调度自动化及远动原理.doc

调度自动化及远动原理课程学习指导资料 适用专业：电气工程及其自动化 适用层次：专升本四川大学网络教育学院二OO三 年十一月调度自动化及远动原理课程学习指导资料编写：审稿： 审批：本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材电力系统的调度自动化和能量管理系统（滕福生编著，四川大学出版社，2003年）和远动（周步祥主编，四川大学电气信息学院，2003年）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气工程及自动化专业专升本学生。第一部分 课程的学习目的及总体要求一、 课程学习目的本课程是电气工程及自动化专业在自动化领域的一门重要专业课程。电力系统是电气工程的主要服务对象。电力系统的调度自动化及远动技术，又是电力系统现代化调度和管理的主要技术手段，以保证电力系统的安全经济运行，因此学习本课程的要求是使学生能够了解和掌握调度自动化及远动技术的有关理论和技术实施方法。学习本课程必须具备电路理论、电子技术基础、和电力系统有关知识，因此，先修课程是电路模拟电子技术数字电子技术电力系统本课程为专业课程，没有后续课程。二、 课程的总体要求通过本课程的学习，总体要求学生熟悉和掌握调度自动化及远动系统的功能、作用，以及工作原理和结构，其中包括：1、 调度自动化系统的结构、功能；2、 调度自动化系统的各种信息的组织和应用；3、 电力系统的分解分层和等值方法用于电网分析计算；4、 电力系统的状态估计和可观测性；5、 应用调度自动化系统保证电力系统安全运行的理论和实现方法；6、 远动系统的结构和功能；7、 变送器的作用和原理；8、 远动信息的采集与编码原理；9、 远动信息的信道编译码原理；10、 远动规约的作用和方式；11、 变电站自动化系统的结构、功能。第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一篇 调度自动化第一章 总述1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 调度自动化和一次系统的相互关系；2） 系统的调度方式；3） 调度中心应监视的状态信息；（2） 应掌握的内容1） 系统安全运行的约束条件及数学公式；2） 调度中心的计算机系统的三种方式及其优缺点；3） 调度自动化的硬件和软件结构；4） 自动发电控制的功能。（3） 应熟练掌握的内容1） 系统的各种运行状态；2） 调度自动化系统的组成；3） 调度自动化系统的功能。2、 本章重点难点分析本章的重点是调度自动化系统的组成（见教材图1-4）和有关的说明。本章的难点是调度自动化系统的功能，见教材1-1和相关的说明，主要是要理解1-4，5-8项功能的作用。3、 本章典型例题分析例：调度中心为了保证电力系统运行的安全和经济性要求实时掌握发电厂和变电站那些运行状态信息？解：发电厂和变电站送到调度中心的状态信息Y为 式中，为各母线电压向量 为各支路的无功潮流向量为各支路的无功潮流向量4、 本章作业（1） 试述调度自动化系统的结构组成。（2） 试述调度中心计算机系统的组成方式。（3） 试述调度自动化系统的功能。第二章 电力系统的状态信息和组织1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 电力系统运行状态的判定；2） 数据库的原理和逻辑结构；3） 人一机通信。（2） 应常握的内容1） 电力系统的状态变量和状态信息及相互关系；2） 电力系统的结构模型；3） 电网实时数据库的构成。（3） 应熟练掌握的内容1） 状态信息预处理的原则和方法；2） 数据库管理系统的作用和结构；3） 线路和变压器运行方程式的应用。2、 本章重点难点分析本章的重点是如何采集、存储和应用状态信息，其中包括状态信息的预处理的作用和方法的实时性和可靠性的关系。本章的难点是如何建立实时数据库，应满足哪些条件和实时数据库的库容。3、 本章典型例题分析例：某一110KV输电线，其电抗，始端电压为121KV，末端电压为108KV，计算的有功潮流值为100MW和200MW两端电压间相角差。解： 当时， 时，4、 本章作业（1） 试述电力系统状态判定的方法。（2） 分析状态变量和状态信息的关系。（3） 某一220KV输电线，其电抗，始端电压为232KV，末端电压为210KV，计算有功潮流为220MW和300MW时，两端电压间相角。第三章 分解分层和等值方法1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 电网实时计算采用分解分层的作用；2） 电网实时计算采用分解分层的方法比较；3） 联络线的特征。（2） 应掌握的内容1） 网络分解的数学方法；2） 系统潮流的并行计算；3） 最优协调原则。