《調度自動化及遠動原理》復習資料一、名詞解釋答：EMS即能量管理系統,是以計算機為基礎的現代電力系統的綜合自動化系統，主要針對發(fā)電和輸電系統，用于大區(qū)級電網和省級電網的調度中心。.安全分析答：在當時已定的負荷情況和各發(fā)電廠安排的出力情況下，假定系統個別元件發(fā)生故障，分析其余所有元件是否運行在安全約束條件以內，并且有多大的儲備。.狀態(tài)信息答：從各發(fā)電廠和變電站通過遙測送來的容易測量、便于傳送、有一定精度的能夠描述系統狀態(tài)的信息，用于系統狀態(tài)判定和識別安全運行。.信道編碼答：為了使要傳送的信息有較好的抗干擾能力，一般在信息進入通信線路之前，對它加以改造、保護形成碼字，使碼字的內容結構具有一定的規(guī)律性和相關性，當信息受到干擾而破壞了碼字的部分結構時，仍能根據碼字原有的內在規(guī)律性和相關性,發(fā)現甚至糾正錯誤,達到恢復原來信息的目的，這就是信道編碼。.線性分組碼答：若一個分組碼中的個碼字，恰好是矢量空間丫的一個K維子空間，稱分組碼為線性分組碼，即當分組碼同是在個碼字中包含有全0碼字，且任意兩個碼字之和得的新碼字也在這個分組碼中。.規(guī)約答：廠站終端和調度中心之間的數據通信必須按照預先約定的通信方式和格式進行，這種約定就是遠動規(guī)約。答：CDT是循環(huán)式數據傳送，指遠動終端設備循環(huán)不停地將采集到的數據按照一定的格式向主站傳送，而不管主站對數據傳送和處理的要求。.碼重和碼距答：編碼理論中碼字的漢明重量，簡稱為碼重，它定義為碼字中非零碼元的個數：碼距是指兩個碼元位數相同的碼字之間，對應碼元位數不相同碼元的數目。.可觀測性答：利用兩大類與系統運行有關的參數（一類是在數據庫中存放的網絡結構和各元件的參數；一類是由廠站終端收集的運行參數），通過在線程序的計算和處理，檢測并剔除有錯誤的數據，再經過狀態(tài)估計，便能得到電力系統狀態(tài)變量的估計值，這樣的電力系統具有可觀測性。答：自動發(fā)電控制.調度自動化答：使用遠距離的通信手段，在調度控制中心集中必要的有關系統的運行狀態(tài)的信息，進行處理和管理。.等式約束條件答：保證發(fā)電和用電的平衡。.不等式約束條件答：為了保證一次系統安全可靠地運行，系統中各母線地電壓值和各支路的電流值應保證在一定范圍內。.Polling答：問答式數據傳送，即遠動終端設備根據主站的要求向主站傳送數據，主站問，RTU才答。.事故追憶答：在系統中將事故瞬間及事故前后一段時間內，遙測量的數據變化情況保存下來，并傳送到調度端，供分析和處理事故用。.RTU答：遠程終端控制系統（RemoteTerminalUnit）。.狀態(tài)信息預處理答：對從遠動裝置送入計算機后的數據進行處理，以減少狀態(tài)信息中的干擾。.數字濾波答：用電子計算機整理地震勘探資料時，通過褶積的數學處理過程，在時間域內實現對地震信號的濾波作用，稱為數字濾波。.調度自動化系統答：利用計算機、遠動、通信等技術實現電力系統調度自動化功能的綜合系統。主要功能構成分為：（1）電力系統數據采集與監(jiān)控（SCADA系統）：電力系統數據采集與監(jiān)控以及數據通信技術是實現調度自動化的基礎和前提；（2）電力系統經濟運行與調度、電力市場化運營與可靠行、發(fā)電廠運營決策支持等；（3）變電站綜合自動化。2021步數據傳輸/同步數據傳輸答：同步傳輸是指通信雙方有共同的時鐘參考，能夠通過時鐘參考準確收發(fā)數據，通常這個時鐘參考是同步時鐘線或同一個時鐘源；異步傳輸是指通信雙方沒有共同的時鐘參考，通常每次收發(fā)數據時都需要有前導碼進行速率同步。二、簡答題1.闡述調度自動化系統的體系結構和功能，分析其實現的基本原理和作用。答：（1）使用三級或四級調度管理：第一級為不同電價核算的電力系統之間，由聯合調度中心系統進行調度，由聯合中心負責系統進行調度。