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绪论 1

0.1 电力设备试验与状态的关系 1

0.2 试验 2

0.3 试验的不足及在线检测技术的意义 14

篇 电力设备状态参量的信号感知与调理

第1章 电力设备状态参量的传统感知 16

1.1 传感器概述 16

1.2 温度传感器 18

1.2.1 接触式温度传感器 18

1.2.2 非接触式温度传感器

1.3 振动传感器 21

1.3.1 位移传感器 22

1.3.2 压电式加速度传感器 23

1.3.3 磁电式速度传感器 23

1.4 电流传感器 25

1.4.1 分流器 25

1.4.2 霍尔电流传感器 26

1.4.3 磁通门电流传感器 27

1.4.4 罗氏线圈 28

1.5 电压传感器 29

1.5.1 电阻(电容)式电压传感器 29

1.5.2 电磁式电压传感器 30

1.6 气敏传感器 31

1.6.1 电化学式气敏传感器 31

1.6.2 催化燃烧式气敏传感器 32

1.6.3 半导体式气敏传感器 33

1.6.4 光学式气敏传感器 35

1.7 湿敏传感器 35

1.7.1 电阻型湿敏传感器 37

1.7.2 电容型湿敏传感器 38

1.7.3 光学湿敏传感器 38

1.7.4 质量负载式湿敏传感器 39

参考文献 39

第2章 新型传感器 41

2.1 光纤传感器 41

2.1.1 光纤传感器的概念及基本工作原理 41

2.1.2 光纤传感器的分类 41

2.2 MEMS 传感器 49

2.2.1 MEMS 传感器及其特 49

2.2.2 微传感器的敏感原理 50

2.2.3 微传感器的应用 54

2.3 压电式传感器 59

2.3.1 压电式传感器的概念 59

2.3.2 压电材料 59

2.3.3 压电式传感器的工作原理 60

2.4 声表面波传感器 63

2.4.1 表面波的基本理论 63

2.4.2 声表面波叉指换能器 64

2.4.3 声表面波谐振器 66

2.4.4 声表面波气体传感器 67

2.4.5 声表面波温度传感器 68

参考文献 69

第3章 信号调理与传输 71

3.1 信号调理 71

3.1.1 信号放大 71

3.1.2 信号滤波 72

3.1.3 信号隔离 77

3.2 信号采集 78

3.2.1 电流-电压转换 78

3.2.2 模拟-数字转换 80

3.2.3 数字-模拟转换 81

3.3 信号有线传输 83

3.3.1 串行传输 83

3.3.2 并行传输 87

3.3.3 异步传输 87

3.3.4 同步传输 87

3.3.5 单工、半双工和全双工传输

3.4 信号无线传输 88

3.4.1 近距离无线通信技术 88

3.4.2 远距离无线通信技术 92

3.5 5G 传输基本原理及应用 94

3.5.1 5G 传输基本原理 94

3.5.2 5G 应用 95

参考文献 96

篇 电力设备状态的诊断方法

第4章 电力设备状态量数据法 98

4.1 时域分析 98

4.2 频域分析 99

4.3 时频联合分析 100

4.3.1 短时傅里叶变换 101

4.3.2 小波变换 101

4.4 相关分析 102

4.5 统计分析 103

4.5.1 PRPD 图谱 103

4.5.2 PRPS 图谱 104

参考文献 106

第5章 智能诊断方法 107

5.1 逻辑诊断 107

5.2 模糊诊断 107

5.2.1 模糊集合 107

5.2.2 模糊不推理 108

5.2.3 综合模糊诊断 108

5.3 智能算法 109

5.3.1 遗传算法 109

5.3.2 粒子群优化算法 111

5.3.3 模拟退火算法 113

5.3.4 禁忌搜索算法 114

5.4 机器学15

5.4.1 监督学15

5.4.2 无监督学16

5.4.3 半监督学18

5.4.4 集成学18

5.4.5 迁移学

5.4.6 强化学21

5.5 神经网络与深度学23

5.5.1 人工神经网络 123

5.5.2 深度信念网络 124

5.5.3 卷积神经网络 125

5.5.4 循环神经网络 127

5.5.5 生成对抗网络 128

5.6 图神经网络 131

5.6.1 图的概念 131

5.6.2 图神经网络及应用 133

参考文献 135

第6章 基于状态的智能决策 138

6.1 决策分析与决策支持系统 138

6.1.1 决策的概念 138

6.1.2 决策的意义 138

6.1.3 决策的过程 138

6.1.4 决策的分类 138

6.1.5 决策支持系统的概念 139

6.1.6 决策支持系统的意义 139

6.1.7 决策支持系统的结构 140

6.2 决策树决策方法 140

6.2.1 决策树概念 140

6.2.2 决策树原理 141

6.2.3 决策树特点 141

6.2.4 决策树决策步骤 141

6.2.5 决策树决策算例 144

6.3 粗糙集决策方法 146

6.3.1 粗糙集概念 146

6.3.2 粗糙集诊断原理 146

6.3.3 粗糙集诊断特点 147

6.3.4 粗糙集诊断步骤 148

6.3.5 粗糙集诊断算例 149

