定 價：48 元
叢書名：普通高等教育電機與電器創(chuàng)新型系列教材
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- 作者：榮命哲,王小華,楊愛軍編著
- 出版時間：2020/3/1
- ISBN：9787111642282
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM92
- 頁碼：273
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書涉及電氣工程、傳感技術、信息技術、通信技術和人工智能等多學科技術，針對電器設備狀態(tài)檢測新技術，從設備劣化機理、狀態(tài)感知、信號處理及通信、檢測系統(tǒng)設計、故障診斷和電壽命評估等方面進行了探討。全書分四大部分，共11章。第壹部分講述電器設備狀態(tài)檢測的國內外研究現(xiàn)狀，以及電器設備劣化規(guī)律，由第1～2章組成；第二部分為電器設備狀態(tài)特征量信號的提取、信號處理方法、信號傳輸與通信，由第3～6章組成；第三部分為電器設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的設計，由第7～10章組成；第四部分為觸頭電接觸性能測試系統(tǒng)設計，為本書的第11章。
電器設備是電力系統(tǒng)的核心主設備，也是實現(xiàn)電力系統(tǒng)保護、控制和調節(jié)的關鍵設備。電器設備狀態(tài)檢測與壽命評估，是保障其安全穩(wěn)定運行的重要手段。隨著電力設備智能運維逐步成為國內外研究的熱點，新的檢測技術不斷涌現(xiàn)，故障診斷和壽命評估等技術也逐步在電器設備的狀態(tài)檢測中得到了推廣和應用。電器設備狀態(tài)檢測涉及電氣工程、傳感技術、信息技術、通信技術和人工智能等多學科技術。
《電器設備狀態(tài)檢測》一書從電器設備劣化機理、狀態(tài)特征量的提取、信號處理與傳輸、信號通信和故障診斷等方面進行了探討。首先，研究電器設備溫升特性、機械特性、絕緣特性和環(huán)境因素的劣化規(guī)律，對局部放電特高頻信號隨絕緣特性的變化、溫度對絕緣電纜絕緣特性的劣化、SF6氣體放電對氣體分解產物的影響，以及機械特性劣化規(guī)律的多體動力學仿真分析進行了重點探討。其次，針對電器設備的環(huán)氧絕緣套管泄漏電流信號、母線溫升信號、機械特征信號、局部放電特高頻信號等信號的提取方法進行了討論，特別從時域、頻域、時頻域以及Chromatic法出發(fā)，探討了幾種實用的非平穩(wěn)振動信號和局部放電高頻信號的分析方法。再次，介紹了電器設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的設計方法，包括檢測系統(tǒng)軟硬件設計、信號傳輸技術、基于IEC61850的信號通信技術，以及抗電磁干擾技術。在此基礎上，從故障診斷專家系統(tǒng)的組成、推理機制、系統(tǒng)構建等方面探討了電器設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)，并給出了多種人工智能算法的應用實例。最后，探討了影響觸頭電壽命的關鍵因素、電觸頭在電弧作用下的失效機理、電觸頭接觸電阻的測量方法、電觸頭熔焊力的測量方法等，全面描述了觸頭電接觸性能的測試，并給出了電接觸性能測試裝置的軟硬件設計方法。
《電器設備狀態(tài)檢測》是作者20多年來在電器設備狀態(tài)檢測與故障診斷研究方面的工作總結，集合了理論、方法和實踐案例，對科研設計人員、高校教師和學生都有很好的指導和參考意義。本人愿意將此著作推薦給相關讀者。電器設備是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設備，其主要作用是接通、承載及分斷正常條件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路條件（例如短路）下接通、承載一定時間并分斷電流。電器設備的工作性能對于提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性至關重要。
