基本知识概念的理解打下基础。。
第二部分考核内容与考核目标
第一章 自动装置及其数据的采集处理
通过本章的学习，考生应对自动装置的组成建立正确的认识，对自动装置硬件组成形式和软件的主要功能模块有初步理解。
（一）自动装置的组成（重点）
理解：1．自动装置硬件组成形式
2．自动装置软件的主要功能模块（二）采样、量化与编码技术本节（不作考核要求）
第二章 同步发电机的自动并列
通过本章的学习，深刻理解同步发电机自动并列的基本概念、工作原理等内容， 掌握发电机准同期并列的核心概念和知识，并具有初步应用能力。本章的难点内容为准同期并列装置的工作原理及合闸控制流程的实现，要求考生理解发电机准同期并列条件不满足时对发电机设备及其运行产生的影响，掌握两种提前量信号的基本概念及特点，在理解模拟型并列装置检测并列条件的方法和控制逻辑的基础上掌握合闸控制实现流程，同时从硬件组成和功能实现上理解微机型并列装置的主要优势。
（一）准同期并列概述（重点）识记：1．发电机自动并列的意义
2．并列操作的概念
3．同步发电机组并列时遵循的原则
4．滑差角频率与频率差、滑差周期的关系理解：1．准同期并列、自同期并列的基本概念、各自的特点以及应用场合
2．发电机并列的理想条件应用：分析准同期并列条件不满足时（存在压差、频差和相角差）产生的影响（从产生冲击电流的性质和对发电机设备及其运行的影响等方面）
（二）准同期并列的基本原理（重点）识记：1．脉动电压的概念
2．提前量信号的基本概念（恒定越前相角和恒定越前时间）
3．恒定越前相角准同期并列装置和恒定越前时间准同期并列装置理解：准同期并列装置的组成单元及各部分的作用应用：1．根据滑差周期分析判断滑差及频差大小
2．结合两种提前量信号的准同期并列装置的实现原理，分析目前广泛采用恒定越前时间准同期并列装置的原因（三）自动并列装置的工作原理（次重点）识记：1．整步电压
2．正弦型整步电压
3．线性整步电压
理解：1．正弦型整步电压检测并列条件的方法
2．线性整步电压检测并列条件的方法
3．电压差和频率差的检测方法应用：1．结合正弦型整步电压和线性整步电压的产生过程，分析它们检测并列条件的区别
2．结合并列装置的控制逻辑，理解恒定越前时间准同期并列装置的合闸控制实现流程（四）频率差与电压差的调整（一般）
理解：1．频率差的测量与调节量控制过程
2．电压差的测量与调整（五）基于数字计算机控制系统的自动并列装置的组成（次重点）
理解：数字式自动并列装置的组成应用：基于数字计算机控制系统的自动并列装置和模拟型自动并列装置的主要区别
第三章 同步发电机励磁自动控制系统
通过本章的学习，深刻理解同步发电机励磁控制系统各组成单元的工作原理、 性能特点和主要任务，掌握励磁控制系统相关知识点的核心概念和知识，并具有初步应用能力。本章的难点内容为同步发电机励磁控制系统在电力系统运行中的任务以及发电机无功调差特性和机组无功分配的关系，要求考生掌握同步发电机励磁控制系统在控制机端电压、发电机输出无功功率、改善静态稳定和暂态稳定性的具体实现过程，理解不同类型励磁系统的组成、原理和性能特点，掌握三相桥式不可控、 三相桥式半控和三相桥式全控整流电路的组成和基本原理，特别是可控电路的工作状态和控制角的关系。最后理解励磁调节器特性的调整满足运行方面的具体要求。
（一）同步发电机励磁控制系统概述（重点）识记：同步发电机励磁控制系统的组成及各单元的作用理解：1．利用同步发电机的运行原理图、等值电路图和相量图分析发电机外特性的特点
2．利用发电机的功率特性组图分析励磁改善静态稳定性的具体体现
3．基于发电机的暂态稳定等面积法则分析励磁对暂态稳定性的影响（结合对时间常数和强励倍数的要求）
4．对励磁系统的基本要求应用：1．利用发电机外特性图分析励磁实现机端电压控制的过程
2．利用发电机与无穷大母线并联运行的原理接线图和相量图分析励磁实现无功功率控制的过程（二）同步发电机励磁系统（次重点）识记：同步发电机励磁系统类型（直流励磁机励磁系统、交流励磁机励磁系统和静止励磁系统）
理解：1．直流励磁机励磁系统的分类、组成及性能特点
2．交流励磁机励磁系统的分类、组成及性能特点应用：1．结合直流和交流励磁机励磁系统的组成和性能特点，分析它们各自的应用场合
2．结合静止励磁系统（发电机自并励系统）的结构图，分析其性能特（三）励磁系统中的整流电路（重点）识记：励磁控制系统的主要整流电路类型（三相桥式不可控、半控和全控整流电路）
应用：1．结合三相桥式不可控整流电路的组成，分析其工作原理
2．结合三相桥式半控整流电路的组成和输出特性图，分析电路的工作状态和控制角的关系
