高压交流断路器的运行条件 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京工业大学出版社

作者:顾霓鸿

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:1999-12

价格:30.00

装帧:平装

isbn号码:9787563907540

丛书系列:

图书标签:

• 断路器
• 高压断路器
• 交流断路器
• 电力系统
• 运行维护
• 电气设备
• 断路器原理
• 电力工程
• 高压电器
• 绝缘试验
• 保护控制

深入探索复杂系统中的可靠性与维护策略 图书名称： 复杂系统中的可靠性工程与状态监测技术 图书简介： 在现代工业体系中，从大型能源网络到精密制造生产线，系统的复杂性日益增加，任何单一组件的失效都可能引发连锁反应，造成巨大的经济损失乃至安全风险。本书聚焦于如何构建和维护这些复杂系统的长期可靠性，并引入前沿的状态监测技术，以实现从被动维修到主动预测性维护的根本性转变。 本书并非专注于电力系统特有的高压设备，而是将视角拓展至所有具有高依赖性、高风险的工业基础设施和生产流程，如航空航天器的飞行控制系统、化工流程的安全联锁系统、大型轨道交通的信号与控制系统，以及关键信息基础设施的冗余设计。 第一部分：复杂系统理论基础与可靠性建模 本部分首先奠定了理解复杂系统行为的理论基石。我们摒弃了传统的独立元件可靠性分析方法，转而采用系统级依赖性分析。 第一章：复杂性的定义与系统边界的划定 详细探讨了“复杂性”在工程中的量化指标，包括组件间的非线性耦合度、信息熵以及异构性。重点分析了如何准确界定一个需要进行可靠性分析的系统边界，尤其是在涉及多供应商、多技术栈的集成项目中，如何识别关键接口的脆弱性。本章区分了“复杂”与“冗余”的概念，指出过度复杂的结构本身可能成为可靠性的新威胁。 第二章：基于概率模型的系统可靠性分析 深入介绍现代可靠性建模工具，如故障树分析（FTA）的扩展应用，特别是如何纳入时间依赖性参数（如老化效应和环境因素）的动态故障树（DFT）。同时，详细阐述事件树分析（ETA）在评估事故后果和响应机制有效性方面的应用。本章核心在于如何处理罕见事件的概率估计，以及如何建立能够反映真实操作情景的系统功能分解结构（FBD）。 第三章：寿命预测与老化机制的量化 本章探讨了超越标准威布尔分布的寿命模型。重点讨论了加速寿命试验（ALT）的设计与数据外推方法，特别是如何利用环境加速因子来预测部件在正常使用条件下的失效概率。此外，详细分析了材料疲劳、蠕变、以及电子元器件的温漂与阈值漂移等非随机退化机制在系统寿命预测中的作用。 第二部分：状态监测、数据采集与诊断技术 可靠性工程的未来在于实时洞察，本部分详细介绍了实现这一目标所需的技术手段。 第四章：传感器技术与数据采集架构 本书全面回顾了适用于不同物理量测量的先进传感器技术，包括光纤传感技术在应力与温度分布式测量中的应用、超声波检测（UT）的高级模式识别，以及电磁兼容性（EMC）分析在早期故障信号捕获中的重要性。重点阐述了构建高保真、低延迟的分布式数据采集（DAQ）系统的工程挑战，包括时间同步、数据清洗与预处理的必要性。 第五章：信号处理与特征提取 对采集到的海量原始数据进行有效提炼是诊断的基础。本章深入讲解了频域分析（如快速傅里叶变换FFT）与时频分析（如小波变换）在识别周期性故障特征中的优势与局限。特别关注高维数据的降维技术，如主成分分析（PCA），如何在不丢失关键信息的前提下，为后续的机器学习模型提供优化输入。 第六章：基于机器学习的异常检测与故障诊断 本章是全书的技术核心之一。我们不再依赖预设的阈值，而是采用自学习模型来识别“正常”状态的边界。详细介绍了无监督学习模型（如自编码器AE和隔离森林iForest）在识别零日故障模式（Zero-day Failures）中的效能。同时，探讨了迁移学习（Transfer Learning）在将成熟设备的诊断模型快速应用于相似但数据稀疏的新设备上的方法论。 第三部分：维护策略优化与寿命周期管理 掌握了实时状态后，如何制定最优的维护干预策略，是实现成本效益最大化的关键。 第七章：从预测到规范：基于风险的维护（RBM） 本书将风险评估矩阵作为维护决策的核心驱动力。详细阐述如何根据失效概率（P）和后果严重性（C）动态调整维护窗口。引入机会维护（Opportunistic Maintenance）的概念，即利用计划停机时间或系统冗余度，将多个临近的维护任务进行合并，以最小化计划外停机时间与总维护成本。 第八章：剩余寿命评估（RUL）与维护调度 本章关注剩余有功寿命（RUL）的量化预测。介绍了基于粒子滤波（PF）和卡尔曼滤波（KF）的状态估计方法，用于实时修正组件的退化轨迹模型。同时，讨论了如何将RUL预测结果无缝集成到企业资产管理系统（EAM）中，以实现资源（备件、人员）的提前规划和优化调度。 第九章：系统弹性、冗余设计与容错机制 系统可靠性不仅仅是组件本身的寿命，更在于系统在部分失效后的持续运行能力。本章探讨了动态冗余分配策略，例如，在检测到某一路径性能下降时，系统如何自动、平滑地将负荷转移至健康路径。分析了故障隔离技术（Fault Containment）的设计原则，确保单点故障不会蔓延至整个关键功能区。 总结：面向未来的韧性工程 本书旨在为高级工程师、系统设计师和维护管理者提供一个全面的、跨学科的框架，用以应对日益复杂、高度互联的现代工业系统的可靠性挑战。内容聚焦于如何通过先进的监测技术和数据驱动的决策流程，构建出不仅是“可靠”，而且具备“韧性”（Resilience）的工程系统，使其能够快速从干扰中恢复并继续执行其核心功能。全书贯穿严谨的工程思维，强调模型与实际操作环境的紧密结合。