6.4 贝叶斯决策方法 152

6.4.1 贝叶斯决策概念 152

6.4.2 贝叶斯决策原理 152

6.4.3 贝叶斯决策特点 153

6.4.4 常见的贝叶斯模型 153

6.4.5 贝叶斯决策算例 156

6.5 马尔可夫决策方法 158

6.5.1 马尔可夫决策概念 158

6.5.2 马尔可夫决策原理 159

6.5.3 马尔可夫决策特点 159

6.5.4 马尔可夫决策步骤 160

6.5.5 马尔可夫决策算例 161

6.6 灰色关联决策方法 164

6.6.1 灰色关联概念 164

6.6.2 灰色关联决策原理 164

6.6.3 灰色关联决策特点 164

6.6.4 灰色关联决策步骤 164

6.6.5 灰色关联决策算例 165

参考文献 167

第7章 多传感器组网与信息融合 169

7.1 多传感器组网 169

7.1.1 组网技术的拓扑结构设计 170

7.1.2 网络通信协议 171

7.1.3 组网技术的实现方式 175

7.2 信息融合 176

7.2.1 信息融合层次 176

7.2.2 信息融合模型 178

7.2.3 信息融合方法 180

参考文献 183

第三篇 电力设备的状态检测与监测

第8章 容设备 185

8.1 容设备概述 185

8.1.1 电力电容器 185

8.1.2 高压套管 187

8.1.3 电容式电压或电流互感器 188

8.2 容设备的试验 190

8.2.1 绝缘电阻测量 190

8.2.2 介质损耗tanδ 测量(电桥法) 192

8.2.3 电容值测量 194

8.2.4 交流耐压试验 195

8.3 容设备状态的在线监测 196

8.3.1 三相不平衡电流的测量 196

8.3.2 介质损耗角正切的测量 199

参考文献 1

第9章 避雷器 2

9.1 避雷器概述 2

9.1.1 金属氧化物避雷器的结构

能 2

9.1.2 避雷器能参数 3

9.1.3 避雷器的常见故障类型 4

9.2 避雷器的试验 4

9.2.1 绝缘电阻 4

9.2.2 工频放电电压 4

9.2.3 电导电流 5

9.2.4 直流试验 6

9.3 避雷器状态的在线监测 6

9.3.1 全电流在线监测技术 6

9.3.2 基于阻电流的在线监测 7

参考文献 9

第10章 绝缘子与架空线 210

10.1 绝缘子与架空线概述 210

10.1.1 绝缘子 210

10.1.2 架空线 212

10.2 绝缘子与架空线的试验 212

10.2.1 零值绝缘子检测 213

10.2.2 绝缘电阻检测 213

10.2.3 交流耐压试验 213

10.2.4 等值盐密测量 213

10.3 绝缘子状态的在线监测 214

10.3.1 泄漏电流 214

10.3.2 电晕放电 216

10.3.3 等值附盐密度 218

10.4 架空线状态的在线监测 218

10.4.1 导线温度 218

10.4.2 导线覆冰 2

10.4.3 导线舞动 2

10.5 新型传感技术在架空线监测中的应用 221

10.5.1 加速度传感技术 221

10.5.2 光纤传感技术 221

参考文献 221

第11章 电力变压器 223

11.1 变压器概述 223

11.2 变压器的试验 225

11.2.1 绝缘电阻和吸收比试验 225

11.2.2 直流耐压及泄漏电流试验 226

11.2.3 介质损耗角正切值试验 226

11.2.4 感应耐压试验 227

11.3 变压器状态的在线监测 228

11.3.1 油中溶解气体 228

11.3.2 局部放电 233

11.3.3 温度 238

11.3.4 含水量 241

11.3.5 绕组变形 243

11.3.6 有载分接开关 246

参考文献 248

第12章 电力电缆 250

12.1 电力电缆概述 250

12.1.1 按电流制划分 250

12.1.2 按绝缘材料划分 250

12.1.3 按电压等级划分 252

12.2 电力电缆的试验 253

12.3 电力电缆状态的在线监测 258

12.3.1 水树枝的测量 258

12.3.2 局部放电的测量 263

12.3.3 故障定位 265

参考文献 269

第13章 旋转电机 271

13.1 旋转电机概述 271

13.2 旋转电机的试验 272

13.3 旋转电机状态的在线监测 277

13.3.1 局部放电 278

13.3.2 微粒 285

13.3.3 振动 286

13.3.4 温度 288

参考文献 291

第14章 GIS 与高压开关设备 292

14.1 GIS 与高压开关概述 292

14.2 GIS 与高压开关的试验 294

14.3 GIS 的在线监测 295

14.3.1 局部放电的监测 296

14.3.2 SF6 特的检测 301

14.4 高压断路器的在线监测 303

14.4.1 泄漏电流的监测 304

14.4.2 介损的监测 307

14.4.3 开关特的监测 308

14.4.4 温度的监测 310

参考文献 311

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