國(guó)外電氣工程及其自動(dòng)化精選(九篇)

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第1篇：國(guó)外電氣工程及其自動(dòng)化范文

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電氣工程；課程設(shè)置

作者簡(jiǎn)介：劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，講師；牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，高級(jí)工程師。（北京100026）

基金項(xiàng)目：本文系華北電力大學(xué)2010年教改項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.3     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）06-0064-02

隨著電力電子器件制造技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)在電氣工程的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，電力電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，電力電子技術(shù)除了廣泛地應(yīng)用于發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電領(lǐng)域、電動(dòng)汽車應(yīng)用和節(jié)能等領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)電力電子技術(shù)教學(xué)和研究都提出了新的要求和內(nèi)容。

“電力電子技術(shù)”已經(jīng)成為電氣工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于專業(yè)背景和就業(yè)方向的不同，國(guó)內(nèi)不同高校以及國(guó)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及后續(xù)專業(yè)課程設(shè)置等方面存在許多異同點(diǎn)。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科教學(xué)方面的情況進(jìn)行了初步的對(duì)比，對(duì)其教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容與手段和實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行了對(duì)比總結(jié)，希望這些對(duì)比和總結(jié)能夠幫助從事電力電子方面教學(xué)的教師開(kāi)拓教學(xué)思路、豐富教學(xué)手段、提高教學(xué)效果，為該課程的教學(xué)提供有益的參考和借鑒。

國(guó)內(nèi)大部分理工科院校都開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，本文選取了國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和華北電力大學(xué)進(jìn)行了比較分析；國(guó)外大學(xué)選取了美國(guó)麻省理工學(xué)院和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行了比較分析。

一、課程設(shè)置比較

清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子系、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，機(jī)械工程學(xué)院汽車工程系開(kāi)設(shè)了“汽車電力電子學(xué)”。后續(xù)相關(guān)課程有“直流輸電技術(shù)”、“電力傳動(dòng)與控制”、“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”。

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、電子與信息工程學(xué)院自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時(shí)，包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

浙江大學(xué)電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時(shí)，包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較多。

南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共72學(xué)時(shí)，包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，總學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較多。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、信息工程專業(yè)，控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共48學(xué)時(shí)，包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。后續(xù)相關(guān)課程有“電力電子技術(shù)應(yīng)用”（專業(yè)選修）、“HVDC與FACTS技術(shù)”、“電力電子課程設(shè)計(jì)”和“電力電子綜合實(shí)驗(yàn)”。

國(guó)內(nèi)幾所高校課程開(kāi)設(shè)情況見(jiàn)表1。

美國(guó)麻省理工學(xué)院EECS（電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)）系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”（Power Electronics）課程。

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）學(xué)院為電氣與電子工程專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)了“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronics）課程，上述兩個(gè)專業(yè)在3年級(jí)開(kāi)設(shè)了“調(diào)速”（Variable Speed Driver）和“電力電子”（Power Electronics）課程。

英國(guó)諾丁漢大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）系為電氣與電子工程專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Supply Electronics；為電氣工程與可再生能源系統(tǒng)專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Supply Electronics，3年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Electronic Design，Renewable Generation Technologies and Control，F(xiàn)ACTS and Distributed Generation，Energy Conversion for Motor and Generator Drives，以及選修課程Advanced AC Drives，Technologies for Wind Generation，Advanced AC Drives with Project，Advanced Electrical Machines等相關(guān)課程。

從課程設(shè)置上看，國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校電氣工程專業(yè)基本都將“電力電子技術(shù)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。但不同專業(yè)特色的學(xué)校在其后續(xù)課程設(shè)置上差別較大，該專業(yè)學(xué)生未來(lái)就業(yè)的方向和領(lǐng)域?qū)罄m(xù)課程的設(shè)置影響很大，這也是各個(gè)學(xué)校在電力電子技術(shù)教學(xué)上最具專業(yè)特色的地方。

二、教學(xué)內(nèi)容比較

國(guó)內(nèi)高校在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容上相差不多，主要內(nèi)容有：電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和電力電子應(yīng)用介紹等內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)還增加了功率變換器中的磁性元件設(shè)計(jì)方面的教學(xué)內(nèi)容。

