序

前言

第1章绪论1

1.1电器设备状态检测研究的必要性1

1.2电器设备状态检测的研究现状2

1.3电器设备状态检测领域中的关键技术5

参考文献6

第2章电器设备状态劣化规律研究9

2.1电器设备的劣化类型9

2.1.1电连接状态劣化9

2.1.2绝缘特性劣化10

2.1.3机械特性劣化11

2.1.4环境劣化11

2.2电连接状态劣化的规律研究12

2.2.1接触电阻过大12

2.2.2触头材料的侵蚀与转移13

2.2.3电连接处熔焊13

2.3绝缘劣化的规律研究13

2.3.1绝缘特性的表征方法13

2.3.2泄漏电流随电气特性劣化的变化

规律15

2.3.3局部放电超高频信号随绝缘劣化的

变化规律16

2.4机械特性劣化规律的仿真研究20

2.4.1多体动力学概述20

2.4.2ADAMS软件包简介20

2.4.3VS1型真空断路器操动机构仿真

分析21

2.4.4真空断路器动触头所受短路电流

电动力分析25

2.4.5高压断路器操动机构故障状态

仿真分析36

2.4.6主轴角位移行程曲线的参数化

描述42

2.5环境劣化的规律研究44

2.5.1自然环境导致的电器设备性能的

劣化44

2.5.2导线过载导致电缆绝缘老化45

2.5.3设备内部分解产物造成的劣化46

参考文献46

第3章电器设备状态特征量信号的

现场提取48

3.1环氧绝缘套管绝缘劣化规律及泄漏电流

信号的现场提取48

3.1.1环氧绝缘套管绝缘特性劣化判据的

实验确定48

3.1.2使用引流环的泄漏电流信号的现场

提取49

3.2GIS局部放电超高频信号的现场提取51

3.2.1GIS局部放电超高频信号的传播

特性51

3.2.2超高频传感器及其安装位置的

选择55

3.2.3GIS局部放电超高频信号的采集与

调理电路61

3.3电连接处温度信号的现场提取66

3.3.1电连接处温度的在线监测方法66

3.3.2基于热电效应的接触式测温技术70

3.3.3基于荧光光纤温度传感器的接触式

测温技术73

3.3.4基于红外辐射的非接触式测温

技术75

3.4断路器机械状态参量的现场提取77

3.4.1断路器机械状态的主要特征参量77

3.4.2二次线圈电流信号的现场提取80

3.4.3动触头位移信号的现场提取82

3.4.4断路器三相分（合）闸同期性的

现场提取83

3.5其他一些状态信号的现场提取方法85

3.5.1电器设备内部弧光信号的现场

提取85

3.5.2SF6气体状态特征量的现场提取86

3.5.3真空灭弧室的真空度信号现场

提取89

参考文献92

第4章电器设备局部放电与振动信号的

分析处理技术94

4.1常用的信号处理方法94

4.1.1时域分析方法94

4.1.2频域分析方法95

4.1.3时频域分析方法96

4.1.4Chromatic法100

4.2局部放电UHF信号的分析与处理103

4.2.1UHF信号典型特征103

4.2.2GIS局部放电的识别方法105

4.2.3GIS局部放电的定位方法106

4.3振动信号处理与分析107

4.3.1利用小波包分解对断路器振动信号

进行去噪处理108

4.3.2小波包频带能量分解在断路器振动

信号分析中的应用109

4.3.3断路器分合闸动作中的事件

识别111

4.3.4断路器机械故障诊断115

4.3.5断路器三相同期性在线监测119

参考文献120

第5章电器设备在线检测系统的通信

技术123

5.1IEC 61850标准通信协议123

5.2基于IEC 61850的通信系统设计129

5.2.1下位机主控板通信模块硬件

设计130

5.2.2下位机主控板通信软件设计132

5.2.3上位机通信软件（MMS通信

客户端）的设计136

5.3IEC 61850客户端通信调试140

参考文献144

第6章信号传输方式的研究145

6.1基于光纤技术的信号传输方式145

6.2基于红外技术的信号传输方式147

6.3基于射频技术的信号传输方式148

参考文献152

第7章电器设备故障诊断专家系统153

7.1专家系统框架的构架153

7.2专家系统知识库的建立155

7.3专家系统的推理机制158

7.4专家系统数据库及其配置162

7.4.1数据库162

7.4.2配置系统163

7.5基于模型的诊断专家系统163

7.6基于神经网络的故障诊断专家系统

实例171

7.7基于支持向量机的寿命预测专家系统

实例173

7.8基于循环神经网络的寿命预测专家

系统实例176

参考文献178

第8章基于弧触头烧蚀的电寿命评估

方法180

8.1高压断路器的弧触头烧蚀180

8.1.1高压断路器的开断过程180

8.1.2影响弧触头烧蚀的因素181

8.2弧触头烧蚀参数测量技术182

8.2.1光谱诊断技术182

8.2.2动态回路电阻法188

8.3电寿命数值计算评估方法191

8.4基于弧触头单独接触行程的电寿命

评估方法192

8.5基于chromatic 电弧光谱分析的触头

烧蚀预测方法198

8.5.1波长域数据处理法198

8.5.2时域数据处理法199

8.5.3线性回归数据处理法200

8.5.4chromatic光谱数据处理法200

8.5.5chromatic光谱处理结果分析209

8.5.6带喷口时铜钨触头的烧蚀研究211

参考文献214

第9章电器设备在线检测中的电磁

兼容问题215

9.1在线检测系统的电磁兼容设计215

9.1.1电源系统的抗干扰设计216

9.1.2硬件电路的抗干扰设计217

9.1.3抗干扰薄弱环节的定位及其优化

方法220

9.2基于Ansoft的电磁兼容性能仿真

分析222

9.2.1Ansoft Designer模块222

9.2.2Ansoft HFSS模块223

9.2.3Ansoft SIwave模块224

9.2.4电路板级电磁兼容性能仿真分析

实例225

9.2.5红外温度传感器外壳电磁兼容性能

仿真分析实例227

9.2.6在线监测系统机箱电磁兼容性能的

仿真分析231

参考文献235

第10章电器设备状态在线检测应用

实例236

10.1典型的特征信号前处理236

10.1.1信号隔离技术236

10.1.2信号滤波技术238

10.1.3信号放大技术241

10.1.4V/F转换242

10.2人机交互界面244

10.2.1下位机界面244

10.2.2上位机界面246

10.3MCU及最小系统248

10.3.1XC878系统及其外设248

10.3.2STM32F407系统及其外设249

10.3.3MPC8247系统及其外设250

参考文献252

第11章触头电接触性能测试原理及

应用253

11.1触头在电弧作用下的失效机理及国内

外对触头电接触现象的研究现状253

11.1.1触头在电弧作用下的失效机理254

11.1.2触头电接触现象的研究方法255

11.2触头电接触参数的测量256

11.2.1接触电阻的测量256

11.2.2接触压力与熔焊力的测量259

11.2.3电弧参数的测量261

11.3触头电接触测试系统设计264

11.3.1系统结构及硬件构架264

11.3.2系统软件设计268

参考文献273