微机保护装置的采用压-频变换(VFC)数据采集系统

微机保护复习题[1]第一章1.电力系统中继电保护的作用是什么？2. 继电保护在技术上应满足哪四个基本要求？3. 微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。

4. 微机保护装置有哪些特点？第二章5.从功能上来说，微机保护装置可以分为哪4个部分？6. 基于A/D转换的数据采集系统有哪几部分组成？试画出其原理方框图。

7. 电压形成回路有哪几种形式？其作用是什么？8. 对采样频率有什么要求？模拟低通滤波器与采样频率有什么关系？9. 对采样保持电路有什么要求？10.什么叫量化？量化误差？ A/D转换器的位数与量化误差、精度和分辨率之间有何关系？11. 何谓谥出？12.基于 VFC型数据采集系统有哪几部分组成？它有哪些特点？13. 一个基本的CPU主系统包含哪些电路？14. 什么是总线？它分哪些类型？15.存储器是用来存放程序、数据和中间结果。

在微机保护中RAM、EPROM、E2分别存放什么？PROM16.计算机与外设数据传送方式一般采用何种方式？17.微机继电保护装置中常用的计算机芯片有哪几种？各有什么结构特点？第三章18. 数字滤波器与模拟滤波器相比有何优点？19. 何谓频率混叠？20. 简单数字滤波器有哪几种？它们有何共同特点？第四章21. 何谓微机保护算法？它分为哪两大类？22. 衡量各种算法的主要指标有哪些？23. 两点乘积算法具有哪些特点？24. 半周绝对值积分算法具有哪些特点？25. 半波傅里叶算法与全波傅里叶算法相比有何特点？第五章26. 微机保护软件分为接口软件和保护软件两大部分。

它们各配置何种程序？27. 保护软件有哪三种工作状态？28. 微机保护装置为什么要采用定时中断方式和定时采样中断服务程序？29. 了解微机保护主程序的工作流程，会画出图5-1流程图。

30.初始化自检有哪些内容？第六章31. 可靠性是对继电保护的基本要求之一，它包括哪两个方面？32. 何谓程序出格？33. 电力系统中干扰源有哪些？干扰的形式有哪两种？34. 微机保护的硬件抗干扰措施都有哪些？35. 微机保护的软件抗干扰措施都有哪些？第一章1. 电力系统中继电保护的作用是什么？电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。

VFC式数字采集系统一、VFC（电压一频率变换式）数字采集系统电压一频率转换式数据采集系统的构成如图3－22所示。

电压一频率转换中，VFC芯片是该系统的核心芯片，其作用是把输入的模拟信号u i转换成重复频率正比于输入电压瞬时值的一串等幅脉冲，由计数器记录在一个采样间隔内的脉冲个数，并根据比例关系算出输入电压u i对应的数字量，从而完成了模数变换。

（图3—22 电压一频率转换式数据采集系统的构成图）图3－22中VFC可采用AD654芯片，计数器可采用8031或内部计数器，也可采用可编程的集成电路计数器8253。

