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电网监控与调度自动化中国电力出版社同济大学网络远程教育学院电网监控与调度自动化复习思考题1 填充题1-01、配电自动化系统的通信网络，是一个典型的数据通信系统，目前，它基本上由数据终端设备（DTE）、数据传输设备（DCE）和数据传输信道等三部分组成。1-02、光纤通信是以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的通信手段。1-03、高频通道主要由高频阻波器、耦合滤波器和结合滤波器组成。1-04、在微机远动装置中，为了准确地测量有功功率和无功功率，交流采样的关键在于采集的电压信号和电流信号的同时性。1-05、在远方抄表系统中，根据转缓原理，电子式电能表可分为热电转换型电能表、模拟乘法器型电能表以及数字乘法器型电能表等三大类型。1-06、在对配电网络进行拓扑时，需要利用负荷之间的相互关系进行各种负荷变换。目前在馈线自动化系统中，比较常见的两种负荷变换方法是点弧变换和弧点变换。1-07、配电自动化的管理子过程一般可分为信息管理、可靠性管理、经济性管理、电压管理和负荷管理等五个部分。1-08、目前，配电站的远动装置（RTU）都必须具有遥测、遥控、遥信和遥调等四种综合管理的能力。1-09、目前有三种典型的配电自动化开关设备的相互配合所构成的馈线自动化的模式，即重合器和重合器配合模式、重合器和电压-时间型分段器配合模式以及重合器和过流脉冲计数型分段器配合模式。1-10、远程自动抄表电能计费系统主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处理机等四个重要组成部分。1-11、电力负荷控制系统由负荷控制中心和负荷控制终端两部分组成。1-12、配电自动化的地理信息系统是由硬件、软件和数据构成的有机结合体。1-13、配电自动化的计算机网络由计算机硬件系统和软件系统组成，它的作用在于解决配电自动化各子系统之间以及内部各功能模块之间资源的共享问题。1-14、在微机远动装置中，采集电量通常的方法是采用脉冲电能表测量电量信息，但这种方式存在丢脉冲问题以及电磁干扰问题。1-15、对常规变电站进行无人值班站改造时，必须考虑保护信号复归的改造问题。无人值班变电站信号继电器的复归一般可采取遥控复归和延时自动复归两种方法。1-16、重合器的动作特性可以分为瞬时动作特性和延时动作特性两种。1-17、配电网地理信息系统的设计可采取基于Web技术的组件式GIS设计方法，在网络环境下实现系统的各项功能。1-18、从计算机技术角度看，服务器是计算机网络的核心，配电自动化的计算机网络服务器有数据库服务器、文件服务器以及系统服务器等几种。1-19、配电自动化的计算机网络的作用，在于解决配电自动化各子系统之间及内部各功能模块之间的资源共享问题。计算机网络的安全运行是配电自动化系统安全运行的基本保证之一。1-20、卫星通信是利用位于同步轨道的通信卫星作为中继站来转发或反射无线电信号并在地面站间进行通信。和微波通信相比，卫星通信的优点是不受地形和距离的限制，通信容量大，不受大气层骚动的影响，通信可靠。1-21、电力系统的运行状态主要包括正常运行、警戒、紧急、系统崩溃和恢复等五种基本类型。 1-22、目前我国电网调度的基本原则是统一调度、分级管理、分层控制。1-23、电网监控与调度自动化，按其功能可分为四个子系统，分别是：信息采集与命令执行、信息传输、信息处理与控制、人机联系。1-24、电量变送器可以将电气电量变换成为测试仪用量。在电网监控与调度自动化系统中，除了交直流电流和电压变送器之外，还有功率变送器、频率变送器、功率因数变送器和微机变送器等。1-25、远动终端（RTU）的“四遥”功能指的是：遥测、遥控、遥信和遥调。1-26、变电站自动化系统的结构形式主要有两种，即集中式和分散式。1-27、目前的馈线自动化技术主要有两种形式，一种是基于重合器和分段器的馈线自动化，另一种是基于RTU的馈线自动化。1-28、需方用电管理主要包括负荷监控与管理、远方抄表及计费自动化。1-29、数据通信系统一般由数据终端、调制解调器、通信线路、通信处理机和主计算机等硬件组成。