电力系统远动考点全总结学习资料.docx

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电力系统远动考点全总结学习资料

电力系统远动考点全总结

1.遥测即远程测量：

应用远程通信技术进行信息传输,实现对远方运行设备的监视和控制。

遥信即远程指示；远程信号：

对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。

遥控即远程命令：

应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。

遥调即远程调节：

对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。

2.远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计算机原理等。

远动配置是指主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组合体。

远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集、处理、传输和显示、执行等全部的设备与功能。

3.误码率：

错误接收的码元数与传送的总码元数之比。

用Pe表示。

误比特率：

错误接收的信息量与传送信息总量之比。

用Peb表示。

在远动系统中，为了正确的传送和接收信息，必须有一套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一套约定称为规约或协议。

4.当同步字在信道中受到干扰，使其中某些码元发生变位，致使收端检测不出同步字，称为漏同步。

当接收到的信息序列中，出现与同步字相同的码序列时，在对同步字检测时会把它误判为同步字，造成假同步。

收发两端发送时钟和接收时钟的相位差<∏时，数字锁相电路在工作过程中，通过相位调整，会使两者的相位差继续增加，直到≈2∏，造成两端时序错一位，这种情况称为反校。

5.事件指的是运行设备状态的变化，如开关所处的闭合或断开状态的变化，保护所处的正常或告警状态的变化。

事件顺序记录是指开关或继电保护动作时，按动作的时间先后顺序进行的记录。

事件分辨率指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。

6.完成一次A/D转换所需的时间，称为转换时间，其倒数称为转换速率。

7.数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。

死区计算是对连续变化的模拟量规定一个较小的变化范围。

当模拟量在这个规定的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区;对电力系统中每一个运行参数量用上限值和下限值来规定其允许的运行范围，用这些量的实时运行值与其限值作比较，一旦发现某一量超出允许范围即判为越限，可能是越上限或越下限。

这时，一方面要对这一重置越限标志，另一方面要发出信号，这一功能称为越限比较

8.标度变换又称为乘系数，是将A/D转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际值的换算方法；标度转换后的数据已经代表了遥测量的实际值，但此数据是以二进制数表示的。

在某些场合还应再转换为十进制，这就需要二一十转换；电力系统在运行过程中随时可能发生事故，把事故发生前后的一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为今后的事故分析提供原始依据，这就是事故追忆功能。

