《用户侧电气设备电子保护技术》是应中国电力出版社约稿写作并于2008年出版，我的博士生凌志斌协助撰写，故共同署名。退休前因一直忙于教学、科研，虽曾编写过讲义、培训教材，但一直没有机会正式出版书籍，因此这是我的第一本书。

我1961年毕业于上海复旦大学物理系，早年从事基本粒子理论研究，曾在物理学报发表过《SU4群与基本粒子对称性》等研究论文四篇，提出过一种粒子数为±1/3、电荷数为±1/3、±2/3六重态模型，与后来发现的夸克十分相似。可悲的是从文化大革命开始，这方面的研究探索嘎然终止，成为终身的憾事。

大学毕业时，我爱人从复旦大学化学系分配到安徽大学工作，为解决两地长期分居问题，我1974年从上海调往安徽，因所谓家庭出身问题，被合肥高校拒收，故与爱人一起前往新成立的淮南煤炭学院工作。因该校当时缺乏开设电子学课老师，故我自告奋勇改行教《晶体管电路》的课程，从此与电结缘，才有了这本总结我从事电子保护研究工作的书出版。

1976年四人帮倒台后，我们这些被压抑已久的臭老九终于迎来了第二个科学的春天，除教学工作外，也积极关心煤炭行业的科研课题，经调研发现煤炭系统因控制设备落后，每年有大量电机烧毁，高达0.3台/每万吨煤，全国每年烧毁电机的数量也达到天文数字。当时国家正重点开展千伏级煤矿电器设备的研制，其中煤矿主要控制设备磁力启动器电子保护器的研究工作也成了重点之一。

经积极争取，我们与上海煤科院、上海电器厂、沈阳开关厂、合肥开关厂、淄博电器厂共同承担了这项工作，由沈阳开关厂周德惠高级工程师任组长。根据共同商定的技术条件，先由各单位进行样机研制，然后择优录用。

根据技术条件要求，在试制中我们遇到三大难题：

第一，为了保证使用电子保护器后既能不烧电机，又能充分利用电机过载的潜力，要求保护特性在低倍过载（1.2倍）有长达20分钟长延时；而在高倍过载（1.5倍）要有小于三分钟短延时，可是在这两者情况输入信号相差很小，要达到这个要求十分困难。经研究我们大胆提出采用比较放大方案，而该方案需使用一支运算放大器集成电路，这在当时是十分先进又紧缺的元件。经打听，在安徽小三线有一家上海无线电厂正在研制该产品，于是我风尘朴朴地赶到绩溪县在山沟中找到这家工厂，向他们求援后拿到几只型号为5G23的运算放大器样品，如获至宝，经试验取得成功。

第二，要获得低倍过载长延时，需通过高阻值电阻对电容器慢慢充电，故对电容充电电流非常小，因此要求鉴别电容两端电压的鉴幅电路要有极高的输入阻抗，当时几乎没有合适的元器件可用，但我们不气馁，大胆设计了由场效应管与晶体管组成的源射耦合触发器，成功地解决了这困难。在试验中还首次发现了它的记忆特性，后来写成研究论文在电子学报发表。

第三，设计成功的电子保护器必须适应井下电压可能从额定值+25%到-50%大幅波动的恶劣工况，我们又采用交流稳压和直流稳压相结合的方法成功得到解决。

各单位研制成功的样机集中在上海电器厂进行严格测试，因时间长，我只好带不满六岁的小儿子同往，每天牵着或揹着他从宾馆到工厂，十分辛苦。由于我们的样机敢于采用先进的技术、敢于创新，各项指标均名列前茅，最终被决定运用于千伏级磁力启动器，多少个日日夜夜的付出有了回报，其成功的喜悦难以言表。以后相关的研究论文曾在国际会议上宣读并在煤炭学报发表。“煤矿井下千伏级供电系统研究”获1989年国家科技进步一等奖，我作为该课题子课题的负责人也获得一份殊荣。

初战告捷，我们没有停下脚步，而将目光朝向在井下大量使用的老控制设备采用电子保护器的改造工作。当时正好有一家温州瞿溪镇上的三溪矿山电器厂厂长陈策找到我们学校，表达了想参加这项工作的强烈愿望，于是我们就签订了厂校合作协议，这在改革开放之初是十分大胆的举动。在原来的基础上我们首先完成了针对井下大量使用的QC83-120型与QC83-225型磁力启动器用电子保护器的设计，由他们投入样机的制作。他们厂小、技高并以温州人特有的聪明、智慧与干劲，在短期内完成了所有模具的制作，建立起元器件的筛选设备，为了适应井下潮湿的恶劣环境，他们创造性地采用将导电铜排与电流互感器整体用环氧树脂封灌的方法，为试制工作做出了重要贡献。