3．结合三相桥式全控整流电路的组成和输出特性图，分析电路的工作状态和控制角的关系（四）励磁控制系统调节特性和并联机组间的无功分配（重点）识记：1．模拟式励磁调节器的组成
2．调差系数
理解：1．发电机无功调节特性的类型
2．励磁调节器特性的调整满足运行方面的具体要求应用：1．分析当发电机投入或者退出运行时，利用模拟励磁调节器调节电压整定值平移无功调节特性，从而实现平稳地转移无功负荷，且不引起对电网的冲击
2．并联运行发电机无功分配对无功调节特性（无功调差系数）的要求
3．并联运行发电机无功分配方案和无功调节特性（无功调差系数）的关系（五）励磁调节装置原理（次重点）识记：1．电子型励磁调节器的组成
2．数字式励磁调节器的组成理解：电子型励磁调节器和数字式励磁调节器在功能实现上的区别（六）数字式励磁调节器原理（一般）识记：数字式励磁调节器的基本环节和构成
第四章 励磁自动控制系统的动态特性
通过本章学习，考生应对励磁系统空载稳定性的改善、励磁控制系统对电力系统稳定运行的影响以及考虑励磁调节后同步发电机的稳定运行条件有深刻理解，掌握其中的核心概念和知识，并具有初步应用能力。本章的难点内容为励磁系统稳定器和电力系统稳定器的实现原理，要求考生掌握励磁系统稳定器改善励磁控制系统空载稳定性的方法，考虑励磁调节后系统稳定判据和同步发电机的稳定运行条件及具体意义，电力系统稳定器抑制低频振荡现象的工作原理。
（一）励磁控制系统动态性能指标（一般）识记：励磁控制系统主要动态性能指标（二）励磁控制系统的传递函数（一般）
理解：1．直流励磁机和交流励磁机的传递函数
2．励磁调节器各单元的传递函数
3．励磁控制系统的传递函数（三）励磁自动控制系统的稳定性（次重点）
理解：电压速率负反馈环节（励磁系统稳定器）对励磁控制系统稳定性的改应用：利用根轨迹分析励磁系统稳定器对励磁控制系统空载稳定性的改善（四）励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响（重点）
理解：1．考虑励磁调节后的系统稳定判据的意义
2．同步发电机不发生滑动失步及振荡失步的条件（发电机同步转矩及阻尼转矩均为正）
应用：分析远距离输电情况下，输电线路重负荷运行时系统发生低频振荡的原因及电力系统稳定器（PSS）的工作原理
第五章 电力系统频率及有功功率的自动调节
通过本章的学习，要求理解电力系统频率的一次、二次调整及经济调度的概念和实现过程。掌握电力系统频率调节相关知识点的核心概念与方法，并具有初步应用能力。本章的难点内容为电力系统频率调节过程的特点和特性分析，要求考生掌握负荷频率调节效应系数、发电机组功频特性系数及有功调差系数的含义，分析发电机组的有功调差特性类型，利用电力系统的频率特性图分析一次、二次调频过程， 熟练掌握并联运行发电机组间有功功率分配和发电机组调差特性（有功调差系数） 的关系。理解电力系统自动调频方法的特点和它们的适用场合。
（一）电力系统的频率特性（重点）识记：1．电力系统频率调节和有功功率平衡之间的关系
2．电力系统调频的目标
3．发电机组调差特性的类型应用：1．基于负荷频率调节效应系数的概念，分析负荷参与频率调节的特点
2．基于发电机组功频特性系数及有功调差系数的含义，分析发电机组的有功调差特性类型
3．利用电力系统的频率特性图分析一次、二次调频过程及特点
4．分析并联运行发电机组间有功功率分配和发电机组调差特性（有功调差系数）的关系（二）调速器原理（一般）识记：机械液压调速器、模拟电液调速器和数字电液调速器理解：结合上述三种调速器的工作原理，理解各自的性能特点（三）电力系统的频率调节系统及其特性（次重点）识记：电力系统的功频特性系数（系统单位调节功率）的含义理解：调速器、原动机、汽轮发电机组和单区域系统的传递函数应用：1．基于单区域系统传递函数框图，分析其一次频率调节特性
2．结合多区域系统的运行优势及传递函数框图，分析其一次频率调节特性（四）电力系统自动调频（重点）识记：1．电力系统调频厂的选择原则
2．电力系统控制调频器信号的三种基本形式（比例、积分和微分）
理解：联合电力系统三种调频方式的应用特点及控制准则应用：1．结合三种电力系统自动调频方法（主导发电机法、同步时间法和联合自动调频）的特点，分析它们的适用场合
2．随着电网调度的 SCADA 系统进入实用化阶段，联合自动调频软件中，AGC(自动发电控制）功能主要完成的任务
3．分析联合电力系统采用 FFC、FTC、TBC 调频方式时的控制准则（五）电力系统的经济调度与自动调频（次重点）识记：电力系统经济调度理解：1．等微增率分配负荷的基本概念
2．发电厂之间负荷的经济分配方法
3．发电厂内机组功率控制方法
