调度自动化及远动原理.doc

调度自动化及远动原理模拟试题一参考答案一、名词解释（10分）1EMS：即能量管理系统,是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。（2分）2安全分析：在当时已定的负荷情况和各发电厂安排的出力情况下，假定系统个别元件发生故障，分析其余所有元件是否运行在安全约束条件以内，并且有多大的储备。（2分）3状态信息：从各发电厂和变电站通过遥测送来的容易测量、便于传送、有一定精度的能够描述系统状态的信息，用于系统状态判定和识别安全运行。（2分）4信道编码：为了使要传送的信息有较好的抗干扰能力,一般在信息进入通信线路之前,对它加以改造、保护形成码字,使码字的内容结构具有一定的规律性和相关性,当信息受到干扰而破坏了码字的部分结构时,仍能根据码字原有的内在规律性和相关性,发现甚至纠正错误,达到恢复原来信息的目的，这就是信道编码。（2分）5线性分组码：若一个分组码中的2k个码字，恰好是矢量空间V 的一个K 维子空间，称分组码为线性分组码，即当分组码同是在2k 个码字中包含有全0码字，且任意两个码字之和得的新码字也在这个分组码中。（2分）二、问答题：阐述调度自动化系统的体系结构和功能，分析其实现的基本原理和作用。（20分）答1.使用三级或四级调度管理：第一级为不同电价核算的电力系统之间，由联合调度中心系统进行调度，由联合中心负责系统进行调度。第二级为统一核算电价单位的系统由电网调度中心负责全网主干线路和重要的发电厂和变电站的运行调度。第三级为区域电网调度所负责该区域输电线路和大容量发电厂的运行调度。在很多区域，还设有35kV 以下电网的地方调度管理。（6分）2调度自动化系统的功能，一般分为四级，即：第一级：直接控制。包括运行参数的安全监测、控制；自动发电控制；运行安全的分析；无功电压控制。第二级：优化控制；包括经济调度控制；发电计划控制（水、火电最优计划）；短期负荷预测。第三级：适应控制；包括系统运行安全最优控制；系统能量管理；系统紧急控制；系统恢复控制。第四级：综合控制。包括最优潮流控制；系统动态过程控制；系统可靠性控制；长期负荷预测结构控制；系统发展规划控制；总效益核算控制。（8分）3调度自动化系统包括硬件结构和软件结构两部分。硬件组成包括信息采集子系统、通信设备、调度中心的计算机系统和信息反馈输出子系统。软件结构是以实时操作系统为核心，以系统功能为前提，建立实时数据库和各种应用软件，从而实际调度自动化的各种功能。（6分）三、阐述实时数据库的特点，说明电力调度自动化系统中实时数据库的结构、内容和作用。（15分）答：1实时数据库特点是：数据能快速存取；数据库的建立和更新与应用程序无关；有完整的管理系统，保证使用的方便和可靠；内容及时收集和更新；存放有安全监视的各种约束条件。2电力系统使用的实时数据库通常是关系型的逻辑结构，它的特点是根据应用程序使用数据的要求，将各种数据在逻辑关系上分类，每一类可以用一张二维数据表（关系数据表）来表示，使用应用程序调用数据时，最好能一次寻址，尽量避免间接寻址。具有简单、灵活、易于发展等优点。3实时数据库存放着电力系统的结构参数和运行参数，以及安全监视的各种条件。4实时数据库是数据收集和信息管理的核心部分，能最快有效的为各种应用软件提供需要的数据，同时也能将应用程序计算和处理的结果收集整理，以便进一步使用。四、什么是事故追忆功能？说明事故追忆功能的实现原理和方法。（15分）答：1事故追忆的功能是在系统中将事故瞬间及事故前后一段时间内，遥测量的数据变化情况保存下来，并传送到调度端,供分析和处理事故用。其中，通常是将开关的事故跳闸作为功能的启动，一般只对那些比较重要的开关设置事故追忆的功能。（5分）2事故追忆功能的实现是在内存中开辟两个区域，一个为工作区，另一个为备用区，两者可以互换。比如要求追忆事故前一个周期的数据，并记录事故后一个周期的数据，则一个内存应该能够存放三个周期的遥测信息。