1-30、电力系统能量管理的基本范围是调度系统，它的领导机构是调度中心。2 选择题2-01在配电自动化系统装置的接收端，往往需要将一个合路的数字信号，分解成若干个数字信号，这种设备称为（ c ）。a解调器b复接器c分接器2-02在馈线系统中，（ a ）是一种自身具备控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。a重合器b分段器c隔离器2-03在高频通道中，（ b ）可以与耦合电容器相配合，将载波信号耦合到馈线上去，并抑制各种干扰信号进入载波机。a高频阻波器b耦合滤波器c结合滤波器2-04对于一个具有多个馈线偶的配电网络，一般通过以联络开关为核心的网络重构方法实现网络最优化。在进行以负荷均衡化为目标的网络重构后，可以保证（ c ）。a配电网的负荷平衡率大于连通系的优化启动条件b配电网的负荷平衡率等于连通系的优化启动条件c配电网的负荷平衡率小于连通系的优化启动条件2-05在配电自动化中，安装在开闭所和配电变电站内部的自动化属于（ a ）。aRTUbFTUcMTU2-06在微机远动装置中，（ a ）的功能通常用于测量开关的位置信号、变压器内部故障综合信号、保护装置的动作信号、通信设备运行状况信号、调压变压器抽头位置信号、自动调节装置的运行状态信号和其他可提供继电器方式输出的信号、事故总信号及装置主电源停电信号等。a遥信b遥测c遥控2-07在交流采样系统中，以保护为目的的交流采样方式，是为了获得与基波特性有关的信息，对精度要求不是很高，一般应采用（ b ）。a均方根算法b傅立叶算法c微积分算法2-08在配电自动化中，通常将电力网络看成赋权图，并采用等长邻接表来描述配电网简化模型。其中可以用来确立线路上潮流的方向的邻接表属于（ b ）。a网基结构邻接表b弧结构邻接表c负荷邻接表2-09配电线载波通信装置中的高频通道主要由高频阻波器（简称阻波器）、耦合滤波器和结合滤波器组成。其中的（ a ）可以用以防止高频载波信号向不需要的方向传输。a高频阻波器b耦合滤波器c结合滤波器2-10在配电自动化常用的现场总线中，（ b ）包含多个CPU，并且具备处理OSI的全部七层网络协议的功能。aCAN BUSbLON WORKScPROFI BUS 2-11在设计和选择微机远动装置时，从设计合理和经济适用的原则出发，对于规模较小的变电站，一般采用（ a ）比较好。a集中式RTUb功能分布式RTUc结构分布式RTU2-12在微机远动装置的数据采样系统中，为避免遥测数据的准确性受变送器稳定性的影响以及遥测数据的实时性受变送器响应速度的影响，通常应该采用（ b ）。a直流采样b交流采样c复合采样2-13右图所示，为一个较为典型的配电网络经过拓扑后得到的模型。利用对配电网最小配电区域的分解方法， 可以唯一地将该配电网络分解成（ b ）最小化配电区域。a3个b4个c5个2-14在负荷控制系统中，控制中心的主控机的功能是最为强大的，其中有一部分功能牵涉到数据合理性检查、计算处理、数据自动刷新、异常或事故告警、确认操作密码口令及各种操作命令的检查、确认并打印记录、实时负荷曲线绘制以及随机查询等。这一部分功能的集合都属于主控机的（ c ）。a负荷管理功能b负荷控制功能c数据处理功能2-15在电压-时间型分段器中，有两个重要参数需要整定，即X时限和Y时限。其中对于X时限的规定，它是指（ a ）的时延。a从分段器电源侧加压至该分段合闸b从分段器电源侧加压至该分段分闸c从该分段器合闸至该分段器分闸2-16在计算机网络系统中，（ b ）是实现各子网之间互连的设备，它既可保证各子网之间的独立性，又能达到资源共享的目的。a网卡b网关c网桥2-17模拟乘法器型电子式电能表，可以依据多种乘法器工作原理。其中（ a ）的输出就是该脉冲信号的直流分量，它正比于输入电压和电流信号的乘积，反映了输入平均功率的情况。a时分割乘法器b跨导型乘法器c霍尔效应乘法器2-18电表数据采集广泛采用（ b ）方式，也就是说，数据采集中心通过一个或多个前置处理机（包括专用或自动拨号Modem），直接与新型多功能电表进行数据通信。a集中式脉冲处理b分布式直接传送c组合式直接传送2-19配电自动化中的混合式电力负荷控制与管理系统，主要是将（ a ）这两种通信传输技术混和起来，组成混合式电力负荷控制系统。