●序
前言
第1章緒論1
1.1電器設備狀態檢測研究的必要性1
1.2電器設備狀態檢測的研究現狀2
1.3電器設備狀態檢測領域中的關鍵技術5
參考文獻6
第2章電器設備狀態劣化規律研究9
2.1電器設備的劣化類型9
2.1.1電連接狀態劣化9
2.1.2絕緣特性劣化10
2.1.3機械特性劣化11
2.1.4環境劣化11
2.2電連接狀態劣化的規律研究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絕緣劣化的規律研究13
2.3.1絕緣特性的表征方法13
2.3.2洩漏電流隨電氣特性劣化的變化規律15
2.3.3局部放電超高頻信號隨絕緣劣化的變化規律16
2.4機械特性劣化規律的仿真研究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仿真分析36
2.4.6主軸角位移行程曲線的參數化描述42
2.5環境劣化的規律研究44
2.5.1自然環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章電器設備狀態特征量信號的現場提取48
3.1環氧絕緣套管絕緣劣化規律及洩漏電流信號的現場提取48
3.1.1環氧絕緣套管絕緣特性劣化判據的實驗確定48
3.1.2使用引流環的洩漏電流信號的現場提取49
3.2GIS局部放電超高頻信號的現場提取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場提取66
3.3.1電連接處溫度的在線監測方法66
3.3.2基於熱電效應的接觸式測溫技術70
3.3.3基於熒光光纖溫度傳感器的接觸式測溫技術73
3.3.4基於紅外輻射的非接觸式測溫技術75
3.4斷路器機械狀態參量的現場提取77
3.4.1斷路器機械狀態的主要特征參量77
3.4.2二次線圈電流信號的現場提取80
3.4.3動觸頭位移信號的現場提取82
3.4.4斷路器三相分（合）閘同期性的現場提取83
3.5其他一些狀態信號的現場提取方法85
3.5.1電器設備內部弧光信號的現場提取85
3.5.2SF6氣體狀態特征量的現場提取86
3.5.3真空滅弧室的真空度信號現場提取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測119
參考文獻120
第5章電器設備在線檢測繫統的通信技術123
5.1IEC61850標準通信協議123
5.2基於IEC61850的通信繫統設計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
5.3IEC61850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基於光纖技術的信號傳輸方式145
6.2基於紅外技術的信號傳輸方式147
6.3基於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繫統153
7.1專家繫統框架的構架153
7.2專家繫統知識庫的建立155
7.3專家繫統的推理機制158
7.4專家繫統數據庫及其配置162
7.4.1數據庫162
7.4.2配置繫統163
7.5基於模型的診斷專家繫統163
7.6基於神經網絡的故障診斷專家繫統實例171
7.7基於支持向量機的壽命預測專家繫統實例173
7.8基於循環神經網絡的壽命預測專家繫統實例176
參考文獻178
第8章基於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弧觸頭燒蝕參數測量技術182
8.2.1光譜診斷技術182
8.2.2動態回路電阻法188
8.3電壽命數值計算評估方法191
8.4基於弧觸頭單獨接觸行程的電壽命評估方法192
8.5基於chromatic電弧光譜分析的觸頭燒蝕預測方法198
8.5.1波長域數據處理法198
8.5.2時域數據處理法199
8.5.3線性回歸數據處理法200
8.5.4chromatic光譜數據處理法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在線檢測繫統的電磁兼容設計215
9.1.1電源繫統的抗干擾設計216
9.1.2硬件電路的抗干擾設計217
9.1.3抗干擾薄弱環節的定位及其優化方法220
9.2基於Ansoft的電磁兼容性能仿真分析222
9.2.1AnsoftDesigner模塊222
9.2.2AnsoftHFSS模塊223
9.2.3AnsoftSIwave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在線監測繫統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及最小繫統248
10.3.1XC878繫統及其外設248
10.3.2STM32F407繫統及其外設249
10.3.3MPC8247繫統及其外設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像的研究現狀253
11.1.1觸頭在電弧作用下的失效機理254
11.1.2觸頭電接觸現像的研究方法255
11.2觸頭電接觸參數的測量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電弧參數的測量261
11.3觸頭電接觸測試繫統設計264
11.3.1繫統結構及硬件構架264
11.3.2繫統軟件設計268
參考文獻273

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，針對電器設備狀態檢測新技術，從設備劣化機理、狀態感知、信號處理及通信、檢測繫統設計、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檢測的國內外研究現狀，以及電器設備劣化規律，由第1~2章組成；第二部分為電器設備狀態特征量信號的提取、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檢測繫統的設計，由第7~10章組成；第四部分為觸頭電接觸性能測試繫統設計，為本書的第11章。本書既可以作為高等院校本科生和研究生教學科研用書，也可以為科研人員開展相關方面研究工作提供參考和借鋻。