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| 內容簡介： |
本书涉及电气工程、传感技术、信息技术、通信技术和人工智能等多学科技术，针对电器设备状态检测新技术，从设备劣化机理、状态感知、信号处理及通信、检测系统设计、故障诊断和电寿命评估等方面进行了探讨。全书分四大部分，共11章。第壹部分讲述电器设备状态检测的国内外研究现状，以及电器设备劣化规律，由第1～2章组成；第二部分为电器设备状态特征量信号的提取、信号处理方法、信号传输与通信，由第3～6章组成；第三部分为电器设备状态检测系统的设计，由第7～10章组成；第四部分为触头电接触性能测试系统设计，为本书的第11章。
本书既可以作为高等院校本科生和研究生教学科研用书，也可以为科研人员开展相关方面研究工作提供参考和借鉴。
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| 目錄：
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序
前言
第1章绪论1
1.1电器设备状态检测研究的必要性1
1.2电器设备状态检测的研究现状2
1.3电器设备状态检测领域中的关键技术5
参考文献6
第2章电器设备状态劣化规律研究9
2.1电器设备的劣化类型9
2.1.1电连接状态劣化9
2.1.2绝缘特性劣化10
2.1.3机械特性劣化11
2.1.4环境劣化11
2.2电连接状态劣化的规律研究12
2.2.1接触电阻过大12
2.2.2触头材料的侵蚀与转移13
2.2.3电连接处熔焊13
2.3绝缘劣化的规律研究13
2.3.1绝缘特性的表征方法13
2.3.2泄漏电流随电气特性劣化的变化
规律15
2.3.3局部放电超高频信号随绝缘劣化的
变化规律16
2.4机械特性劣化规律的仿真研究20
2.4.1多体动力学概述20
2.4.2ADAMS软件包简介20
2.4.3VS1型真空断路器操动机构仿真
分析21
2.4.4真空断路器动触头所受短路电流
电动力分析25
2.4.5高压断路器操动机构故障状态
仿真分析36
2.4.6主轴角位移行程曲线的参数化
描述42
2.5环境劣化的规律研究44
2.5.1自然环境导致的电器设备性能的
劣化44
2.5.2导线过载导致电缆绝缘老化45
2.5.3设备内部分解产物造成的劣化46
参考文献46
第3章电器设备状态特征量信号的
现场提取48
3.1环氧绝缘套管绝缘劣化规律及泄漏电流
信号的现场提取48
3.1.1环氧绝缘套管绝缘特性劣化判据的
实验确定48
3.1.2使用引流环的泄漏电流信号的现场
提取49
3.2GIS局部放电超高频信号的现场提取51
3.2.1GIS局部放电超高频信号的传播
特性51
3.2.2超高频传感器及其安装位置的
选择55
3.2.3GIS局部放电超高频信号的采集与
调理电路61
3.3电连接处温度信号的现场提取66
3.3.1电连接处温度的在线监测方法66
3.3.2基于热电效应的接触式测温技术70
3.3.3基于荧光光纤温度传感器的接触式
测温技术73
3.3.4基于红外辐射的非接触式测温
技术75
3.4断路器机械状态参量的现场提取77
3.4.1断路器机械状态的主要特征参量77
3.4.2二次线圈电流信号的现场提取80
3.4.3动触头位移信号的现场提取82
3.4.4断路器三相分（合）闸同期性的
现场提取83
3.5其他一些状态信号的现场提取方法85
3.5.1电器设备内部弧光信号的现场
提取85
3.5.2SF6气体状态特征量的现场提取86
3.5.3真空灭弧室的真空度信号现场
提取89
参考文献92
第4章电器设备局部放电与振动信号的
分析处理技术94
4.1常用的信号处理方法94
4.1.1时域分析方法94
4.1.2频域分析方法95
4.1.3时频域分析方法96
4.1.4Chromatic法100
4.2局部放电UHF信号的分析与处理103
4.2.1UHF信号典型特征103
4.2.2GIS局部放电的识别方法105
4.2.3GIS局部放电的定位方法106
4.3振动信号处理与分析107
4.3.1利用小波包分解对断路器振动信号
进行去噪处理108
4.3.2小波包频带能量分解在断路器振动
信号分析中的应用109
4.3.3断路器分合闸动作中的事件
识别111
4.3.4断路器机械故障诊断115
4.3.5断路器三相同期性在线监测119
参考文献120
第5章电器设备在线检测系统的通信
技术123
