《电力系统远动及调度自动化》思考题.docx
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《电力系统远动及调度自动化》思考题
《电力系统远动及调度自动化》思考题题解绪论部分
1-1电力系统调度自动化的任务是什么？
电力系统调度自动化的任务是：
收集电力系统运行的实时信息；分析电力系统运行状态；综合协调全系统各层次、各局部系统和各元件的运行，为调度人员提供调节和控制的决策，或直接对各元件进行调节和控制，以实现电力系统安全、质量和经济的多目标的优化运行；减少电力系统故障，在发生事故情况下，能避免连锁性的事故发展和大面积停电。
1-2简述我国调度管理的结构。
我国电网调度管理采用的是分层、分级调度管理结构，具体分为五级，即：
国家调度控制中心、大区电网调度控制中心、省电网调度控制中心、地（市）电网调度控制中心和县电网调度控制中心。
1-3简述电网调度自动化的功能。
电网调度自动化系统是一个总称，由于各个电网的具体情况不同，可以采用不同规格、不同档次、不同功能的电网调度自动化系统。
其中最基本的一种为数据采集与监控（SCADA）系统，而功能最完善的一种为能量管理系统（EMS），也有的是在SCADA的基础上，增加了一些功能，如自动发电控制（AGC）、经济调度（EDC）等。
具体讲，电网调度自动化的功能有：
（1）数据采集与监控（SCADA）功能
SCADA主要包括以下一些功能：
1）数据采集；1）信息的显示和记录；2）命令和控制；3）越限告警；4）实时数据库和历史数据库的建立；5）数据预处理；6）事件顺序记录SOE；7）事故追忆PDR。
（2）自动发电控制（AGC）功能：
AGC功能的目标是自动控制网内各发电机组的出力，以保持电网频率为额定值和联络线交换功率为规定值。
（3）经济调度控制（EDC）功能：
EDC的目标是在所控制的区域内向各发电机组分配出力，使本区域运行成本为最小。
（4）能量管理系统（EMS）：
EMS是现代电网调度自动化系统硬件和软件的总称，它主要包括SCADA、AGC/EDC、状态估计（SE），静态和动态安全分析、调度员模拟培训等一系列功能。
一般把状态估计及其后面的一些功能称为电网调度自动化系统的高级功能，相应的这些程序被称为高级软件。
2-1何谓四遥功能？
RTU在四遥中的作用是什么？
所谓四遥功能是指遥测、遥信、遥控和遥调。
RTU在遥测方面的主要作用是采集并传送电力系统运行的实时参数；在遥信方面的主要作用是采集并传送电力系统中继电保护和自动装置的动作信息、断路器和隔离开关的状态信息等；在遥控方面的主要作用是接收并执行调度员从主站发送的命令，并完成对断路器的分闸或合闸操作；在遥调方面的主要功能是接收并执行调度员或主站计算机发送的遥调命令，调整发电机的有功出力或无功出力等。
2-2简述电网监控系统中的模拟量和数字量采集的原理及各自应用场合。
电网监控系统中模拟量采集是把电网现场的模拟量信号（如电压、电流、有功功率、无功功率等）转换成计算机可以接收的数字量信号。
其采集过程是将传感器送来的模拟信号经过信号调理，有的要经放大、滤波、保持、多路开关分时采样后，经模/数转换进入计算机。
模拟量采集用于处理电网中的模拟量信号。
电网监控系统中数字量采集是把电网现场的数字信号转换成计算机能够接受的数字信号形式。
其采集通道把现场数字信号通过适当的信号调节电路调整后，再将信号通过接口电路进入计算机。
数字量采集用于处理电网中的数字信号，如数字式传感器信号、开关信号、状态开闭、限值的高低或脉冲信号等。
2-3在采用多路开关进行顺序采样，利用傅立叶算法计算有功无功功率时，为什么会产生误差，如何校正？
利用傅立叶算法计算有功无功功率时，常常需要输入三相电压、三相或两相电流。
当采用多路转换开关进行顺序采样时，前后两路之间存在时间差Dt，该时间差对于电流、电压有效值的计算无多大影响，因为对于全波傅立叶算法它们只需一个周期内的规定采样值即可计算，但该时间差会影响前后两路量的相位关系，造成相位偏差。
