全國2024年4月高等教化自學考試

電力系統微型計算機繼電愛護試題

課程代碼：02313

一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)

在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題H要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。

錯選、多選或未選均無分，

L單位階躍信號l(t)的采樣信號Z變換是

2.假如離散信號f(k)的Z變換為F(z),則f(k+l)的Z變換為z[F(z)-f(0)]

3.假如采樣頻率是500Hz,無失真采樣時，連續時間信號的最高允許頻率是250Hz

4.對于圖示離散系統假如4Gl(s)]=Gl(z),Z[G2(s)]=G2(z),Z[Gl(s)G2(s)X(s)]=GlG2X(z),則y(n)

的Z變換Y(z)為GlG2X(z)

5.某正弦電氣晶的兩個采樣值為6和8,采樣點間隔的電角度為90。，則該正弦最的帷值是

10

6.數字濾波器y(n)=x(n)-2x(n-2)+3x(n-3),在采樣周期是ms時,時間窗是ms

7.全周期傅立葉算法利用N點周期采樣值x(O廣x(N)計算二次諧波正弦重量幅值a2的計算公

式是

8.輸電線路發生CA兩相短路時，運用解微分議程算法時，電壓u(t)應選為uca(t),電流i(t)

應選為ica(t)

9.100Hz正弦電氣量采樣周期為(ms)時，相鄰兩個采樣點間隔的電角度是60°

10.輸電線路始端相電流故障重量的特征是B、C兩相幅值相同，相量之和為零，A相幅值為

零，則線路發生的故障是BC兩相短路

二、填空題(本大題共20小題，每小題1分，共20分)

請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。

11.與常規繼電愛護相比，微型機繼電愛護供應的故障信息和愛護動作行為信息更多。

12.在限制系統中，只要有一處信號是時間的離散函數，則稱之為離散限制系統。

13.在開關量輸出電路中，采納光電隔離技術的目的是提高微型機繼電愛護裝置的抗干擾實

力。

14VFC型數據采集系統中的計數器用于計最VFC元件輸出的電壓信號積分值。

15.逐次比較式數據采集系統將模擬電氣量轉換成數字量時，須要肯定的轉換時間。

16.采樣周期是T的離散限制系統，其頻率特性H(ejsT)是W的周期函數，周期是2冗/「

17.合理設置數字濾波器脈沖傳遞函數極點可以把模擬量中有用的頻率重量提取。

18.輸電線路正常運行時，相電流瞬時采樣值差突變量起動元件4心等于零。

19.兩點乘積算法的計算精度與電網頻率改變值有關。

20.采納傅立葉算法時，不須要對電流、電壓的周期采樣數據進行濾波。

21.解微分方程算法采納電流的平均值代替其采樣值。

22.在電力系統正常運行時，三相電壓采樣值之和為零。

23.零點濾波器用于將輸入信號中的某些頻率信號濾除。

24.從信號中提取其中有用頻率重量的過程稱為濾波。

25.微型機距離愛護的軟件程序主要有三個模塊一一始化及自檢循環程序、采樣中斷服務子

程序。

26.在電力系統發生故障時，相電流差突變量起動元件用來起動微型機距離愛護程序中的故

障處理程序。

27.發電機正常運行時，其中性點與機端同相電流之差等于零。

28.與比率制動式動作特性相比，折線式比率制動特性，在電氣元件內部故障時，縱差愛護

動作的靈敏性較高。

29.以串聯方式出現于信號回路的干擾稱為差模干擾。

30.微型機發電機縱差愛護方案主要有：采樣瞬時值法、基波比率制動法和故障重量發電機

縱差愛護算法。

三、簡答題(本大題共5小題，每小題4分，共20分)

31.畫出逐次比較式數據采集系統原理構成圖。

32.周期為TP信號的傅立葉級數表達式是什么?給出計算基波正弦重量和余弦重量幅值al、

bl的計算公式。

周期為TP信號的傅立葉級數表達式是什么?給出計算基波正弦重量和余弦重量幅值al.bl

的計算公式。

答：

其中基波角頻率為31=2nfl

基波重量為

(k=l,2,

33.什么是二點乘積算法?給出計算正弦電流量有效值的計算公式。

什么是三點乘積算法?給出計算正弦電流量有效值的計算公式。

答：三點乘積算法是利用正弦電壓和電流的三個連續的等時間采樣間隔的采樣值計算出正弦

電壓、電流有效值和測量阻抗的數值的算法。此算法可以避開系統頻率f的改變對計算結果

的影響。

34.鑒別變壓器勵磁涌流有哪些方法？鑒別變壓器勵磁涌流有哪些方法？

答：鑒別變壓器勵磁涌流的方法主要有：1)鑒別短路電流與勵磁涌流波形差別的間斷角制

動。2)二次諧波制動。

35.干擾進入微機愛護裝置后可能產生什么后果？干擾進人微機愛護裝置后可能產生什么后

果?干擾進入微機愛護裝置后可能產生下列后果：1)運靠或邏輯出現錯誤。2)運行程序出

軌。3)損壞微型機芯片。

四、計算題(本大題共2小題，每小題6分，共12分)

