1、判斷題1、采樣值濾序算法的特點是，計算量非常小，只需要做簡單的加減法運算（電 壓采樣值前的系數均為 1），而且響應速度也比較快。 若想進一步加快響應速度， 而且不對 N 的選擇附加限制，就不可避免地需要進行乘除法運算，這將加大計 算量。（正確）2、數字濾波算法是直接從采樣序列中求取電氣信號的特征參數并且進而實現保 護原理。 （錯）3、級聯濾波器的時延為各個濾波器的時延之和，幅頻特性為各個濾波器的幅頻 特性之積。（正確）4、數字濾波器是以計算電氣量特征參數為目的的一種特殊算法。 （錯）5、富氏算法原理簡單，計算精度高，因此在微機保護中得到了廣泛應用，該算 法的數據窗較短，從而提高了保護的動作速度

2、。 （錯）6、所有的保護功能都具有 TV 斷線自檢的功能 （錯）二 填空題1微機保護主要包括 進行數據采集的輸入通道 、 進行數據處理及相應判 斷的數字核心部分 、 輸出通道 以及 人機接口 四部分。 2微機保護的數據采集系統一般由模擬量輸入變換回路 、 低通濾波回路 、 采樣保持回路 、 多路轉換器 以及 數模轉換（ A/D）回路 五 部分組成。3、數字繼電保護裝置的中央數據處理系統一般由 _ CPU _、_存儲器_、定時 器/ 計數器 、Watchdog等組成。4、微機保護運行程序和一些固定不變的數據通常保存在微控制器的_ EPROM_內存中。5、開關量輸入通道主要由輸入緩沖器、 _輸入調

3、理電路 _、輸入口地址譯碼電 路等組成。6、信號調理主要包括： _轉換 _、_濾波_、_隔離 _等。7、干擾形成的三個基本要素： _干擾源_、_傳播途徑 _、_被干擾對象 _。8、電磁干擾常可以分為： _ 共模干擾 _、 _差模干擾 _。9、硬件冗余技術可分為： _靜態冗余法 _、_動態冗余法 _、_混合冗余法 _。10、在各種繼電保護原理中，廣泛使用對稱分量。對稱分量包括零序分量 、 正序分量 、 負序分量 。11繼電保護的基本結構大致上可以分為三部分：信息獲取與初步加工 、 信息的綜合、分析與邏輯加工、決斷 、 決斷結果的執行 。12所謂采樣，就是將一個在時間上連續變化的模擬信號轉換為在時

4、間上離散的模擬量。13由于采用頻率不夠高，導致采樣值對應多種的可能波形的現象稱為頻率混疊。14采樣定理指出，要用采樣值準確無誤地表示原始輸入信號，采樣頻率必須 大于原始信號中 最高次頻率分量的兩倍 。15模數轉換的過程實質上就是對模擬信號進行 量化和編碼 的過程。 16所謂量化，就是把時間上離散而數值上連續的模擬信號以一定的準確度變 為時間上和數字上都離散化 或量級化 的等效數值。17根據 A/D 轉換的原理和特點不同，可將 A/D 轉換分為 直接式 A/D 轉換和間 接式 A/D 轉換兩大類。18常見的直接式 A/D轉換有： 逐次逼近式 A/D、記數式 A/D和并行轉換式 A/D 等。19常

5、見的間接式 A/D轉換有：單積分式 A/D、雙積分式 A/D和V/F轉換式 A/D 等。20A/D轉換器的性能參數主要有： 分辨率、精度和轉換時間 。 21防止電磁干擾的硬件措施主要包括： 隔離、屏蔽和接地 幾方面。 22常用的軟硬件結合的抗干擾措施有： 軟、硬件結合的程序異常復位措施 、 關鍵輸出口編碼校核 、軟、硬件冗余技術 。24就數字濾波器的運算結構而言，主要包括 遞歸型和非遞歸型 兩種基本形式。 25數字濾波器的濾波特性通常可用它的頻率響應特性來表征，包括幅頻特性 和相頻特性。26改善變壓器差動保護的速動性的典型方法有：差動速斷 、 低壓加速 和記憶相電流加速 等。三 選擇題1系統頻

