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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IEC61850114

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——FTU182

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