本书是浙江省普通本科高校“十四五”新工科重点教材。本书从实用性和先进性出发，较全面地介绍了低压电器的智能化理论、方法、技术和工程应用等方面的内容。全书共7章，主要内容包括：绪论、智能低压电器信号检测技术、智能低压电器监控器、智能低压电器的通信和网络化、智能低压电器监控器的电磁兼容和可靠性技术、典型智能低压电器的设计实例、智能低压电器测试技术等。 本书可作为高等学校电气电子工程类专业的本科和研究生专业课教材，也可供相关领域的工程技术人员学习参考。
赵升，从事电气智能化、电气安全与数字化检测、新能源电源技术等方向的教学和科研工作。主持或参与了国家自然科学基金、浙江省重大科技专项、浙江省科技创新团队等课题13项，获得授权发明专利33项，授权实用发明专利15项，公开发表包括SCI，EI等论文30余篇。2010和2017年获得浙江省科技进步二等奖共2项，2017年获得温州市科技进步一等奖1项，2023年12月获得中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖1项。承担《智能电器》、《电器测试技术》、《现代传感器技术》等课程的研究生和本科教学，浙江省省级一流课程《智能电器》建设负责人，指导学生获得浙江省新苗计划、科技创新项目9项，指导学生荣获国家级、省级大学生电子设计竞赛奖12项，获得全国电子专业人才设计与技能大赛浙江赛区优秀指导教师荣誉称号。
第1章 绪论1
1.1 低压电器的定义与分类2
1.1.1 配电电器2
1.1.2 控制电器3
1.1.3 终端电器4
1.1.4 其他主要分类4
1.2 低压电器及其智能化的发展历程5
1.3 智能低压电器的定义、特征和架构6
1.3.1 智能低压电器的定义6
1.3.2 智能低压电器的基本特征6
1.3.3 智能低压电器的架构7
1.4 智能低压电器的研究内容9
1.4.1 智能低压保护电器技术9
1.4.2 智能低压控制电器技术11
1.4.3 智能低压电器系统技术12
1.4.4 现代设计与测试技术和
数字化生产技术13
1.5 智能低压电器的发展趋势19
1.6 本课程的内容体系和任务22
本章小结23
学习拓展24
习题与思考题24
第2章 智能低压电器信号检测技术25
2.1 现场参量类型及数字化测量技术26
2.1.1 模拟型现场参量26
2.1.2 开关型现场参量26
2.2 电参量检测技术27
2.2.1 电磁式电流/电压互感器27
2.2.2 电子式电流/电压互感器29
2.3 非电参量检测技术38
2.3.1 温度传感器38
2.3.2 湿度传感器43
2.3.3 振动加速度传感器46
2.3.4 弧光传感器47
2.4 信号输入通道设计原理与方法48
2.4.1 信号输入通道的基本结构48
2.4.2 信号调理电路51
2.4.3 A/D转换原理及常用芯片57
2.5 信号检测系统误差61
2.5.1 误差及其表示方法61
2.5.2 模拟量输入通道误差分析62
2.5.3 测量结果的数据处理63
本章小结72
学习拓展73
习题与思考题73
第3章 智能低压电器监控器74
3.1 监控器的硬件组成和功能75
3.1.1 监控器的硬件组成75
3.1.2 监控器的基本功能77
3.2 功能单元的设计方法和技术78
3.2.1 常用中央处理与控制器件的
类型和典型国产化芯片78
3.2.2 电源模块81
3.2.3 人机交互模块85
3.2.4 功率驱动模块89
3.2.5 通信模块93
3.3 监控器的软件设计和测试方法99
3.3.1 常用软件设计的
模式和特点99
3.3.2 软件测试方法104
3.4 实时嵌入式操作系统及其在监控器软件工程中的应用105
3.4.1 实时嵌入式操作系统的概念和类型105
3.4.2 基于FreeRTOS的监控器软件设计106
3.4.3 智能监控单元软件的数据格式设计117
3.5 智能监控器的控制算法119
3.5.1 神经网络算法设计119
3.5.2 专家系统算法设计120
3.5.3 模式识别设计122
本章小结123
学习拓展123
习题与思考题124
第4章 智能低压电器的通信和网络化125
4.1 数据通信系统的基本概念126
4.1.1 数据信号的传输方式126
4.1.2 信号传输的同步方式128
4.1.3 数据通信的传输介质129
4.2 网络分层模型和通信协议130
4.2.1 OSI参考模型130
4.2.2 Modbus现场总线133
4.2.3 DL/T645和DL/T698.45141
4.2.4 IEC61850标准体系145
4.3 电力载波通信技术147
4.4 无线网络技术149
4.4.1 蓝牙通信技术149
4.4.2 红外通信技术152
4.4.3 5G通信技术154
4.4.4 Wi-Fi无线通信技术156
4.4.5 常用无线通信技术对比158
4.5 蓝牙技术和电力载波技术
在电力中的应用案例159
4.5.1 收发端电路设计159
4.5.2 载波收发模块161
4.5.3 单片机与载波模块通信163
4.5.4 系统程序流程164
本章小结166
学习拓展167
习题与思考题167
第5章 智能低压电器监控器的电磁兼容和可靠性技术168
5.1 电磁兼容性概述169
5.1.1 电磁兼容性的定义169
5.1.2 电磁兼容性的形成条件和抑制措施169
5.2 电磁兼容性试验及其标准171
5.2.1 静电放电抗扰度试验172
5.2.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验174
5.2.3 浪涌抗扰度试验176
5.2.4 电压暂降、短时中断和
电压变化的抗扰度试验178
5.3 智能低压电器监控器的电磁兼容性设计技术181
5.3.1 监控器的电磁兼容性设计181
5.3.2 电子组件板的抗干扰设计184
5.4 智能低压电器监控器的可靠性技术186
5.4.1 可靠性特征量186
5.4.2 监控器电子组件板的失效规律190
5.4.3 电子组件板的可靠性技术设计191
本章小结200
学习拓展200
习题与思考题200
第6章 典型智能低压电器的设计实例201
6.1 基于Wi-Fi和蓝牙通信技术的智能塑壳断路器设计202
6.1.1 智能塑壳断路器的设计要求和功能202
6.1.2 智能塑壳断路器的控制器硬件设计203
6.1.3 智能塑壳断路器的控制器软件设计208
6.2 智能直流断路器设计214
6.2.1 智能直流断路器的设计要求和功能214
6.2.2 智能直流断路器的控制器硬件设计215
6.2.3 智能直流断路器的控制器软件设计219
6.3 智能交流接触器设计220
6.3.1 智能交流接触器的结构和控制原理220
6.3.2 智能交流接触器的控制器硬件设计223
6.3.3 智能交流接触器的控制器软件设计224
本章小结226
学习拓展226
习题与思考题227
第7章 智能低压电器测试技术228
7.1 智能低压电器测试技术概述229
7.2 在生产过程中的智能低压电器测试技术230
7.2.1 大电流数字交流恒流源技术230
7.2.2 断路器过载保护特性等效测试技术236
7.2.3 断路器短路瞬动保护特性测试技术238
7.2.4 剩余电流动作保护特性测试技术243
7.2.5 工频耐压测试247
7.3 电器在线监测与故障诊断技术251
7.3.1 断路器电流互感器线圈断线诊断技术251
7.3.2 电器寿命在线预测技术254
7.3.3 故障电弧诊断技术256
7.3.4 电器能效监测技术262
本章小结264
学习拓展265
习题与思考题265
参考文献266
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