电气工程的基本概念模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇电气工程的基本概念，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

作者简介：韩杨（1982-），男，四川成都人，电子科技大学机电学院，讲师。（四川 成都 611731）

基金项目：本文系电子科技大学中央高校基本科研项目（项目编号：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0057-02

“电气工程概论”课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课。课程围绕电气工程领域的几个主要分支——电机电器及其控制、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、电工新技术等方面进行全面系统的介绍。通过该课程的学习，学生对电气学科的发展历史和应用现状有全景式的了解，对进一步深入电气工程学科类专业学习起到导航作用，并逐步培养对电气科学与工程的崇尚与追求的专业精神以及创新意识。[1，2]

实践表明，学生总是习惯于知识的“定量”化灌输模式，而对于这样一门以“定性”介绍为主、没有公式讲解和详细专业理论分析的课程，最初还有些不适应。如何激发学生对电气专业的兴趣，引导学生通过网络搜索和图书馆资料查询等手段，去主动了解和掌握一些专业知识背景，是课堂教学中需要着重思考和实践的课题。[3-5]笔者经过两三年的电气工程概论教学后，在重点讲述电力系统自动化、电力电子与电力传动等的基础上，把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课堂教学表明，这对于提升学生学习兴趣和培养学生自主学习能力方面是非常有效的。

一、 采用互动式教学方法，探索改革教学模式

“电气工程概论”课程涵盖内容多，采用传统满堂灌式教学方法，效果不佳。笔者通过教学实践，摸索出一套有效的方法，教学安排按照如下顺序：教师理论讲解—多媒体PPT展示—视频演示—给学生布置课后调研题目—学生自主学习、分组研讨、制作PPT—学生课堂专题演讲—同学问答互动、教师总结—教师提出整改意见—学生课后再次收集资料、完成研究报告。这种互动式方法培养了学生对课程的兴趣，使他们在PPT演讲、书面表达、创新能力培养方面都起到积极作用。

二、调整更新教学内容，提升课堂教学质量

1.课程绪论

（1）主要内容：电气工程在国民经济中的地位；电气科学与工程的发展简史、前景、理论基础和常用计算机程序，譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。应达要求：了解电气科学与工程的产生过程；了解电气工程及其自动化专业的二级学科分布；了解电气工程学科的发展前景和在国民经济中的主要应用和作用。

（2）教学设计：围绕使学生对本课程的专业背景、主要应用前景有一个清晰的认识和激发其对本专业的热爱这一目标来展开。在讲授过程中，补充智能电网、新能源的开发利用技术等当前国内外的研究热点，扩展学生的专业视野。

2.电机电器及其控制技术

（1）主要内容：电机的作用及其发展简史；电机的分类与结构、应用领域、选用与运行控制；电机学的研究内容概要；电器的发展历史和分类。应达要求：了解电机的基本作用、发展简史、电器的发展历史；理解电机在国民经济中的应用领域；掌握电机的可逆原理；理解电机学的主要研究内容、高压电器与低压电器的基本结构与作用；掌握电机分类方法和不同类别的电机特点。

（2）教学设计：介绍电机与电器学科的概况、发展简史，使学生对电机学等后续专业基础课程以及电机的微机控制技术等专业课程的学习建立初步的感性认识。通过FLASH制作的同步电机励磁过程和旋转磁场模拟动画来加强学生对电机学理论知识的理解。对于电器部分，通过图片的形式向学生展示各种电器，增强学生的感性认识；对于高压电器部分，由于装置体积庞大，采用视频录相讲解的方法，拉近学生对高压电器的感性距离。

3.电力系统及其自动化技术

（1）主要内容：电力系统发展简史；电力系统简介；发电厂、电网概述；电力市场简介；电力新技术与发展趋势。应达要求：了解电力系统的发展简史和我国电力工业的发展概况、交直流输电技术的发展过程、各种类型的能源发电原理及其特点；了解电力市场的概念、电力新技术的发展趋势；理解电力系统的功能与作用、现代电力系统的主要特点和运行过程。

（2）教学设计：主要讲授电力系统的概况、基本概念，内容涉及发、输、供、配、用几大部分，按发电部分、电网运行与调度、电力应用三个环节顺序介绍。教学过程中首先从系统的角度对电力系统进行介绍，使学生建立对电力系统整体功能及结构的认识，在此基础上，进一步对各个组成部分分别阐述。在讲述电力系统发展前沿技术的时候，本着自动化、数字化、智能化的发展主线，将智能电网的概念引入课堂。

4.电力电子技术与电力传动

（1）主要内容：电力电子技术的作用与发展简史；电力电子技术的特点和研究内容、应用领域；电力电子技术的地位、发展方向和电力传动概况。应达要求：了解电力电子技术的作用、发展历史；了解电力电子技术的主要应用领域和新技术的发展趋势；了解电力传动的主要应用领域；理解电力电子技术的概念与特点和直流电机、交流电机传动的基本原理。

（2）教学设计：介绍电力电子技术的作用、历史、主要特点及其发展趋势。电力电子技术是我院电气专业一门重要的专业课程。对半导体变流技术的发展历程进行讲授，让学生明确电力电子技术的本质和重要意义；将实验室电力电子器件作为道具，在课堂上实物演示，让学生建立感性认识。在讲述电力传动部分时，结合工程实践进行案例教学，使学生明确电力传动在工业中的应用概况；结合科研课题，将典型案例通过PPT向学生展示。

5.高电压与绝缘技术

（1）主要内容：高电压与绝缘技术发展简史及主要内容；高电压新技术及其在各领域的应用。应达要求：了解高电压与绝缘技术的作用；了解高电压的产生原理和试验设备；了解高电压新技术及其在各领域的应用；理解基本的高电压及绝缘试验操作。

（2）教学设计：介绍高电压与绝缘技术的发展历程、应用领域及其试验技术。本章具有很强的专业背景，因此在教学时，采用了PPT讲授和视频演示相结合的教学手段，突出高电压技术的产生背景、发展历程、试验条件和环境等，达到让学生建立一个感性认识的目的。