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我必须承认，初读这本书的某些部分，我感到需要频繁地查阅相关标准和行业规范，这说明作者对细节的把控达到了极致，他默认读者已经具备了扎实的电力系统基础知识，可以直接进入到高阶应用的层面。最让我感到耳目一新的是，书中对“电磁兼容性（EMC）”在断路器控制回路中的影响进行了专门的篇幅阐述。在现代变电站中，大量的继电保护和控制信号线缆与高压主回路并行敷设，书中细致分析了操作浪涌电流在控制箱体内部产生的串扰电压幅值及其对逻辑电路误判的风险。作者甚至详细描述了如何通过优化屏蔽层接地点的数量和位置，来有效降低这种耦合干扰的程度，这完全是传统电力设备教材中常常忽略的“软科学”部分。这种对系统性风险的全面考量，体现了作者超越单一设备层面的宏观视野，他将断路器置于整个复杂电网控制系统的脉络下进行审视。

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阅读这本书的过程，就像是进行了一场深入的、全方位的技术体检。我特别欣赏作者在阐述“运行可靠性评估”这一章节时所采取的视角——他完全抛弃了以往那种基于标准值简单堆砌的论述方式，而是采用了一种基于风险概率和失效模式与影响分析（FMEA）的现代管理学视角来审视高压断路器。书中详细阐述了如何通过历史故障数据库（虽然作者没有给出具体数据源，但其分析框架极具启发性）构建出适用于特定电压等级断路器的帕累托前沿曲线，明确指出哪些维护活动在降低总体风险方面投入产出比最高。例如，书中用生动的笔触描述了在极低温环境下，密封件材料的老化速度如何指数级增加，以及这最终如何导致SF6气体泄漏率的临界点突破，这一过程的物理化学解释非常到位，远超我预期的深度。而且，作者在讨论“预防性维护策略”时，并没有盲目推崇周期性停电检修，而是强调了利用在线监测技术（如介质局部放电信号分析和SF6气体成分在线分析）来指导“状态检修”的必要性，这对于优化电网运行成本具有直接的现实意义。

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这本书的文字风格，老实说，充满了老派工程师特有的那种“不苟言笑”的严谨，但正是这种风格，赋予了内容无可替代的权威感。我尝试去寻找其中任何一处可以被视为“过度简化”或者“市场导向”的陈述，但都未果。它对“操作机构的机械特性”那一章的论述尤其让我感到震撼。作者不仅仅是描述了液压或弹簧操作机构的功率输出曲线，而是深入探讨了不同机构在毫秒级动作过程中，由于惯性、摩擦力变化以及油液粘滞性对触头合闸“净加速度”的影响。书中引用了数个不同厂家机构的对比数据，着重分析了在“误动保护”动作时，机构响应时间分布的概率密度函数，这对于理解保护装置与断路器本体响应速度的匹配性至关重要。更值得一提的是，作者对“灭弧室内压力与触头烧蚀程度”之间的非线性关系建模，提供了一个非常实用的工程参考图集，使得经验判断被更坚实的数学工具所支撑。

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这本书的封面设计得极为专业，那种深蓝色的背景配上清晰的白色和黄色的标题文字，立刻就能让人感受到它内容的严肃性和技术深度。我本以为这会是一本偏向理论推导和复杂公式的著作，但翻开之后，发现作者在开篇就非常巧妙地引入了一些实际案例，比如某大型变电站在特定季节的运行负荷变化，是如何对断路器的绝缘介质特性提出考验的。这种由宏观到微观的叙事方式，极大地降低了初学者进入高压电气领域的心理门槛。更让我印象深刻的是，书中对“瞬时过电压”的分析，它不仅仅停留在经典的电磁暂态理论层面，而是结合了现代电力电子技术中变流器换向过程对系统波形的影响进行了深入探讨，这一点非常贴合当前电网柔性化发展的趋势。此外，对于不同类型断路器——例如SF6、真空以及正在新兴的混合式断路器——在不同气候带（例如高海拔、高湿度地区）的寿命衰减模型进行了横向对比，图表丰富且数据详实，为工程选型提供了极具参考价值的量化依据。整本书的编排逻辑清晰，章节间的过渡自然流畅，读起来有种跟随一位经验丰富的老工程师在现场指导的感觉，而非枯燥的教科书堆砌。

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这本书的价值，最终体现在它如何系统性地重塑了读者对“故障排查”的思维定式。以往我们总是从“是保护动作了还是断路器坏了”这个二元对立的角度出发，而这本书提供了一个更精细化的诊断流程。作者构建了一个基于多传感器数据融合的“健康指数”模型，其中不仅包含了电流、电压的暂态记录，还纳入了环境温湿度、SF6气体浓度变化率、以及操作机构的油压/气压的基线漂移数据。书中通过对一系列经典故障案例的回溯分析，清晰地展示了：真正的灾难性故障往往是多个细微的、被忽视的早期预警信号叠加的结果。例如，书中对某次重合闸失败事件的剖析，揭示了主回路的轻微接触不良（通过高频电流监测发现）与操作电源的瞬间电压跌落（通过备用电源监测发现），两者在特定时间窗口内的耦合作用，最终导致了机构无法提供足够驱动力，而非单一元件的绝对失效。这种对多因素耦合效应的深刻洞察，是本书最宝贵的财富。

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