系统正常运行时，采集的遥测数据不断存入内存工作区，按照顺序对存储的遥测数据作周期性地刷新，当查询到事故追忆标志时,把事故瞬间的该周期数据记录下来之后，再记录下事故之后一周期的数据，并保留工作区的记录，把它作为事故追忆的记录。同时将原来的备用区变成工作区，继续进行遥测数据的存放和周期性刷新工作，在事故追忆记录被调走之后，原来的工作区为备用区。由于事故的出现是随机的，它可能在三帧记录中的任一帧中出现，当事故发生时，为了确定事故追忆表中N1，N2，N3哪一段代表瞬间的记录，在进行数据刷新段时，应随时保存当前记录段的代号Ni(I=1，2，3)。（10分）五、简述软件表算法I 的基本原理，并用框图的形式画出算法实现的步骤。（20分）答在计算机系统中，对系统循环码的编译码通常是通过计算机程序来实现求消息的监督元和求接受码字的伴随式的除法运算，不按通常的长除法方法进行程序设计，而是采用一种快速的简便查表方法，即把2n-k 种n-k长位的二进制序列所对应的2n-k 种部分余式预先计算出来，在内存中建立一个部分余式存放表，以后对任何长为k 位的消息编码时，只需根据各消息段的取值，直接查表找到对应的部分余式即可，这就避免了对每个消息段进行一次求部分余式的计算，这个部分余式表称为软件表，这种算法又称为软件表算法。（10分）2软件算法步骤如下：六、分析说明Polling 和CDT 两种规约的特点，并阐述它们分别适用于哪些情况。（20分）答：CDT 规约的特点：（每小点1.5分）(1)发送端按预先约定，周期性地不断调度端发送信息。(2)信息以帧为单位，分为A 、B、C、D、E 五种帧类别。(3)每帧长度可变；多种帧类别循环传送；上帧与下帧相联，信道永无休闲地循环传送。(4)信息按重要性和实时性不同，规定有不同的优先级和循环更新时间。(5)区分循环量、随机量和插入量，采用不同形式传送。该规约适用于点对点通信信道结构，要求发送端和接收端保持严格的同步，信息按事先约定的先后次序排列，并依次循环发送。（2.5分）2Polling 规约的特点：（每小点1.5分）(1)主站掌握遥测、遥信、遥控、遥调通信的主动权。(2)主站输流询问各RTU，RTU 只有在接到主站询问后才报送数据，平时与循环通信方式一样地采集数据，但不马上发送，而是存储起来。(3)各种不同的远动数据可以选择相应的扫描周期。(4)遥信采用变位传送，遥测采用越死区传送。对遥测量要规定其死区范围。(5)主站与子站的通信项目可按功能来划分。除点对点外，其余各种如多点串接、多点环形、多点星型等网络都可以节省通道投资，而采用Polling 规约。（2.5分）调度自动化及远动原理模拟试题二一、名词解释（10分）1规约：厂站终端和调度中心之间的数据通信必须按照预先约定的通信方式和格式进行，这种约定就是远动规约。（2分）2CDT：循环式数据传送，指远动终端设备循环不停地将采集到的数据按照一定的格式向主站传送，而不管主站对数据传送和处理的要求。（2分）3码重和码距：编码理论中码字的汉明重量，简称为码重，它定义为码字中非零码元的个数：码距是指两个码元位数相同的码字之间，对应码元位数不相同码元的数目。（2分）4可观测性：利用两大类与系统运行有关的参数（一类是在数据库中存放的网络结构和各元件的参数；一类是由厂站终端收集的运行参数），通过在线程序的计算和处理，检测并剔除有错误的数据，再经过状态估计，便能得到电力系统状态变量的估计值，这样的电力系统具有可观测性。（2分）5AGC：自动发电控制（2分）二、简述功率变送器的原理，并对它们存在的原理性误差进行分析。（20分）1功率变送器电路原理图：2变送器由三部分组成：乘法器、加法器和整流电路。功率测量元件的输入电压和输入电流，经乘法器分别得到功率P1、P2，经加法器相加的代数和为三相有功功率值P,经整流电路去掉交流量，最终得到输出。（6分）3误差分析：电压互感器绕组的交流阻抗会使初级绕组的输入电压与次级绕组的输出电压之间产生相位差，从而出现角误差；在电流互感器的初级输入和次级输出之间，也同样有角误差存在。