9.直流采样是将直流的电压信号经模/数转换后得到数字量，数字量的值与直流信号的大小成正比。

直接对交流电压、电流进行采样，用软件完成各类电量变送器的功能，从而获得全部电量信息，这就是交流采样要完成的工作。

交流采样是将连续的周期信号离散化，用一定的算法对离散时间信号进行分析，计算出所需的信息。

交流采样与直流采样比较：

数据获取速度上直流采样优于交流采样。

响应速度上交流采样优于直流采样。

另外交流采样还可以分析出谐波含量，投资小、配置灵活、扩展方便，这些都是直流采样望尘莫及的。

10.计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一种计算机系统。

11.调度自动化系统的可靠性由远动系统的可靠性和计算机系统的可靠性来保证。

它包括设备的可靠性和数据传输的可靠性。

系统或设备的可靠性是指系统或设备在一定时间内和一定的条件下完成所要求功能的能力。

通常以平均无故障工作时间（MTBF）来衡量，数据传输的可靠性通常用比特差错率来衡量，比特差错率定义为接受比特不同于相应发送比特的数目，与总发送比特数之比。

实时性可以用总传送时间、总响应时间来说明。

总传送时间是从发送站事件发生起，到接收站显示为止，事件信息经历的时间。

总响应时间是从发送站的事件启动开始、至接收到接收站反送响应为止之间的时间间隔。

数据的准确性可以用总准确度、正确率、合格率等进行衡量。

12.MTBF平均无故障工作时间指系统或设备在规定寿命期限内、在规定条件下、相邻失效之间的持续时间的平均值，也就是平均故障间隔时间。

简答：

1.远动信息的传输模式

可以采用循环传输模式CDT和问答传输模式POLLING。

CDT传输模式：

厂站端将要发送的远动信息按规约的规定组成各种帧，再编排帧的顺序，一帧一帧地循环向调度端传送。

问答传输模式也称polling方式。

在这种传输模式中，若调度端要得到厂站端的监视信息，必须由调度端主动向厂站端发送查询命令报文。

2.远动系统配置的基本模式

远动配置是指主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组合体。

常用的远动配置有下面一些类型。

①点对点配置主站与子站之间通过专用的传输链路相连接的一种配置。

②多路点对点配置主站通过各自链路与多个子站相连的一种配置，主站与各子站可同时交换数据。

③多点星形配置主站与多个子站相连接的一种配置。

只许一个子站传输数据到主站；主站可与一个或多个子站传输数据，也可向全部子站同时传输报文。

④多点共线配置主站通过一公共链路与多子站相连的一种配置。

只许一个子站传输数据到主站；主站可选择一个或多个子站传输数据，也可向全部子站同时传输全局性报文。

⑤多点环形配置所有站之间的通信链路成环状,主站可以通过两条不同的路径与每一子站通信。

以上五种配置，多点共线可以节省通信链路，但远动信息的传输只能采用问答传输模式。

多点环形配置使主站和子站之间有两条通信链路，可以提高传输的可靠性。

对不同结构的电网，可以根据实际情况，在各个局部选择不同的远动配置，由多种远动配置的组合，比如多点星形和多点共线，构成一个混合配置的完善的远动系统。

3.SCADA系统是完成对广阔地区的生产过程进行数据采集、监视和控制的系统，实现对系统的安全监控。

SCADA系统的基本功能包括：

1.完成对各种模拟量、状态量和脉冲电度量的采集和处理，并将处理结果以图形、表格等形式进行显示。

2.当遥测越限、断路器和刀闸变位时，能完成越限记录和事故追忆功能，并将记录存档。

3.可以进行各种计算和统计，如功率总加、频率、电压合格率等。

4.对各种采集量及计算量能够进行在线修改和制表打印。

5.完成模拟屏的显示控制及遥控、遥调操作等。

EMS：

在SCADA系统中发展了网络拓扑、状态估计、负荷预测、在线潮流、安全分析、在线调度员培训模式等电力系统高级应用软件后调度自动化系统有SCADA系统升级为能量管理系统EMS。

脉冲量的采集常采用两种方法：

硬件计数法和软件计数法。

硬件计数法是利用定时/计数器实现对脉冲两的计数。

特点：

采用中断方式，软件占用CPU时间少，特别适合于单CPU远动装置  ，占用硬件资源大；

软件计数法：

脉冲量脉宽一般大于10ms，如果采用类似遥信变位判别的方法，可以用软件测出脉冲量的正跳变（或负跳变），每一个正跳变，脉冲加1。

只要正跳变判别周期小于脉冲量的最小脉宽，则可正确计数。

特点:

可大大节省硬件开销，但软件需要不断对各脉冲量的高低电平作判断，从而软件占用CPU大量的时间，通常该法都是采用 智能模板实现。

4.数字通信系统包括哪些功能模块

信息源的作用是把消息转换成连续变化的模拟信号或是离散的数字信号输出。

信源编码对信息源发出的模拟信号完成模/数转换，得到它所对应的数字信号。

信道编码的作用是按一定规则，在信息序列中添加冗余码元，将信息序列变成较原来更长的二进制数字序列，即码字。

通过信道编码提高了信息序列的抗干扰能力，信道编码也称差错控制编码。

调制的作用是将用数字序列表示的码字变换成适合于在信道中传输的信号形式，送入信道。

电力系统远动中，常采用数字调频或数字调相的方法，将码字中的”0”或“1”码元，变成两种同频率或两种不同相位的正弦交流信号。

信道是传输信号的通道。

解调是把从信道接收到的两种不同频率或两种不同相位的正弦交流信号，还原成数字序列，即码字。

信道译码是根据信道编码规则，对接收码字进行译码校验，达到检出或纠正接收码字中错误码元的目的。

信源译码是根据信源编码规则，变接收信息序列为信息源输出的对应估值，并送给受信者予以显示或打印等。

5.简述部颁CDT规约的帧结构与控制字结构

一、帧结构包含同步字，控制字和n个信息字。

每帧远动信息都以同步字开头，并有控制字，除少数帧外均应有信息字。

信息字的数量依实际需要设定，因此帧的长度是可变的。

但同步字、控制字和信息字都由48位二进制数组成，字长不变。

同步字标明一帧的开始，它取固定的48位二进制数。

控制字由6个字节组成，它们是控制字节、帧类别、信息字数n、源站址、目的站址和校验码字节。

二、信息字结构：

每个信息字由6个字节组成。

其中第一个字节是功能码字节，第2~5个字节是信息数据字节，第6字节是校验码。

信息字有上行和下行，并有遥测信息字和遥信信息字。

6.简述遥信的定时扫查模式和变位触发模式

遥信信息在采集和处理上有两种不同的模式：

定时扫查和变位触发。

一般将遥信扫查置于实时时钟中断服务程序中，每一个等时间间隔，如1~10ms，都要对全部的遥信量进行一次扫查，这样构成的扫查模式为定时扫查模式。

在实时扫查模式的基础上，增加一些硬件，占用一个CPU的外部中断源，则可实现变位触发模式。

7.遥信量的转换过程：

遥测信息分为电量和非电量，都要转换成计算机能处理的弱点信号。

其中电力系统中的电量均为强电信号，应先经过电压互感器和电流互感器，再经过相应的变送器，转换成弱电信号。

至于温度、水位等非电量则需要通过温度传感器、水位传感器等变换为弱电信号。

这些弱电直流模拟信号收多路开关控制分时介入模/数转换电路，转换后转换为一组二进制代码。

这组二进制代码与转换的模拟量之间构成线性一一对应关系。

逐位比较式转换原理

逐位比较式A/D转换是把待转换的直流模拟电压与一组呈二进制关系的标准电压一位一位由高至低逐位进行比较，决定每位是去码（为0）还是留码（为1），从而实现模拟电压到二进制数码的转换。

它一般由逻辑控制与定时电路、电压比较器、逐次逼近逻辑寄存器SAR、D/A转换电路和三态输出数据锁存器等组成。

值得注意的是：

此转换过程是对某一固定的输入电压经多次比较后得出转换结果。

如果在转换过程中输入出现正常波动或受到干扰，会给转换结果带来严重误差。

因此在实际应用中需在A/D转换器前加一采样/保持器，以保证在A/D转换期间输入电压不发生变化。

8.数字滤波都有哪些方法一阶滞后滤波，限幅滤波法，算算术平均滤波法，递推平均滤波法，中位值滤波法。

1、一阶滞后滤波法：

滤波公式：

Ｙk=Ｘk+Ａ（Ｙk-1—Ｘk）用滤波公式做滤波处理会造成输出输入信号之间的相位滞后。

2、限幅滤波法：

对于缓慢变化量根据实际检验确定两次采样输入信号幅值可能出现的最大偏差△Y，通过程序判断本次滤波输出。

此法对滤去脉冲性干扰十分有效3、算术平均滤波法：

是将N个采样值想家然后取算术平均值作为本次滤波输出值。

此法可以有效地消除随机误差，对周期性等振幅干扰也有较明显的滤波效果，但采样周期较或要求数据刷新速度较高时滤波输出刷新周期变长，实时性降低4、递推平均滤波法：

在存储器中开辟一能存储N个数据的缓冲区，该缓冲区中数据采用先入先出的方法刷新数据，使缓冲区存放的始终是最新的N个数据，在采用算术平均计算方法.5、防脉冲干扰的递推平均滤波法：

在求平均值之间先剔除N个带球平均的数据最大值和最小值，再对余下的N-2数据求平均，这样既滤去了脉冲干扰又滤去了随机干扰。

6、中位值滤波法：

也是一种滤除脉冲干扰的方法，它是将N个采样数据按大小顺序排列，取中间的值作为滤波输出值。

9.在断路器控制回路中，KCF防跳继电器怎样实现电气闭锁

合闸过程中，如遇永久性故障，因而保护出口继电器触点KCO闭合，断路器跳闸，启动防跳继电器电流线圈KCF使触点KCF1-2闭合，若SA手柄未恢复或其触点卡住，由于防跳继电器触点已经闭合，导致防跳继电器电压线圈带电，从而触点KCF3-4断开，避免合闸接触器KM再度被触发，即防止了跳跃。