5.1IEC 61850标准通信协议123
5.2基于IEC 61850的通信系统设计129
5.2.1下位机主控板通信模块硬件
设计130
5.2.2下位机主控板通信软件设计132
5.2.3上位机通信软件（MMS通信
客户端）的设计136
5.3IEC 61850客户端通信调试140
参考文献144
第6章信号传输方式的研究145
6.1基于光纤技术的信号传输方式145
6.2基于红外技术的信号传输方式147
6.3基于射频技术的信号传输方式148
参考文献152
第7章电器设备故障诊断专家系统153
7.1专家系统框架的构架153
7.2专家系统知识库的建立155
7.3专家系统的推理机制158
7.4专家系统数据库及其配置162
7.4.1数据库162
7.4.2配置系统163
7.5基于模型的诊断专家系统163
7.6基于神经网络的故障诊断专家系统
实例171
7.7基于支持向量机的寿命预测专家系统
实例173
7.8基于循环神经网络的寿命预测专家
系统实例176
参考文献178
第8章基于弧触头烧蚀的电寿命评估
方法180
8.1高压断路器的弧触头烧蚀180
8.1.1高压断路器的开断过程180
8.1.2影响弧触头烧蚀的因素181
8.2弧触头烧蚀参数测量技术182
8.2.1光谱诊断技术182
8.2.2动态回路电阻法188
8.3电寿命数值计算评估方法191
8.4基于弧触头单独接触行程的电寿命
评估方法192
8.5基于chromatic 电弧光谱分析的触头
烧蚀预测方法198
8.5.1波长域数据处理法198
8.5.2时域数据处理法199
8.5.3线性回归数据处理法200
8.5.4chromatic光谱数据处理法200
8.5.5chromatic光谱处理结果分析209
8.5.6带喷口时铜钨触头的烧蚀研究211
参考文献214
第9章电器设备在线检测中的电磁
兼容问题215
9.1在线检测系统的电磁兼容设计215
9.1.1电源系统的抗干扰设计216
9.1.2硬件电路的抗干扰设计217
9.1.3抗干扰薄弱环节的定位及其优化
方法220
9.2基于Ansoft的电磁兼容性能仿真
分析222
9.2.1Ansoft Designer模块222
9.2.2Ansoft HFSS模块223
9.2.3Ansoft SIwave模块224
9.2.4电路板级电磁兼容性能仿真分析
实例225
9.2.5红外温度传感器外壳电磁兼容性能
仿真分析实例227
9.2.6在线监测系统机箱电磁兼容性能的
仿真分析231
参考文献235
第10章电器设备状态在线检测应用
实例236
10.1典型的特征信号前处理236
10.1.1信号隔离技术236
10.1.2信号滤波技术238
10.1.3信号放大技术241
10.1.4VF转换242
10.2人机交互界面244
10.2.1下位机界面244
10.2.2上位机界面246
10.3MCU及最小系统248
10.3.1XC878系统及其外设248
10.3.2STM32F407系统及其外设249
10.3.3MPC8247系统及其外设250
参考文献252
第11章触头电接触性能测试原理及
应用253
11.1触头在电弧作用下的失效机理及国内
外对触头电接触现象的研究现状253
11.1.1触头在电弧作用下的失效机理254
11.1.2触头电接触现象的研究方法255
11.2触头电接触参数的测量256
11.2.1接触电阻的测量256
11.2.2接触压力与熔焊力的测量259
11.2.3电弧参数的测量261
11.3触头电接触测试系统设计264
11.3.1系统结构及硬件构架264
11.3.2系统软件设计268
参考文献273
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| 內容試閱：
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电器设备是电力系统的核心主设备，也是实现电力系统保护、控制和调节的关键设备。电器设备状态检测与寿命评估，是保障其安全稳定运行的重要手段。随着电力设备智能运维逐步成为国内外研究的热点，新的检测技术不断涌现，故障诊断和寿命评估等技术也逐步在电器设备的状态检测中得到了推广和应用。电器设备状态检测涉及电气工程、传感技术、信息技术、通信技术和人工智能等多学科技术。