自20世紀80年代我國開展電器設備狀態(tài)檢測技術研究以來，狀態(tài)檢測技術得到了長足發(fā)展。從2009年開始，我國大力推行智能電網(wǎng)建設，狀態(tài)檢測技術作為智能電器中的關鍵技術，其重要性進一步提高。同時，隨著設備智能運行維護受到的關注度越來越高，新的檢測技術不斷涌現(xiàn)，故障診斷和壽命評估等技術也逐步在電器設備的狀態(tài)檢測中得到了推廣和應用。概括來說，電器設備狀態(tài)檢測技術的發(fā)展呈現(xiàn)出如下幾個特點：一是相關技術的成熟度和可靠性越來越高；二是設備基本上采用IEC61850通信協(xié)議，使得不同廠家的相同功能設備互換成為現(xiàn)實；三是非侵入式狀態(tài)檢測技術（如基于振動信號的機械故障診斷、基于紅外原理的過熱故障診斷等技術）得到了快速發(fā)展與應用；四是人工智能技術得到了較大的發(fā)展和應用。
筆者2007年編寫出版了《電器設備狀態(tài)檢測》一書，該書以介紹中、低壓電器設備狀態(tài)檢測技術為主。歲月如梭，一晃已經(jīng)過去了12年。這12年來，高、中、低壓電器設備的狀態(tài)檢測技術均得到了長足發(fā)展，尤其是在國家智能電網(wǎng)建設背景下，高壓電器設備的狀態(tài)檢測技術發(fā)展迅猛，筆者和團隊成員也研發(fā)了大量新技術并付之實際應用，故這次以高壓電器設備的狀態(tài)檢測技術為主，再次整理編寫成書，以饗讀者。
全書共分11章，第一部分講述電器設備狀態(tài)檢測的國內外研究現(xiàn)狀，以及電器設備劣化規(guī)律，由第1～2章組成。在第1章綜述電器設備狀態(tài)檢測的必要性及國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，第2章研究電器設備溫升特性、機械特性、絕緣特性和環(huán)境因素的劣化規(guī)律，對局部放電特高頻信號隨絕緣特性的變化、溫度對絕緣電纜絕緣特性的劣化、SF6氣體放電對氣體分解產物的影響，以及機械特性劣化規(guī)律的多體動力學仿真分析進行了重點介紹。
第二部分為電器設備狀態(tài)特征量信號的提取、信號處理方法、信號傳輸與通信，由第3～6章組成。電器設備的運行狀態(tài)可以通過各種特征量來反映，例如母線連接處的溫升可以反映母線的連接性能、局部放電特高頻信號可以反映設備絕緣性能、振動信號可以表征設備的機械性能、SF6氣體分解產物可以反映設備的電壽命等。電器設備狀態(tài)檢測的核心內容之一就是如何將特征量信號在比較惡劣的電磁環(huán)境下準確地提取出來。信號提取一般包括信號捕獲、信號調理和信號傳輸。其中，信號捕獲是信號提取最核心的技術，所使用的傳感器技術對信號提取的可靠性和準確性起著決定性作用。同時，電器設備運行于高電壓、強電流的環(huán)境下，信號的現(xiàn)場提取所使用的傳感器、調理電路和傳輸介質等都必須具有良好的電磁兼容性能。本部分介紹了電器設備的環(huán)氧絕緣套管泄漏電流信號、母線溫升信號、機械特征信號、局部放電特高頻信號等信號的提取方法，特別從時域、頻域、時頻域以及Chromatic法出發(fā)，探討了幾種實用的非平穩(wěn)振動信號和局部放電高頻信號的分析方法，并簡要介紹
序
前言
第1章緒論1
1.1電器設備狀態(tài)檢測研究的必要性1
1.2電器設備狀態(tài)檢測的研究現(xiàn)狀2
1.3電器設備狀態(tài)檢測領域中的關鍵技術5
參考文獻6
第2章電器設備狀態(tài)劣化規(guī)律研究9
2.1電器設備的劣化類型9
2.1.1電連接狀態(tài)劣化9
2.1.2絕緣特性劣化10
2.1.3機械特性劣化11
2.1.4環(huán)境劣化11
2.2電連接狀態(tài)劣化的規(guī)律研究12
2.2.1接觸電阻過大12
