电力系统远动及调度自动化

第一章绪论1、电力系统调度自动化的基本任务：①控制整个电力系统的运行方式，使电力系统在正常状态下能满足安全、优质和经济地向用户供电的要求；②在缺电状态下做好负荷管理；③在事故状态下迅速消除故障的影响和恢复正常供电。

电网调度自动化应有的功能：SCADA 功能（数据采集和监控功能）、AGC 功能（自动发电控制功能）、EDC 功能（经济调度控制功能）、EMS 功能（能量管理功能）电力系统运行的基本要求：1、保证安全可靠地供电；2、要有合格的电能质量；3、要有良好的经济性。

第二章电力系统数据检测基本技术霍尔模块的特点：1、一二次完全绝缘，绝缘电压一般在2-12KV，特殊情况能达到20—50KV；2、响应速度非常快，一般小于1μs，相差几乎为零；3、由于它是磁势平衡反馈式，故不管一二次电流，一二次电压为任何波形均可测量，0—50KHz 精度达0.5%，50—100KHz 精度达1%4、过载能力强，过载达20 倍，不损坏，一二次之间电容很弱，共模影响可以忽略；5、既可以测量电流，也可测电压、功率。

RTU 的远方功能：1、遥测：即远程测量。

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。

这些参数包括发电机组、变压器、调相机组、变压器、输电线、配电线等通过的有功和无功。

重要支路和重要母线的电压等。

2、遥信：即远程信号。

将采集到的被监控发电厂或变电站的设备状态信号，按照规约传送给调度中心。

3、遥控：远程命令。

它是从调度中心发出改变运行设备状况的命令。

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。

另外还有数字值、计数脉冲、事件顺序记录、电力系统同统一时钟、转发、适合多种规约的数据远传等功能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。

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。

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。

第三章远动装置的功能模块及微机远动装置1、设置模拟量阈值的意义：（读预）①在RTU 采集的一些模拟量(如厂站母线电压)，通常情况下变化不大，如果向调度中心传送，会增加装置处理数据的负担。

②为了提高装置效率和信道利用率，在处理这种量时，采用设置阀值的方法，只有变化量超过阀值才传送，小于或等于阈值不传送。

2、试写出一阶递归数字滤波器的方程式，并画出其结构图y(n)=α x(n)+(1-α) y(n-1)，其中α为滤波系数。

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。