6、率不變時，采樣值乘積算法的計算誤差為 （A）A零B無窮大 C2%D 3%2縱差保護用于反映電氣設備發生的故障類型是 （C）A單相接地B斷相 C相間短路D正常運行3濾波方程為： y n x n x n 2 的數字濾波器，采樣周期為 5/3（ms） 時，B B 相電流最大，A相、C相電流都等于零C C 相電流最大，A相、 B相電流都等于零其時間窗是 （B）A6(ms)B 5(ms)C3（ms）4輸電線路上發生D4（ms）B相接地故障時， 線路始端電流故障分量相量的特征是 （ B）。A A 相電流最大，B相、C相電流都等于零D A 相、 B相、C 相電流相等且不等于零5非遞歸型數字濾波器脈沖傳遞函數

7、的特點是 （ B）。 A只有極點，沒有零點B只有零點，沒有極點C既沒有極點，又沒有零點D既有極點，又有零點 6對 50Hz 正弦電氣量采樣頻率為 600Hz，采用兩點乘積算法計算其幅值時，算 法的時間窗為 （ A）。5 10A ms B ms3320 40C ms D ms337輸電線路發生 C 相接地短路時，解微分方程算法電壓 u t 應選擇為 uC t ，電 流 i t 應選擇為 iC t K L3i0 t 和（C）。Aia t KL3i0 t Bia t KR3i0 tCic t KR3i0 t D ib t KL3i0 t8在輸電線路發生 BC兩相短路故障時， A 相故障分量電流的幅值

8、等于零，線路 始端 B、C 兩相故障分量電流的什么等于零 （A）。A之和B之差C之積D相除9在輸電線路發生 C相單相接地故障時， 相電流差突變量起動元件 I AB， I BCI CA 不動作的是 （ A）。A I ABB I BCC ICAD I AB和 IBC10、以下哪一張圖為低通濾波器？ （C）11、人機接口與保護 CPU之間的串行通信系統是什么類型的？ （C）A、主從式 B 、分布式 C、主從分布式 D、集中式12、功率方向繼電器采用90o接線時，其動作方程為A、argUKIKej90o90oUKIKej180oC、argUKIKej90oarg可為任意值四 簡答題1什么是電磁兼容？答

9、：電磁兼容（ EMC）指的是設備或系統在其電磁環境中能不受干擾地正常 工作，而且其自身所發出電磁能量也不至于干擾和影響其他設備的正常運行。 簡單的說，電磁兼容就是各種設備和系統在共同的電磁環境中互不干擾，并能 各自保持正常工作的能力。2 數字濾波的優點有哪些？答：數字濾波器有以下優點： 濾波精度高。 具有高度的靈活性。 穩定性高。 便于分時復用。3單相接地相別判據是什么？答：通常采用相電流差突變兩選相，即在有 I0 時（包括接地判據 ）Ib Ic ,判為a相單相接地 k aIc Ia ,判為b相單相接地 k bIa Ib,判為c相單相接地 k c4實現微機母線保護要解決的問題有哪些？ 答：（1

10、）母線保護的基本原理和實現方法。（2）TA飽和對母線保護的影響和對策。（3）雙母線接線對母線保護的特殊要求和解決辦法。5微機差動保護與傳統差動保護在獲取差流方式上的主要差別是什么？ 答：（1）在微機保護中，變壓器各側的電流信號均作為獨立通道信號送入計 算機，通過對各通道電流信號采集值進行數字差計算來取得差動電流。（2）可通過數字計算進行電流相位調整。6何謂共模干擾？何謂差模干擾？ 共模干擾是作用于信號回路和地之間的干擾， 通常是由于干擾信號通過信號 回路和地之間分布電容的耙合、導致回路和地之間的電位發生突變所引起的。所謂差模干擾，指的是存在于信號回路之間且與正常信號相串聯的一種干 擾，抑制這種

11、干擾通常采用在信號回路接入低通濾波器等方法。 7光互感器與傳統電磁互感器相比，有哪些優勢？ 答：體積小、質量輕； 具有良好的絕緣性能，抗干擾能力強； 不會產生磁飽和現象，可以完整地傳變交、直流信號； 測量精度和靈敏度較高； 具有良好的頻率特性，響應速度快； 可與光纖通信系統相結合，構成可靠地檢測傳輸一體化的數據采集系 統。8方向性四邊形阻抗元件的動作判據？ 答：其動作判據為Rmtg 1 X m X set1 Rmtg 4X mctg 2 Rm Rset1 X mctg 39由 GPS構成的同步采集系統的原理是什么？ 答：GPS接收機提供兩種時鐘信號：一種為秒脈沖信號，其信號上升沿與UTC的同步