麻省理工學(xué)院EECS系“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容主要有：整流器，功率因數(shù)畸變檢測(cè)與校正，磁場(chǎng)，DC/DC變換器，隔離DC/DC變換器，DC/AC變換器，EMI濾波器，損耗與吸收電路，軟開(kāi)關(guān)，熱設(shè)計(jì)，控制，三相系統(tǒng)介紹，多相整流器，開(kāi)關(guān)電源，諧振變換器，實(shí)際的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題和課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院的“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronic）課程內(nèi)容主要有：交流感應(yīng)電機(jī)、交流同步電機(jī)、變壓器、相控整流電路及其應(yīng)用?！罢{(diào)速”（Variable Speed Driver）的主要內(nèi)容有：感應(yīng)電機(jī)特性，變頻調(diào)速原理等。

通過(guò)對(duì)比可以看出，國(guó)內(nèi)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容上差別比較大，側(cè)重點(diǎn)也各不相同。國(guó)內(nèi)使用的“電力電子技術(shù)”本科教材大都是在介紹電力電子開(kāi)關(guān)器件的基礎(chǔ)上，對(duì)各種交、直流電能變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行定性和定量的分析，并涉及一些相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。國(guó)外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實(shí)際應(yīng)用電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。

三、教學(xué)方法與手段比較

在教學(xué)手段上，國(guó)內(nèi)外大學(xué)大體相近，大都采用多媒體、動(dòng)畫(huà)技術(shù)與黑板相結(jié)合的教學(xué)手段。另外，國(guó)外大學(xué)采用手寫(xiě)、打印膠片投影授課也較為普遍，在課前把授課講義發(fā)放給學(xué)生。

國(guó)內(nèi)高校教學(xué)主要以課堂講授為主，由于學(xué)生人數(shù)比國(guó)外學(xué)生多，課堂的互動(dòng)性以及課堂討論比國(guó)外高校要少，且效果不好。另外，國(guó)內(nèi)學(xué)生課外查閱文獻(xiàn)資料和閱讀材料的環(huán)節(jié)常常被忽略，這點(diǎn)與國(guó)外高校差別較大。

在輔助教學(xué)方面，國(guó)內(nèi)外大學(xué)形式上差別不大，主要通過(guò)習(xí)題課、答疑、平時(shí)測(cè)驗(yàn)和復(fù)習(xí)課等方式幫助學(xué)生進(jìn)行課下的自學(xué)和考試前的復(fù)習(xí)。

四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)比較

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，國(guó)內(nèi)高校基本上以電力電子器件特性、相控整流電路實(shí)驗(yàn)、直流斬波電路實(shí)驗(yàn)、交流電力控制電路實(shí)驗(yàn)、負(fù)載換相式逆變電路實(shí)驗(yàn)、交―直―交變頻電路實(shí)驗(yàn)、SPWM逆變實(shí)驗(yàn)等作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。由于各個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件和專業(yè)特色不同，開(kāi)放性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和開(kāi)展情況差別較大。

曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院電力電子課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，實(shí)驗(yàn)室條件（如實(shí)驗(yàn)室面積，實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)等）不如國(guó)內(nèi)許多高校，但其學(xué)生對(duì)撰寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告非常認(rèn)真，國(guó)外學(xué)生正是通過(guò)認(rèn)真撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告加深了對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容的理解。

在后續(xù)課程實(shí)驗(yàn)中，各學(xué)校側(cè)重點(diǎn)各不相同。如華北電力大學(xué)在后續(xù)課程中開(kāi)設(shè)開(kāi)發(fā)了閉環(huán)直流電機(jī)脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)、靜止無(wú)功補(bǔ)償（SVC）實(shí)驗(yàn)、高壓直流輸電（HVDC）實(shí)驗(yàn)等針對(duì)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，具有鮮明的電力系統(tǒng)專業(yè)特色。

國(guó)內(nèi)多數(shù)高校都存在學(xué)生人數(shù)多而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備套數(shù)少，實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)多和實(shí)驗(yàn)室教師工作量大的情況，這種情況在短期內(nèi)很難解決。電力電子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究和建設(shè)可以為該問(wèn)題的解決提供一定的思路。

五、啟發(fā)與體會(huì)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)在電力電子技術(shù)本科教學(xué)方面的對(duì)比，有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的思路和方法，在“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革中，筆者認(rèn)為應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）建立系統(tǒng)教學(xué)的觀念。在課程體系的設(shè)置、教材編寫(xiě)、課程內(nèi)容組織和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排的過(guò)程中，從電力電子系統(tǒng)的角度出發(fā)，結(jié)合本學(xué)校開(kāi)課專業(yè)未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域，將相關(guān)的知識(shí)與未來(lái)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)融合起來(lái)，使學(xué)生深入了解電力電子技術(shù)在未來(lái)工作中的應(yīng)用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)習(xí)做到有的放矢。