假定Dt时间内的角度为Dj=2pfDt，若采样的电压电流分别为Uab,Ubc,Uac,Ia,Ic ，那么当按顺序依次采样时，其相位偏差分别为Dj、2Dj、3Dj、4Dj。
相位偏差将引起有功无功功率计算误差。
这种误差可以采用移相法进行校正，具体方法见教材P21~P22。
（注意：
书上的Ir,Ii应理解为无相位偏差的实部、虚部电流Ir',Ii'，为存在相位偏差的实部、虚部电流，即由顺序采样后，经傅立叶算法所得的电流实部、虚部。
）
2-4为什么要设置模拟量阀值？
以简图说明。
在远动通信中，厂站端的模拟量通常需经远动装置收集后传送到调度中心。
但厂站端有一些模拟量平时变化不大，且对其采集精度要求也不太高。
如果这些量变化不太大，甚至无变化，也向调度中心传送，一是不必要，二是增加了远动装置处理数据的负担，降低信道的传输效率。
为了提高装置效率和信道利用率，在处理这类模拟量时，可设置相应的“阀值”，只有变化量超过这个“阀值”时才传送，小于或等于“阀值”就不传送。
如下图中所示，被测量在A点前，因其变化量没有超过上限阀值，故不需传送给调度中心。
在A点，即所谓的“发生一个事件”，被测量的变化量超过了阀值，需要将此值传送到调度中心去。
以后就以A点值为基准，其上下限阀值随之上移。
图中从A点到H点范围内，因变化量没有超过其新上下限阀值，故不能算发生事件，也就是不必传送，这样可以大大减少信息传送量，提高传输效率。
到H点处，发生一个事件。
2-5 RTU的基本功能是什么？
RTU的功能可分为远方功能和当地功能，其基本功能有：
（1）远方功能
1）遥测，即远程测量。
它是将采集到的被监控发电厂或变电所的主要参数按规约传送给调度中心。
2）遥信，即远程信号。
它是将采集到的被监控发电厂或变电所的设备状态信号，按规约传送给调度中心。
3）遥控，即远程命令。
它是从调度中心发出命令以改变远方运行设备状态。
4）遥调，即远程调节。
它是从调度中心发出命令实现远方调整发电厂或变电所的运行参数。
5）事件顺序记录。
当发生遥信状态变位时，记录发生遥信变位的时刻、变位开关或变位设备序号，组成事件记录信息向调度中心传送。
6）电力系统统一时钟。
实现整个电力系统时钟的统一。
7）转发功能。
接受别的RTU送来的远动信息，根据上级调度的需要，按规约编辑组装后转发给指定的调度中心。
8）适合多种规约的数据远传。
为了适应与几个调度中心的通信，RTU必须能运行相应的CDT和POLLING通信规约。
（2）当地功能
RTU的当地功能是指RTU通过自身或连接的显示、记录设备，就地实现对电网的监视和控制的能力，它主要包括：
CRT显示、汉字报表打印、本机键盘/显示器以及RTU的自检与自调功能等。
3-1简述光电耦合隔离的工作原理及优点。
光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内组成的，发光二极管两端为信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极作为光电耦合器的输出端，它们之间的信号传输是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。
输入和输出之间没有直接电气联系，只是通过光信号联系，实现了电气隔离。
在工作中，即使是在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可有效地抑制干扰信号。
光电耦合器体积小，成本低，实现容易，具有较好的抗干扰能力，提供了较好的带宽，较快的响应速度，输入输出之间的绝缘耐压可达上千伏。
3-2模/数转换芯片如何用于单极性输入电压和双极性输入电压？
简述原理。
模/数转换芯片大多是按单极性输入电压设计的，对单极性输入电压，例如：
输入电压为0~+UF，可将其直接接入模/数转换芯片的模拟量输入端，如下图所示（无虚线连接部分）。
在Ui为0时，模数转换器的输出为全0。
Ui为+UF时，设此时模数转换器的输出为满码，即为全1。
