全国2008年4月自考试卷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f(k)的Z变换为F（z），则f（k+1）的Z变换为（ ） A.zF（z） B.z[F（z）-f（0）] C.z[F（z）+f（0）] D.F（z）·f（0） 2.滤波方程是y（n）=x（n）+2x（n-2）-x（n-5）的数字滤波器，当采样周期是时间窗为（ ） A.
5ms时，其35ms 615ms 3B.
5ms 3C.
25D.3ms
3.递归型数字滤波器脉冲传递函数极点的幅值一定要（ ） A.等于1 B.大于1 C.小于1 D.等于无穷大
4.狭窄带通滤波器极点的幅值越接近于1，其通带宽度将（ ） A.变窄 B.变宽 C.不变 D.和输入信号有关
5.采样周期为1（ms）的正弦模型两点乘积算法时间窗是（ ） A.1（ms） B.2（ms）
1015（ms） D.（ms） 336.当连续时间信号中的最高频率为300Hz时，则无失真采样频率fs，应选择为（ ） A.fs=300Hz B.fs=150Hz C.150Hz 7.在发生CA两相短路故障时，相电流瞬时采样值差突变量起动元件ΔIab、ΔIca和ΔIbc中，动作最灵敏的是（ ） A.ΔIbc B.ΔIab C.ΔIca D.ΔIbc和ΔIab 8.在发生B相接地故障时，解微分方程算法中的电压u(t)应选择为ub(t)，而电流i(t)应选择为ib(t)+KL3i0和（ ） A.ic(t)+KR3i0(t) B.ia(t)+KR3i0(t) C.ib(t)+KR3i0(t) D.ib(t)+KL3i0(t) 9.当输电线路发生C相接地故障时，线路始端相电流故障分量幅值的特征是（ ） A.A相最大，B相、C相都等于零 B.B相最大，A相、C相都等于零 C.C相最大，A相、B相都等于零 D.A相、B相、C相都相等 10.以下哪种现象不属于干扰对继电保护装置的影响（ ） ．C. A.运行程序出轨 C.运算或逻辑出错 B.运行时间过长 D.损坏微型机芯片 11 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.与常规继电保护装置相比，微机保护的性能_更优良_。 12.如果采样频率小于被采样连续时间信号最高频率的两倍时，采样信号的频谱将出现_混叠_。 13.三个采样信号之和的Z变换等于每个信号Z变换的_和_。 14.已知x（t）的Z变换为X（z），且X（z）极点的幅值都小于1，则基于X（z）的x（0）计算式为_ P18页式（2-36）_。 jwT 15.如果离散系统的脉冲传递函数为H（z），则其频率特征表达式为_ H（e ）= H（z）I z= jwT e 。 -TS 16.零阶保持器的传递函数为_ G(S)=（1-e）/S _。 17.微型机继电保护装置的硬件电路由五个功能单元构成，它们是数据采集系统，微型机系统，开关量输入输出电路，工作电源和_人机对话微型机系统_。 18.逐次比较式数据采集系统，将模拟电气量转换成数字量需要一定的_转换时间。 19.在不同采样时刻上，依次完成对所有模拟输入信号采样的采样方式称为_顺序采样。 20.分辨率是衡量量化误差的重要依据，逐次比较式模数转换器的转换数据位数越多，其分辨率越高、量化误差就_越小。 21.开关量输出电路中采取光电隔离措施的目的是为了提高微机保护装置的抗干扰能力。 22.VFC式数据采集系统中的计数器用于计算VFC元件输出的_电压信号积分值_。 23.与模拟滤波器相比，数字滤波器不存在前后两级之间阻抗的_匹配问题_。 24.设计非递归型数字滤波器时，要求设计样本的单位冲激响应h（t）具有_有限的时间长度_。 25.零点滤波器能够将输入信号中的某些频率分量信号_滤除_。 26.导数算法要求采样信号是时间的_正弦函数_。 27.在电力系统正常运行时，相电流瞬时采样值差突变量起动元件的工作状态是_不动作_。 28.解微分方程算法需要电压、电流采样值个数至少为_三个_。 29.微型机发电机纵差保护方案主要有：标积制动法、基波分量法和_故障分量发电机纵差保护算法_。 30.电流量采样数据的自检方法主要采用_ ia(k)+ib(k)+ic(k)=i0(k)_。 三、简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 31.逐次比较式数据采集系统中，设置模拟低通滤波器的用途是什么？ 电力系统发生故障时，故障电流、电压中含有一定的高高次谐波分量，这些较高频率的高次谐波分量并不都是继电保护原理所要获取的反映系统故障的主要特征量，如不加以滤除，将要求采样频率过高。 因此，为了保证采样过程满足采样定理，确保采样数据的质量，在各模拟信号的输入通道上，在对各模拟信号采样之前装设模拟低通滤波器，将频率高于某一频率的信号加以滤除。 32.在使用正弦模型算法之前，为什么要使用狭窄带通滤波器对电气量瞬时采样数据进行数字滤波？ 正弦模型算法的原理是假定故障电流电压是时间的正弦函数，但实际上故障电流电压信号中，不仅含有基波分量而且还含有其他频率成分，所以应将此电气量采样值经过数字滤波，将故障电气量中的基波或某一次谐波分量的采样值单独提取出来之后，方能使用。 