（2）注重電力電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和能力，根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)際需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（3）注重課堂教學(xué)、仿真驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和電路設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合。豐富教學(xué)手段，通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，使理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高教學(xué)效果。

（4）建立電力電子教學(xué)資源平臺(tái)，為國(guó)內(nèi)各個(gè)高校相關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生提供一個(gè)互相學(xué)習(xí)、交流和資源共享的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從而不斷提高“電力電子技術(shù)”及其相關(guān)課程的教學(xué)水平，為廣大的師生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研討氛圍。

六、總結(jié)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等進(jìn)行了比較和分析，對(duì)“電力電子技術(shù)”教學(xué)提出了一些建議，希望為該課程的教學(xué)和教學(xué)改革提供一定啟發(fā)和有益的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)曉菡,張衛(wèi)平,張東.國(guó)內(nèi)外高校電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,(2).

第2篇：國(guó)外電氣工程及其自動(dòng)化范文

關(guān)鍵詞： 電力工程；自動(dòng)化；技術(shù)；發(fā)展；問(wèn)題；趨勢(shì)；分析

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）05-0028-02

1 概述

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化是隨著電力工業(yè)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科。研究方向主要有電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制理論、人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、直流輸電技術(shù)、電力系統(tǒng)在線監(jiān)視與控制技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)等。專業(yè)應(yīng)用范圍包括電力系統(tǒng)運(yùn)行分析與控制、電力市場(chǎng)分析、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、繼電保護(hù)、信息管理、電力企業(yè)管理現(xiàn)代化、廠站自動(dòng)化和智能化儀器儀表在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面。電力自動(dòng)化需要具備堅(jiān)實(shí)的電氣工程學(xué)科基本理論知識(shí)，能在電力工程、電氣自動(dòng)化工程及其他行業(yè)從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化的研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才。

生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化的領(lǐng)域，比如自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制，系統(tǒng)和元件的自動(dòng)安全保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸?shù)?。它的目?biāo)就是保證供電的電能質(zhì)量（頻率和電壓）、系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。

建立電力工程及其自動(dòng)化的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以優(yōu)化資源配置，使商業(yè)之間的信息交流得到準(zhǔn)確性和安全性的保證。一個(gè)企業(yè)包括設(shè)備控制，技術(shù)監(jiān)管，企業(yè)管理等許多步驟，要想使這些步驟得到資源的合理化配置，就要使這些系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)建立電力工程及其自動(dòng)化的通用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)得到高效，快捷的交換，促使整個(gè)企業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。只有電力工程及其自動(dòng)化的數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)接，電力工程及其自動(dòng)化的系統(tǒng)傳遞信息才會(huì)更安全，更高效。所以，在目前的電力工程及其自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中，一定要實(shí)現(xiàn)程序接口的完美對(duì)接，從而減少開(kāi)發(fā)工程的時(shí)間和費(fèi)用。

2 電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

電力系統(tǒng)是一個(gè)巨維數(shù)的典型動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)，它具有強(qiáng)非線性、時(shí)變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動(dòng)態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對(duì)這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對(duì)新建高壓線路的不滿情緒日益增加，線路造價(jià)，特別是走廊使用權(quán)的費(fèi)用日益昂貴等客觀條件的限制，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對(duì)電力系統(tǒng)的控制提出了越來(lái)越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)。它的主要設(shè)計(jì)思想為以下幾點(diǎn)。

2.1 集中監(jiān)控方式 集中監(jiān)控方式不但運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求也不高，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)也很容易。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，所以處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度也會(huì)受到一定的影響。由于電力設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，致使主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長(zhǎng)距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，這也會(huì)造成設(shè)備無(wú)法操作。這種接線的二次接線比較復(fù)雜，查線也不方便，而大大增加了維護(hù)量，還存在在查線或傳動(dòng)過(guò)程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、可靠性高和組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。但由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊速度不是很高，使得電廠電力部分通訊量相對(duì)又比較大，所以這種方式大都用于小系統(tǒng)監(jiān)控，而在全廠的電力自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建中卻不適用。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加具有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)通信線連接，節(jié)省了大量控制電纜，節(jié)約了很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)具有可靠性而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3 電力系統(tǒng)調(diào)試策略的應(yīng)用

