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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Sachdev, Mohindar

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2012-8

价格:$ 118.65

装帧:HRD

isbn号码:9780471631668

丛书系列:

图书标签:

• Microprocessor Relays
• Power System Protection
• Relay Protection
• Power Systems
• Electrical Engineering
• Protection Relays
• Digital Relays
• Substation Automation
• High-Voltage
• Smart Grid

《微处理器继电器在电力系统保护中的应用》 本书深入探讨了微处理器继电器在现代电力系统保护领域的核心作用、设计原理、实际应用及其面临的挑战与未来发展趋势。本书旨在为电力系统工程师、继电保护专业学生以及相关领域的研究人员提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：电力系统保护基础回顾与微处理器继电器概览 本部分首先简要回顾了传统电力系统保护的基本概念、发展历程以及面临的局限性，为理解微处理器继电器的重要性奠定基础。我们将探讨短路、过载、接地故障等常见电力系统故障的特性，以及传统保护设备（如电磁型继电器、晶体管型继电器）的工作原理和其在性能、灵活性和维护方面的不足。 随后，本书将聚焦于微处理器继电器的兴起。我们将详细阐述微处理器继电器与传统保护设备在技术上的根本区别，重点介绍微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）等核心组件在继电器设计中的作用。我们将剖析微处理器继电器如何通过数字化信号处理实现更精确、更快速、更灵活的保护功能。 第二部分：微处理器继电器的设计原理与核心功能 本部分将深入剖析微处理器继电器的内部工作机制和关键技术。我们将详细讲解信号采集与处理流程，包括电压、电流等模拟量的数字化转换过程、滤波算法（如傅里叶变换、数字滤波）在抑制噪声和提取特征信息中的作用。 核心保护算法是本书的重中之重。我们将详细介绍用于不同类型故障的保护算法，例如： 相电流和零序电流保护： 讲解如何利用微处理器计算电流幅值和相位，实现过流保护、接地电流保护等。 距离保护： 详细阐述不同阻抗计算方法（如欧姆定律、多项式法），以及微处理器如何实时计算线路阻抗并进行距离判断。我们将区分不同区域的距离保护定义及其在实际应用中的意义。 差动保护： 深入分析差动保护的基本原理，如何通过比较线路两侧的电流来检测内部故障，并详细介绍适用于不同设备（如变压器、发电机、线路）的差动保护算法，包括谐波闭锁、零序谐波闭锁、瞬时闭锁等抗干扰技术。 过电压、欠电压、频率保护： 讲解如何利用微处理器监测电压和频率的偏差，实现过压、欠压、频率异常的保护功能。 方向性保护： 阐述如何结合电压和电流信息判断故障电流的方向，实现定向过流保护、定向接地保护等。 此外，我们还将探讨微处理器继电器的其他关键功能，如： 故障录波（Fault Recorder）： 介绍微处理器如何实时采集和存储故障前后的波形数据，为故障分析提供宝贵信息。 自诊断功能（Self-diagnostics）： 讲解微处理器如何对自身硬件和软件进行实时监控，及时发现并报告故障。 通信接口（Communication Interfaces）： 介绍微处理器继电器与监控中心、其他保护设备之间进行数据交换的各种通信协议（如IEC 61850、Modbus、DNP3等）及其在智能电网中的应用。 人机交互界面（HMI）： 讨论微处理器继电器如何通过面板显示、按键或远程监控软件提供直观的操作和信息显示。 第三部分：微处理器继电器的实际应用与系统集成 本部分将聚焦于微处理器继电器在不同电力系统场景下的具体应用。我们将详细分析其在以下方面的部署： 输电线路保护： 讨论适用于长距离、中等距离、短距离线路的微处理器继电器配置，包括多区域距离保护、相间故障和接地故障的独立保护以及线路差动保护的应用。 变压器保护： 详细讲解变压器差动保护（包括励磁涌流的抑制）、过负荷保护、瓦斯保护、温度保护等。 发电机保护： 阐述发电机差动保护、过励磁保护、失磁保护、逆功率保护等。 母线保护： 介绍母线差动保护的原理和应用，以及如何处理母线故障的复杂性。 配电系统保护： 探讨微处理器继电器在变电站、馈线保护中的应用，以及如何实现更精细化的配电网保护。 本书还将详细探讨微处理器继电器在智能电网（Smart Grid）中的作用。我们将分析其如何支持分布式电源接入、主动配电网、新能源并网等智能电网的关键技术，以及如何通过IEC 61850等标准化通信协议实现保护、控制、监测和通信的集成。 第四部分：微处理器继电器的挑战、维护与未来展望 在这一部分，我们将审视微处理器继电器在实际应用中可能遇到的挑战。这包括： 电磁兼容性（EMC）： 讨论电磁干扰对微处理器继电器正常工作的潜在影响，以及相应的抗干扰设计和安装要求。 系统稳定性与可靠性： 分析微处理器软件故障、硬件失效对系统安全运行的潜在风险，以及如何通过冗余设计、故障检测和处理机制来提高可靠性。 网络安全（Cybersecurity）： 随着通信集成度的提高，网络安全问题日益突出。我们将讨论微处理器继电器在网络攻击下的脆弱性，以及相应的安全防护措施。 维护与升级： 探讨微处理器继电器的维护策略、软件升级的注意事项，以及如何保障其长期稳定运行。 最后，本书将展望微处理器继电器在电力系统保护领域的未来发展趋势。这可能包括： 人工智能（AI）与机器学习（ML）在保护算法中的应用： 探讨如何利用AI/ML实现更高级别的故障诊断、自适应保护和预测性维护。 更高级别的通信能力： 随着5G等通信技术的发展，微处理器继电器将具备更快的通信速度和更广的连接范围，支持更复杂的系统功能。 模块化与可配置性： 发展更灵活的模块化设计，使得继电器能够根据具体应用需求进行快速配置和升级。 更强的集成化与智能化： 将更多的保护、控制、监测功能集成到单个设备中，实现更高的自动化水平。 本书内容丰富，图文并茂，力求通过理论讲解与实际案例相结合的方式，帮助读者深刻理解微处理器继电器在保障电力系统安全稳定运行中的关键作用，并为应对未来电网发展的挑战提供坚实的理论基础和实践指导。

