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| 內容簡介： |
机 械 工 业 出 版 社本书内容共分三部分。第壹部分为智能电器基础知识；第二部分为智能电器基本结构及相关理论，包括信号检测系统、控制系统和电子操动、智能电器的可靠性与电磁兼容等；第三部分为智能电器的应用，包括配电自动化、柔性交流输电系统电器、直流断路器等。
本书可作为高等学校电气工程与自动化专业本科生和研究生教材，也可作为电力工程行业的科技人员与电器行业产品研发人员的参考书。
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| 目錄：
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前言
第1章智能电器概论1
1.1电器的定义与分类1
1.2电器的典型结构2
1.3电器智能化的内涵与主要内容4
1.4智能电器的理论任务6
思考题7
参考文献7
第2章电器学基本理论与信号处理基础8
2.1电流的热效应8
2.1.1电器设备的最大允许温升8
2.1.2电器的发热与散热11
2.1.3导体的升温与冷却过程13
2.1.4电器设备的短时发热16
2.2电流的力效应17
2.2.1概述17
2.2.2载流系统电动力的计算18
2.2.3交流电动力19
2.3电接触21
2.3.1概述21
2.3.2接触电阻22
2.3.3电接触的稳定性与接触劣化24
2.4电弧25
2.4.1概述25
2.4.2电弧弧柱过程26
2.4.3直流电弧29
2.4.4交流电弧31
2.4.5真空电弧33
2.5磁路计算38
2.5.1非极化磁路结构38
2.5.2极化磁路39
2.5.3磁路计算39
2.6采样44
智能电器第2版目录2.6.1概述44
2.6.2连续时间信号的采样44
2.6.3离散时间信号的采样47
2.6.4离散时间信号的抽取和内插49
2.7数字滤波49
2.7.1滤波概念49
2.7.2数字滤波器基本网络结构50
2.7.3IIR数字滤波器的设计方法53
2.7.4FIR数字滤波器的设计方法57
2.8常用信号分析方法59
2.8.1信号的时域分析59
2.8.2信号的频域分析60
2.8.3信号的z域分析63
2.8.4小波分析63
思考题68
参考文献68
第3章智能电器的信号检测系统69
3.1现场参量类型及数字化测量方法69
3.2智能电器中的各类传感器70
3.2.1电量传感器70
3.2.2非电量传感器80
3.2.3开关量检测方法82
3.2.4传感器技术的发展及新型传感器的应用85
3.3信号输入通道设计86
3.3.1输入通道的基本结构86
3.3.2模拟量输入通道中的信号调理电路87
3.3.3模拟信号数字化调制方法88
3.3.4隔离的概念及措施91
3.4现场参量的信号分析与处理92
3.4.1数字滤波器92
3.4.2非线性传感器测量结果的线性化处理93
3.4.3常用电参量的计算95
3.5信号检测系统误差96
思考题98
参考文献98
第4章智能电器的控制系统99
4.1控制器的基本结构与组成99
4.2控制器的基本功能与特点101
4.2.1控制器的基本功能101
4.2.2控制器的基本特点102
4.3控制器的系统设计106
4.3.1控制器系统设计的基本要求106
4.3.2控制器系统设计的主要步骤107
4.4智能电器控制器的硬件系统110
4.4.1中央处理器110
4.4.2译码与存储器系统115
4.4.3基本输入输出系统116
4.5智能电器控制器的软件系统119
4.5.1专家系统设计基础119
4.5.2模糊逻辑设计基础121
4.5.3神经网络基础126
4.5.4模式识别和聚类分析基础128
4.6智能电器的网络化与通信系统130
4.6.1现场总线技术130
4.6.2数字通信基础133
4.6.3变电站通信系统结构135
4.6.4变电站通信网的基本设计原则136
4.6.5通信网的软硬件实现137
4.6.6系统协议IEC 61850137
4.6.7IEC 61850标准的特点139
4.6.8基于IEC 61850标准的变电站内通信系统框架模型143
4.6.9智能电器的网络化144
4.6.10智能变电站中一次智能电器149
思考题150
参考文献150
第5章电子操动与永磁机构151
5.1传统操动系统及其局限性151
5.2电子操动的构成与设计原则152
5.2.1电子操动系统的一般构成152
5.2.2永磁操动机构的励磁控制154
