定 價(jià):48 元
叢書名:普通高等教育電機(jī)與電器創(chuàng)新型系列教材
- 作者:榮命哲,王小華,楊愛軍編著
- 出版時(shí)間:2020/3/1
- ISBN:9787111642282
- 出 版 社:機(jī)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(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能等多學(xué)科技術(shù),針對(duì)電器設(shè)備狀態(tài)檢測新技術(shù),從設(shè)備劣化機(jī)理、狀態(tài)感知、信號(hào)處理及通信、檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、故障診斷和電壽命評(píng)估等方面進(jìn)行了探討。全書分四大部分,共11章。第壹部分講述電器設(shè)備狀態(tài)檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以及電器設(shè)備劣化規(guī)律,由第1~2章組成;第二部分為電器設(shè)備狀態(tài)特征量信號(hào)的提取、信號(hào)處理方法、信號(hào)傳輸與通信,由第3~6章組成;第三部分為電器設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì),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(shè)計(jì),為本書的第11章。
電器設(shè)備是電力系統(tǒng)的核心主設(shè)備,也是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)保護(hù)、控制和調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。電器設(shè)備狀態(tài)檢測與壽命評(píng)估,是保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。隨著電力設(shè)備智能運(yùn)維逐步成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn),新的檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn),故障診斷和壽命評(píng)估等技術(shù)也逐步在電器設(shè)備的狀態(tài)檢測中得到了推廣和應(yīng)用。電器設(shè)備狀態(tài)檢測涉及電氣工程、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能等多學(xué)科技術(shù)。
《電器設(shè)備狀態(tài)檢測》一書從電器設(shè)備劣化機(jī)理、狀態(tài)特征量的提取、信號(hào)處理與傳輸、信號(hào)通信和故障診斷等方面進(jìn)行了探討。首先,研究電器設(shè)備溫升特性、機(jī)械特性、絕緣特性和環(huán)境因素的劣化規(guī)律,對(duì)局部放電特高頻信號(hào)隨絕緣特性的變化、溫度對(duì)絕緣電纜絕緣特性的劣化、SF6氣體放電對(duì)氣體分解產(chǎn)物的影響,以及機(jī)械特性劣化規(guī)律的多體動(dòng)力學(xué)仿真分析進(jìn)行了重點(diǎn)探討。其次,針對(duì)電器設(shè)備的環(huán)氧絕緣套管泄漏電流信號(hào)、母線溫升信號(hào)、機(jī)械特征信號(hào)、局部放電特高頻信號(hào)等信號(hào)的提取方法進(jìn)行了討論,特別從時(shí)域、頻域、時(shí)頻域以及Chromatic法出發(fā),探討了幾種實(shí)用的非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)和局部放電高頻信號(hào)的分析方法。再次,介紹了電器設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,包括檢測系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、信號(hào)傳輸技術(shù)、基于IEC61850的信號(hào)通信技術(shù),以及抗電磁干擾技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,從故障診斷專家系統(tǒng)的組成、推理機(jī)制、系統(tǒng)構(gòu)建等方面探討了電器設(shè)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(yīng)用實(shí)例。最后,探討了影響觸頭電壽命的關(guān)鍵因素、電觸頭在電弧作用下的失效機(jī)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(shè)計(jì)方法。
《電器設(shè)備狀態(tài)檢測》是作者20多年來在電器設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷研究方面的工作總結(jié),集合了理論、方法和實(shí)踐案例,對(duì)科研設(shè)計(jì)人員、高校教師和學(xué)生都有很好的指導(dǎo)和參考意義。本人愿意將此著作推薦給相關(guān)讀者。電器設(shè)備是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)設(shè)備,其主要作用是接通、承載及分?jǐn)嗾l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(shí)間并分?jǐn)嚯娏鳌k娖髟O(shè)備的工作性能對(duì)于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。
自20世紀(jì)80年代我國開展電器設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)研究以來,狀態(tài)檢測技術(shù)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(shè),狀態(tài)檢測技術(shù)作為智能電器中的關(guān)鍵技術(shù),其重要性進(jìn)一步提高。同時(shí),隨著設(shè)備智能運(yùn)行維護(hù)受到的關(guān)注度越來越高,新的檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn),故障診斷和壽命評(píng)估等技術(shù)也逐步在電器設(shè)備的狀態(tài)檢測中得到了推廣和應(yīng)用。概括來說,電器設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出如下幾個(gè)特點(diǎn):一是相關(guān)技術(shù)的成熟度和可靠性越來越高;二是設(shè)備基本上采用IEC61850通信協(xié)議,使得不同廠家的相同功能設(shè)備互換成為現(xiàn)實(shí);三是非侵入式狀態(tài)檢測技術(shù)(如基于振動(dòng)信號(hào)的機(jī)械故障診斷、基于紅外原理的過熱故障診斷等技術(shù))得到了快速發(fā)展與應(yīng)用;四是人工智能技術(shù)得到了較大的發(fā)展和應(yīng)用。
