电力系统自动化第二次作业

1、说明直流采样，交流采样的含义及区别（1）直流采样：将现场连续变化的模拟量经过隔离和降低幅值，将强信号转化为弱信号后，进行整流滤波转化为相应的模拟直流电压信号，再送至A/D转换器转换成相应的数字量。

（2）交流采样：将输出的交流模拟量经过起隔离和降低幅值后，变换为较弱的交流电压信号后，直接送至A/D转换器进行转换，采集交流信号的瞬时值，通过算法计算被测量（电压、电流）的有效值并计算功率等需要的参数。

（3）区别：直流采样经过整流和滤波，抗干扰能力强；直流采用经过RC滤波，采样实时性较交流采样弱，无法反映被测量实际波形；直流采样需要很多变送器，硬件数量大，但对转换速率要求不高，算法简单，程序可靠性高。

交流采样的实时性好，能反映实际波形可以省略功率变送器，功率由算法计算得到。

对A/D转换器和采样保持其要求较高，要求一个周期内必须有足够的采样点数，要A/D转换器转换速度高，采样和计算的程序比较复杂。

2、RTU的功能有哪些？远程终端单元（RTU）针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

RTU主要功能：(1)具有远程数据采集、控制和通信功能：采集状态量、数据量和系统工频电量（对电压、电流、有功、无功测量采集）以及脉冲电度量并向远方发送; 记录事件顺序；（2）接收主计算机的操作指令：接受并执行遥控、遥调、校时及返校命令，同时与两个及两个以上的主站通讯，可转发多个子站远动信息；并且提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据（3）控制末端的执行机构动作：提供多个数字接口及多个模拟接口，对每个接口特性进行远方/当地设置;当地显示、程序自恢复、设备自诊断、设备自调、通道监视功能。

3、电力调度自动化的基本组成及各部分的功能是什么？基本结构包括：主站端(调度中心)、厂站端(RTU)和信息传输通道三大部分。

根据所完成功能的不同,可以将此系统划分为：信息采集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统和人机联系子系统。

（1）信息采集和执行子系统：负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调节或控制命令，采集运行状态的实时信息。

（2）信息传输子系统：为信息采集和执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁,其核心是数据通道,它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。

（3）信息处理子系统：是整个调度自动化系统的核心,以电子计算机为主要组成部分，对采集到的信息各种处理及分析计算,实现对电力设备的自动控制与操作。

（4）人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理,通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备,为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。

调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入,传送给执行机构。

4、电力系统自动化中SCADA的功能是什么？SCADA是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化分布式系统，实现检测、控制与数据采集。

在该系统网络中每一个节点独立执行分配的任务。

其包括（1）侧重监控功能、数据采集和状态显示、远程监控、报警及处理、事故追忆和趋势分析的上位机；（2）进行数据采集和直接控制各种输出设备功能以及向上位机传输现场数据功能的下位机；（3）实现上、下位机数据交换的通信网络。

用于生产过程的调度管理。

即：实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、动态和实时的监视。

（1）数据采集与传输功能（2）事故追忆功能（调度员能够在电网发生事故后，及时了解事故前后发生的电网事件序列。

它能将电网事故发生的前一段时间和发生后的一段时间在电网中用指定模拟量值和计算量值列表显示。

）（3）报表功能（4）特殊运算功能（对某些直接采集到的数据进行某种数学运算，得到一些不能直接采集到和由于某种原因没有采集到的数据，以弥补测量系统的不足，满足电网调度的需要）5、电力系统中常见的模拟量、状态量、数字量、脉冲量有哪些？(1)状态量：断路器及反应运行方式的隔离开关状态；有载调压变压器分接开关位置；站用电源失压信号；主变压器系统故障信号；计算机监控系统UPS交流电源失压信号；通信系统电源中断信号；消防及保卫信号（根据情况而定）；其他状态量，如直流系统绝缘监察装置的直流接地告警信号等。

(2)模拟量及脉冲量：厂站中的电压、电流、有功功率、点度量、频率以及噪声等；35kV及以上线路、旁路断路器有功功率和电流；35kV及以上跨地区联络有计量需要时，增测无功功率及双向有功电量（脉冲量）；三绕组变压器两侧有功功率、电量（脉冲量）、电流及第三侧电流、双绕组变压器一侧有功功率、电量（脉冲量）、电流；计量分界点的变压器应增测无功功率；各级各段母线电压、小电流接地系统应测3个相电压（对小电阻接地母线，则只需增测一个相电压）。

站用变压器低压侧电压；直流母线电压；0kV线路电流；母联分段、分支断路器电流；主变压器有载调压分接开关位置（当用遥测方式处理时）；变压器温度。

消弧线圈中性点位移电压及残余电流。

(3)数字量：通过监控系统与保护系统通信直接采集的各种保护信号，例如保护装置（单元）发送的测量值及定值、故障动作信息、自诊断信息、跳闸报告、波形等；全球定位系统(GPS)信息；通过与电量计费系统通信采集的电量。

