微机保护复习题[1].doc

微机保护复习题第一章1. 电力系统中继电保护的作用是什么？2. 继电保护在技术上应满足哪四个基本要求？3. 微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。4. 微机保护装置有哪些特点？第二章5. 从功能上来说，微机保护装置可以分为哪4个部分？6. 基于A/D转换的数据采集系统有哪几部分组成？试画出其原理方框图。7. 电压形成回路有哪几种形式？其作用是什么？ 8. 对采样频率有什么要求？模拟低通滤波器与采样频率有什么关系？9. 对采样保持电路有什么要求？10. 什么叫量化？量化误差？ A/D转换器的位数与量化误差、精度和分辨率之间有何关系？11. 何谓谥出？12. 基于 VFC型数据采集系统有哪几部分组成？它有哪些特点？13. 一个基本的CPU主系统包含哪些电路？ 14. 什么是总线？它分哪些类型？15. 存储器是用来存放程序、数据和中间结果。在微机保护中RAM、EPROM、分别存放什么？16. 计算机与外设数据传送方式一般采用何种方式？17. 微机继电保护装置中常用的计算机芯片有哪几种？各有什么结构特点？第三章18. 数字滤波器与模拟滤波器相比有何优点？19. 何谓频率混叠？ 20. 简单数字滤波器有哪几种？它们有何共同特点？第四章21. 何谓微机保护算法？它分为哪两大类？22. 衡量各种算法的主要指标有哪些？23. 两点乘积算法具有哪些特点？24. 半周绝对值积分算法具有哪些特点？25. 半波傅里叶算法与全波傅里叶算法相比有何特点？第五章26. 微机保护软件分为接口软件和保护软件两大部分。它们各配置何种程序？27. 保护软件有哪三种工作状态？28. 微机保护装置为什么要采用定时中断方式和定时采样中断服务程序？ 29. 了解微机保护主程序的工作流程，会画出图5-1流程图。30. 初始化自检有哪些内容？第六章31. 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括哪两个方面？32. 何谓程序出格？33. 电力系统中干扰源有哪些？干扰的形式有哪两种？34. 微机保护的硬件抗干扰措施都有哪些？35. 微机保护的软件抗干扰措施都有哪些？微机保护复习题第一章1. 电力系统中继电保护的作用是什么？电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分恢复正常运行。2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰引起的误动作。2. 继电保护在技术上应满足哪四个基本要求？继电保护在技术上应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 1)选择性：是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。 2)速动性：快速地切除故障以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。 3)灵敏性：是指对于保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。 4)可靠性：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其它该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。3. 微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。一、微机保护硬件原理框图 （图1-1）电力网被测电气参数前向输入检测回路CPU主系统 后向输出执行显示回路 4. 微机保护装置有哪些特点？l.维护调试方便： 目前国内仍在使用的整流型或集成电路型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护，调试时间常常需要一周甚至更长。微机保护则不同，它的硬件是由单片机和相关的外围设备构成，各种复杂的保护功能是由相应的软件来实现的。保护装置对硬件和软件都具有自诊断功能，一旦发现异常就会发出警告。通常只要给上电源后没有警报，就可确认装置是完好的。所以对微机保护装置而言除了输入和修改定值外几乎不用调试，从而大大减轻了运行维护的工作量。2.