华南理工大学配电网自动化参考答案.docx

1、第 1 章 概述 1.简述配电网自动化的意义。 P2答：（1）提高供电可靠性（ 2）提高设备利用率（3）经济优质供电（4）提高配电网应急能力（5）通过对配电网运行情况的长期监视和记录，掌握负荷特性和发展趋势，为科学开展配电网规划和建设与改造提供客观依据。 （6）提高供电企业的管理现代化水平和客户服务质量。 2.在 lEC 61968 (DL/T 1080)协议中，配电网自动化系统与那些子系统关联？并作图说明这些子系统之间的关系。 P3答：地理信息系统、生产管理系统、用电营销系统、故障报修系统、调度自动化系统、配电自动化系统、配变监测系统、负荷管理系统。作图：地理信息 图 1.1 基于 lEC

2、61968 的配电自动化系统与其他系统的相互关系 3.配电网自动化系统（DAS）由那些部分组成？ P1答：配电自动化系统主站、配电终端、配电子站（可选）和通信通道。 4.配电网自动化有那些发展趋势？ P34答：（1）多样化（2）标准化（3）自愈（4 ）经济高效（5）适应分布式电源接入。第 2 章配电网架和配电设备 1.配电网按电压等级分为哪几类？ P5答：高压配电网、中压配电网、低压配电网。 2.在我国配电网一般包括那些电压等级？ P5答：110KV、35KV；10KV；0.4KV 。 3.简述配电网 在网架结构、线路参数、负荷、参数信息上的特点？ P6答：网络结构：配电网络正常运行时呈辐射状

3、的拓扑结构，线路功率具有单向流动的特性，分支线路多。中性点主要采用非有效接地方式，在发生单相接地时，任允许供电一段时间。近年来，随着城市电缆线路的增加，一些城市配电网采用中性点经小电阻接地方式。线路参数：配电网络中支路的 R/X 比值较大，使得在输电系统中以小 R/X 比为前提的算法不再适用。一般情况下，我国配电线路中的三相电抗值也不相等，造成配电系统三相参数不对称。负荷：三相负荷不平衡，集中负荷和大量沿线分布式负荷并存，对分布式负荷需要采用适当的方法进行等效分析计算。参数信息：配电网经常发生变更，其参数信息一般保存在基于地理信息系统GIS 的配电生产管理系统中，需要保证配电网的实际情况和系统

4、数据一致性。 4.我国输配电系统有哪些接地方式？它们各有那些特点？ P67答：接地方式：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地、中地理信息系统 生产管理系统 用电营销系统 故障报修系统信息交互总线调度自动化系统 配电自动化系统 配变监测系统 负荷管理系统性点不接地。特点：略（课本 P7） 。 5.配电网有那些典型接线模式？ P7答：辐射状架空网、 “手拉手”环状架空网、多分段多联络网、单射电缆网、双射电缆网、对射电缆网、多供一备电缆网、单环电缆网、双环电缆网。 6.分析 N 分段 N 联络模式、双环网和多供一备模式 的设备最大利用率。 P10、12答：N 分段 N 联络模式：对

5、于 N 分段 N 联络配电网，每条馈线只需要留有对侧线路负荷的 1/N 作为备用容量就可以满足 N-1 准则要求，因此 N 分段 N 联络配电网的最大利用率可以达到N/( N+1)%。双环网：自两座变电站或开关站的不同中压母线引出 4 回线路，构成相互联络的两个双射网，网架结构满足 N-2 准则，但线路最大利用率只能达到 50%。供一备模式：N 条线路正常工作，与其均相联的另外一条线路平常处于停运状态作为总备用。每条供电电缆均可满载运行，因此最大利用率可达（N-1）/N % 7.按发展顺序，配电开关包括哪几类？ P13答：油开关、空气开关、SF6 断路器或负荷开关、真空断路器或负荷开关。 8.