a音频与载波b载波与无线电c无线电与音频2-20在配电自动化的计算机硬件网络系统中，（ b ）相当于多端口桥，它为用户提供的是独占的点对点的连接，数据包只发向目的端口而不会向所有端口发送，这样减少了信号在网络中发生碰撞。a集线器b交换机c路由器2-21在电网监控自动化中，对电力系统的设备操作，是靠（ B ）来完成的。A遥信B遥控C遥调 2-22利用人机交互功能，对电网运行状态进行拓扑显示，提供直观的信息内容，这要依赖于（ C ）。A配电管理系统B需方管理系统C地理信息系统2-23在电网自动化系统中，需要将各种具有不同量纲的参数转换成数值量，以便处理机进行处理；在向调度传送时，再返回原来的形式，这种处理称为（ C ）。A调制解调B压频变换C标度变换2-24功能分布式自动化装置，各子单元之间采用（ A ）进行连接。A串行接口B并行接口C宽带接口2-25电力系统实行统一调度的基本原则是（ B ）。A统一计划、分级调度；统一控制、分级指挥B统一计划、统一调度；分层控制、分级指挥C分级计划、统一调度；分层控制、统一指挥2-26RTU的自检功能，主要指的是（ C ）。A电源自检B信息自检C单元自检2-27目前，在变电站自动化系统中，微机保护和监控与其他自控装置之间主要采用RS485通信接口相连接，起主要作用的是现场总线。现场总线的类型有多种，其中采用双绞线串行通信方式、具有检错和抗干扰能力的是（ B ）。ALON WORKS 总线BCAN 总线CPROFIBUS 总线2-28在配电自动化系统中，下列系统隶属于SCADA之中的是（ A ）。A馈线自动化系统B地理信息系统C需方管理系统2-29调度自动化主站系统的数据采集与处理系统，属于（ A ）。A前置机系统B数据库系统C人机交换系统2-30在调度自动化系统中的高级应用软件中，属于网络分析类软件的是（ C ）。A负荷预测软件B机组计划软件C状态估计软件3 简答题3-01、什么是配电自动化系统？它包含哪些主要的组成部分？配电自动化的基本功能是什么？【答】配电自动化系统（DAS）是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。该系统的内容主要包括：配电网数据采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（GIS）和需方管理（DSM）几个部分。配电自动化有三个基本的功能要求，即对配电网进行安全监视、控制和保护。对配电网的安全监视功能是指通过采集配电网上的状态量（如开关位置和保护动作情况等）和模拟量（如电压、电流和功率等）以及电度量，从而对配电网的运行状况进行监视。对配电网的控制功能是指在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及有载调压设备升压或降压，以达到所期望的目的（如满足电压质量的要求、无功补偿和负荷平衡等）。对配电网的保护功能是指检测和判断故障区段，并隔离故障区域，恢复正常区域供电。3-02、配电自动化对通信系统的要求主要表现在哪几个方面？目前所采用的通信方式主要有哪几种？【答】配电自动化对通信系统的要求取决于配电自动化的规模、复杂程度和预期达到的自动化水平。总体上讲，配电自动化对通信系统的要求体现在以下几个方面：（1）通信可靠性；（2）建设费用；（3）满足目前和将来数据传输速率的要求；（4）双向通信的要求；（5）通信不受停电的影响；（6）易操作与维护。从目前的技术水平看，没有任何一种单一的通信手段能够全面满足各种规模的配电自动化的需要，因此多种通信方式在配电网中的混合使用就难于避免。目前配电自动化所采用的通信方式主要有：（1）配电线载波通信；（2）脉动控制技术；（3）工频控制技术；（4）电话线通信技术；（5）光纤通信；（6）有线电视通道；（7）现场总线和RS-485；（8）卫星通道；（9）无线扩频通信；（10）混合通信系统。3-03、工频控制技术的通信原理是怎样的？具有那些主要特点？【答】工频控制技术，是一种双向通信方式，它是利用电力传输线作为信号传输途径，并利用电压过零的时机进行信号调制。