第二級為統一核算電價單位的系統由電網調度中心負責全網主干線路和重要的發(fā)電廠和變電站的運行調度。第三級為區(qū)域電網調度所負責該區(qū)域輸電線路和大容量發(fā)電廠的運行調度。在很多區(qū)域，還設有35kV以下電網的地方調度管理。（2）調度自動化系統的功能，一般分為四級，即：第一級：直接控制。包括運行參數的安全監(jiān)測、控制；自動發(fā)電控制；運行安全的分析；無功電壓控制。第二級：優(yōu)化控制；包括經濟調度控制；發(fā)電計劃控制（水、火電最優(yōu)計劃）；短期負荷預測。第三級：適應控制；包括系統運行安全最優(yōu)控制；系統能量管理；系統緊急控制；系統恢復控制。第四級：綜合控制。包括最優(yōu)潮流控制；系統動態(tài)過程控制；系統可靠性控制；長期負荷預測一一結構控制；系統發(fā)展規(guī)劃控制；總效益核算控制。（3）調度自動化系統包括硬件結構和軟件結構兩部分。硬件組成包括信息采集子系統、通信設備、調度中心的計算機系統和信息反饋輸出子系統。軟件結構是以實時操作系統為核心，以系統功能為前提，建立實時數據庫和各種應用軟件，從而實際調度自動化的各種功能。2.簡述實時數據庫的特點，說明電力調度自動化系統中實時數據庫的結構、內容和作用。答：（1）實時數據庫特點是：數據能快速存取；數據庫的建立和更新與應用程序無關；有完整的管理系統，保證使用的方便和可靠；內容及時收集和更新；存放有安全監(jiān)視的各種約束條件。（2）電力系統使用的實時數據庫通常是關系型的邏輯結構，它的特點是根據應用程序使用數據的要求，將各種數據在邏輯關系上分類，每一類可以用一張二維數據表（關系數據表）來表示，使用應用程序調用數據時，最好能一次尋址，盡量避免間接尋址。具有簡單、靈活、易于發(fā)展等優(yōu)點。（3）實時數據庫存放著電力系統的結構參數和運行參數，以及安全監(jiān)視的各種條件。（4）實時數據庫是數據收集和信息管理的核心部分，能最快有效的為各種應用軟件提供需要的數據，同時也能將應用程序計算和處理的結果收集整理，以便進一步使用。.什么是事故追憶功能？說明事故追憶功能的實現原理和方法。答：（1）事故追憶的功能是在系統中將事故瞬間及事故前后一段時間內，遙測量的數據變化情況保存下來，并傳送到調度端,供分析和處理事故用。其中，通常是將開關的事故跳閘作為功能的啟動，一般只對那些比較重要的開關設置事故追憶的功能。（2）事故追憶功能的實現是在內存中開辟兩個區(qū)域，一個為工作區(qū)，另一個為備用區(qū)，兩者可以互換。比如要求追憶事故前一個周期的數據，并記錄事故后一個周期的數據，則一個內存應該能夠存放三個周期的遙測信息。系統正常運行時，采集的遙測數據不斷存入內存工作區(qū)，按照順序對存儲的遙測數據作周期性地刷新，當查詢到事故追憶標志時，把事故瞬間的該周期數據記錄下來之后，再記錄下事故之后一周期的數據，并保留工作區(qū)的記錄，把它作為事故追憶的記錄。同時將原來的備用區(qū)變成工作區(qū)，繼續(xù)進行遙測數據的存放和周期性刷新工作，在事故追憶記錄被調走之后，原來的工作區(qū)為備用區(qū)。由于事故的出現是隨機的，它可能在三幀記錄中的任一幀中出現，當事故發(fā)生時，為了確定事故追憶表中N1，N2,N3哪一段代表瞬間的記錄，在進行數據刷新段時，應隨時保存當前記錄段的代號Ni（I=1，2,3）。.簡述軟件表算法I的基本原理，并用框圖的形式畫出算法實現的步驟。答：（1）在計算機系統中，對系統循環(huán)碼的編譯碼通常是通過計算機程序來實現求消息的監(jiān)督元和求接受碼字的伴隨式的除法運算，不按通常的長除法方法進行程序設計，而是采用一種快速的簡便查表方法，即把種n-k長位的二進制序列所對應的種部分余式預先計算出來，在內存中建立一個部分余式存放表，以后對任何長為k位的消息編碼時，只需根據各消息段的取值，直接查表找到對應的部分余式即可，這就避免了對每個消息段進行一次求部分余式的計算，這個部分余式表稱為軟件表，這種算法又稱為軟件表算法。