6.电工新技术

（1）主要内容：电工新技术发展趋势、超导电工技术、聚变电工技术、磁流体技术、可再生能源技术、磁悬浮列车技术、燃料电池技术、飞轮储能技术和微机电系统。应达要求：了解电工新技术的发展趋势、超导电工技术、磁聚变电工技术的基本原理及应用，磁流体发电和推进技术、磁悬浮列车技术、燃料电池技术及应用，飞轮储能技术及应用和微机电系统的基本概念。

（2）教学设计：主要以PPT讲授为主。对超导电工、聚变电工、可再生能源发电、燃料电池技术和微机电系统等前沿技术进行专题概述。

三、改革教学方法，创新互动式教学模式

1.注重课堂引导，激发学生学习兴趣

在教学过程中，借助网络资源，向学生介绍电气行业的应用情况和相关企业的产品和市场情况，譬如给学生介绍联合证卷行业深度分析“电力电子，我们可以看得更远”，重点介绍电力电子变频器、整流设备、无功补偿设备SVG、开关电源、直流输电装备等技术的实际工程应用，介绍相关企业和上市公司产品和市场概况，激发了学生的学习兴趣。

2.加强课堂互动，调动学生积极性

为了加强课堂互动，采用了PPT讲解和视频教学相结合的方法，进行多个专题介绍。譬如：核裂变之历史回顾、中广核集团介绍、日本核事故回顾、欧洲核聚变装置、中国托克马克聚变装置、日本新干线与中国高速铁路、国家电网、南方电网公司宣传片；汽轮发电机、水轮发电机安装视频和三峡发电厂简介。学生观看完视频后，进行提问：裂变和聚变的区别是什么？日本核泄漏事故的原因是什么？避免核事故的方法有哪些？日本新干线和中国高铁的技术要点有哪些？汽轮机和水轮机的原理是什么等等。鼓励学生回答问题，凡是举手回答问题的学生，在平时成绩上加2分，调动了学生的积极性。随后，教师进行总结评论。

3.推行专题报告，活跃课堂气氛

采用学生专题演讲方法，激发自主学习兴趣和收集整理资料的能力。学生3人一组，分工协作完成资料收集、PPT制作和课后研究报告撰写。学生报告题目有：智能电网概述、电气化铁路接触网介绍、电能存储技术的发展概况、地热发电的现状与技术要点、PLC的原理与应用、国内外智能电网发展趋势、柔性太阳能电池、国内外高压直流输电工程简介、电力系统柔性输配电技术、城市轨道交通供电系统和电动汽车电源系统等等。学生报告后，其他学生提3～5个问题，报告者首先作答，教师随后总结，并对相关技术问题进行详细讲解。对提问的同学，在平时成绩上加2分。这样课堂气氛非常活跃，学生争先恐后举手发言。

四、结束语

通过和学生的沟通发现，学生非常喜爱这种互动式教学方法，感觉课堂不再枯燥，而是充满活力，在知识获取和创新、演讲能力和书面表达方面都得到全面的锻炼，收获颇丰。学生的积极性被充分调动起来了，课堂气氛活跃，学生学习中找到了快乐，对电气工程专业提升了兴趣。教学实践表明，互动式教学方法在电气工程概论课程的应用是成功的。

参考文献：

[1]刘晋，牛印锁，文俊.国内外“电力电子技术”课程教学研究[J].中国电力教育，2012，（6）：64-65.

[2]杨鸿波，高晶敏，侯霞，等.“电路分析”课程教学改革的探索与实践[J].中国电力教育，2011，（2）：99-100.

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中图分类号：F407文献标识码： A

随着科学技术的快速发展，电气工程自动化技术的融合应用提高了企业生产的工作效率，同时压缩了企业生产成本，对电气工程事业的发展与完善起到相当重要的作用，值得引起高度重视和广泛推广。下面，本人将分析一下电气工程自动化技术的融合应用现状，归纳电气工程自动化技术的融合发展方向以及应用办法，希望对电气工程自动化技术融合应用事业的发展有所帮助。

1电气自动化基本概念及特点

1.1电气工程

电气工程（Electrical Engineering简称EE）是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今时代电气工程高新技术领域中不可或缺的关键学科。电气工程技术在新时代人民日常生产生活中有着举足轻重的地位，正是因为电气技术的巨大发展进步才推动了以计算机网络为基础的信息化时代的到来，同时也改变了现代人类的生活工作模式。千百年来，人们一成不变的生产生活模式效率很低，电气技术的出现改变了这一局面，从而使人类快速进入现代化生产进程中，为人类文明发展做出了重大贡献。在当今全球化、信息化的时代，国家之间实力的对抗本质上就是科学技术综合实力的对比，电气技术无疑是其中相当重要的一项技术，因此，电气工程技术已成为全球各个国家竞相发展推广的现代化关键技术。

1.2电气自动化技术

电气自动化技术在学术上全称为电气工程及其自动化。首先，介绍一下“自动化”技术。自动化技术是一门综合性技术，它与控制论、信息论、系统工程理论、计算机科学技术、电子信息技术、液压气压技术、自动测控技术等紧密相连，它以“控制工程理论”和“计算机科学技术”为基本理论基础，对当今工厂机械化生产产生了不可忽视的影响。其次， 电气工程及其自动化技术几乎在各个行业都有广泛应用，小到一个机器小按钮的设计，大到卫星火箭的研究，处处都有电气工程及其自动化技术的相关使用。据估计，电气工程及其自动化技术在未来会在人们的日常生活以及工业生产中扮演更为重要的角色，我国各大高校将会培养大批优秀电气工程及其自动化专业人才投入现代化生产中。目前，电气工程及其自动化发展非常迅猛，相对比较完善，已经成为现代高新技术产业不可缺少的组成部分，广泛应用于工业、农业、电力、国防等关乎国民经济命脉的关键领域，在我国现代化进程中发挥着举足轻重的作用。

