隨著人們對(duì)電力需求的不斷增加、對(duì)電能質(zhì)量要求的日益提高，近年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)及電力設(shè)備制造行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)電器領(lǐng)域正經(jīng)歷新一輪的更新?lián)Q代，新概念電器層出不窮。其中最能代表時(shí)代發(fā)展的、發(fā)展最為迅速的是智能電器。經(jīng)過(guò)近年來(lái)業(yè)內(nèi)科技工作者的不懈努力，智能電器所涉及的理論問(wèn)題已越來(lái)越清楚，各種智能電器產(chǎn)品也逐漸得到了市場(chǎng)的認(rèn)同。
廣義的電器是指用于檢測(cè)電參數(shù)、控制電路，或?qū)崿F(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的硬件設(shè)備或裝置；而狹義的電器主要是指開關(guān)電器。所謂電器的智能化，主要是指開關(guān)電器實(shí)現(xiàn)人工智能的過(guò)程。按人工智能的定義，智能化是指使對(duì)象具備靈敏準(zhǔn)確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執(zhí)行功能而進(jìn)行的工作。感知功能包括設(shè)備的自診斷，各種運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)的檢測(cè)；思維和判斷功能就是控制，可依靠計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）來(lái)完成；執(zhí)行功能就是對(duì)一次設(shè)備的操動(dòng)。因此，可以這樣定義智能電器：在某一方面或整體上具有人工智能的電器元件或系統(tǒng)。
電器智能化是一種理念，是一種方法，是一個(gè)發(fā)展和進(jìn)步的過(guò)程，其目的是使電器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)人工智能的部分或全部功能，使產(chǎn)品達(dá)到最佳工況。因此，電器智能化涉及的理論與技術(shù)除了電器學(xué)基礎(chǔ)外，還應(yīng)包括數(shù)字信號(hào)處理、控制以及現(xiàn)代傳感器技術(shù)等。
早在20世紀(jì)70年代，人們就開始在配電系統(tǒng)實(shí)踐開關(guān)電器的智能化，即在配電系統(tǒng)中加裝智能控制器，用以自動(dòng)判別線路故障，切除與隔離故障并恢復(fù)健康區(qū)段的供電。人們把這種帶控制器的開關(guān)系統(tǒng)稱為自動(dòng)重合器與自動(dòng)分段器。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的電站實(shí)現(xiàn)了微機(jī)化控制與管理，這使得開關(guān)智能化沿兩條路線發(fā)展。路線之一是以電力系統(tǒng)的需求為主，基于開關(guān)的所謂“四遙”，把設(shè)備狀態(tài)反映到電站主控計(jì)算機(jī)，由它實(shí)現(xiàn)開關(guān)乃至對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的智能控制。而另一條發(fā)展路線是分步實(shí)施：首先是開關(guān)本體智能化，類似自動(dòng)重合器與自動(dòng)分段器，然后逐步實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能化與網(wǎng)絡(luò)化，強(qiáng)調(diào)元件智能化才是最根本和最可靠的智能化。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已有很多智能化開關(guān)投入市場(chǎng)。它們的特點(diǎn)都是采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和微機(jī)信號(hào)處理與控制技術(shù)，使整個(gè)組合電器的在線監(jiān)測(cè)與二次系統(tǒng)在一個(gè)計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)上。20世紀(jì)90年代初國(guó)外的智能式真空斷路器就已包括三種功能：自動(dòng)保護(hù)功能、早期維護(hù)功能和信息傳遞功能。90年代末出現(xiàn)了永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，配合新型傳感器以及二次控制無(wú)觸點(diǎn)化，使產(chǎn)品達(dá)到了更高的智能化水平。真空開關(guān)永磁機(jī)構(gòu)的意義不僅大大簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)，提高了機(jī)構(gòu)的可靠性，更重要的是它改進(jìn)了操動(dòng)的可控性，為進(jìn)一步的高壓開關(guān)選相合分打下了基礎(chǔ)。在開關(guān)智能化理論方面，有人提出智能操作的概念，即要求開關(guān)的操作性能可根據(jù)電網(wǎng)中發(fā)出的不同工況，自動(dòng)選擇和調(diào)整操動(dòng)機(jī)構(gòu)或/和滅弧室合理的預(yù)定工作條件。例如，對(duì)于自能式SF6斷路器的分?jǐn)嗖僮�，小�?fù)載時(shí)觸頭以較低的速度分?jǐn)啵�既可保證所需的滅弧能量，又可減少機(jī)械損耗；而在接到短路信號(hào)時(shí)則以全速分?jǐn)�，獲得最佳分?jǐn)嘈Ч�。目前，此類專家系統(tǒng)的開發(fā)已在進(jìn)行中。變速操作打破了傳統(tǒng)斷路器單一分閘特性的概念，實(shí)際上是上述執(zhí)行功能的智能化，是對(duì)高電壓等級(jí)開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)改造的十分有益的嘗試。
