電力系統(tǒng)微機保護簡答題

1、簡答題 1、 簡述遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計方法。答：遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計方法，主要依據(jù)對設(shè)計樣本的單位沖擊響應(yīng)h（t）進行在滿足采樣定理采樣后，得到采樣脈沖序列的Z變換H（z）即數(shù)字濾波器的脈沖傳遞函數(shù)，利用H（z）求出與其對應(yīng)的差分方程就是所要求的遞歸型數(shù)字濾波器的濾波方程。2、簡要說明微型機繼電保護的特點。（1）邏輯判斷清楚、正確。 微型機繼電保護中主要是由程序?qū)崿F(xiàn)邏輯判斷。復(fù)雜保護功能之間的復(fù)雜邏輯關(guān)系都編制在一個程序之中，不易出錯，并且程序被正確地復(fù)制在成批生產(chǎn)的微型繼電保護裝置中。所以與常規(guī)繼電保護裝置相比較，微型機繼電保護的應(yīng)用，使復(fù)雜的繼電保護原理，在實現(xiàn)的手段得到了簡化，繼電保

2、護的正確動作率得到了顯著的提高。(2) 微型機繼電保護可以實現(xiàn)常規(guī)模擬式繼電保護無法實現(xiàn)的優(yōu)良保護性能。（3）調(diào)試維護方便。 對微型機繼電保護裝置的檢驗和調(diào)試的主要內(nèi)容是檢驗各個模擬輸入和開關(guān)輸入輸出電路是否完好，確認各項保護功能是否達到設(shè)計要求。這些檢驗調(diào)試項目和內(nèi)容與常規(guī)保護裝置相比可大大的簡化，檢驗周期可以延長。(4)在線運行的可靠性高。 微型機繼電保護裝置可以利用軟件實現(xiàn)在線自檢，極大地提高了其在線運行工作的可靠性。(5) 能夠提供更多的系統(tǒng)運行的信息量。 借助于人機聯(lián)系的微型機系統(tǒng)，可以將有關(guān)的系統(tǒng)運行信息，通過打印機輸出，為事故分析和故障點的快速恢復(fù)提供所需的數(shù)據(jù)，此外，還可向電網(wǎng)

3、調(diào)度輸送信息，接受命令。所有這些，常規(guī)繼電保護裝置是無法做到的。3、什么是同步采樣、異步采樣？答：同步采樣也稱為跟蹤采樣，即為了使采樣頻率始終與系統(tǒng)實際運行的頻率保持固定的比例關(guān)系3，必須使采樣頻率隨系統(tǒng)運行的頻率的變化而實時地調(diào)整。 異步采樣也稱為定時采樣，即采樣周期或采樣頻率永遠地保持固定不變。4、在電壓/頻率變化式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為什么要使用計數(shù)器？在兩個不同時刻讀出的計數(shù)器的數(shù)值之差說明了什么？答：電壓頻率式轉(zhuǎn)換芯片的基本工作原理是根據(jù)輸入模擬電壓的瞬時值的不同，輸出不同頻率的脈沖電壓信號，而不是數(shù)字量。為了得到輸入模擬電壓對應(yīng)的數(shù)字量，就需在其下一級配置計數(shù)器，利用在固定時間內(nèi)測量出

4、VFC芯片輸出的脈沖個數(shù)，間接地得到輸入模擬電壓的瞬時值對應(yīng)的數(shù)字量。 在相鄰兩個采樣時刻上計數(shù)器的讀數(shù)值之差代表了此期間內(nèi)模擬輸入交流電壓信號的積分值。 5、簡要說明逐次比較式與電壓/頻率變換式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出數(shù)字量與輸入模擬量之間的關(guān)系。答：電壓頻率變換式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將被轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓在一定時間間隔內(nèi)的積分值轉(zhuǎn)換成計數(shù)器的讀值之差； 逐次比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將模擬輸入電壓的瞬時采樣值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字量，而且采樣前又必須對模擬輸入電壓進行低通濾波。6、簡要說明人機對話微機系統(tǒng)的作用。答：人機對話微機系統(tǒng)主要用于輸入保護整定值、保護調(diào)試、輸出故障信息、保護裝置定期自檢、與各保護功能的微

