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关键词:PLC;技术;电气工程;自动化控制;运用;探析
PLC技术在电气工程及其自动化控制之中被广泛的应用。PLC的接口性能良好、干扰性强,将其应用于电气工程及其自动化控制中能够取得非常好的效果。同时作为电气工程项目自动化系统中的处理器,PLC技术能够提高电气工程及其自动化控制的稳定性,加快整个系统的运行处理速度。本文就是对PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用进行探究。
1PLC技术的概述
1.1PLC技术的构成
PLC技术内部包括微处理器、运算器、控制器等硬件部分,它是通过对逻辑控制器编程功能的利用,对输入的数据进行运算和处理,然后将运算和处理结果输出,达到一定目的。
1.2PLC技术的应用原理
在电气工程及其自动化控制中运用PLC技术,能够对控制机电系统进行有效的管理,提高自动控制的工作质量,在最大程度上将PLC技术的优势发挥出来,使采集的数据更加真实有效。同时技术人员可以通过扫描的方式进行相关的工作,提高工作人员的工作效率和系统的运行效率,尤其是在采集样本数据和输入工作这一方面,在采集和结束之后可以自动完成信息储存工作,让工作更加简捷化。
1.3PLC模拟量通用换算公式
Ov=[(Osh-Osl)*(Iv-Isl)/(Ish-Isl)]+Osl其中:Ov:换算结果,Iv:换算对象,Osh:换算结果的高限,Osl:换算结果的低限,Ish:换算对象的高限,Isl:换算对象的低限。
2PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用
2.1在编制程序中,PLC技术的具体应用
在编制程序中应用PLC技术,有利于提高顺序控制器的应用效率。例如某些发电厂在进行清洁工作时,通常会将自动化控制系统与PLC技术想联合,以此来进行工作。这样不仅能够提高工作效率,控制成本,还能够避免很多不必要的问题发生。因此,在电气工程及其自动化控制中,一定要注重对PLC技术的应用,并不断钻研和探索,将PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用优势充分发挥出出来。首先在电气工程及其自动化控制中,技术人员应该要了解并且重视现场的传感情况,然后根据具体情况,充分利用PLC技术的优势。其次,在主站系统使用PLC技术时,技术人员应该做好准备工作,并根据具体的工作要求对技术系统进行科学化的设置与调试。最后,在远程控制这一过程中,技术人员必须要通过PLC顺序控制方式来提升远程控制性能,以此来增强工作效果。
2.2在开关控制中,PLC技术的具体应用
在电气工程及其自动化控制中,开关控制是其中一个十分重要的组成部分。作为技术人员必须要充分运用PLC技术,并通过数码编程的方式,以此来提高开关控制的可靠性。同时,在电气工程及其自动化控制中,传统的开关控制已经无法满足其生产需求,也无法有效的进行自我保护。因此,必须在开关控制中,必须要充分应用PLC技术。首先,作为技术人员应该对开关断电系统进行有效的控制,并加强PLC技术在其中的应用,以此来减少生产机器的损耗,使机器的寿命延长化。其次应该将传统的机械化继电器加以淘汰,转而使用定义虚拟继电器来进行替代,这种继电器能既能够提高开关控制的反应时间,还能够较少开关控制对电力工程各项设备的损害。最后,技术人员在应用PLC技术的过程中,要小心谨慎,仔细观察,一旦发现出现了技术应用问题,导致故障发生,必须要及时进行解决,避免下次同类故障问题的发生,以此来提高电气工程及其自动化控制的系统的运行效率,促进企业的长远稳定发展。
2.3在电气工程及其自动化控制中,PLC技术的具体应用
对于企业而言,想要在电气工程及其自动化控制中高效的应用PLC技术,企业必须要制定完善的战略应用方案。首先,根据当前情况下电气工程及其自动化控制的高层次要求,提出与之相符合的PLC技术的应用方式,并不断研究和探索,以此来促进电气工程及其自动化控制的建设质量。其次,企业的各个相应部门应该构建一支高水平的优秀人才队伍,在队伍中尤其要注重技术人员的引进和培养,要定期或者不定期的对技术人员进行PLC技术应用方面的培训,以此来让技术人员更扎实地掌握PLC技术方面的知识,这有利于提高PLC技术的应用效率。最后企业建立科学化、系统化的PLC技术应用系统,并构建专门的信息库,以此来满足现代化电器工程及其自动化控制系统的高要求。
3结语
总而言之,在电气工程及其自动化控制中,企业应该注重PLC技术的应用,并为此项技术的应用创建完善的技术方案,以此来满足现代化电气工程及其自动化控制的高需求。
参考文献:
[1]王宇超.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析[J].中国设备工程,2017(01):130~131.
关键词:机电工程 技术 应用 自动化 问题
1、导言
我国科学技术水平在经济发展的推动下有了更进一步的提升,不过和世界上一些发达国家进行对比,还是存在着一定的差距。这主要是因为我国还没有太长的发展时间,导致技术水平在多方面的领域中还没有得到充分的利用。对于电气工程及其自动化技术发展,实现了工作效率的大幅提升,同时,对科技的发展也产生巨大的推动作用,代表了信息技术的到来。
2、电气工程及其自动化技术的概述
2.1电气工程的概述
在现代科技领域中,电气工程处于核心地位,可以有效的推动我国科技的进一步发展。计算机网络技术在电子信息技术的推动下得以进步,而人们的生产生活方式也因为到来的信息时代而发生了很大的改变。电气工程的传统意义是创造产生有关电子学科的总和,不过在现阶段其定义有了更进一步的发展,有了更广泛的涉及范围,和光子、电子相关的行为都统筹于电子工程,像信息技术等这些因素会在很大的程度上给电子工程带来影响。
2.2自动化技术的概述
自动化技术具有一定的综合性,涉及的领域有计算机技术、信息论、电子学及系统工程等等。自动化技术经历了机械功能多元化、模组化及结构运动高精度化等一系列的发展以后有了更多的进步。通过进一步的发展自动化技术,工人的负担得以减轻,生产效率及生产质量也都有了显著的提高。在工业方面对自动化技术的应用主要体现在计算机、办公等方面,不过,随着信息技术的不断进步,自动化技术有了更广泛的应用,主要体现在优化产业结构、工业机器人等方面。
3、机电一体化在工程机械中的应用现状
我国开始研究机电一体化技术在工程机械中的应用最早可以追溯到80年代初,我国有关专家和学者都一直在不断的研究机电一体化技术,国家和相关企业也是大力支持,于是我国的机电一体化技术在工程机械中的应用有了突飞猛进的发展。随着我国智能控制技术和计算机网络技术的不断进步,使得我国的机电一体化技术在工程机械中的应用有了新的发展途径。我国的微电脑工程机械控制技术虽然还有些不足,但其有着广阔的发展前景和强大的发展潜力。
4、机电工程技术应用及其自动化分析
4.1电气工程及其自动化技术在电力企业中的电气工程管理当中的应用
电气工程及其自动化技术在电力企业中的电气工程管理当中的应用,不仅能够很好的体现出了高新技术所带来成果,还能在运行的过程当中,对于编程的调度上有着明显的作用,例如:电力企业在对仪表工程的管理上,在实际运行电气工程及其自动化技术之后,就能将之前工作的重点如:温度、压强、流量等管理逐渐改变位凭借集散分散控制系统来进行自动化的管理。凭借着自动化模式与控制体系相互结合的基础之上,在最大限度上满足了各种信息的搜索与检测、运输等,也在一定程度上为管理和控制的安全稳定打下结实的基础,此外,在对于修理的次数和投入的资金成本上也有了很大的降低。
4.2对电气工程及其自动化技术在智能建筑中的应用介绍
随着建筑行业的不断发展,电气工程及其自动化的应用更具广泛性,尤其是在高层建筑中,在便捷性和高效性方面更具明显。电气工程及其自动化技术在应用中,能够实现对智能建筑相关设备信息的恰当处理,达到对设备的全面监控,形成综合性的网络监控核心,将数字化的程控交换机作为存在的基础。同时,电气工程及其自动化技术的应用,能够实现对静电现象的有效抑制,在根本上保证财产和生命的安全性。电气工程及其自动化技术能够实现建筑设备信息的全面汇总和融合,发挥集中优势,提升服务的周到性。
4.3工程机械中应用故障自动诊断、自动报警和电子监控技术
在工程机械的实际运行情况下,工程机械的液压系统、制动系统、工作装置、传动系统和发动机等运行系统不论哪个出现故障,都会导致工程机械不能够正常使用,如果不能快速判断工程机械发生故障的部位,需要大量的物力人力对其进行维修。而将故障自动诊断、自动报警和电子监控技术应用到工程机械中去之后,工程机械在运行时不论哪一个部分出现了故障或者发挥不灵敏,电子系统都会自动的发出警报提醒工作人员,粗壮之外还讷讷够准确的判断出出现毛病的部位,进而提升了工程机械的工作效率,还能够减低驾驶人员的工作紧迫感。
4.4在工业控制中电气工程及其自动化技术的应用
电气工程及其自动化技术在我国的发展还并不是很理想,不具备较高的发展水平和广泛的使用范围,主要应用的领域是工业控制领域,整个工业的生产过程通过对相应电子元件应用得以控制,不仅促进了工业生产效率的提升,而且还将生产质量在很大的程度上提高了。在我国的传统工业生产中存在着很多的缺陷和不足之处,譬如生产质量差、生产效率不高等问题,通过对这种方式的应用,可以有效的进行弥补。特别是当今社会是一个信息时代,高科技产品备受人们的青睐,人工组装高科技产品是有一定的困难性存在的,由于其精密度必须要高,在组装及生产的过程中只能对自动化设备加以利用。现在在西方的很多发达国家都已经完全的实现了自动化生产,可是我国到目前为止海不具备这样的实力,还需要人力资源的参与。由于现阶段还没有完善的技术和设备,像一些技术漏洞、设备损坏等问题时有发生,会耽误生产进度,为了正常的进行生产活动,处理维护的时候需要请专业的维修人员。
4.5实现工程作业的半自动化或自动化