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内容组织上的逻辑跳跃是我阅读体验中最感困惑的一点。章节之间的衔接显得非常生硬，仿佛是不同作者在不同时间独立完成的草稿被强行装订在一起。例如，在详细分析了某种特定故障类型下的保护动作时序图之后，下一章可能会毫无过渡地转到关于继电器外壳材料的耐腐蚀性测试标准，两者之间缺乏必要的桥梁来解释这种知识点的组合意图。这种缺乏整体规划的编排方式，使得读者很难建立起对整个电力系统保护体系的宏观认知框架。学习一本专业书籍，我们期望的是知识点的系统性积累，从基础到高级，从元件到系统地层层递进。然而，这本书给我的感觉更像是一本被打乱了顺序的参考手册，虽然里面的每个“小点”或许正确，但它们组合起来无法形成一个连贯的、有指导意义的学习路径，最终只会让读者在试图构建知识地图时感到迷失方向。

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这本书的叙事风格是极其晦涩且冗长的，每一句话似乎都力求用最复杂的句式和最专业的术语来表达一个相对简单的概念。阅读过程极大地考验了读者的耐心和对背景知识的掌握程度。作者在阐述基本原理时，倾向于在早期章节就引入大量的希腊字母和复杂的矩阵运算，这对于那些知识背景稍有欠缺的年轻工程师来说，无异于一道难以逾越的门槛。举例来说，在讲解相量测量单元（PMU）相关的章节（如果存在的话，我记不太清了，因为读得实在太痛苦了），预期会看到关于同步采样和广域监测的优势，但实际呈现的却是对傅里叶级数在特定工频下的展开式进行了长篇累牍的证明，这显然是本末倒置了。这样的写作手法虽然能彰显作者深厚的理论功底，但却严重损害了书籍的可读性和实用价值，让读者感觉自己更像是在啃一本高深莫测的纯数学著作，而不是一本应用技术手册。

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这本书的装帧和排版实在不敢恭维，拿到手的时候，我就感觉到一股浓浓的“年代感”，内页的纸张泛黄得厉害，油墨的味道甚至有点刺鼻。我本以为这是一本针对电力系统保护领域新近发展的综述性著作，毕竟这个领域的技术迭代速度是相当快的，但翻开目录才发现，内容似乎停留在上个世纪的某个技术节点上。那些关于继电器原理的描述，虽然在理论上无可指摘，但对于身处现代电网环境下的工程师来说，显得过于基础和空泛。例如，书中对机电式继电器（Electro-mechanical relays）的篇幅占据了过多的比重，而对于目前行业主流的微机保护（Numerical relays）和基于先进算法的保护策略，几乎没有深入探讨。我尤其希望看到关于新型传感器技术，比如光电式电流互感器（Optical CTs）在快速保护中的应用实例，或者更复杂的故障定位算法的剖析，但这些都付诸阙如。这本书更像是一本上世纪八九十年代高校的教材汇编，对于期望了解当前工业界前沿实践的专业人士来说，帮助有限，更像是一份对历史技术的考古记录，而非指导未来的指南。

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作为一个在配电侧工作了多年的技术人员，我真正期待的是能够提供一些实用的、能够直接应用于现场故障排除和系统优化方面的“干货”。这本书给我的感觉更像是学术论文的堆砌，每一章节的论证都遵循着极其严谨的逻辑推导，但这些推导往往脱离了实际运行中的那些难以量化的复杂因素。比如，它详细讲解了继电器动作的数学模型，却很少提及在电磁干扰、非线性负载波动或者暂态过程中的实际性能衰减。我尝试寻找一些关于“保护定值的整定与校验”的实操案例，特别是针对大型工业用户或新能源接入点，但书中给出的案例大多是理想化的、标准化的测试环境。这使得我们在面对实际电网中那些光怪陆离的故障波形时，完全找不到可以借鉴的经验。对于工程实践而言，那些“为什么”固然重要，但“怎么办”才是决定成败的关键，这本书显然更偏向前者，让读者感觉知识点很全，但应用起来却无从下手，仿佛拥有了一张详尽的地图，却不知道如何解读路标。

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从市场定位来看，这本书似乎从未考虑过它所面对的读者群体的多样性。电力保护领域涵盖了从理论研究人员、设备设计工程师到现场运维人员等多个层次，每个人对信息的深度和广度要求是不同的。这本书的论述深度在一个非常狭窄的、偏向传统理论物理推导的区间内徘徊。例如，对于快速发展的网络化保护与控制（Networked Protection and Control）——即IEC 61850标准所倡导的下一代智能变电站架构，这本书几乎没有提供任何有价值的见解，最多只是在脚注中提及了“数字量采集”的概念，却未深入讨论其在保护逻辑层面的变革意义。我原本希望能看到关于报文实时性、网络安全对保护动作可靠性的影响等现代议题的讨论，但这些现代挑战在书中完全隐形了。它似乎在向我们描绘一个所有通信都是瞬时且完美的理想化世界，这与我们正在努力建设的、充满挑战的真实数字化电网相去甚远。

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