电力系统微机保护简答题教案资料

1、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

2、，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

3、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fs始终与系统实际运行的频率f1保持固定的比例关系N fs fi 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TS或采样频率fS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

4、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、

5、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

6、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，

7、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 (jco)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灯)时，有h (t) = (1/2兀 j) G (j )e-jW d 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

8、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

9、理采样后，求出 h (0), h (1), h (N), 利用y (n) =Eh (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 f

10、i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fi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

11、，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

12、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 f 1 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f后Nfi和滤波

13、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

14、流i(t)的选择方式取决于输电线路的故障类型。对于相问 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: 当采样值之问间隔KTs的Kw0时，P= ui ii+ 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

15、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

16、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断方式，采样数据的存放地址指针的初始化。23、 微机距离保护软件的采样中断程序的主要功能有哪些？在正常运行时，采样中断服务子程序结束后，微机距离保护软件的程序将执行什么？在系统发生故障时，采样中断服务子程序结束后，微机距离保护软件的程序将执行什么？（1 ）对电流和电压进行采样；（2）对采样数据进行求和校

17、验，检验采样数据的正确性；（3）相电流差突变量起动元件的计算，检查系统是否发生了故障，一旦系统发生了故障时，起动故障处理程序。（ 1 ）在正常运行时，采样中断服务子程序结束后，微型机距离保护软件的程序将执行自动返回响应中断时的断点。（ 2）在系统发生故障时，采样中断服务子程序结束后，微型机距离保护软件的程序将执行故障处理程序。24、微机距离保护软件的故障处理程序的主要功能有哪些？（ 1 ）判断电流突变量元件是否动作，确认后应执行故障选相元件，找出电力系统的故障相 别。（ 2）采用解微分方程算法，直接从故障的电流和电压采样值中求出故障点至保护安装处的测量阻抗X和R的数值，然后，利用阻抗元件确定故

18、障点是否在保护范围内？决定保护是 否跳闸。25、简要说明相电流故障分量法对故障类型和故障相别的判断原理(1)根据保护安装处各相电流的采样计算出故障分量I MA、 I MB、 I MC 和电流(2)1)2)3)4)(3)1)2)3)4)5)6)的负序分量I利用负序分量当负序分量当负序分量当零序分量当零序分量M 2、零序分量I M 0。Im 2和零序分量I M0来确定故障类型:M2等于零时，故障类型为三相短路故障。M2不等于零时，利用零序分量I M0来识别接地故障和两相短路故障。M0等于零时，故障类型为两相短路故障。M0不等于零时，故障类型为两相短路接故障。利用保护安装处故障电流分量I MA、 I

19、 MBI MC确定出接地故障的相别:如果如果如果如果在如果在如果在I MAI MBI MCI MAI MAI MAI MBI MCI MA0,0,0,I MBI MBI MB(4)利用保护安装处故障电流分量I MCI MAI MB为最大，发生为最大，发生为最大，发生I MCI MCI MC中,中,中,如果如果如果C相单相接地故障;A相单相接地故障;B相单相接地故障;I MAI MBI MC为最小，则发生为最小，则发生为最小，则发生BC两相接地故CA两相接地故AB两相接地故MAI MBMc确定出接地故障的相别:1）如果 I MA =0, I MB + I MC =0,则发生BC两相短路故障;2）

20、如果 I MB =0, I MC + I MA =0,则发生CA两相短路故障;3）如果 I MC=0, I MA + I MB =0,则发生AB两相短路故障;26、简要说明故障点电阻对测量阻抗的影响，对微机距离保护有何影响？解决的方法有哪些？（1）测量阻抗表达式.Z Um/IMpZl Rf I f/I m pZl Za Za 为附加阻抗.Za RfIf/IM KRf上式表明了由于过渡电阻的存在，在线路保护安装处M端的附加阻抗可能是感性的也可能是容性的，这样将使距离保护的阻抗元件动作造成保护范围的伸长或缩短，如不采取有效的措施时，将使距离保护拒动或越区动作。 1）在+R方向上增大动作区的动作特性

21、的调整。2）将阻抗元件的动作特性的电抗线向下倾斜一个角度。电抗线向下倾斜的角度的确定须根据具体的线路运行情况来确定，利用微型机对数据和信息的智能化处理能力，可采用自适应式的方法让整定电抗 Xset跟随系统短路状态的变化而调整。27、在电力系统发生振荡与发生故障时，系统运行电气量有何差别？采用测量电阻突变量的判据时申明？（1）系统振荡时，线路电流和各节点电压的幅值均随时间呈周期性变化；而短路后，短路电流和各节点电压的幅值，是不变的（在不计幅值随时间变化衰减时）；系统振荡时，电流和各节点电压幅值的变化速度较慢，而短路时短路电流突然增大，电压突然降低。（2）系统振荡时，任意一线路上的电流与线路始端的

22、电压之间相位关系都随线路两侧电源的相角差8的变化而改变， 测量阻抗中的电阻分量随两侧电源的相角差8的变化缓慢地变化，而系统发生短路故障后， 电流与电压之间的相位差是不变的，但测量阻抗中的电阻分量在故障发生时刻发生突变。（3）系统振荡时，三相电流或三相电压是完全对称的，系统中不出现负序分量，而在系统发生短路故障时，总要长期或瞬间（在三相短路开始时）出现负序分量。判据:（RmRmRmRm。）（/ D）Rm+一Rm - RmO-故障发生后的测量阻抗中的电阻值;-故障发生前的测量阻抗中的电阻值;测量电阻突变量的整定值；（ Rn+/AT故障后测量电阻的差分值； D一测量电阻的差分值整定值；当满足上式时，表明系统发生了故障，而不是振荡。28、什么是干扰，干扰的种类有几种干扰源是指微型机继电保护装置的工作信号中，除去有信号以外的，可能影响装置正常工作的一些电磁信号。干扰信号来自于干扰源，电磁藕荷通道作用于微型机继电保护装置内部某些敏感的回路之中。差模干扰和共模干扰。29、干扰的耦合途径有几种？干扰进入微机继电保护装置后，将产生什么后果？1 （ 1 ）静电耦合方式。（ 2）互感耦合方式。（ 3）公共阻抗耦合。2（ 1 ）运算或逻辑出现错误。