电气工程及其自动化的起源范文
时间：2023-11-28 18:09:58
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篇1
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2016.05.024
Exploration on the Development of Electrical Engineering and
Automation Specialty in Local University
JIA Qun
（School of Mechanical and Electrical Engineering， Huai'nan Normal University， Huai'nan， Anhui 232038）
Abstract Local Application-oriented Institutions Oriented open electrical engineering and automation professional must serve the local economic development， to teaching as the center focus on expansion of the engineering practice ability of students， to meet the demand of the professional personnel from the local economy. In place of the normal universities， the transition to engineering and other aspects of the adjustment process， because of its engineering professional foundation is weak， professional accumulation time is short， local colleges and universities need to further integrate various resources， find out for their own development characteristics of students training objectives， requirements， quality requirements.
Key words Electrical Engineering and Automation； engineering practice ability； local economic development
电气工程及其自动化专业是一门特色非常鲜明的应用型工程技术类专业。本专业主要是研究有关于电能的生产、输送、应用、测量、转换和控制等方面的内容。电气工程及其自动化专业适用范围广，毕业生既可以从事于强电领域、又可以从事于弱电控制等领域，也可在国家电力生产行业、国家电网、火电、水电、风电、太阳能等绿色新能源领域工作，对于地方性本科院校在电气工程及其自动化专业的发展上更应注重学生应用性能力的培养。
1 地方院校培养电气工程及其自动化专业的定位
电气工程及其自动化专业是一个归并了多个电类专业的宽口径专业，它以物理学、电子学、电工学、自动控制、计算机、测量技术等原理为基础的一门综合性技术科学。在电气工程学科的历史沿革中一直具有很强的实际应用背景，航天、航空、交通、电力、冶金、化工、电力、石油、食品、生产制造等行业的需求是自动化学科的诞生和发展的主要动力，可以说电气工程专业的应用范围已经涉及到社会生产和发展的各个方面，电气工程学科必然能够为实现国家战略目标和国民经济的跨越式发展发挥巨大的作用。①
随着我国能源利用的结构性调整，未来我国在核能的利用和发展、高铁电气化线路的规划和实施、广大农村的电网改造工程、城镇电网和变电站的优化和升级工程、电动汽车及充电桩电网工程等，这些具有标杆性的国家大项目、大工程的建设和发展上，将对具有高素质、电气技术过硬的电气工程专业毕业生保持旺盛的专业需求。我校申办电气工程及其自动化专业主要考虑到学校所在城市是国家重要的煤炭、电力、化工、能源基地，需要电气工程及其自动化专业及相关强电专业背景的人才，同时安徽省在近些年经济快速发展过程中也需要大量的本专业人才来充实到工业生产的第一线，可以说电气工程及其自动化专业应该和区域经济社会发展需要有较强的吻合度。所以，在电气工程及其自动化的专业建设上应需要厚实基础，有效地进行专业积累，整合各方面的教学资源，专业特色的挖掘，找出适合自身发展的目标，而不能停留在模仿和学习别人，要在别人经验基础上找出适合自己发展的途径，并立足于教学这条生命线，积极根据职场的定位需求，认真合理地找出本专业的定位。②③④
2 电气工程及其自动化专业培养目标分解
关于人才培养模式，教育部原副部长周远清曾作过简明扼要的阐述：所谓人才培养模式，实际上就是人才培养目标、培养规格和基本方式。
教育部《关于深化教学改革，培养适应21世纪需要的高质量人才的意见》也指出：人才培养模式是学校为学生构建知识、能力、素质结构，以及实现这种结构的方式。
