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。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。

第四章数据通信基础及通信规约

1、纠错控制法

循环检错法：在接收到的码序列中检测出有错码时，将该序列丢弃不用，等到下一循环传送过来再检错，直到不再有错码时方采用该码组。单向，设备简单。检错重发法：发现接收端有错码时，通知发送端重发，直到该码组不再有错误为止。反馈检验法：接收端将收到的码序列原封不动的回送给发送端，发送端、前向纠错法。

2、串行数据发送和接收的过程：

①发送数据以并行的方式送入并暂存于发送缓冲器中。如果移位寄存器空，接收控制脉冲将缓冲器中的内容并行送入并-串变换移位寄存器中，此时发送缓冲器变空，准备接收下次要发送的数据。发送时，在发送时钟的控制下，移位寄存器中的内容，逐位被送到通信线路上，传送到对方。

②接收时，从信道上传来的数据，在接收时钟的控制下，被逐位移入串-并变换寄存器。当寄存器的数据占满后，控制脉冲就把这些数据移位，并行地移到接收缓冲器中。

③要正确地接收，必须使接收时钟与发送时钟同步，而且应使接收时钟的有效边沿出现在每个数据位的中央。

数据通信基本构成和各部分的功能：

①数据终端，用以进行接收或发送数据信号。

②通信线路，是数据传输信道。

③调制解调器，使数字信号能在模拟信道上传输。

④通信处理机，完成计算机处理速度与通信线路传输速度间的匹配，起缓冲作用，串/并转换，对传输信道产生的误码和故障进行检测控制，减轻中央计算机的负担。

⑤主计算机，执行数据处理任务。

异步通信和同步通信的特点：

异步通信：设备简单、易实现、按字传信息、效率低。

同步通令：设备复杂、对时钟稳定性要求高、效率高。

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。

第五章计算机网络在电力系统中的应用

1、计算机网络通信方式的高层协议：

传送层、对话层、表示层、应用层。

计算机网络的定义

把地理上分散的、能相互共享资源的方式连接起来，并各自具备独立功能的计算机系统的集合。

树形结构的计算机网络有什么特点

线路总长中等，成本低、易扩展、寻径方便、任一节点故障会影响整个系统。

RS —232C 标准接口电路采用什么方式传输信息? 对驱动器，接收器有何要求？

非平衡传输方式。驱动器应将TTL 的高电平转为-12～-15V ，将TTL 的低电平转为+12～15V 。接收器为EIA 标准转为TTL 标准。

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：

（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。总线结构网络常用于局部网中。

分布结构的特点是：

（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。分布结构网络适用于广域网中。

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？

连接局部网的中继装置有转发器、桥、路、信关。它们的特点分别介绍如下。

转发器在局部网中作为中转信号的再生，实现在物理层次上的相互连接。它可扩展连网距离，也可改变网络的拓扑结构。转发器连接起来的各个网络段仍属于一个网络系统，它只是将一个网络的作用范围扩大而已。

桥是实现两个网络链路层的连接。桥具有寻址和选择路由的作用，可以确定哪些帧可以转发。 路是实现两个网络或多个网络间在网络层进行连接的设备。它是根据网络层的地址，只有必要的分组信息，通过适当的路径才能通过。

信关是实现OSI 模型的高层次连接，它具有将不同机种的网络，通过协议变换，进行连接

的功能。

2-10 简述发电厂、变电所及调度所中LAN 的特点。发电厂中LAN 的特点为：

（1） LAN 的存取方式以及计算机、控制器的接口方式有各种各样，还未有标准；

（2） 通常采用总线和令牌环或总线结构，节点数在1~20 之间；

（3） 传送速度在1~100Mb/s 之间；

（4） 传送距离在100m~2km 之间；

（5） 计算机台数在1~15 台左右，终端数在0~30台之间，控制器多在0~30 台以下；

（6） 用于控制方面的信息长度一般为2~4kByte，用于监视信息的信息长度是可变长的；

（7） 对不同类型信息，其信息周期不同，如控制信息有的要即时，有的要在10s 以内，有的在10s 以上；监视信息要在1~10s 之间。

变电所中LAN 的特点为：

（1） 多采用星形拓扑结构；

（2） 传送媒体采用的是光纤；

（3） 信息存取方式采用IEEE802.4 标准的TokenPassing 方式，兼用高层的信号功能；

（4） 被处理的信息主要是监视、控制及保护。保护、控制的信息长度20%为数十比特，30%为数百~数千比特，其他不定。监视信息的长度数百~数千比特的要占50% 。保护、控制信息周期为数毫秒。监视信息的信息周期为数十毫秒。