则输入电压从0变到+UF，模/数转换器的输出为从零变到满量程。
对于双极性输入电压可在上述基础上采用附加偏移电流的办法，如下图所示，接入虚线部分的偏移电路，使偏移电流为单极性情况下满量程之半，它由基准电压经电阻供给。
当输入电压Ui从-变到+
时，模/数转换器的输出从零变到满量程值，从而实现了双极性电压输入。
3-3简述模拟量多路开关的作用，在模/数转换器之间为何不需要配置采样保持电路？
在采用共享A/D的多路模拟量采集输入通道中，通常要采用模拟量多路开关，其作用是实现n选1操作，即利用多路开关将n路输入模拟量依次地切换到A/D，进行模/数转换成数字量再进入CPU。
在采用电量变送器的模拟量采集通道中，之所以不需要配置采样保持电路，原因主要是：
远动装置中，多采用的是逐次逼近式的A/D，这种A/D转换速度比较快。
另外，因电量变送器送来的模拟量的变化速度一般是比较缓慢的，在进行一次模/数转换期间，模拟量几乎没有什么变化，没有采样保持电路，对A/D转换精度几乎没有影响。
（注意：
应将原题中的“在模/数转换器之间为何不需要配置采样保持电路？
”改为“在采用电量变送器的模拟量采集通道中为何不需要配置采样保持电路？
”。
因为对于交流瞬时值采样电路，即不采用电量变送器的情况，在采集通道中是需要配置采样保持电路。
）
3-4简述递归数字滤波的原理。
递归数字滤波是一种其输出既与输入值有关，还和以往的输出值有关的滤波算法程序。
其滤波算法可写成如下形式：
由上式可看出，第n次滤波输出不仅取决于N+1项输入值，还取决于以往的输出值，使其不断递归地确定数字滤波的输出。
3-6何为立即记时法，为何采用立即记时法记录的时间也可能比实际的变位时间完Ts？
所谓立即记时法是指当扫查到某一组遥信开关发现有开关变位时，立即记下当时的实时时间作为变位的时间标记，即事件顺序记录时间，然后继续扫查下一组遥信开关。
对遥信的扫查一般都是按定时方式进行，如每隔Ts扫查一次。
对开关的扫查也需要一定时间，在极端情况下可认为从扫查第一组开关开始到扫查最后一组开关结束所花费的时间为Ts。
采用立即记时法记录时间时，若刚查过第一组开关，正开始查第二组而此时第一组中的开关发生变位，由于刚查过第一组，该开关的变位只能在下一次扫查到该组时再登记，即记录时间比实际的变位时间完Ts。
3-7简述事故追忆的实现方法。
事故追忆可通过采用移动内存单元内容或移动指针两种方法来实现。
移动内存单元内容的方法是在每次遥测量经采集处理后，移动追忆记录区单元内容并存入本次遥测量，使追忆记录区始终保留本次及其前N次的数据。
发生事故后遥测量的采集处理及存储工作仍然继续进行，但对事故后存入追忆记录区的数据次数进行记数，然后将这批数据复制到另一事故追忆缓存区，原来的追忆记录区又继续工作。
移动指针的方法是将每次采样所得数据按指针所指的地址存放。
指针从存础区的首地址开始，每存放一个数据指针就自动向前调整，数据依次存放在存储区。
指针指向存储区末尾时再调整，重新又回到存储区的首址，如此周而复始。
事故后，也如此进行，但需对存入追忆记录区的数据次数进行记数，从而得到事故前后所需的数据。
3-8简述调度端远动装置与主计算机进行数据交换的过程。
调度端远动装置与主计算机进行数据交换时，首先由主计算机以中断方式向调度端远动装置发出呼叫和命令。
调度端远动装置在收到呼叫后对命令进行判断。
如为控制或调节命令，就转发给有关厂站。
如为索取数据命令，则按指定的要求组装好数据，然后向主计算机发出“数据已准备就绪，请求取数”的应答信号。
主计算收到此信号后回送“同意接收”信号。
此后调度端远动装置就将准备好的数据逐一发送给主计算机，数据传送完毕时由调度端远动装置通知主计算机。
主计算机确认接收无误后就发出通信结束命令，这样就完成了一次通信过程。
3-9简述多微机系统的几种结构形式。
多微机系统是由多台微机通过共享总线、数据链路或共享存储器等连接起来的系统，因此有三种结构形式：
（1） 共享总线型的多微机系统。