筆者2007年編寫出版了《電器設(shè)備狀態(tài)檢測》一書,該書以介紹中、低壓電器設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)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(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)均得到了長足發(fā)展,尤其是在國家智能電網(wǎng)建設(shè)背景下,高壓電器設(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)發(fā)展迅猛,筆者和團(tuán)隊(duì)成員也研發(fā)了大量新技術(shù)并付之實(shí)際應(yīng)用,故這次以高壓電器設(shè)備的狀態(tài)檢測技術(shù)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(shè)備狀態(tài)檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,以及電器設(shè)備劣化規(guī)律,由第1~2章組成。在第1章綜述電器設(shè)備狀態(tài)檢測的必要性及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,第2章研究電器設(shè)備溫升特性、機(jī)械特性、絕緣特性和環(huán)境因素的劣化規(guī)律,對(duì)局部放電特高頻信號(hào)隨絕緣特性的變化、溫度對(duì)絕緣電纜絕緣特性的劣化、SF6氣體放電對(duì)氣體分解產(chǎn)物的影響,以及機(jī)械特性劣化規(guī)律的多體動(dòng)力學(xué)仿真分析進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。
第二部分為電器設(shè)備狀態(tài)特征量信號(hào)的提取、信號(hào)處理方法、信號(hào)傳輸與通信,由第3~6章組成。電器設(shè)備的運(yùn)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(hào)可以反映設(shè)備絕緣性能、振動(dòng)信號(hào)可以表征設(shè)備的機(jī)械性能、SF6氣體分解產(chǎn)物可以反映設(shè)備的電壽命等。電器設(shè)備狀態(tài)檢測的核心內(nèi)容之一就是如何將特征量信號(hào)在比較惡劣的電磁環(huán)境下準(zhǔn)確地提取出來。信號(hào)提取一般包括信號(hào)捕獲、信號(hào)調(diào)理和信號(hào)傳輸。其中,信號(hào)捕獲是信號(hào)提取最核心的技術(shù),所使用的傳感器技術(shù)對(duì)信號(hào)提取的可靠性和準(zhǔn)確性起著決定性作用。同時(shí),電器設(shè)備運(yùn)行于高電壓、強(qiáng)電流的環(huán)境下,信號(hào)的現(xiàn)場提取所使用的傳感器、調(diào)理電路和傳輸介質(zhì)等都必須具有良好的電磁兼容性能。本部分介紹了電器設(shè)備的環(huán)氧絕緣套管泄漏電流信號(hào)、母線溫升信號(hào)、機(jī)械特征信號(hào)、局部放電特高頻信號(hào)等信號(hào)的提取方法,特別從時(shí)域、頻域、時(shí)頻域以及Chromatic法出發(fā),探討了幾種實(shí)用的非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)和局部放電高頻信號(hào)的分析方法,并簡要介紹
序
前言
第1章緒論1
1.1電器設(shè)備狀態(tài)檢測研究的必要性1
1.2電器設(shè)備狀態(tài)檢測的研究現(xiàn)狀2
1.3電器設(shè)備狀態(tài)檢測領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)5
參考文獻(xiàn)6
第2章電器設(shè)備狀態(tài)劣化規(guī)律研究9
2.1電器設(shè)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(jī)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(zhuǎn)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(hào)隨絕緣劣化的
變化規(guī)律16
2.4機(jī)械特性劣化規(guī)律的仿真研究20
2.4.1多體動(dòng)力學(xué)概述20
2.4.2ADAMS軟件包簡介20
2.4.3VS1型真空斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真
分析21
2.4.4真空斷路器動(dòng)觸頭所受短路電流
電動(dòng)力分析25
2.4.5高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)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(dǎo)致的電器設(shè)備性能的
劣化44
2.5.2導(dǎo)線過載導(dǎo)致電纜絕緣老化45
2.5.3設(shè)備內(nèi)部分解產(chǎn)物造成的劣化46
參考文獻(xiàn)46
第3章電器設(shè)備狀態(tài)特征量信號(hào)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(hào)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(shí)驗(yàn)確定48
3.1.2使用引流環(huán)的泄漏電流信號(hào)的現(xiàn)場
提取49
3.2GIS局部放電超高頻信號(hào)的現(xiàn)場提取51
3.2.1GIS局部放電超高頻信號(hào)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(hào)的采集與
調(diào)理電路61
3.3電連接處溫度信號(hào)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(yīng)的接觸式測溫技術(shù)70
3.3.3基于熒光光纖溫度傳感器的接觸式
