电力系统微机保护简答题.doc

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简答题

1、简述递归型数字滤波器的设计方法。

答：

递归型数字滤波器的设计方法，主要依据对设计样本的单位冲击响应h（t）进行在满足采样定理采样后，得到采样脉冲序列的Z变换H（z）即数字滤波器的脉冲传递函数，利用H（z）求出与其对应的差分方程就是所要求的递归型数字滤波器的滤波方程。

2、简要说明微型机继电保护的特点。

（1）逻辑判断清楚、正确。

微型机继电保护中主要是由程序实现逻辑判断。

复杂保护功能之间的复杂逻辑关系都编制在一个程序之中，不易出错，并且程序被正确地复制在成批生产的微型继电保护装置中。

所以与常规继电保护装置相比较，微型机继电保护的应用，使复杂的继电保护原理，在实现的手段得到了简化，继电保护的正确动作率得到了显著的提高。

（2）微型机继电保护可以实现常规模拟式继电保护无法实现的优良保护性能。

（3）调试维护方便。

对微型机继电保护装置的检验和调试的主要内容是检验各个模拟输入和开关输入输出电路是否完好，确认各项保护功能是否达到设计要求。

这些检验调试项目和内容与常规保护装置相比可大大的简化，检验周期可以延长。

（4）在线运行的可靠性高。

微型机继电保护装置可以利用软件实现在线自检，极大地提高了其在线运行工作的可靠性。

（5）能够提供更多的系统运行的信息量。

借助于人机联系的微型机系统，可以将有关的系统运行信息，通过打印机输出，为事故分析和故障点的快速恢复提供所需的数据，此外，还可向电网调度输送信息，接受命令。

所有这些，常规继电保护装置是无法做到的。

3、什么是同步采样、异步采样？

答：

同步采样也称为跟踪采样，即为了使采样频率始终与系统实际运行的频率保持固定的比例关系3，必须使采样频率随系统运行的频率的变化而实时地调整。

异步采样也称为定时采样，即采样周期或采样频率永远地保持固定不变。

4、在电压/频率变化式数据采集系统中，为什么要使用计数器？

在两个不同时刻读出的计数器的数值之差说明了什么？

答：

电压频率式转换芯片的基本工作原理是根据输入模拟电压的瞬时值的不同，输出不同频率的脉冲电压信号，而不是数字量。

为了得到输入模拟电压对应的数字量，就需在其下一级配置计数器，利用在固定时间内测量出VFC芯片输出的脉冲个数，间接地得到输入模拟电压的瞬时值对应的数字量。

在相邻两个采样时刻上计数器的读数值之差代表了此期间内模拟输入交流电压信号的积分值。

5、简要说明逐次比较式与电压/频率变换式数据采集系统的输出数字量与输入模拟量之间的关系。

答：

电压频率变换式数据采集系统是将被转换的模拟输入电压在一定时间间隔内的积分值转换成计数器的读值之差；

逐次比较式数据采集系统是将模拟输入电压的瞬时采样值转换成对应的数字量，而且采样前又必须对模拟输入电压进行低通滤波。

6、简要说明人机对话微机系统的作用。

答：

人机对话微机系统主要用于输入保护整定值、保护调试、输出故障信息、保护装置定期自检、与各保护功能的微处理器之间的通信和与电网调度计算机网络的通信等项目。

7、什么是滤波?

数字滤波?

数字滤波与模拟滤波相比数字滤波有何优点?

答：

滤波是指从某一信号x（t）中提取出有用频率成分信号的过程。

答：

数字滤波是将模拟输入信号的采样数据的时间序列转换成数字滤波器在采样时刻输出数据的时间序列。

在滤波过程中，按照预先设定的运算模式，从输入信号的采样数据的时间序列中，提取出相关特征量在采样时刻上的采样值的时间序列。

答：

数字滤波器与模拟滤波器相比有如下优点：

（1）可靠性高

模拟滤波器是由物理元件构成的，其工作的可靠性受工作环境和温度变化、元件老化等因素的影响。

而数字滤波器不需要物理元件，所以上述影响不存在。

（2）不存在阻抗匹配问题

模拟滤波器是由不同物理特性的元件构成的，所以各元件之间搭接时需考虑负荷效应。

而数字滤波器不存在此问题。

（3）灵活性高

数字滤波器在改变其滤波性能时，只需要根据滤波的要求，相应的调整其滤波算法。

而模拟滤波器则要重新选择物理元件参数和元件之间的联接关系等。

（4）可分时复用

若采用模拟滤波器则必须每个通道装设一个滤波器，而数字滤波器通过分时复用，一个数字滤波器可以实现对每个通道的采样数据进行数字滤波。

8、滤波器频率特性的物理意义是什么?