由变电站向外传送信号的工频控制技术，是在50Hz工频电压过零点附近（25左右）的很窄的区间内根据需要，通过调制电路，产生一个轻微的电压波形畸变， 位于远方控制点的检测设备能够检测出这个电压波形畸变，并还原出所代表的码元。向变电站传送信息的工频控制技术是建立在电流调制的基础上的，在电压过零点附近的很窄的区间内根据需要，通过调制电路，即在远方控制点准确地控制一个开关产生，通过一个电感从电力线上吸取一定的电流，在变电站检测出这个电流变化，并还原出所代表的码元。 工频控制技术的特点是： （1）信号发生原理是在工频电源电压过零点附近用晶闸管控制电容放电或通过电感吸收电流产生脉冲波。 （2）传送速度是通过在过零点同时传送多个通道脉冲，来实现很高的传送速度。（3）传送可靠性受负荷阻抗变化的影响，并要注意利用控制相位原理的其他设备所发出的脉冲的干扰。3-04、在基于重合器的馈线自动化中，重合器和分段器各有什么作用？【答】重合器是一种自具控制及保护功能的开关设备，它能按预定的开断和重合顺序自动进行开断和重合操作，并在其后自动复位或闭锁。重合器的功能是当事故发生后，如果重合器经历了超过设定值的故障电流，则重合器跳闸，并按预先整定的动作顺序作若干次合、分的循环操作，若重合成功则自动终止后续动作，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。若重合失败则闭锁在分网状态，只有通过手动复位才能解除闭锁。分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。当发生永久性故障时，分段器在预定次数的分合操作后闭锁于分闸状态，从而达到隔离故障线路区段的目的。若分段器未完成预定次数的分合操作，故障就被其它设备切除了，则其将保持在合闸状态，并经一段延时后恢复到预先的整定状态，为下一次故障做好准备。分段器一般不能断开短路故障电流。3-05、在自动抄表技术中，本地自动抄表技术和远程自动抄表技术各有什么特点？【答】本地自动抄表主要采用携带方便、操作简单可靠的抄表微机来自动完成抄表编程工作。而操作简单方便的首选信息媒体就是红外线，它能够非接触地完成数据传输，且实现起来方便可靠。可以利用本地总线将某一区域内电能表的各项数据集中到抄表集中器，再用便携电脑或其他远程通信手段将数据抄回。远程自动抄表（AMR）是一种不需人员到达现场就能完成自动抄表的新型抄表方式。它利用公共电话网络、负荷控制信道或低压配电线载波等通信联系，将电能表的数据自动传输到计算机的电能计费管理中心进行处理。远程自动抄表是比较先进的抄表方式，不但大大降低了劳动强度，而且还大大地提高了抄表的准确性和及时性，杜绝了抄表不到位、估抄、误抄、漏抄电表等问题。3-06、对电力系统运行的基本要求有哪些？【答案要点】1、保证安全可靠的供电；2、保证合格的电能质量；3、保证良好的经济性。3-07、电力系统的运行状态主要有哪些？【答案要点】1、 正常运行状态；2、 警戒状态；3、 紧急状态；4、 系统崩溃；5、 恢复状态。3-08、简述变电站远动系统对远动信息的处理过程。【答案要点】变电站远动系统对远动信息的处理过程，可以分为信号输入输出和调理、采集处理与控制、远动通信三个部分。 变电站远动系统是以RTU为中心，对信息进行处理，对于远动四遥信息来说，遥信和遥测是输入，遥控和遥调是输出。 现在的RTU都是以微型计算机为核心的数据采集处理装置，由CPU、存储器、输入输出接口电路构成的基本计算机电路和其他外围逻辑电路组成。RTU中的信号是数字化了的处理和存储。 1、信号输入输出的调理。 远动信号在进入RTU之前，必须进行统一调理，使其满足数字信号的处理要求。 遥信信号的输入输出调理过程，一般是将采集来的信号直接送到遥信端子板，端子板实际是信号的接口电路，它对输入输出信号进行隔离和电平调整，形成与内外隔离的符合各自电平要求的信号。遥信输入信号经过隔离、滤波等处理后，送RTU进行遥信处理。 遥测信号一般来自变电站测量二次回路。遥测测量变送器首先把测量二次回路的各种电参数统一变换为标准的直流信号，经过变换的信号输入到RTU端子板进行信号的隔离、保护和滤波，再送入模数转换电路进行AD转换，形成数字遥测量。 遥控和遥调信号是RTU向控制对象发送的数字输出信号，一般是TTL电平，需要进行调整和驱动才能直接驱动操动执行机构。