共享总线型的多微机系统是将所有微机都连接到公共总线上，相互间通过该总线进行通信。
（2） 输入-输出链接型的多微机系统，也称为松耦合系统。
这种系统是将微机通过数据链路连接起来的系统，数据链路可以采用串行或并行接口实现，相互间的通信可以采用串行通信、并行通信及DMA方式等。
（3） 共享存储器型的多微机系统，也称为紧耦合系统。
这种系统是通过共享存储器或多端口存储器将多台微机相连。
系统中各个微机都能访问公共的存储器，通过公共存储器实现相互间的信息交换。
4-1什么是数据通信？
它包括哪几个部分？
数据通信是由计算机及其终端装置，通过通信线路来完成编码信息的传输、转接、存储和处理的通信技术。
数据通信系统包括计算机、终端装置和通信线路。
4-2简述数据通信的工作方式。
数据通信的工作方式有全双工通信、半双工通信和单工通信三种。
全双工通信是通信双方都有发送和接收设备，接收和发送可以同时进行，若用四条线供数据传输的，称为四线全双工。
若用一对线同时进行收和发工作的，称为双向全双工。
半双工方式是双方都有接收和发送能力，能进行双向传输，但同一时间内只能进行单向传输的工作方式。
单工通信方式的通信双方收和发是固定的，即一端作为发送端，另一端作为接收端，信号传送方向不变。
4-3比较同异步通信的优缺点。
异步通信的优点是设备简单，易于实现，传输简单，费用低，但是，由于其每次仅传送一个字符信息，使得该通信的编码效率低，线路利用率低，数据传输速率低。
异步通信方式适用于低速的终端设备。
与异步通信相反，同步通信较复杂，费用高，其优点是收和发能保持严格同步，发送端和接收端将整个字符组作为一个单位传送，提高了数据编码效率和传输效率。
同步通信方式一般用于高速传输数据的系统中。
4-4简述同步通信的基本原理。
在同步通信中，接收端的接收和发送端的发送是保持严格同步的。
发送端按同步码、数据码和校验码的排列顺序组成的数据流进行连续发送，紧跟在同步码后的数据码可以由任意多个数据字组成，每个数据字之间紧密排列不留空隙。
接收端收到同步码后，即进入同步接收状态，然后接收端从数据码的每位码元上提取同步定时信息，以产生本地的位接收时钟信号，以接受数据位，从而使接收端与发送端的时钟保持严格同步，直到收和发结束。
4-5简述异步通信的基本原理。
在异步通信中，是将每一个字符看作成一个独立的信息单位，为实现起止同步，在每个字符前加一个起始位，在其后加校验位和停止位，形成一个异步数据帧。
当没有信息传送时发送端发出空闲位，有信息传送时，发送端按其发送时钟发送该信息的数据帧，即先发送起始位，再发送字符数据码，校验位和停止位。
在接收端，当接收到起始位时，按接收端的接收时钟频率进行接收，当接收到停止位，则接收完毕，接受端复位等待接收下一个字符信息。
异步通信的接受端接受时钟和发送端的发送时钟是彼此独立的，它们仅仅是标称值相同而已。
4-6简述几种常用检错码，简述奇偶检验的原理。
常用的检错码有奇偶校验码、方阵码、线性分组码、循环码。
（1） 奇偶校验码是在原信息码之后，附加一位奇/偶校验位，使字符与校验位中总的“1”个数保持奇数或偶数。
保持奇数的叫奇校验，保持偶数的叫偶校验。
（2） 方阵码又称水平垂直偶校验，它既有水平奇偶校验，同时还进行垂直奇偶校验。
（3） 线性分组码是指码字中的信息组与监督位是线性关系，它的监督码是根据信息码元由一组线性方程式算出来的。
（4） 循环码是线性分组码中的一类，它除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性，即循环码中任一码字循环一位以后，仍是该循环码中的一个码字。
奇检验是通过检验所接收的码字中总的“1”个数是否为奇数，若为奇数，则认为接收的信息正确；若为偶数，则认为接收的信息错误。
而偶检验则是通过检验所接收的码字中总的“1”个数是否为偶数，若为偶数，则正确，否则，错误。
4-7简述OSI模型
开放系统互联参考模型，即OSI模型，是互联的所有计算机都遵守的标准化信息交换协议，达到各种机器系统可以相互连接，并协作工作。
