最新全国7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.pdf

全国 2010 年 7 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 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 全国 2010 年 7 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)被采样后，其采样信号的 Z 变换是111z 2如果 f(k)的 Z 变换为 F(z)，则 f(k+1)的 Z 变换为 z F(z)-f(0)3采样频率是 500Hz 时，无失真采样对模拟信号的最高允许频率是 250Hz 4如果 ZG1(s)=G1(z)，ZG2(s)=G2(z)，则图示离散控制系统响应 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、8，间隔的电角度为 90，则该正弦量的幅值是 10 6滤波方程是：y(n)=x(n)-2x(n-2)+3x(n-3)的数字滤波器，当采样周期是35ms 时，其时间窗是315ms 7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 Nk4sinkxN21N0k 8对于 CA 两相短路，采用解微分方程算法时，电压 u(t)应选为 Uca(t)，电流 i(t)应选为 ica(t)9100Hz 正弦电气量周期采样点数为 12 时，则相邻两个采样点间隔的电角度是 30 10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离散系统引入零阶保持器后不增加系统的稳定性。13开关量输出电路中采用光电隔离技术后，提高了微型机继电保护装置的抗干扰能力。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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 14VFC 型数据采集系统中的计数器用于计量 VFC 元件输出的脉冲的个数。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)的周期是 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系统正常稳定运行时，相电流瞬时采样值差突变量起动元件Ica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傅立叶算法不需要对电流、电压的周期采样数据进行滤波。21解微分方程算法需要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。23零点滤波器能够将输入信号中的某些频率信号滤除。24从某一信号中，提取其中有用频率信号的过程称为滤波。25微型机距离保护的软件程序主要有三个模块初始化及自检循环程序、故障处理程序和采样中断服务子程序。26在电力系统故障时，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，中性点与发电机机端同相电流大小相等。28与无制动特性差动保护相比，采用比率制动特性的差动保护，在电气元件内部故障时，提高了差动保护动作的灵敏度。29以串联方式出现于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绘出逐次比较式数据采集系统原理构成图。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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 32简要说明数字滤波器的优点。与传统的模拟滤波器相比，数字滤波器具有以下几方面的优点：1）可靠性高。2）不存在阻抗匹配问题。3）灵活性高。4）可分时复用 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。231223122222)(4)(42iiiiiiiI 34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干扰进入微机保护装置后，可能带来什么后果?抗干扰软件对策有哪些?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某滤波器的冲激响应为：n 0 1 2 3 4 5 6 h(n)0-0.5-0.866-1-0.866-0.5 0(1)写出该滤波器的差分方程；(2)当采样序列 x(n)=10，10，10输入到该滤波器时，求滤波器的输出。（1）差分方程为 y(n)=h(k)x(n-k)=-0.5x(n-1)-0.866x(n-2)-x(n-3)-0.866x(n-4)-0.5x(n-5)(2)采样序列 x(n)=10,10,10 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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 数字滤波器完成每一次运算，需要输入信号采样值的个数为 6 个。采样序列 x(n)只提供 3 个采样值，由于无法提供足够的采样值，滤波器无法完成一次运算，数字滤波器处于暂态过程中而没有输出。37某模拟信号 u(t)=10+10sin(100t+30)，经采样频率 fs=600Hz 对其进行采样，试求：(1)写出一个周期的采样值序列；(2)写出傅立叶算法提取基波分量实、虚部的表达式；(3)经傅立叶算法对(1)中的采样序列进行提取基波分量计算，其准确的有效值应是多少?解：U(t)=10+10sin(100 t+300)（1）、基波 50Hz，N=12，间隔电角度为 300。