因此，一般在变送器前应进行相位补偿调节。（8分）三、简述遥信信息采集和编码的方法和原理。（15分）答：遥信信息是指电力系统的各种开关设备的状态以及继电保护，自动装置的动作状态等。这些位置状态和动作状态都只可能取两种状态值，如开关位置只能取“合”或“开”，设备的动作状态值只能取“动作”或“未动作”。因此遥信信息的某一个值只要一位二进制数，即只要用一位就可以描述一个遥信对象的状态。上图为继电器作隔离器件的遥信采集方法。光电耦合器付方的集电极端接+12V,发射极的一根引线通过电阻接至0V,，其电阻大小决定付方电流，且另一根引去遥信编码，当断路器处于“合”时，辅助节点断开，发光二极管不导通，光敏三极管则截止，此时将“0”信号送去编码；当断路器处于“开”时，辅助节点闭合，使P 点电位为+12V 或+24V，发光二极管导通，光敏三极管则导通，将“1”信号送去遥信编码，从而完成对遥信信息的采集。遥信编码电路：遥信输入接采集到的遥信对象状态输出，通过数字多路开关分别将各路的遥信状态输出到接口电路。通常接口电路采用的是并行接口电路，再通过接口电路送到CPU 中进行处理，遥信的编码和处理可以由相应的软件来完成。四、简述分解、分层和等值方法的原理，并分别阐述它们各自的特点。（20分）答：分解方法是把一个大的系统并列分解为一些分系统，分别进行处理，并考虑它们之间的相互作用。（5分）2分层的分法则是将一个大的系统分裂为纵向相连的各层系统，纵向的层数由具体情况决定。（5分）3等值方法把原系统中很大的一部分用一简化后的小系统来代替，而保留需要研究的部分。（5分）4分解或分层方法得到的分系统，维数大为降低，处理起来简单、方便得多。等值后的网络也会简单的多，处理也很方便，因为只保留需要的部分，不涉及的部分用了一简化的网络来等值。（5分）五、分析电力系统中联络线的运行特征，并说明其控制原理和方法。（15分）答：A 和B 两个系统用联络线连接，当A 系统负荷突然增加以后，首先A 系统的频率要开始下降，也就是系统中的旋转机组的转速下降，于是增加的负荷由转动部分和动能来提供。因A 系统的频率开始下降，则联络线两端的相角加大；如果原来就是由B 系统向A 系统送电，则此时联络线的送电量就要增加。B 系统因多向A 系统送电，因此，B 系统的频率也跟着下降。两个系统的调速器都反应了转速和频率的偏差，开始动作，于是联合的电力系统又运行在一个新的公共频率和负荷水平上。设系统A 和B 在负荷未增加的情况下，联络线的运行方程式为六、简述快速状态估计的原理，画出其算法实现的框图，并说明获得在线潮流计算结果的原理。（20分）答：快速状态估计方法是基于信流网的信流处理，电力系统的发电厂和变电站装设了采集终端，并将数据以信号方式送往调度主机，于是便形成了一个信息网络。信息网络中信息和信息流是电力系统运行参数集合的映射。因此对电力系统运行参数量测值所进行的状态估计计算，可以用对信息网络中信息流进行参数估计计算来代替。（5分）在线潮流计算原理：将s I （调度主机内存放的表示电力系统运行状态的状态信息）根据电力系统运行特性进行参数估计，可以在以选择的根节点为参考的基础上逐层进行。决定的根节点设为节点0以后，与根节点的枝直接相连的节点，为第1层节点，依次类推。对根节点0的节点信息I(0)，作为参数估计的参考基础，表示为+第1层1 C 有关节点与根节点所联各枝对应的支路电流为：调度自动化及远动原理模拟试题三一、名词解释（10分）1调度自动化：使用远距离的通信手段，在调度控制中心集中必要的有关系统的运行状态的信息，进行处理和管理。（2分）2等式约束条件：保证发电和用电的平衡。（2分）3不等式约束条件：为了保证一次系统安全可靠地运行，系统中各母线地电压值和各支路的电流值应保证在一定范围内。（2分）4Polling：问答式数据传送，即远动终端设备根据主站的要求向主站传送数据，主站问，RTU 才答。（2分）5事故追忆：在系统中将事故瞬间及事故前后一段时间内，遥测量的数据变化情况保存下来，并传送到调度端，供分析和处理事故用。