OSI模型是将整个网络的功能分成了七层，每一层各自完成一定的功能。
该七层由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每层向上层提供所需要的服务；每层完成本层任务时，使用下层提供的服务。
各层功能相对独立，通过接口与其相邻层连接，只要层间接口不变，层内实现技术的变更不会影响其他各层。
4-8简述电力系统通信信道种类。
电力系统通信信道种类较多，简单地可以分为有线信道和无线信道两大类。
明线、电缆、电力线路载波和光纤通信等都属于有线信道，而短波、散射、微波中继和卫星通信等都属于无线信道。
5-1简述计算机网络的定义与功能。
计算机网络是指把地理上分散的，以能相互共享资源（硬件、软件、数据）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统的集合。
计算机网络具有以下功能：
（1） 数据传送；
（2） 资源共享；
（3） 提高网络系统的可靠性；（4） 均衡负载互相协作。
5-2简述节点、链路、通路、主机、通信控制处理机、集中器、终端的定义。
节点是指一个或多个功能单元与传输线路或信道互连的一个点，它可分为转接节点和访问节点。
转接节点是支持网络的连接性能，它通过所连接的链路来转接信息。
访问节点除了具有连接的链路外，还包括计算机或终断设备，它可有信源和信宿的作用。
链路是两个节点之间承载信息流的线路或信道。
通路是指从发信点到收信点的一串节点和链路，即是一系列穿越通信网络而建立路由的“端点——端点”链路。
主机是在计算机网络中负责处理数据和网络控制，同时还是执行网络协议的中心机。
通信控制处理机是指那些主要用于控制本模块和终端设备之间的信息传输的计算机，也是各模块之间负责联络、信息控制的节点处理机。
集中器是把若干终端经本地线路集中起来，连接到1~2条高速线路上的设备，它是终端侧的通信控制处理机。
终端是用户进行网络操作时使用的设备，它一般与通信控制处理器或集中器相连，与通信控制处理机相连的，一般称为近程终端，通过集中器再与通信控制处理机相连的，一般称为远程终端。
5-3试比较总线结构和分布结构的优缺点及适用场合。
总线结构的特点是：
总线结构网络常用于局部网中。
（1） 结构简单，可扩充性好。
当需要增加节点时，只需在总线上增加一个分支接口与节点相连，还可以扩充总线。
（2） 设备较简单，可靠性高。
（3） 对总线的电气性能要求很高，而且总线结构的网络受到总线长度的限制，这是它的不足之处。
分布结构的特点是：
分布结构网络适用于广域网中。
（1） 网络扩充和主机入网比较简单，在不超过网络最大容量的情况下，可对原网不加任何修改进行网络扩充和增加主机入网。
（2） 具有较高的可靠性。
由于它采用分散控制，即使某一局部模块出现故障，也不会影响全网运行。
（3） 网中的路径选择采用最短路径算法，所以网络延迟时间小，传输效率高，但控制也较复杂。
（4） 各节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短，也便于全网控制。
5-4物理层、链路层及网络层规约分别解决哪些方面的问题。
物理层数据传输规约要解决的主要问题是：
数据终端设备和数据传输设备之间数据链路的建立、保持和拆除；其机械、电气、电信号特征及功能规定；通过数据链路实体之间进行比特流传输的规定。
链路层传输规约要解决的问题主要是：
（1） 数据链路的建立、拆除和复位的控制，其中包括字符同步、地址确认、收发关系的确定和最终一次传输的表示等。
（2） 信息的打、解包。
其中包括信息的格式、长度、顺序编号、接收认可和信息流量调节等。
（3） 传输差错控制。
要规定一套防止信息的重复、丢失和错误的方法，对正确收到的帧给予确认。
（4） 异常情况的处理。
对可能出现的异常情况，发现它们，以及发现后进行处理，并消除永久性故障。
网络层数据传输规约要解决的主要问题是：
