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1、研究生專業(yè)課程考試答題冊得分：學(xué)號姓名考試課程考時日期西北工業(yè)大學(xué)研究生院1.答：微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件一般包括以下三大部分：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(或稱模擬量輸入系統(tǒng))包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持(S/H)、多路轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能塊。（2）微型機(jī)主系統(tǒng)主要包括：微處理器(MPU)、存儲器、定時器、并行接口和串行接口。（3）開關(guān)量(或數(shù)字量)輸入/輸出系統(tǒng)主要組成：微型機(jī)的并行接口、光電隔離器、有觸點(diǎn)的中間繼電器。2.答：分辨率一般用A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量位數(shù)來衡量。VFC等效的位數(shù)取決于兩個因素：一是VFC的最高頻率；二是采樣間隔和積分間隔的大小。VFC的最
2、大輸出數(shù)字量與VFC最大頻率之間的關(guān)系如下：3.答：A/D轉(zhuǎn)換器可以認(rèn)為是一個編碼電路。它將輸入的模擬量相對于模擬參考量經(jīng)編碼電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D輸出。一個理想的A/D轉(zhuǎn)換器，其輸出與輸入的關(guān)系式為。由于編碼電路的位數(shù)總是有限的，而實際的模擬量公式/卻可能為任意值，因而對連續(xù)的模擬量用有限長位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)表示時，不可避免的要舍去比最低位更小的數(shù)，從而引入一定的誤差。A/D轉(zhuǎn)換是對瞬時值進(jìn)行變換，而VFC變換是對輸入信號的連續(xù)積分，因此，具有低濾波的效果，同時，可以大大抑制噪聲。且VFC變換位數(shù)可調(diào)，只要調(diào)整積分間隔即可；與微型機(jī)接口簡單；易于實現(xiàn)同時采樣；但不適合高
3、頻信號的采集。4.解：T=5/3ms,f=1/T=600HzW=0時，即為直流分量時，f=300Hz時,所以可以濾除300Hz的信號分量，但不能濾除直流分量。5.解：（1）可畫幅頻特性如下：（2）6.解：所以濾除直流分量的濾波器的傳遞函數(shù)為濾除100Hz的信號分量的濾波器的傳遞函數(shù)為濾除150Hz的信號分量的濾波器的傳遞函數(shù)為所以設(shè)計此數(shù)字濾波器的脈沖傳遞函數(shù)為7.解：（1）=20ms由以下采樣圖可得采樣值：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）根據(jù)以上取值，取第一點(diǎn)和第四值（相差角度）的進(jìn)行計算：則u1=21.1325V,u2=78.8675Vi1=0A,i2=7.0711A則得電壓幅值U=57.735V電流幅值I=5A相位差為有功功率為無功功率為電阻阻值電抗值8.基于DSP的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計：1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案微機(jī)繼電保護(hù)裝置
5、的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由二次互感器、濾波器、放大器、AD轉(zhuǎn)換器、計算機(jī)及外設(shè)等部分組成。由于電力系統(tǒng)電壓很高，如果直接把系統(tǒng)接入，肯定會燒毀芯片，所以在一次回路將高電壓電流變換為低電壓（100V或100/√3V)、低電流（5A或1A),再通過二次回路，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的互感器將二次變換輸出的電壓電流變換成系統(tǒng)芯片能夠接受的范圍。為了抑制高頻信號，信號經(jīng)過二次互感器，需要對信號進(jìn)行低通濾波。為了使信號擾動、噪聲減小，需要對信號隔離處理。處理的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換輸入計算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)基本組成框圖如圖1所示。二次互感器外設(shè)計算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器濾
6、波器隔離圖1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本組成框圖1.1多通道模擬數(shù)據(jù)采集方法確定由于繼電保護(hù)裝置需要同步采集多路信號，對精度和數(shù)據(jù)處理要求高，而且體積不能過大，因此，本設(shè)計選用單A/D多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。單A/D多通道同步采集系統(tǒng)：每個通道都有自己單獨(dú)的采樣保持器，共用一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器。多路信號可以在采樣保持器內(nèi)保持，再依次進(jìn)行轉(zhuǎn)換，只要轉(zhuǎn)換的速度足夠快，完全可以滿足多路信號的同時采集。如圖2所示圖2單A/D多通道同步采集系統(tǒng)1.2系統(tǒng)CPU的選取本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用在繼電保護(hù)裝置中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度采集和處理，綜合開發(fā)成本和芯片供應(yīng)情況綜合考慮，選用TI公司TMS320F2812
7、芯片作為主控CPU。1.3A/D轉(zhuǎn)換器的選取由于模擬信號到數(shù)字信號是由A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的，所以A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)劣對信號的轉(zhuǎn)換起到?jīng)Q定性的作用。對本系統(tǒng)而言，精度和轉(zhuǎn)換速率是最主要的指標(biāo)，本系統(tǒng)選用精度和轉(zhuǎn)換速率都能滿足要求的MAX125芯片作為系統(tǒng)采樣芯片。1.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)確定根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)要求和上述分析，確定數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)采用多通道同步采樣，采集三相電壓、三相電流信號。通過信號處理電路，實現(xiàn)DSP對MAX125的控制。A/D轉(zhuǎn)換器隔離低通濾波器電壓互感器三相電壓DSP隔離低通濾波器電流電壓互感器三相電流電平轉(zhuǎn)換圖3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體結(jié)
8、構(gòu)2.數(shù)據(jù)