滤波器频率特性与滤波器的单位冲激响应之间有何关系？

答：

滤波器频率特性的物理意义在于，通过频率特性，可以看出稳态时滤波器对不同频率的输入信号幅值的放大和相位的相移关系。

通过幅频特性可以直观的看出滤波器能滤除那些频率的信号，为分析滤波器的滤波性能和设计数字滤波器提供重要的理论依据。

通过相频特性可以看出系统输出超前于输入信号的相角。

答：

滤波器的单位冲击响应h（t）与频率特性表达式G（jω）之间的关系是一个傅立叶变换对，两者只要知道其中之一，就可以利用变换式求出另一种表达式，在已知频率特性G（jω）时，有

h（t）=（1/2πj）G（jω）e-jωdω

利用单位冲击响应可以找出滤波器的输出响应与输入信号之间的时域运算关系。

至于时域算法的滤波效果怎样，还可以通过滤波器的频率特性直观的表现出来。

9、简述数字滤波的工作原理，数字滤波器的时间窗和数据窗

答：

数字滤波器的工作原理是利用输入信号的采样值，按照滤波方程，输出所提取特征量在采样时刻的采样序列。

数字滤波器的时间窗是指：

在每一次运算时所需要用到的输入信号的最早采样值的时刻和最晚采样值的时刻，两者之间的时间跨度。

数字滤波器的数据窗是指：

数字滤波器完成每一次运算，输出一个采样值，所需要的输入信号采样值的个数。

10、简述非递归型数字滤波器的设计方法

答：

非递归型数字滤波器的设计方法，主要依据设计样本的单位冲击响应h（t）和设计样本的单位冲击响应h（t）具有有限的时间长度；在对设计样本的单位冲击响应h（t）采样满足采样定理采样后，求出h（0），h

（1），…..，h（N），利用

y（n）=∑h（k）x（n-k）（k=0，1，2，…,N）实现非递归型数字滤波器的滤波运算。

11、简述脉冲传递函数零点和极点对数字滤波器滤波性能的影响。

答：

在数字滤波器脉冲传递函数中，设置一个零点就可以滤除数字滤波器的输入信号中某一频率为f1的分量。

在数字滤波器脉冲传递函数中，设置多个零点就可以滤除数字滤波器的输入信号中频率为fi的多个分量。

在数字滤波器脉冲传递函数中，设置一个极点就可以提取数字滤波器的输入信号中某一频率为f1的分量。

在数字滤波器脉冲传递函数中，设置多个极点就可以提取数字滤波器的输入信号中频率为fi的多个分量。

12、什么是全零点数字滤波器，它的滤波机理是什么

答：

只含有零点而没有极点的滤波器称为全零点滤波器。

答：

全零点滤波器的滤波机理是：

通过设置零点来滤除输入信号中某一个或某些谐波分量。

设采样频率fs是基波分量频率f1的N倍且N是偶数，现在要求滤除K=m以外的整数次谐波，那么数字滤波器的零点选为Z平面单位圆上的一些点，零点数字滤波器的脉冲传递函数应选为各零点因子脉冲传递函数之积。

13、什么是狭窄带通数字滤波器，它的滤波机理是什么?