2 电气工程自动化技术的融合应用方向

2.1电气工程自动化技术在加大远程控制技术方面的融合

所谓远程控制技术并不是指远距离控制，而是指通过一个电脑网络终端实现控制与其相关联的其他电脑网络终端设备。以往在电气工程实施过程中，计算机系统技术服务工程师或网络维护管理人员必须亲临故障现场才能解决问题，现在通过远程控制目标维护计算机或所需维护管理的网络设备就可以轻松解决，高效便捷，同时对需维护的系统进行配置、安装、维护、监控与管理。这一技术最大限度降低了用户的损失，实现了电气工作系统的高效化管理，进而大大压缩了电气工程实施过程中系统维护管理成本。其次，远程监控技术不受时空限制，对电气工程操作设备的管理更加灵活多样，大大节省了操作者的时间，同时提高了管理者的主观能动性。此外，这种高效便捷的远程控制技术也有一定局限性，比如，有的电气工程施工现场规模比较大，施工条件差，环境恶劣，通讯设施不够完备，信号不稳定，在这种情况下远程控制的工作可靠性不被保证，监控系统的实时监控质量也不高，管理者很容易出现判断失误或者监控差错。因此，这种远程控制技术只适用于通讯设施完备、信号稳定、通讯规模不大的小型电气工程施工工厂，这样才能保障远程控制技术的优势在电气工程方面充分发挥。

2.2电气工程自动化技术在集中式监控技术方面的融合

监控系统一般都是由多个单独的监控输出设备分散输出，这种无序性的处理方式是非常冗杂的。为了解决这一问题并保证监控系统正常运行，通常需要在处理监控内容时设置大量的系统处理器，换言之，就是要配备数量充足、性能良好的电缆。然而，这一措施显然会增加电气施工企业的投资成本，给电气工程企业带来严重的经济负担，降低电气企业的生产效益，进而削弱企业的市场竞争力。更为严重的是，数目众多、品牌杂乱、功能不一的电缆由于没有系统的管理分类被集中的搅合在一起，系统的安全可靠性大大降低，这在电气工程管理中是十分危险的做法，会引起不可预料的安全隐患，影响电气企业的施工安全，威胁电气施工人员的生命财产安全，进而给电气工程企业带来不必要的损失。在当今社会，人民日常生活离不开电气的供应，小小的电气安全隐患可能会引起大规模的电气事故，造成巨大的经济损失，严重影响人民正常的生产生活。因此，注重电气工程自动化技术在集中式监控技术方面的融合应用很有必要，通过集中式监控方式的运用，便于监控布局整个电气工程施工系统，方便快捷、灵活高效，从而使电气施工系统处于一个相对安全的、可靠性良好的、高效运行的环境中。这一技术使企业技术人员更加明确顺利的参与整个电气系统的管理，及时、准确、全面、深入的了解电气施工的过程，使整个电气施工系统有条不紊的高效进行。

2.3电气工程自动化技术在现场总线监控技术方面的融合

现场总线监控技术是迄今为止在电气工程中运用程度最高、最受欢迎的一项高科技技术。在现场总线监控技术的操作中一定程度上减少了隔离设备的数量，同时有效地控制了端子柜的运用，电气企业使用这种技术大大减少了投资成本，而且一定程度上为现场监控提供远程监控技术，从而保障了现场监控的安全性和可靠性。

3电气工程自动化技术的融合应用办法

3.1电气工程自动化技术在继电保护装置方面的融合应用

首先介绍一下继电保护装置在电气工程实施过程中的作用，当电气施工系统发生故障或临时停止时，继电保护装置会迅速向总处理站发送报警信号，同时切断电路来保护故障线路和设备，随后对整个电路系统的运行情况和参数变量进行实时监测，在远程控制技术的支持下继电保护器装置灵活应变，几乎不会出现误跳的现象。

3.2电气工程自动化技术在变电站方面的融合应用

据悉，目前我国的变电站大多数都会采用变电站综合自动化系统来进行自动化设备、信号传输系统、远程监控系统和继电保护装置的更新优化和功能完善。综合自动化系统以计算机科学技术、通信技术、电子信息技术、传感器技术等先进技术为基础，通过各种精密的自动化设备的辅助实现对变电站的操作和维护。这种高度集成化、高效化的自动化技术值得广泛推广应用。

4结束语

当今时代，电气工程自动化技术的融合非常广泛，成为电气工程行业发展中相当关键的一部分。融合应用大大降低了电气工程实施过程中应用系统的维护成本，最大限度降低了用户的损失，实现电气工作系统的高效化管理。通过本文对于电气工程自动化技术的融合应用分析，启示我们在以后的研究中应侧重电气工程自动化技术的融合应用，促进我国电气工程事业的进一步发展与完善。

【参考文献】

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中图分类号：G4

文献标识码：A

文章编号：16723198（2013）17013301

1引言

工程电磁场作为电气工程及其自动化以及相关专业的一门理论基础课，对于电气工程专业的学生学习后续课程有着非常重要的作用。而由于课程本身的难度和课时量的要求，使得同学们在学习工程电磁场这门课程时感到很吃力。

对于工程电磁场这门课程来讲，学好这门课程需要很好的数学功底，这里面的数学知识就包括高等数学中矢量分析、微积分以及微积分方程的知识。另外，为适应当前学生相应的动手应用能力的提高，这门课程的课时量又有相应的减少，仅有32学时。而对于同学们来讲，上课时需要完成一些微分和积分方面公式的推导，推导过程有时很繁琐，这也会在不同程度影响学生学习这门课程的积极性。这两方面的原因导致了课程的难教和学生的难学。

如何提高学生的学习积极性和主动性是摆在任课教师面前的一个重要课题。我结合我对于这门课程的教学情况提出了一些想法，并且在课堂上取得了较好的教学效果。这种方法就是对于教和学的深入浅出。下面我将从对这门课程如何把知识深入展开，如何使内容通过结合实际应用更加易懂做一些解析。希望能对工程电磁场的教学有所裨益。如果把工程电磁场复杂的公式推导和数学知识比作阳春白雪，那么如何使学生理解起来觉得简单易懂，就是要把这些繁复的知识变成下里巴人的过程。

2工程电磁场课程内容的“深入”

首先是工程电磁场知识的深入，所谓深入是把工程电磁场的基本理论和所需要的数学知识充分地展示给学生，让学生知其然又知其所以然。比如，在实际教学中，可以先在最开始的一两节课笼统地给同学们把相应的基础知识介绍一遍。在这最开始的时候只是让学生对于相应的数学知识有个印象，让他们知道这门课程需要用到那些数学知识，便于学生在课下有针对性的学习。而在开始讲到相应的课程内容时，在结合内容作相对详细的分析和推导。