传统远动装置一般用增加中间继电器的办法来调整和增加信号的驱动能力，这些中间继电器可以集中组成遥控执行继电器屏，可以实现被控对象设备与RTU的隔离，保护RTU不受干扰和破坏。 2、采集处理与控制 远动的各种遥测、遥信信号经信号转换和调整后送入远动设备RTU。成为易于存储和传输的数字信息。同时，它根据通信环节处理后所得到的遥控遥调指令，完成一定的逻辑判断，驱动执行机构，完成对各控制对象的控制任务。 3、远动通信 远动信息必须与调度主站进行交换，才能实现远动自动化的各种功能，远动与调度主站系统交换通过远动专用通信设备实现。3-09、简述调度自动化系统应用软件的基本功能和基本组成。【答案要点】调度自动化系统应用软件的基本功能是：增强对整个电网运行状态的监视，分析电网的安全性，提供策略消除或降低电网中存在的不安全因素，提供优化决策，使电网能够经济运行。网络分析由多个应用软件组成，按运行方式一般分为实时态和研究态两种。运行在实时态的应用有状态估计、安全分析、最优潮流、负荷预报等，实时态软件根据电网运行的实时数据进行电网安全分析，并为研究态软件提供基态数据；运行在研究态的应用包括网络分析的所有应用，研究态软件分析、检查当前、过去或未来时刻的电网状态，给出提高系统运行性能的可能的控制策略，运行在研究态的如调度员潮流等。 3-10、简述调度自动化系统现场工作中的安全措施和注意事项。【答案要点】1、主要安全措施：（1）TA、TV回路上工作时确保人生安全的措施。在接入时，应防止TA二次回路开路和TV二次回路短路。在对变送器进行消缺更换时，TA、IV回路都在运行状态。所以在更换TA时，应在TA二次端子排上短连TA二次回路，并应在短路点后二次回路上测量是否无电流，在确认无电流时方可进行消缺工作。（2）电源系统的安全措施。调度自动化主站系统、集控中心系统、变电站，是对变电站一次设备进行监视和控制的，一旦失去电源，便会失去对变电站的监视和控制，因此调度自动化系统设备的电源非常重要，一般都应装设不间断电源。2、主要注意事项： （1）做遥控操作时，为确保电网安全和正常运行，操作中应核对操作返校与所要操作的对象是否一致，在确定一致的情况下，方可进行操作否则应停止操作，通知系统维护人员进行处理。综合自动化变电站保护更换时，应通知远动人员到现场，对保护装置与后台机的通信进行调试，调试正常后再投入运行。在变电站远动主站调试时，应将所有开关、刀闸的远方就地把手置入就地位置，只将所要调试的开关或刀闸置在远方位置，以防止遥控数据库错误而导致误拉合运行设备。（2）调度自动化系统的安全防范：调度自动化系统应防止计算机病毒和黑客的侵入，安装杀毒软件和防火墙，并对系统操作人员进行密码管理，专人专用，严防密码被盗，定期对计算机检测，以保系统安全稳定运行。3-11什么是配电自动化系统？它的基本功能是什么？答配电自动化系统是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。配电自动化有三个基本的功能要求，即对配电网进行安全监视、控制和保护。（1）监视：通过采集配电网上的状态量（如开关位置和保护动作情况等）和模拟量（如电压、电流和功率等）以及电度量，从而对配电网的运行状况进行监视。（2）控制：在需要的时候，远方控制开关的合闸或跳闸以及有载调压设备升压或降压，以达到所期望的目的（如满足电压质量的要求、无功补偿和负荷平衡等）。（3）保护：检测和判断故障区段，并隔离故障区域，恢复正常区域供电。3-12电网监控与调度自动化对通信系统的要求主要表现在哪几个方面？答电网监控与调度自动化对通信系统的要求取决于配电自动化的规模、复杂程度和预期达到的自动化水平。集中体现在以下几个方面：（1）通信可靠性；（2）建设费用；（3）满足目前和将来数据传输速率的要求；（4）双向通信；（5）通信不受停电的影响；（6）易操作与维护。3-13在自动抄表系统中，远程自动抄表技术有什么特点？答远程自动抄表是一种不需人员到达现场就能完成自动抄表的技术。它利用公共电话网络、负荷控制信道或低压配电线载波等通信联系，将电能表的数据自动传输到计算机的电能计费管理中心进行处理。远程自动抄表方式，降低了劳动强度，提高了抄表的准确性和及时性，杜绝了抄表不到位、估抄、误抄、漏抄电表等问题。3-14微机远动装置具有哪些最基本的功能？