《电器设备状态检测》一书从电器设备劣化机理、状态特征量的提取、信号处理与传输、信号通信和故障诊断等方面进行了探讨。首先，研究电器设备温升特性、机械特性、绝缘特性和环境因素的劣化规律，对局部放电特高频信号随绝缘特性的变化、温度对绝缘电缆绝缘特性的劣化、SF6气体放电对气体分解产物的影响，以及机械特性劣化规律的多体动力学仿真分析进行了重点探讨。其次，针对电器设备的环氧绝缘套管泄漏电流信号、母线温升信号、机械特征信号、局部放电特高频信号等信号的提取方法进行了讨论，特别从时域、频域、时频域以及Chromatic法出发，探讨了几种实用的非平稳振动信号和局部放电高频信号的分析方法。再次，介绍了电器设备状态检测系统的设计方法，包括检测系统软硬件设计、信号传输技术、基于IEC61850的信号通信技术，以及抗电磁干扰技术。在此基础上，从故障诊断专家系统的组成、推理机制、系统构建等方面探讨了电器设备状态检测系统中的专家系统，并给出了多种人工智能算法的应用实例。最后，探讨了影响触头电寿命的关键因素、电触头在电弧作用下的失效机理、电触头接触电阻的测量方法、电触头熔焊力的测量方法等，全面描述了触头电接触性能的测试，并给出了电接触性能测试装置的软硬件设计方法。
《电器设备状态检测》是作者20多年来在电器设备状态检测与故障诊断研究方面的工作总结，集合了理论、方法和实践案例，对科研设计人员、高校教师和学生都有很好的指导和参考意义。本人愿意将此著作推荐给相关读者。电器设备是电力系统中最重要的控制和保护设备，其主要作用是接通、承载及分断正常条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件（例如短路）下接通、承载一定时间并分断电流。电器设备的工作性能对于提高电力系统运行的可靠性和经济性至关重要。
自20世纪80年代我国开展电器设备状态检测技术研究以来，状态检测技术得到了长足发展。从2009年开始，我国大力推行智能电网建设，状态检测技术作为智能电器中的关键技术，其重要性进一步提高。同时，随着设备智能运行维护受到的关注度越来越高，新的检测技术不断涌现，故障诊断和寿命评估等技术也逐步在电器设备的状态检测中得到了推广和应用。概括来说，电器设备状态检测技术的发展呈现出如下几个特点：一是相关技术的成熟度和可靠性越来越高；二是设备基本上采用IEC61850通信协议，使得不同厂家的相同功能设备互换成为现实；三是非侵入式状态检测技术（如基于振动信号的机械故障诊断、基于红外原理的过热故障诊断等技术）得到了快速发展与应用；四是人工智能技术得到了较大的发展和应用。
笔者2007年编写出版了《电器设备状态检测》一书，该书以介绍中、低压电器设备状态检测技术为主。岁月如梭，一晃已经过去了12年。这12年来，高、中、低压电器设备的状态检测技术均得到了长足发展，尤其是在国家智能电网建设背景下，高压电器设备的状态检测技术发展迅猛，笔者和团队成员也研发了大量新技术并付之实际应用，故这次以高压电器设备的状态检测技术为主，再次整理编写成书，以飨读者。
全书共分11章，第一部分讲述电器设备状态检测的国内外研究现状，以及电器设备劣化规律，由第1～2章组成。在第1章综述电器设备状态检测的必要性及国内外研究现状的基础上，第2章研究电器设备温升特性、机械特性、绝缘特性和环境因素的劣化规律，对局部放电特高频信号随绝缘特性的变化、温度对绝缘电缆绝缘特性的劣化、SF6气体放电对气体分解产物的影响，以及机械特性劣化规律的多体动力学仿真分析进行了重点介绍。
第二部分为电器设备状态特征量信号的提取、信号处理方法、信号传输与通信，由第3～6章组成。电器设备的运行状态可以通过各种特征量来反映，例如母线连接处的温升可以反映母线的连接性能、局部放电特高频信号可以反映设备绝缘性能、振动信号可以表征设备的机械性能、SF6气体分解产物可以反映设备的电寿命等。电器设备状态检测的核心内容之一就是如何将特征量信号在比较恶劣的电磁环境下准确地提取出来。信号提取一般包括信号捕获、信号调理和信号传输。其中，信号捕获是信号提取最核心的技术，所使用的传感器技术对信号提取的可靠性和准确性起着决定性作用。同时，电器设备运行于高电压、强电流的环境下，信号的现场提取所使用的传感器、调理电路和传输介质等都必须具有良好的电磁兼容性能。本部分介绍了电器设备的环氧绝缘套管泄漏电流信号、母线温升信号、机械特征信号、局部放电特高频信号等信号的提取方法，特别从时域、频域、时频域以及Chromatic法出发，探讨了几种实用的非平稳振动信号和局部放电高频信号的分析方法，并简要介绍
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