微机继电保护3(优选.)

一、 简答题,
1.与传统继电保护相比，微机保护具有哪些突出特点？
2.微机保护的数据采集系统通常由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
3.微机保护中常用的A/D 转换器有哪些类型？它们的基本工作原理是什么？
4. 绘出微机保护的开关量输入回路和输出回路的典型电路图，说明电路中各部分的作用。

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5.与模拟滤波器相比，数字滤波器主要有哪些优点？
6.微机保护基于正弦函数模型的算法有哪些？各有什么优缺点？
二、 相减（差分）滤波单元的差分方程为:
y(n)=x(n)-x(n-k)
导出可滤除的谐波次数m 与步长K 之间的关系。

设每工频周期的采样点数为N=12，若要滤除直流分量、
三次谐波和六次谐波，k 该取多少？
三、 设有一微机保护系统，其采样频率为600Hz ，若要完全滤除其输入信号中的三次和五次谐波，并使基
波得到放大，试在Z 平面上确定出零点和极点的位置（用图示出）。

四、 已知傅氏算法实虚部的计算公式分别为：
设N=12，试导出计算基波和五次谐波电压实部和虚部的具体计算公式。

五、设一输电线路的参数可以用电阻和电感来表示，如图所示
试分别用微分方程算法和积分方程算法导出R 、L 的计算式。

答案 1、（1）改善和提高继电保护的动作特性和性能；（2）可以方便地扩充其他辅助功能；
（3）工艺结构条件优越；（4）可靠性容易提高；（5）使用方便；（6）保护内部动作过程不像模拟式保护那样直观。

2、答：微机保护的硬件组成：数据采集系统，微型机主系统，开关量(或数字量)输入/输出系统。

数据采集系统将模拟输入量准确地转换为微型机所需的数字量。

微型机主系统执行存放在只读存储器中的程序，将数据采集系统输入至RAM 区的原始数据进行分析处理，完成各种继电保护的功能。

开关量(或数字量)输入/输出系统完成各种保护的出口跳闸、信号报警、外部接点输入及人机对话、通信等功能。

3、A/D 转换器有多种类型，这里仅以目前应用最多的逐次逼近型A/D 转换器为例，说明其工作原理。

逐次逼近型A/D 转換器的原理框图如图5-24所示。

∑=π=N 1K k Rn N 2nk cos u N 2U ∑=π=N 1K k In N
2nk sin u N 2U
在这种A/D转换器中，以D/A转换器为主，加上比较器，逐次逼近寄存器，控制逻辑及时钟电路等。

其转换过程如下：
当A/D转换器接收到来自CPU的启动脉冲（或电平）信号后，在时钟作用下，控制逻辑首先将N位逐次逼近寄存器的最高位置1，经D/A转换器转换成模拟量Vc 后，与输入模拟量又在比较器中进行比较，由比较器输出比较结果。

当兄Vx>VC时，则保留这一位，否则该位置0，然后再使DN_2=1与上一位DN_1—起进入D/A转换器，经 D/A转换器后的模拟量Vc再与模拟量Vx进行比较，如此继续下去，直到最后一位D0。

比较完为止。

此时N位寄存器中的数字量即为模拟量所对应的数字量。

当A/D转换结束后，由控制逻辑发出-个转换结束信号，以便通知CPU转换已经结束，可以读出数据。

4、1、开关量输入回路--------2个图
（1）装在装置面板上的触点，这类触点包括件装置调试时间的或运行个定期检查装置的键盘触点，以及切换装置上作方式出的转换开关等
（2）从装置外部经过端子排引入装置的特点，
2、开关量输出回路-----1个图
对断路器、隔离开关的分、合闸控制和对主变压器分接开关位置的调节命令，以及警告及巡巡检中断都是通过开关量输出接口电路去驱动继电器，在由继电器的辅助触点接通跳、合闸回路或主变压器分接开关控制回路实现输出电路，一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器的方法，但作为提高抗干扰能力，最好也通过一级光电隔离
5、数字滤波器用于离散系统;模拟滤波器用于连续时间系统，也可以用在离散时间系统中，比如SC(开关电容)滤波器。

数字滤波器由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。

数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。

数字滤波器可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实现。

模拟滤波器有有源和无源的，有源滤波器主要是有运放，或者跨到运放，及电阻，电容构成。

无源的滤波器主要是R,L,C构成。

模拟滤波器会有电压漂移、温度漂移和噪声等问题，而数字滤波器不存在这些问题，因而可以达到很高的稳定度和精度
6、1、正弦函数模型的算法
所谓正弦函数模型的算法就是假设被采样的信号电压、电流均是频率已知的正弦波，不含有非周期分量，也不含有其他谐波，如何从中计算出电压、电流的幅值和相位的方法。

1.1两点乘积算法
两点乘积算法对电路中电压和电流在任意时刻进行相隔4/T采样，通过计算获得电压和电流的有效值、有功功率和无功功率。

对工频交流电而言，两点乘积法的数据窗为T/4＝5ms，它的优点是计算简单快速，克服了一点采样法要求输入对称三相电流和电压的缺点，但是它同样没有滤波作用，而且受直流分量影响最大。

两点乘积法对采样的时间要求精确等于T/4,否则将会产生误差。

1.2半周积分算法
半周积分算法的原理是一个正弦量在任意半个周期内绝对值的积分为一常数。

半周积分法需要的数据窗长度为10ms,算法本身有一定的滤波能力。

偶次高频分量的正负半周在工频半周积分中完全相互抵销, 奇次谐波虽未能完全抵销, 但其影响也小多了,它不能抑制直流分量, 故必要时可另配简单的差分滤波器或用电抗变换器来削弱电流中非周期分量的影响。

对于运算精度要求不高的保护而言, 使用该算法可以提高保护装置在严重故障情况下的动作速度。

1.3导数算法
导数算法也叫做微分法。

这种算法只需要知道输入正弦量在某一时刻t1的采样值和该时刻的导数，即可算出其有效值和初相位。

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