5、處理器之間的通信和與電網(wǎng)調(diào)度計算機網(wǎng)絡(luò)的通信等項目。7、什么是濾波?數(shù)字濾波?數(shù)字濾波與模擬濾波相比數(shù)字濾波有何優(yōu)點? 答：濾波是指從某一信號x（t）中提取出有用頻率成分信號的過程。 答：數(shù)字濾波是將模擬輸入信號的采樣數(shù)據(jù)的時間序列轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器在采樣時刻輸出數(shù)據(jù)的時間序列。在濾波過程中，按照預(yù)先設(shè)定的運算模式，從輸入信號的采樣數(shù)據(jù)的時間序列中，提取出相關(guān)特征量在采樣時刻上的采樣值的時間序列。 答：數(shù)字濾波器與模擬濾波器相比有如下優(yōu)點：（1）可靠性高模擬濾波器是由物理元件構(gòu)成的，其工作的可靠性受工作環(huán)境和溫度變化、元件老化等因素的影響。而數(shù)字濾波器不需要物理元件，所以上述影響不存在。（2）不

6、存在阻抗匹配問題 模擬濾波器是由不同物理特性的元件構(gòu)成的，所以各元件之間搭接時需考慮負荷效應(yīng)。而數(shù)字濾波器不存在此問題。（3）靈活性高 數(shù)字濾波器在改變其濾波性能時，只需要根據(jù)濾波的要求，相應(yīng)的調(diào)整其濾波算法。而模擬濾波器則要重新選擇物理元件參數(shù)和元件之間的聯(lián)接關(guān)系等。（4）可分時復(fù)用 若采用模擬濾波器則必須每個通道裝設(shè)一個濾波器，而數(shù)字濾波器通過分時復(fù)用，一個數(shù)字濾波器可以實現(xiàn)對每個通道的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波。 8、 濾波器頻率特性的物理意義是什么?濾波器頻率特性與濾波器的單位沖激響應(yīng)之間有何關(guān)系？ 答：濾波器頻率特性的物理意義在于，通過頻率特性，可以看出穩(wěn)態(tài)時濾波器對不同頻率的輸入信號幅值

7、的放大和相位的相移關(guān)系。通過幅頻特性可以直觀的看出濾波器能濾除那些頻率的信號，為分析濾波器的濾波性能和設(shè)計數(shù)字濾波器提供重要的理論依據(jù)。通過相頻特性可以看出系統(tǒng)輸出超前于輸入信號的相角。 答：濾波器的單位沖擊響應(yīng)h（t）與頻率特性表達式G（j）之間的關(guān)系是一個傅立葉變換對，兩者只要知道其中之一，就可以利用變換式求出另一種表達式，在已知頻率特性G（j）時，有 h（t）=（1/2j）G（j）e -j d 利用單位沖擊響應(yīng)可以找出濾波器的輸出響應(yīng)與輸入信號之間的時域運算關(guān)系。至于時域算法的濾波效果怎樣，還可以通過濾波器的頻率特性直觀的表現(xiàn)出來。 9、簡述數(shù)字濾波的工作原理，數(shù)字濾波器的時間窗和數(shù)據(jù)窗

8、答：數(shù)字濾波器的工作原理是利用輸入信號的采樣值，按照濾波方程，輸出所提取特征量在采樣時刻的采樣序列。 數(shù)字濾波器的時間窗是指：在每一次運算時所需要用到的輸入信號的最早采樣值的時刻和最晚采樣值的時刻，兩者之間的時間跨度。 數(shù)字濾波器的數(shù)據(jù)窗是指：數(shù)字濾波器完成每一次運算，輸出一個采樣值，所需要的輸入信號采樣值的個數(shù)。 10、簡述非遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計方法答：非遞歸型數(shù)字濾波器的設(shè)計方法，主要依據(jù)設(shè)計樣本的單位沖擊響應(yīng)h（t）和設(shè)計樣本的單位沖擊響應(yīng)h（t）具有有限的時間長度；在對設(shè)計樣本的單位沖擊響應(yīng)h（t）采樣滿足采樣定理采樣后，求出h（0），h（1），.，h（N），利用y（n）=h（k）x

