电力系统微机继电保护自考试题及答案

电力系统微机继电保护

1.微机保护的硬件系统由哪几部分组成?并就各部分的功能、组成进行描述？（10分）

答案： 微机保护是由一台计算机和相应的软件（程序）来实现各种复杂功能的继电保护装置。微机保护的特性主要是由软件决定的，具有较大的灵活性，不同原理的保护可以采用通用的硬件。

微机保护包括硬件和软件两大部分。硬件一般包括以下三大部分：

(1)模拟量输入系统(或称数据采集系统)，包括电压形成、模拟滤波、采样保持、多路转换以及模数转换等功能，完成将模拟输入显准确地转换为所需的数字量。

(2)CPU主系统，包括微处理器(MPU)、只读存储器(EPROM)、随机存取存储器 (RAM)以及定时器等。MPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。 (3)开关量(或数字量)输入/输出系统，由若干并行接口适配器、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部触点输入及人机对话等功能。微机保护软件是根据继电保护的需要而编制的计算机程序

2.解释逐次逼近型A/D转换器的工作原理，参考逐次逼近中

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二分搜索法原理，设计一个16位无符号数开平方的算法？ （10分）

答案： 逐次逼近ADC包括n位逐次比较型A/D转换器如下图所示。它由控制逻辑电路、时序产生器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。

其转换过程中的逐次逼近就是按照对分比较或者对分搜索的原理进行的。其信号转换的工作原理如下：在启动信号控制下，首先置数控制逻辑给逐次逼近寄存器最高位Dn-1置1，其它位都清0。寄存器的这个容，经过DAC转换成模拟量Vc，约为满量程电压 的一半，与输入的模拟量Vx进行比较，由电压比较器输出结果。如果Vx≥Vc，则电压比较器输出0，同时说明寄存器中的数字量偏小，应该保留Dn- 1=1；相反，如果Vx.

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最终，逐次逼近寄存器的所有位均以确定，转换过程就算完成了。这时，转换完成(DONE)信号和锁存允许(LE)信号同时送出有效电平，LE信号将转换结果锁存到输出锁存器；DONE信号用于向CPU声明，锁存器中已经准备好了转换后的数字量结果，供CPU读取。CPU可以送来一个输出使能(OE)脉冲， 将数字量从输出锁存器中取走。

16位无符号数开平方的算法：16位数开平方得到一个8位无符号数，先让该八位数的最高位为1，平方后与16位数比较确定最高位是否为1，然后将次高位为1，平方后与16为数比较确定次高位为1或为零，按照这个方法确定8位数的每一位。

3.VFC型转换器有哪些优点。VFC的幅频特性有何特点，与VFC的哪些优点相对应。（10）

答案： （1） 工作稳定、线性好，精度高，电路简单

（2） 抗干扰能力强 （3）与CPU接口简单

（4）可以很方便的实现多CPU共享一套VFC变换装置。

4.微机保护中的开关量输入、输出回路如何构成？出口回路为何要设置一个启动继电器以及出口继电器正电源要由报警继电器的长闭接点闭锁。（10分）

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答案： 答案为课本21页图1-20和1-21

5.微机保护可以针对自身元件进行自动检测，请就微机保护中各类元件的自动检测措施进行介绍。（10分）

答案：自动检测是指对装置的部各元件是否有损坏或故障的检测。在微机保护中采用自动检测软件程序来实现对各元件自动检测。

检测分为即时检测和周期检测。按检测对象不同分为元器件检测和成组功能检测。元器件检测是指:ROM、RAM、A/D转换器，接口芯片，各种定值输入电路等元器件检测。成组功能检测:利用模拟系统发生故障的模拟程序和数据处理，判断装置部是否存在缺陷。

1.可读写存储器RAM自检: 对装置RAM区的每一个地址，可以循环地进行自动检测。通过对该RAM地址写入全“0”即00H和全“1”即FFH检测其是否良好。应当注意对于某些存放重要标志字的RAM地址的检测不允许被中断，必须在最高优先权级的中断服务程序中进行。

2. 只读存储器EPROM(EEPROM)自检 :为了检测固化中的数码（程序的指令）是否改变，一种最简单的也是常用的方法是累加求和自检。即将EPROM中存放的全部数码字节（或双字节）累加，舍去累加过程中溢出的部分，保留累加结果的一个字节（或双字节）的和数同预先存放在EPROM中某地址的已知的和数进行比较，以判断固化的容是否改变

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3.开关量输入通道自检: 对开关量输入通道的检测主要是指对各光电耦合器件及传送开关量的并行接口的检测。首先在保护整定好后的各开入量状态（0或1）构成一个“字节”或“字”，作为正确的开入量状态字存入RAM中。在自检时，扫描开入量各位，得到当前的开入量状态字，与RAM中的已存储的正确状态校对，如果不一致，表示开入量受干扰或人员误碰发生了改变，应该报警。

4. 开关量输出回路自检 : 自检的原理利用了继电器K的吸和时间远大于电子电路的反应时间这一特点。对开关量输出回路进行自检时可以用软件通过并行接口传送一个继电器动作命令，使光耦合器件G1的光敏三极管导通，然后CPU 通过并行接口2监视光耦合器件G2是否导通，如果此开关量输出通道正常，G2应很快导通，CPU检测到G2导通后立即撤回从并行口1送出的驱动命令。由于这一过程极短，仅几个微妙，继电器K不会吸合。如果此开关量输出通道有元件损坏，则CPU经过预定的时间收不到G2导通的信号，也应立即撤回驱动命令并发出警报。

6.给出距离保护的振荡闭锁逻辑框图和工作原理（15分） 答案： P100-102

7.解释突变量电流算法与选相元件算法（15分） 答案： P47-49

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8.从个人理解的角度比较傅氏算法和半周积分法。（10分） 答案：（1） 半周积分算法的依据是：

SUmsintdtT20UmcostT202UmTUm 即正弦函数半周积分与其幅值成正比。

式中的积分可以用梯形法则近似求出：

式中 uk——第K次采样值; N——一周期T的采样点数;

N2111S[uuuN/2]T u0——0时的采样值; s0k＝k22k1 u N/2 ——k＝N/2时的采样值。 求出积分值S后，可求得幅值。 这种算法具有如下的特点： 1） 数据窗长度为半个周期

2）具有滤波功能，对高频分量有抑制作用，但不能抑制直流分量

3）精度和采样频率有关，频率越高，误差越小，精度越高 4）计算量小

(2) 傅里叶算法本身具有滤波作用，在计算基频分量时，能抑制恒定直流和消除各整数次谐波，但对衰减的直流分量将造

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成基频（或其它倍频）分量计算结果的误差。另外用近似数值计算代替积也会导致一定的误差。算法的数据窗为一个工频周期，属于长数据窗类型，响应时间较长。

9.给出三段式电流保护的流程图，并对流程图中的各个单元进行简介。（10分）

答案：三段式电流保护的流程图如下：

TA二次侧电流 线路正常运行 N IDI IDII Y IDIII Y IDI 保护动作跳闸

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