12、誤差小于 1 s ；另一種為經標準 RS232C串行口輸出的與秒脈沖相對應的 UTC 時間碼。由高精度、高穩定度的鎖相環回路按一定頻率要求輸出同步采集信號， 該同步采集信號每一秒鐘被 GPS接收機輸出的秒脈沖信號同步（即鎖相）一次。 這樣，處于線路兩端的差動保護裝置便可進行高精度的同步數據采集了。 10、繼電保護裝置按其實現技術可分為哪幾種，它們之間有何區別或共同點？ 答：大致可以分為機電型，整流型，晶體管型，集成電路型，數字繼電保護裝 置。機電型、整流型、晶體管型及集成電路型繼電保護裝置的共同點是其內部 電路直接對模擬電量或者模擬信號進行處理，而數字繼電保護區別于前四類繼 電保護的本質特征在

13、于它是建立在數字技術基礎上的。11、數字繼電保護裝置除了能夠實現其它種類保護裝置難以實現的保護原理， 還能完成哪些任務？ 答：數字繼電保護裝置能提供簡化調試及整定、自身工作狀態監視、事故記錄 及分析等高級輔助功能，還可以完成電力自動化要求的各種智能化測量、控制、 通信及管理等任務。12、相對于傳統繼電保護，數字繼電保護的優點有哪些？ 答： 1、改善和提高了繼電保護的動作特性和性能，用數學方程的數字方法構成 保護的測量元件，其動作特性可以得到很大的改進，或得到常規保護（模擬式） 不易獲得的特性；用它的很強的記憶功能，更好地實現故障分量保護；可引進 自動控制和新的數學理論和技術。 2、可以方便地擴

14、充其他輔助功能。 3、工藝結構條件優越：硬件比較通用，制造容易統一標準；裝置體積小，減少盤位數 量；功耗低。 4、可靠性容易提高。數字元件的特性不易受溫度變化、電源波動、 使用年限的影響，不易受元件更換的影響；自檢能力強，可用軟件方法檢測主 要元件、部件工況及功能軟件本身。 5、使用方便，維護調試方便，縮短維修時 間。13、相對于傳統繼電保護，數字繼電保護的缺點有？答：1. 對硬件和軟件的可靠性要求較高，且硬件很容易過時。2. 保護的內部動作過程不像模擬式保護那樣直觀。14、為什么在采樣保持器前要加模擬低通濾波器？系統故障電壓、電流信號中往往包含了許多高頻分量的信號。常見的微機保護 的原理都是

15、基于工頻量的，因主機頻率不高且計算量較大，因此在采樣頻率不 太高的情況下，為了防止出現頻率混疊現象，要求限制輸入信號的高頻分量。 因此需要在采樣之前加上低通濾波回路。15、微機保護系統中為什么要加多路轉換開關？ 很多的微機保護算法往往要利用多個模擬量來實現，由于每個模擬量通道用一 個 A/D 轉換器成本太高而且實現電路較復雜，所以一般采用各模擬量通道通過 多路轉換器共用一個 A/D 轉換器。16、微機保護人機對話接口部件通常包括哪幾個部分？鍵盤輸入電路液晶顯示回路 指示燈 打印機驅動電路 串行通訊接口電路 硬件時鐘電路 硬件自復位電路17、簡述電磁干擾的傳播途徑以及其特點。1）通過金屬導體以及

16、電感、電容、變壓器或電抗器等的傳導。特點：這些載體 在傳導電磁干擾信號的同時也消耗干擾源的能量 。2）是以電磁波的形式在空間中的輻射干擾。干擾源對外輻射能量具有一定的 方向性，并且輻射的能量隨著距離的增加而逐漸減弱。兩種傳播途徑在傳播過 程可以相互轉換 。18、電磁干擾常分為哪兩種，并簡述抑制和消除干擾的措施。 消除共模干擾的辦法：采用浮空隔離、系統一點接地、使用隔離變壓器以及光 電隔離器件等方法。消除差模干擾的辦法：采用在信號回路接入低通濾波器等方法19、為什么微機保護中通常要將保護功能與其擴展功能分離？ 將保護和擴展功能分離，首先，可以使數據處理器( DSP)更專注于完成保護算 法，降低軟