VFC的A/D变换方式及与CPU接口，要比采用A/D芯片的A/D式变换方式简单得多，CPU几乎不需对VFC芯片进行控制。

其优点可归纳如下：（1）工作稳定，线性好，电路简单。

（2）抗干扰能力强。

VFC是数字脉冲式电路，同此它不受脉冲和随机高频噪声干扰，可以方便地在VFC输出和计数器输入端之间接入光隔器件。

（3）与CPU的接口简单，VFC的工作可以不需CPU控制。

（4）可以方便地实现多CPU共亨一套VFC变换。

二、VFC芯片AD654芯片为了说明电压一频率转换式数据采集系统的上作原理，必须了解VFC芯片的原理。

下面简要介绍AD654芯片的原理。

1、AD654芯片的管脚及主要特点图3－23（a）是AD654芯片功能管脚图。

AD654是一种单片V/F转换器件。

其内部由阻抗变换器A、压控振荡器和驱动输出级回路构成，最高输出频率为500kHZ，中心频率为250kHZ。

压控振荡器是一种由外加电压控制振荡频率的电子振荡器件，芯片只需外接一个简单RC网络，外阻抗变换器A交换输入阻抗可达到250MΩ。

振荡脉冲经驱动级输出可带12个TIL负荷或光电耦合器件，要求光隔器件具有高速光隔性能。

2、 VFC芯片 AD654的工作原理AD654芯片的电压信号输入方式有两种，即正端输入和负端输入，大多采用负端电压输入方式。

2002年东北电网直管单位继电保护技术竞赛试题一、填空题（20题，每题2空，每空0.5分，共20分。

）1.若微机保护的采样频率为2500Hz，则每周波有个采样点，采样间隔时间为ms。

2.现场工作至少应有人参加。

工作负责人必须由经领导批的专业人员担任，工作负责人对工作前的准备、现场工作的安全、、进度和工作结束后的交接负安全责任。

3.WXB-11型微机线路保护人机对话插件的两个主要功能是和。

4.变压器并联运行的条件是所有并联运行变压器的变比相等、相等和相同。

5.除了预定解列点外，不允许保护装置在系统振荡时误动作跳闸。

如果没有本电网的具体数据，除系统间的弱联系联络线外，系统最长振荡周期按考虑。

6.按照采样定理，采样频率fs必须倍的输入信号中的最高次频率fmax。

否则会出现现象。

7.目前纵联保护的通道有下述四种类型：、微波、、导引线。

8.发电机解列灭磁的含义是、灭磁、。

9.自动重合闸启动方式有和两种方式。

10.用于220～500KV大型电力变压器的电流互感器应选用P级或TP级，P级是一般保护用电流互感器，其误差是条件下的误差，TP级电流互感器可用于暂态条件下工作，是要求的保护用电流互感器。

11.跳闸出口继电器的起动电压不宜低于直流额定电压的 %，也不应高于直流额定电压的 %。

12.在一次设备运行而部分保护进行工作时，应特别注意断开的跳合闸线和与安全有关的连线。

13.断路器最低跳、合闸电压不低于 %额定电压，但不大于 %额定电压。

14.《东北电网220千伏—500千伏继电保护装置运行规程》中规定：代送线路时，旁路(母联)保护各段定值与被代送线路保护各段定值必须，不允许使用定值。

15.高频保护启动发信方式有：启动、启动和手动启动。

16.按照部颁反措要点的要求，保护跳闸连接片开口端应装在方，接到断路器的线圈回路。

17.在保护屏的端子排处将所有外部引入的回路及电缆全部断开，分别将电流、电压、直流控制信号回路的所有端子各自连在一起，用摇表测量各回路对地及各回路相互间的绝缘电阻，其阻值均应大于欧姆。

全国2018年7月自考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．如果离散控制系统脉冲传递函数极点的幅值为|P i |，则其临界稳定的条件是( )A ．|P i |<1B ．|P i |=0C ．|P i |=1D ．|P i |>12．如果采样周期为T 的离散控制系统脉冲传递函数为H(z)，则其频率特性表达式的周期为( )A ．T 1B ．T πC ．T 2πD ．T3．如果故障电气量频谱的截止频率为1000Hz ，则无失真采样的最小采样频率为( )A ．250HzB ．500HzC ．1000HzD ．2000Hz4．电压频率变换式(VFC)数据采集系统输出的数字量正比于计数期间内模拟量的( )A ．微分值B ．积分值C ．差分值D ．采样值5．滤波方程是y(n)=x(n)-43x(n-1)+81x(n-2)的数字滤波器，当采样周期是0.02(ms)时，其时间窗是() A ．0.01(ms) B ．0.02(ms)C ．0.03(ms)D ．0.04(ms)6．数字滤波器脉冲传递函数为H(z)=)z (B )z (A ，则其零点是以下哪一个方程的根( )A ．A(z)=0B ．B(z)=0C ．A(z)+B(z)=0D ．A(z)-B(z)=07．当输电线路发生BC 两相短路故障时，解微分方程算法中的电流i(t)应选择为( )A ．i be (t)B ．i ac (t)C ．i ab (t)D ．i bc (i)+K3i0(i)8．相电流瞬时采样值差突变量起动元件△I ab 的计算式是( )A ．)N k (ab 2N abk 2N abk abk i ii i -+-+ B ．)N k (ab abk i i --C ．)N 2k (ab )N k (ab i i ---D ．)N 2k (ab )N k (ab )N k (ab abk i i i i ------9．采用半周期傅立叶算法计算二次谐波正弦分量幅值a 2的计算公式是( )A ．∑-=⋅π1N 0k )k N 4cos()k (x N 2 B ．∑-=⋅π1N 0k )k N 4sin()k (x N 2 C ．∑=⋅π2N1k )k N 4cos()k (x N 4D ．∑=⋅π2N 1k )k N4sin()k (x N 410．输电线路上发生A 相接地故障时，线路始端相电流故障分量相量幅值具有的特征是( )A ．A 相大，B 相、C 相都等于零B ．B 相大，A 相、C 相都等于零 C ．C 相大，A 相、B 相都等于零D ．A 相、B 相、C 相相等且不等于零二、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。

