微型机继电保护课后答案

第一章概述一、绘出微型机继电保护的构成原理图。二、简要说明微型机继电保护的特点。1、逻辑判断清楚、正确。微型机继电保护中主要是由程序实现逻辑判断。复杂保护功能之间的复杂逻辑关系都编制在一个程序之中，不易出错，并且程序被正确地复制在成批生产的微型继电保护装置中。所以与常规继电保护装置相比较，微型机继电保护的应用，使复杂的继电保护原理，在实现的手段得到了简化，继电保护的正确动作率得到了显著的提高。2、微型机继电保护可以实现常规模拟式继电保护无法实现的优良保护性能。3、调试维护方便。对微型机继电保护装置的检验和调试的主要内容是检验各个模拟输入和开关输入输出电路是否完好，确认各项保护功能是否达到设计要求。这些检验调试项目和内容与常规保护装置相比可大大的简化，检验周期可以延长。4、在线运行的可靠性高。微型机继电保护装置可以利用软件实现在线自检，极大地提高了其在线运行工作的可靠性。5、能够提供更多的系统运行的信息量。借助于人机联系的微型机系统，可以将有关的系统运行信息，通过打印机输出，为事故分析和故障点的快速恢复提供所需的数据，此外，还可向电网调度输送信息，接受命令。所有这些，常规继电保护装置是无法做到的。模拟电气量第二章离散控制系统一、设采样周期为T=0.5S，求x(t)采样后，采样信号的Z变换。1、x(t)=1(0tT)0(tT,t0)解：令t=KT当0tTX(KT)=1Z[X(KT)]=kz*1(k=0,1,2…)=211zz…此幂级数为一等比级数且公比为1z，当1z1时111zzXKTxz当tT,t0时，X(z)=0te2(tT)2、x(t)=0(t0)解：当tT时，令t=KT，则函数aKTe在各采样时刻的采样值为aKTeKTx（k=0,1,2…）aTaTezzzezXKTx111其中a=2T=0.51ezzzXKTx当t0时X(z)=0二、求下列函数的Z变换。)1(1)1(S解：)()()1(1)(TpiiiiezzczXpscSsX(i=0,1,2…n)1ic1ipTezzzX)(S1)2(解：10)1()(zzsezzsszXSTSeST1)3(解：1)1(1)1()1()1(]1[]1[][]1[)(11)(1111zzszzzszszsezszzXsessesXsTsTsT)1(1)4(SS解：111)1(1)(sssssX))(1()1()1()1())(1(1(1)(2)TTTTTTTTezzezezezezezzezezzzzzX三、求下列函数X（z）的Z反变换。)5.0()1(zzz解：利用部分分式法()1(0.5)0.5xzABzzzzzkKTXzzzzzXzzzxzBzzzxzA)5.0()2(2)(5.022)(25.0)()5.0(22)((k=0,1,2…))5.0)(4()2(zzz解：kkKTXzzzzzXzzzxzBzzzxzAzBzAzzzzX)5.0(10)4.0(10)(5.0104.010)(105.0)()5.0(104.0)()4.0(5.04.0)5.0)(4(1)(（k=0,1,2…）)34()3(2zzz解：利用部分分式法KKzKTXzzzzXzzXzBzzzXzAzBzAzzzzX)3(21)1(21)(35.015.0)2(21)()3(211)()1(31)3)(1(1)(3（k=0,1,2…）)2()1()4(zzzz解：zzzzzzzz2)2()1(22zz22432128421zzzzzzzz22--z--z--22142z14z2184zz28z32168zz……TtTtTtTtttXzzzzzXS4834221)(8421)(4321……四、已知离散系统的差分方成为y(k+2)+2y(k+1)+y(k)=x(k),y(0)=y(1)=0;x(k)=1(k0)试用Z变换法求y(k)表达式。解：根据超前定理对差分方程进行Z变换如下：)()()0(2)(20122kxzyzyzzyyzzyzyz因为y(0)=y(1)=0;x(k)=1(k0)所以1)()12(2zyzz6543225432)12(1)(zzzzzzzzG……)6(5)5(4)4(3)3(2)2()(ktktktktktky……五、已知离散系统的脉冲传递函数分别为：)1()2()()2(2)()1(2234234zzzzzzzGzzzzzG试求上述离散系统的差分方程。(1)解：zzzzzXzY2342)()()1()2()3(2)4()(kxkxkxkxky(2)解：)1()2()3(2)4()1()2()(kxkxkxkxkykyky六、已知离散系统的脉冲传递函数分别为：)1(2)()(5.0)1(5.0)2()3()()(5.0)1(5.0)2()2()()1()2()3()()1(kxkxkykykykxkykykykxkxkxkxky试求：（1）系统的脉冲传递函数；（2）分析系统的稳定性。