调度所中LAN 的特点为：

（1） 采用令牌环路或总线拓扑结构；

（2） 传送媒体有光纤电缆、同轴电缆、双绞线，在200m 以下；

（3） 存取方式有CSMA/CD、TDM 、令牌许可证；

（4） 节点数为1~20 个；

（5） 传送速度为1~100Mb/s；

（6） 计算机台数为1~9 台；

（7） 终端数在0~30 台以下；

（8） 控制器台数在0~5 台以下；

（9） 计算机采用IEEE796、IEEE802.3 及独立的接口，控制器采用IEEE802.3 或自己制定的标准。

第六章能量管理系统

调度员培训仿真系统的设计目标和原则：

调度培训仿真系统的设计目标是：

①使调度员认识和理解电力系统的运动规律；

②取得电力系统各种状态下的决策与控制经验；

③增强在现有的系统信息和控制条件下作出调度决策能力；

调度培训仿真系统的设计原则是：

①对电力系统动态行为进行逼真的模拟；

②严格模拟调度室中人机交换的显示和操作过程；

③能用于培训全部EMS 功能；

④精确模拟EMS 的计算机系统性能。

经济调度EDC 包括内容：

正确预测负荷、合理分配各发电厂的有功功率、优化组合发电机、最大限度降低燃料消耗、降低网损等紧急状态：系统受严重干扰，某些参数越限，如变压器过负荷、系统的电压、频率超过或低于允许值。

警戒状态如何处理？

警戒状态指系统发出的功率和用户相等，安全储备系数大为减少，对外界的抗干扰能力下降。如果再有一个新的干扰，有可能使某些条件越限，如设备过载，从而使系统安全运行受到威胁或遭到破坏。调度人员应及时采取预防性控制措施（如增加发电机的出力、调整负荷、改变运行方式等）使系统尽快恢复到正常状态。

6-1 电力系统的运行状态有哪些？以图表示出各状态间的联系。

电力系统的运行状态有正常运行状态、警戒状态、紧急状态、系统崩溃和恢复状态。 电力系统各运行状态之间是相互联系的，其联系如下图所示。

6-2 简述EMS 系统中的基本应用软件的组成。

EMS 系统中的基本应用软件有：电力系统的接线分析，状态估计和负荷预测。

6-3 简述电力系统负荷预测的内容。

电力系统负荷预测分为系统负荷预测和母线负荷预测两大类。系统负荷预测按周期又有超短期负荷预测、短期负荷预测、中期负荷预测和长期负荷预测之分。超短期负荷预测用于质量控制需预测5~10s 的负荷值，用于安全监视需预测1~5min 负荷值，用于预防控制和紧急状态处理需预测10~60min 负荷值；短期负荷预测需要预测1 日~1 周的负荷值；中期负荷预测需要预测1 月~1 年的负荷值；长期负荷预测需要预测数年至数十年的负荷值。母线负荷预测由系统负荷预测取得某一时刻系统负荷值，并将其分配到每一母线之上得对应母线的负荷值。