可靠性高： 计算机在程序引导下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错即自动识别和排除干扰，防止由于干扰而造成误动作。另外它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，因此可靠性很高。3.灵活性大： 由于计算机保护的特性主要由软件决定（不同原理的保护可以采用通用的硬件），因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。4.保护性能得到很好改善： 由于计算机的应用，使传统型式的继电保护中存在的很多技术问题，可找到新的解决方法。例如，距离保护如何区分振荡和短路，变压器差动保护如何识别励磁涌流和内部故障等问题都已提出了许多新的原理和解决方法 5.易于获得附加功能： 应用微型计算机后，如果配置一台打印机，或者其它显示设备，可以在系统故障后提供多种信息，例如保护各部分的动作顺序和动作时间记录，故障类型和相别及故障前后的电流、电压波形、有助于运行部门对事故的分析和处理。 6.经济性好： 计算机硬件的性能不断提高而价格一直在下降，而电磁型继电器的价格在同期内却一直上升。而且，微型计算机是一个可编程序的装置，它能实现多种功能，使硬件种类大大减少。这样，在经济性方面显然优于传统保护。第二章5. 从功能上来说，微机保护装置可以分为哪4个部分？6. 基于A/D转换的数据采集系统有哪几部分组成？试画出其原理方框图。一、基于A/D转换的数据采集系统 如图2-2（a），包括电压形成回路、模拟低通滤波器（ALF）、采样保持回路（S/H）、多路转换开关电路（MPX）及模数转换回路（A/D）等功能块。7. 电压形成回路有哪几种形式？其作用是什么？ 微机保护要从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器上取得信息，但这些互感器的二次数值、输入范围对典型的微机保护电路却不适用，故需要降低和变换。在微机保护中通常要求输入信号为5V或10V的电压信号，具体决定于所用的模数转换器。 其实现方法如图2-3所示。 8. 对采样频率有什么要求？模拟低通滤波器与采样频率有什么关系？为了防止频率混叠，采样频率fs必然选得很高，从而要求硬件速度快，使成本增高，有时甚至难以做到。实际上目前大多数保护原理都是基于工频分量的，故可以在采样之前使输入信号限制在一定的频带之内，即降低输入信号的最高频率，从而就可以降低fs。要限制输入信号的最高频率，只需在采样前用一个模拟低通滤波器（ALF），滤出fs2以上的频率分量即可。 目前，微机保护中，采样频率常采用600Hz(即每工频周波采样12个点)、800Hz、1200Hz等。9. 对采样保持电路有什么要求？1）截获时间短，特别是对快速变化的输入信号采样更应如此。 2）保持时间要长。通常用下降率来表示保持能力。 3）模拟开关的动力作延时、闭合电阻和开断时的泄漏电流要小。 注：1）、2）两个指标除与阻抗变换器有关外，主要取决于如何选取保持电容Ch的大小。 3. 常用采样保持器LF398（略）10. 什么叫量化？量化误差？ A/D转换器的位数与量化误差、精度和分辨率之间有何关系？11. 何谓谥出？1）A/D转换的溢出：对于N位的A/D转换器，其数字量的最大值为111，经D/A转换后得到一个对应的最大模拟量 ，模拟量 通常不会超过标准电压UR（一般为10V）。对于输入的模拟电压ui，要求不超过最大值 ，如果出现 ，则A/D转换的结果将保持全1，这种现象称为谥出。12. 基于 VFC型数据采集系统有哪几部分组成？它有哪些特点？基于电压/频率变换（VFC）原理的数据采集系统组成主要包括电压形成、VFC回路、计数器等环节，见图217。浪涌吸收器压频变换器光电隔离计数器U(t)i(t)至微型机电压成回路13. 一个基本的CPU主系统包含哪些电路？ 一、CPU主系统的概述 CPU主系统组成：主要由中央微处理器CPU（运算器和控制器）、存储器（内存和外存）、晶振电路、复位电路、定时器及输入/输出接口电路等组成。1）微型计算机：以CPU为核心，再加上内存、I/O接口电路及系统总线组成一台微型计算机。如图2-22所示。 2）微型计算机系统：以微型计算机为核心，再配上所需的外设（如健盘、显示器、驱动器、打印机等）、电源及足够的软件而构成的系统。3）单板微型计算机：把CPU、存储器和I/O接口等集成芯片及必要的外围电路组装在一块电路板上，简称单板机。4）单片微型计算机：把CPU、内存和某些I/O接口电路及定时器/计数器等集成在一块芯片上，简称单片机。 