全国2011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

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1、 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保护试卷 第 1 页 共 7 页全国 2011 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.单位阶跃信号 1(t)的采样信号 Z 变换是 1z2.如果离散信号 f(k)的 Z 变换为 F(z),则 f(k+1)的 Z 变换为 zF(z)-f(0)3.如果采样频率是 500Hz,无失真采样时,连续时间信号的最高允许频率是 250

2、Hz4.对于图示离散系统如果 ZG1(s)=G1(z),ZG 2(s)=G2(z),ZG 1(s)G2(s)X(s)=G1G2X(z),则 y(n)的 Z 变换 Y(z)为 G1G2X(z)5.某正弦电气量的两个采样值为 6 和 8,采样点间隔的电角度为 90,则该正弦量的幅值是106.数字滤波器 y(n)=x(n)-2x(n-2)+3x(n-3),在采样周期是 ms 时,时间窗是 ms353157.全周期傅立叶算法利用 N 点周期采样值 x(0)x(N)计算二次谐波正弦分量幅值 a2的计算公式是 )4(ksinx21N08.输电线路发生 CA 两相短路时,使用解微分议程算法时,电压 u(t)

3、应选为 uca(t),电流i(t)应选为 ica(t)9.100Hz 正弦电气量采样周期为 (ms)时,相邻两个采样点间隔的电角度是 603510.输电线路始端相电流故障分量的特征是 B、C 两相幅值相同,相量之和为零,A 相幅值为零,则线路发生的故障是 BC 两相短路二、填空题(本大题共 20 小题,每小题 1 分,共 20 分)请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。11.与常规继电保护相比,微型机继电保护提供的故障信息和保护动作行为信息更多。12.在控制系统中,只要有一处信号是时间的离散函数,则称之为离散控制系统。 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保

4、护试卷 第 2 页 共 7 页13.在开关量输出电路中,采用光电隔离技术的目的是提高微型机继电保护装置的抗干扰能力。14.VFC 型数据采集系统中的计数器用于计量 VFC 元件输出的电压信号积分值。15.逐次比较式数据采集系统将模拟电气量转换成数字量时,需要一定的转换时间。16.采样周期是 T 的离散控制系统,其频率特性 H(ejT )是 W 的周期函数,周期是 2/T。17.合理设置数字滤波器脉冲传递函数极点可以把模拟量中有用的频率分量提取。18.输电线路正常运行时,相电流瞬时采样值差突变量起动元件I ca等于零。19.两点乘积算法的计算精度与电网频率变化值有关。20.采用傅立叶算法时,不需

5、要对电流、电压的周期采样数据进行滤波。21.解微分方程算法采用电流的平均值代替其采样值。22.在电力系统正常运行时,三相电压采样值之和为零。23.零点滤波器用于将输入信号中的某些频率信号滤除。24.从信号中提取其中有用频率分量的过程称为滤波。25.微型机距离保护的软件程序主要有三个模块始化及自检循环程序、采样中断服务子程序。26.在电力系统发生故障时,相电流差突变量起动元件用来起动微型机距离保护程序中的故障处理程序。27.发电机正常运行时,其中性点与机端同相电流之差等于零。28.与比率制动式动作特性相比,折线式比率制动特性,在电气元件内部故障时,纵差保护动作的灵敏性较高。29.以串联方式出现于

6、信号回路的干扰称为差模干扰。30.微型机发电机纵差保护方案主要有:采样瞬时值法、基波比率制动法和故障分量发电机纵差保护算法。三、简答题(本大题共 5 小题,每小题 4 分,共 20 分)31.画出逐次比较式数据采集系统原理构成图。32.周期为 TP信号的傅立叶级数表达式是什么?给出计算基波正弦分量和余弦分量幅值a1、b 1的计算公式。周期为 TP 信号的傅立叶级数表达式是什么?给出计算基波正弦分量和余弦分量幅值 a1、b1的计算公式。答:)cossin() 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保护试卷 第 3 页 共 7 页其中基波角频率为 1=2f1基波分量为 )c

7、ossin()111 twbtatx 2)(cs)(2)0(1 NxkNbka(k=1,2,.,N-1 )33.什么是三点乘积算法?给出计算正弦电流量有效值的计算公式。什么是三点乘积算法?给出计算正弦电流量有效值的计算公式。答:三点乘积算法是利用正弦电压和电流的三个连续的等时间采样间隔的采样值计算出正弦电压、电流有效值和测量阻抗的数值的算法。此算法可以避免系统频率 f 的变化对计算结果的影响。2312)(4iiI34.鉴别变压器励磁涌流有哪些方法? 鉴别变压器励磁涌流有哪些方法?答:鉴别变压器励磁涌流的方法主要有:1)鉴别短路电流与励磁涌流波形差别的间断角制动。2)二次谐波制动。35.干扰进入