其能够实现工程作业的半自动化或自动化,有效提高了工程机械的自动化水平,减少了因人工失误导致工程建设质量受到影响的情况发生,实现了工程建设精度的提高,提高了工作效率。比如很多国产的大型工程机械都配置了电子系统控制的自动变速箱,如推土机、挖掘机等大型工程机械,其能够提高燃油的经济性能,对发动机功率进行有效控制,并减少了人工的操作。
4.6与传感器融合
将机油压力传感器等装置转配到发电机中去,可以先行对监控工作状态的实时监控,实现可调控的工作状态。将传感器装配到沥青铺路机上去,可以实现铺路机的匀速前进,而且可以自动找平。根据目前集约化和多样性的信息采集发展方向,可以预测未来传感器必将蓬勃发展。
结束语
综上所述,随着我国社会主义经济的不断发展,企业的生产效率及生产质量都要有更进一步的提高,所以,在现代工业生产设计中,电气工程及其自动化技术已经变成了热门的学科,电气工程及其自动化技术在社的使用范围也逐渐的扩大,不仅能够很好的提升我国社会整体的生产力度,还对我国经济的发展做出了重要的贡献,而只有不断的加强对电气工程及其自动化技术的完善与创新,才能在最大的限度上推动我过整体的经济发展。
参考文献
[1]王宇哲.机电一体化技术在工程机械中的应用[J].电子技术与软件工程,2017,09:129.
[2]郭家吉.电气工程及其自动化的智能化技术应用分析[J].门窗,2017,04:238.
2006-2012年,我国高等工程教育专业认证中电气信息类有19个专业点通过了认证,其中截至2011年共有9所院校的“电气工程”专业通过了认证,2012年具体认证情况还未正式对外公布。
学校名称:东南大学
专业名称:电气工程及其自动化
专业简介
东南大学电气工程系的前身为国立东南大学电机工程系,创建于1923年,至今已有80多年办学历史。1995年起,电气工程系以电气工程及其自动化专业类招收本科生,不再细分专业,实行宽口径培养。1999年,根据教育部颁布的新专业目录,电气工程系制订了全新的本科教学计划,全面实行电气工程及其自动化宽口径的培养方案。
专业优势与特色
完善的符合中国国情的宽口径专业教学计划
1999年以来,东南大学电气工程系对国内外著名大学电气工程专业的教学计划和培养方案进行了广泛调研,根据中国国情和东南大学的传统和特色,对培养方案进行了两次修订。在不断完善通识教育的基础上,注重个性化培养的大电气工程专业培养方案,不断转变观念,树立符合时代要求的教育思想,培养的人才既要有“知识”又要有“能力”,更要有使知识和能力充分发挥的“素质”;从终身教育观念出发,努力加强和拓宽学科和专业基础,做到基础扎实、知识面宽、适应性强;在加强素质教育的同时,积极鼓励学生的个性发展。重基础,重实践,重能力。
结构合理、高水平的师资队伍
电气工程专业现已建立起了由学术带头人、主要学术骨干组成的年龄结构、学历结构、学缘结构和职称结构较为合理的梯队,中青年教师已成为教学科研的主力军,队伍比较稳定。为了提高教学水平和教学质量,采取了青年教师岗前培养制度、试讲制度、参加校首次开课教师培训和青年教师授课竞赛制度等一系列有效的措施,促进了年青教师的尽快成长。还采取了一些行之有效的措施,如:主干课程必须由高级职称教师领衔授课;晋升高级职称要满足对本科生主讲课程门数和教学工作量的要求,教学效果评价和考核达到优良;教学研究成果和论文与科研同等对待;严格执行教师手册中的条例和规定等;积极动员并鼓励青年教师在职攻读博士学位,并努力创造条件将年青教师送到海外深造,有效地提高了学历层次,改善了学缘结构,调动了积极性;充分发挥老教师的传、帮、带作用,提倡名师、名教授上讲台。通过上述措施,使东南大学电气工程专业具有了一支结构合理的、高水平的师资队伍。
起点高、素质高的学生队伍
电气工程专业在东南大学是录取分数最高的专业之一,专业的生源很好,新生起点高、素质高。另外,东南大学对新生采取了有效的激励机制。包括招生时高分学生的高额奖学金制度;培养过程中滚动式奖学金制度;毕业时优秀学生选择职业的竞争机制;第一年后可以换专业的制度;教学计划中规定可扩大选课自由、自主选择课程组;教学内容、方法以及考试方法中调动学生积极性的措施;课程设计、生产实习、毕业设计优秀成绩由学生自报、大组答辩确定;实行因材施教,优秀生导师制及筛选制度;免试研究生报名、考核、面试制度,并在选拔过程中加大获得省市竞赛奖、、创新成果等所占的权重,等等。这些激励机制,使得许多优秀新生对东南大学电气工程专业很向往,更加保证了优质生源。
重视实践能力,特别是创新能力的培养
东南大学在电工电子教学实验方面实力很强,其电工电子教学实验改革在全国享有盛誉,有很大的影响。东南大学电气工程专业在学生的教学实践环节也充分发挥了这一优势。这为培养学生的实践能力,特别是培养学生的创新能力提供了十分有利的条件。
科学规范的教学质量保障体系
东南大学全校及电气工程系都有一套相当完善的教学管理制度,大学生手册和教师手册中的各项制度、规定齐全。行政领导班子注重教学工作的基础性地位,分工明确,协调配合。教务线和学生管理线协调配合,抓好学风建设,严格执行校规校纪,确保正常教学秩序。注重教学文件建设,各类文件齐备。充分发挥教研室、教学委员会、学位委员会、学术委员会的作用,各司其职。充分利用计算机和网络等先进技术,提高教学管理水平和质量。
学校名称:上海交通大学
专业名称:电气工程与自动化
专业简介
上海交通大学电子信息与电气工程学院下设电气工程系、自动化系、计算机科学与工程系、电子工程系、信息检测技术及仪器系以及电工电子实验中心。目前,电气工程系有电气工程与自动化本科专业1个;有电力系统及其自动化、电机与电器、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工理论与新技术二级学科5个,其中,电力系统及其自动化为上海市重点学科;电气工程一级学科具有博士学位授予权,并建有博士后流动站;有电力工程新技术教育部重点实验室。2004年,在教育部一级学科排名中,上海交通大学电气工程学科综合排名第五。
专业优势与特色
“宽口径、厚基础、重实践”的电气工程创新人才培养体系
随着经济和科学技术的发展,社会对工程技术人才需求的格局发生了很大变化,一些工程技术问题的解决往往需要多学科多专业知识的交叉及综合,也更需要多样化、适应性强的人才。创新行为来源于不同的知识结构,创新性人才的培养已成为世界一流大学人才培养的共同目标。
基于上述理念,上海交通大学在1998年开始在对电气工程专业整合、实施宽口径电气工程与自动化专业人才培养的实践基础上,以及1999年至2001年举办的电气信息工程(EIE)试点班教学实践基础上,又于2003年开始对本科生实施按院招生按类培养模式。参照国际著名大学同类本科教学体系,构建了包含厚实的公共基础课程模块、宽口径的大电类学科基础课程模块、以电气工程一级学科为核心的专业主干课程和专业方向前沿与特色课程模块,以及贯穿始终的创新实践教学模块在内的人才培养体系。相应的课程设置反映了电气工程与自动化专业的立体化模块知识结构:理论基础模块知识、电工电子技术模块知识、计算机与信息处理模块知识、电力系统模块知识、电气设备与控制系统模块知识,体现了本专业以强电为主,强弱电结合、软件与硬件结合,抽象(电磁场)与形象(机电装置)结合,器件、设备与系统三位一体的模块知识结构特点。创新实践教学模块将实验教学、集中实践教学环节与课外的科技竞赛、大学生科研训练项目等有机结合起来。形成了包含实践-技能层、基础-提高层、综合-创新层和科技-研究层的多层次立体化实践教学体系,多方位提高学生的创新意识和实践能力。
从2003级开始,学生进校后的前两年在统一的大平台上进行基础课程学习及能力训练,经过一年半时间的学习后,学生根据个人专业志向并按一定要求选择专业,继续后面的专业课程学习。
高水平的师资队伍
电气工程与自动化专业长期坚持引进和培养并举建设教师队伍的原则,坚持教授必须承担本科生的教书育人工作。在本专业教学中采用校院系三级统一调配师资,打破院系界限、学科教研室界限,实现师资队伍的优化组合,由教学经验较为丰富、学术造诣较深的教授或副教授领衔组成课程组。近五年来,电气工程系绝大部分教授均为本科生上课,一些资深教授和博导通过指导毕业设计、指导课外PRP研究项目等形式参与本科生人才培养工作。
全方位教学管理、质量监控与服务体系
上海交通大学拥有一套完整的本科教学管理体系,该体系对教学全过程实行规范化管理,涉及本科专业设置、培养计划制订、课程建设、招生录取、教学管理条例、学生学籍管理及学生工作管理、教师工作规范条例、教师聘任条例、任课教师职责、教务员工作条例、监考职责以及教学事故认定和处理办法等等。在本科教学质量监控体系中,对教学全过程实行严格、规范的定期监控管理。
深入开展教学改革,促进人才培养质量的提高
学院除执行全校公共基础大平台课程体系外,还构建了由14门学科基础课程及4门独立设课的实验课程组成的大电类(电气信息类)基础课程教学大平台,这些课程的学习为学生今后的发展奠定了坚实的基础。电气工程与自动化专业通过课程优化整合形成了9门专业核心课程,即《电机学》、《电气工程基础》(一)(二)、《电力电子技术基础》、《数字信号处理》、《电机控制技术》、《电力系统继电保护》、《电气与电子测量技术》、《电力系统自动化》。结合电气工程一级学科专业培养特色,除了设置一级学科方向公共课程外,还灵活设置了多个二级学科专业前沿和特色以及跨学科选修课模块,并提供多种课程设计以及电气设备实验和系统综合实验等。
从2001级学生开始,学校实行学分制管理模式,提供学生更大的自主学习选择空间。在电气工程与自动化专业教学培养计划(如2005级)中,强调宽口径模块化专业培养模式,淡化了专业方向,对学生选不同的专业特色课程以及课程设计没有强制性规定,学生可以结合本人特长和兴趣,自行设计知识模块构成。在多项集中实践教学环节中,更加注重培养学生的创新能力和社会实践能力。
在电气工程与自动化专业的教学计划中,确立了《信号与系统》、《数字信号处理》、《通信原理概论》等课程为双语教学课程。此外,《基本电路理论》、《机电能量转换》、《自动控制原理》、《电力电子技术基础》等课程为部分学生选修的双语教学课程。双语教学采用英文教材、英文作业、英文试卷。
