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第1章 绪论1

1.1 电器智能化概述1

1.1.1 智能电器与电器智能化的基本概念1

1.1.2 智能电器的基本特征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7

1.2.1 电器智能化在电力系统自动化中的应用7

1.2.2 电器智能化在工业自动化中的应用10

1.2.3 电器智能化在楼宇智能化管理中的应用11

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12

1.3.2 监控器设计技术的现状与发展13

1.3.3 电器元件工作机理的变革18

1.3.4 电器智能化网络设计的现状与发展19

1.4 本课程学习内容20

本章小结21

习题与思考题121

第2章 智能电器的一次设备22

2.1 智能电器一次设备的功能及分类22

2.1.1 一次设备的基本功能22

2.1.2 一次设备的分类22

2.1.3 一次设备实现智能化的基本要求24

2.2 断路器及其智能控制25

2.2.1 传统断路器操动机构的工作特点和控制要求25

2.2.2 永磁操动机构的基本工作原理及其控制26

2.2.3 断路器的选相分/合闸操作28

2.2.4 智能断路器监控器的功能和要求30

2.3 接触器及其智能控制31

2.3.1 接触器的特点及应用31

2.3.2 接触器智能控制的目标及基本方法33

2.4 其他一次开关元件35

2.4.1 负荷开关35

2.4.2 隔离开关36

2.4.3 接地开关36

2.5 成套开关设备36

2.5.1 成套开关设备概述36

2.5.2 常用成套开关设备及其智能控制37

本章小结40

习题及思考题240

第3章 现场参量及其检测42

3.1 智能电器现场参量类型及数字化测量方法42

3.2 电量信号检测方法43

3.2.1 基于电磁感应定律的电压、电流互感器43

3.2.2 霍尔电流、电压传感器51

3.2.3 光学电流、电压互感器55

3.3 非电量信号检测方法58

3.3.1 温度检测传感器及在智能电器中的应用58

3.3.2 湿度检测传感器及应用65

3.3.3 电器操动机构机械特性测量66

3.4 被测量输入通道设计原理69

3.4.1 输入通道的基本结构69

3.4.2 模拟量输入通道中信号调理电路原理及常用芯片71

3.4.3 多路模拟参量信号与A/D转换器的接口76

3.4.4 模拟量采样环节设计原理及常用电路芯片77

3.4.5 隔离概念及其措施80

3.5 测量通道的误差分析84

3.5.1 误差及其表示方法84

3.5.2 智能电器监控器被测模拟量输入通道产生的误差85

本章小结86

习题与思考题386

第4章 被测模拟量的信号分析与处理88

4.1 被测模拟量的信号分类88

4.2 被测模拟量的采样及采样速率的确定89

4.2.1 采样速率对测量结果的影响分析89

4.2.2 采样频率的选择91

4.3 数字滤波92

4.4 非线性传感器测量结果的数字化处理94

4.4.1 直接计算法94

4.4.2 查表法94

4.4.3 插值法95

4.5 被测电参量的测量和保护算法97

4.5.1 电压和电流信号的采样方法97

4.5.2 常用的电量测量算法97

4.5.3 基本保护算法99

4.5.4 测量和保护计算的误差分析104

4.5.5 常用提高计算结果精度的措施107

本章小结109

习题与思考题4109

第5章 智能电器监控器的设计110

5.1 智能电器监控器的功能和硬件模块的划分110

5.1.1 监控器的基本功能110

5.1.2 监控器硬件功能模块的划分111

5.2 中央处理与控制模块的一般结构和设计方法113

5.2.1 中央处理与控制模块结构设计步骤113

5.2.2 中央控制模块常用处理器件和外围电路芯片119

5.3 其他功能模块的结构组成123

5.3.1 开关量输出模块的结构组成123

5.3.2 通信模块的基本功能和设计原则127

5.3.3 人机交互模块的设计步骤129

5.3.4 电源模块133

5.4 监控器的时序设计136

5.5 监控器的软件设计137

5.5.1 监控器软件设计的基本要求137

5.5.2 监控器软件常用的设计模式与适用场合138

5.6 RTOS及其在监控器软件中的应用141

5.6.1 任务调度的概念和实时操作系统的分类141

5.6.2 基于μC/OS-Ⅱ的智能电器监控器软件设计142

5.6.3 智能监控器软件的数据格式145

本章小结148

习题与思考题5149

第6章 智能电器监控器的电磁兼容性设计150

6.1 电磁兼容概述150

6.1.1 电磁兼容基本概念150

6.1.2 智能电器电磁兼容的研究进展153

6.2 智能电器监控器的电磁兼容性设计问题155

6.2.1 监控器受到的主要干扰155

6.2.2 监控器的系统级电磁兼容性设计156

6.2.3 监控器PCB的抗干扰设计162

6.3 智能电器监控器的抗扰度试验标准和方法167

6.3.1 静电放电抗扰度试验标准和方法167

6.3.2 电快速瞬变脉冲群（EFT）抗扰度试验168

6.3.3 浪涌（冲击）抗扰度试验170

6.3.4 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度试验171

本章小结172

习题与思考题6172

第7章 器智能化网络173

7.1 数字通信基础173

7.1.1 数字通信系统的基本概念173

7.1.2 信道的截止频率与带宽175

7.1.3 信道的最大数据传输速率176

7.1.4 数据编码方式177

7.1.5 数据信号的传输方式179

7.1.6 多路复用技术179

7.1.7 信号传输的同步方式180

7.1.8 数字通信网络的传输介质181

7.2 计算机网络基础183

7.2.1 计算机通信网络的基本特点183

7.2.2 计算机网络的分类与拓扑结构183

7.2.3 网络通信协议和分层模型185

7.2.4 开放系统互连参考模型187

7.2.5 电器智能化网络与通用信息网络的特性比较188

7.3 电器智能化网络中常用的现场总线189

7.3.1 现场总线的特点及总线标准类型189

7.3.2 MODBUS191

7.3.3 CAN194

7.3.4 PROFIBUS197

7.4 IEC61850标准体系199

7.4.1 IEC 61850标准概述199

7.4.2 IEC61850标准的模型体系200

7.5 电器智能化网络的设计204

7.5.1 电器智能化网络的基本要求205

7.5.2 电器智能化局域网的结构与设计206

7.5.3 保证系统开放性的设计方法210

7.5.4 常用数据交换方式及数据包格式211

7.5.5 软件的可靠性、稳定性设计212

本章小结213

习题与思考题7214

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215

8.1.2 智能脱扣器的硬件设计216

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221

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 基于专用集成电路的智能电器监控器227

8.3.1 智能电器监控器的设计要求227

8.3.2 智能电器监控器的总体设计228

8.3.3 智能电器监控器中主要IP模块设计230

8.4 分布式变电站自动化系统233

8.4.1 分布式变电站自动化系统概述233

8.4.2 系统功能的分析及整体设计234

8.4.3 系统后台管理软件的设计237

本章小结242

习题与思考题8243

参考文献244