第1章 绪论 1
1.1 电器智能化概述 1
1.1.1 电器智能化与智能电器 1
1.1.2 智能电器的基本特点 2
1.1.3 智能电器的一般组成结构 3
1.1.4 电器智能化网络的结构和特点 5
1.2 电器智能化技术的应用 6
1.2.1 电器智能化在电力系统自动化中应用 6
1.2.2 电器智能化在工业自动化中的应用 9
1.2.3 电器智能化在楼宇智能化管理中的应用 10
1.3 电器智能化技术的发展 11
1.3.1 智能电器监控器功能的完善与开发 11
1.3.2 监控器设计技术的现状与发展 12
1.3.3 电器元件工作机理的变革 17
1.3.4 电器智能化网络设计的现状与发展 18
1.4 本课程学习内容 19
1.5 本章小结 20
习题与思考题 20
第2章 智能电器的一次设备 21
2.1 智能电器一次设备的功能及分类 21
2.1.1 一次设备的基本功能 21
2.1.2 一次设备的分类 21
2.1.3 一次设备实现智能控制的基本要求 23
2.2 断路器及其智能控制 24
2.2.1 传统断路器操动机构的工作特点和控制要求 24
2.2.2 永磁操动机构的基本工作原理及其控制 24
2.2.3 断路器的选相分／合闸操作 27
2.2.4 智能断路器监控器的功能和要求 28
2.3 接触器及其智能控制 30
2.3.1 接触器的特点及应用 30
2.3.2 接触器智能控制的目标及基本方法 31
2.4 其他一次开关元件 33
2.4.1 负荷开关 33
2.4.2 高压隔离开关 33
2.4.3 高压接地开关 34
2.5 成套开关设备 34
2.5.1 概述 34
2.5.2 常用成套开关设备及其智能控制 35
2.6 本章小结 38
习题及思考题 38
第3章 现场参量及其检测 39
3.1 智能电器现场参量类型及数字化测量方法 39
3.2 电量信号检测方法 40
3.2.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器 40
3.2.2 霍尔电流、电压传感器 47
3.2.3 光学电流、电压互感器 51
3.3 非电量信号检测方法 54
3.3.1 温度检测传感器及在智能电器中的应用 54
3.3.2 湿度检测传感器及应用 60
3.3.3 电器操动机构机械特性测量 61
3.4 被测量输入通道设计原理 63
3.4.1 输入通道的基本结构 63
3.4.2 模拟量输入通道中信号调理电路原理及常用芯片 65
3.4.3 多路模拟参量信号与A/D转换器的接口 70
3.4.4 模拟量采样环节设计原理及常用电路芯片 71
3.4.5 隔离概念及其措施 75
3.5 测量通道的误差分析 78
3.5.1 误差及其表示方法 78
3.5.2 智能电器监控器被测模拟量输入通道产生的误差 79
3.6 本章小结 81
习题与思考题 81
第4章 被测模拟量的信号分析与处理 82
4.1 被测模拟量的信号分类 82
4.2 被测模拟量的采样及采样速率的确定 83
4.2.1 采样速率对测量结果的影响分析 83
4.2.2 采样频率的选择 86
4.3 数字滤波 86
4.4 非线性传感器测量结果的数字化处理 88
4.4.1 直接计算法 88
4.4.2 查表法 88
4.4.3 插值法 89
4.5 被测电参量的测量和保护算法 91
4.5.1 电压和电流信号的采样方法 91
4.5.2 常用的电量测量算法 92
4.5.3 基本保护算法 93
4.5.4 测量和保护计算的误差分析 98
4.5.5 常用提高计算结果精度的措施 101
4.6 本章小结 103
习题与思考题 103
第5章 智能电器监控器的设计 105
5.1 智能电器监控器的功能和硬件模块的划分 105
5.1.1 监控器的基本功能 105
5.1.2 监控器硬件功能模块的划分 106
5.2 中央处理与控制模块的一般结构和设计方法 108
5.2.1 中央处理与控制模块结构设计步骤 108
5.2.2 中央控制模块常用处理器件和外围电路芯片 113
5.3 其他功能模块的结构组成 120