由单片机构成的计算机最小应用系统如图2-23所示 。 下面介绍CPU主系统的三个电路： 1. 微处理器：称为中央处理器，简称CPU。 它是算术逻辑单元ALU（也称运算器，是执行算术运算和逻辑运算的功能部件）和控制器（是计算机的指挥中心，它的功能是按照人们预先确定的操作步骤，控制微机各部件步调一致地自动作）组成。 1）总线结构：在微处理器内部使用总线（ BUS）结构，即片内所有部件用三条总线连接，分别叫做： 数据总线（DB）：用于微处理器、存储器和输入/输出设备之间传送数据。 地址总线（AB）：用于传送存储器单元地址或输入/输出接口地址信息。 控制总线（CB）：用于传送控制器的各种控制信号。包括命令和信号交换联络线及总线访问控制线等。2）字长：以数据总线的位数为准，分别有4位、8位、16位和32位等产品。8051为8位机（能处理8位二进制数）；MCS-96系列是16位单片机； DSP系统的数据总线则为32位。其它更高级的芯片如工控机（386/486 芯片）、ARM 系列微处理器等。 3. 存储器： 只读存储器EPROM：存放保护和监视程序； 可擦除存储器E2PROM ：存放保护定值； 随机存取存储器RAM：存放采样值和中间计算结果。 3.I/O接口 由于计算机输入和输出设备，所以接口电路也是多种多样。这些设备都可以经过可编程的并行接口芯片和可编程的串行接口芯片实现与计算机的连接。在微机保护中： 1）并行I/O接口：八位二进制数据同时输入或输出，如定值的输入是并行的，保护动作信号、音响告警和跳闸脉冲的输出以并行的数字量输出。 2）串行I/O接口：线路保护接收或发出的远方信号是一位一位地串行输入或输出。 上述两种工作模式可由软件编程序选定其中的一种。14. 什么是总线？它分哪些类型？15. 存储器是用来存放程序、数据和中间结果。在微机保护中RAM、EPROM、分别存放什么？16. 计算机与外设数据传送方式一般采用何种方式？17. 微机继电保护装置中常用的计算机芯片有哪几种？各有什么结构特点？1. 单片机1）结构特点：单片机的存储器ROM（程序存储器）和RAM（数据存储器）是分开的；采用面向控制的指合令系统；单片机的I/O引脚通常是多功能的；单片机的外部扩展能力强；2）优点：体积小、成本低，运用灵活，易于实现产品化和一体化。性价比高；抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作。可以方便地实现分布式控制，效率和可靠性高。2. 数字信号处理器DSP3. ARM微处理器第三章18. 数字滤波器与模拟滤波器相比有何优点？1.精度高 ：在模拟滤波器中所用的元件的精度要达到103已很不易了，而在数字滤波器中增加字长很容易提高精度。2.可靠性高 ： 模拟滤波器中各元件的参数受环境温度变化的影响较大，元件老化等因素也会影响滤波特性，而数字式滤波器受环境温度的影响要小得多，且不存在元件老化、元件特性差异等导致滤波特性不一致等问题。一旦程序设计完成，每台装置的特性可以做到完全一致，而不用逐台调试。 3.灵活性好 ： 数字滤波器的性能主要由存放在存储器中的一些数据决定，改变这些数据就可以得到不同特性的数字滤波器，这一点要比模拟滤波器方便灵活得多。 4. 精度高： 模拟滤波器中，元件R、L、C的精度达到1时巳经算是精密元件了，再进一步提高滤波器的精度是较因难的。在数字滤波器中，只要增加字长很容易提高精度。19. 何谓频率混叠？ 20. 简单数字滤波器有哪几种？它们有何共同特点？减法滤波器、加法滤波器和积分滤波器都称为简单滤波器，它们的优点是计算工作量小，但单独使用其滤波特性不够理想，如果将它们串联起来运用，就会得到较满意的滤波效果。比较理想的50Hz带通滤波器，是由一个减法滤波器和两个积分滤波器串联而成。第四章21. 何谓微机保护算法？它分为哪两大类？对数据进行处理、分析、判断以实现保护功能的方法称为微机保护算法。22. 衡量各种算法的主要指标有哪些？目前已提出的算法种类很多。在计算机保护中，保护的硬件和输入的模拟量一般是相同的，不同的保护原理、特性由不同的算法实现，而每一种原理的保护其算法也可以有多种。不论是哪一类算法，其核心问题归结为算出表征被保护设备运行特点的参数，例如电流、电压的有效值、相位，或者序分量，或某次谐波分量等。有了这些基本的计算量，就可以很容易地构成各种不同原理的继电器或保护。23. 两点乘积算法具有哪些特点？ 1）由于采用了两个相隔的采样值，算法本身所需的数据窗长度为工频的周期，时延（响应时间）为5ms。