全國(guó)2010年7月高等教育自學(xué)考試電力系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)試題及答案

1、全國(guó) 2010 年 7 月高等教育自學(xué)考試電力系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)試題課程代碼：02313、單項(xiàng)選擇題(本大題共 10 小題，每小題 1 分，共 10 分) 在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的 無(wú)分。，請(qǐng)將其代碼填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選或未選均11 z12 .如果 f(k)的 Z 變換為 F (z),則 f(k+1)的 Z 變換為 z : F (z) f (0)3.采樣頻率是 500Hz 時(shí)， 無(wú)失真采樣對(duì)模擬信號(hào)的最高允許頻率是250Hz4.如 果 ZG1(s)=G1(z),ZG2(S)=G2(z),則圖示離散控制系統(tǒng)響應(yīng)y(n)的 Z 變換 Y (z)為 G1G2X

2、(z )1.單位階躍信號(hào) 1 (t)被采樣后，其采樣信號(hào)的 Z 變換是x(t)-C筒c_加)5.某正弦電氣量的兩個(gè)采樣值為6、8,間隔的電角度為90 ,則該正弦量的幅值是10一5濾波方程是：y(n) =x( n) 2x(n 2) +3x (n-3 )的數(shù)字濾波器，當(dāng)采樣周期是-ms 時(shí)，其時(shí)間窗曰3N 點(diǎn)周期采樣值x ( 0)x(N )計(jì)算二次諧波正弦分量幅值全周期傅立葉算法利用15是 ms3a2的計(jì)算公式是.4nksinN對(duì)于100Hz 正弦電氣量周期采樣點(diǎn)數(shù)為 10.輸電線路始端相電流故障分量的特征是 為零，則線路發(fā)生的故障是BC 兩相短路二、填空題(本大題共 20 小題，每小題 1 分，

3、共 20 分)請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的空格中填上正確答案。錯(cuò)填、不填均無(wú)分。與常規(guī)繼電保護(hù)相比， 微型機(jī)繼電保護(hù)提供的故障信息和保護(hù)動(dòng)作行為信息 離散系統(tǒng)引入零階保持器后不增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。開(kāi)關(guān)量輸出電路中采用光電隔離技術(shù)后，提高了微型機(jī)繼電保護(hù)裝置的VFC 型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的計(jì)數(shù)器用于計(jì)量VFC 元件輸出的 脈沖的個(gè)數(shù)逐次比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將模擬電氣量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量時(shí)，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。采樣周期是 T 的離散控制系統(tǒng)，其頻率特性H ( eWT的周期是 2n/T.合理設(shè)置數(shù)字濾波器脈沖傳遞函數(shù)極點(diǎn)可以把模擬量中有用的頻率分量提取。系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，相電流瞬時(shí)采樣值差突變量起動(dòng)元件 Ica等于零。兩點(diǎn)乘積

4、算法的計(jì)算精度與電網(wǎng)頻率變化值有關(guān)。傅立葉算法不需要對(duì)電流、電壓的周期采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波解微分方程算法需要電流的平均值代替其采樣值.在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， 三相電壓采樣值之和為 零點(diǎn)濾波器能夠?qū)⑤斎胄盘?hào)中的某些頻率信號(hào) 從某一信號(hào)中，提取其中有用頻率信號(hào)的過(guò)程稱為 微型機(jī)距離保護(hù)的軟件程序主要有三個(gè)模塊一11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.CA 兩相短路，采用解微分方程算法時(shí)，電壓u (t)應(yīng)選為 Uca(t)，電流 i12 時(shí)，則相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)間隔的電角度是B,C 兩相幅值相同，相量之和為零，(t)應(yīng)選為 ica( t)3

5、0 相幅值更多?？垢蓴_能力零。濾除。濾波。-初始化及自檢循環(huán)程序、故障處理程序和采樣中斷服務(wù)子程序。故障處理程序。在電力系統(tǒng)故障時(shí)，相電流差突變量起動(dòng)元件用來(lái)起動(dòng)微型機(jī)距離保護(hù)程序中的 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)機(jī)端同相電流大小相等。與無(wú)制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)相比，采用比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)，在電氣元件內(nèi)部故障時(shí)，提高了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的靈敏度。29.以串聯(lián)方式出現(xiàn)于信號(hào)回路的干擾稱為差模干擾。30.微型機(jī)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)方案主要有：采樣瞬時(shí)值法、基波比率制動(dòng)法和故障分量發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)算法 。三、簡(jiǎn)答題(本大題共 5 小題，每小題 4 分,共 20 分)31 繪出逐次比較式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理構(gòu)成圖。3