5.2.3快速斥力机构155
5.2.4长行程磁力机构158
5.3永磁操动机构的磁路设计162
5.3.1基本方程的建立163
5.3.2永磁体处理及机构磁场计算163
5.3.3永磁操动机构的负载特性164
5.3.4永磁机构的其他结构形式166
5.4相控开关166
5.4.1相控开关的基本要素166
5.4.2并联无功电容器与空载变压器同步关合167
5.4.3断路器的同步分断170
5.4.4同步开关的技术要求171
5.5电子操动控制精度与可靠性分析172
5.5.1永磁机构的动作时序172
5.5.2控制精度分析172
5.5.3电子操动的可靠性分析173
思考题174
参考文献175
第6章智能电器的可靠性与电磁兼容176
6.1智能电器的可靠性176
6.1.1可靠性的一般理论176
6.1.2常用的可靠性指标176
6.1.3设备常见失效模式177
6.1.4产品可靠性模型的建立178
6.1.5产品可靠性的评估179
6.2智能电器的电磁兼容181
6.2.1概述181
6.2.2智能电器的电磁干扰源182
6.2.3智能电器中的电磁耦合方式183
6.2.4智能电器中的电磁干扰抑制措施186
6.3智能电器的电磁兼容试验和标准188
6.3.1概述188
6.3.2电磁兼容抗扰度试验188
6.3.3电磁兼容标准191
思考题194
参考文献194
第7章配电自动化——智能电器应用之一195
7.1概述195
7.1.1配电网结构特点195
7.1.2配电自动化的基本概念197
7.1.3配电网自动化的技术难点198
7.2智能式重合器与分段器199
7.2.1重合器与分段器199
7.2.2自动重合器与分段器200
7.3配电网馈线自动化的基本模式202
7.3.1以重合器分段器构成的控制模式202
7.3.2以FTU实现SCADA集中控制模式204
7.3.3“无信道就地智能控制+SCADA”模式205
7.3.4“有信道就地智能控制+SCADA”模式208
7.4馈线远方终端——FTU211
7.4.1FTU的功能及性能要求211
7.4.2FTU的技术核心212
7.4.3FTU的组成212
7.5配电自动化的通信213
7.5.1配电自动化通信方式214
7.5.2配电自动化通信规约215
7.5.3基于互联网的配电自动化通信体系216
思考题219
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| 內容試閱：
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随着人们对电力需求的不断增加、对电能质量要求的日益提高，近年来，我国电力系统及电力设备制造行业得到了长足的发展。伴随计算机技术及信息技术的飞速发展，开关电器领域正经历新一轮的更新换代，新概念电器层出不穷。其中最能代表时代发展的、发展最为迅速的是智能电器。经过近年来业内科技工作者的不懈努力，智能电器所涉及的理论问题已越来越清楚，各种智能电器产品也逐渐得到了市场的认同。
广义的电器是指用于检测电参数、控制电路，或实现电能转换的硬件设备或装置；而狭义的电器主要是指开关电器。所谓电器的智能化，主要是指开关电器实现人工智能的过程。按人工智能的定义，智能化是指使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能以及行之有效的执行功能而进行的工作。感知功能包括设备的自诊断，各种运行参数和系统参数的检测；思维和判断功能就是控制，可依靠计算机或数字信号处理器（DSP）来完成；执行功能就是对一次设备的操动。因此，可以这样定义智能电器：在某一方面或整体上具有人工智能的电器元件或系统。
电器智能化是一种理念，是一种方法，是一个发展和进步的过程，其目的是使电器产品实现人工智能的部分或全部功能，使产品达到最佳工况。因此，电器智能化涉及的理论与技术除了电器学基础外，还应包括数字信号处理、控制以及现代传感器技术等。
早在20世纪70年代，人们就开始在配电系统实践开关电器的智能化，即在配电系统中加装智能控制器，用以自动判别线路故障，切除与隔离故障并恢复健康区段的供电。人们把这种带控制器的开关系统称为自动重合器与自动分段器。随着计算机技术的发展，越来越多的电站实现了微机化控制与管理，这使得开关智能化沿两条路线发展。路线之一是以电力系统的需求为主，基于开关的所谓“四遥”，把设备状态反映到电站主控计算机，由它实现开关乃至对整个系统的智能控制。而另一条发展路线是分步实施：首先是开关本体智能化，类似自动重合器与自动分段器，然后逐步实现整个系统的智能化与网络化，强调元件智能化才是最根本和最可靠的智能化。