第1章微机继电保护装置的硬件原理1.2 比较式数据采集系统微机保护装置中的数据采集系统按模数转换器的类型分为：采用逐次逼近式模数转换的比较式数据采集系统， 采用V∕F变换器（VFC）实现数据转换的压频转换式数据采集系统。

本节将介绍比较式数据采集系统1.2.1 电压形成回路要求–继电保护所使用的电压、电流都是来自于电压互感器（100伏、线间电压）和电流互感器（额定电流5安或1安，短路电流100安）–把100伏左右的电压变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压；–把小于1安～100安的电流变换为适合AD转换需要的正负2.5伏、正负5伏、正负10伏的电压–隔离和屏蔽作用，以减小高压设备对微机保护装置的干扰。

为了保证电压或电流变换的准确性，通常在设计变换器时，应考虑满足以下原则：（1）电压变换器之间、电流变换器之间以及电压变换器与电流变换器之间的原副方相位移要一致。

（2）变换器的铁芯磁导率要选取适当，在整个工作范围内保持线性传变，输入小信号时不失真，输入大信号时不饱和。

（3）变换器本身的损耗要小，使变换器在传变过程中一次、二次侧电量的相角差尽可能的小。

在设计电流变换器应考虑以下几点：（1）优先保证在输出为最小工作电流时，对应A∕D变换的结果应具有足够的分辨能力；（2）保证在可能出现的最大短路电流条件下，电流变换器输出的电压不应使A∕D变换出现溢出，从而避免造成数字量紊乱；（3）适当选择电流变换器二次侧负载，使电流变换器在一次侧出现最大短路电流时不至于出现饱和现象。

1.无源低通滤波器在微机保护中常采用的一种二阶RC 滤波器如图1-3所示。

其传递函数为：iu ou RCCR图1-3 二阶RC 滤波器2)(311)()()(RCs RCs s U s U s H i o ++==图1－6 采样保持过程1.2.4 模拟量多路转换开关组成：包括选择接通路数的二进制译码电路和多路电子开关。

–二进制译码电路决定哪个电子开关接通——接入相应的待转换模拟量–多路电子开关起分断其它回路而仅仅接通待转换的哪一路模拟量作用常用的多路开关有8通道的AD7501、CD4501，16通道的AD7506等。

全国电力系统继电保护专业试题判断题1、我国66千伏及以下电压等级的电网中，中性点采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式。

