电力系统微机继电保护.doc

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1、研究生专业课程考试答题册得分：学号姓名考试课程考时日期西北工业大学研究生院1.答：微机继电保护装置的硬件一般包括以下三大部分：（1）数据采集系统(或称模拟量输入系统)包括电压形成、模拟滤波、采样保持(S/H)、多路转换、模数转换等功能块。（2）微型机主系统主要包括：微处理器(MPU)、存储器、定时器、并行接口和串行接口。（3）开关量(或数字量)输入/输出系统主要组成：微型机的并行接口、光电隔离器、有触点的中间继电器。2.答：分辨率一般用A/D转换器输出的数字量位数来衡量。VFC等效的位数取决于两个因素：一是VFC的最高频率；二是采样间隔和积分间隔的大小。VFC的最

2、大输出数字量与VFC最大频率之间的关系如下：3.答：A/D转换器可以认为是一个编码电路。它将输入的模拟量相对于模拟参考量经编码电路转换成数字量D输出。一个理想的A/D转换器，其输出与输入的关系式为。由于编码电路的位数总是有限的，而实际的模拟量公式/却可能为任意值，因而对连续的模拟量用有限长位数的二进制数表示时，不可避免的要舍去比最低位更小的数，从而引入一定的误差。A/D转换是对瞬时值进行变换，而VFC变换是对输入信号的连续积分，因此，具有低滤波的效果，同时，可以大大抑制噪声。且VFC变换位数可调，只要调整积分间隔即可；与微型机接口简单；易于实现同时采样；但不适合高

3、频信号的采集。4.解：T=5/3ms,f=1/T=600HzW=0时，即为直流分量时，f=300Hz时,所以可以滤除300Hz的信号分量，但不能滤除直流分量。5.解：（1）可画幅频特性如下：（2）6.解：所以滤除直流分量的滤波器的传递函数为滤除100Hz的信号分量的滤波器的传递函数为滤除150Hz的信号分量的滤波器的传递函数为所以设计此数字滤波器的脉冲传递函数为7.解：（1）=20ms由以下采样图可得采样值：t(ms)u(t)i(t)5/321.1325010/357.7353.5355578.86756.123720/378.86757.071125/357.7

4、356.12371021.13253.535535/3-21.1325040/5-57.735-3.535515-78.8675-6.123750/3-78.8675-7.071155/3-57.735-6.123720-21.1325-3.5355（2）根据以上取值，取第一点和第四值（相差角度）的进行计算：则u1=21.1325V,u2=78.8675Vi1=0A,i2=7.0711A则得电压幅值U=57.735V电流幅值I=5A相位差为有功功率为无功功率为电阻阻值电抗值8.基于DSP的微机继电保护装置的数据采集系统设计：1.数据采集系统设计方案微机继电保护装置

5、的数据采集系统是由二次互感器、滤波器、放大器、AD转换器、计算机及外设等部分组成。由于电力系统电压很高，如果直接把系统接入，肯定会烧毁芯片，所以在一次回路将高电压电流变换为低电压（100V或100/√3V)、低电流（5A或1A),再通过二次回路，即数据采集系统的互感器将二次变换输出的电压电流变换成系统芯片能够接受的范围。为了抑制高频信号，信号经过二次互感器，需要对信号进行低通滤波。为了使信号扰动、噪声减小，需要对信号隔离处理。处理的信号经过A/D转换后输出数字信号，经过电平转换输入计算机，进行数据处理。系统基本组成框图如图1所示。二次互感器外设计算机A/D转换器滤

6、波器隔离图1数据采集系统基本组成框图1.1多通道模拟数据采集方法确定由于继电保护装置需要同步采集多路信号，对精度和数据处理要求高，而且体积不能过大，因此，本设计选用单A/D多通道数据采集系统。单A/D多通道同步采集系统：每个通道都有自己单独的采样保持器，共用一个数模转换器。多路信号可以在采样保持器内保持，再依次进行转换，只要转换的速度足够快，完全可以满足多路信号的同时采集。如图2所示图2单A/D多通道同步采集系统1.2系统CPU的选取本数据采集系统应用在继电保护装置中实现数据的高精度采集和处理，综合开发成本和芯片供应情况综合考虑，选用TI公司TMS320F2812

7、芯片作为主控CPU。1.3A/D转换器的选取由于模拟信号到数字信号是由A/D转换器实现的，所以A/D转换器的优劣对信号的转换起到决定性的作用。对本系统而言，精度和转换速率是最主要的指标，本系统选用精度和转换速率都能满足要求的MAX125芯片作为系统采样芯片。1.4数据采集系统总体结构确定根据系统技术要求和上述分析，确定数据釆集系统总体结构如图3所示。系统采用多通道同步采样，采集三相电压、三相电流信号。通过信号处理电路，实现DSP对MAX125的控制。A/D转换器隔离低通滤波器电压互感器三相电压DSP隔离低通滤波器电流电压互感器三相电流电平转换图3数据采集系统总体结

8、构2.数据