8、微机保护装置后可能产生什么后果? 干扰进入微机保护装置后可能产生什么后果?干扰进入微机保护装置后可能产生下列后果:1)运算或逻辑出现错误。2)运行程序出轨。3)损坏微型机芯片。四、计算题(本大题共 2 小题,每小题 6 分,共 12 分)36.某离散控制系统的差分方程为 y(n+2)+0.6y(n+1)+O.08y(n)=1其中:y(O)=O,y(1)=1,u(k)=1,(k=0,1,2,)。试求:y(2),y(3)。分析稳定性。某离散控制系统的差分方程为 y(n+2)+0.6y(n+1)+O.08y(n)=1其中:y(O)=O,y(1)=1,u(k)=1,(k=0,1,2,)。试求:y(2)

9、,y(3)。分析稳定性。解:(1) n=0 时 y(2)+0.6y(1)+0.08y(0)=1y(2)+0.6+0=1 y(2)=4n=1 时 y(3)+0.6y(2)+0.08y(1)=1y(3)+0.6*0.4+0.08=1 y(3)=0.68(2)对差分方程 y(n+2)+0.6y(n+1)+0.08y(n)=1 两边取 Z 变换,得Z2 Y(z) -y(0)+y(1)Z-1+0.6ZY(z) - y(0) +0.08Y(z) =U(z)Y(z)( Z+ 0.6Z + 0.08 ) = U(z)+Z 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保护试卷 第 4 页 共 7

10、 页U(z)+Z = 1Z+Z = *Z = ZU(z) Y(z)( Z+ 0.6Z + 0.08 ) = ZU(z) H(z)= = Y( z)U( z) ZZ+0.6Z+0.08特征方程 Z+0.6Z+0.08=0Z1 = - 0.4 Z2 = - 0.2Zi1 所以系统稳定37.离散系统差分方程为 y(n)=x(n)+ (n-1)+x(n-2)3离散系统差分方程为 y(n)=x(n)+ (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:(1)对差分方程两边取 Z 变换得 Y(z)=X(z) (1+ Z-1+Z-2) R()

11、3 H(z)= = 1+ Z-1+Z-2 = 21Z2+ z+1=0Y( z)X(z) 3Z1= 21j Z2= j(2)H(e jwT)= H(z)z = e jwT =1+ e -jwT +e j2wT 3 R() R()R ()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)五、分析题(本大题共 2 小题,每小题 6 分,共 12 分)38.半周期傅立叶算法的使用条件是什么?给出利用故障电气量的半周期采样值 x(1)、x(2)、x( )计算其基波分量幅值 x1的计算公式。2N半周期傅立叶算法的使用条件是什么?给出利用故障电气量的半周期采样值 x(1)

12、、x(2)、x( )计算其基波分量幅值 x1 的计算公式。答:半周期傅立叶算法的使用条件是要求在电流或电压信号中,只含有基波频率和基波频率奇数倍频的信号。 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保护试卷 第 5 页 共 7 页)2,.1(,2cos)(4in1 NkkxNba csi)( 111 twbttx幅值 22aX39.与傅立叶算法相比,最小二乘法有何特点?.与傅立叶算法相比,最小二乘法有何特点?答:在电力系统发生故障时,短路电流中含有衰减性非周期分量,在实际使用傅立叶算法时,要考虑对衰减性非周期分量的补偿。最小二乘法是一种拟合的算法,将电力系统的故障电流和电压拟

13、合成由衰减性非周期分量、基波到基波整数倍频的五次谐波的形式,利用冗余的故障电流和电压的采样值计算出被拟合的各谐分量的幅值和相角。因此不必考虑对衰减性非周期分量的补偿。六、应用题(本大题共 2 小题,每小题 6 分,共 12 分)40.发电机纵差保护方案中,基波相量法标积制动式如何提高内部故障的灵敏性和外部故障的选择性?发电机纵差保护方案中,基波相量法标积制动式如何提高内部故障的灵敏性和外部故障的选择性?答:标积制动式IN-IT2S(INITcos) 为 IN 与 IT 的相位角,INITcos 为标积量;S 为标积制动系数。(1)区外发生短路在区外发生短路时,有 IN=IT, 值较小,因此制动

14、量分别为 SINITcos0。(2)区内发生短路标积制动原理制动量当 值较大,大于 90 ,SINITcos 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.简要说明异步采样和同步采样的特点。简要说明异步采样和同步采样的特点。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

15、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。 祝考生 Pass60浙 02313# 电力系统微型计算机继电保护试卷 第 6 页 共 7 页七、综合题(本大题共 2 小题,每小题 7 分,共 14 分)42.分析差分滤波器 y(k)=x(k)+x(k-3)的滤波性能。分析差分滤波器 y(k)=x(k)+x(k-3)的滤波性能。解:差分滤波器 )3()()(kxky加法滤波器 mx脉冲传递函数为 ZzH1)(频率特性 TjeeTjmTj sincos幅频特性 222)()()( mj)2cos令 1,2f为基波, 1NfTfs, 1N, kf则当 2)1(4231 nkNfTm, (n=1,2,3)时,0)(TjeH即可滤除 4)(2n次谐波,.3,1n即 ),.1(2,.62nk43.设采样频率为 600Hz,要求保留三次谐波分量,完全滤除直流和其它谐波分量,(最高谐波次数为 k=5),试用零点配置法设计数字滤波器。设采样频率为 600Hz,要求保留三次谐波分量,完全滤除直流和其它谐波

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