在电气工程及其自动化本科专业人才培养方案修订过程中，应遵循教育教学规律，更新教育教学观念，正确处理理论与实践、知识与能力等关系，注意协调统一；进一步优化和整合课程结构体系。⑤⑥ （如表1所示）
3 适合我校电气工程及其自动化专业特点的培养目标和要求
我校是一所地方性、应用型本科高校。学院在升本后这几年的发展过程中，始终本着以“质量立校、人才强校、特色兴校、依法治校”的发展策略，不断地进行改革和创新，并进一步统筹办学规模与质量、统筹师范教育与非师范教育、统筹招生与就业、统筹办学资源与办学效益、统筹师资队伍数量与结构，努力做到规模、结构、质量、效益的协调发展，初步形成具有特色的教学和科研发展工作的新局面。我院明年将面临本科专业评估，这要求我们在抓教学质量的同时必须上规模，只有尽快创造条件进行规模建设，从而降低办学成本，提高办学效益，所以我们考虑整合现有的教学资源，融合其他相关的学科，构成互相交叉，共同发展的学科群，根据人才市场的需求来调控教学模式和培养方向的能力。
突出以教师为主导、学生为主体，加强实践教学环节、创新实践教学的内容，培养应用型、创新型人才为重点，深化教学体系改革，优化课程教学体系及注重教学环节的实效，使电气工程及其自动化专业的教育理念、教学内容、教学方法、教学手段、教学效果以及教学模式，能后适应本阶段培养人才的需求，创造良好的教学情境与教学氛围。贯彻好我校师范性、地方性、应用型的办学定位，人才培养的强弱结合、强电为主。立足淮南，服务周边，面向安徽，辐射全国，为本地区及安徽省内其他地区的电力行业、工矿企业、研发单位、科研院所、技术公司等输送具有宽口径、厚基础、强能力、高素质，优秀的应用型工程技术人才。
培养目标：本专业培养能够掌握电力系统自动化、电机及其控制等工程技术领域基础理论和基本知识，具有电气工程师基本素养，能在电力工程、制造加工、化工生产等行业领域，从事设计制造、研制开发、试验分析、系统运行、自动控制、电力电子技术、生产管理以及电子与计算机技术应用等方面工作的高素质应用型专门人才。
知识要求：掌握高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理等数理知识，掌握电路分析、模拟电子、数字电子等电子技术基础知识；了解电气工程领域的新技术、新方法，掌握电机学、电力系统分析、电力电子技术、自动控制原理、电力系统继电保护等电气工程专业知识。
能力要求：掌握电子技术、电工技术等方面的基本知识和实验技能；具有一定的制图绘图能力、程序设计能力、电子设计能力。具备电力系统工程理论分析、设计能力和应用能力，具有较宽的知识面、较强的适应和发展能力，并具有自主学习的能力。
素质要求：具有强烈的社会责任感和主人翁意识，具有良好的环境保护意识和职业道德；养成良好的体育锻炼和卫生习惯，具有健全的心理和健康的体魄，达到国家规定的大学生体质测试标准要求；了解相近专业及基本的人文社科知识，具备较宽的知识面和一定的社会实践能力；具有良好的从事实际工作的心理准备。
4 以教学为中心的具体措施和初步成效
（1）实验装置潜能的挖掘：随着学校政策倾斜和支持力度加大，应该说近两年来电气工程及其自动化专业实验室建设发展速度很快，购置了很多大型、重型设备，但同时由于实验装置本身具有一定的复杂性，且教师人数偏少，所以今后随着教学任务的开展，我们教研室的主要工作就是要深入挖掘实验装置的潜能，合理安排教学资源，构思好设计性、综合性实验项目等。
（2）教师的应用能力水平需要进一步提高：教师要注重学习、注重知识的更新、注重理论联系实际、做好“双师型”方向的发展，结合好这两年新建的实验装置，充分发挥实验装置的效能及实验项目的延伸。
（3）课程之间内容上的关联性需要深入梳理。专业课程之间在内容上往往会有很多的相关性、关联性，由于任课教师在授课环节上基本上是独立进行的，且根据自身的知识结构在授课内容可能有一定的随意性，这可能会造成学生在上不同的课程时会感觉到有些内容是不同教师重复讲过的内容，这将造成教学效果的下降。所以，针对这一问题应积极开展教学内容、教材内容的梳理，同时规范各门专业课程内容合理的教学范围，以此规避教学内容上的重叠。
我校电气工程专业虽起步迟，但通过多年来不断的工作付出和卓有成效的努力，逐步建立起较为完善的立体化教学体系，并在学校的政策支持下不断地进行实验室硬件建设，形成了具有发电厂电气控制仿真系统、供配电控制系统、电力系统分析平台、电工技术实训平台等较为完备的电气工程方向实验实训教学框架体系，在此基础上本专业学生在西门子、飞思卡尔等全国知名工程类赛事上获得了较优异的（下转第104页）（上接第48页）成绩。
4 结语
总之，做好一个专业需要投入较大精力，地方院校可能更关注生源和招生数量，往往在资源配置上由于专业较多很难集中有效的教学力量来切实有效地应用到电气工程专业发展和建设中。专业方向要有所调整和分析，要紧随国家能源政策的步伐，在课程的开设上力图符合时展的脉搏。
基金资助：淮南师范学院2014年校级教研项目（编号：2014hsjyxm03）基金资助
注释
① 巫付专，王晓雷，付邦胜.电气专业应用型人才培养方案的构建[J].中国电力教育，2010（6）：46-47.