6、简述重合器和负荷开关的异同。 P1819 答：重合器是一款具有断路器功能的智能化成套设备，满足实现就地保护功能的馈线自动化应用。它具有多次重合闸功能、能开断短路电流，性能上超过断路器很多，可自身完成故障检测和判断电流性质。负荷开关是指在架空线上用来关合和开断额定电流或规定过载电流的开关设备。负荷开关以电路的接通和断开为目的，具有短路电流关合功能、短时短路电流耐受能力和负荷电流开断功能。不需要开断短路电流，只需要切负荷电流。 9 操动机构由那些部分组成？ P30答：手动机构和动力机构。 10 按动力来源，操动机构分哪几类？使用较多的是哪几种？ P30答：动力操动机构分：电磁操动机构弹簧操动机构液

7、压操动机构气动操动机构电动机操动机构重锤操动机构斥力操动机构永磁操动机构。使用较多的是：电磁操动机构、弹簧操动机构。第 3 章配电自动化系统的组成及其功能 1.配电主站由那些部分组成？有那些主要性能指标？ P39答：配电主站由计算机硬件、操作系统、支撑平台软件和配电网应用软件组成。主要性能指标：冗余性、可用性、计算机资源负载率、系统节点分布和、区数据同步。 2.配电主站的功能可以分为哪三大类？每大类包括那些内容？ P4147答：配电 SCADA：数据采集；数据处理；数据记录；操作与控制；网络拓扑着色；馈线故障处理。配电网分析应用：拓扑分析；状态估计；潮流计算；解/合环分析；负荷预测；负荷转供；

8、网络重构。智能化应用：分布式电源接入与控制；预警分析；配电网自愈；经济运行；互动化应用。 3.按监控对象不同，配电自动化终端可分为哪几类？ P48答：可分为：馈线终端、站所终端、配变终端等三大类。 4.配网特点给配电自动化终端提出了那些技术要求？ P4852答：1、满足智能化应用要求 2、解决后备电源问题 3、满足户外工作环境要求 4、满足抗干扰要求5、满足输入、输出回路安全防护要求6、满足通信功能7、与一次设备接口良好配合8、易于安装和维护 5.配电自动化终端包括那些单元？ P53答：测控单元、操作控制回路、人机接口、通信终端、电源。 6.馈线终端有那些必备功能和选配功能？ P5759答：必

9、备功能：（1）短路故障检测功能（ 2）当地/远方 /闭锁控制功能（3）双位置遥信处理功能。选配功能：（1）单相接地故障检测功能（ 2）保护功能（ 3）就地控制功能（4 ）分布式智能控制（5）相量测量功能（6）故障电流方向检测功能（7）波形记录功能（8 ）电能质量监测功能（ 9）数据处理与转发功能（ 10）WEB 功能第 4 章 配电自动化通信系统 1、什么是光纤接入网(OAN ：Optical Access Network )？从系统配置上，它分为哪几类？分为有源 P73答：光纤接入网是指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现信息传送的网络形式，即在 ITU-T 接入网建议 G.902 中业

10、务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间全部或部分采用光纤传输技术的接入网。它分为：无源光网络（PON）和有源光网络（AON） 。 2、什么是无源光网络(PON)？其结构有哪些形式？根据传送信号数据格式的不同，PON 可以分为哪几类？ P74答：无源光网络是指在 OLT 和 ONU 之间没有任何有源的设备，而只使用光纤和无源光分路器等无源器件构成的光纤接入网。结构形式有：星形、总线形和环形。可以分为：基于 ATM 的 APON、基于 Ethernet 的 EPON 和千兆比特兼容的GPON。 3、工业以太网存在哪些主要问题？ P7475答：（1）传输的不确定性问题（2 ）可靠性问题（3

