简答题

1． 微机保护装置具有哪些特点 （1）维护调试方便；（2）可靠性高；（3）易于获得附加功能；（4）灵活性大；（5）保护性能得到很好改善。 2. 微机保护的数据采集系统具有什么功能？包括哪几部分？

功能：电压形成、模拟滤波、采样保持(S/H)、多路转换(MPX)以及模数转换(A/D)，完成将模拟输入量准确地转换为所需的数字量

电压形成回路、采样保持电路模拟低通滤波器、模拟量多路转换开关、模数转换器、VFC型数据采集系统 3．开关量输入回路的作用是什么？微机保护装置的开关量输入可以分为哪两大类？ 作用：识别外部条件；（1）安装在装置面板上的接点信号输入；（2）从装置外部经过端子排引入的接点信号输入； 4. 两点乘积算法、导数算法和半周积分算法分别具有什么特点？ 一、两点乘积算法

特点：1. 数据窗长度为1/4周期

2. 可以证明，用正弦量任何两点相邻的采样值都可以算出有效值和相角，即数据窗仅为很短的一个采样间隔，但算式较复杂，使算法所需运算时间加长。 3. 算法本身对采样频率无特殊要求，但由于必须先经过数字滤波，因此采样率的选择由所选用的数字滤波器来确定。

二、导数法

特点：1.数据窗短，仅为一个采样间隔 2. 算式和乘积法相似，不复杂

3. 由于要用到导数，这就要求：1）数字滤波器有良好的滤去高频分量的能力； 2）用差分近似求导，要求有较高的采样率。 三、半周积分算法

特点：1.数据窗长，10ms

2. 本身具有一定的滤除高频分量的能力

3. 不能抑制直流分量，可配一个简单的差分滤波器来抑制非周期分量 4. 运算量小

5. 微机保护中，自动检测的对象包括哪些？

1、RAM、FLASH的自动检测2、程序和定值的自动检测3、数据采集系统的自动检测 4、开关量输入通道的自动检测5、开关量输出回路的自动检测 6. 分析和评价各种不同的算法优劣的标准包括哪些方面？ 1、精度 2、速度。（1）算法所要求的采样点数（数据窗长度） （2）算法的运算工作量

3、对数字滤波的要求。有些算法本身具有数字滤波的功能，有些算法则需要配以数字滤波器一起工作。 8．电流保护的系统程序中的初始化模块主要完成了哪些工作？ （1）对硬件电路所设计的可编程并行接口进行初始化

（2）读取所有开关量输入的状态，并将其保存在规定的RAM或FLASH地址单元内，以备以后在自检循环时，不断监视开关量输入是否有变化

（3）对装置的软硬件进行一次全面的自检 （4）在经过全面自检后，应将所有标志字清零

9．高压线路保护的系统程序为什么在初始化结束后置启动标志，且相当于启动元件已经动作150ms之后？

保护功能流程中的启动元件、高频保护和阻抗I、II段程序退出工作，待整组复归后，再开放所有的保护功能。在数据采集系统刚开始工作时，没有历史数据，所以突变量启动元件一旦立即投入运行，就很容易在正常负荷电流情况下启动，而此时，没有任何记忆分量能够参与保护功能的判别。 刚合上直流电源时，如果电力系统正在振荡，那么立即投入高频保护和阻抗I、II段，很容易导致误动。

二、中断服务程序的流程

（1）控制数据采集系统，将各模拟输入量的信号转换成数字量的采样值，然后存入RAM区的循环寄存器中 （2）时钟计时功能，便于在报告和报文中记录带有故障时刻的信息。 （3）计算保护功能中用到的所有测量值 （4）将测量电流与Ⅰ段电流定值进行比较

（5）在电流Ⅰ段的功能之后，执行电流Ⅱ段的功能

（6）电流Ⅲ段的功能、逻辑和比较过程均与电流Ⅱ段相似

（7）当Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的电流测量元件都不动作时，再控制出口回路，使出口继电器处于都不动作状态，达到收回跳闸命令的目的

微机保护的硬件构成由三部分组成：1、模拟量输入系统（数据采集系统）；2、CPU主系统；3、开关量（数字量）输入/输出系统。 模拟量输入系统 1.电压形成回路：（1）输入电压的电压形成回路