为了突出学生实践能力和创新能力培养,除部分课内实验分布于理论课程的整个教学过程外,该专业还将重要的基础课程实验、实践环节以及课程设计等独立设课,有专门的教学计划和任课教师,进行单独考核、单独计算学分和成绩。第8学期的整个一学期集中开展毕业设计工作。通过实验教学及创新实践环节,培养了学生设计和进行实验以及对实验数据进行分析、整理的能力;发现、定义和解决实际工程问题的能力;应用必要的技术和现代化工具的能力;团队合作与领导能力;书面和口头表达能力;科学思维能力;创新研究能力。
上海交通大学通过“211工程”、“985工程”投入大量资金建成了6个国家级重点实验室,以及一批国家部委、上海市、国家863重点(开放)实验室和国家工程研究中心,建成了具有国内先进水平的国家级教学示范中心——大学物理实验教学示范中心、国家工科基础课程教学基地——电工电子教学基地等。电气工程系建有电力工程新技术教育部重点实验室、上海市高压电器检测中心。通过校企联合,电气工程系还建成了上海交通大学——德州仪器TI联合实验室、上海交通大学-施耐德电气联合实验室、上海交通大学——嘉兴联胜联合实验室。此外还有电工电子实验中心、电力系统动模实验室、高电压实验室、电机实验室、电力电子与电力传动实验室等专业基础和专业实验室。重点实验室、联合实验室和专业实验室的建设为加强学生的实践能力培养奠定了重要物质基础。
在不断完善校内实践基地的同时,积极通过“产学研”结合建立长期稳定的校外实习基地。让学生直接参与供电公司、变电所等的管理,了解和接触生产实际,学到了校内课堂上无法学到的东西。目前,电气工程与自动化专业已建立了石洞口电厂、新安江水电站、上海电 机厂、闵行电厂、吴泾电厂、施耐德(中国)有限公司、思源电气有限公司、上海市电力公司、上海外高桥电厂等多个校外教学实践基地,这些实习基地的建设为电气工程与自动化专业学生的实习提供了有利的条件。
学校名称:重庆大学
专业名称:电气工程与自动化
专业简介
重庆大学电气工程专业1936年成立,1952年进行了专业调整,1955年增设电机与电器专业,改革开放后又增设了高电压与绝缘技术、电气技术、电磁测量等专业。1998年按照电气工程及其自动化专业招收和培养学生,2001年改为电气工程与自动化专业,现有电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、建筑电气与智能化等5个专业方向。该专业是重庆大学电气工程学院唯一的本科专业。
目前,重庆大学电气工程学院拥有国家工科电工电子基础课程教学基地、国家电工电子实验教学示范中心,电气工程一级学科为国家重点学科,拥有电气工程一级学科博士学位授权及博士后流动站,建有“输配电装备及系统安全与新技术”国家重点实验室及3个省(市)级重点实验室,拥有“高压输变电设备安全运行科学与新技术”教育部创新团队。专业现有专任教师109人,本科生1889人,全日制硕士研究生470人,博士研究生153人。
专业优势与特色
专业目标明确,课程体系设置既有先进性又切合实际。密切结合国家和地方重大教改项目,不断探索和实践专业人才培养模式、教学内容体系改革及专业建设,其成果获得国家教学成果一等奖1项、二等奖2项。
学科优势明显,师资水平高。依托国家重点学科、国家重点实验室、国家教学基地、国家实验教学示范中心,初步形成了教学、科研、学科建设三位一体、人才交融、协调发展的格局,提供了高水平本科人才培养的支撑条件。
注重产学研结合,培养高质量专业人才。毕业生供不应求,社会需求现状和预期好,为国民经济建设做出了积极贡献,深受用人单位欢迎。
学校名称:西安交通大学
专业名称:电气工程与自动化
专业简介
西安交通大学电气专业起源于1908年,是国内最早创立的电机专业,1917年从专科改为本科,1998年以前设有电机电器及其控制、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化、工业自动化等4个专业,1998年根据教育部颁布的引导性专业目录名称,将上述专业合并为电气工程与自动化专业,设有6个专业方向。
目前,该本科专业所在学院拥有电机与电器、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化、电力电子与电力传动、电工理论与新技术5个二级学科,2007年电气工程一级学科被评为首批国家重点学科,拥有电力设备电气绝缘国家重点实验室。在教育部2006年以及此前的第一次一级学科排名中,西安交通大学电气工程学科均综合排名第二。该专业现有专职教师109人,本科生1432人(包括本硕连读生178人),工学硕士研究生669人,博士研究生164人。
专业优势与特色
长期以来,该专业秉承西安交通大学“起点高,基础厚,要求严,重实践”的办学传统,形成了以下优势与特色:
专业建设与教学改革水平目前处于国内领先地位,充分发挥了示范辐射作用。从1996年开始,该专业先后主持了4项国家级教改项目,围绕电气信息类专业人才培养方案、教学内容和课程体系改革、电气工程类教改成果整合、专业规范制定等方面开展研究,获得2项国家级教学成果二等奖,所取得的教学成果被全国许多所大学应用。拥有1名全国教学名师和2名省级教学名师。
拥有电气工程(一级学科)国家重点学科和电力设备电气绝缘国家重点实验室,学科优势明显,提供了高水平本科人才培养的支撑条件。
拥有国家工科电工电子基础课程教学基地、国家电工电子实验教学示范中心。通过“基地”与“中心”的建设,促进了实验教学体系的改革和优化,科学构建了三层次的实验教学体系,开出了一批新实验,增加了设计性和综合性实验的比例,在实验中注重培养学生的工程意识和创新精神。电气工程与自动化专业的学生在科技创新活动和全国性的科技竞赛活动中,取得了一批优秀成绩, 教材建设和课程建设成果突出。该专业编写出版了《电路》等5部“十五”国家级规划教材和2部“十一五”国家级规划教材。所编写的教材被许多高校采用,在全国具有广泛影响;拥有电力电子技术、电路、工程电磁场、电工电子技术等4门国家级精品课程。
学校名称:华北电力大学
专业名称:电气工程及其自动化
专业简介
1958年建校时,原北京电力学院就设置了电气工程专业,其首先设置的4个专业中就包括了电力系统自动化和继电保护与自动远动技术两个专业(从哈尔滨工业大学搬迁而来)。随着教学改革的不断深入,专业名称几经改变。1998年,华北电力大学按照教育部新的专业目录中的“电气工程及其自动化”专业招收和培养学生,下设电力系统及其自动化、继电保护与自动远动技术、高电压技术、城市供用电、电力电子技术、电力市场、电气技术7个专业方向。
电气与电子工程学院拥有1个国家级重点学科,5个省部级重点学科和电气工程博士后流动站,具有一级学科博士和硕士学位授予权。拥有2门国家级精品课程和多门省部级精品课程。学院现有教师338名,其中,中国工程院院士1名、国家杰出青年基金获得者1名,长江学者讲座教授1名,国家百千万人才2名。学院有博士生导师22名,教授75名,副教授106名。教师师德良好,教学和科研水平较高,结构合理。
专业优势与特色
该专业具有如下优势与特色:面向电力行业,有明确的培养目标;师资队伍结构合理,重视青年教师培养;依托电力行业,有完善的实验与工程实践条件;产学研结合紧密。
学校名称:西南交通大学
专业名称:电气工程及其自动化专业
专业简介
西南交通大学电气工程及其自动化专业始于1949年7月成立的“电气运输”专业。1962年,发展为“电气化铁道供电”和“电力机车”2个专业。1981年,“电气化铁道供电”专业更名为“铁道电气化”专业。1985年,“电力机车”专业更名为“电力牵引与传动控制”专业。1996年,按照培养厚基础、宽口径,知识、能力与综合素质协调发展的人才培养模式,按大类培养将“铁道电气化”和“电力牵引与传动控制”2个专业纳入“电气工程及其自动化”专业。目前,该专业设有“电力系统及其自动化”、“铁道电气化”、“电力牵引与传动控制”、“磁浮与城市轨道交通自动化”4个专业方向。
电气工程及其自动化专业为国家级特色专业建设点,拥有2门国家级精品课程、电气工程基础国家级实验教学示范中心、“轨道交通电气化与自动化”国家教学团队和1名国家教学名师。拥有国家重点学科“电力系统及其自动化”、国家重点(培育)学科“电力电子与电力传动”、四川省重点学科“电工理论与新技术”和铁道部重点学科“铁道牵引电气化与自动化”,拥有“电气工程”一级学科博士学位授予权和博士后科研流动站,建有“磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室”、“铁道电气化与自动化铁道部重点实验室”和“四川省轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心”,拥有“磁浮技术与磁浮列车”教育部创新团队。
目前该专业所在的电气工程学院拥有教师188人,本科生1336人,全日制硕士研究生670人,博士研究生81人。
专业优势与特色
以国民经济建设和社会需要为导向,主动适应轨道交通发展需要,面向轨道交通电气化与自动化,培养高素质人才。专业培养目标明确,规格要求合理,行业优势明显,师生认可程度高。
坚持教育教学改革和质量工程建设,构建了多层次个性化人才培养体系,在人才培养模式、课程建设、教材建设、教学团队建设等方面取得了优良的成果,形成了优质的教学资源。
“重基础,强实践,求创新”构筑和实践了全方位多层次实践教学新体系,采用“以软带硬、资源共享”的建设理念,坚持“产、学、研”结合,加强国际交流与合作,建成了以个性化实验和科研项目实践为主的个性化、创新实践平台,建立了专业人才工程实践能力和创新能力培养的长效机制。
专业生源质量好,毕业生就业率高。毕业生在我国铁路电气化、电传动机车和车辆的发展建设中作出了重要贡献,得到社会和用人单位的广泛认可。
学校名称:山东大学
专业名称:电气工程及其自动化
专业简介
山东大学电气工程及其自动化专业始建于1946年,是该校工学门类中历史较悠久的学科之一。1952年设立发电厂及电力系统专业,后改称电力系统及其自动化专业。1956年设立电机电器专业,后改称电机及其控制专业。1978年设立继电保护及自动远动技术专业。1980年设立电气技术专业。1998年,将电力系统及其自动化专业、电机及其控制专业、继电保护及自动远动技术专业和电气技术专业等4个专业合并成现在的电气工程及其自动化专业。