样机制作成功后正式被命名为“JDB-120/225型电机综合保护器”。我与陈策又马不停蹄地一起来到开滦矿务局，在煤矿技术人员帮助下完成了两种开关用电子保护器取代原来热继电器的改装工作，并整理了全套改装图纸和技术资料。

夏日的一个下午，我们乘坐一部敞篷卡车，带着二台沉重的改装开关与技术资料前往抚顺煤研所进行防爆送审。当时国内还没有高速公路，但从沈阳到抚顺有一条高速路，我站在驾驶室后面的车厢内，从未经历过的风驰电掣般的速度给人一种飘飘欲仙的感觉，但心情除了期待外更多是忐忑不安，因为煤矿规定，所有出厂的电器设备都不允许改动，要打破常规，谈何容易。所幸，抚顺煤研所防爆站的叶泽福站长敢于承担责任，敢为人先，审查后为我们改装开关下井运行颁发了通行证。

改装开关经井下试验取得良好的预期效果，1983年5月煤炭部技术发展司王敦曾处长亲自在开滦矿务局主持了产品的鉴定会。这次鉴定会议有来自全国重点煤炭、机械系统42个单位92名代表参加，故影响很大。会议决定在全国煤矿普遍推广使用该成果，于是，我们又编写了培训教程，在学校科研处罗友椿处长领导下，与我的合作伙伴与亲密同事龚幼民老师、荣亦诚老师一起，在学校与现场举办了多期技术培训班，为煤矿现场推广应用培训了一大批技术骨干。

以后我们又研究成功“JDB-80/80(s)型电机综合保护器”以改造容量较小的磁力启动器。为了便于对保护器在现场进行测试，我们又研究成功电子保护器的测试台，大胆采用成本低、线性好的空心电流互感器作为测量电流的传感器，并在国内外首次严格证明了空心电流互感器输出信号与一次侧的电流位置无关的结论。其研究论文后来在上海交通大学学报英文版发表。

由于老设备改装需要电子保护器量大面广，故国内又有多家企业上马生产保护器。为了保证产品质量，我们又在学校建成测试系统，为煤炭部承担该产品年检的任务。我们研究成功的JDB系列电机综合保护器技术先进，工作可靠，在全国煤矿推广使用后，解决了井下多年来电机烧毁的难题，产生巨大的经济效益，把煤矿井下主要控制设备技术水平提高到新的高度。因此“JDB-120/225型电机综合保护器”获1985年煤炭工业部科技进步一等奖与1987年国家科技进步三等奖。“JDB-80/80(s)型电机综合保护器”获1986年安徽省科技进步二等奖。“电动机综合保护器测试台”获1988年煤炭工业部科技进步三等奖。

由于我在这些工作中所做出的贡献，1983年荣获煤炭工业部“优秀专业技术干部”称号，1985年荣获“全国煤炭工业劳动模范”称号，1993年起享受国务院政府特殊津贴，2019年荣获由中共中央、国务院、中央军委颁发的庆祝中华人民共和国成立70周年纪念章。而我的第一本书也集中反映了这些年在这一领域所取得的成果。

科学技术在不断进步，也要求我们在科研工作中与日俱进， 我们曾先后将老产品改造成采用单片集成电路的新产品，以进一步提高性能与降低成本，开发成功馈电开关用电子保护器、双速电动机电子保护器等新产品。 1989年我调动到上海交通大学工作， 开发了用途广泛的“电源保护继电器” 并获 1993年上海市科技博览会银奖。后又有一位温州企业家程新宇在上海创办了宇坤电器厂，希望帮助他们开发基于微处理器的电子保护器，为此，我又带领我的研究生完成了这一任务，因此在这本书中有一章专门论述相关的技术。

感谢温州图书馆读书报开辟了《我的第一本书》栏目，使我有机会通过该栏目讲述与此书有关的人与事，以及与故乡温州的情缘，也借此感谢过去许多领导、同事、学生及企业家对我工作的支持。

如今我早已过了耄耋之年， 回首以往峥嵘岁月，一个人能够以自己的科研成果至今仍造福于社会，而通过一本书在知识海洋中为后人留下几滴水滴，此生足矣。

叶芃生

2022年1月24日于温州

简介

叶芃生：上海交通大学电气工程系退休教授，曾任：博士生导师, 电力电子与电力传动学科负责人, 上海交通大学学报编委,中国电源学会特种电源专委会副主任。

1983年获煤炭工业部“优秀专业技术干部”称号，1985年获“全国煤炭工业劳动模范”称号，1993年起享受国务院政府特殊津贴。