11、 ）互操作问题（4 ）安全性问题（5 ）远距离传输问题（6 ）共享带宽问题 4、电力系统使用的合法通讯频段是多少？ P75答：20500kHz 5、依通信线的不同，载波通信可分为哪几类？ P75答：分为：输电线载波通信、配电线载波通信、低压配电线载波通信（又称为入户线载波通信）等 3 类。 6、载波通信有哪些耦合方式？有哪些调制方式？ P75答：耦合方式：相地传输方式、两相对地耦合方式和相相耦合方式。调制方式：幅度调制（AM） 、单边带调制（SSB） 、频率调制（EM） 、移频键控（FSk） 。 7、配电自动化对通信系统有哪些主要基本要求？ P7678答：（1）应有高度的可靠性，设备抗电磁干扰

12、能力强。（2 ）通信系统的费用应考虑经济性。（3 ）对通信速率有要求。（4 ）具有双向通信能力及可扩展性。（5 ）主干通信网络应建立备用通信通道。（6 ）电网停电或故障时，不影响通信。（7 ）通信设备标准化，容易操作与维修。（8 ）通信系统应具有防过电压和防雷能力。（9 ）业务对通信系统有要求。（10 ）对信息安全有要求。第 5 章馈线自动化 1、按照故障处理方式不同，馈线自动化系统可以分为那两大类？ P91答：自动化开关相互配合的馈线自动化和集中智能馈线自动化。 2、自动化开关相互配合的馈线自动化包括可以分为哪些类型？ P91答：重合器与电压时间型分段器配合的馈线自动化系统 重合器与过流脉冲

13、计数型分段器配合的馈线自动化系统合闸速断方式馈线自动化系统重合器与电压电流型分段器配合的馈线自动化系统重合器与重合器配合的馈线自动化系统分布智能快速自愈馈线自动化系统 3、解释电压时间型分段器的两套功能。 P9192答：电压时间型分段器一般有两套功能，一套是面向处于常闭状态的分段开关。另一套是应用于处于常开状态的联络开关。作为分段开关使用的电压时间型分段器应设置在第一套功能。当分段器两侧失压后，分段器分闸；当检测到分段器的一侧得电后启动 X 计数器，在经过 X 时限规定的延时时间后令分段器合闸，同时启动 Y 计数器，若在计满 Y 时限规定的时间以内该分段器又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状

14、态，待下一次再得电时也不再自动合闸。作为联络开关使用的电压时间型分段器应设置在第二套功能。当 FDR 检测到分段器任何一侧失压时启动 XL 计数器，在经过 XL 时限规定的延时时间后令分段器合闸，同时启动 YL 计数器，若在计满 YL 时限规定的时间以内该分段器的同一侧又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，待下一次再得电时也不再自动合闸。若在 XL 时限内，失压侧有恢复供电，则该分段器复归。 4、重合器与过流脉冲计数型分段器配合的馈线自动化系统有什么缺点？ P9495答：不能开断短路电流；为了实现故障隔离过程中的相互配合，离电源最近的过电流脉冲计数型分段器分闸所需的脉冲数会随着馈线上分段开

15、关数的数目增加而增加，对系统和设备造成短路冲击的次数也增加，这一点严重影响了重合器与过流脉冲计数型分段器配合的馈线自动化系统的应用。 5、合闸速断方式的馈线自动化 有什么优点和缺点？ P96答：优点：仅需一次重合即可隔离故障区域；不需要建设通信网络和主站，也不需要蓄电池，因此开关的控制器可以做地很紧凑，甚至可直接与开关的本体安装在一起。缺点：沿线断路器和合闸保护功能成本较高。 6、集中智能馈线自动化的主站需要哪些类型的信息？它有什么缺点？ P9899答：信息：配电自动化终端发来的两相故障电流信息；配电自动化终端发来的开关状态信息；变电站自动化系统通过地区电网调度自动化系统发来的变电站开关状态、

16、保护动作信息、重合闸动作信息以及母线零序电压信息。缺点：在少数情况下，由于配电设备、配电自动化系统和通信网络都是工作在户外恶劣环境下，容易发生漏报或错报故障信息的现象。 7、为什么馈线自动化系统要与上级保护配合？ P99答：如果不进行配合，我们将断路器作为馈线开关的方案有可能出现越级跳闸和多级跳闸，同时永久性故障和瞬时性故障判别也带来困难；而若将负荷开关作为馈线开关的方案，则会导致用户停电频率高。随着主干线电缆化和绝缘化比例的提高，主干线发生故障的机会显著减少，故障大多发生在用户支线。中压配电网各个开关之间的继电保护与配电自动化系统的协调配合是实现故障的选择性切除、减少故障切除过程中对用户造成