山东大学电气工程学科是“211”和“985”重点建设学科。2007年电力系统及其自动化二级学科成为国家重点培育学科。目前山东大学电气工程学院拥有省级重点学科2个,省级重点实验室1个,省级工程技术研究中心4个。
2006年电气工程及其自动化专业成为山东省特色专业,2007年电气工程及其自动化专业成为国家第一类特色建设专业。
电气工程学院现有博士研究生导师15人,硕士研究生导师42人,长江学者特聘教授1人,长江学者讲座教授1人,进入国家“百、千、万人才工程”一二层次的学者1人,教育部新世纪优秀人才2人,省级有突出贡献的中青年专家3人,山东大学教学名师3人。
师资队伍构成:教授23人,副教授39人,其他高级专业技术职务10人,其中具有博士学位的40人(占48.2%),分别毕业于清华大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、沈阳工业大学、山东大学等高校,其中三分之一教师有海外研修经历。
近年来该专业出版教材、专著和译著等40余部,完成国家、省部和企业科研项目100多项,获得国家级发明奖和科技进步奖5项,省部级科技奖励30多项。自该专业设立以来为国家培养了近万名工程技术人才,为国家电力事业的发展做出了重要贡献。
专业办学的主要特点
山东大学电气工程及其自动化专业适应国家与地方发展的战略要求,以培养中国电气工程领域优秀本科生为目标,具有鲜明特色:
关键词: 电气工程;改造;自动化;趋势研究
从社会主义科学发展观角度思考,工业经济改革也应朝着更加先进的方向迈进。实施电气工程改造既可以提升电力行业的科技实力,也能为广大用户创造更加有力的条件。本文主要分析了电气工程自动化改造的相关问题。
1.电气工程及其自动化
1.1 信息技术
信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统,以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来,信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。
1.2 操控系统
由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展,固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键,并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统(MEMS)。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异,使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。
2.电气工程的实际运用情况
2.1 智能建筑
智能化建筑的发展必然离不开电气自动化,随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展,高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备,在资源方面,人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低,防干扰要求高,是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷,应该设计为一级防雷建筑物,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。
2.2 净化系统
净化空调系统控制自动监控装置,可以设计成单个系统的测量、控制系统,也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面,净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100,与设定点比较,用比例加积分、微分运算进行控制,输出相应电压信号,控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,控制回风温度应保持在18度-16度之间,从而使得洁净室温度符合GMP要求。
3.电气自动化控制系统的设计
3.1 集中监控方式
集中监控方式不但运行维护方便,控制站的防护要求也不高,而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,所以处理器的任务相当繁重,处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控,致使主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂,查线也不方便,而大大增加了维护量,还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
3.2 远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高,使得电厂电气部分通讯量相对又比较大,所以这种方式大都用于小系统监控,而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。
4. 电力系统自动化改造的趋势
4.1 功能多样化
传统电力系统的重点功能集中于发电、输电,在传输期间对电能值大小的转换缺乏足够的功能。电力系统自动化改造之后,系统功能日趋多样化,电压转变、电能分配、用电调控等功能均会得到明显的改善,系统自动化状态,符合了系统高负荷运行状态的操作要求。
4.2 结构简单化
结构问题是阻碍电力系统功能发挥的一大因素,多种设备连接于系统导致操作人员的调控质量下降,部分设备在系统运行时发挥不了作用。系统自动化改造后结构得到了充分的简化,且功能也明显优越于传统模式,促进了电力行业的持续发展。
4.3 设备智能化
电力设备是系统发挥作用的载体,电厂发电、输电、变电等各个环节都要依赖于设备运行。早期人工操控设备的效率较低,自动化改造之后可利用计算机作为控制中心,利用程序代码指导电力设备操作,智能化执行设备命令,以逐渐提升作业效率。
4.4 操控一体化
当电力系统设备实现智能化之后,系统操控的一体化便成为现实。如:机械一体化、机电一体化、人机一体化等模式,都是电力系统自动化改造的发展趋势。电力系统一体化操控“省力、省时、省钱”,也为后期继电保护装置的安装运用创造了有利的条件。
5 .继电保护运用于自动化改造
5.1 针对性
由于电力系统自动化改造属于技术改造范畴,需要对系统潜在的故障问题检测处理。继电保护具有针对性的处理功能,可根据系统不同的故障形式采取针对性的处理方案。如:电力设备出现短路问题,继电保护可立刻把设备从故障区域隔离;线路保护拒动作时,继电保护可将线路故障切除,具有针对性的故障防御处理功能。
5.2 稳定性
继电保护对电力系统的稳定性作用显著,特别是在故障发生之后可维持系统的稳定运行,以免故障对设备造成的损坏更大。良好的运行环境是设备功能发挥的前提条件,如:继电保护装置能快速地切除故障,减短了设备及用户在高电流、低电压运行的时间。通过模拟仿真,保证了系统在故障状态下的稳定运行,防止系统中断引起的
损坏。
5.3 可靠性
对电力系统实施自动化改造的根本目的是满足广大用户的用电需求,系统能否可靠地运行也决定了用户或设备的用电质量。继电保护装置的运用为系统可靠性提供了多方面的保障,如:安全方面,强大的故障处理功能保障了人员、设备的安全;效率方面,多功能的监测方式可及时发现异常信号,提醒技术人员调整系统结构。
6.结语
电气工程是社会现代化发展的重点工程,关系着我国工业经济及科学技术水平的进步情况。深入研究电气工程改造及其自动化趋势,是企业未来发展的必然要求。面对电气工程自动化改造活动,企业应加强多方面的调控管理,确保改造工程达到预期的成效,提升电气工程的运行水平。
参考文献
【关键词】:电气自动化;发展;应用
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)-08-0186-04
一、电气自动化的发展
电气工程及其自动化的触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。据估计,随着国外大企业的进入,在这一专业领域将出现很大缺口,那时很可能出现人才供不应求的现象。电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关,发展非常迅速,现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分,广泛应用于工业、农业、国防等领域,在国民经济中发挥着越来越重要的作用,下文就来简述一下我国电气自动化的发展历程:
(一)全空型的电力电子开关。于上世纪五十年代晶闸管出现了,它标志着运动控制的新纪元。尽管它是第一代电子电力器件,但仍被沿用至今。随后交流变频技术出现后相继有出现了全控制式器件如GTR等。这是电力电子器件的第二代;接下来是IGBT和MGT这一类复合型电力电子器件可以称为第三代器件。最后是功率集成电路,PIC即第四代电力电子器件。
(二)由低频向高频方向发展的电路。不断更新的电力电子器件势必要引发变换器电路的换代。
当应用于普通晶闸管时,直流传动的变换器主要是整流相互控制,交流变频传动则是交―直―交变频器。当电力电子器件转换到第二代的时候,PWM变换器采用的相应也要多些。因为采用了PWM变换器之后不仅提高了功效,并且能够减少高次谐波对电网的影响,合理解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。随着应用的深入,PWM也存在着诸多缺陷,因此也就有了谐振式直流逆变器电路的发展。