其他智能设备(IED)发送的数字信息。

3-1什么是数字通信？其与模拟通信相比有哪些优点？指以数字信号的形式传输信号的系统。

在早期信源发出和信宿接收的是模拟信号，而信道传输的是数字信号，随着计算机和计算机网络的发展，信源、信宿处理的大部分也都变成了数字信号。

(1) 加强了通信的保密性。

语音信号经A/D变换后，可以先进行加密处理，再进行传输，在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。

(2) 抗干扰能力强。

以二进制为例,数字信号的取值只有两个,这样接收端只需判别两种状态。

信号在传输过程中受到噪声的干扰,必然会发生波形畸变,接收端对其进行抽样判决,以辨别是两个状态中的哪一个。

只要噪声的大小不足以影响判决的正确，就能正确接收。

(3) 差错可控。

可以采用信道编码技术使误码率降低，提高传输的可靠性。

(4)易于与各种数字终端接口。

用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。

(5)易于集成化。

从而使通信设备微型化。

3-2异步传输和同步传输有哪些不同？其各有什么缺点？异步通信：不要求收/发端时钟同步，对时序要求较低。

异步通信时，对每一个数据编码加上一些固定的特殊码，如起始位、校验位和停止位等，便组成一个数据帧，只能实现点对点传输，传输效率较低。

面向字符的传输，每个字符帧只包含一个字符。

由于双方的时钟可能有误差，不能准确保证16倍关系，可能造成接受错误，误差积累。

同步通信：要求收/发端时钟同步。

同步通信时，数据帧由同步位、数据位和校验位组成。

主要面向比特的传输，每个信息帧中包含若干个字符。

当接收端确认接收到同步字符后，便在同步时钟的控制下逐位发送/接收，无误差积累问题。

可以省略附加码元，提高传输效率。

更重要的，同步通信可以实现一点对多点。

在位同步由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。

在帧同步离，在接收端连续多次未收到同步码时，会出现失步。

3-3电力系统远动通信系统由哪几部分组成？为什么要对传输信号进行调制和解调，其有什么作用？电力系统远动通信系统由信源、信源编码、信道编码、调制器、信道、解调器、信道译码、信源译码、信宿组成。

调制是指分别用原始模拟信号（在调制过程中，称为调制波或调制信号）去调制一高频信号（称为载频波）的幅值频率或相位，使离散信源与连续信道匹配，把经过编码的基带数字信号经过载波调制，搬移到信道上适当的频带，产生对应于输入离散信号的模拟信号在信道中传输。

(振幅键控ASK/相位键控PSK/频率键控FSK)原始信号不管是模拟信号还是数字信号，随着信号传输距离增大，信号波形会发生畸变，导致接收端出现误码。

调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。

以保证远距离传输信号波形不会发生畸变。

解调就是指在系统的接收端处理受信道特性限制和噪声串扰的信号波形，并把每个波形还原为代表原传输数字信号，以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。

3-4现场总线和局域网在电力系统中的应用为电力系统带来了哪些变化？现场总线，实现了控制系统的综合管理和自律分散控制。

基于微机化的只能现场仪表，实现现场仪表与控制系统和控制间的一种全分散、全数字化、只能双向、多变量、多点的通信网络。

它主要连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速率低，但实时性高。

（1）现场仪表具有综合管理功能。

互操作性好，标准化程度高。

使用现场总线不但可以传输采集的信息值，而且还可以传输很多用于设备管理的信息。

可采用各种通信介质，如双绞线、电力线、光纤、无线、红外线等，实现成本低(2)系统控制功能的自律分散。

现场仪表具有高层次功能，在某种程度上承担了系统仪表的控制功能。

这样就有利于实现现场仪表控制功能的自律分散化，以便进一步提高整个系统的可靠性。

(3)系统控制功能的下移。

随着现场仪表的高功能化以及控制功能的分散化，今后系统仪表的部分控制功能可能会向下移动，进入现场总线仪表。

简化控制系统结构，减少占地面积，降低成本。

局域网：Local Area Networks，LAN：是把多台小型、微型计算机以及外围设备用通信线路互联起来，并按一定的网络通信协议实现通信的系统。

用于连接局部区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。

需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。

局域网一般应用在调度中心的调度自动化系统、变电站综合自动化的变电站层、变电站综合自动化的间隔层。

局域网一般采用工业级网卡，装设到现地设备中，但干扰较大。

传输速度不够。

3-5为什么要对信息传输进行差错控制？其控制的方式和途径有哪些？数字信号在传输的过程中容易受到噪声的干扰，引起波形失真，造成误判断，形成错码。

而差错控制是采用可靠、有效的编码已发现或纠正数字信号在传输过程中由于噪声干扰而造成的错码，差错控制也成抗干扰编码。

控制方式：（1）自动要求重传ARQ。

在此方式中，发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。

若判断为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。

若无错码，直接发送下一个码字。

（2）循环传送检错。

统一信息源的信息周期性循环传输送。

发送端把信息经干扰编码后送入信道发送。

接收端判断有无错码，若无，则使用次数据，否则抛弃。