2.2.2觸頭材料的侵蝕與轉移13
2.2.3電連接處熔焊13
2.3絕緣劣化的規(guī)律研究13
2.3.1絕緣特性的表征方法13
2.3.2泄漏電流隨電氣特性劣化的變化
規(guī)律15
2.3.3局部放電超高頻信號隨絕緣劣化的
變化規(guī)律16
2.4機械特性劣化規(guī)律的仿真研究20
2.4.1多體動力學概述20
2.4.2ADAMS軟件包簡介20
2.4.3VS1型真空斷路器操動機構仿真
分析21
2.4.4真空斷路器動觸頭所受短路電流
電動力分析25
2.4.5高壓斷路器操動機構故障狀態(tài)
仿真分析36
2.4.6主軸角位移行程曲線的參數(shù)化
描述42
2.5環(huán)境劣化的規(guī)律研究44
2.5.1自然環(huán)境導致的電器設備性能的
劣化44
2.5.2導線過載導致電纜絕緣老化45
2.5.3設備內部分解產物造成的劣化46
參考文獻46
第3章電器設備狀態(tài)特征量信號的
現(xiàn)場提取48
3.1環(huán)氧絕緣套管絕緣劣化規(guī)律及泄漏電流
信號的現(xiàn)場提取48
3.1.1環(huán)氧絕緣套管絕緣特性劣化判據(jù)的
實驗確定48
3.1.2使用引流環(huán)的泄漏電流信號的現(xiàn)場
提取49
3.2GIS局部放電超高頻信號的現(xiàn)場提取51
3.2.1GIS局部放電超高頻信號的傳播
特性51
3.2.2超高頻傳感器及其安裝位置的
選擇55
3.2.3GIS局部放電超高頻信號的采集與
調理電路61
3.3電連接處溫度信號的現(xiàn)場提取66
3.3.1電連接處溫度的在線監(jiān)測方法66
3.3.2基于熱電效應的接觸式測溫技術70
3.3.3基于熒光光纖溫度傳感器的接觸式
測溫技術73
3.3.4基于紅外輻射的非接觸式測溫
技術75
3.4斷路器機械狀態(tài)參量的現(xiàn)場提取77
3.4.1斷路器機械狀態(tài)的主要特征參量77
3.4.2二次線圈電流信號的現(xiàn)場提取80
3.4.3動觸頭位移信號的現(xiàn)場提取82
3.4.4斷路器三相分（合）閘同期性的
現(xiàn)場提取83
3.5其他一些狀態(tài)信號的現(xiàn)場提取方法85
3.5.1電器設備內部弧光信號的現(xiàn)場
提取85
3.5.2SF6氣體狀態(tài)特征量的現(xiàn)場提取86
3.5.3真空滅弧室的真空度信號現(xiàn)場
提取89
參考文獻92
第4章電器設備局部放電與振動信號的
分析處理技術94
4.1常用的信號處理方法94
4.1.1時域分析方法94
4.1.2頻域分析方法95
4.1.3時頻域分析方法96
4.1.4Chromatic法100
4.2局部放電UHF信號的分析與處理103
4.2.1UHF信號典型特征103
4.2.2GIS局部放電的識別方法105
4.2.3GIS局部放電的定位方法106
4.3振動信號處理與分析107
4.3.1利用小波包分解對斷路器振動信號
進行去噪處理108
4.3.2小波包頻帶能量分解在斷路器振動
信號分析中的應用109
4.3.3斷路器分合閘動作中的事件
識別111
4.3.4斷路器機械故障診斷115
4.3.5斷路器三相同期性在線監(jiān)測119
參考文獻120
第5章電器設備在線檢測系統(tǒng)的通信
技術123
5.1IEC 61850標準通信協(xié)議123
5.2基于IEC 61850的通信系統(tǒng)設計129
5.2.1下位機主控板通信模塊硬件
設計130
5.2.2下位機主控板通信軟件設計132
5.2.3上位機通信軟件（MMS通信
客戶端）的設計136
5.3IEC 61850客戶端通信調試140
參考文獻144
第6章信號傳輸方式的研究145
6.1基于光纖技術的信號傳輸方式145
6.2基于紅外技術的信號傳輸方式147
6.3基于射頻技術的信號傳輸方式148
參考文獻152
第7章電器設備故障診斷專家系統(tǒng)153
7.1專家系統(tǒng)框架的構架153