(三)交流调速控制理论。交流电机磁场定向远离市由德国学者F・Blaschke所提出来的,这一理论的提出为交流传动高性能控制奠定了深刻的理论基础。但他提出的这个思想远不能够达到理论的操控效果。于是事隔14年后于1985年德国鲁德大学的Depenbrock教授又提出了直接转矩控制的思想,紧接着有将它推放到了弱磁调速的范围内。可以说他的这一控制思想新颖,控制结构简单明了,信号处理的物理概念明确,是一种高静动态性能的新型交流调速方法。
(四)通用变频器的投入使用。通用变频器:系列化、批量化、占市场量最大的中小功率变频器。先后变频器经历了第一代:普通功能型U/F控制型;第二代:高功能型U/F型;第三代:高动态性能适量控制型。
(五)单片机的发展。占主导地位的MCS-51的8位机虽占主导地位,但是它的功能还比较简单,指令集短小,因此就有了适合大批量生产的PIC系列单片机的推广使用,它不仅具有很高的可靠性,而且保密性高。
二、电气自动化的应用
一直以来,我国在CIMS,自动控制,机器人产品,专用集成电路等等方面有了长足的进步。例如:“基于微机环境的集成化CAPP应用框架与开发平台”开发了以工艺知识库为核心的、以交互式设计模式为基础的综合智能化CAPP开发平台与应用框架(CAPPFramework),推出金叶CAPP、同方CAPP等系列产品。具有支持工艺知识建模和动态知识获取、各类工艺的设计与信息管理、产品工艺信息共享、支持特征基创成工艺决策等功能,并提供工艺知识库管理、工艺卡片格式定义等应用支持工具和二次开发工具。系统开放性好,易于扩充和维护。产品已在全国的企业,特别是CIMS示范工程企业,推广应用,还研制了自动控制装置及系列产品,红外光电式安全保护装置,大功率、高品质开关电源的开发。机器人产品包括移动龙门式自动喷涂机,电动喷涂机器人,柔性仿形自动喷涂机,往复式喷涂机,自动涂胶机器人,框架式机器人,搬运机器人,弧焊机器人的研制。以上这些产品的开发应用还只是电子工程与自动化在生产中的一个侧面,不足以反映其全貌。在国外先进技术的冲击下,从各个方面进行新一轮技术重组。形势是严峻的,同时也充满机遇。
电气自动化技术尽管已经广泛应用与我国国民生产的各个部门和领域,但它仍需要不断革新,不断发展。
参考文献:
[1]《电气自动化专业拓展一楼宇智能化方向》作者:毛臣健
关键词:电气工程;改造;自动化;趋势研究
发展是推动社会进步的根本要素,制定科学发展观是促进我国国民经济效益增收的最佳方式。工业经济是三大产业的核心,决定了未来国民经济的改革发展趋势,搞好工业产业的内部结构模型是极为关键的。电气工程是工业经济的重点项目,对企业生产加工、系统供电、人机操作等均有较大的决定作用。经济全球化发展以来,中国企业参与国际竞争成为了必不可少的趋势,只有充分发挥本国经济等方面的优势,才能争取创造更多的经济收益。从社会主义科学发展观角度思考,工业经济改革也应朝着更加先进的方向迈进。实施电气工程改造既可以提升电力行业的科技实力,也能为广大用户创造更加有力的条件。本文主要分析了电气工程自动化改造的相关问题。
一、电气工程及其自动化
电气工程是现代科技领域中的核心学科之一,更是当 今高新技术领域中不可或缺的关键学科。例如正是电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来,并将改变人类的生活工作模式等等。从某种意义上讲,电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平。正因为此,电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括以下内容。
1.信息技术
信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带计算机网络及通讯系统,以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来,信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。
2.操控系统
由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展,固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键,并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统(MEMS)。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异,使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。
二、电气工程的实际运用情况
1.智能建筑
智能化建筑的发展必然离不开电气自动化,随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展,高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备,在资源方面,人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低,防干扰要求高,是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷,应该设计为一级防雷建筑物,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。
2.净化系统
净化空调系统控制自动监控装置,可以设计成单个系统的测量、控制系统,也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面,净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100,与设定点比较,用比例加积分、微分运算进行控制,输出相应电压信号,控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,控制回风温度应保持在18度-16度之间,从而使得洁净室温度符合GMP要求。
3 电气自动化控制系统的设计
最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据,这些要求常常以工作循环图、执行原件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供,对于有调速要求的场合,还应给出调速技术指标。其他如:启动,转向、制动、照明、保护等要求,应根据生产需要充分考虑;在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单,经济;妥善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的,要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好二者的关系;正确合理地选用电器元件;确保使用安全、可靠;制造美观、使用维护方便。
(1)集中监控方式
集中监控方式不但运行维护方便,控制站的防护要求也不高,而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理,所以处理器的任务相当繁重,处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控,致使主机冗余的下降、电缆数量增加,投资加大,长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时,隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线,由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位,这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂,查线也不方便,而大大增加了维护量,还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
(2)远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高,使得电厂电气部分通讯量相对又比较大,所以这种方式大都用于小系统监控,而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。
(3)现场总线监控方式
目前,对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中,而且已经拥有了丰富的运行经验,智能化电气设备也有了较快的发展,这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了坚实的基础。现场总线监控方式使系统设计更加具有针对性,对于不同的间隔可以有不同的功能,这样就可根据间隔的情况进行设计。这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外,还可以减少大量的隔离设备、端子柜、模拟量变送器等,而且智能设备就地安装,与监控系统通过通信线连接,节省了大量控制电缆,节约了很多投资和安装维护工作量,从而降低成本。此外,各装置的功能相对独立,组态灵活,使整个系统具有可靠性而不会导致系统瘫痪。因此,现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
三、结束语
总之,电气工程是社会现代化发展的重点工程,关系着我国工业经济及科学技术水平的进步情况。深入研究电气工程改造及其自动化趋势,是企业未来发展的必然要求。面对电气工程自动化改造活动,企业应加强多方面的调控管理,确保改造工程达到预期的成效,提升电气工程的运行水平。
参考文献:
[1]李艳.继电保护设备的实时数字仿真测试系统综述[J].电气应用,2008,12(05):30-31.