測溫技術(shù)73
3.3.4基于紅外輻射的非接觸式測溫
技術(shù)75
3.4斷路器機(jī)械狀態(tài)參量的現(xiàn)場提取77
3.4.1斷路器機(jī)械狀態(tài)的主要特征參量77
3.4.2二次線圈電流信號(hào)的現(xiàn)場提取80
3.4.3動(dòng)觸頭位移信號(hào)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(hào)的現(xiàn)場提取方法85
3.5.1電器設(shè)備內(nèi)部弧光信號(hào)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(hào)現(xiàn)場
提取89
參考文獻(xiàn)92
第4章電器設(shè)備局部放電與振動(dòng)信號(hào)的
分析處理技術(shù)94
4.1常用的信號(hào)處理方法94
4.1.1時(shí)域分析方法94
4.1.2頻域分析方法95
4.1.3時(shí)頻域分析方法96
4.1.4Chromatic法100
4.2局部放電UHF信號(hào)的分析與處理103
4.2.1UHF信號(hào)典型特征103
4.2.2GIS局部放電的識(shí)別方法105
4.2.3GIS局部放電的定位方法106
4.3振動(dòng)信號(hào)處理與分析107
4.3.1利用小波包分解對(duì)斷路器振動(dòng)信號(hào)
進(jìn)行去噪處理108
4.3.2小波包頻帶能量分解在斷路器振動(dòng)
信號(hào)分析中的應(yīng)用109
4.3.3斷路器分合閘動(dòng)作中的事件
識(shí)別111
4.3.4斷路器機(jī)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(xiàn)120
第5章電器設(shè)備在線檢測系統(tǒng)的通信
技術(shù)123
5.1IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議123
5.2基于IEC 61850的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)129
5.2.1下位機(jī)主控板通信模塊硬件
設(shè)計(jì)130
5.2.2下位機(jī)主控板通信軟件設(shè)計(jì)132
5.2.3上位機(jī)通信軟件(MMS通信
客戶端)的設(shè)計(jì)136
5.3IEC 61850客戶端通信調(diào)試140
參考文獻(xiàn)144
第6章信號(hào)傳輸方式的研究145
6.1基于光纖技術(shù)的信號(hào)傳輸方式145
6.2基于紅外技術(shù)的信號(hào)傳輸方式147
6.3基于射頻技術(shù)的信號(hào)傳輸方式148
參考文獻(xiàn)152
第7章電器設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)153
7.1專家系統(tǒng)框架的構(gòu)架153
7.2專家系統(tǒng)知識(shí)庫的建立155
7.3專家系統(tǒng)的推理機(jī)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(luò)的故障診斷專家系統(tǒng)
實(shí)例171
7.7基于支持向量機(jī)的壽命預(yù)測專家系統(tǒng)
實(shí)例173
7.8基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壽命預(yù)測專家
系統(tǒng)實(shí)例176
參考文獻(xiàn)178
第8章基于弧觸頭燒蝕的電壽命評(píng)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(shù)182
8.2.1光譜診斷技術(shù)182
8.2.2動(dòng)態(tài)回路電阻法188
8.3電壽命數(shù)值計(jì)算評(píng)估方法191
8.4基于弧觸頭單獨(dú)接觸行程的電壽命
評(píng)估方法192
8.5基于chromatic 電弧光譜分析的觸頭
燒蝕預(yù)測方法198
8.5.1波長域數(shù)據(jù)處理法198
8.5.2時(shí)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(jié)果分析209
8.5.6帶噴口時(shí)銅鎢觸頭的燒蝕研究211
參考文獻(xiàn)214
第9章電器設(shè)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(shè)計(jì)215
9.1.1電源系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)216
9.1.2硬件電路的抗干擾設(shè)計(jì)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(jí)電磁兼容性能仿真分析
實(shí)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(shí)例227
9.2.6在線監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)箱電磁兼容性能的
仿真分析231
參考文獻(xiàn)235
第10章電器設(shè)備狀態(tài)在線檢測應(yīng)用
實(shí)例236
10.1典型的特征信號(hào)前處理236
10.1.1信號(hào)隔離技術(shù)236
10.1.2信號(hào)濾波技術(shù)238
10.1.3信號(hào)放大技術(shù)241
10.1.4V/F轉(zhuǎn)換242
10.2人機(jī)交互界面244
10.2.1下位機(jī)界面244
10.2.2上位機(jī)界面246
10.3MCU及最小系統(tǒng)248
10.3.1XC878系統(tǒng)及其外設(shè)248
10.3.2STM32F407系統(tǒng)及其外設(shè)249
10.3.3MPC8247系統(tǒng)及其外設(shè)250
參考文獻(xiàn)252
第11章觸頭電接觸性能測試原理及
應(yīng)用253
11.1觸頭在電弧作用下的失效機(jī)理及國內(nèi)
外對(duì)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(jī)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(shè)計(jì)264
11.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件構(gòu)架264
11.3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)268
參考文獻(xiàn)273