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第1章 低压电器智能化技术基本概念1

1.1 概述1

1.2 智能电网技术简介2

1.2.1 世界能源变革状况简述2

1.2.2 我国智能电网建设简介6

1.2.3 能源互联网的概念8

1.2.4 坚强与智能是智能电网和能源互联网发展的核心9

1.3 智能电网与智能电器及其系统技术10

1.3.1 电器的智能化技术概念10

1.3.2 智能低压电器是智能电网不可或缺的组成部分12

1.3.3 智能电网将推动智能低压电器技术快速发展12

1.4 智能电器技术的“智能”与“系统”的概念13

1.4.1 智能电器系统技术基本概念13

1.4.2 智能低压配用电系统与（智能）人体生理系统17

1.4.3 系统动态平衡的概念22

1.5 创新——智能电器技术发展的动力23

1.5.1 智能电器及其系统技术发展的创新意识23

1.5.2 新一代低压电器技术与产品研究的重要方向——智能低压电器系统研究24

第2章 智能低压控制电器关键技术研究26

2.1 概述26

2.2 零电流分断控制技术原理30

2.2.1 零电流分断控制原理分析30

2.2.2 智能控制交流接触器零电流分断控制方案31

2.3 智能控制交流接触器吸合动态过程研究34

2.3.1 智能控制交流接触器吸合过程动态分析34

2.3.2 智能控制交流接触器吸合动态过程的实验研究37

2.4 智能控制交流接触器零电流分断控制技术的研究44

2.4.1 零电流分断控制原理的实现44

2.4.2 零电流分断控制原理的实（试）验研究46

2.5 智能控制交流接触器技术提升研究53

2.5.1 智能控制交流接触器零电流分断控制技术问题分析54

2.5.2 智能控制交流接触器零电流分断控制技术提升研究54

2.5.3 三相分相式接触器智能控制研究59

2.5.4 自适应零电流分断控制62

2.5.5 基于低电压电容的抗电压跌落宽电压智能控制交流接触器控制技术65

2.5.6 智能控制交流接触器零电压吸合控制技术67

2.5.7 智能控制交流接触器状态检测与故障诊断研究68

2.5.8 智能控制交流接触器技术——具有综合智能化功能的交流接触器技术的概念69

2.6 智能（混合式）无弧控制技术72

2.6.1 智能无弧控制交流接触器技术73

2.6.2 智能无弧控制直流接触器技术77

2.7 继电器电子控制技术80

2.7.1 汽车继电器无弧通断技术研究80

2.7.2 基于磁保持继电器的分相式智能控制交流接触器技术84

2.7.3 基于磁保持继电器的分相式智能无弧控制交流接触器技术86

2.7.4 基于磁保持继电器与二极管的分相式智能无弧控制交流接触器86

2.8 无涌流无弧智能无功补偿集成控制技术研究90

2.8.1 无功补偿控制技术基本概念90

2.8.2 无功补偿智能控制复合开关系统电容投切仿真研究91

2.8.3 无涌流投切的低压复合开关式智能无功补偿集成控制装置设计102

第3章 低压电器智能保护关键技术研究106

3.1 概述106

3.1.1 短路故障智能保护关键技术研究106

3.1.2 异步电动机智能保护技术108

3.2 短路故障早期检测技术研究109

3.2.1 短路故障早期检测技术概念109

3.2.2 低压配电系统模型及短路电流初步分析110

3.2.3 小波分析在短路故障早期检测中的应用研究117

3.2.4 基于形态小波的短路故障早期检测模型144

3.3 短路电流及其峰值预测技术探索研究150

3.3.1 基于短路电流峰值预测的低压配电系统全选择性保护技术概念151

3.3.2 低压系统短路故障建模及电流预测技术152

3.4 基于定子绕组三维温度场模型的异步电动机保护技术的研究162

3.4.1 异步电动机保护技术基本概念162

3.4.2 异步电动机定子绕组三维温度分布的测试与分析163

3.4.3 基于参数反计算的异步电动机定子全域三维温度场模型的研究174