工程电磁场是在大学物理基础上对其中电磁场部分的延伸和扩展。其课程的主要内容是以麦克斯韦方程组为中心，介绍了涉及到实际应用当中的电磁场的基本概念、基本原理、不同带电体之间的各种相互作用以及这些理论方法在工程上的应用。而由于课程中要求学生应理解和应用“场”的观念来分析和解决问题。而场是一个空间抽象的概念，所以这就要求学生首先要从思维上构建出“场”的分布，这对学生的抽象思维能力和空间想象能力要求比较高。结合学生以后主要向电力公司或部门就业的实际，工程电磁场这门课程教学以静电场、稳恒电场、恒定磁场原理为主，结合一些工程技术问题来探讨和学习。通过对工程电磁场的基本概念和原理等内容的本质理解，获得工程电磁场的系统知识。

3工程电磁场课程讲解的“浅出”

如何使电磁场中很多繁复的概念理解更容易，使学生对于课程知识内容的理解更清晰和生动起来，这就要求教师在教学使用一些方法。前提一些基本的授课条件是需要的，如非常必要的课前预习和课后复习。在授课时，最好是采用多媒体和黑板推导相结合的办法，这样既可以使学生一目了然了解全部过程，也对最后的结论有清晰的印象。多媒体软件的制作和使用会使得原来很枯燥繁复的教学内容变得更加生动活泼，这其中许多通过讲解难以理解的电磁场分布就能形象地展示出来，能够增强学生对于基本概念和原理的理解。此外，还可以在课堂上使用有限元分析软件ANSYS来对电磁场分布演示，这样使学生能够对电场线、磁力线等分布用一个清晰的认识，从而加深了印象，也有利于学生对这门课程产生兴趣。

在课堂教学时，注重与学生的互动，并通过问题驱动式教学，让同学们主动参与进来，使学生学会学习，学会提问，通过自己的思考加深理解。而这样的课堂也会使课堂气氛更加活跃，有利于师生交流，教学相长。在讲解理论内容是我们注重了对于应用的偏重。也就是类似于案例性质的课题。如针对学生主要将向电力公司就业，我们一般在授课时电力公司中设备（变压器，发电机，配电线路等的问题）为切入点结合课程内容分析，这样既能增加学生的学习气氛又使他们了解到这门课程可以如何在实际当中得到应用。

4结语

在经过实际工程电磁场教学中，通过采用启发和引导等教学方法，并结合重庆文理学院课程改革的压缩课程量的实际情况，通过调整课程内容，注重让学生对工程电磁场的基本概念和基本原理的深入理解，结合多种教学手段和方法，使得学生对本课程的学习提高了学习兴趣和学习质量，能够达到本课程要求的教学目标。

参考文献

[1]冯慈璋，马西奎.工程电磁场导论[M].北京：高等教育出版社，2000.

篇4

当今社会，城市化进程的不断推进让人们生活质量得到了大幅度提高。在这种大环境下，智能化技术也逐步成为社会未来发展的主体趋势和方向。医院电气工程及自动化在现阶段也已展开智能化技术的各项具体应用，这种情况不但能够确保医院资源优势的各项优化以及调整，还可以有效推动医院电气工程的前进步伐，全面促进医院事业的可持续健康发展。

一、解读智能化技术的基本概念

随着科技迅速发展，现阶段我国的电气工程行业在智能化以及自动化等方面获得了更广泛的应用领域和应用范围。客观而言，电气工程行业领域中，自动化与智能化控制是科技时代下发展的两大必要项目。自动化与智能化重点涉及到的具体领域包含了计算机网络技术、机电一体化技术以及电子技术等各项技术。据笔者调研，当前的电气自动化技术已在智能化方向上打破了传统技术的许多局限性。现阶段的电气自动化相关专业技术已完全覆盖了几乎所有的光学、电学等等相关工程［1］。但实事求是的讲，电气自动化技术在现阶段并没有得到最大程度上的完善，信息化技术与物理化技术的发展还是在某种程度上对自动化技术的发展产生着诸多影响。

二、现阶段医院电气工程及自动化的智能化技术的重要性

(一)大幅度简化电气工程系统操作流程一般来说，智能化技术手段合理化、科学化的应用到医院电气工程及自动化日常工作中，能够充分达到电气工程运行系统流程有效简化的首要目的。除此之外还能够充分借助鲁棒性变化等条件来对医院电气工程的日常运行实施有效、合理的控制。智能化技术手段的合理化应用，不仅可以促使整个医院电气工程运行系统的改善以及调整更为顺利，还能够有效提升电气工程系统的各种实际功能。平心而论，当前阶段以智能化技术为核心理念的医院电气工程及自动化运行系统和传统的电气工程系统相对比，前者无疑更具有实用性优势以及各项实际操作方面的优势，能够全面性推动现阶段医院电气各项具体工作的落实，对整个电气行业的未来发展极为有利。

(二)可有效提高电气工程系统控制性能客观而言，在先进的智能化技术具体应用期间，相关人员能够对医院电气工程的各项数据信息以及机械设备进行科学化、严格化、合理化的监督管理，继而让医院电气工程可以一直处于一个较为安全稳定的工作环境之下。与此同时，相关工作人员在医院电气工程运行期间对相应的各项电气设备进行调控时，必须要针对现阶段医院电气工程系统中可能存在的各项安全隐患做好应急防范工作，倘若发现问题，必须要在第一时间找出安全隐患产生的具体原因，并做出相应判断和解决方案，力争全面提升医院电气工程的实际运行水平。此间相关工作人员仍需注意的是:工作人员在日常工作中完全可以通过智能化技术手段来对电气工程以及自动化工作全面实施各项远程控制操作，能够有效提高医院电气工程整体控制性能。

(三)能够确保各项数据处理的准确性当前阶段，医院电气工程及自动化日常工作中已经开始逐渐引入许多有关数据方面各项信息。但据相关调查资料显示:传统数据的处理技巧和处理手段往往不够精准，经常性会出现各种隐患以及问题。智能化控制设备的全面应用，可以让大数据处理变得异常方便、简洁，并且还可以在第一时间迅速的针对数据处理期间所存在各种问题进行合理且准确的判断，促使数据处理工作更加准确，数据处理效率得到极大提升。