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
通过本章学习，考生应对电力系统自动低频减载装置和其他安全自动控制装置的基本原理及应用有初步认识，掌握其中的核心知识与方法，并能够简单加以应用。
本章的难点内容为自动低频减载装置的工作原理和电力系统主要安全自动控制装置的应用场合。
（一）电力系统安全自动控制装置概述（重点）
理解：电力系统安全自动控制装置的意义（二）自动低频减载（重点）
理解：1．频率降低对系统运行的影响
2．电力系统运行时产生的功率缺额与频率降低值的关系
3．自动低频减载的基本概念
4．自动低频减载装置的工作原理（三）其他安全自动控制装置（重点）
理解：1．自动解列装置的主要应用场合
2．水轮机组低频自启动装置、自动切机与电气制动的工作原理
第三部分
有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上， 其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、教材
1．指定教材
《电力系统自动装置原理》，杨冠城，中国电力出版社，2021 年第 6 版
2．参考教材
《电力系统自动装置》，李凤荣，武晓冬，中国电力出版社，2018 年版
三、
自学方法指导
1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。
3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。
7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8．助学学时：本课程共 3 学分，建议总课时 54 学时，其中助学课时分配如下：
章次章节名称学时
第一章
自动装置及其数据的采集处理
第二章
同步发电机的自动并列
第三章
同步发电机励磁自动控制系统
第四章
励磁自动控制系统的动态特性
第五章
电力系统频率及有功功率的自动调节
第六章
电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置合计
五、关于命题考试的若干规定
1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。
2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30 %、“理解”为40%、“应用”为 30%。
3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。
4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。
5．试题类型一般分为：单项选择题、多项选择题、名词解释题、简答题、分析题。
6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。
六、题型示例（样题）
一、单项选择题
（本大题共 15 小题，每小题 1 分，共 15 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1．在励磁控制系统的组成单元中，可以用来改善励磁控制系统空载稳定性的是A．电机 B． 励磁功率单元 C． 励磁系统稳定器 D． 励磁调节器
二、多项选择题
（本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其选出并将 “答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂、少涂或未涂均无分。
16．发电机并列的理想条件，即发电机电压和电网电压可表达为A．频率相等 B．电压幅值相等 C．相角差为零 D．越前时间等于断路器的动作时间 E．冲击电流最大瞬时值不超过额定电流的 1-2 倍
三、名词解释题
（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）
21．电力系统自动低频减载装置
四、简答题
（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）
26．简述电力系统调频的主要目标。
五、分析题
（本大题共 3 小题，每小题 10 分，共 30 分）
31．在同步发电机正常运行时，当励磁电流不变时，同步发电机的端电压会随着无功负荷的变化而变化，请结合同步发电机外特性图，分析如何通过调节励磁电流来控制发电机端电压的过程。