[2]梁小茹.电气人员仿真培训中培训管理系统的研究[J].华北电力大学学报,2008,20(11):141-142.
[3]王邦志.电气工程集中监控仿真培训系统的设计与实现[J].电网技术,2004,15(8):66-67.
[4]付金山.国网电力动态模拟实验室启用[J].中国电力报,2009,40(18):77-78.
[5]赵军详.电气工程自动化改造的重点研究[J].中国工业经济发展,2010,28(10):28-31.
[6]王泽民.工业产业机构调整及经济模式转变的分析[J].工业经济,2010,18(12):44-43.
关键词:高电压技术;课堂教学;教学改革
作者简介:关伟民(1978-),男,湖北武汉人,武汉大学电气工程学院,副教授;蓝磊(1969-),女,四川自贡人,武汉大学电气工程学院,教授,博士生导师。(湖北 武汉 430072)
基金项目:本文系武汉大学教改基金项目(项目编号:JG2013037)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)06-0050-01
“高电压技术”是武汉大学电气工程学院电气工程及其自动化专业本科学生的一门专业课程,在2013年学院制订的“电气工程及其自动化专业本科培养方案”中将其列为电气工程核心课程中的必修课程。该课程内容涉及高电压技术领域中的一些基础理论知识、设计计算方法、高电压试验、绝缘测试技术及电力系统过电压等,内容十分丰富,是电气工程技术人才必备的专业技能,更是从事高电压输变电技术及高电压在其他领域应用的一门专业技术。
然而,根据原国家教委提出的《面向21世纪高等教育教学内容与课程体系改革计划》及教育部《关于提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号),为加强学生的专业基础和工程综合素质培养,拓宽专业知识,改善课程设置和优化教学内容的要求,各学校普遍增开了通识教育课和大量的选修课,大大压缩了各专业课授课学时。“高电压技术”课程则由原来的54学时压缩为36学时,整整压缩了三分之一。在大幅减少授课学时的情况下,如何高质量地完成该课程的授课任务则是任课老师必须面对的现实问题。为此,笔者针对“高电压技术”课程的内容特点和教学实际,通过总结多年来的教学经验,充分利用学校现有的教学资源,对该课程的课堂教学模式、教学方式和具体的教学方法等开展了一系列探索与实践,取得了良好的教学效果。
一、优化教学内容,突出课程特点
“高电压技术”课程由于其专业性较强,所涉及的学科门类较多,比如:数学、物理学、化学、电工学及电子学等,所授专业内容也十分庞杂。因此,要求对课堂教学内容必须进行整合优化,突出专业特色,让学生抓住主要矛盾,掌握课程的核心知识点。通过总结该课程多年来的教学经验,对课程内容进行认真科学梳理,将“高电压”作为该课程的主要特色,将“髙电压”与“绝缘”作为该课程要解决的主要矛盾,围绕“特点”和“矛盾”来组织教学内容和由此演绎出一系列高电压技术中的各种研究课题。比如:电力系统与高电压、高电压的产生与测试技术、电力系统过电压及其防护、绝缘特性及试验、绝缘配合以及高电压在其他领域中的应用等。通过课堂授课,特别是第一次课,就要全面地向学生讲明课程特色,突出要解决的矛盾,理清课程主要内容及各部分之间的脉络联系,让学生树立起“我将来要当电气工程师,现在就必须学好高电压技术”的坚定信念,以及了解该课程的基本知识体系,做到心中有数。
在讲授后续各章节的具体内容时,要特别强调结合生产和生活实际以及电力系统实际,举例阐述相关内容。比如讲气体放电和电介质极化时,就告诉学生:家用厨房消毒柜就是利用高电压下空气放电产生的臭氧来灭菌消毒的;微波炉则是利用水分子在微波电场中的极化损耗来加热带有水分的食物等等,让学生听起来饶有兴趣,感到“高电压技术”并不遥远。
二、综合运用各种教学手段和方法,做到优势互补,提高课堂教学质量
教学实践表明,综合运用各种教学手段和方法,可以做到优势互补,是提高课堂教学质量的有效途径。众所周知,现代多媒体教学是一种创新,它将信息技术与课程教学相结合,具有生动、形象、直观、灵活、信息量大的突出优点。[1]因此,为提高课堂教学质量和讲课效率,必须设计和建立一套完善的多媒体课件教学系统。但是,在实际教学过程中也暴露出仅用多媒体教学的不足之处。据学生反映,多媒体具有画面瞬息多变、一晃而过、翻页太快、往往来不及思考、概念印象模糊、记忆肤浅等弊端,因此必须恰当使用多媒体课件。笔者的体会是,使用多媒体但决不能依赖多媒体,而是将使用多媒体课件与传统讲课方法有机结合,实现优势互补,获得最佳授课效果。这就要求多媒体课件不能是书本的拷贝,更不能对着多媒体课件照本宣科,而是要求课件制作必须精良,使用要恰到好处,如一些复杂的图表、曲线、结构、动画,以及某些视频则必须用多媒体表现。例如,在讲到雷电放电时,插播十几秒钟的典型自然雷电放电视频录像,把平日里大家都熟悉的自然现象搬到课堂上,不仅充分展现出了大自然中雷电的神奇与威力,而且使学生感到震撼并由此激发出一种强烈的求知欲望,想尽快地了解那让人生畏的“打雷”到底是怎样产生的?应该如何防止其危害?然而,对一些公式推导及基本概念的讲解则用传统的讲课方式并在黑极上板书的教学方式则会更好些,它能让学生跟着老师的思路一步一步听下去。在讲述时应注意要有语速快慢变化,声调要有抑扬顿挫的节奏感,板书要简洁、清楚和流畅,才能充分彰显讲课的艺术之美。比如在讲到电子崩的电子数目时,通过老师一步一步地推导计算,让学生充分享受到“微分”与“积分”的乐趣。如此综合运用不同的教学手段和方法,使授课变得精彩,让学生始终紧扣教学内容,轻松愉快地步步跟进,对知识理解深透,记忆牢固。
三、课前集中练习,让“互动”落到实处
“高电压技术”对电气工程及其自动化专业的学生而言,是一门全新的专业课程,其特点就是“三新三多”,即新概念多、新名词多和新物理现象多。不少概念是同学们前所未闻的所谓“反常”概念,但在高电压技术领域中却是经常运用的基本概念。新概念、新名词在一定程度上可激起学生探究的好奇心,这是对学习有利的一面,但同时也容易让部分学生因概念冷僻、难懂、难记而产生听觉疲劳并渐渐失去学习兴趣,这又是对学习不利的一面。在学习过程中,有不少学生正是在接触新课程不久便开始厌学的。这些学生往往对学习新课程缺乏充分的心理准备,新鲜劲一过,新概念却仍在一个接着一个袭来,越听越烦,越来越听不进去,似懂非懂,思想便容易开小差,久而久之,积重难返,以致最后掉进补考或重修的泥潭。因此,掌握一系列的新概念、新名词成为学生在学习新课程时必须迈过去的一道坎。如何帮助学生迈过这道坎?有人建议采用课堂互动的教学模式,围绕一个核心概念,以概念测试题组织教学。[2]笔者的做法是在课前设计了一个5~8分钟的集中练习环节,使师生互动,学生互动,大大活跃了课堂气氛,提高学生的学习兴趣,加深对新概念的理解并强化记忆。小小的一个教学方法改革尝试却收到了意想不到的效果。
所谓课前集中练习,其具体做法是每次上课,老师提前到达课堂,利用开课前几分钟的时间将前一次课所讲的基本概念、重要名词、定义和公式等整理成4~6个小题目,以最简洁的形式书写到黑板上,然后请同学上台作答,一人一题。做完后由学生自己请其他同学上台批改、补充、完善,最后由老师讲评,前后过程大约化费5~8分钟。通过这个环节的师生互动及学生间的互动,让每个人的注意力都集中在做题、批改和听讲评上,不经意间上一次课的核心内容在互动中被牢牢掌握了。
由于集中练习的题目均系上一次课的核心内容,系知识点所在。试想,一次课就只有那么几个新概念,那么几个知识点,通过这样一边学,一边互动,一边记忆,一个学期坚持下来,其教学效果自然也就可想而知了。
四、组织好参观实习,现场做课程总结
针对“高电压技术”课程专业性强、实践性强的特点,利用实验室条件为该课程专门设计了一个参观实习,并在参观实习中做课程总结来结束其课堂教学。