10.简述在遥控输出接口电路中C的作用

电阻R阻值越小，提供的动作电流越大，继电器动作越可靠。

但是，驱动电路的功耗增加，发热加大，电源提供的电流增大。

为解决这一问题，可在继电器与地之间加入电容C。

当驱动电路输出为高电平时，继电器线圈中流过电流很小，继电器不动作；当驱动电路输出为低电平时，继电器线圈中流过的电流，一部分由电源经电阻R提供，另一部分由电容C放电提供；当驱动电路再次输出高电平时，电源与驱动电路同时对电容C充电，电容C上的电压迅速提高，充电结束后可保证继电器线圈中的电流很小，继电器恢复常态。

可见，加入电容后，一方面减小了驱动电路和电源的功耗，另一方面提高了继电器触点动作的可靠性，缩短了触点吸合的时间。

11.简述远动命令报文

遥控命令帧均由5个码字构成，其帧结构如图。

同步字为三组D709H。

控制字的格式如图。

控制字的第一个字节B0为控制字节，置为71H；B1字节为帧类别，可区别下行遥控命令的含义，61H为遥控选择，C2H为遥控执行，B3H为遥控撤销；B2字节为信息字数，03H表示遥控命令帧包含三个信息字；B3、B4字节分别为源站址和目的站址；B5字节放置控制字的校验码。

三个信息字的内容完全相同，以保证遥控信息的正确性。

控制过程图如（a）

帧结构如图（b）

1.简写远动命令报文（给出主站号0、子站号**、操作性质开关序号或对象）

D709D709D709（同步字）

71帧类别0300子站号XX（控制字）

功能码操作性质开关序号操作性质开关性质XX（信息字）

功能码操作性质开关序号操作性质开关性质XX（信息字）

功能码操作性质开关序号操作性质开关性质XX（信息字）

帧类别：

61H选择、C2H执行、B3H撤销；功能码：

遥控选择（下行）E0遥控反校E1遥控执行2遥控撤销3升降选择4升降反校5升降执行6升降撤销7设定8；合cc分33错ff执行AA撤销55设定C3

12.功率变送器各电路结论

在功率变送器中：

Pwm：

输出电压uo与输入电压ui的对应关系如图3-8（b）所示，的uo高低电位的宽度受正弦输入电压ui控制。

由小变大，的高电位宽度变窄，低电位宽度变宽；由大变小，的高电位变宽，低电位变窄。

该输出的不对称负、

正脉冲宽度之差与其振荡周期比值为

开关电路：

由下式得，若使ui对应相电压，uj对应相电流，则UO对应单相有功功

率，并与有功功率成正比，比例系数可通过Rf调整。

移向电路：

输入与输出关系为显然对不同频率的输入信号，电路的增益

不变，为常数1，但输出信号的相位移是输入信号角频率的函数。

相移

若使可产生-270°的相移，相当与输出信号超前输入信号90°。

加法电路：

如图3-15设三元件测量功率的输出电压分别为U1、U2、U3，则加法

电路的输出电压U为

取R1=R2=R3，则即输出电压U与输入电压之和成正比，U的值

与三相功率成正比。

调整Rf，可改变比例系数。

综合题：

3.详细说明数字锁相的原理及工作过程

发送端发送时钟的周期等于一位码元的时间宽度，因此接收端收到的数字信息中含有发送端发送时钟的相位信息。

接收端可以在接收信息的过程中，以接收到的信息相位为基准，不断调整收端接收时钟的相位，减小收发两端的位相差，从而不至于出现因位相差的积累而失步的现象。

这就是用数字锁相实现位同步的原理。

如果Ub出现在Uc的前半周，即Uc等于零的半周，说明接收端的位相位超前发送端的位相位，计数脉冲控制电路调整分频电路的分频系数为δ+1，这时分频电路的输出Uc频率降低、周期加长，对下一个码元的位相位实现了滞后校正。

