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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 5

思考题 6

参考文献 6

第2章 电器学基本理论与信号处理基础 7

2.1电流的热效应 7

2.1.1电器设备的最大允许温升 7

2.1.2电器的发热与散热 9

2.1.3导体的升温与冷却过程 12

2.1.4电器设备的短时发热 14

2.2电流的力效应 15

2.2.1概述 15

2.2.2载流系统电动力的计算 16

2.2.3交流电动力 17

2.3电接触 19

2.3.1概述 19

2.3.2接触电阻 20

2.3.3电接触的稳定性与接触劣化 22

2.4电弧 24

2.4.1概述 24

2.4.2电弧弧柱过程 25

2.4.3直流电弧 27

2.4.4交流电弧 29

2.5磁路与磁路计算 31

2.5.1非极化磁路 31

2.5.2极化磁路 32

2.5.3磁路计算 32

2.6采样 37

2.6.1概述 37

2.6.2连续时间信号的采样 37

2.6.3离散时间信号的采样 40

2.6.4离散时间信号的抽取和内插 41

2.7数字滤波 42

2.7.1滤波的概念 42

2.7.2数字滤波器基本网络结构 43

2.7.3 IIR数字滤波器的设计方法 45

2.7.4有限冲激响应（DIR）滤波器 49

2.8常用信号分析方法 51

2.8.1信号的时域分析 52

2.8.2信号的频域分析 52

2.8.3信号的z域分析 55

思考题 55

参考文献 55

第3章 智能电器的信号检测系统 56

3.1现场参量类型及数字化测量方法 56

3.2智能电器中的各类传感器 57

3.2.1电量传感器 57

3.2.2非电量传感器 67

3.2.3开关量检测方法 70

3.3信号输入通道设计 72

3.3.1输入通道的基本结构 72

3.3.2模拟量输入通道中的信号调理电路 74

3.3.3模拟信号数字化调制方法 74

3.3.4隔离的概念及措施 77

3.4现场参量的信号分析与处理 78

3.4.1数字滤波器 78

3.4.2非线性传感器测量结果的线性化处理 79

3.4.3常用电参量的计算 81

3.5信号检测系统误差 82

思考题 83

参考文献 84

第4章 智能电器的控制系统 85

4.1控制器的基本结构与组成 85

4.2控制器的基本功能与特点 87

4.2.1控制器的基本功能 87

4.2.2控制器的基本特点 88

4.3控制器的系统设计 91

4.3.1控制器系统设计的基本要求 91

4.3.2控制器系统设计的主要步骤 92

4.4智能电器控制器的硬件系统 95

4.4.1中央控制器 95

4.4.2译码与存储器系统 96

4.4.3基本输入输出系统 97

4.5.2模糊逻辑设计 99

4.5智能电器控制器的控制算法基础 99

4.5.1专家系统设计 99

4.5.3神经网络基础 104

4.5.4模式识别和聚类分析 106

4.6智能电器的网络化与通信系统 108

4.6.1现场总线技术 108

4.6.2数字通信基础 111

4.6.3变电站通信系统结构 112

4.6.4变电站通信网的基本设计原则 113

4.6.5通信网的软硬件实现 114

4.6.6系统协议IEC61850 114

4.6.7 IEC61850标准的特点 116

4.6.9智能电器的网络化 121

4.6.8基于IEC61850标准的变电站内通信系统框架模型 121

思考题 126

参考文献 126

第5章 电子操动与永磁机构 127

5.1传统操动系统及其局限性 127

5.2电子操动的构成与设计原则 128

5.2.1电子操动系统的一般构成 128

5.2.2永磁操动机构的励磁控制 130

5.3永磁操动机构的磁设计 131

5.3.1基本方程的建立 132

5.3.2永磁体处理及机构磁场计算 133

5.4相控开关 135

5.3.4永磁机构的其他结构形式 135

5.3.3永磁操动机构的负载特性 135

5.4.1相控开关的基本要素 136

5.4.2并联无功电容器与空载变压器同步关合 136

5.4.3断路器的同步分断 139

5.4.4同步开关的技术要求 140