（2）軟件算法步驟如下：.分析說明Polling和CDT兩種規(guī)約的特點，并闡述它們分別適用于哪些情況。答：（1）CDT規(guī)約的特點：①發(fā)送端按預先約定，周期性地不斷調度端發(fā)送信息。②信息以幀為單位，分為A、B、C、D、E五種幀類別。③每幀長度可變；多種幀類別循環(huán)傳送；上幀與下幀相聯，信道永無休閑地循環(huán)傳送。④信息按重要性和實時性不同，規(guī)定有不同的優(yōu)先級和循環(huán)更新時間。⑤區(qū)分循環(huán)量、隨機量和插入量，采用不同形式傳送。該規(guī)約適用于點對點通信信道結構，要求發(fā)送端和接收端保持嚴格的同步，信息按事先約定的先后次序排列，并依次循環(huán)發(fā)送。（2）Polling規(guī)約的特點：①主站掌握遙測、遙信、遙控、遙調通信的主動權。②主站輸流詢問各RTU,RTU只有在接到主站詢問后才報送數據，平時與循環(huán)通信方式一樣地采集數據，但不馬上發(fā)送，而是存儲起來。③各種不同的遠動數據可以選擇相應的掃描周期。④遙信采用變位傳送，遙測采用越死區(qū)傳送。對遙測量要規(guī)定其死區(qū)范圍。⑤主站與子站的通信項目可按功能來劃分。除點對點外，其余各種如多點串接、多點環(huán)形、多點星型等網絡都可以節(jié)省通道投資，而采用Polling規(guī)約。.簡述功率變送器的原理，并對它們存在的原理性誤差進行分析。答：（1）功率變送器電路原理圖:（2）變送器由三部分組成：乘法器、加法器和整流電路。功率測量元件的輸入電壓和輸入電流，經乘法器分別得到功率P1、P2,經加法器相加的代數和為三相有功功率值匕經整流電路去掉交流量，最終得到輸出。（3）誤差分析：電壓互感器繞組的交流阻抗會使初級繞組的輸入電壓與次級繞組的輸出電壓之間產生相位差，從而出現角誤差；在電流互感器的初級輸入和次級輸出之間，也同樣有角誤差存在。因此，一般在變送器前應進行相位補償調節(jié)。.簡述遙信信息采集和編碼的方法和原理。

答：遙信信息是指電力系統的各種開關設備的狀態(tài)以及繼電保護，自動裝置的動作狀態(tài)等。這些位置狀態(tài)和動作狀態(tài)都只可能取兩種狀態(tài)值，如開關位置只能取“合”或“開”，設備的動作狀態(tài)值只能取“動作”或“未動作”。因此遙信信息的某一個值只要一位二進制數，即只要用一位就可以描述一個遙信對象的狀態(tài)。C 去遙信編碼P0 00V上圖為繼電器作隔離器件的遙信采集方法。光電耦合器付方的集電極端接+12V,發(fā)射極的一根引線通過電阻接至0匕，其電阻大小決定付方電流，且另一根引去遙信編碼，當斷路器處于“合”時，輔助節(jié)點斷開，發(fā)光二極管不導通，光敏三極管則截止，此時將“0”信號送去編碼；當斷路器處于“開”時，輔助節(jié)點閉合，使P點電位為+12V或+24V，發(fā)光二極管導通，光敏三極管則導通，將“1”信號送去遙信編碼，從而完成對遙信信息的采集。遙信編碼電路：#通信輸入#通信輸入遙信輸入接采集到的遙信對象狀態(tài)輸出，通過數字多路開關分別將各路的遙信狀態(tài)輸出到接口電路。通常接口電路采用的是并行接口電路，再通過接口電路送到CPU中進行處理，遙信的編碼和處理可以由相應的軟件來完成。.簡述分解、分層和等值方法的原理，并分別闡述它們各自的特點。答：（1）分解方法是把一個大的系統并列分解為一些分系統，分別進行處理，并考慮它們之間的相互作用。（2）分層的分法則是將一個大的系統分裂為縱向相連的各層系統，縱向的層數由具體情況決定。（3）等值方法把原系統中很大的一部分用一簡化后的小系統來代替，而保留需要研究的部分。（4）分解或分層方法得到的分系統，維數大為降低，處理起來簡單、方便得多。