三、智能化技术在现阶段医院电气工程自动化控制中的三大应用

(一)智能化技术在PLC技术的相关应用从概念上讲，PLC技术又被称作:编程逻辑控制器。PLC技术具有非常强的安全性和可靠性，并且具有较高的抗干扰性优势而被广泛应用到现阶段的医院电气工程及自动化系统日常运行中，这种技术不仅可以全面实现对医院电力生产各环节的协调和控制，还能够全面提高电力运行的安全稳定性。此外，PLC技术还可以有针对性的对电气工程及自动化展开更加高效、合理的控制。毫无疑问，PLC的出现和应用为现阶段的医院电力系统稳定运行提供了最佳保障［2］。

(二)智能化技术在故障诊断技术的相关应用客观而言，医院电气工程的日常实际运行环节中，经常会受到机械设备整体工作负荷重且时间长等客观因素影响，致使整个医院电气工程经常受到各种安全故障隐患的威胁和干扰。现阶段的大多数电气机械设备存在诸多的复杂性和不稳定性，导致工作人员一旦展开故障排查工作的准确率较低，这种状况在智能化技术全面推广和应用之后得到了明显的改善的解决，毫不夸张的说，智能化技术在客观上全面提升医院电气工程故障诊断安全系数和准确度。

篇5

电力电子技术始于20世纪50年代末、60年代初，主要研究电力领域中使用电力电子器件对电能进行高效的变换和控制，是电力、电子、控制三大学科的交叉学科。目前，“电力电子技术”课程已成为我国高等院校电气工程与自动化类本科专业最为重要的学科基础课之一，教学内容涵盖电力电子器件、四大类电力变换电路、控制技术以及电力电子新技术等多方面知识，理论性和实用性都非常强。为实现良好的教学效果，该课程要求教师能结合各自学校的实际情况合理地设计课程，均衡理论和实验教学的比例，针对具体不同的授课内容灵活运用多种教学方法和教学手段，注重激发学生的学习兴趣，使学生通过学习掌握相关的基本概念、基本分析方法等理论知识并提高他们理论联系实际和分析解决问题的实践能力。

浙江工业大学（以下简称“我校”）“电力电子技术”课程是全校电气工程与自动化类本科专业教学链中一个承上启下的重要环节。它的前续课程有“电路原理与实验”、“模拟电子技术”、“电机学”、“数字电路与数字逻辑”、“电气工程基础等”，后续课程有“开关电源设计”、“控制电机及应用”、“现代电气传动控制技术”、“DSP原理及应用”、“毕业设计”等。多年来，我校在不断学习国内外高校教学经验的同时不断实践，丰富自身的教学经验，积极改革创新，追求高质量和高水平的教学。

本文将主要介绍我校多年来在电力电子技术本科生教学方面所取得的一些实践经验以及关于今后如何继续提高教学质量和水平的一些设想。

一、注重建设教学团队和培养青年教师

在整个教学过程中，教师不但是知识的教授者、教学活动的组织者，同时还是学生学习效果的评估者。优秀的教师是保证教学高质量和高水平的关键，他们为人师表、具有丰富的知识和经验、富有爱心，能够激发学生求知的热情，既教会学生学习方法，又让学生掌握科学知识。

经过多年的积累，目前我校电力电子技术本科生教学团队已初具规模，核心成员主要有教授1人、副教授2人、讲师2人、实验员1人。其中具有博士学位2人，硕士学位3人。该团队每年都会承担全校3个电气工程与自动化类本科专业（电气工程及其自动化专业、自动化专业和电气工程及其自动化教育专业）约6～8个班的电力电子技术教学工作。为保证全校范围内该课程教学内容与质量的一致性，各授课教师按统一的教学大纲分专业分班级进行教学，期末所有选课的学生参加全校统一的考试。不同专业、不同班级的学生呈现出来的特点也各不相同。在学内容的前提下，各教师遵循以学生为本的原则采取灵活恰当的教学方法进行针对性授课，确保达到良好的教学效果。

我校电力电子技术本科生教学团队自组建以来一直定期召开会议讨论并解决教学中遇到的问题，交流并总结教学经验，共同开展教学和科研课题项目，促进各成员教师特别是青年教师在业务上的进步。在培养教学新生力量上，该教学团队引入青年教师导师制度，由多位（副）教授级的教师担任指导教师，对经验尚浅的青年教师进行全程、全方位的培训，包括写教案、制作PPT课件、课堂试讲、实验指导、批改作业、学生答疑、拟考试卷、指导毕业设计等。每个阶段，指导教师都会对青年教师的表现做出中肯的评价，帮助他们尽快熟悉业务、提高水平。在整个团队的关心下，青年教师成长很快，在由学院组织的学评教和教学技能比赛中都取得了良好的成绩。

二、完善适合学校实际情况的课程设计

“电力电子技术”是一门理论性、实用性都很强的课程，课程内容量多且面广，合理分配理论教学和实验教学的比例就显得非常重要。结合学校的实际情况，我校电力电子技术本科生教学团队为电气工程与自动化类相关的3个本科专业制订了统一的教学大纲。“电力电子技术”课程总共安排了64学时，其中，理论教学48学时、实验教学16学时，在注重教授学生基本概念和基本分析方法等理论知识的同时也同样注重培养学生理论联系实际和分析解决问题的实践能力。与大多数国内高校接轨，教材主要选用普通高等教育“十一五”国家级规划教材、普通高等教育电气工程与自动化类“十一五”规划教材——机械工业出版社出版的《电力电子技术》最新版本和学校自编的《电力电子技术实验用书》，实验装置采用求是公司生产的MCL型电力电子及电力传动教学实验台。所选教材《电力电子技术》第5版本一共有10个章节，仅48学时的理论课不可能也没必要面面俱到讲授教材中的所有内容。因此，教学团队进一步对这10章的教学内容划分了主次，对电力电子器件、电力电子器件应用的共性问题、整流电路、直流－直流变流电路这4个章节做重点教学，对其余的6个章节做次重点教学。16学时的实验课要求完成5个实验的教学，内容涉及各主要电力电子器件及其驱动电路、晶闸管可控整流电路、PWM直流斩波电路分析及测试和开关电源分析及测试，进度与理论课的相关内容同步，确保学生能在第一时间把所学的理论知识和实际联系起来。教学团队在教学内容和学生学习效果考评两方面同时做到了对理论与实践的兼顾，规定学生学习该课程所得总成绩由以下三部分组成，即期末理论考试成绩占70％、平时实验成绩占10％、课堂表现及课后作业成绩占20％。