（1）解：对此差分方程两边取Z变换，得：)()1()(321zXzzzzY33232111)(zzzzzzzzG极点z=01系统稳定（2）解：22125.05.015.05.01)(zzzzzzG05.05.012zz27127121iziz极点z1系统不稳定（3）解：221215.05.0125.05.021)(zzzzzzzzG极点计算同（2）题系统不稳定七、已知离散控制系统的脉冲传递函数分别为：mzzG1)()1(mzzG1)()2(211)()3(zzzG…mz4311)()4(zzzzG试求：1、分别给出系统的频率特性表达式；2、分别给出（1）（2）（3）系统的幅频特性表达式；3、在m=3,121fT时，绘制出（1）（2）（3）系统的幅频特性曲线。解：1、mTjezmezTjmezzGeGzzGTjTj1)1()()(1)()1(mTjmTjezmTjmeezeGzzGTj1][1)1()(1)()2(211)()3(zzzG…mz3211)(zzzzGz…1mzTjTmjTjmTjezmTjmmeeeezzeGzzzGzzzGTj11][1][1)11()(11)(1)1)(()1(1)1(1)1(1)1()1(1TjTjTjTjTjTjTjeeeeeeeGzzzzG434314311][][][1)(1)()4(2、mTjTjeeG1)()1(mTjTjeeG1)()2(TjTmjTjeeeG11)()3()1(3、当采样周期T=f1/12，m=3时系统的幅频特性曲线如下。(1)G(z)=1+z-3-100-80-60-40-2002040608010000.20.40.60.811.21.41.61.82(2)G(z)=1-z-3-100-5005010000.511.52(3)G(z)=1+z-1+z-2+z-3-100-5005010001234第三章微型机继电保护的硬件原理一、绘出微型机继电保护硬件原理框图。+15V+15V220V0V-15V+24V模拟量输入（由TV和TA二次测来）并行接口并行接口开关量输入电路电压变换器电流变换器模数转换模数转换计数器通信接口开关量输入信号开关量输出电路执行元件微处理器复位信号EPROMEPROMRAM定时器通信接口至人机对话通信接口总线微型机系统1微型机系统2（结构与系统1相同）微型机系统n（结构与系统1相同）数据采集系统至各微型机系统通信接口微处理器硬件自动复位EPROMRAM定时器并行接口开关量输入电路开关量输入信号巡检中断告警键盘输入并行接口向各微型机系统CPU发复位信号发出动作信号光电隔离打印机驱动电路液晶显示调治解调器至网络总线人机对话微型机系统电源二、微型机继电保护的数据采集系统有几种形式，试绘出其原理框图。答：微型机继电保护中的数据采集系统有两种类型：逐次比较式数据采集系统和电压/频率（VFC）变换式数据采集系统。1、逐次比较式数据采集系统。2、电压频率变换式（VFC）数据采集系统。至微型机三、什么是同步采样、异步采样？答：同步采样也称为跟踪采样，即为了使采样频率sf始终与系统实际运行的频率1f保持固定的比例关系1ffNs3，必须使采样频率随系统运行的频率的变化而实时地调整。异步采样也称为定时采样，即采样周期ST或采样频率Sf永远地保持固定不变。四、什么是同时采样、分时采样？绘出其原理框图，在何采样方式下需要使用采样保持器？采样保持器的作用是什么？答：1、同时采样。在同一个采样时刻上，同时对所有模拟输入信号进行采样的采样方式。同时采样并数字化的实施方法有两种。一是同时采样，同时完成模数转换。原理图如下：变换器模/数转换器多路模拟开关采样保持器低通滤波器计数器交流变换器浪涌吸收器电压/频率转换器VFC光电隔离采样保持器1模数转换器A/D1微型机算机采样保持器n模数转换器A/Dn至微型机U(t)i(t)模拟电压电流通道n通道1二是同时采样、分时依次模数转换。2、分时采样即顺序采样，在每一个采样周期内，依次对每一个模拟输入信号进行采样和模数转换。3、在分时采样方式下需使用采样保持器。4、采样保持器的作用：在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在A/D转换期间内，保持其输出不变。五、在电压/频率变化式数据采集系统中，为什么要使用计数器？在两个不同时刻读出的计数器的数值之差说明了什么？答：电压频率式转换芯片的基本工作原理是根据输入模拟电压的瞬时值的不同，输出不同频率的脉冲电压信号，而不是数字量。为了得到输入模拟电压对应的数字量，就需在其下一级配置计数器，利用在固定时间内测量出VFC芯片输出的脉冲个数，间接地得到输入模拟电压的瞬时值对应的数字量。在相邻两个采样时刻上计数器的读书值之差代表了此期间内模拟输入交流电压信号的积分值。六、简要说明逐次比较式与电压/频率变换式数据采集系统的输出数字量与输入模拟量之间的关系。答：电压频率变换式数据采集系统是将被转换的模拟输入电压在一定时间间隔内的积分值转换成计数器的读值之差；逐次比较式数据采集系统是将模拟输入电压的瞬时采样值转换成对应的数字量，而且采样前又必须对模拟输入电压进行低通滤波。七、绘出开关量输入/输出电路的原理图。采样保持器1多路模拟开关模数转换器A/D微型机算机采样保持器n多路模拟开关采样保持器模数转换器A/D微型计算机通道n通道n通道n通道1通道1通道n1、开关量输入电路。（1）、键盘操作节点，可直接接至微型机的并行输入接口芯片上，原理图如下：（2）、从微型机继电保护装置外部引入的开关量触点状态。+5VRS2+EC-EC2、开关量输出电路。八、简要说明人机对话微机系统