17、的影响的关键。 8、说明小电流接地故障定位中，注入信号法的基本原理。 P108答：信号注入法在变电所利用故障相或消弧线圈二次绕组，向一次系统反向耦合以特定电流信号，其电流幅值一般在数百毫安培到数安培之间。注入信号沿母线和故障线路的接地相流动，经故障点和大地返回，根据信号寻迹原理即可确定故障区段。第 6 章配电自动化高级应用 1、配电网潮流计算有哪些方法？试从双电源处理能力、收敛阶数、稳定性比较三方面对它们进行比较。 P112、115答:（1）方法：牛顿类方法、母线类方法、支路类方法。（2）算法 双电源处理能力 收敛阶数 稳定性母线类算法 作为 PV 节点无需改变计算模型 一阶方法 稳定支路类算

18、法 不能直接处理，需迭代联络线潮流 一阶方法 稳定牛拉法 作为 PV 节点无需改变计算模型 二阶方法 对初值敏感快速分解法 作为 PV 节点无需改变计算模型 一阶方法 稳定 2、配电网为什么有时要计算三相潮流？ P115答：配电网一般具有三相不平衡的特点，为了更好地表达配电网三相功率和电压的分布情况需要进行三相潮流计算。 3、熟悉大规模配电网潮流的降规模计算方法和步骤。 P117119答：降规模方法：双方向等效电压降落模型。主要公式： 11 1NNiNVj jiijijSLSSAAAA1NjijAViLSA11NijijBViSLAA步骤：（1）首先采用双方向等效电压降落模型将复杂配电网简化成

19、若干以电源点、T 接点和末梢点为端点的馈线段（比如对于图6.4(a)所示的配电网就可简化为如图 6.4(b)所示的AG、GB 和GC 3 条馈线段，其中A 是电源点，G 是T 接点，B 和C 是末梢点，S1、S2 和S3 分别为3 个等效负荷） 。（2 ）根据简化模型，采用严格法进行潮流计算，较精确地得出除发电机节点以外的节点电压。对于含有末梢节点的馈线段，流过末梢点的功率是0，因此可以认为是已知的，将这些末梢节点放入队列QK 中。（3 ）对于含有队列QK 中的节点（末梢节点）的馈线段，采用从末梢点向上游递推的方法可以较精确地得出各个负荷点处的电压和该馈线段的线损。（4 ） （得到已知T 型接

20、点）对于下游相邻馈线段全部为已知馈线段的T 接点，可以计算流过该T 接点的功率 ST,A（5 ）计算配网的总线损的功率S L,AB 4、配电网有哪些种类的分布式电源？在潮流计算时分别当作什么类型的节点处理。答：分布式电源：微型燃气轮机 光伏发电系统 燃料电池 小水电 垃圾电站 风电发电系统 储能装置节点：PQ、PV、PI、PQ （V）节点 （ P120122） 5、配电网的变结构耗散网络模型包括哪些数据结构？ P123、125答：节点、边、最小配电区域、连接系。 6、解释连接系分解、最小配电区域分解、基形变换、点区变换、区点变换的作用。答：（课本 P128129）（1 ）连接系的分解：对于一个

21、给定的配电网络，从其网基结构邻接表 D 中搜索出它的各个连接系，并得出相应的节点数组的过程。（2 ）最小配电区域分解：找出所有最小配电区域；（3 ）基形变换：根据 D 和开关的当前状态向量 M 求出反映配电网运行方式的网形邻接表 C 的过程。（4 ）点区变换：已知配电网中各节点的负荷，根据网形邻接表 C，计算出各个最小配电区域的负荷。（5 ）区点变换：根据已知各最小配电区域的负荷和网形邻接表C ，计算出各个端点的负荷的过程。 7、掌握故障定位判据的电流判据和方向判据。 P132答：（1）故障电流判据。对于 一个最小配电区域，若其始点经历故障电流，且所有末点都未经历故障电流，则故障发生在该最小配