6、2 簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1)可靠性高。2)不存在阻抗匹配問(wèn)題.3)靈活性高.4)可分時(shí)復(fù)用33 什么是三點(diǎn)乘積算法？給出計(jì)算正弦電流量有效值的計(jì)算公式。什么是三點(diǎn)乘積算法？給出計(jì)算正弦電流量有效值的計(jì)算公式。答：三點(diǎn)乘積算法是利用正弦電壓和電流的三個(gè)連續(xù)的等時(shí)間采樣間隔的采樣值計(jì)算出正弦電壓、電流有效值和測(cè)量阻抗的數(shù)值的算法。此算法可以避免系統(tǒng)頻率f 的變化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響2|24i；(i；3)4i；(i!i3)234.鑒別變壓器勵(lì)磁涌流有哪些方法？鑒別變壓器勵(lì)磁涌流有哪些方法？答：鑒別變壓器勵(lì)磁涌流的方法主要有：1)鑒別短路電流與

7、勵(lì)磁涌流波形差別的間斷角制動(dòng)。2)二次諧波制動(dòng)35.干擾進(jìn)入微機(jī)保護(hù)裝置后，可能帶來(lái)什么后果？抗干擾軟件對(duì)策有哪些？干擾進(jìn)入微機(jī)保護(hù)裝置后可能產(chǎn)生什 么后果？干擾進(jìn)入微機(jī)保護(hù)裝置后可能產(chǎn)生下列后果：1)運(yùn)算或邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤。2)運(yùn)行程序出軌。3)損壞微型機(jī)芯片。四、計(jì)算題(本大題共 2 小題，每小題 6 分，共 12 分)36. 某濾波器的沖激響應(yīng)為：n0123456h (n)00.5-0。 86610。8660.50(1) 寫出該濾波器的差分方程；(2) 當(dāng)采樣序列 x (n) = 10, 10, 10輸入到該濾波器時(shí)，求濾波器的輸出.(1) 差分方程為y(n )=h ( k) x( n-k)

8、 = 0。5x (n-1) 0。866x( n-2 ) x( n 3) 0。866x ( n4) 0.5x (n 5)(2) 采樣序列 x(n)=10,10 , 10數(shù)字濾波器完成每一次運(yùn)算，需要輸入信號(hào)采樣值的個(gè)數(shù)為6 個(gè).采樣序列 x (n)只提供 3 個(gè)采樣值，由于無(wú)法提供足夠的采樣值，濾波器無(wú)法完成一次運(yùn)算，數(shù)字濾波器處于暫態(tài)過(guò)程中而沒(méi)有輸出.37 .某模擬信號(hào) u (t)=10+10sin(100nt+30 經(jīng)采樣頻率 fs=600Hz 對(duì)其進(jìn)行采樣，試求:(1 )寫出一個(gè)周期的采樣值序列；(2)寫出傅立葉算法提取基波分量實(shí)、虛部的表達(dá)式；(3)經(jīng)傅立葉算法對(duì)(1)中的采樣序列進(jìn)行提

9、取基波分量計(jì)算，其準(zhǔn)確的有效值應(yīng)是多少解：U(t) =10+10sin (100nt+300)(1)、基波 50Hz , N=12，間隔電角度為 300.U (t)信號(hào)的采樣值與采樣時(shí)刻的對(duì)應(yīng)關(guān)系k0123456U(k)1518.662018.6615105k789101112U (k)1.3401.3451015(2 )、k 1bi2x(0)N 1x(k) cosk2Nx(N )2k123456sin(kn/6)0o50.86610.8660.50k789101112sin(kn/6)0o5-0。 86610o866-0。5(3)、a1=1/6*(18。66*0.5+20*0。866+18。

10、66*1+15衣0。866+10衣0。5+0 1。34*0。50-1.34*1-5*0。866-10* 0。5)=1/6* (9.33+17.32+18。66+12。99+5-0。67-1。34 4.33 5) =8。66b1=1/6 ( 15+18。66*0。866+20*0.5+0 15*0。5 10*0。866-5 * 1-1。34* 0。866-0+0+5*0.5+10*0.866 )=1/6 (15+16.16+10-7。5-8.66 5-1。16+2.5+8。66) =52X12=a12+b12X1=7.07五、分析題(本大題共2 小題，每小題 6 分,共 12 分)38 .已知離

11、散系統(tǒng)的差分方程為7y(k+2)+8y(k+1)+y(k)=u( k)試求：(1)脈沖傳遞函數(shù) G(z )。(2)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。已知離散系統(tǒng)的差分方程為7y(k+2)+8y ( k+1 ) +y(k)=u ( k)試求：(1)脈沖傳遞函數(shù) G(z)。(2)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。解：(1)對(duì)差分方程兩邊取 Z 變換，在 y(0)= y ( 1)=0 時(shí)，得 7Z2Y ( z)+8ZY(z)+ Y (z) =u(z) G(Z)=錯(cuò)誤!=錯(cuò)誤！特性方程7Z2+8Z+1=01解得Z 仁1Z2= 7因?yàn)樨?Z1|=1 所以系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。k123456cos(kn/6)0o8660o500.50.866-1k