電站中裝置及智能設(shè)備安裝完畢，參數(shù)的設(shè)備設(shè)置完畢，終端裝置的通信規(guī)約的選項(xiàng)，調(diào)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立，等設(shè)備都已準(zhǔn)備完畢好后，就能用自動(dòng)變電站系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無(wú)人在值班的情況下進(jìn)行調(diào)試工作。

變電站自動(dòng)化調(diào)試主要包括兩個(gè)部分，一是本體調(diào)試，二是與調(diào)度聯(lián)調(diào)。這兩個(gè)也都有自己的應(yīng)用范圍，比如本體調(diào)試又分保護(hù)測(cè)控通訊調(diào)試、遙信信息調(diào)試、遙測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)試、遙控調(diào)試、ERTU（電量采集系統(tǒng)）通訊調(diào)試、VOC（電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)）調(diào)試等等。而與調(diào)度聯(lián)調(diào)則包括104通道調(diào)試、上傳遙信信息調(diào)試、上傳遙測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)試、調(diào)度遙控功能調(diào)試等。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能電力系統(tǒng)中作用

現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)信息化社會(huì)，任何事情要想取得發(fā)展都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的支持，電力系統(tǒng)也是如此，電力系統(tǒng)要想取得發(fā)展，應(yīng)該注意計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力系統(tǒng)自動(dòng)化的結(jié)合，使計(jì)算機(jī)為智能電力系統(tǒng)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)，加快電力系統(tǒng)智能化的腳步。目前來(lái)說(shuō)兩者結(jié)合的形成的一個(gè)最典型的技術(shù)就是智能電網(wǎng)技術(shù)，它實(shí)際上是我國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的準(zhǔn)備工作，換句話說(shuō)，也可以說(shuō)是智能電網(wǎng)的雛形。

智能電網(wǎng)在建設(shè)的過(guò)程中需要很多依托計(jì)算機(jī)的技術(shù)，典型的有智能電網(wǎng)的通信技術(shù)，需要先進(jìn)的現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，而且需要具備雙向性、實(shí)時(shí)性、可靠性的特征；有信息管理系統(tǒng)，也是完全依托計(jì)算機(jī)技術(shù)而存在的，信息管理系統(tǒng)可以說(shuō)是計(jì)算機(jī)技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，在各行各業(yè)中都有應(yīng)用，在智能電網(wǎng)中也不例外。

電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，其功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和發(fā)電廠變電站間的實(shí)時(shí)信息傳輸。自動(dòng)傳輸系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)通道組成。遠(yuǎn)動(dòng)通道有微波、載波、高頻、聲頻和光導(dǎo)通信等多種形式。遠(yuǎn)動(dòng)裝置按功能分為遙測(cè)、遙信、遙控三類。電力監(jiān)控系統(tǒng)借助現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（包括：開(kāi)關(guān)狀態(tài)，故障狀態(tài)和位置，電壓、電流、電度等實(shí)時(shí)變化的電氣參數(shù)，報(bào)警信號(hào)等）、事件記錄、波形記錄等數(shù)據(jù)，不斷地傳送至電力監(jiān)控計(jì)算機(jī)（以后簡(jiǎn)稱監(jiān)控中心），并可以實(shí)施遙控命令，使運(yùn)行管理人員可以通過(guò)監(jiān)控中心全面了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況，準(zhǔn)確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)分析（包括負(fù)荷分析，電能消耗分析，電能質(zhì)量）。對(duì)于一些難于判斷的故障，可以通過(guò)波形記錄來(lái)幫助管理者分析故障原因。該電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能包括：系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、電能質(zhì)量監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制和操作記錄、事件報(bào)警和記錄、數(shù)據(jù)采集和歷史數(shù)據(jù)管理、各種報(bào)表打印、電能管理。

5 電力自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展研究方向

5.1 智能保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化 為了使電力自動(dòng)化系統(tǒng)的研究能跟上國(guó)際先進(jìn)水平，應(yīng)該注重對(duì)電力系統(tǒng)智能保護(hù)和變電站綜合自動(dòng)化的研究，如此可以大大增加電力系統(tǒng)的安全水平。

5.2 電力市場(chǎng)理論與技術(shù) 要想使電力自動(dòng)化系統(tǒng)取得更大的發(fā)展，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電力市場(chǎng)理論和技術(shù)的研究，提出適合我國(guó)現(xiàn)階段電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式的具體數(shù)學(xué)模型和算法。

5.3 電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng) 如果要想為智能保護(hù)及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供一流的實(shí)驗(yàn)條件，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的研究，它能夠有效的協(xié)助科研人員進(jìn)行新裝置的測(cè)試。

