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出版者:中国水利水电出版社

作者:陈家斌 编

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2004-1

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787508419411

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• SF6断路器
• 高压断路器
• 电力设备
• 断路器技术
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• 操作规程
• 实践应用
• SF6气体

现代电力系统继电保护与自动化技术 作者：张国强 著 出版社：电力工业出版社 出版时间：2024年3月 定价：98.00元 --- 内容简介 本书旨在系统、深入地介绍现代电力系统中继电保护与自动化的基本原理、技术架构、核心元件、应用实践以及前沿发展趋势。面向电气工程、自动化、能源动力等相关专业的本科高年级学生、研究生以及电力系统运行、设计、研发和技术管理人员，提供一本理论与实践紧密结合的专业参考书。 全书共分六大部分，共二十章，约五十万字。 --- 第一部分：电力系统基础与继电保护概述 (第1-3章) 本部分奠定了理解复杂继电保护系统的理论基础，并引入了现代继电保护的基本概念框架。 第1章：电力系统运行特性与故障分析 详细阐述了现代电力系统的拓扑结构、运行状态（正常、准稳态、暂态），重点剖析了各类常见电力设备（发电机、变压器、输电线路、电抗器、并联电容器组）的正常及故障时的电气特性。深入探讨了三相短路、单相接地、两相短路等故障的数学建模方法，特别是相量法和分量法在故障电流计算中的应用。讨论了故障识别的关键参数，如电压骤降、电流突变、相位变化等。 第2章：继电保护基本原理与元件演进 系统阐述了继电保护的定义、作用、要求（选择性、速动性、灵敏性和可靠性）。详细介绍了传统的电磁式继电器的工作原理、结构特点及其局限性。对比分析了电子式继电器和微机继电保护装置（MRPD）的核心差异，重点讲解了信号的输入、处理、逻辑判断和输出执行的完整流程。阐述了保护装置的定值整定（时间、电流/阻抗）的基本原则。 第3章：二次回路设计与安全规范 详尽讲解了二次回路的设计规范、元件选型和安装要求。内容涵盖了直流系统（蓄电池、充电装置）、交流辅助电源、信号回路、跳闸回路的构成。重点讨论了光电隔离、接地保护、防小动物入侵等安全措施。对国家及行业标准（如DL/T 596、GB/T 14019等）在二次回路设计中的具体应用进行了实例分析。 --- 第二部分：主要电气设备的保护技术 (第4-8章) 本部分是全书的核心，针对电力系统中的关键设备，系统讲解了定制化的保护方案、定值计算方法和实际应用难点。 第4章：发电机本体及原动机的保护 全面覆盖了发电机的同步、异步运行特性。详细介绍了发电机的主保护方案，包括：定子电流保护（反应性/正序/负序电流）、定子接地保护（低频/高频接地法）、瓦斯保护（压力、油位、温度）、励磁系统保护（过电压、欠励、失磁）。重点分析了失磁保护的原理、定值整定与判据选择，并结合实际运行案例探讨了防止误动和拒动的策略。 第5章：电力变压器的保护技术 深入分析了电力变压器在运行中可能出现的各类故障，包括绕组内部故障、套管故障、分接开关故障。详细阐述了：匝间短路保护、过电流/过负荷保护、瓦斯保护（气动和油流）、差动保护（包括比率差动、谐波制动原理）。特别细致地讲解了零序电流保护在反应变压器中性点对地故障中的应用，以及中性点接地电阻的选择对保护动作灵敏度的影响。 第6章：输电线路的保护 这是对高压、特高压长距离输电线路保护技术的集大成。重点讲解了阻抗式继电保护（距离保护）的原理、特性曲线的绘制与定值计算。详细区分了三段式距离保护的动作区划分、时限配合、和反应性补偿技术。此外，对基于光纤通信的纵差保护（或称全长保护）的原理、时延补偿和高速配合进行了深入探讨，以及对电压型暂态保护的应用前景。 第7章：母线及厂站的保护 阐述了母线保护的重要性及特殊性。详细介绍了单元制母线保护和母线差动保护的原理。重点分析了母线故障时，相邻设备（如断路器）的电流流入/流出情况，以及如何通过设置“死区”或使用基于逻辑元件的保护来提高母线保护的可靠性和选择性。 第8章：电机与电容器/电抗器的保护 针对电机，讲解了过负荷、定子接地、定子匝间短路保护，并讨论了启动过程中的特性变化对保护设定的影响。