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三、以学生为本的教学活动实践

在具体实施电力电子教学的过程中，教师激发学生的学习兴趣，创造良好的互动教学氛围是非常重要的。这就需要教师以学生为本结合具体的授课内容灵活运用多种教学方法和教学手段。

我校“电力电子技术”是“电路原理与实验”等课程的后续课程，理论性很强。在教授该课程新知识点时，若涉及到相关前续课程重要的旧知识点，教师会采用先温故后知新的教学方法，通过学生回答问题的方式复习旧知识点，由浅入深帮助学生进入状态以便教授新知识点。比如，在讲述变压器漏感对整流电路的影响这一节内容的最开始，先温习理想变压器的特性和非理想变压器的等效电路模型，再把简化后的非理想变压器等效电路模型代入到已学的整流电路中，然后进入正题——分析电路的工作原理。教师在讲授电路工作原理时，会一再强调电力电子器件的开关工作状态和电力电子电路的分段线性分析方法这两个贯穿整个课程始终的基本概念和基本方法，并现场指导学生独立完成一部分电路的分析工作，通过加强学生的参与感来促使他们更积极地把外在的基本知识点转化为内在的电路分析能力。

在传统的口头讲授过程中，教师会适当地借助“静动相宜”的PPT课件、具体的实物教具和灵活的板书等来提高“电力电子技术”课程的理论教学效果。此外，教师还会适当地扩充一些教科书以外的电力电子技术内容，如仿真技术等。教师利用仿真软件PSPICE、MATLAB等在课堂上虚拟地实时演示电路更真实的工作过程，既拓展了学生的视野又能很形象地解说课程中的知识难点，如三相半波可控整流电路中晶闸管的正向耐压问题。电力电子器件的封装材料及形式多种多样，性能也不尽相同。为了让学生更真实、更立体地认识电力电子器件，教师除了展示器件照片外还会提供一些器件的样品让学生亲身接触。关于教材中重要公式的推导，教师会采用PPT课件与板书相结合的方式帮助学生更容易理解和掌握。

“电力电子技术”课程包含很多基本概念，在讲述时教师会根据听课学生的实际英语能力，有意识地就专业术语部分进行中英文双语教学。这不但能增强学生的专业英语水平，而且还可以提高学生使用中英文关键词检索科技文献的能力，为该课程的后续课程特别是“毕业设计”的教学打下良好的基础。

在“电力电子技术”的理论教学过程中，强调电力电子技术对国计民生的重要性是非常必要的。比如，在举例说明电力电子技术的实际应用时，教师会尽量多举些与学生日常生活以及当前社会热点相关的例子（如手机电池充电器、笔记本电脑电源适配器、未来的“光源之星”LED照明、节能环保的电动汽车等）。先抛砖引玉让学生有些感性的认识，再通过启发性的提问鼓励学生积极地去发现身边所遇到的科学技术。在增加学生学习兴趣的同时，提高学生对该课程的重视程度。

“电力电子技术”是一门理论性和实践性都很强的课程。为了更好地衔接理论知识和实验内容，教师在课堂上除了提供电力电子电路的理想波形图，还会提供一些电力电子电路的实际波形图，让学生自己去发现和思考它们之间的异同。用一连串的疑问激发起学生的强烈求知欲，令他们更主动地去预习实验，更认真地进行实验，并且更努力地去尝试着寻找答案。比如，反激式电路在电流断续工作模式下，由教科书提供的开关管S两端电压的理想波形和在实验中用示波器观察到的S两端电压的实际波形在S关断的部分是有很大差别的。在理论课堂上，当教师同时给出理论和实验波形图加以对照时，学生表现出极大的兴趣，跃跃欲试地去寻找实际电路中S两端电压在S关断时刻出现阻尼振荡现象的原因。此时，教师正好因势利导，鼓励他们认真地去完成相关的实验，通过实验再结合已学理论知识自主地找出答案。实践结果表明该教学效果很好。

四、关于今后教学的一些设想

电力电子技术的发展日新月异，关于“电力电子技术”的教学也需要与时俱进，紧跟潮流，与社会接轨。目前，在我校采用全英文教学电力电子技术的条件还不够成熟。但是，教师可采用循序渐进的方法，从目前以中文为主的双语授课，到中英文各半的双语授课，再到以英文为主的双语授课，最后过渡到全英文授课。目前，最适合我校的办法是课程的重要章节主要采用中文教学，务必让学生掌握必要的基本知识；而次重要章节则可主要采用英文教学，这对扩展学生视野很有利。

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2电工电子技术实训课程体系的改进

针对电气工程教学中存在的问题及基本要求，需要在教学内容的基础上，进一步整合教学资源，合理安排电气工程训练及电工电子技术应用的内容。在实践教学中，应让学生对参与到电气产品的研制、组装及调试等过程中，充分将理论知识与工程实践相结合，及时最前沿电工电子科学技术，保证教学内容符合生产实践的情况。

3加强电气工程训练及电工电子技术教学的措施

通过改进传统的教学模式，推动电气工程训练及电工电子技术应用的有效落实，应打造新型的教学体系。在新的教学体系中，应将独特性及差异性作为教学工作的基本准则，以学生为本，开展教学任务。

3.1因材施教，充分提高学生综合能力

在实践教学中，因学习基础等，学生与学生之间的动手实践操作的能力存在着不同程度的差异，为此，在教学活动中，应坚持因材施教的原则，整体提高学生学习效率。通过因材施教，对理解能力低，实践操作水平较差的学生给予重点支持与鼓励，通过科学引导，提高学生学习的兴趣。要求学生根据自身实际情况，制定出将要达到的目标。在理论教学中，应紧密结合实践操作，增强学生学习兴趣，并提高学习效率。因材施教还可以缓解师生关系，打造和谐课堂，提高教学效果。