② 赵丽华.电气工程及其自动化专业水电特色实践教学体系探索[J].科教导刊，2014（10）.
③ 艾欣，刘宝柱.华北电力大学电气工程及其自动化专业的建设及发展[C].第四届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集：92-95.
④ 宋起超，杨春光，乔爽，王希凤.应用型本科院校电气工程及其自动化专业多元化实践教学模式的构建[J].中国冶金教育，2010（2）：12-15.
篇2
关键词：电气工程；自动化；意义；发展难题；解决措施
1电气工程及自动化的发展过程
电气工程及其自动化作为我国近代工业发展的促进剂，是伴随着我国工业的发展而不断发展的。在改革开放以后，中国大力发展工业，以求获得快速的经济发展，提高国民的生活水平，在不断发展前进的过程中，电气工程及其自动化经历过三个主要的发展阶段，其内容如下：（1）第一阶段：随着机械工程和物理学的发展，科学工作者便考虑到将二者结合起来，寻求一种能够为电器制造也服务的科学，于是便诞生了电气工程。（2）第二阶段：随着微波和无线通讯技术的兴起和发展，科学工作者又将这一学科的优势有机结合到电气工程上面，通过微波和无线通讯技术对机械的控制，来使机器完成生产工作并满足生产要求，这便将电气工程及其自动化带进了机电一体化的时代。（3）第三阶段：随着计算机和信息技术的发展和应用，它的优势也被利用到电气工程及其自动化中来，于是便出现了通过计算机编程并远程控制机器完成生产工作的新一代机电一体化工业生产流程。
2电气工程及自动化的发展意义
电气工程及其自动化的发展过程是一个不断吸纳并融合全球最新科技的过程，电气工程及其自动化的可以应用到各行各业，无论是一个断路器的设计，还是整架航空航天器的研究，都少不了电气工程及其自动化的身影。电气工程及其自动化的发展，使得机械制造业的生产车间空间得到节省，也减少了车间内人力物力的配置，很多机械产品的加工不再需要工人来动用原始的手工劳动，而可以通过电脑终端的直接控制，这样，一个会控制电脑终端程序的工人便抵得上好几个人力工，实现了人力资源的有效节约。机电一体化的运用更是可以使生产车间完成流水线的全部生产任务，包括生产零件，组装，包装，流动，检测等整个制造流程，极大地提高了生产效率。
3电气工程及自动化的发展难题
尽管电气工程及其自动化的发展随着工业的发展一起很迅速，但是到了新的发展阶段以来，电气工程及其自动化的发展也遇到了很多难以克服的困难：（1）电气工程应用的能耗问题。所谓的能耗问题是指来源于电气工程设施的建造和安装所造成的能量损耗，当然，要想实现机电一体化控制，建造和安装布置控制设备是必需的，因而这部分能源消耗是无法避免的，为了降低成本，便只能从降低能耗方面着手；在电气工程及其自动化系统的建造和安装过程中，需要考虑到光照和温度调节方面的问题，同时也还要考虑到系统耗电与厂用耗电的关系，电网的布置等问题，在诸多环节的能耗问题实在值得关注。（2）电气工程应用的质量管理问题。在实际操作中中，有很多工厂为了完成机电一体化控制，但又考虑到成本的节约，放低了对电气工程及其自动化系统的施工质量要求，使得建造标准低于国家规范，这样做会导致低了机电一体化系统所生产的产品质量降低，更可能使得整个系统运行故障频出，发生灾难性的事故。（3）数据传输的不方便问题。电气工程及其自动化的控制系统主要是应用计算机对于所编应用程序的控制，但是从目前的发展状况来看，电气工程及其自动化仍然处在一个多学科的综合体的尴尬状态，还没有脱离出来成为一个独立的学科，因而很多应用编程及其有效接收设备并没有国家标准来统一，在商业化的运行中，厂家只能购买某生产商的一中机型来进行控制运用，而不能完成不通机型之间的信息传递，这对商业化的运行和发展造成一定的阻碍。（4）电力控制系统的完善效率对工程进度的制约问题。电气工程及其自动化系统是一种控制系统，用来对机械系统进行控制，然而要想完成整个系统的运行，便得结合实际的机械操作流程编写相应的程序通过计算机控制来实现。因此对于同一工程，由于编写程序不通，电气工程及其自动化控制的效率就会有所高低，这也会进一步影响工业生产的效率，从而影响到经济的发展速度。
