全国2010年4月高等教育自学考试电力系统微型计算机继电保护试题及答案.doc

全国2010年4月高等教育自学考试
电力系统微型计算机继电保护试题
课程代码：02313

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1.如果X(z)=，则序列x(n)为.e-an
2.设连续时间信号频谱的最大截止频率为fm，则无失真采样条件要求采样频率fs满足fs≥2fm
3.递归型数字滤波器脉冲传递函数H(z)的极点必须满足幅值小于1
4.完全滤除输入信号某些频率分量时，要求数字滤波器脉冲传递函数对应零点的幅值满足等于l
5.逐次比较式数据采集系统中与输出数字量成正比的量是模拟量的瞬时采样值
6.递归型数字滤波器脉冲传递函数H(z)的零、极特点是既有极点又有零点.
7.N点周期采样序列x(k)全周期傅立叶算法计算三次谐波正弦分量幅值a3的计算公式是：.
8.对于CA两相短路，采用解微分方程算法时，电压u(t)应选择为uca(t)、电流i(t)应选择为ica(t)
9.50Hz电气量周期采样点数为12时，相邻两个采样点间隔的电角度是30°
10.某正弦电气量的两个采样值为1和3，间隔的电角度是90°，则该正弦电气量的幅值是
二、填空题(本大题共20小题,每小题1分,共20分)
11.微型机继电保护装置的工作电源是其重要的组成部分，电源要求具有独立性，不能受系统电压变化的影响。
12.与常规继电保护相比，微型机继电保护提供的系统故障信息更多。
13.满足采样定理时，采样信号的频谱是被采样连续时间信号频谱的周期函数。
14.在求离散系统的脉冲传递函数时，要求输入量和输出量的初始条件都为零。
15.提高逐次比较式数据采集系统数据精度的办法是将模数转换器的位数增加。
16.在电压／频率变换式数据采集系统中，VFC芯片输出脉冲的频率与模拟输入量的瞬时值的关系是f0=Uin1/(Ⅰ0t0R)；。
17.为了提高微型继电保护装置的抗干扰能力，在开关量输入电路中采用了光电隔离技术。
18.采样频率与系统实际运行频率之比保持不变的采样方式称为同步采样。
19.电力系统短路电流中含有基波、谐波和衰减性非周期分量。
20.与模拟滤波器相比，数字滤波器工作的可靠性更高。
21.只要电流量是时间的正弦函数，在理论上两点乘积算法的计算误差为零。
22.由于电流量一阶导数的采样值不能直接由数据采集系统提供，只能用差分值来代替。所以，解微分方程算法在原理上存在着误差。
23.输电线路正常运行时，相电流差突变量起动元件DI1，的计算值等于零。
24.正弦模型算法中的导数算法在原理上存在着误差。
25.电力系统正常运行时，微型机距离保护软件程序执行自检循环和采样中断服务子程序。
26.在微型机距离保护中，如果三相电压采样值之和接近于零，则可以认定数据采集系统中，电压量通道正常。
27.如果变压器两侧测量功率之积为负，则变压器的运行状态是正常运行或外部故障。
28.电流的故障分量等于故障后电流相量与故障前电流相量之差。
29.基波相量法标积制动式发电机纵差保护的动作条件是∣IN-IT∣2＞S(INITcosθ）；。
30.差模干扰出现于信号源回路的方式是串联方式。