U(t)信号的采样值与采样时刻的对应关系 k 0 1 2 3 4 5 6 U(k)15 18.66 20 18.66 15 10 5 k 7 8 9 10 11 12 U(k)1.34 0 1.34 5 10 15 k 1 2 3 4 5 6 sin(k/6)0.5 0.866 1 0.866 0.5 0 k 7 8 9 10 11 12 sin(k/6)-0.5-0.866-1-0.866-0.5 k 1 2 3 4 5 6 cos(k/6)0.866 0.5 0-0.5-0.866-1 k 7 8 9 10 11 12 cos(k/6)-0.866-0.5 0 0.5 0.866 （2）、1112sin)(2NkNkkxNa 1112)(2cos)(2)0(2NkNxNkkxxNb（3）、a1=1/6*(18.66*0.5+20*0.866+18.66*1+15*0.866+10*0.5+0-1.34*0.5-0-1.34*1-5*0.866-10*0.5)=1/6*(9.33+17.32+18.66+12.99+5-0.67-1.34-4.33-5)=8.66 b1=1/6(15+18.66*0.866+20*0.5+0-15*0.5-10*0.866-5*1-1.34*0.866-0+0+5*0.5+10*0.866)=1/6(15+16.16+10-7.5-8.66-5-1.16+2.5+8.66)=5 2X12=a12+b12 X1=7.07 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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 五、分析题(本大题共 2 小题，每小题 6 分，共 12 分)38已知离散系统的差分方程为 7y(k+2)+8y(k+1)+y(k)=u(k)试求：(1)脉冲传递函数 G(z)。(2)分析系统稳定性。已知离散系统的差分方程为 7y(k+2)+8y(k+1)+y(k)=u(k)试求：(1)脉冲传递函数 G(z)。(2)分析系统稳定性。解：（1）对差分方程两边取 Z 变换，在 y(0)=y(1)=0 时，得 7Z2Y(z)+8ZY(z)+Y(z)=u(z)G(Z)=Y(Z)U(Z)=17Z2+8Z+1 (2)特性方程 7Z2+8Z+1=0 解得 Z1=1 Z2=1 7 因为|Z1|=1 所以系统临界稳定。39分析差分滤波器 y(k)=x(k)+x(k-3)的滤波性能。解：)()()(mkxkxky z 变换得 )()()(zXZzXzYm mZZXZYzH1)()()(（2）mwTjmwTeeHjmwTjwTsincos11)(幅频特性)(sin)cos1()(22TmTmeHTj)2sin(2Tm 令1,2ff为基波 11NfTfs 12N，1kff 则当nkNmNfkfmTm11222（n=0，1,2,3）时，0)(TjeH m=3 时，即可滤除mnk/12=4n 次谐波，（n=0，1,2,3）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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 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?分析：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，因此制动量分别为SINITcos 0。(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(1)输电线路发生 BC 两相短路时，列出求 R、L 的微分方程，并说明计算步骤；(2)图示为多边形阻抗元件的动作特性，写出其动作判据。解：（1）、输电线路发生 BC 两相短路时，列出求 R、L 的微分方程，并说明计算步骤；答：1、22221111dtdiLRiudtdiLRiu，令 D1=11dtdi，D2=22dtdi，则2112211221121221DiDiDuDuRDiDiiuiuL 2、计算步骤 1）AB 两相短路，u=uaub，i=iaib 进行分析。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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2）取三个不同采样时刻分别为 tk、tk+1、tk+2，用差分近似代替微分，用平均值代替采样值。222212211112211KKKKKKKKiiiiiiuuuuuu sKKsKKTiiDTiiD12211 3）代入解方程 22221111dtdiLRiudtdiLRiu 得 2112211221121221DiDiDuDuRDiDiiuiuL（2）、动作判据为：Rm tg XmXset.1+Rm tg Xm ctg(900+)RmRset.1+Xm ctg 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 fs=600Hz，对一工频正弦信号 u(t)进行采样，得到一离散序列u(n)试证明：先经一阶差分滤波u(n)-u(n-1)，再给半周绝对值积分算法，计算其有效值的表达式为：26u5u4u3u2u1u20u15sin24U 解：（1）滤波器差分方程为 Y(n)=U（n）-U（n-1）两边取 Z 变换，得 Y（z）=U（z）（1-Z-1）H（z）=Y（z）U（z）=1-Z-1 H（e jwT）=1-e-jwT 幅频 H（e jwT）)2sin(2T 对工频正弦信号，采样频率fs=600Hz 时 H（e jwT）=2sin15 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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度精品好资料-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除（2）令工频正弦信号为 U（t）=2 Um sin（t+）可知该正弦函数的绝对值积分为 S=U（0）2+51KU（k）+U（6）2=mU22 U（t）经过上述滤波器滤波输出，其正弦基波的幅值为原来的 2sin15倍，设初相角度变为，则有 U0（t）=2 U sin（t+）=2sin152 Umsin（t+）其绝对值半周积分为 S0=U22=mU215sin2*20=2sin15 S U=2sin15 S 2 2 =sin15 2 U(0)2+u(1)+u(2)+u(3)+u(4)+u(5)+U(6)2 43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。解：H0(z)=1-Z-1 H1(z)=1-1.732Z-1+Z-2 H2(z)=1-Z-1+Z-2 H3(z)=1+Z-2 H4(z)=1+Z-1+Z-2 H5(z)=1+1.732Z-1+Z-2 H(z)=H0(z)H1(z)H2(z)H4(z)H5(z)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单位阶跃信号果则图示离散控制系统响应的变换为某正弦电气量的两个采样为间隔的电角度为则该正弦量的幅是滤波方程是的数字两相短路采用解微分方程算法时电压应选为电流应选为正弦电气量周期采样点数为时则相邻两个采样点间隔的电角度