3.2完善教学内容，提高教学质量

电工电子技术的教学内容主要包括三个方面，第一，电路基础知识与其分析方法，包括单向交流电路、直流电路、电路瞬态过程等；第二，电机与控制部分知识，如磁路知识、变压器结构、异步电动机等知识，第三为电子技术部分，主要包括数字电子技术、组合逻辑电路、半导体器件等知识。其课程内容的确定，应综合考虑对学生的专业技能、实践技能的培养。电气工程教学主要分为基础性、综合性及创新性三个层次。在完善教学内容的同时，应加强对基础实训内容的教学，提高教学质量，需要重视技术应用及设计实践能力的培养，鼓励实训创新性教学，可以带领学生参与电子设计大赛等。在教学方式上，可以通过多媒体教学、演示教学及实训教学等多种形式相结合的教学方法，通过丰富教学形式，改善教学氛围，培养学生的观察能力及分析能力。应尽量多的安排合作项目，对学生的团队精神进行培养。

3.3调动学生学习的兴趣

为达到实践教学的目的，完成教学任务，应充分调动学生学习的兴趣，通过调动学生学习兴趣，培养学生主动参与及创新能力。为此，需要做到教学灵活性，在教学过程中，将理论知识与实践相结合，利用多种方式的教学，提高教学质量。建立不同的考核标准，在进行电气工程实践教学中，应考虑到学生基础及水平的差别，对实践内容进行调整，合理安排不同达到考核标准，避免统一标准下挫伤部分学生学习积极性及信心。不同考核标准可以让不同程度的学生在学习中获得成就感，从而调动学生学习兴趣。可以建立奖励制度，如在实践教学中，将所有学生分为几个组，并安排组与组之间进行比赛，通过分组比赛的形式，培养学生的团队意识，对表现优秀的小组给予奖励，通过奖励制度的建立，调度学生学习及实践的兴趣。

3.4提高学生动手能力，充分实现理论结合实际

从教学中我们发现，学生对一些电路能进行分析，电路图也能读懂，但一遇到实际问题就懵了，不知从哪儿着手。更有甚者，他们对一些最基本的元器件都不认识，存在着严重的理论与实际相脱离的现象！为此，笔者认为，实际的动手势在必行。对于一些电子电路，可让学生动手制作。从印刷电路板的设计、元件的选取、安装焊接都由学生自己动手。经检查安装无误后，由老师指导调试。实践证明，通过一系列的动手操作，可以有效地克服理论与实践相脱离的痼疾，让学生掌握真正的知识！

3.5改变传统观念，建立实际需求的理念

在传统电子工程教学中，其教学的安排多是在理论框架内进行的，虽然这种教学方式可以全面的介绍各种理论知识，但其缺乏明显的重点，仅仅将知识的完整性体现，却忽视了教学的实践性。为此，应改变传统的教学观念，建立以实际需求为基础的教学理念。及时关注最新电工电子等科学技术的进展，合理安排实践教学，提高学生教学实用性。

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2电工电子技术实训课程体系的改进

针对电气工程教学中存在的问题及基本要求，需要在教学内容的基础上，进一步整合教学资源，合理安排电气工程训练及电工电子技术应用的内容。在实践教学中，应让学生对参与到电气产品的研制、组装及调试等过程中，充分将理论知识与工程实践相结合，及时最前沿电工电子科学技术，保证教学内容符合生产实践的情况。

3加强电气工程训练及电工电子技术

教学的措施通过改进传统的教学模式，推动电气工程训练及电工电子技术应用的有效落实，应打造新型的教学体系。在新的教学体系中，应将独特性及差异性作为教学工作的基本准则，以学生为本，开展教学任务。

3.1因材施教，充分提高学生综合能力

在实践教学中，因学习基础等，学生与学生之间的动手实践操作的能力存在着不同程度的差异，为此，在教学活动中，应坚持因材施教的原则，整体提高学生学习效率。通过因材施教，对理解能力低，实践操作水平较差的学生给予重点支持与鼓励，通过科学引导，提高学生学习的兴趣。要求学生根据自身实际情况，制定出将要达到的目标。在理论教学中，应紧密结合实践操作，增强学生学习兴趣，并提高学习效率。因材施教还可以缓解师生关系，打造和谐课堂，提高教学效果。

3.2完善教学内容，提高教学质量

电工电子技术的教学内容主要包括三个方面，第一，电路基础知识与其分析方法，包括单向交流电路、直流电路、电路瞬态过程等；第二，电机与控制部分知识，如磁路知识、变压器结构、异步电动机等知识，第三为电子技术部分，主要包括数字电子技术、组合逻辑电路、半导体器件等知识。其课程内容的确定，应综合考虑对学生的专业技能、实践技能的培养。电气工程教学主要分为基础性、综合性及创新性三个层次。在完善教学内容的同时，应加强对基础实训内容的教学，提高教学质量，需要重视技术应用及设计实践能力的培养，鼓励实训创新性教学，可以带领学生参与电子设计大赛等。在教学方式上，可以通过多媒体教学、演示教学及实训教学等多种形式相结合的教学方法，通过丰富教学形式，改善教学氛围，培养学生的观察能力及分析能力。应尽量多的安排合作项目，对学生的团队精神进行培养。

3.3调动学生学习的兴趣

为达到实践教学的目的，完成教学任务，应充分调动学生学习的兴趣，通过调动学生学习兴趣，培养学生主动参与及创新能力。为此，需要做到教学灵活性，在教学过程中，将理论知识与实践相结合，利用多种方式的教学，提高教学质量。建立不同的考核标准，在进行电气工程实践教学中，应考虑到学生基础及水平的差别，对实践内容进行调整，合理安排不同达到考核标准，避免统一标准下挫伤部分学生学习积极性及信心。不同考核标准可以让不同程度的学生在学习中获得成就感，从而调动学生学习兴趣。可以建立奖励制度，如在实践教学中，将所有学生分为几个组，并安排组与组之间进行比赛，通过分组比赛的形式，培养学生的团队意识，对表现优秀的小组给予奖励，通过奖励制度的建立，调度学生学习及实践的兴趣。

3.4提高学生动手能力，充分实现理论

结合实际从教学中我们发现，学生对一些电路能进行分析，电路图也能读懂，但一遇到实际问题就懵了，不知从哪儿着手。更有甚者，他们对一些最基本的元器件都不认识，存在着严重的理论与实际相脱离的现象！为此，笔者认为，实际的动手势在必行。对于一些电子电路，可让学生动手制作。从印刷电路板的设计、元件的选取、安装焊接都由学生自己动手。经检查安装无误后，由老师指导调试。实践证明，通过一系列的动手操作，可以有效地克服理论与实践相脱离的痼疾，让学生掌握真正的知识！

