1、西南交通大学远动监控思考题解答第二章1、远动（SCADA ）系统调度端功能 ：（1）能完成远方操作及监视，能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的供电系统设备运行情况，处理影响整个供电系统正常运行的事故和异常情况；（2）对所有数据进行分析，处理，存储及打印，以友好人机界面向调度员显示，转发其它系统共享。（3）概括的说就是遥控，遥信，遥调，遥测。调度端是 SCADA 系统的指挥中枢，是远动系统的重要组成部分之一。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。2、如何进行软硬件设计硬件设计方法调度端计算机硬件系统可以采用
2、从简单的单台计算机直至多台不同类型的计算机组成的复杂系统。相应的配置方式有：集中式的单机或多机系统：是由一台计算机执行所有数据采集、人机联系和应用程序的功能。但是为增强可靠性，也有多机系统。所以其主要有无冗余单机系统，冗余双机系统，多机系统。分层式的多机系统和网络式的分布系统：把各项功能进一步分散到多台计算机中去而构成的系统。其有客户/服务器结构。软件设计方法结构化设计方法：从整个程序出发，突出程序模块化的设计方法。利用程序结构图表达程序模块之间的关系。重点：对模块的恰当划分。Parnas 方法：在概要设计时预先估计未来生命期中可能发生的情况，采取相应措施提高系统的可维护性和可靠性。Jacks
3、on 方法：建立简单清晰的模块结构，设计原则“程序结构同数据结构相对应 ”采用图形或语言方式描述程序中的“顺序” 、 “循环” 、 “选择”三类控制结构面向对象的设计方法3、了解调度端的发展趋势SCADA 系统的调度端是整个系统的核心内容，是系统的指挥中心，其可靠性是至关重要的，所以采用高可靠性，自动化程度高的系统将是未来调度端发展的趋势。针对这一情况，在大型系统中，分布式调度端硬件结构将是一个发展方向。4、调度端是如何实现其各项功能的。调度端实现功能主要从两个方面实现，第一是硬件，通过各类服务器，通信前置机和调度员工作站等实现硬件上功能的实现，利用通信线路完成信号传播的通路；第二是软件，利用
4、系统软件，支持软件和应用软件实现数据的处理，记录，以及人机界面的交互。5、调度端由哪些设备构成？各完成什么功能？你想象中调度端是什么样子？（1）主机，进行数据处理，网络，设备，进程的监管（2）调度员工作站，实施人机调度的界面（3）通信前置机，作为调度端与执行端通信的桥梁6.简述操作系统、数据库等在应用软件开发中的作用。操作系统是计算机的核心软件，它管理计算机的各种硬件资源，而应用软件工作的执行必须得到计算机硬件资源的配合，所以，应用软件开发必须与操作系统相配合。应用软件在工作时会产生很多数据，同时也需要很多数据支持，通过数据库可以减少数据冗余度，实现数据资源共享；使数据具有独立性，提高应用程序
5、的生命力；实现数据集中管理，提高安全性和完整性。7、简述调度端软件的结构、功能。远动系统调度软件是指对在调度端系统运行的所有程序的总称。（1）系统软件：主要指计算机所使用的操作系统。是最基本的系统软件，是硬件机器的第一级扩充。CPU 管理功能，作业管理功能，存储管理功能，文件管理功能，外设管理功能，系统自诊断功能。（2）支持软件：主要指运行在操作系统之上的数据库管理系统平台，是建立数据表格和形式的数据管理程序，可以进行显示、查询、修改和调用数据。数据定义功能，数据存取功能，数据库运行管理功能，数据库的建立和维护功能，数据库的传输。（3）应用软件：为所有监视和控制功能而专门编制的一系列程序。远动
6、监控系统应用软件是完成数据采集和监控等功能。实时数据显示，越限报警，事件记录，遥控，遥调，网络通信，调度分析管理等功能。8.如何看待微机监控系统软件的标准化。系统软件是硬件机器的第一级扩充，所有支持软件和应用软件都是需要建立在系统软件之上的，如果系统软件没有标准化，那支持软件和应用软件也很可能采用不同的编译方式，这样对于程序的移植性是一个巨大的挑战。也正是因为如此，这也会增加硬件上连接的困难，从而降低微机设备的扩充难度。9、 电网调度管理自动化系统包括哪些功能？电力系统调度自动化系统所具有的功能大致可分为 SCADA 功能、电网控制和管理、电网仿真等。第三章1.被控站置于何处？由哪些设备构成？