9、（n-k） （k=0，1，2，,N）實現(xiàn)非遞歸型數(shù)字濾波器的濾波運算。 11、簡述脈沖傳遞函數(shù)零點和極點對數(shù)字濾波器濾波性能的影響。答：在數(shù)字濾波器脈沖傳遞函數(shù)中，設(shè)置一個零點就可以濾除數(shù)字濾波器的輸入信號中某一頻率為f1的分量。在數(shù)字濾波器脈沖傳遞函數(shù)中，設(shè)置多個零點就可以濾除數(shù)字濾波器的輸入信號中頻率為fi的多個分量。 在數(shù)字濾波器脈沖傳遞函數(shù)中，設(shè)置一個極點就可以提取數(shù)字濾波器的輸入信號中某一頻率為f1的分量。在數(shù)字濾波器脈沖傳遞函數(shù)中，設(shè)置多個極點就可以提取數(shù)字濾波器的輸入信號中頻率為fi的多個分量。 12、什么是全零點數(shù)字濾波器，它的濾波機理是什么答：只含有零點而沒有極點的濾波器稱為

10、全零點濾波器。 答：全零點濾波器的濾波機理是：通過設(shè)置零點來濾除輸入信號中某一個或某些諧波分量。設(shè)采樣頻率fs是基波分量頻率f1的N倍且N是偶數(shù)，現(xiàn)在要求濾除K=m以外的整數(shù)次諧波，那么數(shù)字濾波器的零點選為Z平面單位圓上的一些點，零點數(shù)字濾波器的脈沖傳遞函數(shù)應(yīng)選為各零點因子脈沖傳遞函數(shù)之積。 13、什么是狹窄帶通數(shù)字濾波器，它的濾波機理是什么?答：狹窄帶通濾波器是在零點濾波器的基礎(chǔ)上，為了提高所需的基頻或基波某一整數(shù)倍頻諧波分量在數(shù)字濾波器輸出量中所占的比例，在所需提取的基頻或基波某一整數(shù)倍頻處，設(shè)置一個極點濾波器，由此而構(gòu)成的濾波器。 它的濾波機理是：通過設(shè)置零點來濾除輸入信號中某一個或某些

11、諧波分量。通過在所需提取的基頻或基波某一整數(shù)倍頻處，設(shè)置一個極點濾波器，提高所需的基頻或基波某一整數(shù)倍頻諧波分量在數(shù)字濾波器輸出量中所占的比例。 14、三點乘積算法和兩點乘積算法相比有何優(yōu)點。答：在保證三個采樣間隔相等性時，三點乘積算法的計算結(jié)果不受系統(tǒng)頻率變化的影響。另外，從幅頻特性分析，這種算法能抑制非周期分量，并且所用的數(shù)據(jù)窗小于兩采樣值積算法所用的數(shù)據(jù)窗，因此算法較快。 15、簡要說明采樣值乘積算法的計算特點，從算法原理上看該算法是否存在計算誤差答：采樣值乘積算法的計算特點是：利用電流和電壓采樣值的乘積來計算出電流和電壓的有效值、相角和測量阻抗。同時，也能計算出有功功率和無功功率。從算

12、法原理上看，算法本身不存在計算誤差。 16、使用傅立葉算法是否需要對電流和電壓的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波，為什么？答：使用傅立葉算法不需要對電流和電壓的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波。因為從傅立葉算法的幅頻特性可見，只要f是基頻f1的整數(shù)倍時，H（p）=0，說明了傅立葉算法具有很強的濾波特性。 17、在系統(tǒng)頻率偏離額定值時，對傅立葉算法的計算結(jié)果有何影響？答：由于此算法采用x（t）的周期采樣值與濾波系數(shù)的乘積累加運算來代替積分運算。如果按系統(tǒng)運行額定頻率為50Hz來確定采樣頻率fS=Nf1和濾波系數(shù)時，那么在系統(tǒng)運行頻率為50Hz時。對x（t）的N個采樣點，剛好完整的采集一個周期，這時計算各諧波分量幅值和相

13、角的計算結(jié)果是沒有誤差的。當(dāng)系統(tǒng)運行頻率偏于額定頻率時，N個采樣值不是周期函數(shù)x（t）的一個完整的采樣周期，這時各諧波分量幅值和相角的計算結(jié)果是有誤差的。 18、簡要說明解微分方程算法的算法原理，電流和電壓量怎樣選擇？答：解微分方程算法是利用輸電線路的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)故障類型和保護安裝處電流和電壓信號的瞬時采樣值，計算出故障點到保護安裝處的測量阻抗，通過阻抗元件，實現(xiàn)輸電線路距離保護的算法。 算法中使用的電流和電壓的采樣數(shù)據(jù)必須是數(shù)字濾波器的輸出數(shù)據(jù)。 電壓u（t）和電流i(t)的選擇方式取決于輸電線路的故障類型。對于相間短路故障時，電壓u（t）選擇故障相的相電壓之差，電流i(t) 選擇故障相的