武汉大学高电压与绝缘技术实验室是一个部级重点实验室,条件十分优越。在该课程结束时安排一次到实验室参观实习,重点参观高电压试验大厅和220kV高压户外试验变电站。结合高压大厅和变电站的设备,将该课程的重点内容逐一进行梳理和总结,给学生以系统的、直观性的理解和认识,从高电压的产生到试验设备,从绝缘理论到绝缘测试技术,从电力系统到过电压保护等等,理论联系实际让学生身临其境大开眼界。有不少学生通过该课程的学习立志从事高电压技术的研究,也有人日后真的成了高电压与绝缘技术学科的研究生,继续在高电压技术领域深造。
五、结语
针对“高电压技术”课程特点,结合学校的具体教学情况和实验室条件,因地制宜地开展该课程课堂教学模式、教学方式和教学方法的改革与实践,有效地调动了学生的学习兴趣,变被动学习为主动学习,使学生学出了自信和成效,让老师和学生共同分享到课堂教学改革的乐趣和收获,为电气工程类专业课程的课堂教学改革进行了有益的探索。
参考文献:
关键词:电气工程; 自动化技术; 工程
中图分类号:F407文献标识码: A
一、前言
现今社会,人们对生活质量的要求越来越高,针对电气工程及其自动化方面的要求也日益严苛,电气工程及自动化所涉及的层面也越来越广,它不仅要满足安全用电、家电用电量、照明等生活上的需求,更重视其方便、实用、美观的使用效果。
二、自动化技术应用于在电力系统中
(一)分散测控系统(DCS)
发电厂分散控制系统(DCS)在一般情况下采取的是分层分布式,它主要是由冗余的高速数据通讯网络(以太网)、运行员工作站(0S)、工程师工作站(ES)和过程控制单元甲(PCU)四个方面组成的;MCU 模件则是通过智能I/O 模件和冗余的I/0 总线通讯。而智能1/0 模件和冗余配置的主控模件阿(CU)是过程控制单元 (PCU)的组成部分。PCU 第一时间接受现场开关量、电气量、热电阻、热电偶、变送器等所传播信号,经过处理后对设备状态、参数进行实时打印和显示,然后立即传出信号从而驱动执行机构,顺利完成生产流程的联锁保护、控制和监测等功能;而工程师工作站浑(ES)和运行员工作站(OS)主要提供人机接口。工程师工作站(ES)主要是给工程师提供系统诊断、维护以及系统组态修改和设置的手段。OS 接收PCU 传送来的信号然后又向PCU 发出指令,它主要是方便操作人员控制和监视机组的运行[1]
(二)电网调度自动化
电网调度控制中心的计算机系统、服务器、工作站、打印设备、大屏蔽显示器等是组成电网调度自动化的主要部分,它主要是由电力系统广域网连结,另外还有变电站终端设备、调度范围内的发电厂、下级电网调度控制中心等其他部分。电网调度自动化有以下几点功能:自动发电(省级电网以上)、自动经济调度(省级电网以上)并适合电气市场营运的要求、电力负荷预测、电力系统状态测评、监控电网运行安全分析等。
(三)变电站自动化技术
变电站自动化技术主要是为了取代电话人工操作和人工监视,提高工人的工作效率,扩充变电站的监视和控制功能,加强变电站运行的安全性。变电站自动化技术的主要特点1.实现各种数据的统计以及设备运行管理的自动化2.实现监视操作的计算机屏幕化3.实现二次设备集成化、网络化、数字化,并且尽量采取计算机光纤或电缆替代电力信号电缆4.实现全微机化设备代替常规电磁式装置,变电站自动化的目的是对变电站运行中的各种电气装置进行全面且有效控制和监视。
三、供配电系统的配置
电力在整个人类社会生活以及现代工农业中的使用非常之广泛,通常高层建筑采用10kV 电压供电,而一般的建筑则是采取低压供电。
(一)低压设备以及低电压配电系统
低压配电方式的定义:低电压配电方式指的是低电压干线的配电方式。常用的低电压配电方式有链式、树干式、放射性三种形式。低压配电系统是指由配电线路和配电装置所组成系统。常见的低压设备的用途及其特点。在一般情况下,低压电气设备则指的是电气设备的电压在1000V 之下,例如在建筑施工中最常见的低压电气设备就有低压配电柜、接触器、自动空气开关、熔断器、刀开关等[2]。
(二)电力负荷以及电力系统
电力系统的概念是,由用户、电力网和发电厂所构成的一个统一系统就叫做电力系统。因为在电力系统中,若是每一个发电厂单独地给每一个用户供电,这样做的可靠性不高。还有如果某一个电厂发生了意外事故或者需要停机修整时,那么该发电厂所供电的地区就会被迫停电,在这种情况下如果把多个电力用户、电力网和发电厂连成一个整体,这样就能加强供电的可靠性、连续性、运行的经济性、安全性、提升设备的利用率,在一定程度上减少该区域的总备用电容量。
三、高压设备与310KV 变电所
(一)选择变(配)电所位置的主要原则有:1.高层建筑地下层的变(配)电所的安装位置,应该选择在散热、通风、干燥条件相对好的地点;2.不能安装在有侵蚀性气体、多尘、或水雾(如大型冷却塔)等的地方,若是无法避免时,记住也不能装在污染源的下风侧;3.不能安装在有剧烈晃动的地点;4.在变(配)电所做为单独的建筑物时,不能安装在地势较低和有可能积水的地点;5.不能安装在浴室、厕所甚至是其他常年积水场所的周围或这正下方;6.安装时应注意装在接近电源侧,进出线方便,运输方便的地方;6.要靠近负荷中心,节约输电线的使用量,减少电能的损耗。
(二)主结线的特点和方式。主接线指的就是一次接线,变电所的主结线就是指所谓的电力变压器、母线、各种开关电器、互感器、电力电缆并联电容器等的电气设备按照一定的顺序依次连接的,用于分配和接受电能的电路。主结线是确定配电装置安装方式和选择电气设备的重要依据,同时也是操作人员进行事故处理和各种倒闸操作的重要线索。基本的结线的方式有桥式接线、单母线接线、双母线接线等几种[4]。
(三)变(配)电所的布置和形式方式。1.一般情况下由低压配电室、高压配电室和变压器室三个部分组成的变电所是10kV 变电所。2.变电所的主要有高台式、成套式、杆上式、附设式、或独立式等形式的变电所。另外附设式又可以分为外附式和内附式两种。
四、建筑设备的自动化系统
建筑设备的自动化系统也就是一套中央监视和控制系统。利用它来集中监控建筑群或是单个建筑物里的每一种防盗、防火设施、冷热源设施、空调设施、电力设施等设施,从而确保建筑的安全,保护人民群众的财产生命安全,并且在充分保护环境和节约能源的前提下,保证建筑内的每一种设施都能够充分发挥它的作用。
五、楼宇自动化控制
一般来说计算机集散控制也就是分散控制集中管理,这也是楼宇自动化控制系统的核心。楼宇自动化的分散控制器一般情况下直接采用数字控制器(DDC),它主要是运用上位计算机对画面进行管理和监控。其手段主要是各种专用控件、脚本、曲线、动画、文本和数据库等。楼宇自动化主要包含:电力供应监控系统、综合保安系统、照明监控系统、电梯运行监控系统、消防监控系统、给排水监控系统、空调与通风监控系统等方面[5]。楼宇自动化系统的主要设计目的是在于对建筑中各类机电设备的信息进行处理、归类、判断和分析,对于各个系统中的设备集中进行管理和控制,从而保证各子系统中的设备能够井井有条、协作统一、高效且有序地运行,建立一个安全、舒适、高效的工作环境,最大程度地降低各个系统的造价,以及节省日常管理费用和能源的消耗,进一步升华智能建筑的高水平现代化服务和管理,使项目的投资可以得到一个良好的回报。
结束语
电气工程及自动化在不断快速发展的同时,相应的问题也随之产生,因此需要技术人员在以后的发展过程中,不断学习新技术、新思想,各个企业也应该把握住机会,尽力去完善。众所周知,电气工程及自动化对社会工业生产和人民生活的影响也越来越大,应抓住机遇,强化队伍专业技能,不断引进和学习新技术,进一步去利用信息共享、知识迅速传递的优势,实现自动化综合处理能力及效益的不断提高。
参考文献:
[1]韦庆功.浅谈建筑电气工程的科学设计与施工.黑龙江科技信息.2010(12).