22、电区域。（2）故障方向判据。对于 一个最小配电区域，若其所有经历故障电流的端点的故障功率方向都指向区域内，则故障放生在该最小配电区域。判据（1）一般适用于无分布式电源的开环运行配电网。对于存在分布式电源并网的情形，若分布式电源容量很小或通过逆变器并网 由于故障时提供的短路电流很小，也可采用判据（1）进行故障定位。判据（2）对于配电网普遍适用，但是设备的配置需要能够判断故障功率方向。 8、配电网准开环运行是什么含义？ P126 答： 准开环运行是指馈线的运行只有一个来自主变电站的主供电源，但是馈线上所连接的分布式电源（如光伏等）则往往是工作在并网方式下。 9、配电网络重构有哪些可能的目标函数？有

23、哪些必要的约束？ P147答：目标函数：降低配电网线损、负荷均衡化或健全区域最佳恢复供电；提高供电可靠性、供电电压质量、电压稳定性为目标或综合上述多个指标为目标。必要的约束：（1）配电网的潮流约束。（2）支路电流及节点电压约束。（3）供电约束。（4）网络拓扑约束。（5）开关操作次数的限制。（6）与继电保护及可靠性指标的协调。 10、简述非参数概率密度短期负荷预测法的步骤。 P137答：1、历史数据准备2、负荷的归一化3、负荷预测结果的数字特征4、超温度范围负荷预测的最小二乘拟合 11、简述采用人工神经网络对日平均负荷中温度敏感分量预测的步骤。 P141答：构造一个 4 层 BP 网络，输出节点

24、为 1 个。输入层有 14 个输入节点，分别为：预测日前两天的实际温度敏感分量、预测日前 3 天的气象因素（每日包括最高温度、最低温度和平均温度） 、预测日当天的气象因素（包括最高温度、最低温度和平均温度） 。输入层与隐含层以及两个隐含层直接采用 Sigmoid 传递函数。输出层采用纯线性传递函数。 12、配电网进行分区负荷预测 有什么作用？ P145答：配电网具有运行方式灵活多变的特点，这个特点可能会造成历史数据规律性的显得很弱。配电网的运行方式调整是以由馈线分段开关或联络开关围成的配电区域为单元的，而这些配电区域内的负荷规律可以认为是不随运行方式的变化而改变的。因此采用配网分区负荷预测，可

25、以避免因网络拓扑变化对配电网短期负荷预测结果产生不利影响。 13、配电网络重构为什么要考虑负荷变化？ P149答：如果仅根据当前时刻的负荷情况进行网络运行方式调整，可能刚调整完不久该方式就会因为负荷的变化而需要再次调整，导致一段时期内频繁地改变运行方式，不仅增大了操作成本和操作风险，而且对用户正常用电也会造成影响。 14、配电网负荷均衡度与线损率有什么关系？ P151答：研究表明，负荷最均衡分布的运行方式对应的线损率也很低（大多数情况下线损率也接近最低） ，线损率最低的运行方式对应的负荷分布也很均衡（大多数情况下负荷分布也接近最均衡） 。这表明负荷均衡指标与线损率指标高度相关，进一步研究表明，

26、在非极端配电网参数（如极细导线、极长线路、负荷布局极不均匀）情况下，负荷均衡指标与线损率指标的相关系数一般都在 0.85 以上。第 7 章配电自动化系统测试技术 1 、配电自动化系统实施中为什么需要测试技术？ P159答：配电网自动化系统的各项重要功能的实现必须采用系统的测试技术来加以保证，如具有故障定位、隔离和健全区域恢复供电功能的馈线自动化（FA）功能是配电自动化系统的最重要的内容之一，故障处理需要主站、子站、终端、通信系统和开关设备共同参与、协调配合，因此必须采用系统的测试方法才能进行检测。 2、目前配电自动化系统有哪些测试技术？各有何优缺点？ P164答：测试技术：主站注入测试法、二次