6-4 简述电力系统EMS 中安全分析的内容。

电力系统EMS 中安全分析的内容包括预想故障分析、安全约束调度、最优潮流、网络化简和电压稳定性分析。

预想故障分析是针对预先设定的电力系统元件的故障及其组合，确定其对系统安全运行的影响。

安全约束调度是当实时网络状态分析、潮流、预想故障分析等应用软件检查出支路过负荷时，调整各机组发电功率解除过负荷，严重者考虑切除相关的负荷。

最优潮流是以潮流方程为基础，进行经济与安全，有功与无功的全面优化。

网络化简是将较大规模的网络化简成较小规模的网络来分析。

电压稳定性是针对某一运行方式分析临界电压和裕度，以监视电压稳定性。

6-5 简述常规潮流与最优潮流的差别。

常规潮流与最优潮流的差别在于：

（1） 常规潮流不考虑经济性，而最优潮流考虑经济性；

（2） 常规潮流一般不考虑网络安全性，而最优潮流要全面考虑发电和网络安全；

（3） 常规潮流控制量较少，而最优潮流可以合理分布；

（4） 常规潮流计算量小，而最优潮流计算量大。

6-6 简述电力系统仿真培训的主要功能及其基本组成部分。

电力系统仿真培训的主要功能有：

（1） 主要的培训功能

1）调度室工具使用的培训。

2）开关操作步骤及其有关安全事项的培训。

3）正常状态下运行的培训。

4）事故状态下运行的培训。

（2） 在线培训功能

1）SCADA 功能。

2）静态分析功能。

3）动态分析功能。

4）能量管理功能。

电力系统仿真培训的基本组成部分如下：

（1） 控制中心模型。它与实际控制中心的环境一致，并且具有EMS 的各种功能。

（2） 电力系统模型。它是模拟电力系统网络及各种设备的静态和动态响应，包括发电机组、输电线路、负荷、变压器和继电器等。

（3） 教练员系统。它具有监视和控制培训过程的功能，包括初始化和调整控制参数、设置事件序列、与学员通信及干预培训进程等。

第七章:配电管理系统

配电网状态估计的功能：

1、量测系统分析和量测配置优化；

2、实时网络接线分析；

3、状态估计；

4、检测和辨识不良数据；

5、网络状态监视；

6、维护母线负荷预报模型；

7、量测误差再见估计；

8、变压器抽头估计；

9、量测系统模拟。

配电网状态估计的步骤

1、对电力系统近期的运行方式和量测系统的配置情况进行量测系统分析和优化配置，对具备了估计能力的系统进行状态估计。

2、在量测模拟系统上进行状态估计性能调试，并完成实验室验收。

3、现场安装接入实时数据后，先放宽检测标准纠正某些大量测错误（例如某些断路器状态错和量测符号错），逐渐收紧标准达到正常运行状态，最后才能投入在线误差估计，检测大的量测方差和偏差，维护量测系统正常运行。

4、在电力系统扩展和量测系统改造时，在进行量测系统分析和配置优化。

配电网潮流的特点：

1、辐射网潮流或少环网；

2、线路电阻于电抗之比可能大于1；

3、三相不平衡。

配电网管理系统的主要功能：

①SCADA 功能、（数据处理及监视控制功能）

②LM 功能、（负荷管理功能）削峰和降压减载

③高级应用软件功能、

④AM/FM/GIS 功能。（图资系统）

配电网的三种接线方式：

1、树枝状：广泛应用，造价低，保护整定和故障处理

比较简单，但可靠性和电压质量较差；

2、环状：可靠性和电压质量较好，损失较轻，但保护

整定复杂，短路电流较大；

3、网状：环状配电网的延伸，应用较少

7-1 简述DMS 和EMS 的类似之处和不同之处。

DMS 和EMS 的类似之处是：

（1） 两者均通过RTU 来收集电网中设备的状态和测量值，并实现监视和控制的远方操作——SCADA 功能。

（2） 两者均具有基于彩色屏幕显示的图形用户界面GUI 。

（3） 两者均具有自动控制功能，但EMS 控制的是发电设备，DMS 控制的是用电负荷。

（4） 两者均具有计算机辅助调度的高级应用软件，但内容和方法却不尽相同。

（5） 两者均存储有历史数据，供制表、检索和分析历史事件用。

（6） 两者均能和其他计算机应用相连，共享数据和应用成果。

DMS 和EMS 的不同之处是：

（1） DMS 由于配电网设备多而信息量比EMS 系统大。

（2） DMS 管理的配电网需方设备多，而EMS 管理的的电网发电、供电平衡，所以故障的情况不同。

（3） DMS 系统的稳定性要求低。

（4） DMS 具有多种通信方式，且通信速率低。

7-2 简述DMS 的功能。

DMS 的功能为：

（1） 配电网的SCADA 功能。通过RTU 收集配电网的实时数据，进行数据处理和监视控制。

（2） 配电网的负荷管理功能。控制用户负荷，帮助控制中心操作员制定负荷控制策略和计划。

（3） 配电管理系统的高级应用软件功能。DMS 有许多高级应用软件，其中与配电网络分析有关的应用软件，可分为以下三个层次：

1）基本应用软件。

2）派生应用软件。

3）专门应用软件。

（4） 配电网的AM/FM/GIS 功能。它包括了自动绘图，设备管理功能和生成具有地理背景的网络接线图功能。

7-3 简述配电自动化的内容。

配电自动化包括变电所自动化和馈电线自动化。

变电所自动化是指变电所的测量、保护、控制和远动等系统和设备的自动化，它的发展是以变电所综合自动化为代表，是将数字信号处理技术和计算机技术应用于变电所传统的测量、继电保护、控制和远动技术领域而取代常规保护和RTU 等，以全面实现综合自动化系统对变电所的保护、测量和控制功能。