5.4 配電網(wǎng)自動(dòng)化 在中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電子載波ndlc、配網(wǎng)的模型及高級(jí)應(yīng)用軟件pas、地理信息與配網(wǎng)scada一體化方面取得了重大技術(shù)突破。

5.5 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 開(kāi)展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的行為和作用、靈活交流輸電系統(tǒng)、直流輸電的微機(jī)控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)、有源電力濾波技術(shù)、大容量交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和新型儲(chǔ)能技術(shù)等方面的研究

5.6 電力系統(tǒng)分析與控制 應(yīng)該加強(qiáng)電力系統(tǒng)分析和控制的研究，比如在實(shí)時(shí)相角測(cè)量、小電流接地選線方法、潮流計(jì)算的收斂性、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化仿真、等方面進(jìn)行研究。

5.7 人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制的智能化水平，應(yīng)該結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開(kāi)展電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究。

5.8 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù) 為了全面提高電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)出發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、電容型設(shè)備和直流系統(tǒng)等主要電氣設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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第3篇：國(guó)外電氣工程及其自動(dòng)化范文

Abstract： At present， the functions of the formaldehyde measurement productsare are not perfect， and the price is higher. In order to design a detectionequipment with simple construction， high sensitivity and high reliability， the study gave a further support to improve the product performance. The system included the functions of formaldehyde gas detection， sound and light alarm， communication， and data display with backlight LCD. The hardware in the total system designed with a modular structure， which were divided into seven modules. The software system could run in Keil C51 environments. Programming was implemented by using modularized design method. In order to increase the reliability and stability in the system， it took anti-interference processing. The portable formaldehyde detectionequipment has some advantages， such as the simple circuit， low cost， short-term system design and development， reliable work， low system failure， stable performance， high precision， easy installation and so on.

關(guān)鍵詞：甲醛；測(cè)量裝置；設(shè)計(jì)；便攜式

Key words： formaldehyde；detection equipment；design；portable

中圖分類號(hào)：TH83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）11-0159-02

0 引言

隨著生活水平的提高，人們?nèi)找骊P(guān)注自身健康。甲醛為較高毒性的物質(zhì)，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)。近年來(lái)，由于居室、食品、紡織品和化妝品中甲醛含量超標(biāo)而出現(xiàn)的甲醛中毒現(xiàn)象頻頻發(fā)生，因而，研制能夠準(zhǔn)確快速檢測(cè)環(huán)境中醛氣體濃度的相關(guān)儀器，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，甲醛的測(cè)定方法主要有分光光度法、比色法、催化動(dòng)力學(xué)法、熒光法、色譜法等。分光光度法和比色法多用于進(jìn)行簡(jiǎn)單的定性檢測(cè)且精度較低；催化動(dòng)力學(xué)法雖然精度高，但對(duì)催化條件及反應(yīng)時(shí)間要求嚴(yán)格；熒光光度法靈敏度高，但容易受到其他物質(zhì)的干擾；色譜分析法快速、靈敏，但其價(jià)格昂貴，對(duì)操作人員技術(shù)要求高，難以普及[1-5]。鑒于此，十分有必要研制靈敏度高、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格適中且推廣應(yīng)用前景廣闊的甲醛含量檢測(cè)裝置。本研究基于單片機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)甲醛的快速準(zhǔn)確檢測(cè)及報(bào)警提醒功能。

1 系統(tǒng)及工作原理

1.1 系統(tǒng)功能

甲醛氣體檢測(cè)功能：通過(guò)氣體傳感器電路模塊，實(shí)時(shí)測(cè)量甲醛濃度。

聲光報(bào)警提示功能：當(dāng)甲醛濃度超過(guò)設(shè)定的濃度值時(shí)，產(chǎn)生提示信息：一是，進(jìn)行聲音報(bào)警；二是，進(jìn)行閃光報(bào)警，提示使用者及時(shí)處理。

通信功能：能通過(guò)通信接口，將甲醛濃度數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送出去，與外界進(jìn)行交換信息。

LCD顯示功能：實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前的甲醛濃度數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框架