5.5电子操动控制精度与可靠性分析 141

5.5.1永磁机构的动作时序 141

5.5.2控制精度分析 141

5.5.3电子操动的可靠性分析 142

5.6.3新型结构的直流断路器 144

5.6.2电流转移原理 144

5.6.1直流断路器简介 144

5.6基于永磁机构的直流断路器 144

5.6.4系统仿真分析 145

思考题 146

参考文献 146

第6章 智能电器的可靠性与电磁兼容 148

6.1智能电器的可靠性 148

6.1.1可靠性的一般理论 148

6.1.2常用的可靠性指标 148

6.1.3设备常见失效模式 149

6.1.4产品可靠性模型的建立 150

6.1.5产品可靠性的评估 151

6.2.1概述 153

6.2智能电器的电磁兼容 153

6.2.2智能电器的电磁干扰源 154

6.2.3智能电器中的电磁耦合方式 154

6.2.4智能电器中的电磁干扰抑制措施 158

6.3智能电器的电磁兼容试验和标准 160

6.3.1概述 160

6.3.2电磁兼容抗扰度试验 160

6.3.3电磁兼容标准 163

思考题 166

参考文献 166

7.1概述 167

7.1.1我国配电网的现状 167

第7章 配电自动化——智能电器应用之一 167

7.1.2配电自动化的基本概念 168

7.1.3配电自动化的发展及现状 170

7.1.4配电网自动化的技术难点 171

7.2智能式重合器与分段器 172

7.2.1重合器与分段器 172

7.2.2自动重合器与分段器 173

7.3配电网馈线自动化的基本模式 174

7.3.1 以重合器／分段器构成的控制模式 174

7.3.2以FTU实现SCADA集中控制模式 176

7.3.3“无信道就地智能控制+SACDA模式 177

7.3.4“有信道就地智能控制+SCADA”模式 180

7.4馈线远方终端——FTU 182

7.4.1 FTU的功能及性能要求 182

7.4.3 FTU的组成 183

7.4.2 FTU的技术核心 183

7.5配电自动化的通信 184

7.5.1配电自动化通信方式 184

7.5.2配电自动化通信规约 186

7.5.3基于Internet的配电自动化通信体系 187

思考题 189

参考文献 189

第8章 柔性交流输电系统电器——智能电器应用之二 191

8.1柔性交流输电问题的提出 191

8.2电力电子技术在输电系统的应用 192

8.2.1电力电子技术对输电系统的影响 193

8.2.2在输电系统中应用的电力电子开关 194

8.2.3 FACTS电器在输电系统中的应用 196

8.3典型柔性交流输电系统（FACTS）电器 197

8.3.1静止无功补偿器 197

8.3.2高级静止无功发生器 199

8.3.3故障电流限制器 201

8.3.4储能系统 202

8.4超高压真空开关的实现 203

8.4.1高压和超高压领域发展真空开关的可行性 203

8.4.2光控模块式真空开关 205

8.4.3多断口真空开关的整体结构 208

思考题 210

参考文献 210

9.1.2电力环境污染及其危害 211

9.1.1理想的三相交流系统的电能 211

9.1 电能质量问题的提出 211

第9章 统一电能质量管理系统——智能电器的发展 211

9.1.3电能质量标准 213

9.2无功补偿 214

9.2.1无功功率与功率因数 214

9.2.2无功功率的物理意义 215

9.2.3动态无功补偿原理 216

9.3瞬时无功功率理论 219

9.3.1基本理论 219

9.3.2谐波和无功电流的检测 220

9.4有源滤波 222

9.4.1有源滤波器系统的构成 222

9.4.2有源滤波器的主电路 224

9.5.1不间断电源（UPS） 225

9.5动态电能质量调节 225

9.5.2动态电压恢复器（DVR） 228

9.6统一电能质量调节器 229

9.6.1概述 229

9.6.2统一电能质量调节器的主电路 229

9.6.3统一电能质量调节器的控制技术 231

思考题 236

参考文献 236

附录 常用分析与仿真工具 237

附录A MATLAB及其应用 237

附录B EMTP-ATP及其应用 240

附录C ANSYS及其应用 247