近年来，国内外已有很多智能化开关投入市场。它们的特点都是采用先进的传感器技术和微机信号处理与控制技术，使整个组合电器的在线监测与二次系统在一个计算机控制平台上。20世纪90年代初国外的智能式真空断路器就已包括三种功能：自动保护功能、早期维护功能和信息传递功能。90年代末出现了永磁操动机构，配合新型传感器以及二次控制无触点化，使产品达到了更高的智能化水平。真空开关永磁机构的意义不仅大大简化了机械传动，提高了机构的可靠性，更重要的是它改进了操动的可控性，为进一步的高压开关选相合分打下了基础。在开关智能化理论方面，有人提出智能操作的概念，即要求开关的操作性能可根据电网中发出的不同工况，自动选择和调整操动机构或和灭弧室合理的预定工作条件。例如，对于自能式SF6断路器的分断操作，小负载时触头以较低的速度分断，既可保证所需的灭弧能量，又可减少机械损耗；而在接到短路信号时则以全速分断，获得最佳分断效果。目前，此类专家系统的开发已在进行中。变速操作打破了传统断路器单一分闸特性的概念，实际上是上述执行功能的智能化，是对高电压等级开关操动机构改造的十分有益的尝试。
智能电器第2版前言电器智能化是一个更新换代的工作，涉及很多电气领域的新概念，要求新的规范与标准，结合必要的理论计算和计算机仿真可以大大推进研究开发工作。电力系统希望开关生产厂家采用更多的智能化技术，不断提高产品的档次和技术含量，赶超国际先进水平；但同时也要积极扶持新概念电器，更多地采用智能化开关，从而在根本上解决电力系统的硬件水平问题。只要科研工作者与生产厂家、系统用户更密切地合作，携手共进，我国的智能电器就一定能达到国际前沿水平。
本书内容共分三部分。第一部分为智能电器基础知识；第二部分为智能电器基本结构及相关理论，包括信号检测系统、控制系统和电子操动、智能电器的可靠性与电磁兼容等；第三部分为智能电器的应用，包括配电自动化、柔性交流输电系统电器、直流断路器等。第1章智能电器概论，介绍电器的定义与分类，电器的典型结构，电器智能化的内涵与主要内容，智能电器的理论任务等。第2章电器学基本理论与信号处理基础，介绍电流的热效应与力效应，电接触与电弧，磁路计算，采样与数字滤波，常用信号分析方法等。第3章智能电器的信号检测系统，介绍现场参量类型及数字化测量方法，智能电器中的各类传感器，信号输入通道设计，现场参量的信号分析与处理以及信号检测系统误差等。第4章智能电器的控制系统，介绍控制器的基本结构与组成，控制器的基本功能与特点，控制器的系统设计，智能电器控制器的硬件系统、软件系统，智能电器的网络化与通信系统等。第5章电子操动与永磁机构，介绍传统操动系统及其局限性，电子操动的构成与设计原则，永磁操动机构的磁路设计，相控开关，电子操动控制精度与可靠性分析等。第6章智能电器的可靠性与电磁兼容，介绍智能电器的可靠性指标,智能电器的电磁兼容,电磁兼容试验与标准等。第7章配电自动化，介绍配电自动化的基本概念,智能式重合器与分段器,配电网馈线自动化的基本模式,馈线远方终端FTU,配电自动化的通信等。第8章柔性交流输电系统电器，介绍电力电子技术在输电系统的应用,典型柔性交流输电系统电器，统一电能质量管理系统,超高压真空开关的实现等。第9章直流断路器，介绍直流开断原理，基于电力电子器件的高压直流断路器，机械式高压直流真空断路器，低压直流断路器等。
本书由大连理工大学邹积岩教授主编，华中科技大学程礼椿教授主审。邹积岩教授负责第1章、第5章、第9章的编写和全书的统稿；华中科技大学何俊佳教授负责第2章、第6章的编写；大连理工大学段雄英教授负责第3章、第4章的编写，孙辉教授负责第7章、第8章的编写。大连理工大学董恩源、廖敏夫以及方春恩三位博士的学位论文也为本书提供了部分素材。西安交通大学的张杭教授和王汝文教授对本书的结构和内容提出了许多宝贵意见。第5章的部分修订内容来自董恩源教授的研究，书中的部分实验在大连理工大学电力电子研究所完成，得到丛吉远高工、邹启涛高工的支持。对以上同仁和老师为本书的完成所做的工作，在此一并表示衷心的感谢！
第9章直流断路器的主要内容得到国家自然科学基金重点项目（51337001）支持。
“智能电器”作为电气工程及自动化专业本科生及研究生的选修课，面向现代电力系统，该课程的设置也受到电力设备行业的欢迎。本书作为该课程的教材，汇聚了编者及所在单位的研究成果。但鉴于编者水平所限，书中难免有不足和谬误之处，诚挚地欢迎广大读者批评指正。
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