電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)答案.doc

電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)1、 微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)由哪幾部分組成?并就各部分的功能、組成進(jìn)行描述？（10分）答案： 微機(jī)保護(hù)是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的軟件（程序）來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜功能的繼電保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)的特性主要是由軟件決定的，具有較大的靈活性，不同原理的保護(hù)可以采用通用的硬件。 微機(jī)保護(hù)包括硬件和軟件兩大部分。硬件一般包括以下三大部分： (1)模擬量輸入系統(tǒng)(或稱數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))，包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，完成將模擬輸入顯準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。 (2)CPU主系統(tǒng)，包括微處理器(MPU)、只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)以及定時(shí)器等。MPU執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。 (3)開(kāi)關(guān)量(或數(shù)字量)輸入/輸出系統(tǒng)，由若干并行接口適配器、光電隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)警報(bào)、外部觸點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等功能。 微機(jī)保護(hù)軟件是根據(jù)繼電保護(hù)的需要而編制的計(jì)算機(jī)程序2、 解釋逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理，參考逐次逼近中二分搜索法原理，設(shè)計(jì)一個(gè)16位無(wú)符號(hào)數(shù)開(kāi)平方的算法？ （10分）答案： 逐次逼近ADC包括n位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器如下圖所示。它由控制邏輯電路、時(shí)序產(chǎn)生器、移位寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器及電壓比較器組成。其轉(zhuǎn)換過(guò)程中的逐次逼近就是按照對(duì)分比較或者對(duì)分搜索的原理進(jìn)行的。其信號(hào)轉(zhuǎn)換的工作原理如下：在啟動(dòng)信號(hào)控制下，首先置數(shù)控制邏輯給逐次逼近寄存器最高位Dn-1置1，其它位都清0。寄存器的這個(gè)內(nèi)容，經(jīng)過(guò)DAC轉(zhuǎn)換成模擬量Vc，約為滿量程電壓 的一半，與輸入的模擬量Vx進(jìn)行比較，由電壓比較器輸出結(jié)果。如果VxVc，則電壓比較器輸出0，同時(shí)說(shuō)明寄存器中的數(shù)字量偏小，應(yīng)該保留Dn- 1=1；相反，如果VxVc，則電壓比較器輸出為1，同時(shí)說(shuō)明寄存器中的數(shù)字量偏大，應(yīng)該修改為Dn-1=0；然后，再由置數(shù)控制邏輯把逐次逼近 寄存器的下一位置1，進(jìn)行同樣的轉(zhuǎn)換和比較，并且根據(jù)比較結(jié)果決定這一位的保留與否。這樣的轉(zhuǎn)換和比較過(guò)程供進(jìn)行n次，一直到最低位D0確定是1或是0。 最終，逐次逼近寄存器的所有位均以確定，轉(zhuǎn)換過(guò)程就算完成了。這時(shí)，轉(zhuǎn)換完成(DONE)信號(hào)和鎖存允許(LE)信號(hào)同時(shí)送出有效電平，LE信號(hào)將轉(zhuǎn)換結(jié) 果鎖存到輸出鎖存器；DONE信號(hào)用于向CPU聲明，鎖存器中已經(jīng)準(zhǔn)備好了轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量結(jié)果，供CPU讀取。CPU可以送來(lái)一個(gè)輸出使能(OE)脈沖， 將數(shù)字量從輸出鎖存器中取走。16位無(wú)符號(hào)數(shù)開(kāi)平方的算法：16位數(shù)開(kāi)平方得到一個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)，先讓該八位數(shù)的最高位為1，平方后與16位數(shù)比較確定最高位是否為1，然后將次高位為1，平方后與16為數(shù)比較確定次高位為1或?yàn)榱悖凑者@個(gè)方法確定8位數(shù)的每一位。3、 VFC型轉(zhuǎn)換器有哪些優(yōu)點(diǎn)。VFC的幅頻特性有何特點(diǎn)，與VFC的哪些優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。（10）答案： （1） 工作穩(wěn)定、線性好，精度高，電路簡(jiǎn)單（2） 抗干擾能力強(qiáng)（3）與CPU接口簡(jiǎn)單（4）可以很方便的實(shí)現(xiàn)多CPU共享一套VFC變換裝置。（其他的可以參考課本18頁(yè)）4、 微機(jī)保護(hù)中的開(kāi)關(guān)量輸入、輸出回路如何構(gòu)成？