7、有哪些功能模块？远动系统执行端-远方终端设备 -RTU（RTU：Remote Terminal Unit,）是 SCADA 系统设置于变电所，开闭所，分区亭用以采集和发送所，亭实时运行参数，接收并执行调度中心控制与调节命令的终端设备。功能模块：控制功能：对开关量的控制，遥控遥调等功能数据采集功能：遥测、遥信、电能计量等功能数据处理功能：越限报警和记录，故障录波等功能通信功能自恢复与自检测功能系统对时其他扩展功能构成设备：集中式 RTU 由遥信（数字量）输入模块；遥测（模拟量）输入模块；电能脉冲量采集模块；遥控输出模块；遥调模块；键盘与显示器模块；开关组态模块；监视定时器模块等构成。分布式 RT
8、U 由智能遥信模块（IYX） 、智能遥测模块（IYC） 、智能电度模块（IPA） 、智能遥控模块（IYK） 、智能遥调模块（IYT ）和 CPU 模块、键盘与显示器，调制解调器等构成。2.被控站软件的结构、功能。比较其与控制中心软件的异同？RTU 软件系统一般分为执行代码部分和数据部分。RTU 软件主要模块有主模块，通信模块，数据采集与预处理模块，遥控监督模块，上行任务管理，下行任务管理，键盘模块，显示模块，通用子程序模块，静态数据库只读构成。与控制中心软件相比，最大的不同是两个的软件结构不一样，被控站采用模块化结构设计，有时甚至不用操作系统。此外数据的处理方式和处理量也不相同。3.模拟量和开
9、关量有何异同？它们分别可表示哪些实时数据？开关量：随时间离散变化的信号。一般具有“开”、 “关”两种状态，用 1 位二进制数据表示，一个字节表示 8 个开关量。如断路器的位置状态、各种事故与告警信号等。模拟量：在时间和幅值上连续变化的信号。母线电压、电流，变压器的有功/无功功率，系统频率等。4.什么是事件顺序记录？什么是事件分辨率？事件顺序记录：即状态变化时，记录开关序号、变位时间、变位后的状态等。事件分辨率：事件顺序记录能区分的最小的时间间隔。5.比较开关量中断采集方式和查询采集方式的异同？同：都是对开关量的采集。查询方式：CPU 以一定的时间周期对并行 I/O 接口进行扫描查询。编程简单。
10、中断方式：当开关量发生变化时，接口电路向 CPU 发出中断请求。若 CPU 处于中断允许状态，则在处理完当前命令周期后，即转入中断处理过程。6.什么是越死区计算？有何作用？比较前一次采集的值（旧值）与现采集的值（新值）之差是否超过压缩因子的计算。超过，则越死区，处理；否则，不处理。它可以有效地减少向调度中心的数据输送量。7.遥控和遥调输出一般经过哪些环节？有何不同？软件如何设计？遥控是对变电所的断路器、隔离开关等开关量进行“合”与“断”的两种状态的操作，即开关量的输出。其经过 CPU，并行接口，对象（性质）驱动电路，中间出口继电器，变电所控制回路。遥调与遥控类似，也是一种控制输出。与遥控只输出
11、两种状态不同的是：遥调需要输出连续变化的信号，即输出模拟量信号。其要经过 CPU，并行接口，D/A 转换，功率放大器，执行机构。8.什么是变电站自动化？如何实现？变电站自动化技术：应用自动控制技术、计算机及网络技术对变电站的二次设备进行功能的重新组合和优化设计，用计算机的软硬件设备代替人工对变电站实行监控、保护、测量、运行操作管理、信息远传及其谐调的一种自动化系统。9、远动终端的有关通信技术并行传输将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输，每个比特使用单独的一条线路，各位数据同时传送。速度快，但是成本高，不适合远距离传输。串行通信两个计算机之间的通讯。即数据是一位、一位按顺序传送的方式
12、。易于实现，比较便宜，用在长距离连接更加可靠，但是速度比较慢。区别: 在于组成一个字符的各码元是依顺序逐位传输；还是同时并行地传输。10、变电站综合自动化发展趋势随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，同时结合变电所的实际情况，各类分布式变电所自动化系统相继研制成功并投入运行。在变电所控制室内设置计算机系统，与各现场单元部件进行通信。通信方式目前多采用了网络技术。遥信、遥测量的采集及处理，遥控命令的执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至后台主计算机，变电所自动化的综合功能均由后台主计算机系统承担。1.基本内容：开关量和模拟量的采集、遥控和遥调输出基本原理；
13、远动终端软件技术。2.本章重点：遥信量和遥测量的采集和处理、遥调与遥控输出。应较为深入地了解四遥量的处理技术。第四章1. 什么是计算机网络？ 什么是协议？ 什么是拓扑？计算机网络是以相互共享资源（软件、硬件和数据）为目的、并具有独立功能的多台计算机系统，采用一定的通信协议（通信规约） ，通过通信设备和线路连接起来的网络。协议是为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。2. 计算机网络是由什么组成的？一般由网络软件（网络操作系统，网络协议软件，网络管理软件，网络通信软件，网络应用软件） 、网络硬件（用以组成计算机网络的多台计算机，