对于无功补偿装置，详细介绍了电容器组的失容保护、过电压保护，以及电抗器内部故障的保护方法。 --- 第三部分：微机继电保护装置（MRPD）与通信 (第9-12章) 本部分聚焦于现代保护系统的技术核心——微机化和网络化。 第9章：微机保护装置的核心技术 深入剖析了现代MRPD的硬件结构，包括高性能A/D转换器、数字信号处理器（DSP）和嵌入式系统。重点解析了保护算法的实现：如何利用离散傅里叶变换（DFT）或快速傅里叶变换（FFT）进行基波、三次谐波、负序分量的精确提取。讨论了采样率、保护动作时间与计算精度的平衡关系。 第10章：保护装置的配置与定值整定实践 提供了一套系统的定值整定流程，包括：故障水平的确定、保护范围的界定、主保护和后备保护的定值计算。详细介绍了针对不同电压等级（如10kV、110kV、220kV）的典型定值计算案例，并强调了在不同运行方式下（如系统接地方式改变）对定值进行复核的重要性。 第11章：保护装置的通信与规约 讲解了电力系统二次设备之间的标准通信协议，特别是IEC 61850标准的结构、数据模型、GOOSE（通用对象事件服务）和MMS（制造消息规范）的应用。分析了GOOSE在跨设备快速联锁和保护/控制功能实现中的优势，以及其在网络安全方面需要考虑的因素。 第12章：保护的可靠性与安全运行 探讨了如何确保保护系统的可靠性。内容包括：装置自检机制、试验技术（二次回路注入试验、保护校验）、故障录波器数据的解读。详细阐述了“拒动”和“误动”的工程后果及预防措施，强调了保护的“五性要求”在实际运行中的体现。 --- 第四部分：系统自动化与控制 (第13-16章) 本部分从系统控制和自动化的角度，将保护功能置于更广阔的电网稳定和控制体系中。 第13章：自动准同期与自动重合闸（AR） 详细介绍了自动准同期装置的工作原理，包括电压、频率、相位的检测与判别。着重分析了不同类型的自动重合闸（单相、三相），特别是带补时和无补偿重合闸的选择依据，以及快速重合闸与系统暂态稳定的关系。 第14章：故障录波与暂态过程分析 讲解了高质量故障录波器的原理、采样要求和事件触发机制。教授如何利用录波数据（包括电压、电流、保护动作信号等）来回溯故障的起因、发展过程、保护动作的准确性，并进行深入的故障诊断。 第15章：自动电压控制（AVC）与无功优化 介绍电力系统中的自动电压控制策略，包括励磁控制、有载调压控制和SVC/STATCOM等 FACTS设备在电压稳定中的应用。阐述了无功潮流的优化目标及相关控制回路的设计。 第16章：低频减载与系统稳定控制 分析了电力系统失步和低频振荡的机理。详细介绍了低频减载装置的动作逻辑、定值整定和在防止大面积停电中的关键作用。讨论了系统的功角稳定性和电压稳定性的相互关系和协调控制。 --- 第五部分：特殊系统与前沿技术 (第17-19章) 本部分关注非传统电力系统和新兴保护技术的发展。 第17章：柔性直流输电（HVDC）的保护 针对现代大容量直流输电系统的特点，讲解了其特有的保护挑战，如换流器故障、直流中断器（CB）的开发与应用、以及与交流侧的协调保护。 第18章：配电网的保护与自动化 重点讨论了中低压配电网络的保护策略，包括：非本征接地故障的识别、故障指示器（FI）和故障定位系统（FLS）的应用。对比了传统重合闸与配电网中基于FT4/FT5的闭环保护的差异。 第19章：智能电子设备（IED）与网络安全 探讨了基于IEC 61850的保护系统如何集成到SCADA和EMS中。重点分析了保护设备面临的网络安全威胁（如恶意指令注入、拒绝服务攻击），以及物理隔离、身份认证、加密通信等防御措施的应用。 --- 第六部分：实践案例与维护 (第20章) 第20章：工程实例分析与现场维护实践 精选了多个高电压等级变电站和电厂的保护系统投运、调试及重大故障排查的真实案例。内容包括：现场调试的步骤、保护定值的导入和校验流程、以及在带电运行中进行定期维护和试验的具体技术指导。 --- 适用对象 电力系统及其自动化、电气工程及其三、四、五年级本科生及研究生。 电网调度、运行、维护、检修部门的技术人员。 电力设计院、设备制造厂的研发和技术工程师。 本书特色 1. 理论与实践深度融合： 在严格的电磁暂态理论基础上，结合最新的微机保护和网络化技术，提供大量工程计算和实际运行经验的总结。 2. 强调系统性： 不仅关注单一元件的保护，更注重保护与自动控制系统在整个电力网络中的协调配合。 3. 紧跟行业前沿： 对IEC 61850、柔性直流、以及网络安全等热点技术进行了详尽的介绍和分析。