这种系统被称为小接地电流系统。

（）2、在中性点不接地系统中，发生单相接地时，电压互感器开三角电压有零序电压产生，是因为一次系统电压不平衡产生的。

（）3、在中性点不接地系统中，如果忽略电容电流，发生单相接地时，系统一定不会有零序电流。

（）4、只要出现非全相运行状态，一定会出现负序电流和零序电流。

（）5、在零序序网中图中没有出现发电机的电抗是发电机的零序电抗为零。

（）6、中性点直接接地系统，单相接地故障时，两个非故障相的故障电流一定为零。

（）7、用逐次逼近式原理的模数转换器（A/D）的数据采样系统中有专门的低通滤波器，滤除输入信号中的高次分量，以满足采样定律。

用电压—频率控制器（VFC）的数据采样系统中，由于用某一段时间内的脉冲个数来进行采样，这种做法本身含有滤波功能，所以不必再加另外的滤波器。

（）8、在中性点直接接地系统中，如果各元件的阻抗角都是80°，当正方向发生接地故障时，3U。

落后3I。

110°；当反方向发生接地故障时，3U。

超前3I。

80°。

（）9、开关位置不对应启动重合闸是指开关位置和开关控制把手位置不对应启动重合闸。

（）10、一般微机保护的“信号复归”按钮和装置的“复位”键的作用是相同的。

（）11、为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两个元件，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。

（）12、本侧收发信机的发信功率为20W，如对侧收信功率为5W，则通道衰耗为6dB。

（）13、新投运变压器充电前，应停用变压器差动保护，待相位测定正确后，才允许将变压器差动保护投入运行。

（）14、一般允许式纵联保护比用同一通道的闭锁式纵联保护安全性更好。

（）15、保护装置的动作符合其动作原理，就应评价为正确动作。

（）16、零序电流保护能反应各种不对称故障，但不反应三相对称故障。

微机保护现场运行及操作1微机保护各插件功能：a）沟通插件：将系统电压互感器 TV 和电流互感器 TA 二次侧的电压、电流量变换为装置所用的弱电信号，传给 A/D 芯片。

b）CPU 插件：A/D 芯片将模拟量变换为数字量后送给 CPU，供 CPU 进展推断。

CPU 依据采样数据、开入量推断保护的动作行为，并驱动开出插件上的出口继电器或告警继电器，同时给出报文信息、实现故障录波等功能。

CPU1 插件实现保护功能；CPU2 插件实现启动闭锁功能。

c）治理板：或叫通信 Master 板，负责与人机对话板、CPU 插件、开入插件、开出插件上的芯片进展 CAN 网内部通信以及外部的网络通信。

组织上送遥测、遥信、SOE、大事报文、录波信息、打印信息，GPS 对时等功能。

外部网络接口包括：LON 网、RS-485 接口、电以太网接口、光以太网接口〔可选〕。

可直接出串口 103 规约。

d）开入插件：接 24V 的开入量，包括：保护功能压板、跳位、收信输入、重合闸方式开入等。

e）开出插件：输出跳闸、合闸、启动失灵、启动重合、发信、停信、告警等接点。

f）电源插件：将 220V/110V 直流电源变换为装置所用的 24V、12V、5V 电源。

g〕人机对话板：显示保护的信息、灯光信号、按键掌握、RS-232 串口通信。

2巡察检查工程a)保护屏反面的检查工程：1)沟通电源开关位置，保护装置直流电源开关位置；2〕端子排端子、继电保护装置、空气开关应清洁、无焦味、无打火冒烟现象。

b)保护屏正面的检查工程：1）屏正面断路器操作箱、保护装置、保护接口装置指示灯正常，运行灯—“OP”、母线电压指示灯—“L1”“L2”，跳闸指示灯—“TA”、“TB”、“TC”、“CH”，电源指示灯—“DC”等等。

2）面板显示正常，无特别告警；3）通道检查正常，无特别告警；4）压板、切换把手投退正确。

3、保护投退的操作步骤1、先合装置电源空开，沟通电源空开，检查装置无特别，再投入相应保护功能压板，检查无特别，再按要求投入出口压板。

全国2018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、填空题(每空1分，共20分)1.微型机继电保护装置的硬件电路由五个功能单元构成，即数据采集系统，微型机系统，开关量输入输出电路，工作电源和_______构成。