（2分）二、简述电力系统运行状态以及各种状态相互转换的条件。（20分）答：正常运行状态时，等式约束条件和不等式约束条件都满足，且有一定的发电旋转备用容量，不等式约束条件应当有一定的裕度。当负荷迅速增长，或是发电机组出现故障，使发电容量降低到一个极限值，或某些事故使不等式约束条件接近边界，系统进入告警状态。（5分）此时，等式约束条件和不等式约束条件虽然得到满足，但是可靠性和安全程度都大为降低，必须采取预防措施，对系统进行控制。如果控制作用见效，系统可恢复到正常运行状态；如果控制作用失效或发生更大的故障，系统就进入紧急状态。（5分）紧急状态也可能直接由正常状态在发生严重故障后达到，不一定要经过告警状态。此时，不等式约束条件不能满足，即有些母线电压过低，有的元件出现过电流或过负荷，但系统中的发电机仍然同步继续供电，并可能出现发供电不平衡的趋势。因而，必须采取紧急措施进行控制，才能使系统恢复到告警状态，再恢复到正常状态。（5分）采取紧急措施对系统进行控制如果失败，则系统进入危机状态，整个系统此时有可能解列成几部分，各部分的等式约束条件和不等式约束条件大都不能满足，由于运行中不能容许发电机长期过负荷运行，因而常常只有把发电机断开，于是系统瓦解。（5分）三、简述状态信息预处理的方法以及各自地特点和使用的范围。（15分）1、取算术平均值。对于远动装置送来的连续n次测量值Z1,Z2, n Z ，取它们的算术平均值Z 为预处理后的“熟”数据。这里n 如取得太小，效果不显著；n 太大，反映运行变化的灵敏度降低。所以，n 的选择很重要，要保证“熟”数据所需时间，小于更新周期。（4分）四、简述状态估计的原理和作用。（20分）答： 1根据SCADA 提供的实时信息和网络拓扑的分析结果及其它相关数据，实时地给出电网内各母线电压（幅值和相位）和潮流的最优估计值。（5分）2主要完成电网实时状态的估计，不良数据检测与辨识，母线负荷预报模型的维护、变压器分接头估计、量测误差估计、网络状态监视和网损修正系数计算等功能，它比由SCADA 系统得到的数据更完整、可靠和准确。并为其它应用功能提供电网运行状态参数。在投入状态估计功能前，应先进行量测系统可观察性和可辨识性的分析工作。（15分）五、简述信道编码的基本原理、方法和作用。（20分）答：1信道编码的基本原理是对信源编码得到的序列，按照某种规律，添加一定数量的监督码元，由信息序列和监督码元过程一个有抗干扰能力的码字添加监督码元的规律或规则不同，就形成了不同的编码方法。（8分）2常用编码方法有：奇偶加正反校验码、BCH 码、等比码、卷积码等。（4分）3信道编码的作用是将用数字序列表示的码字，变换成适合于传输的信号形式，送入信道，电力系统远动装置中，常采用数字调频或数字调相的方法将码字中的每个码字“0”或“1”，变成不同的两种载波频率或两种载波相位。通过这样改造、保护形成码字，是码字的内容结构具有一定的规律性和相关性，发现甚至纠正错误，达到恢复原来信息的目的。（8分）六、什么是死区计算？死区计算的作用是什么？答：1对遥测量的变化规定一个范围，当遥测量再规定范围内变化时，认为模拟没有变化，RTU 不再向主站发送这个遥测量，主站把上一次收到的数据作为这个遥测量的当前值；若遥测量的变化超过这个范围，认为该遥测量发生变化，RTU 把当前值作为已变化的量发送出去，被规定的这个变化范围称为死区，完成上述判断的计算工作称为死区计算。（10分）2电力系统的运行参数都是动态变化的数据，严格地讲系统地运行参数每时每刻都是随时间的变化而变化的。因此远动装置采集的遥测量是不断地随时间变化的。但这种变化有时比较大，有时比较小。在数据变化较小的时候，将这些数据传到调度中心，对调度员判断系统的影响不大，而会大大增加调度中心计算机的数据负荷。通常情况下，当数据变化不大时，即认为前一次的数据就是当前的数据，将不再传送数据。当数据变化达到一定幅度时，才传送数据，这样通过“死区”的概念解决了上述问题。（10分）