（3） 应熟练掌握的内容1） 矩阵分解的运算方法；2） 稳态分析的等值方法；3） 暂态分析的等值方法。2、 本章重点难点分析本章的重点是为了完成电网运行分析的实时计算，提高计算速度，需要选择合适的分解分层方法。本章的难点是有关分层分解计算的实现方法。3、 本章典型例题分析例：电网的矩阵分解的步骤。解：（1）写出电网的导纳矩阵方程： YV=I （2）将上述方程写成分块矩阵方程； （3）将分块矩阵方程进行消去运算。4、 本章作业（1） 总结各类电网分解分层方法的原理和用途。（2） 如何进行电网外部系统的稳态等值。（3） 如何进行电网外部系统的暂态等值。第四章 电力系统的状态估计和可观测性1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 电力系统的可观测性的定义；2） 电力系统状态估计的作用和意义；3） 分解分层方法在状态估计中应用的作用和原理。（2） 应掌握的内容1） 最小二乘法的估计计算方法；2） 加快状态估计计算的方法；3） 电力系统的状态变量；（3） 应熟练掌握的内容1） 电力系统应用加权最小二乘法的静态状态估计目标函数；2） 电力系统应用加权最小二乘法的静态状态估计雅可比矩阵；3） 电力系统应用加权最小二乘法的静态状态估计的迭代过程。4） 状态估计的快速求解方法。2、 本章重点难点分析本章的重点是电力系统实时分析计算需要采用状态估计方法的作用和意义。本章的难点是电力系统静态状态估计计算方法的数学分析和步骤。3、 本章典型例题分析例：试述电力系统静态状态估计计算的步骤。 解：进行状态估计计算的步骤是：（1） 写出电力系统节点和支路的功率方程式；（2） 求出雅可比矩阵；（3） 利用迭代估计计算公式，进行迭代计算；（4） 满足误差要求，得到结果。 4、 本章作业（1） 试述电力系统的可观测性。（2） 试述电力系统的状态估计的作用和意义。（3） 用一简单电路说明使用状态估计计算的方法和效果。第五章 电力系统的安全运行和分析1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 电力系统安全运行的重要意义；2） 电流和功率的关系；3） 电力系统安全分析的意义。（2） 应掌握的内容1） 母线电压的安全范围和极限；2） 长距离输电线运行电压的特点；3） 支路电流的极限。（3） 应熟练掌握的内容1） 母线电压极限的决定方法；2） 支路功率极限的决定方法；3） 电力系统安全分析的计算方法。2、 本章重点难点分析本章的重点是理解电力系统安全运行的意义和有关条件对安全运行所起的作用。本章的难点是决定保证电力系统安全运行的电压极限、电流极限和功率极限。3、 本章典型例题分析例：某一110KV输电线路，首端电压为121KV，末端电压为100KV，线路电抗，求能输送的有功功率。解：在临界情况下 4、 本章作业（1） 试述电力系统安全运行的意义与条件。（2） 如何决定电力系统各母线的电压极限。（3） 如何决定电力系统各支路的功率极限。第二篇 远动原理与技术第一章 绪论1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 电力系统远动技术应用的目的；2） 电力系统远动技术要完成的基本任务；3） 遥测、遥信、遥控、遥调的概念。（2） 应掌握的内容1） 电力系统远动的基本功能。2） 远动系统技术的组成；3） 远动装置（远程终端）RTU的作用和功能。（3） 应熟练掌握的内容1） 远动信息的基本内容；2） 远动系统的体系结构；3） 远动系统的原理。2、 本章重点难点分析本章的重点是远动信息的基本内容和远动系统的体系结构。3、 本章典型例题分析例：说明远动系统和调度自动化系统的关系。解：远动系统是调度自动化系统的组成部分，在调度自动化中应用远动技术，将大大提高调度自动化的程度，建立真正的调度自动化和能量管理系统。4、 本章作业（1） 说明远动系统的原理和功能。（2） 说明远动系统的体系结构。（3） 说明远动系统的功能。第二章 变送器1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1） 变送器的作用；2） 变送器技术的类型；3） 变送器的类别。（2） 应掌握的内容1） 电流变送器的作用和原理；2） 电压变送器的作用和原理；3） 功率变送器的作用和原理。（3） 应熟练掌握的内容1） 电流变送器的应用和存在问题的处理；2） 电压变送器的应用和存在问题的处理；3） 功率变送器的应用和存在问题的处理；2、 本章重点难点分析本章的重点是电流变送器、电压变送器和功率变送器的原理、应用和存在问题的处理。本章的难点是电流变送器、电压变送器和功率变送器存在问题的处理。3、 本章典型例题分析例：变送器的输出信号是什么？可作为什么设备的输入信号？解：变送器的输出信号可以是05V的交流或直流电压信号，也可以是020mA的交流或直流电流信号。