2.微型机继电保护的核心是_______。

3.离散控制系统稳定的条件为脉冲传递函数的极点都位于z平面的_______。

4.离散控制系统的两种描述即_______和脉冲传递函数。

5.微型机保护中，在将模拟量转化成数字量的过程中，模/数转换器往往需要一定的时间，在此期间内，采样的模拟量输入不能变化，为此普遍采用_______。

6.逐次比较式数据采集系统一般由变换器，低通滤波器，_______，多路模拟开关，模/数转换器组成。

7.对于电压频率变换式VFC数据采集系统，分辨率主要取决于两个因素：一是_______；二是计算计数器的读值之差的时间间隔MT。

8.递归型数字滤波器设计过程中，对设计样本的单位冲激响应h(t)进行采样，务必要保证此采样满足_______，否则设计失败。

9.数字滤波中，每一次运算时所需要用到的输入信号的最早采样时刻和最晚采样时刻，两者之间的时间跨度称为数字滤波器的_______。

10.对于一个周期函数x(t)，都可以将其分解为直流分量、基波以及_______之和的傅立叶级数的形式。

11.基于继电器动作特性的采样值算法是指：利用电流和电压量的采样值实现_______和距离保护起动元件的算法。

12.半周期傅立叶算法的时间窗为半个周期，因此不能滤除基波的________倍频谐波分量。

13.微型机距离保护运行软件主要由：_______、采样中断软件和故障处理软件组成。

14.系统中某输电线路发生三相短路故障，则故障电流中的零序分量为________。

15.输电线路中绝大多数故障为接地故障，且故障点存在较大的接地电阻，接地电阻比较复杂，主要由________电阻和杆塔接地电阻决定。

练习题十七一、单选题（每题只有一个正确答案）5、低压配电网一般指（ C ）、400V电压等级的配电网。

A、3kVB、110kVC、220VD、35kV2、双电源的高压配电所电气主接线，可以一路电源供电，另一路电源进线备用，两段母线并列运行，当工作电源断电时，可手动或自动地投入（ B ），即可恢复对整个配电所的供电。

A、工作电源B、备用电源C、发电电源D、直流电源2、变、配电所一次主接线中所用的电气设备，称为（ A ）。

A、一次设备B、二次设备C、远动设备D、通信设备2、电力系统发生短路时，短路点的( A )可能烧毁电气设备的载流部分。

A、电弧B、电场C、电磁D、电炉2、一类负荷中的特别重要负荷，除由（ B ）独立电源供电外，还应增设应急电源，并不准将其他负荷接入应急供电系统。

A、一个B、两个C、三个D、四个2、在一类用电负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，称为（ C ）。