如果Ub出现在Uc的后半周，说明接收端的位相位滞后发送端的位相位，则调整分频电路的分频系数为δ-1，这时分频电路的输出Uc频率增大、周期变短，对下一个码元的位相位实现了超前校正。

4.详述提高遥信信息可靠性措施都有哪些？

电网调度自动化对远动系统中遥信采集的可靠性和准确性的要求极高，要求在硬件和软件两个环节加以充分的保证。

在硬件方面，首先要保证强电系统和弱电系统信号隔离，通常采用继电器隔离和充电耦合器隔离。

两种器件虽都能达到信号隔离效果，但输入/输出状态变化的响应时间不同。

而继电器常用于分辨率要求不高的场合，而采用光电耦合器作隔离时应当注意限流电阻的阻值与加的辅助电源的大小有关。

在软件方面不能以一次读取的遥信状态为准，另外辅助接点在闭合和断开时都不同程度产生抖动，因此必须连续多次读取状态，以其每次读取均相同的状态作为遥信状态，这样才能保证遥信信息的正确性和可靠性。

另外遥信的防抖和消噪处理也可以采用软件的方法实现。

但遥信的变位状态是遥信的稳定状态，而遥信变位的时刻是遥信进入稳定状态时的时刻。

5.详述A/D转换的原理、结论、工作过程

逐位比较式A/D转换是把待转换的直流模拟电压与一组呈二进制关系的标准电压一位一位由高至低逐位进行比较，决定每位是去码（为0）还是留码（为1），从而实现模拟电压到二进制数码的转换。

逐位比较式A/D转换电路工作过程：

首先启动脉冲使转换器开始工作。

寄存器SAR全部清零，UO输出为0。

然后定时电路控制逐位比较的节拍，由高位到低位一位一位进行。

第一位比较：

置d1=‘1’，这时D/A转换电路输出为UO=UR*2-1，电压比较器比较输入电压Ui与Uo的大小。

若Ui≥Uo则作为留码处理，保留d1=‘1’；若Ui＜Uo，则做去码处理，使d1=‘0’。

第二位比较：

置d2=‘1’，这时D/A转换电路输出Uo=d1UR*2-1+UR*2-2，电压比较器比较Ui与Uo的大小，根据比较结果决定第二位d2是留码还是去码。

依次类推，此过程一直到第n位比较结束。

最后可以在一定误差范围内达到Ui=Uo，这时输出转换结束信号EOC，且输出的n位二进制有效数据。

该数据正是A/D转换后得到的数字量。

6.给出计算与存储、模拟量采集、光电隔离图：

（1）描述模拟量采集图工作过程；

（2）确定计算与存储图存储器的地址范围以及各通道地址。

（1）输入到远动装置的32路遥测量均是经变送器输出-5~+5V的直流电压信号，各路信号再经RC低通滤波进入模拟多路开关的输入端。

AD7506为16选1的模拟多路开关，用两片AD7506实现32路模拟输入量的选择。

如图，AD7506的16路输入量的选通地址由地址线信号AB0~3提供，由于其芯片使能信号EN高电平有效，因此用AB4反相信号控制前16路，AB4控制后16路，这样AB0~4可选择32路选择量。

两片AD7506的输出端OUT连接在一起送采样/保持器LF398的输入端。

采样/保持器需外接一采样电容CS和调零电路，调节RP1可实现调零工作。

S/H信号可用来控制LF398应处的状态。

当S/H=1时，LF398处于采样状态，即输出信号与输入信号接通，CS充电；当S/H=0时，LF398处于保持状态，断开输入信号，输出信号由CS的电压决定。

根据输入信号变化范围，AD574A设置成双极性输入-5~+5V的量程，RP2和RP3实现零漂和增益的调整。

图2-15（b）中AD574A接成独立工作方式，R/C接收一个负脉冲即启动一次A/D转换，A/D转换结束后输出的12位偏移二进制码数据从DB0~11输出，A/D转换的工作状态由STS输出信号表示。