14、相電流之差。當(dāng)輸電線路發(fā)生單相故障時，電壓u（t）選擇為接地相的相電壓，電流i(t) 選擇接地相的相電流再加上零序補償電流。19、給出功率方向元件的采樣值實現(xiàn)方法的計算公式純正弦交流電壓u（t）和電流i(t)的三點采樣值乘積計算有功功率的算法： 當(dāng)采樣值之間間隔KTs的K0時，P= u1 i1+ u2i2+ u3i3 當(dāng)P>0時，表明功率方向為正。20、簡要說明最小二乘法的算法原理答：最小二乘法的基本原理是將微機繼電保護的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的暫態(tài)電氣量與一個預(yù)先設(shè)計好的含有非周期分量和某些諧波分量的函數(shù)按最小二乘法原理進行擬合。從中求出輸入信號中包含的基頻分量和各種諧波分量的幅值和幅角。

15、21、簡要說明什么是數(shù)字濾波加純正弦模型算法答：數(shù)字濾波加正弦模型算法是指將電流和電壓的采樣值進行數(shù)字濾波，提取所需的一個諧波分量，然后，利用數(shù)字濾波器的輸出值采用正弦函數(shù)模型算法求出正弦量的幅值和幅角的算法。22、微機距離保護軟件的初始化程序的主要功能有哪些？（1） 在微型機距離保護正式投入運行之前，首先，應(yīng)對有硬件設(shè)備中有關(guān)芯片的工作方式進行初始化。例如并行接口芯片和串行接口芯片的初始化。（2） 對堆棧指示寄存器的指針進行設(shè)定，對中斷服務(wù)子程序的入口地址和故障處理程序的起始地址等有關(guān)控制程序流程的標志字進行設(shè)定。（3） 對用于控制采樣周期的定時芯片進行初始化；工作方式為中斷方式，采樣周期為

16、5/3（ms）。（4） 對各種標志字清零。（5） 用于電壓/頻率變換式芯片輸出的脈沖數(shù)的記數(shù)器芯片的工作方式的初始化，記數(shù)器芯片工作在記數(shù)不中斷方式，采樣數(shù)據(jù)的存放地址指針的初始化。23、微機距離保護軟件的采樣中斷程序的主要功能有哪些？在正常運行時，采樣中斷服務(wù)子程序結(jié)束后，微機距離保護軟件的程序?qū)?zhí)行什么？在系統(tǒng)發(fā)生故障時，采樣中斷服務(wù)子程序結(jié)束后，微機距離保護軟件的程序?qū)?zhí)行什么？（1） 對電流和電壓進行采樣；（2） 對采樣數(shù)據(jù)進行求和校驗，檢驗采樣數(shù)據(jù)的正確性；（3） 相電流差突變量起動元件的計算，檢查系統(tǒng)是否發(fā)生了故障，一旦系統(tǒng)發(fā)生了故障時，起動故障處理程序。（1） 在正常運行時，采樣

17、中斷服務(wù)子程序結(jié)束后，微型機距離保護軟件的程序?qū)?zhí)行自動返回響應(yīng)中斷時的斷點。（2） 在系統(tǒng)發(fā)生故障時，采樣中斷服務(wù)子程序結(jié)束后，微型機距離保護軟件的程序?qū)?zhí)行故障處理程序。24、微機距離保護軟件的故障處理程序的主要功能有哪些？（1）判斷電流突變量元件是否動作，確認后應(yīng)執(zhí)行故障選相元件，找出電力系統(tǒng)的故障相別。（2）采用解微分方程算法，直接從故障的電流和電壓采樣值中求出故障點至保護安裝處的測量阻抗X和R的數(shù)值，然后，利用阻抗元件確定故障點是否在保護范圍內(nèi)？決定保護是否跳閘。25、簡要說明相電流故障分量法對故障類型和故障相別的判斷原理（1） 根據(jù)保護安裝處各相電流的采樣計算出故障分量、和電流的負