27、同步注入测试法、可控 10KV 短路试验测试法。优缺点：测试方法 优 点 缺 点主站注入测试法可设置复杂的故障现象，对系统没有冲击；可模拟复杂的场景；可以模拟海量终端接入和多处故障并发以进行压力测试，不需要停电测试。只能用来测试配电自动化主站系统，而未涵盖子站、终端、保护配合、备用电源、通信和馈线开关；不能测试基于自动化开关配合的简易型配电自动化系统。二次同步注入测试法可设置各种故障现象，对系统没有冲击；可以对主站、子站、终端、保护配电、备用电源、通信和馈线开关的故障处理过程进行系统测试；既适用于架空馈线又适用于电缆线路测试。测试中需要短暂停电可控 10kV 短路试验测试法故障现象更真实；可以

28、对主站、子站、终端、保护配电、备用电源、通信和馈线开关的故障处理过程进行系统测试；可以测试基于自动化开关配合的简易型配电自动化系统。对系统有一定冲击、一般需要停电测试第 8 章 智能配电网 1 智能配电网的内涵与外延包括哪些方面内容？ P166-168答：内涵：（1）具有配电自动化基础。 （2 ）高效的充分整合的通信系统。（3 ）无处不在的传感器和测量装置。（4 ）智能配电网主站。（5 ）统一的输配电网系统的数据模型。（6 ）智能配电网管理。（7 ）统一的智能电网数据模型。（8 ）统一的标准服务。（9 ） “即插即用”的智能装置。（10 ）高级应用软件。（11 ）信息安全。外延：（1）配电网大

29、量接入的风能、太阳能、生物质能等可再生能源分布式电源。（2 ）提供良好的电能质量和供电可靠性。（3 ）精细化的配电网生产指挥系统建设。 2 说明智能配电网与配电自动化的关系 P169答：配电自动化是智能配电网的基础，智能配电在自动化系统方面与配电自动化的组成一样，主要由主站系统、通信系统、配电自动化终端等组成。在正常情况下，实现对配电网运行设备的实时数据采集和监控功能；在故障情况下，实现对故障线路的快速定位、隔离、恢复、负荷转移等功能。智能配电网在自动化方面，将利用传统的配电自动化技术体系，通过应用更先进的配电自动化控制技术、管理自动化技术、用户自动化技术等实现对配电网及设备的智能化和标准化改

30、造与建设；在信息化方面，简历遵循国际标准的信息交互体系架构和信心交互信息模型，实现信息流在配电网的融合、集成，业务流在配电网的贯通，是配电网与电力系统各个环节协调和优化运行，为电力企业提供便捷、高效的管理平台和途径，提高配电网的综合自动化管理水平。智能配电网与传统的配电自动化相比存在明显的差别，从功能来看它是配电自动化发展的高阶段，从技术支撑来看它是面向未来配电网发展需求，总体来看智能配电网具有以下基本功能及特征：（1 ）自愈能力。（2 ）具有更高的安全性。（3 ）提供更高的电能质量。（4 ）支持分布式电源的大量接入。（5 ）支持与用户互动。（6 ）具有配电网的分析计算。（7 ）更高的资产利用率。（8 ）配电管理与用电管理的信息化。 3 智能配电网发展中有哪些关键技术？ P182-185答： 1、智能配电网自愈技术 2、智能配电网安全预警技术3、智能配电终端相关技术 4、配电网设备管理技术5、电能质量监测技术 6、智能配电网能量管理技术7、智能配电网可视化运行技术 8、综合利用智能配电网的储能技术9、智能用能技术 10、双向互动支撑技术11、分布式电源监控技术 12、微电网并网运行监控技术13、高级量测体系技术 14、配电信息安全技术