12、789101112cos(kn/6)0.8660o500.50。866ai2NN 1x( k) sink 2N39.分析差分濾波器y(k)解：z 變換得y(k)=x (k)+x(k-3 )x(k) x(k的濾波性能.m)Y (z) X(z)(2)H(ejwT)mX(z)ejmwT1H(z)陽(yáng) 1 ZmcosmwT jsinmwT幅頻特性H(ej TV(1 cos mT)2sin2(mT)2 sin(2)取三個(gè)不同采樣時(shí)刻分別為40發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)方案中，基波相量法標(biāo)積制動(dòng)式如何提高內(nèi)部故障的靈敏性和外部故障的選擇性?分析：標(biāo)積制動(dòng)式IIN-ITI2S(INITcos0)B為 IN 與 IT 的相

13、位角,INITcos0為標(biāo)積量；S 為標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)。(1)區(qū)外發(fā)生短路時(shí)，有 IN=IT,0值較小，因此制動(dòng)量分別為SINITcos00.(2)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路量當(dāng)0值較大，大于 90 , SINITcos0就變成了負(fù)值負(fù)值的制量,更有助于保護(hù)動(dòng)作。標(biāo)積制動(dòng)原理反應(yīng)區(qū)內(nèi)短路故障的靈敏度很高。(3)發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)前或解列運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部短路在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前發(fā)生的內(nèi)部短路，由于發(fā)電機(jī)機(jī)端無(wú)電流，僅有中性點(diǎn)有短路電流，因此標(biāo)積原理的制動(dòng)量為0,而比率制動(dòng)原理不為 0,顯然，標(biāo)積原理的動(dòng)作裕度更大，對(duì)動(dòng)作更可靠。41 (1)輸電線路發(fā)生 BC 兩相短路時(shí)，列出求 R、L 的微分方程，并說(shuō)明計(jì)算步驟；(2)圖示為多

14、邊形阻抗元件的動(dòng)作特性，寫出其動(dòng)作判據(jù)。 解：(1 )、輸電線路發(fā)生 BC 兩相短路時(shí)，列出求 R、L 的微分方程,并說(shuō)明計(jì)算步驟u-iRI1LdI1dt1LU1I2U2I1I2D1I1D2U2RI2dI2L -dI1dI2RU2D1U1D2答：1、dt2令 D1=dt1,D2=dt2,則I2D1I1D22、計(jì)算步驟tk、tk+1、tk+2，用差分近似代替微分，用平均值代替采樣值。N 12kf1m T m 2 kf1m ,-k n則當(dāng)22 Nf1N(n=0,1,2 , 3)時(shí),H (ej T)m=3 時(shí)，即可濾除k12 n/m=4 門門次諧波，(n=0,1，2,3)六、應(yīng)用題(本大題共2 小題

15、，每小題 6 分，共 12 分)1) AB 兩相短路，u=ua ub,i=ia ib 進(jìn)行分析。U1UK1UK2U2UK 2UK 12i1i2D1D2IK2IK13)代入解方程U1RI1L魚(yú)dt1U2RI2Ldhdt2在區(qū)外發(fā)生短路標(biāo)積制動(dòng)原理制動(dòng)動(dòng)量在數(shù)學(xué)上就是動(dòng)作(2 )、動(dòng)作判據(jù)為u1i2u2i1i2D1i1D2u?DiUiD2i2DiiiD?Rm tgaWXmWXset.1+ Rm tgaXm ctg(900+3 )WRmWRset.1+ Xm ctg0七、綜合題(本大題共 2 小題，每小題 7 分,共 14 分)42 .設(shè)采樣頻率為 fs=600Hz，對(duì)一工頻正弦信號(hào) u(t)進(jìn)行采

16、樣，得到一離散序列u (n).試證明：先經(jīng)一階差分濾波u(n) u(n-1),再給半周絕對(duì)值積分算法，計(jì)算其有效值的表達(dá)式為wu 04”2si n152解：(1)濾波器差分方程為 Y(n)=U (n)-U ( n-1)兩邊取 Z 變換，得Y (z) =U ( z) (1 Z 1)H (z)=錯(cuò)誤!=1 Z-1H(e jwT ) =1 e-jwT2 sin()2幅頻IH (e jwT)I厶對(duì)工頻正弦信號(hào)，采樣頻率fs=600Hz 時(shí)IH(e jwT)I=2sin15(2)令工頻正弦信號(hào)為U (t)=錯(cuò)誤!Um sin(wt+a)2、2Um可知該正弦函數(shù)的絕對(duì)值積分為S=錯(cuò)誤!+K 1U (k) + 錯(cuò)誤 口 =U (t)經(jīng)過(guò)上述濾波器濾波輸出，其正弦基波的幅值為原來(lái)的2sin 15倍，設(shè)初相角度變?yōu)锽，則有U0(t)=錯(cuò)誤!U sin(wt+3)=2sin15 錯(cuò)誤!Umsin(wt+3)其絕對(duì)值半周積分為2、2U 2* 2sin 15、2UmS0=2sin15 S U=錯(cuò)誤!=