目前有哪些主要的类型?答微机远动装置最基本的功能主要表现在：（1）“四遥”功能，即遥信、遥测、遥控盒遥调；（2）事件顺序记录功能；（3）系统对时功能；（4）电能采集功能；（5）自恢复和自检测功能；（6）与SCADA系统通信的功能。目前主要的微机远动装置有两大类，即集中式和分布式微机远动装置。3-15电网的地理信息系统是如何组成的？它主要完成哪些功能？答电网的地理信息系统主要有硬件、软件和数据库所组成。它完成的功能主要包括以下几个方面：（1）数据预处理；（2）图形操作与制图输出；（3）站内自动化子系统的地理信息管理；（4）馈线自动化子系统的地理信息管理；（5）负荷控制与管理子系统的地理信息管理；（6）用户抄表与自动计费子系统的地理信息管理；（7）实现电网内配电线路及用户接线方案的辅助设计。3-16、电网监控与调度自动化系统主要包括哪三大组成部分？每一部分有哪些具体内容？答案要点（1）变电站自动化主要包括利用分布在变电站各设备上的RTU对运行参数和设备状态进行数字化采集处理，完成对变电站运行的总和控制，完成遥测、遥信数据的远传以及控制中心对变电站设备的遥控盒遥调，实现变电站的无人值守。（2）配电网的管理主要包括配电最大化、地理信息自动化、配电网络重构、配电信息管理以及需方管理等。（3）电网的能量管理主要包括数据采集与监控、自动发电与经济调度、系统状态估计与安全分析以及调度模拟培训等，它是电力系统监视与控制的硬件与软件的总成。3-17在自动化系统中，被控信息必须经过一系列处理才能最终送给计算机处理器进行操作。这些处理包括哪些主要的方面？并画出简易流程图。 答案要点这些处理主要包括对来自互感器的电流和电压信息进行电压变换、采样保持、多路输出、模数转换等。其简易原理框图如下所示。3-18远动终端的作用是什么？它可以实现哪些主要的功能？答案要点远动终端（Remote Terminal Unit）是电网监控系统中安装在发电厂和变电站的一种远动装置，它的主要作用是用来采集发电厂和变电站中表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心发送信息，执行调度中心发往现场的控制和调节明令。在电网监控系统中，RTU的功能是指RTU对电网的监视和控制能力，也包括RTU的自检、自调和自恢复等能力。通常RTU的功能可分为远方功能和当地功能两大类。（1） 远方功能主要是指RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控。（2） 当地功能主要是指RTU通过自身或连接的显示、记录设备，实现对电网的监视和控制。3-19变电站自动化的基本功能是什么？它有哪些主要的子系统？答案要点基本功能：（1）控制与监视功能；（2）自动控制功能；（3）测量表记功能；（4）继电保护功能；（5）与继电保护相关的功能；（6）接口功能；（7）系统功能。主要子系统：（1）数据采集子系统；（2）事件顺序记录和事故追忆子系统；（3）故障录波和测距子系统；（4）控制及安全操作闭锁子系统；（5）运行监视与人机联系子系统。3-20什么是配电自动化？它由哪些主要的系统所构成？答案要点配电自动化（DAS），是指一种可以在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统，主要是指变电站自动化和馈线自动化。配电自动化的主要内容如上图所示，主要包括配电SCADA、地理信息和需方管理三大模块。集体包括如下子系统：（1）配电调度自动化系统；（2）变电站及开闭所自动化系统；（3）馈线自动化系统；（4）图资系统；（5）配电工作管理系统；（6）用电管理自动化系统；（7）配电网分析软件系统。3-21在电网监控与调度自动化中，通信系统由哪些主要部分所组成？主要的通信方式有哪些？对通信系统应提出哪些基本要求？答案要点在电网监控与调度自动化中，通信系统主要由数据终端、调制解调器、通信线路、通信处理机和主计算机组成。主要的通信方式有：（1）电力线载波通信；（2）脉动控制技术；（3）工频控制技术；（4）电缆及光纤通信；（5）现场总线和接口技术；（6）无线电通信；（7）无线扩频通信；（8）电话线通信；（9）微波中继通信；（10）卫星通信。