17、件設計的復雜度并提高可靠性、可維護性；其次，擴展功能主要是 控制、通信、管理功能。二者分開可以發揮各自所長，提高系統可靠性。20、畫出采樣保持電路原理圖并簡述其工作原理。采樣保持電路由 MOS管采樣開關 T、保持電容 Ch 和作為跟隨器的運放構成。 當 s(t)=1 時，采樣開關 T 導通，輸入信號 Vi 向 Ch充電，V0 和 Vc跟隨 Vi 的變 化，即對 Vi 采樣。當 s(t)=0 時，T 截止，在 Ch的漏電電阻、跟隨器的輸入電 阻以及 MOS管 T 的截止電阻都足夠大， Ch的放電電流可以被忽略的情況下， V0 將保持 T 截止前一刻的電壓基本不變，直至下一次采樣開關導通，新一輪采

18、樣 重新開始。21根據逐次逼近式 A/D 的工作原理圖，描述其工作原理？當出現啟動轉換脈沖時，輸出緩沖鎖存器和逐次逼近寄存器均清零，故 D/A 轉 換器的輸出為零。當第一個時鐘脈沖到來時，逐次逼近寄存器的最高位置1，即為 1000，此時 D/A 轉換器將逐次逼近寄存器的數字量轉化為模擬電壓 Vf 輸出 （這里 Vf 為 A/D輸入的滿刻度值的一半） 。然后將 Vf 與輸入信號 VI 比較，如 果 Vf VI, 則表示輸入量 VI 值大于滿刻度的一半，故將此位保留，否則被置零。 接下來將逐次逼近寄存器的次高位置 1，再重復剛才的比較，決定是否清零，如 此反復直到最低一位完成這一過程。最后把逐次逼

19、近寄存器的值送到輸出緩沖 寄存器并發出轉換結束脈沖。此時輸出緩沖寄存器中的二進制數即為 A/D 轉換 的最終結果。22、開關量輸出接口部件的作用是什么？并簡述小功率直流驅動電路的兩種形 式。作用是正確地發出開關量操作命令提供輸出通道，并在微機保護裝置內外部之 間實現電氣隔離，以保證內部弱電電子電路的安全和減少外部干擾 。 兩種形式為：功率晶體管輸出驅動繼電器電路繼電器包括線圈和觸點。因負載呈電感性， 所以輸出必須加裝克服反電勢的保護二極管 D，J 為繼電器的線圈。 D 的作用是 泄流，通過 D放掉 J 上所帶的電荷，防止反向擊穿。 R的作用是限流。 作用過程：當 TTL電平為 1 時，晶體管截

20、止， J 不吸合。當 TTL 電平為 0 時，晶體管導通， J 吸合。達林頓陣列輸出驅動繼電器電路。MC1416 是達林頓陣列驅動器。達林頓晶體管 DT（ Dar1ington Transistor ） 亦稱復合晶體管。它采用復合過接方式，將兩只或更多只晶體管的集電極連在 一起，而將第一只晶體管的發射極直接耦合到第二只晶體管的基極，依次級連 而成，最后引出 E、B、 C三個電極。CCEE（a） NPN 型 （b） PNP 型23、電力系統中常見的干擾源有哪些 ?它們是如何產生干擾信號的？（1）隔離開關及斷路器操作隔離開關及斷路器的開合操作， 觸頭間產生電弧， 在母線上引起各種高頻的 電流和電壓

21、脈沖。此時，母線上的干擾信號耦合到二次設備的同時還向空間輻 射電磁波，以電磁耦合的方式干擾處于該暫態電磁場中的二次設備。（2）雷電雷電從避雷針等防雷系統進入變電站接地網并流入大地， 一方面將在接地網 中產生沖擊，導致接地網電位瞬時升高。另一方面將在周圍空間中產生強大的 暫態電磁場，從而在二次設備中產生暫態過電壓。影響二次設備正常運行，甚 至導致二次設備損壞（ 3）運行中的供電設備和用電設備運行中的電力設備周圍存在著干擾微機系統運行的工頻電磁場，特別是在系統發生故障時，故障 電流產生的工頻干擾更為強烈。24、微機保護裝置抑制電磁干擾的基本措施有哪些？1. 硬件措施 ：（1）隔離 （2）屏蔽 （3