7.2專家系統(tǒng)知識庫的建立155
7.3專家系統(tǒng)的推理機制158
7.4專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及其配置162
7.4.1數(shù)據(jù)庫162
7.4.2配置系統(tǒng)163
7.5基于模型的診斷專家系統(tǒng)163
7.6基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷專家系統(tǒng)
實例171
7.7基于支持向量機的壽命預測專家系統(tǒng)
實例173
7.8基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的壽命預測專家
系統(tǒng)實例176
參考文獻178
第8章基于弧觸頭燒蝕的電壽命評估
方法180
8.1高壓斷路器的弧觸頭燒蝕180
8.1.1高壓斷路器的開斷過程180
8.1.2影響弧觸頭燒蝕的因素181
8.2弧觸頭燒蝕參數(shù)測量技術182
8.2.1光譜診斷技術182
8.2.2動態(tài)回路電阻法188
8.3電壽命數(shù)值計算評估方法191
8.4基于弧觸頭單獨接觸行程的電壽命
評估方法192
8.5基于chromatic 電弧光譜分析的觸頭
燒蝕預測方法198
8.5.1波長域數(shù)據(jù)處理法198
8.5.2時域數(shù)據(jù)處理法199
8.5.3線性回歸數(shù)據(jù)處理法200
8.5.4chromatic光譜數(shù)據(jù)處理法200
8.5.5chromatic光譜處理結果分析209
8.5.6帶噴口時銅鎢觸頭的燒蝕研究211
參考文獻214
第9章電器設備在線檢測中的電磁
兼容問題215
9.1在線檢測系統(tǒng)的電磁兼容設計215
9.1.1電源系統(tǒng)的抗干擾設計216
9.1.2硬件電路的抗干擾設計217
9.1.3抗干擾薄弱環(huán)節(jié)的定位及其優(yōu)化
方法220
9.2基于Ansoft的電磁兼容性能仿真
分析222
9.2.1Ansoft Designer模塊222
9.2.2Ansoft HFSS模塊223
9.2.3Ansoft SIwave模塊224
9.2.4電路板級電磁兼容性能仿真分析
實例225
9.2.5紅外溫度傳感器外殼電磁兼容性能
仿真分析實例227
9.2.6在線監(jiān)測系統(tǒng)機箱電磁兼容性能的
仿真分析231
參考文獻235
第10章電器設備狀態(tài)在線檢測應用
實例236
10.1典型的特征信號前處理236
10.1.1信號隔離技術236
10.1.2信號濾波技術238
10.1.3信號放大技術241
10.1.4V/F轉換242
10.2人機交互界面244
10.2.1下位機界面244
10.2.2上位機界面246
10.3MCU及最小系統(tǒng)248
10.3.1XC878系統(tǒng)及其外設248
10.3.2STM32F407系統(tǒng)及其外設249
10.3.3MPC8247系統(tǒng)及其外設250
參考文獻252
第11章觸頭電接觸性能測試原理及
應用253
11.1觸頭在電弧作用下的失效機理及國內
外對觸頭電接觸現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀253
11.1.1觸頭在電弧作用下的失效機理254
11.1.2觸頭電接觸現(xiàn)象的研究方法255
11.2觸頭電接觸參數(shù)的測量256
11.2.1接觸電阻的測量256
11.2.2接觸壓力與熔焊力的測量259
11.2.3電弧參數(shù)的測量261
11.3觸頭電接觸測試系統(tǒng)設計264
11.3.1系統(tǒng)結構及硬件構架264
11.3.2系統(tǒng)軟件設計268
參考文獻273
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