1.把一次电压互感器输出的二次额定100V电压变换成最大±5V模拟电压信号，供模数转换芯片使用。 2.可以采用电压变换器实现。 （2）输入电流的电压形成回路

1.把一次电流互感器输出的二次额定5A/1A电流变换成最大±5V模拟电压信号，供模数转换芯片使用。 2.可以采用电流变换器或电抗变换器实现。 2.采样保持电路模拟低通滤波器 采用保持电路（S/H），作用是采集模拟输入电压在某一时刻的瞬时值，并在模数转换器进行转换期间保持输出电压不变，以供模数转换。 3.模拟量多路转换开关

4.模数转换器：分辨率（转换位数）至少12位

5.VFC型数据采集系统：电压频率转换器是另一种实现模数转换功能的器件。特点：

（1）有低通滤波的作用，可以大大抑制噪声；普通A/D转换器是对模拟量瞬时值进行转换，而VFC型数据采集系统是对模拟量的连续积分，具有低通滤波作用，并可大大抑制噪声。

（2）抗干扰能力强，在VFC数据采集系统的输出端和CPU主系统的计数器之间接入光电耦合器； （3）输出数字量D的位数可调； （4）与微型机的接口简单；

（5）可实现多微机共享数据采集； （6）易于实现同步采样； （7）但不适用于高频采样。

开关量输入及输出回路：光电耦合器、开关量输入回路DI、开关量输出回路DO

跳闸要满足的条件：1、告警继电器K1不动；2、起动继电器K2动作；3、光电耦合器导通； 4、持续时间大于3ms。

微机保护的CPU主系统：1.单CPU结构； 整套微机继电保护装置共用一个单片微机。

数据采集、数据处理、开关量输入输出及人机接口等均由一个单片微机控制。 单CPU结构的微机继电保护功能简单，但其智能水平较低。 2.多CPU结构

在一套微机保护装置中，按功能配置多个CPU模块，分别完成不同保护原理的主保护和后备保护及人机接口等功能。

提高了保护装置的容错水平，防止一般性硬件损坏而闭锁整套保护。 能够完成测控一体化的功能。 3.DSP结构

数字信号处理器（DSP），是一种经过优化后用于处理实时信号的微处理器。它具有高运算速度、高可靠性、低功耗、低成本以及在CPU指令中直接提供数字信号处理的相关算法等优点。

数字信号处理器DSP技术的特点：1.哈弗结构；2.用管道式设计加快执行速度；3.同时执行多个操作；4.支持复杂的编址；5.独立的硬件乘法器；6.特殊的DSP指令；7.多处理器接口。

典型插件式结构：（1） CPU插件及人机对话辅助插件（2）模拟量输入变换插件 （3）前置模拟低通滤波器插件（4）采样及A/D变换插件

（5）开关量（数字量）输入输出插件（6）出口继电器插件（7）电源插件 网络化硬件电路

标准模块：CPU插件；开入(DI)插件；开出(DO)插件；通信网络采用CAN总线方式 CAN：控制局域网络Control Area Network

数字滤波器：对经过采样和模数转换变成数字量的信号进行某种数学运算，取得信号中的有用信息，而去掉信号中的无用成分。数字滤波器在微机保护中体现成一段程序。 特点：（1）特性一致性好。（2）不存在由于温度变化、元件老化等因素对滤波器特性影响的问题。（3）不存在阻抗匹配的问题。（4）灵活性好。（5）精度高。

冲激响应：当系统或滤波器的输入为冲激函数 时，其输出 就被称为该系统的冲激响应。 可见，频率特性 是冲激响应 的傅氏变换；

采样定理：当采样频率fs大于信号中最高频率fmax的2倍时，即：fs 大于2 fmax 则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。

如不满足上述条件，就将出现频率混叠现象， X*(f)中所包含的X(f)的信息将产生畸变。 微机保护实用采样频率通常按保护原理所用信号频率的4~10倍来选择。 600Hz（N=12） 1000Hz（N=20） 1200Hz（N=24）

2400Hz（N=48） 4000Hz（N=80） 4800Hz（N=96） N采样点数 Z变换P59

非递归型数字滤波器：将输入信号和滤波器的单位冲激响应作卷积和而实现的一类滤波器。

非递归型数字滤波器的单位冲激响应必须是有限长的，即从0到N，共N+1个冲激响应序列值。非递归型数字滤波器必定是有限冲激响应滤波器（FIR）。 非递归型数字滤波器的输出只与输入有关。