22、）接地2. 軟、硬件結合抗干擾措施 ：（ 1）軟、硬件結合的程序異常復位措施 ：當保護程序正常運行時，以基本恒 定的時間刷新定時器，故定時器不會出現中斷。而當保護程序因干擾失控時， 由于不能按時刷新定時器時間導致定時器產生定時中斷，在定時中斷服務程序 中對失控的程序作出處理，如保存現場或復位 CPU等等。（2）關鍵輸出口編碼校核，為防止失控程序對重要的輸出口進行非正常操作， 導致如保護跳閘等誤動作，必須對輸出口的操作進行校核。解決的辦法是使用 軟件編碼后，經硬件解碼才能啟動出口驅動電路。（3）軟、硬件冗余技術在硬件上可以采用如靜態冗余法、動態冗余法以及混合 冗余法等方法構成多機的冗余系統。而在

23、冗余的保護之間又可采用不同保護算 法構成原理上的冗余。25、請簡述如何進行移相算法？答：設初始相量為 U UR jU I ，現將其按順時針方向 （向相位滯后方向 ）旋轉 相 位 角 得 到 一 個 新 相 量 U UR jUI ， 根 據 相 量 計 算 方 法 ： U Ue j （U R jU I ）（cos j sin ） ，將其展開便可得到如下的移相算法： U R/ U R cos U I sin U I/ U I cos U R sin。26、簡述在線路距離保護中用微分方程計算測量阻抗有較大誤差的原因，并提 出解決方案。答：微分方程算法是以線路的簡化模型為基礎，忽略了輸電線路分布電容的

24、作 用，由此會帶來一定的計算誤差，特別是對于高頻分量，分布電容的容抗較小， 誤差更大。此外，微分方程算法所采用的線路模型為一次系統模型，要使計算 結果準確，要求送至計算機的電壓、電流信號應忠實于一次系統的電壓、電流 信號。但實際上由于電壓、電流互感器、電壓、電流變換器等信號傳送環節的 影響，將導致送入計算機的電壓、電流信號發生畸變，也會引起計算誤差，尤 其是非周期分量的衰減，高頻分量的相位移等因素的影響使得畸變更大，誤差 也更大 。因此，微分方程算法在實際應用時，需與數字濾波器配合使用。一種作法是采用長數據窗和短數據窗的兩種數字濾波器與微分方程算法相結合，首先采 用短數據窗濾波器對故障信號進行

25、粗略濾波，以加快近區故障的切除速度。而 對于段保護范圍末端附近的故障則采用長數據窗的濾波器進行精確濾波，以 確保保護動作的選擇性，這樣可較好解決計算精度和計算速度的矛盾。27、遞推最小二乘算法的突出優點有哪些？答：是具有可變的數據窗，它的數據窗長度將隨著采樣值的增多而自動延長， 參數的估計精度也隨之逐步提高。并且，算法計算簡便、收斂速度快、收斂過 程穩定，因此，可較好滿足不同場合對參數計算精度和計算速度的不同要求。 此外，該算法對非周期分量和各種高頻分量均具有良好的濾波能力，在實際使 用時，無需再附加其它的數字濾波器。28、跳閘邏輯程序是什么？ 進入跳閘邏輯程序時，立即發三相跳閘命令。跳閘命令

26、是通過CPU并行接口的一個端口輸出的。 緊接著執行延時 0.4s 指令。0.4s 時間為跳閘和重合閘的時間， 它是通過 CPU內部定時器延時實現，而程序只用于查詢 0.4s 延時時間是否已到。 如 0.4s 時間未到則執行 40ms 延時，此時 40ms 是斷路器跳閘的時間，它是通過 程序循環延時，靠軟件實現的。 40ms 后，程序檢查是否已收回跳閘命令，如未 收回則檢查此時三相是否已無電流。其判據是當前采樣值與“無流檢查定值” 比較，如無電流表示已跳閘，則收回跳令，程序再轉回查詢 0.4s 延時時間是否 已到。若三相仍有電流，說明跳閘命令發出后斷路器還未跳開，再經延時 0.25s 后如仍然未