14、以及各种通信设备）构成的。3. 网络拓扑结构有哪些类型，如何选择网络拓扑结构?有点对点方式，星型结构，总线结构，环形结构，树形结构。选择拓扑结构时，主要考虑的因素有：安装的相对难易程度、重新配置的难易程度、维护的相对难易程度、通信介质发生故障时，受到影响的设备的情况。4. OSI 模型及各层之间的关系是什么？OSI 模型包括应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层和物理层7 层次协议分为低层协议及高层协议，低层协议是面向通信功能的协议，物理层、链路层及网络层为低层协议，其余为高层协议。5. 数据传输中为什么必须实现收发双方的同步？位同步与帧同步各解决什么问题?传输中，为了双方收发数据
15、的序列在时间上取得一致，就必须要用同步传输。这样才能保证接收的数据与发送的数据一致。在传输时把若干个码元组成一个个的码组，即一个个的字或句，通常称为群或帧。帧同步的主要任务是把字或句和码区分出来。帧同步是为了保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号，当然这必须是在位同步的前提下实现。位同位在每发一个 bit 置位，把每个码元加以区分，使接受端得到一连串的码元序列，这一连串的码元列代表一定的信息。位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提。6. 同步通信和异步通信的根本区别是什么？看收发双方实现码元同步方式。同步通信要求数据流中的字符与字符之间、字符
16、内部的位与位之间都同步，异步通信要求字符内部的各位间同步，字符间不需要同步。7. 全双工与半双工通信有什么区别？在二线制电路上能否进行全双工通信？串行通信按信息方向和时间可分为单工、半双工、全双工三种方式半双工通信：可以双向传输，但不能同时双向传输，在某一通信时刻，只能向一个方向传输。全双工通信：双方可同时进行双向传输，两个方向独立。全双工和半双工通信，双方都既是发送器又是接收器。两者的区别在于全双工可以同时发送和接收。半双工不能同时双向传输，只能分时进行。在二线制电路上是不能进行全双工通信的，只能单端发送或接收。因为一根信号线，一根地线，同一时刻只能单向传输。8、调制和解调调制：将待传输的基
17、带信号进行频谱的搬移或者数字脉冲波形的变换，使其适宜于在信道中传输的过程。解调：从已调信号中将原信号复原的过程。载波：被调制的正弦波信号已调信号：调制后得到的信号调制的作用：将信号的频谱搬移到所希望的频带上，或对信号脉冲进行数字变换，使其适合在信道上传输。实现信道的多路复用（频分或时分） 。改善传输系统的抗干扰性能。第五章1. 什么是传输规约？为什么要采用不同的传输规约？指通信双方是计算机和计算机，或者是计算机和终端设备，为保证双方进行有效、自动地数据通信，在发送端和接收端之间需要有一系列的约定和顺序，这种约定和顺序叫做通信控制规程（或协议） ，简称通信规约（或规程） ，也叫传输控制规程。一般
18、在不同的领域使用不同的传输规约，或是在不同的分层使用不用的规约。2. IEC60870-5-101 规约的主要内容，如何实现“遥控”的功能。远动设备及系统传输规约第 101 篇-基本远动任务配套标准主要解决问答方式（Polling） ，上行信息：遥测，遥信，终端设备状态，下行信息：遥控，设点(遥调) ，对时，信息量大（3 byte 地址） ，传输机制成熟。1.基本内容：传输控制规约；IEC870-5-101 远动规约。2.本章重点：IEC870-5-101 远动规约的层次结构,特点及工作流程；可变与固定帧长的格式第六章1. 为什么在微机监控系统中要采用冗余备用方式？余系统定义：某一设备或系统与
19、另一设备或系统的基本功能完全相同，它们不管其中一个运行还是故障，另一个都可以执行要求的功能。冗余方式的系统配置方案：重要设备、信道、控制终端、打印机等。冗余配置的目的：提高系统的可靠性。2. 试举例说明提高计算机硬件可靠性的途径？提高计算机硬件可靠性的方式有冗余设计、减额设计、热设计、稳定性设计、电磁兼容性设计、软件可靠性设计等。3. 影响计算机软件可靠性的因素有哪些?(1)软件是人工制造的逻辑性非常强的产品，生产过程中的种种原因，都可能造成差错或故障。(2)软件研制方法未完全成熟，缺乏坚实的科学基础和管理制度。(3)至今没有一套完善的程序正确性的验证方法和理论，对研制的软件进行彻底有效的验证