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读完这本书后，我最大的感受是它在描述SF6断路器的基本工作原理和结构组成上做得相当扎实，可以说，如果你想对SF6断路器的“骨架”有一个清晰的认知，这本书绝对能帮你建立起一个非常稳固的知识框架。它对断路器内部的灭弧室结构、触头材料的演变以及各种操作机构的机械原理进行了详尽的图解和文字描述，这一点我非常赞赏，尤其是一些复杂的机械联动部分，作者的描述非常细致入微，有助于理解设备动作的内在逻辑。然而，这份细致在进入到系统集成和继电保护层面时，似乎戛然而止了。对于如何将SF6断路器无缝集成到现代智能电网的控制系统，比如与微机保护装置的通讯协议、远方控制的可靠性设计，以及如何进行在线监测数据的深度分析以预测设备健康状况，这些前沿的内容几乎没有涉及。这让这本书的视野停在了上一个时代的技术水平，显得有些保守和脱节。它告诉我们“这个箱子怎么造的”，但没怎么告诉我们“在21世纪的变电站里，这个箱子该怎么用得更聪明”。

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老实讲，这本书的文字风格略显晦涩，大量的专业术语堆砌，使得阅读体验并不算愉快。很多章节的论述方式更像是学术论文的节选，缺乏流畅的叙事和清晰的逻辑引导，初次接触这个领域的读者可能会感到吃力。例如，在阐述SF6气体分解产物的化学反应机理时，作者直接抛出了复杂的化学方程式，却没有提供足够通俗易懂的背景解释，这对于我们这些偏向电气工程而非化学背景的工程师来说，理解起来需要花费大量时间去查阅辅助资料。此外，全书的配图质量参差不齐，有些关键截面的图示模糊不清，甚至与文字描述的细节存在出入，这在技术手册中是致命的缺陷。一本好的技术书应该如同一个耐心的导师，循循善诱，但这本更像是一堆整理好的笔记，需要读者自己去梳理和消化其中的繁芜，整体的易用性（Usability）有待大幅提高。

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这本书在理论深度上达到了相当的水平，但明显缺乏对近年来行业变革的跟进。比如，随着环保压力增大，SF6替代技术，如真空断路器（VCB）在超高压领域的应用趋势，以及新型环保气体断路器的研发进展，在书中几乎找不到影子。这使得这本书的知识体系停在了SF6技术成熟期的巅峰，对于展望未来的技术发展方向，起不到任何引领作用。同时，书中对国际标准（如IEC、IEEE）的引用停留在较早的版本，对于最新的操作安全规范和环境标准（比如SF6减排目标）的阐述不够前瞻。对于我们希望保持技术领先、与时俱进的专业人士来说，阅读这本书就像是在回顾一部经典的老电影——虽然历史价值高，但缺少了对当代技术脉搏的感知。它是一部关于“过去和现在”的记录，而不是一部关于“现在和未来”的指南。

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这本《SF6断路器实用技术》的介绍，怎么说呢，我本来是冲着想找点关于高压电气设备维护的实战经验来的，结果拿到书一看，内容上似乎更偏向于理论基础和一些老旧技术的探讨，对我们一线操作人员最关心的现场故障排除和新型设备的操作流程，覆盖得不够深入。比如说，书中对SF6气体的环保特性和回收处理的最新规范着墨不多，很多细节性的操作规程，比如不同电压等级断路器在恶劣气候下的预防性维护策略，内容显得有些陈旧。我希望看到的是更多基于真实工程案例的分析，比如某次停电抢修中如何快速定位并处理SF6泄漏问题，或者针对不同制造商的断路器在寿命周期末端的检测技术。这本书的结构像是教科书，条理清晰，但缺乏那种“救急”的实用性。对于刚入行的新人或许能打个底子，但对于像我这种已经摸爬滚打了几年，急需提升处理复杂故障能力的工程师来说，这本书提供的价值有限，更像是一本“知道是什么”的书，而不是一本“知道怎么做”的书。它没有深入到那些让人头疼的、只有经验丰富的人才能解决的那些“灰色地带”的技术难题中去。

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这本书的视角非常“制造商导向”，它似乎更关注的是断路器本身的制造工艺和出厂标准，而非实际的运行和维护生命周期管理。我特别希望能看到关于长期运行中，设备老化带来的性能衰减的具体数据模型，以及不同厂家在提高SF6断路器开断能力和寿命方面采取的差异化技术路线对比分析。书里对断路器的“首次投运”和“定期检修”的流程描述比较详尽，但对于那些周期跨度非常长的“大修”或“状态检修”中需要重点关注的非标问题，比如触头磨损的极限判断、真空度测试的特殊方法等，着墨甚少。这使得这本书更像是为设备供应商或设计院服务的工具书，对于肩负着保障电网稳定运行的变电站运行维护人员来说，它提供的工具箱是缺斤少两的。我们需要的是如何让一台“服役中的”断路器活得更久、更可靠的实战手册。

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