整個(gè)系統(tǒng)的硬件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)共劃分7個(gè)模塊：氣體傳感器模塊；濾波放大電路模塊；電源電路模塊；LCD顯示電路模塊；通信電路模塊；MCU主控器模塊；聲光報(bào)警電路。其中，氣體傳感器模塊是檢測(cè)甲醛的濃度，從而產(chǎn)生一個(gè)微弱的模擬電信號(hào)，這個(gè)微弱的模擬電信號(hào)與甲醛的濃度存在一定的數(shù)量關(guān)系。濾波放大電路模塊是對(duì)外界雜波信號(hào)剔除，同時(shí)對(duì)微弱的模擬電信號(hào)進(jìn)行有效的放大處理。整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)加電，MCU主控器開(kāi)始初始化工作，加載軟件程序，此后，系統(tǒng)接入正常工作狀態(tài)。首先，主控器啟動(dòng)甲醛檢測(cè)：信號(hào)從氣體傳感器輸出，經(jīng)過(guò)信號(hào)的濾波與放大處理，輸入到MCU。其次，MCU啟動(dòng)程序ADC采樣程序，將模擬的甲醛濃度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的甲醛濃度數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)字的甲醛濃度數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，計(jì)算出甲醛濃度數(shù)據(jù)。最后，MCU對(duì)甲醛濃度數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行四個(gè)方面的處理：一是，將甲醛濃度數(shù)據(jù)輸出到LCD顯示電路，實(shí)時(shí)顯示出甲醛濃度數(shù)據(jù)；二是，將甲醛濃度數(shù)據(jù)輸出到通信電路，發(fā)送給外設(shè)進(jìn)行信息交換，便于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；三是，當(dāng)甲醛濃度數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生聲音提示，讓使用者及時(shí)處理；四是，當(dāng)甲醛濃度數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生閃光報(bào)警提示。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件模型結(jié)構(gòu)

甲醛檢測(cè)裝置不僅僅需要硬件電路系統(tǒng)，還要有相應(yīng)的軟件應(yīng)用程序。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)可讀性非常強(qiáng)，非常容易理解，移植性好。本設(shè)計(jì)是在Keil C51環(huán)境下，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，采用模塊化的設(shè)計(jì)理念。本軟件系統(tǒng)劃分6個(gè)模塊：?jiǎn)?dòng)ADC采集模塊；啟用算法并計(jì)算出甲醛濃度模塊；LCD顯示出甲醛濃度模塊；聲音報(bào)警模塊；閃光報(bào)警模塊；數(shù)據(jù)通信模塊。每個(gè)模塊分別設(shè)計(jì)，分別驗(yàn)證，方便重復(fù)設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)的軟件流程如圖2所示。

2.2 抗干擾的軟件處理技術(shù)

為了增加系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)在抗干擾方面做了一些處理，例如，增加了延時(shí)程序、冗余程序、看門狗程序，經(jīng)設(shè)計(jì)與測(cè)試，系統(tǒng)性能得到較大改善。

3 關(guān)鍵技術(shù)

濾波放大電路：該部分處理效果直接影響到甲醛濃度的精度，應(yīng)采用多級(jí)濾波處理，一級(jí)一級(jí)過(guò)濾；放大器采用OPA820，輸入噪聲電壓小，具有高帶寬，增益穩(wěn)定；供電簡(jiǎn)單，采用單電源供電。

電源處理：盡量使用鉭電容進(jìn)行濾波，電源電路盡可能簡(jiǎn)單；PCB布線時(shí)，電容盡可能靠近電源引腳，電源部分與信號(hào)部分盡可能隔離，并采取多級(jí)去雜波處理。

4 檢測(cè)結(jié)果比較

目前測(cè)試甲醛含量精度較高的方法是運(yùn)用國(guó)標(biāo)方法（酚試劑分光光度法），本研究采用對(duì)比試驗(yàn)，將便攜式甲醛檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果與酚試劑分光光度法的檢測(cè)結(jié)果相比較，結(jié)果如表1所示。

如表1所示，與酚試劑分光光度法相比，該裝置對(duì)甲醛濃度檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差較低（-0.2164%～0.6218%），精度較高，可以滿足居室、食品、紡織品和化妝品中甲醛含量檢測(cè)的精度要求。

5 結(jié)論

該甲醛檢測(cè)裝置具有設(shè)計(jì)成本低，電路簡(jiǎn)單，元器件較少，攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，它還具有對(duì)外交換數(shù)據(jù)的功能，能及時(shí)地在LCD上顯示甲醛濃度，及時(shí)地產(chǎn)生聲光報(bào)警提示。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短，系統(tǒng)故障低，性能穩(wěn)定，精度較高且安裝方便。該設(shè)計(jì)既適用于便攜式甲醛檢測(cè)儀器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；也適用于電氣工程及其自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中切實(shí)提高自身的實(shí)際操作能力和動(dòng)手能力。

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