20、。4. 试分析造成软件错误的原因有哪些？软件错误有哪些基本特征？(1)在设计、编制和调试中发生的错误(2)在移植、修改中产生的错误(3)算法的近似性，导致整个变量区的不够精确；数据结构的缺陷、数据描述符与实际使用不一致(4)程序中出现了特异点和临界值，未提供相应的测试和处理(5)特权用户操作失效，造成系统软件出错或局部功能实效(6)硬件故障造成软件出错（如磁盘故障导致程序或数据出错）(7)电磁干扰，使程序或数据丢失或出错(8)系统环境（硬件、软件）变化时，程序不能随环境而变化(9)操作错误使软件受到破坏或发生差错特征：出现乱码，数据处理量增加等等5.试分析接地干扰会造成哪些严重后果？如何避免？
21、强电与弱点共地，会造成弱电设备损坏，从而引起系统故障或瘫痪产生电磁干扰，影响数据正确性，引起设备误动作因设备电压过高出现烧坏甚至危及人身安全。消除方式：参考电位尽可能一致，消除干扰强电与弱电设备共同组成的系统不能共地，弱电系统屏蔽、核心地线浮空设备机壳的接地处理金属外壳接入保护地：保证人员安全、对内部电路电磁屏蔽、消除部分低频磁场的干扰设备间接口电路共地的处理按标准及要求进行连接，距离远时：采用低阻抗地线，优化接口设计，如改变接口形式或电气连接方式等设备机壳地与信号地间的处理一般采用“一点接地” ，再接到“公共地” 。各设备间应采用同样方式、同一原则进行地线处理，以防产生新的干扰。6、抗干扰编
22、码有关基本概念在表示信息的数字系列中，按一定的规则，添加一些不含信息的多余的码元，以便能发现、纠正信号在传输过程中产生的差错。码距，最小码距以及纠错能力的概念。1.基本内容：了解循环码的抗干扰能力2.本章难点：循环码的编译码原理及其实现和计算。第七章1. 四电合一调度自动化系统的原理及构成。四电合一：指牵引、电力、通信、信号四大专业测控系统合为一体的调度自动化系统。 牵引变电所、开闭所、分区所、AT 所的调度自动化 接触网开关监控，铁路枢纽、车站接触网上负荷等的调度自动化 接触网末端网压监测，实现对分相装置的远程监测和控制。 铁路电力变/配电所、开闭所监控 自闭/贯通线线路监控 信号电源监控，
23、以提高供电可靠性。 通信电源监控系统2. 变电站综合自动化系统的优点及分类有哪些？ 提高牵引变电所的安全、可靠运行水平。综合自动化系统能更早的发现隐患，并且具有故障自诊断功能，提高设备可靠性。 提高牵引供电系统的运行管理水平。使用计算机自动进行数据处理，提高了精度，同时还有事件顺序记录，避免了人员的直接干预，提高了运行管理水平。 降低造价，减少总投资。设备集成化高，占地少等。 促进无人值班变电所管理模式的实行。主要分为集中式自动化系统和分布式自动化系统，分布式又分为集中组屏模式和分散安装模式。3. 分层分布式自动化系统的各层的作用是什么？其应用模式有哪些？（1）站级管理层站级管理层由当地监控单
24、元和远动通信单元组成，当地监控单元与远动通信单元互相独立。正常情况下，调度端控制命令不通过当地监控单元即可执行。通过当地监控的显示器监视变电所运行情况，查看各种报表及曲线；当远方控制失效时，当地监控单元作为远方控制失效的后备手段在当地进行控制操作。（2）网络层网络层负责管理间隔层设备与站级管理层间的通信，普遍采用具有较强抗干扰、抗震动、具有较大温度适应范围并适合恶劣工业环境的现场总线。网络层的传输介质通常采用光纤，以提高变电所内数据传输网络的抗干扰能力。在国内的牵引变电所综合自动化系统中，采用的现场总线网络有 CAN、LonWorks、工业以太网等。（3）间隔层间隔层主要由各种保护、测量和控制
25、设备组成，实现对牵引主变压器、馈线、电容器的保护、测控和控制。牵引变电所综合自动化系统的安装应用模式受系统的运营管理模式、资源条件、维护方式等的限制，主要有 3 种模式，即分散式无人值守模式、集中式无人值守模式、集中式有人值守模式。4. 视频监控系统的主要构成是什么？变电站远程视频安全监控系统由一个监控中心、所辖的多个被控站（前端设备）以及通信信道组成，各被控站将采集的信号通过铁路信道发送到监控中心，在常规监控系统的基础上，为牵引变电所实现“第五遥”功能“遥视” 。5. 软件开发新技术主要有哪些？（1）COM/DCOM 组件技术（2）TCP/IP 网络通讯技术（3）OPC 规范与技术（4）自律分布系统技术 ADS（5）Web 技术（6）Agent 技术（7）实时数据库管理技术（8）面向对象（OOP）技术（9）Jawa 技术（10）.net（11）组态技术（12）专家系统2013 年 12 月