A、超一类负荷B、重点负荷C、特别重要负荷D、重载负荷2、在降压变电所内，为了限制中压和低压配电装置中的短路电流，可采用变压器低压侧(A )方式。

A、分列运行B、并列运行C、分列和并列运行D、分列或并列运行3、变压器铭牌上，相数用（ A ）表示三相。

A、SB、DC、GD、H3、电流互感器的二次回路只能有( A )接地点，决不允许多点接地。

A、一个B、二个C、三个D、四个3、在变压器二次侧( B )下的调压为有载调压。

A、不带负载B、带负载C、开路D、短路3、电压互感器的绝缘方式中干式用( B )表示。

A、JB、GC、ZD、C3、变压器的温升，对于空气冷却变压器是指测量部位的温度与( A )温度之差。

A、冷却空气B、变压器油C、绕组D、套管3、H级绝缘干式变压器在外观上与普通干式变压器没有区别，只是在( B )上有了改进。

A、工作原理B、绝缘材料C、电磁原理D、铁芯材料3、变压器油的作用是( D )。

1、在继电保护整定计算中，通常要考虑系统的（最大）、（最小）两种极端运行方式。

2、电力系统整定计算时不考虑过渡电阻的短路，称为（金属性）短路。

3、输电线路的短路可分为（相间短路）、（接地短路）两类。

4、短路时总要伴随产生很大的（短路电流），同时使系统中（电压）降低。

5、反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的时限有选择地切除故障的保护称为（主保护）。

6、继电器具有特定延时动作的称为延时动作，没有特定延时动作的称为（瞬时动作）。

7、DL代表（电磁型电流）继电器。

8、一般来说，按预先整定的输入量动作，并具有电路控制功能的元件称为（继电器）。

9、电压互感器的误差有（幅值误差和角度误差）。

10、电压互感器一次电压和二次电压相位不同，称为（角度误差）。

11、继电保护用的电流互感器极性端标定是：一次电流从极性端流入，而二次电流从非极性端（流入）。

12、保护用电流互感器除用常规条件选择外，还应进行（百分之十误差曲线）校验。

13、电抗变换器二次绕组接调相电阻的目的是调节输入电流与输出电压间的（相位）。

14、微机保护获取零序电压可（零序电压滤过器）和（软件计算法）获得。

15、在正常运行中，零序电流滤过器有不平衡电流输出，它是由电流互感器的（励磁电流不平衡）产生的。

16、单相式负序电压滤过器滤掉零序电压通常采用输入端接入（线电压）的方法。

17、单相式负序电压滤过器其输出端的电压只与输入电压中的（负序分量电压）成正比。

18、单相式负序电压滤过器与正序电压滤过器内部结构（相同）。

19、单相式负序电流滤过器滤去零序分量的办法有（零序补偿法）和输入端（输入两相电流差）两种。

20、流过电流互感器一次电流的可能最大值与额定值之比，称为（一次电流）倍数。

21、时间继电器当输入量消失时，应能迅速（复归）。

22、转动舌片式的过电压继电器舌片吸起时，一方面使继电器线圈的阻抗（增大），另一方面使磁路磁阻（减小），因而电磁力矩也就基本不变。

2004年华北电网继电保护高级培训班测试卷(2) 单位：姓名：一、选择题（把正确答案的代号填在括号内，每小题1．5分，共30分）1．比率制动差动继电器，整定动作电流2A，比率制动系数为0.5，无制动区电流5A。

本差动继电器的动作判据IDZ=│I1+I2│，制动量为{I1，I2}取较大者。

模拟穿越性故障，当I1=7A时测得差电流IC=2.8A，此时，该继电器（）。

A．动作B．不动作C．处于动作边界2．接地故障时，零序电压与零序电流的相位关系取决于（）。

A．故障点过渡电阻的大小B．系统容量的大小C．相关元件的零序阻抗D．相关元件的各序阻抗3．一变电站备用电源自投装置（BZT）在工作母线有电压且断路器未跳开的情况下将备用电源合上了，检查BZT装置一切正常，试判断外部设备和回路的主要问题是（）。

Ａ．工作母线电压回路故障和判断工作断路器位置的回路不正确Ｂ．备用电源系统失去电压Ｃ．工作母联瞬时低电压Ｄ．工作电源电压和备用电源电压刚好接反4．为了从时间上判别断路器失灵故障的存在，失灵保护动作时间的整定原则为（）。

Ａ．大于故障元件的保护动作时间和断路器跳闸时间之和Ｂ．大于故障元件的断路器跳闸时间和保护返回时间之和Ｃ．大于故障元件的保护动作时间和返回时间之和5．应严防电压互感器的反充电。

这是因为反充电将使电压互感器严重过载，如变比为220/0.1的电压互感器，它所接母线的对地绝缘电阻虽有1MΩ，但换算至二侧的电阻只有（），相当于短路。

A．0．21ΩB．0．45ΩC．0．12Ω6．两侧都有电源的平行双回线L1、L2，L1装有高闭距离、高闭零序电流方向保护，在A侧出线L2发生正方向出口故障，30ms之后L1发生区内故障，L1的高闭保护动作行为是（）。

A．A侧先动作，对侧后动作B．两侧同时动作，但保护动作时间较系统正常时L1故障要长C．对侧先动作，A侧后动作7．某双侧电源线路，采用单相重合闸方式运行，M侧I03动作时间为1.5s，N侧I03动作时间为2s，考虑两侧保护均瞬时动作时，两侧重合闸时间均整定0.7s，若双高频保护退出运行，两侧重合闸时间应整定为（）（注：I03为有足够灵敏度的延时段）A．M侧2.7s，N侧2.2sB．M侧2.2s，N侧2.7sC．M侧2.7s，N侧3.2s8．如果故障点在母差保护和线路纵差保护的交叉区内，致使两套保护同时动作，则（）A．母差保护动作评价，线路纵差保护和“对侧纵联”不予评价；B．母差保护和“对侧纵联”分别评价，线路纵差保护不予评价；C．母差保护和线路纵差保护分别评价，“对侧纵联”不予评价。