等值后的網絡也會簡單的多，處理也很方便，因為只保留需要的部分，不涉及的部分用了一簡化的網絡來等值。.分析電力系統中聯絡線的運行特征，并說明其控制原理和方法。答：A和B兩個系統用聯絡線連接，當A系統負荷突然增加以后，首先A系統的頻率要開始下降，也就是系統中的旋轉機組的轉速下降，于是增加的負荷由轉動部分和動能來提供。因A系統的頻率開始下降，則聯絡線兩端的相角加大；如果原來就是由B系統向A系統送電，則此時聯絡線的送電量就要增加。B系統因多向A系統送電，因此，B系統的頻率也跟著下降。兩個系統的調速器都反應了轉速和頻率的偏差，開始動作，于是聯合的電力系統又運行在一個新的公共頻率和負荷水平上。10

設系統A和B在負荷未增加的情況下，聯絡線的運行方程式為PB=YVVsin(Ob-0)當系統A負荷突然增加以后，頻率下降，使電壓的相角變化，于是聯絡線上的功率增加為由上式，聯絡線上的功率增加量為，送往系統A的功率增加以后，頻率便可以不再繼續(xù)下降，系統B因多向系統A送功率，頻率也要下降，如果要求兩個系統最后頻率相等，則兩個系統的頻率變化最后也需相等，可取fBAP.—AP~~^KfBfA因而由AP=一KfB一AP

tKjK乃a.簡述快速狀態(tài)估計的原理，畫出其算法實現的框圖，并說明獲得在線潮流計算結果的原理。答：快速狀態(tài)估計方法是基于信流網的信流處理，電力系統的發(fā)電廠和變電站裝設了采集終端，并將數據以信號方式送往調度主機，于是便形成了一個信息網絡。信息網絡中信息和信息流是電力系統運行參數集合的映射。因此對電力系統運行參數量測值所進行的狀態(tài)估計計算，可以用對信息網絡中信息流進行參數估計計算來代替。1111在線潮流計算原理：將(調度主機內存放的表示電力系統運行狀態(tài)的狀態(tài)信息)根據電力系統運行特性進行參數估計，可以在以選擇的根節(jié)點為參考的基礎上逐層進行。決定的根節(jié)點設為節(jié)點0以后，與根節(jié)點的枝直接相連的節(jié)點，為第1層節(jié)點，依次類推。對根節(jié)點0的節(jié)點信息I(0)，作為參數估計的參考基礎，表示為k)I(。)=%，P0，Q0,P*，QJ使用I(0)檢查第1層各節(jié)點信息值有無不良數據。采用支路電流兩端應該相等的判據作為檢查依據。根節(jié)點所聯各枝對應的支路電流為TP2+Q2TOC\o"1-5"\h\z12=—0* 0*0* V20第1層有關節(jié)點與根節(jié)點所聯各枝對應的支路電流為：,P2+Q212=-^0 *0-*0 V2*當節(jié)點信息準確無誤時，各和應該相等。但由于存在信息采集和傳送時受到干擾而引起誤差，而且各量在采集時因不是在同一時刻引起數據在時間上的不一致，所以和常不相等，可以定出一誤差判定系數，衡量是否存在不良的節(jié)12點信息0*認為第一層的節(jié)點信息I(1)為合格信息。經過不良信息檢查后，便可進行最小二乘法參數估計，即對第一層節(jié)點信息求估計值。為得最佳估計值，應使下列目標函數為極小:minJ=ZZ (⑴―V)2 +(P —P )2+(Q —Q )2+(P —P )2 +(Q—Q)2C1* * * 0* 0 0* 0* *。 *0 *0 (1)并有下列約束條件:P2+Q2 P2+Q2 ,—0* 0*=-^0 *0-=12V2 V2 0*004寸*士I0*R0*Q*0=Q0節(jié)X。*求解⑴式并考慮約束條件，得："J=*'P0，'C并求得根節(jié)點得信息估計值：I(0)=0'*，Q°*由此可見，在進行估計的同時，也得到系統潮流的信息估計值。.簡述電力系統運行狀態(tài)以及各種狀態(tài)相互轉換的條件。答：正常運行狀態(tài)時，等式約束條件和不等式約束條件都滿足，且有一定的發(fā)電旋轉備用容量，不等式約束條件應當有一定的裕度。