33.使用傅立叶算法时，是否需要对非正弦周期函数电流量的周期采样数据进行数字滤波？为 12 什么？ 不需要滤波。因为从傅立叶算法的原理看，算法本身就具有滤波的性能，所以可以直接使用电流电压的采样数据来计算所需谐波分量的有效值和相角。 2）电流采样值中含有衰减性非周期分量时，直接计算电流的基波分量幅值和相角时，计算结果和实际值有很大的差别。因此，必须采取一定的补偿方法加以补偿，促使补偿后的值与实际值相同。 34.在变压器纵差保护中，为什么要识别励磁通流？有哪些识别方法？ 在变压器空载投入和外部故障切除后，可能出现数值较大的励磁涌流，最大时可达到额定值的6~8倍。会导致纵差保护误动作，所以必须识别。 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。 35.什么是干扰？如何分类？对微机保护有什么危害？ 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。 电磁干扰三要素：干扰源、耦合通道、敏感回路。 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.某离散系统差分方程为： 8y(n+2)+6y(n+1)+y(n)=u(n) 其中：y(0)=0, y(1)=0;n≥0时，u(n)=1;n<0时，u(n)=0 试求：(1)y(2), y(3), y(4) （3分）；（2）分析稳定性（3分） 37.已知：离散控制系统的差分方程为y(k)=x(k)+x(k-1)+x(k-2) 试求：（1）脉冲传递函数G(z)（3分） （2）如采样周期为T，给出频率特性表达式（3分） 五、分析题（本大题共2小题，每小题6分，共12分） 38.双侧有电源输电线路发生单相接地故障，故障点处存在过渡电阻时，测量阻抗有何特点？对距离保护有何影响？ 特点：过渡电阻的存在，在线路保护安装处的附加测量阻抗可能是感性的，也可能是容性的。 影响：将使距离保护的阻抗元件动作，造成保护范围伸长或缩短，如不采取措施，将使距离保护拒动或越区动作。 39.半周期傅立叶算法的使用条件是什么？与全周期傅立叶算法相比有何特点？ 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。 与全周期傅立叶算法相比，缩短了算法的运算时间，提高微机保护的速动性。 六、应用题（本大题共2小题，每小题6分，共12分） 40.设i1和i2是正弦量的两个采样值，采样间隔为ΔT，给出两点乘积算法计算有效值I的计算公式，其计算精度与系统运行频率有关吗？ 13 22I2?(i12?i2?2i1?i2cosw?T)／sin2w?T （按50Hz频率运行来确定采样间隔电角度w?T)，在系统运行频率变化时，计算结果带来一定误差。 41.给出发电机纵差保护的标积制动式方案，说明其有何特点？ 标积制动式∣IN-IT∣2＞S(INITcosθ）θ为IN与IT的相位角，INITcosθ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，θ值较小，因此制动量分别为SINITcosθ>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 °，SINITcosθ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。 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，要求只保留五次谐波分量，完全滤除直流和其它谐波分量（输入信号中基波频率为50Hz，最高谐波次数为k=5），试用零点配置法给出数字滤波器的脉冲传递函数。 -1-1-2 ：H0(z)=1-Z H1(z)=1-1.732Z+Z -1-2-2 H2(z)=1-Z+Z H3(z)=1+Z -1-2-1-2 H4(z)=1+Z+Z H5(z)=1+1.732Z+Z H(z)= H0(z) H1(z) H2(z) H3(z)H4(z) 43.假设采样周期为T，试分析滤波方程为y(k)=x(k)+x(k-3)数字滤波器的滤波性能。 差分滤波器 k ) ? x x ( k ? 3 y(( k ) ?) 加法滤波器 y(k)?x(k)?x(k?m) ?mH(z)?1?Z脉冲传递函数为 频率特性 H(ej?T)?1?e?jm?T?1?cosm?T?jsinm?T 222幅频特性 H(ej?Tm?T))?(1?cosm?T)?sin(m?T)?2cos(2s 令 ??2?f,f1为基波， f?1?Nf1，NT?12，f?kf1 （n=1,2,3……）时， 则当 m?T3?2?kf1????k?(2n?1)22?Nf142 14 即 可 滤 除 H(ej?T)?0 次 谐 波 ， k?2(2n?1)?4n?2,(n?1,2,3...)，即 k?2,6,10,...,2(2n?1) 15