出口回路為何要設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)繼電器以及出口繼電器正電源要由報(bào)警繼電器的長(zhǎng)閉接點(diǎn)閉鎖。（10分）答案： 答案為課本21頁(yè)圖1-20和1-215、 微機(jī)保護(hù)可以針對(duì)自身元件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，請(qǐng)就微機(jī)保護(hù)中各類元件的自動(dòng)檢測(cè)措施進(jìn)行介紹。（10分）答案： 自動(dòng)檢測(cè)是指對(duì)裝置的內(nèi)部各元件是否有損壞或故障的檢測(cè)。在微機(jī)保護(hù)中采用自動(dòng)檢測(cè)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各元件自動(dòng)檢測(cè)。檢測(cè)分為即時(shí)檢測(cè)和周期檢測(cè)。按檢測(cè)對(duì)象不同分為元器件檢測(cè)和成組功能檢測(cè)。元器件檢測(cè)是指:ROM、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器，接口芯片，各種定值輸入電路等元器件檢測(cè)。成組功能檢測(cè):利用模擬系統(tǒng)發(fā)生故障的模擬程序和數(shù)據(jù)處理，判斷裝置內(nèi)部是否存在缺陷。1. 可讀寫存儲(chǔ)器RAM自檢: 對(duì)裝置RAM區(qū)的每一個(gè)地址，可以循環(huán)地進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。通過(guò)對(duì)該RAM地址寫入全“0”即00H和全“1”即FFH檢測(cè)其是否良好。應(yīng)當(dāng)注意對(duì)于某些存放重要標(biāo)志字的RAM地址的檢測(cè)不允許被中斷，必須在最高優(yōu)先權(quán)級(jí)的中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。2. 只讀存儲(chǔ)器EPROM(EEPROM)自檢 :為了檢測(cè)固化中的數(shù)碼（程序的指令）是否改變，一種最簡(jiǎn)單的也是常用的方法是累加求和自檢。即將EPROM中存放的全部數(shù)碼字節(jié)（或雙字節(jié)）累加，舍去累加過(guò)程中溢出的部分，保留累加結(jié)果的一個(gè)字節(jié)（或雙字節(jié)）的和數(shù)同預(yù)先存放在EPROM中某地址的已知的和數(shù)進(jìn)行比較，以判斷固化的內(nèi)容是否改變3. 開(kāi)關(guān)量輸入通道自檢: 對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入通道的檢測(cè)主要是指對(duì)各光電耦合器件及傳送開(kāi)關(guān)量的并行接口的檢測(cè)。首先在保護(hù)整定好后的各開(kāi)入量狀態(tài)（0或1）構(gòu)成一個(gè)“字節(jié)”或“字”，作為正確的開(kāi)入量狀態(tài)字存入RAM中。在自檢時(shí)，掃描開(kāi)入量各位，得到當(dāng)前的開(kāi)入量狀態(tài)字，與RAM中的已存儲(chǔ)的正確狀態(tài)校對(duì)，如果不一致，表示開(kāi)入量受干擾或人員誤碰發(fā)生了改變，應(yīng)該報(bào)警。4. 開(kāi)關(guān)量輸出回路自檢 : 自檢的原理利用了繼電器K的吸和時(shí)間遠(yuǎn)大于電子電路的反應(yīng)時(shí)間這一特點(diǎn)。對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出回路進(jìn)行自檢時(shí)可以用軟件通過(guò)并行接口傳送一個(gè)繼電器動(dòng)作命令，使光耦合器件G1的光敏三極管導(dǎo)通，然后CPU 通過(guò)并行接口2監(jiān)視光耦合器件G2是否導(dǎo)通，如果此開(kāi)關(guān)量輸出通道正常，G2應(yīng)很快導(dǎo)通，CPU檢測(cè)到G2導(dǎo)通后立即撤回從并行口1送出的驅(qū)動(dòng)命令。由于這一過(guò)程極短，僅幾個(gè)微妙，繼電器K不會(huì)吸合。如果此開(kāi)關(guān)量輸出通道有元件損壞，則CPU經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間收不到G2導(dǎo)通的信號(hào)，也應(yīng)立即撤回驅(qū)動(dòng)命令并發(fā)出警報(bào)。6、 給出距離保護(hù)的振蕩閉鎖邏輯框圖和工作原理（15分）p100-102答案： P100-1027、 解釋突變量電流算法與選相元件算法（15分）答案： P47-498、 從個(gè)人理解的角度比較傅氏算法和半周積分法。（10分）答案：（1） 半周積分算法的依據(jù)是：即正弦函數(shù)半周積分與其幅值成正比。式中的積分可以用梯形法則近似求出：式中uk第K次采樣值; N一周期T內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù); u0k0時(shí)的采樣值; u N/2 kN/2時(shí)的采樣值。求出積分值S后，可求得幅值。這種算法具有如下的特點(diǎn)：1） 數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為半個(gè)周期2）具有濾波功能，對(duì)高頻分量有抑制作用，但不能抑制直流分量3）精度和采樣頻率有關(guān)，頻率越高，誤差越小，精度越高4）計(jì)算量小(2) 波傅里葉算法本身具有濾波作用，在計(jì)算基頻分量時(shí)，能抑制恒定直流和消除各整數(shù)次諧波，但對(duì)衰減的直流分量將造成基頻（