答：

狭窄带通滤波器是在零点滤波器的基础上，为了提高所需的基频或基波某一整数倍频谐波分量在数字滤波器输出量中所占的比例，在所需提取的基频或基波某一整数倍频处，设置一个极点滤波器，由此而构成的滤波器。

它的滤波机理是：

通过设置零点来滤除输入信号中某一个或某些谐波分量。

通过在所需提取的基频或基波某一整数倍频处，设置一个极点滤波器，提高所需的基频或基波某一整数倍频谐波分量在数字滤波器输出量中所占的比例。

14、三点乘积算法和两点乘积算法相比有何优点。

答：

在保证三个采样间隔相等性时，三点乘积算法的计算结果不受系统频率变化的影响。

另外，从幅频特性分析，这种算法能抑制非周期分量，并且所用的数据窗小于两采样值积算法所用的数据窗，因此算法较快。

15、简要说明采样值乘积算法的计算特点，从算法原理上看该算法是否存在计算误差

答：

采样值乘积算法的计算特点是：

利用电流和电压采样值的乘积来计算出电流和电压的有效值、相角和测量阻抗。

同时，也能计算出有功功率和无功功率。

从算法原理上看，算法本身不存在计算误差。

16、使用傅立叶算法是否需要对电流和电压的采样数据进行数字滤波，为什么？

答：

使用傅立叶算法不需要对电流和电压的采样数据进行数字滤波。

因为从傅立叶算法的幅频特性可见，只要f是基频f1的整数倍时，H（p）=0，说明了傅立叶算法具有很强的滤波特性。

17、在系统频率偏离额定值时，对傅立叶算法的计算结果有何影响？

答：

由于此算法采用x（t）的周期采样值与滤波系数的乘积累加运算来代替积分运算。

如果按系统运行额定频率为50Hz来确定采样频率fS=Nf1和滤波系数时，那么在系统运行频率为50Hz时。

对x（t）的N个采样点，刚好完整的采集一个周期，这时计算各谐波分量幅值和相角的计算结果是没有误差的。

当系统运行频率偏于额定频率时，N个采样值不是周期函数x（t）的一个完整的采样周期，这时各谐波分量幅值和相角的计算结果是有误差的。

18、简要说明解微分方程算法的算法原理，电流和电压量怎样选择？

答：

解微分方程算法是利用输电线路的数学模型，根据故障类型和保护安装处电流和电压信号的瞬时采样值，计算出故障点到保护安装处的测量阻抗，通过阻抗元件，实现输电线路距离保护的算法。

算法中使用的电流和电压的采样数据必须是数字滤波器的输出数据。

电压u（t）和电流i（t）的选择方式取决于输电线路的故障类型。

对于相间短路故障时，电压u（t）选择故障相的相电压之差，电流i（t）选择故障相的相电流之差。

当输电线路发生单相故障时，电压u（t）选择为接地相的相电压，电流i（t）选择接地相的相电流再加上零序补偿电流。

19、给出功率方向元件的采样值实现方法的计算公式

纯正弦交流电压u（t）和电流i（t）的三点采样值乘积计算有功功率的算法：

当采样值之间间隔KTs的K≠0时，P=u1i1+u2i2+u3i3

当P>0时，表明功率方向为正。

20、简要说明最小二乘法的算法原理

答：

最小二乘法的基本原理是将微机继电保护的数据采集系统输入的暂态电气量与一个预先设计好的含有非周期分量和某些谐波分量的函数按最小二乘法原理进行拟合。

从中求出输入信号中包含的基频分量和各种谐波分量的幅值和幅角。

21、简要说明什么是数字滤波加纯正弦模型算法

答：

数字滤波加正弦模型算法是指将电流和电压的采样值进行数字滤波，提取所需的一个谐波分量，然后，利用数字滤波器的输出值采用正弦函数模型算法求出正弦量的幅值和幅角的算法。

22、微机距离保护软件的初始化程序的主要功能有哪些？

（1）在微型机距离保护正式投入运行之前，首先，应对有硬件设备中有关芯片的工作方式进行初始化。

例如并行接口芯片和串行接口芯片的初始化。

（2）对堆栈指示寄存器的指针进行设定，对中断服务子程序的入口地址和故障处理程序的起始地址等有关控制程序流程的标志字进行设定。

（3）对用于控制采样周期的定时芯片进行初始化；工作方式为中断方式，采样周期为5/3（ms）。

（4）对各种标志字清零。

（5）用于电压/频率变换式芯片输出的脉冲数的记数器芯片的工作方式的初始化，记数器芯片工作在记数不中