27、跳開，說明斷路器可能有故障，就再發一次重跳（ ZT）命令。經 5s 循環延時仍未跳開，即報警。如果在 5s 內斷路器跳閘成功，則收跳令后轉回 0.4s 延時檢測。29、分析距離保護中單相接地短路故障測量電壓和測量電流的選取。答：以 A 相單相接地故障為例進行分析。在A相金屬性短路的情況下，有：UkA因此U A (I A K3I 0) z1Lk若令UmA UAI mA IA K3I0分別作為保護的測量電壓和測量電流，則有： U mA ImA z1LkZmA U. mA z1LkmA這時，測量元件 ZmA能夠正確反應故障距離所以單相接地短路故障距離保護以保護安裝處相電壓為測量電壓，以帶零序電 流補

28、償的相電流為測量電流。30、系統靜穩破壞原因有哪些？答：一種是系統的有功能源儲備不足，一旦系統中有個擾動，系統就很可能進入不平衡狀態而失步，使系統發生振蕩；另一種是大型機組突然失磁，導致失 步引起系統振蕩。31、什么是“三跳回授”？分析在何種狀況下會用到回授法并簡述是如何實現 的。“三跳回授”功能：如果線路的一側斷路器斷開的情況下，線路發生故障，斷 開側方向元件不能動作，不能控制發信機發出允許信號，將使電源側保護拒動。 為此可以設置“三跳回授”邏輯功能，即斷開側保護根據三跳位置開入，在收 到對側發來允許信號時立即向對側“回授”發出允許信號、使對側高頻保護動 作。與此類情況相似的還有單端電源線路

29、區內故障拒動的問題，如單端電源線路的 無電源側一般的方向元件在區內故障時是不會動作的，這將造成電源側保護拒 動。解決此類問題的有效辦法仍然是“回授法”。在無源側收到電源側發來的 允許信號后，遠方控制發信機產生允許信號，“回授”跳頻發至電源側，使電 源側保護動作。為防止區外故障時誤“回授”允許信號，在無電源側利用反應 故障分量的方向元件的反方向動作信號，閉鎖遠方控制的發信回路。推導32、如圖所示四邊形特性，若 1 2 140， 3 450 ， 4 7.10， 其動作特性方程。解：四邊形可以看作是準電抗特性直線 1、準電阻特性直線 2和折線 azb 復合而 成的，當測量阻抗 Zm 落在它們所包圍的

30、區域時，測量元件動作，落在該區域以 外時，測量元件不動作。準電抗特性直線 1 相位比較動作方程為：0 Zm jX set090 4 arg 90 44 jX set 4準電阻特性直線 2 相位比較動作方程為：900ZRargZm RsRetset 900折線 azb 的相位比較動作方程為1 argZm Rset2 9002Rset設測量阻抗 Zm的實部為 Rm，虛部為 Xm , 即： Z m=Rm+jX m 則在第 IV 象限部分的特性可以表示為：Rm RsetXmRmtg 1第 II 象限部分的特性可以表示為：Xm XsetRmXmtg 2第 I 象限部分的特性可以表示為：Rm Rset X

31、mctg 3X m X set Rmtg 4 三式綜合，動作特性可以表示為：Xmtg 2 RmRmtg 1 XmRset Xm ctg 3Xset Rm tg 4Xm0,Xm 0X m,X m 0式中0,Rm 0Rm,Rm 0若取 1 2 14 ， 3 45 ， 4 7.1 則動作特性可表示為：4 Xm RmRset X4 RmXmXset 833、由帶記憶性的方向阻抗繼電器的動作方程得到余弦判據，而推導出動作判 據的簡化計算公式。答：帶記憶的方向阻抗元件（以 AB相間短路為例）的動作方程為：U AB ( I A I B ) Z set90 arg AB . A B set 270U ABm屬于余弦判據，可以化為： cos（arg U. ） 0U ABm其中，U AB U AB （IA I B ）Z set稱為 AB相間短路補償電壓。 UABm 為記憶電 壓，即故障前 ab相間電壓（在常規保護中，引入記憶回路記憶Uf ）。設：U AB U AB.R jU AB.I U ABU ABm U ABm .R jU ABm .I U ABm由 cos(arg U. AB ) cos( ) cos cos sin sin 0 U ABm上式兩邊同乘 UAB U ABm 得：UAB cos