STS=1表示正在转换中，STS=0表示转换已结束，可读数。

此信号作为8031的一个中断源接至INT0。

（2）存储器2764（ROM）容量为8KB地址范围0000H~1FFFH6264（RAM）容量为8KB

2000H~3FFFH通道：

DB0~7地址为4000H，DB8~11地址为4001H，AB0~4地址为6000H

7.根据可控硅整流输出控制原理框图，分别说明两种调节方式的实现过程

调节装置的不同，其调节方式也不同。

概括来说有两种方式：

模拟整定值调节方式和正增/负增值脉冲调节方式。

下面以可控硅自动励磁调节装置为例来说明。

图2-28给出可控硅自动励磁调节装置中整流输出控制的原理框图。

U为发电机端电压经电压互感器和电压变送器后的量，USET为远动装置输出的遥调直流模拟电压量。

两者比较后得偏差值△U，经放大得到控制电压UK，使移相控制部分的输出脉冲电压Ug前后移动，Ug的变化使可控硅整流桥中可控硅的控制角ɑ的大小改变，从而改变整流桥输出电压的大小最终改变发电机励磁，达到对端电压的控制。

这里的遥调是通过调节USET来实现端电压的负反馈闭环调节。

在开环运行时，可用正增值/负增值号使脉冲方式实现遥调。

欲使端电压升高，可由RTU输出一正增值脉冲的遥调信号，该信号使电压Ug前移，可控硅的控制角ɑ减小，整流桥输出电压升高，发电机励磁增大，使端电压升高。

欲使端电压下降，则遥调输出负增值脉冲。

8.怎样实现遥控和遥调的可靠性?

与遥信和遥测不同，遥控和遥调作为对系统的控制和调节措施，将改变系统的运行方式，它对确保系统安全、稳定、经济的运行会产生直接的影响。

在远动规约中，遥控、遥调命令的定义和实现过程已充分保证了调度端和RTU通信的可靠性。

在RTU方面，应使硬件和软件具有遥控和遥调执行过程正确性的自检功能。

在系统设计中，必须考虑对遥控和遥调对象的运行状态和运行水平进行监视的遥信和遥测的回送量，用以对控制和调节结果的监测。

RTU供电可靠性也是非常重要的，应采用UPS电源，交、直流供电。

若要进一步提高遥控和遥调整体可靠性，还可以采用容错处理技术，构造双重或多重执行系统。

填空：

1、开关量输入远动设备时必须采取隔离措施，使二者之间没有电的直接联系，以防止干扰侵入远动设备，常用的隔离原件有  光电耦合隔离  和  继电器隔离  。

2、接收遥信量的输入电路可以采用三态门芯片、  并行接口  芯片和数字多路开关芯片三类接口芯片实现：

  遥信信息  在采集和处理上有两种不同的模式：

定时扫差和变为触发。

3、通常在远动装置中，用一个A/D转换器对多路输入的直流模拟电压分时地进行模拟量到数字量的转换，A/D转化结果的数字量只代表其输入模拟量的电压大小，而不能代表  遥测量  的实际值，要想求得实际值就必须进行  标度转换  。

5、远动系统除了要完成对电力系统运行状况的检测，还要对电力运行设备实施控制，确保系统安全、可靠、经济地运行，如：

为保证  系统频率  的质量而实施的自动发电控制，为保证母线电压水平的电压无功控制，为保证系统运行经济性的经济调度控制。

6、由于CDT传送的上行信息是循环传送方式，因此  遥控返较  信息必须随机插入传送，为保证  可靠性  还必须传诵三遍，连续插送三遍必须在同一帧内，不许跨帧传送，若本帧不够连续插送三遍，应全部改到下帧进行。

7.物理层，数据链路层，网络层，传输层，对话层，表示层，应用层 8.计算机网络拓扑结构：

总线型，星型，环形，网状型，树形结构 

9.二进制数字序列为1011001111.11011，将其转化为十进制，整数部分为 719   ，小数部分为0.84375 

10.调度自动化系统必须保证其可靠性，实时性，准确性才能确保调度中心及时了解电力系统的运行状态并作出正确的控制决策