逻辑信道的呼叫、建立及拆除，数据传送，中断数据，流量控制，复位及再呼叫。
5-5高层协议包括哪几方面？
分别解决哪几部分问题？
高层协议包括传送层、对话层、表示层和应用层上的计算机网络通信协议。
传送层协议是解决进行端到端的可靠链路，对低层进行管理，对用户信息进行差错控制，对信息帧的序号进行检查和对多用途信息帧的处理等。
对话层协议是解决两个不同工作站上用户进程之间的连接和管理。
具体讲，是对用户的对话关系提供建立、识别和撤消的方法，在建立对话关系时，对话层要把面向网络的地址转换成面向目的站的逻辑进程和端口的地址。
表示层协议是解决对传送到信息实体的信息进行表示，也就是对命令和数据提供一系列格式服务和转换。
具体讲，它包括字符集的转换方法，图形表示方法，数据编码格式的转换，以及数据在屏幕和打印机上的输出方法等。
应用层是直接面向用户的，它是由各网络应用程序组成的，作为通信用户的窗口，所以它要解决的主要是提供和开发适用的网络应用程序。
5-6为何需要对路由进行选择？
有哪两类方式？
在通信网中，节点通信控制处理机的缓冲存储容量是有限的，其存储或缓冲报文信息的数量也是有限的。
如果连通的虚拟信道太多，或者某些虚拟链路上的报文信息量太大，超过通信控制处理机允许的缓冲存储器的空间时，网中就会产生报文流量的拥挤现象，从而影响报文分组在网内的正常流通。
过于拥挤将会引起报文量的死锁，导致网络控制失灵，因此要对路由进行选择。
路由选择方法有决定性路由选择法和适应性路由选择法。
5-7何为计算机局部网？
它与计算机远程网络有何差别？
计算机局部网是指把地理范围在10公里以内，属于一个部门或一个单位的多台小型、微机计算机以及外围设备用通信线路互连起来，并按着网络通信协议实现通信的系统。
计算机局部网与计算机远程网络并没有本质的差别，它们的差别是属于数量上和程度上，表现在以下几个方面：
（1） 局部网络一般敷设专用电缆，传输速率高。
而远程网一般采用公共信道，传输速率低。
（2） 局部网络一般采用基带传输方式，省去了调制解调器及多路复用设备。
远程网络一般采用频带传输方式，需要调制解调器及复用设备。
（3） 局部网络一般没有中心控制节点，趋于分布控制。
远程网络一般要有一个或若干个中心控制点。
5-8计算机局部网络一般采用哪几种拓扑结构？
各有何特点？
计算机局部网络一般采用的拓扑结构有星型、总线型和环型结构。
星型结构的局部网络是以中央节点为中心与各个节点连接组成的。
如果一个工作站需要传输数据，它首先必须通过中央节点，中央节点接收各分散节点的信息再转发给相应节点。
星型结构的网络结构简单，建网容易，便于控制和管理，但中央节点负担重，容易在中央节点上形成系统的“瓶颈口”，且通信线路的利用率不高。
总线型结构的局部网络是将各个节点和一根总线相连。
网络中所有的节点都通过总线进行信息传输，任何一个节点的信息都可以沿着总线向两个方向传输，并被总线中任何一个节点所接收。
总线型网络结构简单灵活，可扩充性好；当某个工作节点出现故障时不会造成整个网络的故障，可靠性高；网络节点响应速度快，共享资源能力强，设备投入量少，成本低，安装使用方便。
环型结构的局部网络是将各节点连接在一条首尾相连的闭合环型线路中。
环型网络中的信息传送是按固定方向单向流动，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点，系统中无信道选择的问题。
在环型网络中，当信息流中的目的地址与环上的某个节点的地址相符时，信息被该节点接收，然后，根据不同的控制方法决定信息不再继续往下传送或信息继续流向下一个节点，一直流回到发送该信息的节点为止。
环型网络结构简单，由此使得路径选择、通信接口、软件管理都比较简单，所以实现起来比较容易。
但是当节点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长；另外，在加入新的工作站时必须使环路暂时中断，不利于系统扩充。
5-9连接局部网的中继装置有哪些？
各自有何特点？
连接局部网的
升级会员 