微机保护装置的硬件原理1.电压电流采样和信号调理：微机保护装置通过安装在电力系统中的电流互感器和电压互感器对电力系统的电流和电压进行采样。

采样的模拟信号经过滤波、放大、保持等各种处理电路，转换为数字信号，经过数据处理和分析。

2.AD转换和DSP处理：采样信号经过模数转换器（ADC）转换成数字信号，然后送入数字信号处理器（DSP）。

DSP是微机保护装置的核心处理器，它能够高效执行各种复杂的算法，如差动、过流、过压、欠压等等。

DSP还可以实时采集、分析和存储数据，并与外部通信模块交互。

3.数据传输和通信：微机保护装置通常与电力系统交换信息，以便实时监测和保护。

通信模块可以是串行方向、以太网或光纤等多种方式。

通过通信模块，保护装置可以接收来自其他设备的控制信号，也可以将故障信息发送给监控中心或其他装置。

4.保护算法：微机保护装置内置了多种保护算法，用于识别电力系统中的各种故障和异常情况。

常见的保护算法包括差动保护（用于检测设备内部短路故障）、过流保护（用于检测额定电流以上的电路过流故障）、过压保护（用于检测设备额定电压以上的电压异常）等。

这些算法通过对采集的信号进行实时分析和比较，确定故障类型，并触发相应的保护动作。

5.控制和输出接口：保护装置通常还具有控制和输出接口，用于与其他设备或系统进行交互。

控制接口可以接收来自其他设备或系统的控制信号，如远方信号、故障信号等，并实施相应的动作。

输出接口则可以控制蜂鸣器、继电器等设备，实现报警、断路等操作。

综上所述，微机保护装置的硬件原理涉及到电压电流采样、信号调理、AD转换、DSP处理、数据传输和通信、保护算法、控制和输出接口等方面。

它通过采集、处理和分析电力系统的信号数据，并按照预设的保护算法进行相应的保护动作，有效地保护电力系统设备的安全运行。

第18卷第3期(总第70期) 福建电力与电工 1998年9月几种微机保护数据采集方案的比较(泉州　362000)　泉州电力学校　李丽娇摘要　就目前微机线路保护中的数据采集单元可能采用的三种方案——模数变换(A/D)、电压频率变换(V F C)与基子脉冲宽度测量(PW M)进行了比较,得出各种方案的优缺点及应用前景。

关键词　微机保护　数据采集单元　模数变换器　电压频率变换器　脉冲宽度测量1　引言微机保护在我国已获得极其广泛的应用,它实际上就是一台具有继电保护功能的微机系统,其硬件一般包括以下四个部份:数据处理单元、数据采集单元、数字量输入/输出单元和通讯接口。

其中数据采集单元(即模拟量输入系统)的作用是将被保护元件的电流互感器(CT)和电压互感器(PT)的次级模拟量的电流和电压变换成数据处理单元能够使用的数字量。

该单元在微机保护中占有重要位置,对它的要求主要有: 高速采样; 高分辨率(高精度); 高抗干扰能力; 可实现多CPU之间的数据共享等。

目前我国微机保护产品中的数据采集单元一般采用模数变换(A/D)与电压频率变换(V F C)两种。

此外,许昌继电器研究所张克元同志又提出了基于脉冲宽度测量(P WM)的新方案,且已经试验验证,有广泛的应用前景。

笔者拟就上述三种方案进行比较,以得出各种方案的优缺点及应用前景。

2　构成及基本原理2.1　采用A/D的数据采集单元该数据采集单元的硬件构成如图1所示。

电压形成回路将被保护元件的CT和P T次级电流和电压变换成A/D量程(一般为±10V)所要求的电压,即把CT和PT来的模入量u(或i)经电压形成回路转换为交流电压信号U sr(t),并在采样模拟低通滤波器(A L F)滤除去高于采样频率一半(称折叠频率)的信号。