在微机保护中，为了加快动作速度，一般都采用非递归型数字滤波器来进行滤波处理。 微机保护所要求的数字滤波器主要是低通及50Hz带通滤波器。

微机保护常用的非递归型数字滤波器：1）差分滤波器；2）积分滤波器

递归型数字滤波器:将前几次的输出值作为输入来求下一时刻输出的数字滤波器。

算法定义: 微机保护装置根据模数转换器提供的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断，以实现各种继电保护功能的方法称为算法。 性能指标: 1、精度 2、速度。（1）算法所要求的采样点数（数据窗长度） （2）算法的运算工作量

3、对数字滤波的要求。有些算法本身具有数字滤波的功能，有些算法则需要配以数字滤波器一起工作。 傅氏算法

傅氏算法的基本思路来自傅里叶级数，算法本身具有滤波作用。

假定被采样的模拟信号是一个周期性时间函数，除基波外还含有不衰减的直流分量和各次谐波。 故障分量阻抗继电器（突变量阻抗继电器）：指由电流、电压的故障分量构成，反应继电器工作电压（补偿电压）的阻抗继电器

动作特性：1. 正方向短路：偏移圆；2.反方向短路：上抛圆

最小二乘方算法：将输入的暂态电气量与一个预设的含有非周期分量及某些谐波分量的函数按最小二乘方（或称最小平方误差）的原理进行拟合，使被处理的函数与预设函数尽可能逼近，其总方差E2或最小均方差Emin/N为最小，从而可求出输入信号中的基频及各种暂态分量的幅值和相角。 算法的动态特性

对于与FIR数字滤波器配合应用的算法，则滤波器和算法所需要的总数据窗都应当取故障后的数据。

算法的动态特性：部分利用故障前的数据、部分利用故障后的数据计算得到的阻抗值是否一定从负荷阻抗单调下降。

傅氏算法的动态特性：在动态过程中，其阻抗值不是单调下降的，而是和许多因素有关。 一种可行的阻抗继电器处理办法：采用长、短数据窗相结合的FIR滤波器。

一、微机保护可靠性的含义 （1）不误动；（2）不拒动。 二、影响微机保护可靠性的因素 （1）微机保护的抗干扰问题；（2）装置内部元件出现损坏时的对策 二、干扰形式:差模干扰；共模干扰 电磁干扰进入微机弱电系统的后果

1）“读”或“写”出错，使得计算或逻辑错误（2）程序出格（3）元件损坏 微机保护抗干扰的措施

1、硬件采取的措施2、微机软件上采取的措施 微机保护软件上的抗干扰措施

1、对输入采样值的抗干扰纠错2、运算过程的校核纠偏3、出口的闭锁 4、程序出格的自恢复

微机保护中自动检测的方法

1、RAM、FLASH的自动检测2、程序和定值的自动检测3、数据采集系统的自动检测

4、开关量输入通道的自动检测5、开关量输出回路的自动检测 电磁兼容（EMC）

保证电磁兼容性的技术最常用的是屏蔽、滤波和接地 微机保护中断源：定时器中断、通信中断、异常中断等 中断优先级：定时器产生的采样中断，优先级高 程序流程的基本结构

（1）顺序结构（2）切换结构（3）混合结构

在微机电流保护中，大致包括系统程序流程和中断服务程序流程。 （1）系统程序；（2）定时中断服务程序；（3）其它中断服务程序。 系统程序的流程（主程序流程） 1、初始化2、系统程序的其它流程 阻抗特性（1）圆特性2）多边形特性

电流保护的系统程序中的初始化模块主要完成了哪些工作？ （1）对硬件电路所设计的可编程并行接口进行初始化

（2）读取所有开关量输入的状态，并将其保存在规定的RAM或FLASH地址单元内，以备以后在自检循环时，不断监视开关量输入是否有变化

（3）对装置的软硬件进行一次全面的自检 （4）在经过全面自检后，应将所有标志字清零 智能变电站总体原则

全站设备支持IEC61850标准,全面采用100M以太网传输数据,使用MMS、GOOSE、SV（IEC61850-9-2）报文实现变电站信息传输数字化。站内设备按“三层两网”结构配置。 三层两网:站控层网络，过程层网络

过程层设备：智能终端、智能操作箱、合并单元。

间隔层设备：继电保护及安全自动装置、测控装置、故障录波器、电能计量装 置以及其它智能接口设备等。

站控层设备：监控主机、远动通信装置和其它各种二次功能站构成

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