當負荷迅速增長，或是發(fā)電機組出現故障，使發(fā)電容量降低到一個極限值，或某些事故使不等式約束條件接近邊界，系統進入告警狀態(tài)。此時，等式約束條件和不等式約束條件雖然得到滿足，但是可靠性和安全程度都大為降低，必須采取預防措施，對系統13進行控制。如果控制作用見效，系統可恢復到正常運行狀態(tài)；如果控制作用失效或發(fā)生更大的故障，系統就進入緊急狀態(tài)。緊急狀態(tài)也可能直接由正常狀態(tài)在發(fā)生嚴重故障后達到，不一定要經過告警狀態(tài)。此時，不等式約束條件不能滿足，即有些母線電壓過低，有的元件出現過電流或過負荷，但系統中的發(fā)電機仍然同步繼續(xù)供電，并可能出現發(fā)供電不平衡的趨勢。因而，必須采取緊急措施進行控制，才能使系統恢復到告警狀態(tài)，再恢復到正常狀態(tài)。采取緊急措施對系統進行控制如果失敗，則系統進入危機狀態(tài)，整個系統此時有可能解列成幾部分，各部分的等式約束條件和不等式約束條件大都不能滿足，由于運行中不能容許發(fā)電機長期過負荷運行，因而常常只有把發(fā)電機斷開，于是系統瓦解。.簡述狀態(tài)信息預處理的方法以及各自地特點和使用的范圍。答：（1）取算術平均值。對于遠動裝置送來的連續(xù)n次測量值…，，取它們的算術平均值為預處理后的“熟”數據。。這里n如取得太小，效果不顯著；n太大，反映運行變化的靈敏度降低。所以，n的選擇很重要，要保證“熟”數據所需時間，小于更新周期。（2）取加權平均值。對于某些滯后較大、變化較快的狀態(tài)信息，可以使用加權平均的方法。設加權系數為，并有和，可得。（3）取中間值。為了去除脈沖性的干擾，可以連續(xù)三次將以上得到的狀態(tài)信息，取其中間值，作為預處理后的數據。（4）取逐次處理的濾波值。為了減弱或消除周期性的干擾，可以采用逐次數字濾波處理的方法，即取，式中：為濾波系數，小于1；為原狀態(tài)信息值。然后及，選取最好的值，以達到濾去干擾的目的。14.簡述狀態(tài)估計的原理和作用。答：（1）根據SCADA提供的實時信息和網絡拓撲的分析結果及其它相關數據，實時地給出電網內各母線電壓（幅值和相位）和潮流的最優(yōu)估計值。（2）主要完成電網實時狀態(tài)的估計，不良數據檢測與辨識，母線負荷預報模型的維護、變壓器分接頭估計、量測誤差估計、網絡狀態(tài)監(jiān)視和網損修正系數計算等功能，它比由SCADA系統得到的數據更完整、可靠和準確。并為其它應用功能提供電網運行狀態(tài)參數。在投入狀態(tài)估計功能前，應先進行量測系統可觀察性和可辨識性的分析工作。.簡述信道編碼的基本原理、方法和作用。答：（1）信道編碼的基本原理是對信源編碼得到的序列，按照某種規(guī)律，添加一定數量的監(jiān)督碼元，由信息序列和監(jiān)督碼元過程一個有抗干擾能力的碼字添加監(jiān)督碼元的規(guī)律或規(guī)則不同，就形成了不同的編碼方法。（2）常用編碼方法有：奇偶加正反校驗碼、BCH碼、等比碼、卷積碼等。（3）信道編碼的作用是將用數字序列表示的碼字，變換成適合于傳輸的信號形式，送入信道，電力系統遠動裝置中，常采用數字調頻或數字調相的方法將碼字中的每個碼字“0”或“1”，變成不同的兩種載波頻率或兩種載波相位。通過這樣改造、保護形成碼字，是碼字的內容結構具有一定的規(guī)律性和相關性，發(fā)現甚至糾正錯誤，達到恢復原來信息的目的。.什么是死區(qū)計算？死區(qū)計算的作用是什么？答：（1）對遙測量的變化規(guī)定一個范圍，當遙測量再規(guī)定范圍內變化時，認為15模擬沒有變化，RTU不再向主站發(fā)送這個遙測量，主站把上一次收到的數據作為這個遙測量的當前值；若遙測量的變化超過這個范圍，認為該遙測量發(fā)生變化，RTU把當前值作為已變化的量發(fā)送出去，被規(guī)定的這個變化范圍稱為死區(qū)，完成上述判斷的