由于该滤波器是一个积分过程,其输出电压U st(t)为: U sr(t)=∫t K t K-N U sr(t)d t(1)图1　采用A/D变换器的数据采集单元基本原理图采样/保持器(S/H)有两个作用:一是保证在A/D转换过程中输入模拟量保持不变;二是保证各通道同步采样。

一、填空题（每小题1分，共20分）1.微型计算机是电力系统微型计算机继电保护装置的核心。

2.在微型计算机继电保护装置中，开关量输入电路用于接收3.与常规继电保护相比，微型计算机继电保护在线运行的可。

4.连续时间信号x（t）被采样后，采样信号的Z变换是5.在一个控制系统中，只要有一处或几处的信号是离散信号6.连续时间信号X（t）被采样后，采样信号X g(t)的表达式7.反映电力系统输电设备运行状态的模拟电气量主要有两和交流电流信号。

8.在一个采样周期内，依此对每一个模拟输入信号进行采样9.逐次比较式模数转换器转换的数码与输入模拟电压的瞬时10.电压/频率变换式VFC数据采集系统中，VFC芯片在规定时间内输出脉冲的个数正比与在规定的时间内，模拟输入11.微型机继电保护装置提取故障特征量采样值时，采用的数字滤波器。

12.问题。

13.如果系统的输入/输出关系能够用线性高阶微分方程描述14.线性系统频率特性的幅频特性表明系统正弦输出与输入15.在设计数字滤波器时，对设计样本的单位中激响应h(t)采样满足采样定理时，数字滤波器的频率特性是设计样本16.电流和电压量经过同一个数字滤波器滤波时，在某一频率下，数字滤波器的输出量并未改变其输入电压和电流量的17.数字滤波器的时间窗是指：数字波波器在每一次运算时，所需要用到的输入信号的最早采样值时刻与最晚采样值。

18.在系统频率不变化且等于额定值时，两点采样值乘积算法。

19.周期函数都可以分解为直流分量、基频和基频整数倍频的形式。

20.解微分方程算法是利用输电线路的数学模型和故障类型二、单项选择题（每小题1分，共10分。

从每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将正确答案的号码写在题干后面的括号内）21.采样定理要求采样频率大于被采样连续时间信号最高频率的（ ）①两倍 ②三倍 ③四倍 ④五倍22.离散控制系统的脉冲传递函数为H （z ）时，其频率特性表达式为（ ）①)(ωj H ②)(s H ③)(TS e H ④)(T j e H ω23.电压/频率变换式数据采集系统，在规定时间内，计数器输出脉冲的个数与模拟输入电压量为（ ）①积分成正比 ②积分成反比利时 ③瞬时值的绝对值成正比 ④瞬时值的绝对值成反比24.数字滤波器的脉冲传递函数中的极点的幅值必须（ ） ①大于1 ②小于1 ③等于1 ④等于零25.某周期函数的周期为20（ms ），采用傅立叶算法计算谐波分量幅值时，算法的时间窗为（ ）①10(ms) ②20(ms) ③30(ms) ④40(ms)26.傅立叶算法计算五次谐波正弦分量幅值a 5的计算公式为（ ）①∑-=⋅112sin )(2N k N k k x N π ②∑-=⋅112cos )(2N k N k k x N π④∑-=11.10cos)(2N k K Nk x N π 27.采样周期为)(35ms 时，三点采样值乘积算法的时间窗为（ ）②1(ms) ③2(ms) ④4(ms)28.两点采样值乘积90度算法要求对正弦输入量两点采样间隔的电角度为（ ）①90° ②180° ③45° ④30°30.在输电线路发生AB 两相短路接地故障时，线路始端A 、B 相故障分量电流量大，故障分量电流的幅值最小相是（ ）①A ②B ③C ④D三、简答题（每小题5分，共30分）31.简述离散控制系统稳定的条件。