馈电线自动化是指变电所馈电线路断路器以后、用户表计沿馈电线路网络分布的各种测量控制装置自动化，它包括的内容有：线路运行参数采集；配电自动控制；故障定位、隔离和自动恢复供电。

7-4 简述DMS 的SCADA 功能。

DMS 的SCADA 的功能有：

（1） 常规的SCADA 功能：

1）数据采集；

2）报警；

3）事件顺序记录

4）扰动后追忆；

5）远方控制；

6）远方调整；

7）计算；

8）趋势曲线和棒图；

9）历史数据存储和制表打印；

10） 事件记录；

11） 时钟；

12） 模拟盘接口。

（2） 扩展的SCADA 功能：

1）支持无人值班的变电所综合自动化功能，它包括：保护的远方投切，保护定值的远方调整和运行方式改变时的定值选择，保护运行工况的监视和报警，变电所故障报告的搜集。

2）动态线路着色功能。

3）地理接线图功能。

7-5 简述DMS 的高级应用软件及功能。

DMS 高级应用软件是以配电系统网络分析为核心形成的应用软件，其基本部分有：网络接线分析，潮流计算，状态估计，负荷预报，短路电流计算，电压/无功优化等。在这些基本应用软件基础上派生出各种应用软件。网络接线分析是将配电网由物理模型化为数学模型的过程。配电网的潮流分析是配电网络分析的基础，用于电网调度、运行分析、操作模拟和设计规划，同时也是电压/无功优化和网络接线变化必须调用的功能。配电网的负荷预报分为地区负荷预报和母线负荷预报。地区负荷预报是配电网一日至一周逐小时的总负荷或某一区域的负荷预报，主要用于购电计划与供电计划。母线负荷预报是配电网总的或是某一区域各负 荷点的负荷预报，主要用于状态估计或潮流计算。配电网的状态估计有主配电网的估计和沿馈线的潮流分布。其功能如下：

（1） 量测系统分析和量测配置优化；

（2） 实时网络接线分析；

（3） 状态估计；

（4） 检测与辨识不良数据；

（5） 网络状态监视；

（6） 维护母线负荷预报模型；

（7） 量测误差的在线估计；

（8） 变压器抽头估计；

（9） 量测系统模型。

配电网的电压和无功优化调度是在满足电压水平的要求下使网损降到最低。

7-6 简述配电网图资系统的组成及其应用。

配电网图资系统是由自动绘图AM 、设备管理FM 和地理信息系统GIS 组成。其应用有离线应用和在线应用两个方面。

离线方面的应用主要有：设备管理，用电管理，规划设计。

在线方面的应用主要有：

（1） 图资系统提供的设备信息和空间信息与SCADA 提供的实时运行状态信息有机地结合起来，以改进电力供应分配、紧急情况下的调度以及日常维护和抢修服务。

（2） 利用图资系统提供的图形信息，SCADA 系统可在地图上动态显示设备的运行状态，以管理系统的运行。

（3） 利用图资系统提高的图形信息，根据投诉电话迅速准确地判断故障的地点和抢修队目前所处位置，及时派出抢险人员，使停电时间最短。7-7 简述配电网中的多种通信方式，以简图示之。配电网终端节点数量大，寻址多，且配电自动化所要完成的功能很多，采用单一的通信方式是无法满足所有功能的要求的。因此，在配电自动化系统中广泛采用多种通信方式。目前可能使用的多种通信系统主要有：

（1） 租用电话线；

（2） 拨号式电话线；

（3） 扩展频谱无线电；

（4） 多地址无线电；

（5） 无线电频率重用；

（6） 单元型无线电；

（7） 干线无线电系统；

（8） VHF 和FM 无线电；

（9） 配电线载波；

（10）光纤。

下图给出了配电自动化多种通信方式混合使用的例子。在该系统中，采用了配电线载波通信方式，无线电通信方式，微波通信方式和租用电话线通信方式。

7-8 简述馈电线自动化的功能。

比较典型的馈电线自动化功能有：

（1） 故障定位、隔离和自动恢复供电；

（2） 馈电线运行数据检测；

（3） 馈电线无功控制；

（4） 馈电线电压调整。