36.某離散限制系統的差分方程為y(n+2)+0.6y(n+l)+0.08y(n)=l

其中：y(O)=。，y(l)=l?uik)=l,(k=0,1,2,…)。試求：①y(2),y(3)。②分析穩定性，

某離散限制系統的差分方程為y(n+2)+0.6y(n+l)+0.08y(n)=l

其中：y(O)=O,y(l)=l,u(k)=l,(k=0,1,2,…)。試求：@y(2),y⑶。②分析穩定性，

解：(1)n=0時y(2)+0.6y⑴+0.08y(0)=l

y(2)+0.6+0=lAy(2)=4

n=l時y(3)+0.6y(2)+0.08y(l)=l

y⑶+0.6*0.4+0.08=1:.y(3)=0.68

(2)對差分方程y(n+2)+0.6y(n+l)+0.08y(n)=l兩邊取Z變換,得

Z2{Y(z)-[y(0)+y(1)Z-l]}+0,6Z{Y(z)-y(0)}+0.08Y(z)=U(z)

Y(z)(Z2+0.6Z+0.08)=U(z)+Z

U(z)+Z=+Z=*Z=ZU(z)Y(z)(Z2+0.6Z+0.08)=ZU(z)

:.H(z)==

特征方程Z2+0.6Z+0.08=0

Z1=-0.4Z2=-0.2

IZiI<1所以系統穩定

37.離散系統差分方程為yin)=x(n)+(n-l)+x(n-2)

離散系統差分方程為y(n)=x(n)+(n-l)+x(n-2)

試求：⑴脈沖傳遞函數H(z)及其零點。(4分)

⑵頻率特性表達式。(2分)

解：(1)對差分方程兩邊取Z變換得Y(z)=X(z)(1+Z-1+Z-2)

:.H(z)==1+Z-1+Z-2=Z2+z+l=0

Zl=jZ2=j

(2)H(ejwT)=H(z)Iz=ejwT=l+e-jwT+e-j2wT

試求：(1)脈沖傳遞函數H[z)及其零點。(4分)

⑵頻率特性表達式。(2分)

五、分析題(本大題共2小題，每小題6分，共12分)

38.半周期傅立葉算法的運用條件是什么?給出利用故障電氣量的半周期采樣值x(l)、x(2)、…、

x()計算其基波重最幅值xl的計算公式。

半周期傅立葉算法的運用條件是什么?給出利用故障電氣量的半周期采樣值x(l)、x(2)、…、

x()計算其基波重量幅值xl的計算公式。

答；半周期傅立葉算法的運用條件足要求在電流或電壓信號中，只含有基波頻率和基波頻率

奇數倍頻的信號。

幅值

39.與傅立葉算法相比，最小二乘法有何特點？

.與傅立葉算法相比，最小二乘法有何特點？

答:在電力系統發生故障時，短路電流中含有衰減性非周期重量,在實際運用傅立葉算法時，

要考慮對衰減性非周期重量的補償。

最小二乘法是一種擬合的算法，將電力系統的故障電流和電壓擬合成由衰減性非周期重量、

基波到基波整數倍頻的五次諧波的形式，利用冗余的故障電流和電壓的采樣值計算出被擬合

的各諧重量的幅值和相角，因此不必考慮對衰減性非周期重量的補償。

六、應用題(本大題共2小題，每小題6分，共12分)

40.發電機縱差愛護方案中，基波相量法標積制動式如何提高內部故障的靈敏性和外部故障

的選擇性？

發電機縱差愛護方案中，基波相量法標積制動式如何提高內部故障的靈敏性和外部故障的選

擇性？

答：標積制動式

IIN-IT|2>S(INITcosO)

。為IN與IT的相位角，INITcos。為標積量；S為標積制動系數。

(1)區外發生短路

在區外發生短路時，有IN=IT,。值較小，因此制動量分別為SINITcos0>0。

(2)區內發生短路

標積制動原理制動量當。值較大，大于90°,SINITcos。就變成了負值。負值的制動

量在數學上就是動作量，更有助于愛護動作。標積制動原理反應區內短路故障的靈敏度很高。

(3)發電機未并網前或解列運行時的內部短路

在發電機并網前發生的內部短路，由于發電機機端無電流，僅有中性點有短路電流，因

此標積原理的制動量為0,而比率制動原理不為0，明顯，標積原理的動作裕度更大，對動

作更牢靠。

41.簡要說明異步采樣和同步采樣的特點。

簡要說明異步采樣和同步采樣的特點。

答：異步采樣，也稱為定時采樣，即采樣周期或采樣頻率恒久地保持固定不變。

同步采樣也稱為跟蹤采樣，即為了使采樣頻率始終與系統實際運行頻率保持固定的比例關系,

必需使采樣頻率隨系統運行頻率的改變而實時地調整。

七、綜合題(本大題共2小題，每小題7分，共14分)

42.分析差分濾波器y(k)=x|k)+x(k-3)的濾波性能。

分析差分濾波器y(k)=x(k)+x(k-3)的濾波性能。

解：差分濾波器

加法濾波器

脈沖傳遞函數為

頻率特性

幅頻特性

令為基波，，，

則當，(n=l,2,3……)時，

即可濾除次諧波，

即

43.設采樣頻率為600Hz,要求保留三次諧波重量，完全濾除直流和其它諧