三、简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）
31.如果离散系统的脉冲传递函数为H（z），那么其频率特性表达式是什么？幅频特性和相频特性的物理意义是什么？
H（e jwT）= H（z）I z= e jwT
频率特性的物理意义：
1、幅频特性是数字滤波器对输入电气量中不同频率分量幅值的放大倍数。
2、相频特性是数字滤波器对不同频率的输入信号分量相角的移动量。
32.微机保护中，电流、电压变换器有何作用？
变换器作用：1）将输入信号转换成与微机装置相匹配的允许电平。 2）将微机继保装置与外部互感器回路完全隔离，提高抗干扰能力。
33.采用零，极点配置法设计数字滤波器时，脉冲传递函数零点和极点对其滤波性能有何影响？
答：1）零点的作用：与某一零点对应的特定频率f1，数字滤波器的频率特性在该频率f1下的值为零，说明数字滤波器对输入信号中的频率为f1的分量能完全滤除。
2）极点的作用：与某一极点对应的特定频率f2，数字滤波器对于输入频率为f2的分量具有很大的幅值放大倍数，即在数字滤波器的输出信号中，频率为f2的分量数值最大。
34.采用傅立叶算法时，对电气量有何要求？
采用傅立叶算法时，要求电气量为周期函数，才能用傅立叶算法将其分解成直流分量、基波分量、高次谐波分量之和的形式。
35.何谓干扰？干扰进入微机保护装置后，能带来哪些问题？
干扰的定义：影响微机保护装置正常工作可能导致误动作或拒动的现象
干扰源：影响装置正常工作的一些电磁信号。
四、计算题（本大题共2小题，每小题6分，共12分）
36.某离散系统的差分方程为y(n)+0.5y(n-1)+0.06y(n-2)=x(n)
其中:y(-1)=y(-2)=0,x(n)=试求：（1）y(0),y(1),y(2)(3分)（2）脉冲传递函数，并分析其稳定性（3分）
解：（1）n=0时，y(0)+0.5y(-1)+ 0.06y(-2)=X(0) y(0)+0+0=1 ∴y(0)=1
n=1时，y(1)+0.5y(0)+ 0.06y(-1)=X(1) y(1)+0.5+0=1 ∴y(1)=0.5
n=2时，y(2)+0.5y(1)+ 0.06y(0)=x(2) y(2)+0.25+0.06=1 ∴y(2)=0.69
（2）对差分方程两边取Z变换，得
Y(z)+0.5Z-1Y(z)+0.06Z-2Y(Z)=X(Z)
H(Z)===
特性方程 Z2+0.5Z+0.06=0 Z1=－0.3 Z2=－0.2（|Zi|<1 所以系统稳定
37.离散系统差分方程为：
y(n)=x(n)+x(n-1)+x(n-2)
试求：（1）脉冲传递函数H（z）及其零点。（4分）
（2）频率特性表达式。（2分）
解：
对差分方程两边取Z变换，得Y(z)= X(Z)+Z-1 X(Z)+ X-2 X(Z)
H(Z)= =1+Z-1+Z-2=
令Z2+Z+1=0得
零点 Z1=－+j Z2=-－－j
(2)令Z=ejwT ，
H(ejwT)=1+e-jwT+ e－j2wT

五、应用题（本大题共2小题，每小题6分，共12分）
38.采用正弦模型算法时，对使用的电气量采样数据是否需要进行数字滤波？为什么？
答：采用正弦型算法时，电气量的采样值应进行数字滤波。因为算法是基于正弦波的原理实现的，而故障电流中含有基波分量、高次谐波分量和衰减性的直流分量，因而需将电气量中的基波或某次谐波分量的采样值单独提取出来，方能使用。
39.变压器配置差动电流速断的原因是什么？
答：变压器内部发生严重不对称故障且伴随有励磁涌流时，由于在差动电流中产生较大的二次谐波分量，使纵差保护被制动，直到二次谐波分量衰减后，纵差保护才能动作，延误了保护的动作时间。
在此情况下，可采取加速保护动作的措施：差动速断：当差动电流大于可能出现的最大励磁涌流时，纵差保护应立即动作跳闸。
六、分析题（本大题共2小题，每小题6分，共12分）
40.发电机纵差保护中故障分量法标积制动方案如何改善保护性能？
分析：标积制动式
∣ΔIN-ΔIT∣2＞S(ΔINΔITcosθ）
θ为IN与IT的相位角，INITcosθ为标积量；S为标积制动系数。
具有多个并联分支的大型发电机组，在发生带过渡电阻的小匝间短路故障时，短路电流中的负荷电流分量不可再忽略，它将影响到纵差保护灵敏性的提高。
为了排除负荷电流分量的影响，采用故障分量原理。
(1)　区外发生短路
　　制动量分别为SΔINΔITcosθ>0。
(2)　区内发生短路
　　标积制动原理制动量当θ值较大，大于90 °，SΔINΔITcosθ就变成了负值。负值的制动量在数学上就是动作量，更有助于保护动作。标积制动原理反应区内短路故障的灵敏度很高。
　(3)　发电机未并网前或解列运行时的内部短路
　　在发电机并网前发生的内部短路，由于发电机机端无电流，仅有中性点有短路电流，因此标积原理的制动量为0，而比率制动原理不为0，显然，标积原理的动作裕度更大，对动作更可靠。
41.简要说明异步采样，同步采样及其特点。
答：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。
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频率保持固定的比例关系，必须使采样频率随系统运行频率的变化而实时地调整。
七、综合题（本大题共2小题，每小题7分，共14分）
42.设采样频率为600Hz，输入信号中含有直流，50Hz基波正弦和其它谐波分量（最高谐波次数为5），要求仅保留5次谐波，滤除其它频率分量。试用零点配置法设计数字滤波器，给出其脉冲传递函数H(z)。
H0(z)=1-Z-1 H1(z)=1-1.732Z-1+Z-2
H2(z)=1-Z-1+Z-2 H3(z)=1+Z-2
H4(z)=1+Z-1+Z-2 H5(z)=1+1.732Z-1+Z-2
H(z)= H0(z) H1(z) H2(z)H3(z)H4(z)
43.电力系统发生振荡和故障时，电流的正序、负序和零序分量有何区别？
答：（1）振荡时三相完全对称,电力系统中只含有正序分量，不会出现负序分量和零序分量；
（2）短路时,总要长期(在不对称短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量；接地故障时还会出现零序分量。
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