18、序分量、零序分量。（2） 利用負序分量和零序分量來確定故障類型：1） 當(dāng)負序分量等于零時，故障類型為三相短路故障。2） 當(dāng)負序分量不等于零時，利用零序分量來識別接地故障和兩相短路故障。3） 當(dāng)零序分量等于零時，故障類型為兩相短路故障。4） 當(dāng)零序分量不等于零時，故障類型為兩相短路接故障。（3） 利用保護安裝處故障電流分量、確定出接地故障的相別：1） 如果為最大，發(fā)生C相單相接地故障；2） 如果為最大，發(fā)生A相單相接地故障；3） 如果為最大，發(fā)生B相單相接地故障；4） 如果在、和中，如果為最小，則發(fā)生BC兩相接地故障；5） 如果在、和中，如果為最小，則發(fā)生CA兩相接地故障；6） 如果在、和中，如

19、果為最小，則發(fā)生AB兩相接地故障；(4) 利用保護安裝處故障電流分量、確定出接地故障的相別：1) 如果=0，+=0，則發(fā)生BC兩相短路故障；2） 如果=0，+=0，則發(fā)生CA兩相短路故障；3） 如果=0，+=0，則發(fā)生AB兩相短路故障；26、簡要說明故障點電阻對測量阻抗的影響，對微機距離保護有何影響？解決的方法有哪些？（1）測量阻抗表達式 為附加阻抗 上式表明了由于過渡電阻的存在，在線路保護安裝處M端的附加阻抗可能是感性的也可能是容性的，這樣將使距離保護的阻抗元件動作造成保護范圍的伸長或縮短，如不采取有效的措施時，將使距離保護拒動或越區(qū)動作。（2） 1）在+R方向上增大動作區(qū)的動作特性的調(diào)整。

20、 2）將阻抗元件的動作特性的電抗線向下傾斜一個角度。電抗線向下傾斜的角度的確定須根據(jù)具體的線路運行情況來確定，利用微型機對數(shù)據(jù)和信息的智能化處理能力，可采用自適應(yīng)式的方法讓整定電抗Xset跟隨系統(tǒng)短路狀態(tài)的變化而調(diào)整。27、在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩與發(fā)生故障時，系統(tǒng)運行電氣量有何差別？采用測量電阻突變量的判據(jù)時申明？（1）系統(tǒng)振蕩時，線路電流和各節(jié)點電壓的幅值均隨時間呈周期性變化；而短路后，短路電流和各節(jié)點電壓的幅值，是不變的（在不計幅值隨時間變化衰減時）；系統(tǒng)振蕩時，電流和各節(jié)點電壓幅值的變化速度較慢，而短路時短路電流突然增大，電壓突然降低。（2）系統(tǒng)振蕩時，任意一線路上的電流與線路始端的電壓之間

21、相位關(guān)系都隨線路兩側(cè)電源的相角差的變化而改變，測量阻抗中的電阻分量隨兩側(cè)電源的相角差的變化緩慢地變化，而系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，電流與電壓之間的相位差是不變的，但測量阻抗中的電阻分量在故障發(fā)生時刻發(fā)生突變。（3）系統(tǒng)振蕩時，三相電流或三相電壓是完全對稱的，系統(tǒng)中不出現(xiàn)負序分量，而在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，總要長期或瞬間（在三相短路開始時）出現(xiàn)負序分量。判據(jù)：Rm+故障發(fā)生后的測量阻抗中的電阻值；Rm故障發(fā)生前的測量阻抗中的電阻值； Rm0測量電阻突變量的整定值；（Rm+/T）故障后測量電阻的差分值；D測量電阻的差分值整定值；當(dāng)滿足上式時，表明系統(tǒng)發(fā)生了故障，而不是振蕩。28、什么是干擾，干擾的種類有幾種 干擾源是指微型機繼電保護裝置的工作信號中，除去有信號以外的，可能影響裝置正常工作的一些電磁信號。干擾信號來自于干擾源，電磁藕荷通道作用于微型機繼電保護裝置內(nèi)部某些敏感的回路之中。 差模干擾和共模干擾。29、干擾的耦合途徑有幾種？干擾進入微機繼電保護裝置后，將產(chǎn)生什么后果？1（1）靜電耦合方式。 （2）互感耦合方式。 （3）公共阻抗耦合。2（1）運算或邏輯出現(xiàn)錯誤。 （2）運行程序出軌。 （