对通信系统提出的要求：（1）通信可靠性；（2）建设费用较低；（3）满足数据传输的要求；（4）通信方式实用灵活；（5）通信通道不受电力系统故障的影响；（6）操作维护方便。3-22在电网监控与调度自动化中，有那些主要的高级应用软件？各有什么主要作用？答案要点主要的高级应用软件有三大类：（1）发电控制类软件主要实现自动发电控制、发电成本分析、交换计划评估和机组计划等。（2）发电计划类软件主要实现电力系统负荷预测、机组组合、水电计划、交换计划、火电计划等功能。（3）网络分析类软件主要实现系统的状态估计、调度员潮流、静态安全分析、安全约束调度、优化潮流、无功优化、短路电流计算、电压稳定性分析、暂态安全分析等功能以及调度员培训模拟。3-23保证电力系统数据网络的安全应采取哪些措施？答案要点主要措施有：（1）对各种网络子系统的相关任务设置不同的优先级；（2）采用信息加密技术；（3）设置网络防护墙和专用网关；（4）进行数据双重备份；（5）采用预防突发事故的信息隔离技术；（6）根据环境变化，系统进一步完善调整和扩展自身的能力，并能实现重构。4 分析题4-01、配电线载波通信是配电自动化的主要通信方式。试简要说明配电线载波通信的基本设备组成，并说明各组成部件的作用。【答】配电线载波通信的设备有在主变电站安装的多路载波机（称主站设备），在线路各测控对象处安放的配电线载波机（称从站设备）和高频通道。高频通道主要由高频阻波器（简称阻波器）、耦合滤波器和结合滤波器组成。 高频阻波器是用以防止高频载波信号向不需要的方向传输的设备；耦合电容器的作用是将载波设备与馈线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔开，以防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到馈线上；结合滤波器是与锅合电容器配合将载波信号耦合到馈线上去，并抑制干扰进入载波机的设备，它由接地刀闸Q、避雷器FB、排流线圈L1、调谐网络L2、C1和匹配变压器T组成，如右图所示。在发送端，载有信息的载波信号经耦合滤波器和结合滤波器注入电力线传往接收端；在接收端，通过耦合滤波器和结合滤波器将调制信号从电力线上分离出来，并经解调装置将信息提取出来。为了阻止高频电流流向变电站而损失掉，还必须加装阻波器。4-02、下图所示为一个含有故障的配电网（故障发生在节点2与节点3之间）。基于FTU的馈线自动化如何进行故障的判断与隔离？【答】在配电网络拓扑和最小配电区域分解完成的基础上，实现配电网故障区域判断须引入如下判断规则：如果一个最小配电区域的始点经历了过电流，并且该区域的所有末点均未经历过电流，则该最小配电区域内有故障。对于给定上图所示的配电网络，节点l是源点。当节点2和节点3之间发生故障时，节点l、5、4和2会经历过电流，其余节点不经历过电流。对于由节点1、7、4围成的区域，其始点（节点1）和末点（节点4）都经历了过电流，因此故障不在该区域中。对于由节点4、6、3围成的区域，其始点（节点4）经历了过电流，而所有的末点均未经历过电流，因此依据判断规则，故障就在该区域中。故障区域确定之后，自动化系统会将节点2和4断开，从而将故障区域隔离。 值得一提的是，当配电网上同时发生多处故障时，采用该判断规则仍然能够得出准确的判断。故障区域判断出来以后，一般只需将该区域的端点断开就可以隔离故障区域。当故障发生后，有时会发生越级跳闸现象（例如将节点4分断）。发生了越级跳闸后，在故障区域隔离之后，应将越级跳闸的开关合上。越级跳闸的节点的判断可以这样进行：将故障隔离后的网形中所有处于分断位置的节点与故障前的网形中所有处于分断位置的节点进行比较，并且排除为了隔离故障必须分断的节点，所剩下的处于分断状态的节点就是发生了越级跳闸而应合上的节点。4-03、配电自动化系统包括那些主要内容？各部分内容具有什么作用？【答】配电自动化系统（简称DAS），是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。其内容包括配电网数据采集和监控（SCADA）、配电地理信息系统（GIS）和需方管理（DSM）几个部分。配电自动化系统是配电管理系统最主要的内容。 