4提高电气工程及自动化的方式
电气工程及其自动化主要分为两个部分，一是电气工程，另一便是自动化控制；因此提高电气工程及其自动化便要从两方面着手，通过实现电气工程和自动化控制的有机的、高效的结合来更快更好地发展电气工程及其自动化。（1）从电气工程方面：从上文问题分析可知，电气工程主要存在的问题是能源消耗问题和施工质量管理问题。解决这类问题有效的措施便是企业和政府一起协商制定严格规范的电气工程施工管理标准，并且一切有关电气工程的施工要严格按照该标准执行，违者必究；施工单位在实际施工的过程中，不要照搬一般的施工流程，而要根据实际的施工地点的环境、地理位置等因素，综合考虑拟定合适的施工方案后再施工。并且施工过程中严禁偷工减料、以次充好，要严格按照标准选择适应的材料，施工完成后要有专门的系统管理和维护人员对系统进行监控检修。（2）从自动化控制方面：自动化控制的问题主要是数据传输接口不统一，控制程序控制效率有高低。为了解决这个难题，企业的程序设计人员应不断优化反馈设计，完成精简有效的高质量程序编写；然后将最优质的程序在企业内或者行内推广，从而使整个企业或者行业的自动化控制水平提高，要想设计出优质的程序，设计者需要考虑客户的需求和工程的运行流程，通过精简和优化来提高程序的执行效率。另外，政府也应该在行业内制定相应的通用的程序接口，能够让优秀的程序设计在整个行业内流通，从而带动整个行业的信息传递和竞争提高。
作者:朱益成 单位:河海大学文天学院
参考文献：
[1]侯晓燕.电气工程及自动化工作原理[M].科技出版社,2009.
篇3
教育部直属、省部共建的普通高等学校，是首批进入国家“211工程”和“985工程”建设的重点大学之一。长期的办学过程中培养了大批优秀人才，曾被英国著名学者李约瑟誉为“东方剑桥”。
王牌专业：统计学、汉语言文学、土木工程
招办电话：0571-87951006
大学
大学是自治区唯一一所综合性大学，在高寒缺氧的特殊环境中，从最初的帐篷学校到现代化的大学校园，从单一的师范专业设置到学科门类齐全的综合性大学，2009年12月，大学成为“211工程”重点建设大学。
王牌专业：计算机科学与技术、广播电视工程、电子信息工程
招办电话：0891-6331646
安徽大学
国家“211工程”重点建设高校，安徽省属重点综合性大学。学校现有普通本科教育14个学院， 66个专业，涉及哲学、经济学、工学等8个学科门类，建校83年，已成为安徽省培养高层次人才的重要基地之一。
王牌专业：英语、法学、电子信息工程
招办电话0551-3861777
广西大学
教育部和广西壮族自治区共建高校，国家“211工程”重点建设学校。现设哲学、经济学等9大学科门类，利用地处中国东盟自由贸易区中心地带、毗邻东南亚的地缘优势，对东南亚国家的影响不断增强。
王牌专业：土木工程、建筑学、农学
招办电话：0771-3232999
黑龙江大学
黑龙江大学的前身是1941年成立的中国人民抗日军政大学第三分校俄文队，目前其学科门类齐全、综合优势明显，校内设有31个教学院部，拥有涵盖文、理的10个学科门类本科专业79个。
王牌专业：俄语、法学、哲学
招办电话：0451-86608661
辽宁大学
辽宁大学已经走过半个多世纪的发展历程，是一所拥有文、史、哲等多学科的综合性大学，也是辽宁省唯一的一所综合性大学。学校设有20个学院，62个本科专业，人文社会科学学科整体实力较强。