3.4.4 基于三维温度场仿真模型的异步电动机定子温度分布虚拟测试研究186

3.4.5 异步电动机定子绕组最高温度保护模型研究199

3.4.6 异步电动机定子绕组最高温度保护技术分析216

第4章 低压电器系统智能技术研究219

4.1 概述219

4.2 低压短路保护电器快速动作机构研究221

4.2.1 涡流斥力机构仿真与分析221

4.2.2 机构参数对涡流斥力影响规律的研究226

4.3 具有短路分断能力的智能集成交流接触器思路与研究232

4.3.1 具有短路分断能力的（双触头系统）智能集成交流接触器思路232

4.3.2 具有短路分断能力的（多触头系统）智能分相式集成交流接触器研究233

4.4 智能全集成电器技术思路与研究241

4.4.1 智能全集成电路技术简介241

4.4.2 智能全集成交流电器技术研究242

4.4.3 智能分相式全集成交流电器技术思路261

4.5 基于系统全选择性保护的智能低压配电控制与保护技术262

4.5.1 低压配电系统过电流选择性保护技术的现状263

4.5.2 智能低压配电系统的过电流系统选择性保护技术264

4.5.3 系统选择性保护技术的概念267

4.5.4 智能低压配电协调控制与保护技术267

第5章 低压电器动态特性智能测试技术269

5.1 概述269

5.2 光机电电器智能动态特性测试技术271

5.2.1 光机电电器智能动态测试装置的研制271

5.2.2 不同吸合/分断相角下的动态特性曲线283

5.2.3 基于软测量的电磁电器动态过程测试技术284

5.3 基于高速摄像机图像测试与处理分析的电器二维智能动态测试技术293

5.3.1 电器二维智能动态测试技术概念293

5.3.2 基于高速摄像机图像测试与处理分析的电器二维智能动态测试系统设计294

5.3.3 图像处理快速性研究299

5.3.4 基于高速摄像机图像测试与处理分析的智能控制交流接触器动态过程测试308

5.4 基于高速摄像机图像测试与处理分析的智能控制交流接触器动态过程的研究312

5.4.1 智能控制交流接触器二维动态过程测试简介312

5.4.2 智能控制交流接触器的二维吸合分断全过程动态测试分析313

5.5 基于高速摄像机与光学系统图像测试与处理分析的电器三维智能动态测试技术研究318

5.5.1 电器三维智能动态测试技术概念318

5.5.2 高速摄像机模型及摄像机标定318

5.5.3 基于虚拟双目视觉的电器三维智能动态测试研究328

第6章 电器的人工智能设计技术335

6.1 概述335

6.2 低压电器智能优化设计技术336

6.2.1 低压电器虚拟设计中的仿真技术简介336

6.2.2 电磁场分析的有限单元法求解341

6.2.3 基于ANSYS和 ADAMS的智能控制交流接触器动态过程分析344

6.3 基于人工智能的低压电器设计技术357

6.3.1 人工智能设计技术简介357

6.3.2 遗传算法原理及其应用359

6.3.3 基于免疫遗传算法的低压电器动态优化设计370

6.3.4 群智能的概念378

6.3.5 基于蚁群算法的低压电器全过程动态优化设计379

6.3.6 基于人工鱼群算法的低压电器动态优化设计388

6.3.7 基于遗传算法的人工鱼群优化算法的低压电器全过程动态优化设计396

6.3.8 群智能优化算法的研究方向401

6.4 人工智能电器技术的思路402

6.4.1 人工智能技术简况402

6.4.2 人工智能电器技术简介403

6.4.3 综合人工智能电器技术思路与展望406

6.4.4 人工智能电器技术研究的重点方向407

6.4.5 人工智能电器技术应考虑能源互联网的发展要求409

6.5 人工生命及其应用探讨410

6.5.1 人工生命研究简况410

6.5.2 人工生命的概念410

6.5.3 人工生命与人工智能的关系411

6.5.4 人工生命的应用现状412

6.5.5 人工生命在电气工程领域的应用探索413

参考文献416

附录419