智能電器第2版前言電器智能化是一個(gè)更新?lián)Q代的工作，涉及很多電氣領(lǐng)域的新概念，要求新的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合必要的理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真可以大大推進(jìn)研究開發(fā)工作。電力系統(tǒng)希望開關(guān)生產(chǎn)廠家采用更多的智能化技術(shù)，不斷提高產(chǎn)品的檔次和技術(shù)含量，趕超國(guó)際先進(jìn)水平；但同時(shí)也要積極扶持新概念電器，更多地采用智能化開關(guān)，從而在根本上解決電力系統(tǒng)的硬件水平問(wèn)題。只要科研工作者與生產(chǎn)廠家、系統(tǒng)用戶更密切地合作，攜手共進(jìn)，我國(guó)的智能電器就一定能達(dá)到國(guó)際前沿水平。
本書內(nèi)容共分三部分。第一部分為智能電器基礎(chǔ)知識(shí)；第二部分為智能電器基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論，包括信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電子操動(dòng)、智能電器的可靠性與電磁兼容等；第三部分為智能電器的應(yīng)用，包括配電自動(dòng)化、柔性交流輸電系統(tǒng)電器、直流斷路器等。第1章智能電器概論，介紹電器的定義與分類，電器的典型結(jié)構(gòu)，電器智能化的內(nèi)涵與主要內(nèi)容，智能電器的理論任務(wù)等。第2章電器學(xué)基本理論與信號(hào)處理基礎(chǔ)，介紹電流的熱效應(yīng)與力效應(yīng)，電接觸與電弧，磁路計(jì)算，采樣與數(shù)字濾波，常用信號(hào)分析方法等。第3章智能電器的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，介紹現(xiàn)場(chǎng)參量類型及數(shù)字化測(cè)量方法，智能電器中的各類傳感器，信號(hào)輸入通道設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)參量的信號(hào)分析與處理以及信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)誤差等。第4章智能電器的控制系統(tǒng)，介紹控制器的基本結(jié)構(gòu)與組成，控制器的基本功能與特點(diǎn)，控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，智能電器控制器的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，智能電器的網(wǎng)絡(luò)化與通信系統(tǒng)等。第5章電子操動(dòng)與永磁機(jī)構(gòu)，介紹傳統(tǒng)操動(dòng)系統(tǒng)及其局限性，電子操動(dòng)的構(gòu)成與設(shè)計(jì)原則，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的磁路設(shè)計(jì)，相控開關(guān)，電子操動(dòng)控制精度與可靠性分析等。第6章智能電器的可靠性與電磁兼容，介紹智能電器的可靠性指標(biāo),智能電器的電磁兼容,電磁兼容試驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)等。第7章配電自動(dòng)化，介紹配電自動(dòng)化的基本概念,智能式重合器與分段器,配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的基本模式,饋線遠(yuǎn)方終端FTU,配電自動(dòng)化的通信等。第8章柔性交流輸電系統(tǒng)電器，介紹電力電子技術(shù)在輸電系統(tǒng)的應(yīng)用,典型柔性交流輸電系統(tǒng)電器，統(tǒng)一電能質(zhì)量管理系統(tǒng),超高壓真空開關(guān)的實(shí)現(xiàn)等。第9章直流斷路器，介紹直流開斷原理，基于電力電子器件的高壓直流斷路器，機(jī)械式高壓直流真空斷路器，低壓直流斷路器等。
本書由大連理工大學(xué)鄒積巖教授主編，華中科技大學(xué)程禮椿教授主審。鄒積巖教授負(fù)責(zé)第1章、第5章、第9章的編寫和全書的統(tǒng)稿；華中科技大學(xué)何俊佳教授負(fù)責(zé)第2章、第6章的編寫；大連理工大學(xué)段雄英教授負(fù)責(zé)第3章、第4章的編寫，孫輝教授負(fù)責(zé)第7章、第8章的編寫。大連理工大學(xué)董恩源、廖敏夫以及方春恩三位博士的學(xué)位論文也為本書提供了部分素材。西安交通大學(xué)的張杭教授和王汝文教授對(duì)本書的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容提出了許多寶貴意見(jiàn)。第5章的部分修訂內(nèi)容來(lái)自董恩源教授的研究，書中的部分實(shí)驗(yàn)在大連理工大學(xué)電力電子研究所完成，得到叢吉遠(yuǎn)高工、鄒啟濤高工的支持。對(duì)以上同仁和老師為本書的完成所做的工作，在此一并表示衷心的感謝！
第9章直流斷路器的主要內(nèi)容得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（51337001）支持。
“智能電器”作為電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)本科生及研究生的選修課，面向現(xiàn)代電力系統(tǒng)，該課程的設(shè)置也受到電力設(shè)備行業(yè)的歡迎。本書作為該課程的教材，匯聚了編者及所在單位的研究成果。但鑒于編者水平所限，書中難免有不足和謬誤之處，誠(chéng)摯地歡迎廣大讀者批評(píng)指正。