1网络分析和优化（Network Analyses，简称NA）包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于通过以上手段达到减少线损，改善电压质量等目的。此外，还包括降低运行成本、提高供电质量所必须的分析等。2工作管理系统（Work Management System，简称WMS）是指对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确定设备实际磨损状态，并据此检修规划的顺序进行计划检修。3调度员培训模拟系统（Dispatcher Training System，简称DTS）是指通过用软件对配电网的模拟仿真的手段，对调度员进行培训。当DTS的数据来自实时采集时，也可帮助调度员在操作前了解操作的结果，从而提高调度的安全性。4馈线自动化（Feeder Automation，简称FA）是指在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。5开闭所和配电变电站自动化（Substation Automation，简称SA）完成对配网中10kV开闭所，小区变的开关位置，保护动作信号，小电流接地选线情况，母线电压，线路电流，有功和无功功率以及电度量的远方监视、开关远方控制、变压器远方有载调压等。6需方管理（Demand Side Management，简称，DSM）DSM实际上是电力的供需双方共同对用电市场进行管理，以达到提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方的费用支出的目的。其内容包括负荷监控、管理和远方抄表、计费自动化两方面。7负荷监控和管理（Load Control and Management，简称LCM）是根据用户的用电量、分时电价、天气预报以及建筑物内的供暖特性等进行综合分析，确定最优运行和负荷控制计划，对集中负荷及部分工厂用电负荷进行监视、管理和控制，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，平坦负荷曲线。8远方抄表与计费自动化（Automatic Meter Reading，简称AMR）是指通过各种通信手段读取远方用户电表数据，并将其传至控制中心，自动生成电费报表和曲线等。9地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）GIS是配电自动化的主要特点之一，因为配电网节点多、设备分散，其运行管理工作常与地理位置有关，将GIS与一些属性数据库结合，可以更加直观地进行运行管理。4-04、下图所示为一个具有双向控制终端的负荷控制系统控制终端组成框图。试简要说明其基本特征。【答】双向控制终端能适时采集并向负荷中央控制机传送有功电力、无功电力等信息（必要时也可采集和传送电压信息），并具有显示（或打印）、越限报警、当地和远方控制以及调整定值等功能的负荷控制监测。 典型双向控制终端的智能部分的核心为MCS-96系列的单片微机，扩充有存贮器（ROM、RAM）及IO接口电路，由于现场运行环境较差，所以必须充分注意电路的驱动能力和隔离措施，与用户一次仪表连接的地方，均应采取隔离措施并注意确保良好的接地，以增强控制微机的抗干扰能力和提高可靠性。该装置应有自动复位电路（WDT），以便在受到无法抗拒的干扰而造成的“死机”时，能使装置自动复位，恢复正常工作。应有电压监视电路，以便在交流失电时保证CPU能采取一些紧急措施，如关闭存贮器以防止CPU对存贮器的非法写入，同时后备电池提供RAM及硬时钟的工作电源，使RAM的数据可靠地保存和硬件的正常运行等。后备电池应具有浮充能力。4-05、下图所示为一个利用IC卡进行预付费的复费率电能表的原理框图。试简要说明其工作原理，并说明IC卡的基本功能模块。【答】在上图中，电能测量部分完成电度采集，它将测量的功率转换成脉冲形式。电压信号经片内厚膜电阻分压，电流信号由片内锰铜电阻取样，然后与分压后的电压信号相乘，就得到与功率成正比的信号，再经V-F交换后，就得到一个与被测功率成正比的脉冲信号，该脉冲信号经分频后输出提供给微处理机的计数部分。 微处理器是电能表的核心，它主要完成脉冲计数，并与E2PROM中存入的IC卡电量信息进行比较和相减得