《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。

2-5RTU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。