王牌专业：经济学、金融学、法学
招办电话：024-62202299
湖南大学
湖南大学起源于宋朝四大著名书院之一岳麓书院，现直属教育部，是国家“211工程”、“985工程”重点建设高校。学校已形成化学工程、土木工程等科技集团力量，人文社会科学研究也呈现出良好发展势头。
王牌专业：土木工程、车辆工程、电气工程与自动化
招办电话：0731-8823560
四川大学
四川大学地处“天府之国”的成都市区，是国家“211工程”和“985工程”重点建设的大学，也是国家布局在中国西部的高水平研究型综合大学。学校设30个学科型学院，学科覆盖了文、理、工等11个门类，已朝中国一流的研究型综合大学目标迈进。
王牌专业：口腔医学、汉语言文学、临床医学
招办电话：028-86080605
天津大学
天津大学是教育部直属国家重点大学，也是中国第一所现代大学，在百余年办学过程中，逐步形成了以工为主，理工结合，管理、经济、文学、哲学、教育学等学科综合发展的学科布局。
篇4
【关键词】谐波;有源电力滤波器;应用
一、谐波研究背景
当代世界电力工业中，几乎都采用交流供电方式。在理想情况下，电源以单一且固定频率（50HZ或60Hz）向电网提供正弦变化的电压。电网可以视为一个线性系统，系统中各个点的电压，电流会和电源有相同频率的正弦变化，这些电气量只存在幅值和相位的不同。但随着电力电子技术的发展，电力系统中非线性负荷快速增加，实际系统已经不能近似为理想系统，直接的表现形式就是电压、电流出现了波形的周期性畸变。从频域分析的角度就是说，这些电压，电流的波形之中不仅包含了与电源相同频率的基波正弦分量，还有一系列频率是基波频率整数倍的高频正弦分量。这些高频分量统称为电力系统谐波，当电力系统中谐波含量过高时，也可以说存在较重的谐波污染时，电网的安全性和可靠性将会受到威胁，而传统的理论或方法（如正弦电路向量分析法等）也无法应用。因此，电力谐波已经成为世界各国政府，科学界广泛关注的问题，谐波的研究是很有意义的。
二、谐波产生原因与危害
随着我国改革开放的不断深化，现代电力电子变换技术产品等非线性负载的普及应用，一方面是科技发展的表现，另一方面却对电网产生了诸如谐波含量和无功功率增高的不利影响，这使得电网污染成为日益突出的严重问题，因此需要“实施绿色电力电子、打造绿色电网”，就必须首先解决电网污染的这个难题。根据相关的电路知识，负载的电流与加在两端的电压不呈线性关系，从而形成了非正弦的电流，这些非正弦的电流中就包含有谐波，所以可以得出结论：非线性负载是产生谐波的根本原因。关于电网中谐波的来源，可以概括为以下三个方面：
（一）由于发电源质量问题从而产生谐波，这是因为在制作发电机内部的三相绕组时，几乎不可能做到绝对对称，同样发电机内部的铁心也不会绝对的均匀一致。
（二）输电网以及配电网中由于电力变压器的存在，会不可避免的产生谐波。
（三）由用电设备所产生的谐波，这些用电设备主要是指非线性负载。
电力系统中的谐波会造成许多危害和负面影响，这些危害以及负面影响可以概括为以下几个方面：
（一）电网中各个元件由于谐波产生了附加损耗，降低了输电，用电效率。
（二）谐波会对继电保护装置，自动控制装置等形成干扰甚至造成误动。
（三）谐波可能会在电网局部引起串联谐振或并联谐振，谐波电流将放大几倍甚至几十倍，严重威胁电气设备安全并诱发事故。
（四）电气测量仪表会因谐波产生计量误差，给供电部门和用户造成直接经济损失。
三、波抑制与无功补偿装置