5.3.1 开关量输出模块的结构组成 120
5.3.2 通信模块的基本功能和设计原则 123
5.3.3 人机交互模块的设计步骤 126
5.3.4 电源模块 132
5.4 监控器的时序设计 134
5.5 监控器的软件设计 135
5.5.1 监控器软件设计的基本要求 135
5.5.2 监控器软件常用的设计模式与适用场合 136
5.6 RTOS概念及其在监控器软件中的实现 138
5.6.1 任务调度的概念和实时任务操作系统的分类 138
5.6.2 智能监控器软件的数据格式 143
5.7 本章小结 147
习题与思考题 147
第6章 智能电器监控器的电磁兼容性设计 149
6.1 电磁兼容概述 149
6.1.1 电磁兼容基本概念 149
6.1.2 电子产品中电磁发射和磁场干扰的抑制 152
6.1.3 差模干扰和共模干扰 153
6.2 智能电器监控器的电磁兼容性设计问题 154
6.2.1 监控器受到的主要干扰 154
6.2.2 监控器的系统级电磁兼容性设计 154
6.2.3 监控器PCB的抗干扰设计 158
6.3 智能电器监控器的EMI测试标准和方法 163
6.3.1 静电放电抗扰度试验标准和方法 163
6.3.2 电快速瞬变脉冲群（EFT）抗扰度试验 164
6.3.3 浪涌（冲击）抗扰度试验 166
6.3.4 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度试验 167
6.4 本章小结 168
习题与思考题 168
第7章 电器智能化网络 169
7.1 数字通信基础 169
7.1.1 数字通信系统的基本概念 169
7.1.2 信道的截止频率与带宽 171
7.1.3 信道的最大数据传输速率 172
7.1.4 数据编码方式 173
7.1.5 数据信号的传输方式 175
7.1.6 多路复用技术 176
7.1.7 信号传输的同步方式 176
7.1.8 数字通信网络的传输介质 178
7.2 计算机网络基础 179
7.2.1 计算机通信网络的基本特点 179
7.2.2 计算机网络的分类与拓扑结构 180
7.2.3 网络通信协议和分层模型 182
7.2.4 开放系统互连参考模型 183
7.2.5 电器智能化网络与通用信息网络的特性比较 185
7.3 电器智能化网络中常用的现场总线 185
7.3.1 现场总线的特点及总线标准类型 186
7.3.2 MODBUS 187
7.3.3 CAN 190
7.3.4 PROFIBUS 196
7.4 电器智能化网络的设计与实施 197
7.4.1 电器智能化网络的基本要求 198
7.4.2 电器智能化局域网的结构与设计 199
7.4.3 现场层网络的设计 203
7.5 电器智能化局域网的软件开发 204
7.5.1 软件功能和设计基本原则 204
7.5.2 保证系统开放性的设计方法 205
7.5.3 软件的可靠性、稳定性设计 206
7.5.4 提高系统配置灵活性的措施 207
7.5.5 常用数据交换方式及数据包格式 208
7.5.6 软件测试 209
7.6 关于网络互连技术的讨论 211
7.6.1 问题的提出 211
7.6.2 网络级互连的概念 211
7.6.3 TCP/IP参考模型及其特点 212
7.7 本章小结 213
习题与思考题 213
第8章 智能电器及其应用系统设计实例 215
8.1 低压塑壳式断路器的智能脱扣器设计 215
8.1.1 智能脱扣器的基本功能和设计要求 216
8.1.2 智能脱扣器的硬件设计 217
8.1.3 智能脱扣器的程序设计 220
8.2 电能质量在线监测器 221
8.2.1 电能质量在线监测器的设计要求 222
8.2.2 电能质量在线监测器的硬件设计 222
8.2.3 电能质量在线监测器的软件设计 224
8.3 分布式变电站自动化系统 227
8.3.1 分布式变电站自动化系统概述 228
8.3.2 系统功能的分析及整体设计 229
8.3.3 系统后台管理软件的设计 232
8.4 本章小结 237
习题与思考题 238
参考文献 239