关键词:建筑智能化;电气工程;管理技术
中图分类号:F407文献标识码: A
一、建筑智能化电气工程管理
现今,人们对居住环境、生活智能化的要求越来越高,对生活品味的追求日渐提升,从居民对建筑物标准的要求上即可看出,现在的人们对建筑中智能化管理的需求越来越强烈,因此这就为建筑智能化电气工程管理的应用提供了广阔的空间,越来越多与智能化电气工程相关的新技术应用于现代建筑中。建筑智能化电气工程的施工主要步骤如下:①对整套配电柜和其调控设施进行安装;②对架上电缆以及电缆桥架进行安装;③对架空线路以及上步装置的智能化电气设备进行安装;④对变压器进行安装;⑤对配电以及动力装置进行安装;⑥对柴油发电机组进行安装;⑦对持续电源进行安装;⑧对低压电动机进行安装;⑨对电加热器以及电动执行部分进行安装并接通其线路;{10}[10以后的符号跟之前的不一致。]对以上安装的智能化电气动力装置进行调试运转;{11}对开关插座等装置进行安装;{12}对接地设备进行安装;{13}对裸母线、非开环母线等母线进行安装;{14}对电缆线路进行铺设并且对电缆头进行安置制造;{15}对导管、线槽、穿管进行铺设;{16}给槽板、钢索配线;{17}对线路的安全性能进行测试;{18}对照明设备进行安装;{19}对照明设备进行调试运行;{20}对避雷设备进行安装;{21}对接闪器以及定位点进行安装,对环境的变化及使用功能的变化具有感知能力。如:感知建筑物内外温度的变化,监视建筑物内人员流动及大门的启闭等。传递、处理感知到的信号及信息,对其进行分析和判断。如:把传感器获得的有关温度变化的信息传递到控制中心,分析建筑物内温度的变化,与系统温度设定值进行比较,判断变化趋势;{22}验收工程,及时修改调整。
二、建筑智能化系统工程的应用现状
1、智能化建筑概念
在当今的建筑智能化电气工程管理中,人们对高科技的需求越来越强烈,因此,新技术的应用日渐增多,智能化管理技术就是其中应用较为广泛的一种。智能化技术又可以成为“人工智能技术”,它是计算机技术的一个组成部分,是将“GPS定位技术”、“精密传感技术”以及“计算机技术”集中于一体的综合技术。“人工智能”这个词语最早是在1952年提出来的,主要是由智能控制系统、处理语言系统、专家系统、识别图像系统以及识别语言系统等组成。智能化技术诞生至今,在控制领域的应用最为广泛。
智能化技术在建筑智能化中的应用,主要有自动控制技术、通信技术、网络技术和数据技术几个方面,智能建筑主要由三个部分组成,楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统。近年来,随着科技的飞速发展,智能化技术在生活中的应用也逐渐增多,其发展也日新月异,研究者们根据实际生活的需要,综合自动化、仿生学、语言学等多种学科的知识,加入更加实用的功能,在中国兴建的大型建筑将占全球一半,而现代大型建筑的主流是智能化大厦,因此智能化大厦的弱电系统研究及实施,成为自动化控制领域里的一个重要分支,将现代大厦建设成具有国际先进水平的智能大厦,并保有今后进一步的扩展性。
2、智能化建筑发展现状
由于我国的智能化建筑发展起步较晚,目前还处于起步阶段,因此在发展过程中还存在很多缺点和尚待完善之处。首先,我国建筑智能化发展的水平低。建筑的智能化系统功能短缺,导致有些工程无法如期完成,从而拖延了建筑整体的完成,难以保证效率;另外,国内一些厂家生产电子产品的质量较差,故障率很高,而国外进口产品价格偏高,给日常生活带来极大的不便,使智能建筑并不为一些业主青睐。其次,我国智能化发展十分迅速。从1990年开始,智能化工程已经成为我国建筑工程十分重要的一部分。在十多年的探索和积累中,我国的智能建筑已经大有普及之势,实际应用水平也有了很大的提高。另一方面,社会需求量明显增大。进入信息时代以后,人们的脑力劳动急剧增加。对舒适宜人的生活环境、方便快捷的办公场所以及人性化的建筑设计理念的需求都将智能建筑推向了一个新的高度。同时,“五位一体”的新型经济发展模式要求,国家节能减排力度的不断加强,也将为智能建筑带来新的发展契机。
三、建筑智能化工程管理技术的应用问题
1、建筑智能化工程存在的问题
尽管建筑智能化工程在今年来已取得了较快的发展,在各个方面都取得了骄人的成绩,但是由于其发展历程短等方面的原因,我国建筑智能化还存在一些问题有待我们去解决。具体而言,主要包括以下几个方面:第一,缺少系统规划理念。由于建设单位对智能化系统的理解深度还不够,因此,常常片面地提出一些不切实际的要求,而承包单位对以需求为主导规划理念的缺乏,管理部门专业技术人员的缺少,造成经常是外行管内行,最后导致仅仅简单以技术系统的数量堆砌为衡量建筑智能化的标准,进而使整个工程的有效性降低。第二,设计院设计过程脱节。建筑智能化系统工程的设计单位主要是建筑设计院和系统集成商。无论是设计院还是集成商,在从事智能化系统工程中均存在各自的弱点;设计者的知识更新、知识储备、实践经验等方面与快速发展的工程建设要求不相互匹配,设计人员不熟悉当期主流产品的技术性能、技术要求,进而造成建筑工程的具体实施过程和设计院的规划出现不一致现象,以致由于设计问题影响到工程质量。
2、加强对建筑智能化工程的管理,促进智能化行业健康发展
首先,高素质人才的缺乏依然是目前行业的重大问题。因此,有必要加大力度培养一批技术水平过硬的专业科研人员,在技术开发,科研设计等方面深入探讨,在现有理论研究的基础之上,组织更多由多方参与的研讨会,听取包括建筑商,施工单位,业主,集成商等众多意见,共同磋商行业发展的方向和出现的问题。建立行业专项研究基金和奖励基金,不断推动科研水平的提升,以此促进整个行业的发展。其次,在系统分析阶段,首先要定义清楚用户所需的智能化系统,在系统规划设计阶段,为用户做出详细的系统规划书,并在详细设计阶段做好技术设计与施工组织设计。协调好各部门之间的设计和职责问题,合理安排布置,统筹兼顾,有的放矢。在具体实施中,纠正总体设计中的问题,进行优化设计。再次,施工中要严格按照施工工序,合理设置质量控制点,控制工序活动质量,检查工序活动的结果,掌握质量动态,完善施工检查与验收过程。抓好施工现场的项目管理,做到施工有序进行。加强后期服务维修工作的力度,对维修人员和使用人员进行专门业务培训,采用竞争上,对技术不过关人员进行淘汰,为智能建筑赢得良好的口碑。
结束语
近年来,我国建筑工程的发展非常迅速,与此相关的施工管理技术也日渐提高。人们随着生活水平的进步,对生活的智能化、居住环境的便利性提出了新的更高要求。智能化电气工程是建筑工程中比较重要的一种施工项目,与智能化电气相关的装置、设备等的建设工程管理都属于此类。建筑智能化电气工程施工管理的好坏关系着整个建筑是否能正常完工使用。随着高科技逐渐引入建筑工程中,智能化技术在其中使用的越来越广泛。智能化管理技术是将GPS定位技术、计算机技术以及精密传感技术集中一体应用的高科技综合技术。智能化技术的引用,不仅可以减少建筑智能化电气工程中的人力成本,而且这种技术也显著提高了操作的准确度和工作效率,缩短了工程所需的周期,并且也便于工程完工后对其进行监督检测。
参考文献
[1]杨东辉.关于建筑电气和建筑智能化工程安全及质量问题的探究[J].科技致富向导,2014,02:170-171.