想要解决电网谐波污染的问题，主要的解决方案可以从两个方面入手：一是减少谐波的产生，另一个方法是安装谐波补偿装置用来补偿谐波，此方法对于各种谐波源都是适用的，哪里有消耗就在哪里产生补偿，这个浅显易懂的道理可以视作无功功率补偿方法的基本原理，常用的无功补偿装置主要有以下四类：同步调相机、开关投切固定电容、静止无功补偿器、静止无功发生器。一方面，一种设备或者装置会产生出谐波，那么很有可能它也会消耗无功功率;另一方面，在抑制谐波的同时往往也可以起到补偿无功的作用，因此将无功补偿与谐波抑制的研究结合起来，在现阶段看来是十分有必要的。谐波是原本正弦的信号发生了畸变，无功功率使得同相位的电压与电流出现了相位差，这些现象在物理学中都可以视作为波形问题，可以用综合补偿的方法来处理电力系统中的谐波和无功功率问题，有源电力滤波器就是一种同时集合了谐波抑制和无功补偿功能的新型装置。
四、有源电力滤波器的起源、发展
APF的基本思想最早可以追溯 1969 年Bird和Marsh发表的论文，文中完整地提出具有功率处理能力的有源电力滤波器的概念，这可看作是APF基本思想的萌芽。首次完整地描述APF工作的基本原理的学者是H.Sasaki和T. Machida。1976年美国西屋公司的L.Gyuig正式提出了APF的方案，他所说的APF是采用大功率晶体管PWM逆变器结构，其基本原理就是通过逆变产生与谐波电流等值反向的电流，并注入电网，从而达到滤除谐波，净化电网的目的。
上世纪八十年代末，并联型APF、混合型APF、串联混合型APF等多种拓扑结构的有源电力滤波器相继出现。上世纪九十年代中期至本世纪初，自适应、神经网络、滑模控制、重复控制、遗传算法等现代智能控制方法得到了长足地发展。近几年来，研究APF技术逐渐成为热点，美日等国已经有许多大容量APF相继投入到工业应用中，在谐波抑制以及无功补偿方面都取得良好的效果。
五、APF的原理及分类
并联型的APF主要由电流检测电路以及电流补偿电路两大部分组成，将电路负载电流中的谐波分量以及无功电流分量检测出来是电流检测电路的任务，电流补偿电路通过对逆变电路进行控制，使其产生与谐波电流以及无功电流反向的补偿电流，从而实现补偿电路中由非线性负载所引起负载电流中的谐波分量和无功电流分量的目的。按照接入电网的方式， 有源电力滤波器又可以分为并联型有源电力滤波器、串联型有源电力滤波器和混合型有源电力滤波器。并联型有源电力滤波器结构是最简单、最基本的APF，主电路由逆变器构成，它与电网电压构成并联关系，通过向电网中注入与检测所得谐波大小相等、相位相差1800 的电流信号，将电网中的谐波抵消，实现将非线性负载所产生的谐波滤除，达到净化电网的目的。并联型APF思路清晰，容易实现，因此应用最多。串联型有源电力滤波器用于补偿电压谐波。串联型APF以串入电网的方式向电网中注入谐波电压信号，实现将电网电压变为标准正弦波。但在实际应用中，安装、维护相对复杂，费用较高。
混合型有源电力滤波器，它是将串联型、并联型APF混合起来使用，混合型有源电力滤波器不仅包括串、并联的混合，还包括有源电力滤波器与无源滤波器的混合，混合型APF 的谐波补偿能力是最强的，但是从结构上可以很容易知道，混合型APF需要大量的电力电子器件，安装、使用和维护都非常复杂，使用很不方便，尤其是成本太高，性价比很低，因此使用并不广泛。谐波污染问题向电网供电质量提出了严峻的挑战，本文对电网中存在的谐波以及无功功率的起因、危害、治理措施进行了较为详细地阐述，最后找到了可以同时实现谐波治理和无功功率补偿的功能的办法，那就是应用APF，因此，APF有着广泛的应用空间。
参考文献
[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]吴勇.有源电力滤波器若干关键技术研究[D].华中科技大学，2007.
[3]罗安.电网谐波治理[M].北京：中国电力出版社，2006.
作者简介：
