电气工程调研报告

关于电气工程及其自动化的调研分析

摘要：随着电力应用的日趋广发以及自动化技术的发展，电气工程朝着新的发展阶段前进——电气工程自动化。要把握好电气工程的发展，不仅要了解电气自动化技术以及电气工程控制系统发展现状，而且要展望它们未来的发展趋势。而对于有就业打算的学生，更要了解国内电力、电器行业的知名公司以及就业情况，为以后选择提供良好帮助。

关键词：电气工程自动化控制系统

1 电气工程概述

自19世纪70年代的第二次世界性技术革命中，以电气的广泛应用为标志，人类进入电气工程时代。传统的电气工程主要是研究发电、变电、输电和配电等相关的学科。后来，电气工程逐渐朝着自动化工程的方向发展，演变成现在的电气工程及其自动化，其包含着控制理论和电力网理论。我们可以这样归纳：电气工程及其自动化主要研究的是电磁现象的规律以及应用的科学，它是以电工中的理论和方法作为主要的基础并且能够形成一种工程技术。它包含着电力系统以及自动化、电器与电机及其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术等不同的领域。

2 学科架构

电气工程及其自动化专业的专业范围主要包括电工基础理论、电气设备制造和应用、电力系统运行和控制3个部分。以我们学校校本科为例，我们学校的电气工程系下分为三：电力电子与电力传动、电气技术、电工电子。在专业知识结构上，以电路原理、模拟电路和数字电路、微机原理与应用、自动控制原理作为专业基础，以电机学、电力电子技术、电力电子装置及控制、电力系统分析、电力系统继电保护、电力拖动作为专业课。分析而言，我校电气工程这学科教学研究方向偏向于弱电，这与现存设备的局限性有关。

但每个大学对电气工程细分的方向不尽相同。像国内公认电气工程学科王牌

的清华大学，电气工程隶属电机工程与应用电子系，该系下设研究所五个，分别是电力系统研究所、柔性输配电系统研究所、高电压及绝缘技术研究所、电力电子与电机系统研究所、电工新技术研究所；像西安交通大学，电气工程学科隶属电气工程学院，该学院下设四个系：电机电器及其控制工程系、工业自动化系、电力工程系、高电压与绝缘技术；像华中科技大学，电工程学科隶属电气与电子工程学院，学院下设八个系所，分别是：电机及其控制系、电力工程系、高电压工程系、应用电子工程系、电工理论与新技术系、电气测量工程系、电磁新技术系、脉冲强磁场实验室。但分析总结而言，我觉得电气工程可分为：强电、弱电、自动化控制、输配电经济这四个方面。

在专业课程设置方面，以专门培养电气型人才的三峡大学为例，它的培养方案主要有四个特点：（1）强弱电结合，电工技术与电子技术结合，软件与硬件结合，目的是培养学生的系统观念；（2）实行基础实验教学，将实验划分为由初级到高级五个训练平台，培养学生实践能力和创新能力为；（3）专业实验重能力，将专业实验划分为课程试验和专业综合实验两大部分；（4）开设关于电气工程领域科技前沿新技术的特色选修讲座和选修课，开阔学生视野。这些课程开设都是非常有针对性的，目的就是为了培养电气工程方向的学科型人才，当然，这些学科的开设都是建立在我国数学教育大而全这个优点上的。

3 研究前沿

经济的发展进步，意味着对电气工程的研究要求越来越高。现阶段，电气工程的研究主要集中在以下几个方面：

（1）分布式电源

分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机微型燃气轮机和各种工程用的燃料电池。它区别于平常所见的“小机组”主要特定是其具有良好的环保性能。分布式电源应用前景好，像北美与西欧的许多国家，已用分布式发电装置替代旧的输电设备，这不仅解决输电线路可能产生电磁影响这一问题，还可与大电网配合，可在电网崩溃和意外灾害情况下大大地提高供电可靠性，维持重要用户的供电。

（2）大功率电力电子技术

21世纪以来，可控整流器(SCR)、可关断的晶闸管(GTO)、MOS控制的晶闸管(MCT)、绝缘门极双极性三极管(IGBT)等大功率高压开关器件的开断能力不断提高，其应用范围越来越广，像大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（Custom Power）、同步开断技术以及新一代直流输电技术。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为本世纪的电力研究

前沿。以灵活的交流输电（FACTS）为例，它是80年代后期出现的新技术，近年来在世界迅速发展，像美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程已经应用到此项技术。除上述以外，研究方向的一个暂定目标是实现全可控的电力系统，这是在大功率电力电子技术不断提高前提下，当电力系统的高压机械开关一旦被大功率的电子开关取代，则电力系统真正的灵活调节控就成为现实。

（3）状态维修技术

状态维修技术（Condition Based Maintenance）可以包涵可靠性为中心的维修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。可靠性为中心的维修（Reliability centered Maintenance）是在对元件的可能故障对整个系统可靠性影响评估的基础上决定维修计划的一种维修策略；预测性维修（Predictive Maintenance）是根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结果和其他信息来安排维修的技术。这两项技术是近年才成功地用于发电厂设备的维修，并正在用于输变电设备的检修在电网的应用与电力体制改革引发的电力设备维修进入市场有密不可分的关系。这两项技术应用的难点在于故障信号，包括信号采集、处理等。

（4）电磁兼容技术

电磁兼容（EMC）是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容技术涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。其内容包括：电磁环境评价、电磁干扰耦合路径、电磁抗扰性评价、抗干扰措施和电能质量5个方面。对此技术的研究，目的在于评估当隔离开关操作时产生的、不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控制设备的正常工作的、频率高达数兆赫的快速暂态电压产生的危害，并解决。

4 国内现状以及发展趋势

要掌握电气工程这一学科，前提是要了解电气工程中电气自动化技术的特点以及电气控制系统的现状。我国电气自动化技术的特点概括起来有3个方面：（1）电气自动化技术的综合性，要求有一定的综合能力才能全面把握电气自动化技术的实质；（2）电气自动化技术的涉及范围广，它涉及到软件技术和硬件设备，且在不同行业、地域和位置中，它的技术方案和技术要点存在较大差异；（3）电气自动化技术的依赖性强，主要表现在对电子技术和网络技术的特殊依赖性。从宏观角度讲，电气自动化技术在实际中主要应用有：像火电工程中电机、锅炉和机械实现一体化运行；像钢铁行业中自动化控制提高钢铁的生产效率；像建筑