可作为远动装置RTU的模拟量输入信号。4、 本章作业（1） 分析电流变送器的原理和应用。（2） 分析电压变送器的原理和应用。（3） 分析功率变送器的原理和应用。第三章 遥信信息的编码和遥测信息的采集1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1) 遥信信息的概念；2) 遥测信息的概念；3) 远动信息的采集和处理原则。（2） 应掌握的内容1) 远动信息的编码；2) 交流采样的特点；3) 直流采样的特点。（3） 应熟练掌握的内容1) 远动信息的采集技术的主要原理、实现结构和设计；2) 远动信息的编码技术的主要原理、实现电路。2、 本章重点难点分析本章的重点是远动信息采集的实用技术的应用和远动信息编码的实用技术的应用。本章的难点是远动信息采集与编码的主要原理分析。3、 本章典型例题分析例：说明遥信状态的采集在何处为什么要有隔离措施，采用什么隔离措施?解：当采集遥信状态信息时，要在远动装置和电力设备二次回路之间采取隔离措施，以防止断路器、隔离开关等一次设备对远动装置产生干扰，使远动装置安全、可靠的工作。大多采用继电器或光电耦合器作为隔离器件。4、 本章作业（1） 说明远动信息的内容。（2） 分析远动信息的采集原理；（3） 分析远动信息的编码原理。第四章 远动信息的信道编译码1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1) 远动信息的信道编译码的思想和目的；2) 远动信息的信道编译码方法的类别；3) 信道编码的代数基础。（2） 应掌握的内容1) 信道编码的基本原则；2) 数字传输系统模型各功能模块作用的综述；3) 线性分组码、循环码、系统循环码的概念。（3） 应熟练掌握的内容1) 线性分组码、循环码、系统循环码的编译码原理；2) 系统循环码的编译码算法。2、 本章重点难点分析本章的重点是线性分组码、循环码、系统循环码的编译码原理和算法实现。本章的难点是线性分组码、循环码、系统循环码的编译码原理。3、 本章典型例题分析例：已知g(x)=x8+x2+x+1，设待编码的消息序列m=1100101111100011101000010011110100000001，试用软件表算法生成一个（48，40）系统循环码字。解：将m分成消息段m1=11001011，m2=11100011，m3=10100001，m4=00111101，m5=00000001。在预先建立的软件表中，查出m1对应的部分余式r1=01111111。计算m2=m2+r1=11100011+01111111=10011100，并查出m2对应的部分余式r2=11011101。计算m3=m3+r2=10100001+11011101=01111100，并查出m3对应的部分余式r3=01110011。计算m4=m4+r3=00111101+01110011=01001110，并查出m4对应的部分余式r4=11101101。计算m5=m5+r4=00000001+11101101=11101100，并查出m5对应的部分余式r5=10001010。r5就是最后余式。编出的码字是：c=1100101111100011101000010011110100000001100010104、 本章作业（1） 说明系统循环码的编译码原理和算法。（2） 说明线性分组码的编译码原理。（3） 说明循环码的编译码原理。第五章 电力系统远动规约1、 本章学习要求（1） 应熟悉的内容1) 电力系统远动规约的作用；2) 电力系统远动规约的方式；3) 循环式（CDT）和问答式（Polling）的特点。（2） 应掌握的内容1) 循环式数据传送规约的一般技术要求；2) 帧结构的内容；3) 信息字的结构。（3） 应熟练掌握的内容1) 循环式数据传送规约的帧格式；2) 循环式数据传送规约的信息字格式；3) 循环式数据传送规约的上行信息字格式；4) 循环式数据传送规约的命令格式。2、 本章重点难点分析本章的重点是循环式数据传送规约的掌握和应用。本章的难点是循环式数据传送规约的帧、信息字、上行信息字和命令格式。3、 本章典型例题分析例：说明在循环式数据传送规约中采用的同步字，分析其传送顺序。解： 在循环式数据传送规约中采用的同步字为3组EB90H，即1110，1011，1001，0000，；根据帧同步字的排列规则：字节由低B1至高Bn上下排列，字节的位由高b7至b0左右排列，则同步字排列格式为： b7 b0D7H (11010111B) 09H (00001001B) D7H (11010111B)09H (00001001B) D7H (11010111B) 09H (00001001B)B1B2B3B4B5B64、 本章作业（1） 分析远动系统两种传送规约的特点。（2） 分析循环式数据传送规约的帧格式。（3） 分析循环式数据传送规约的信息字格式。第六章 变电站自动化系统1、 本章