3.5改变传统观念，建立实际需求的理念

在传统电子工程教学中，其教学的安排多是在理论框架内进行的，虽然这种教学方式可以全面的介绍各种理论知识，但其缺乏明显的重点，仅仅将知识的完整性体现，却忽视了教学的实践性。为此，应改变传统的教学观念，建立以实际需求为基础的教学理念。及时关注最新电工电子等科学技术的进展，合理安排实践教学，提高学生教学实用性。

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中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0364-01

一、电气自动化的基本概念

在现代科学技术的许多领域中，自动化是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置根据给定值或给定信号变化规律去变化的过程。自动控制系统的开环控制是系统结构的控制过程，一般只能用于对控制性能要求较低的场合。闭环控制控制装置是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，具有减小或消除作用震荡的作用。复合控制其控制作用难以及时影响被控量，形成快速有效的反馈控制，补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制。自动控制系统分为线性系统和非线性系统，定常系统和系统，连续系统和采样系统，恒值系统和程序控制系统。

二、电气自动化设计原则

1、优化供配电设计。设计的适应性是应满足各项电力的符合和供应要求，电气设备要保证运行的稳定性和可靠性。电气线路的绝缘强度、热稳定要保证供电和配电的安全运行。

2、提高设备运行效率。在设计的过程中应首先满足对运行要求的维护，最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求，设计方案应力求简单，采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求和结构复杂性等方面协调处理好二者的关系。需要合理地选用电器元件，确保使用可靠和使用维护方便尽力减少成本和各种消耗。

3、合理调整负荷。设备效率要在在提高电能质量、合理调整负荷的设计系数的情况下选择。选择合理的节能措施可以提高设备利用率节约电能。选用节能设备、均衡负荷，尽量减少线路损耗与维护费用，电力设备在利用时要减少电能的直接或间接损耗。

4、电气自动化系统性能要求。在设计中过分强调系统的稳定性，会使系统的震荡加剧，通过能动地采集施加控制作用，使系统在正常运行并具有预定功能。

1）稳定性。系统受到外作用后，若系统的给定值为一定值，系统给定值在其调节过程中应始终使被控量等于给定值，防止运动部件的加速度受到限制，自动化的系统要实现瞬时变化，必须经过一个过渡过程来实现电气自动化系统的稳定性。过分强调系统的稳定性，会使系统的震荡加剧，通过能动地采集施加控制作用，使系统在正常运行并具有预定功能。

2）简单性。对于发动机，原输入380V交流电压，通过变压器转换输出给驱动器电源，连接到电机输出380V交流电压。改进后的自动系统外部接线十分简单明了，同时也增加了存储功能。干扰产生更少，抗干扰能力也更强。电气自动化系统对输入响应越快说明系统的输出复现输入信号的能力越强。

3）准确性。准确性反映了系统的稳定精度。若系统的最终误差为零，则称为无差系统，否则称为有差系统。

三、自动化系统的发展策略

电气自动化技术可以与新锐的科学技术成果相结合，并且投入到电气自动化技术的创新中去。优化电气自动化系统的结构，实行电气自动化系统结构通用化，有效提高对电气自动化技术的利用率。在工业生产中，应加大电气自动化的利用力度，让更多的企业及行业受益于该项技术。

1、网络结构的架设网络构建。现场总线监控方式。现场总线等计算机网络技术已经应用于变电站综合自动化系统中，而且智能化电气设备也有了较快的发展，为网络控制系统应用于电气系统奠定了基础。此外，各装置的功能的独立性可以保障使整个系统不会瘫痪。因此现场总线监控方式是今后电气自动化监控系统的发展方向。自动化系统的网络结构可以保证现场与企业管理系统之间的数据传递，畅通无阻。企业上级管理网络结构必须实现办公自动化，可以节约有效的资源降低成本费用。

2、电气自动化检测技术。自动检测技术的主要内容；测量原理、测量系统及数据处理。测量系统从信息的传输形式上有模拟式和数字式两种。模拟式测量系统由显示、记录装置和输出装置组成。数字式测量系统是带微机的测量系统，是由传感器、中央处理器组件和显示记录等设备组成。电气自动化检测技术是自动化技术主要支柱之一，检测技术任务寻找与自然信息具有对应形式的信号，把所提取出的有用信息进行功率转换，在排除干扰的情况下把信息进行远、近距离的传递。自动检测技术必将成为我国最重要的热门技术之一。

四、自动化技术在电力工程中的发展

发电控制技术自动化：自动化技术在火力发电厂中的应用，主要是对机械设备的相关数据进行采集，监测设备状态，发出预警信号以及进行故障检测等等。计算机来对机械设备的运行过程实时控制，自动化启动设备运行全过程，如点火、并网等等，来自动增加或者减小无功率，控制母线电压。

电力调度技术自动化：计算机是电力调度自动化控制系统的核心，主要是搜集整理相关的数据，这样电力管理人员借助于电力调度技术的自动化，就可以全面了解和把握整个电网的运行情况，采取一系列的措施来应对运行过程中出现的各种突况，促使电力系统更加稳定的运行。

变电站技术自动化：变电站在计算机的基础上，将先进的通信技术充分利用了起来，有效处理和应用搜集的相关信息，这样可以重新组合变电站中的电力系统，有效优化系统设计工作，促使系统更好的搜集和处理相关的信息和数据等等，从而实时监控和管理电力系统运行全过程。

配电技术自动化：具体来讲，配电网自动化主要是改造和优化城乡配电网系统，来提高电网运行网络化程度，更好的发展配电网，促使电力系统更加安全和稳定的运行，提高供电质量，更好的服务于居民群众。

五、电气工程中电气自动化的发展趋势

电气自动化的发展同IT技术是紧密相关的，其发展方向也是很多的，目前主要有分布式、信息化和开放化三个发展趋势。分布式的发展能够保证整个自动化系统的每一个智能子系统都能够独立完成工作，降低整个系统的危险；信息化则是与最新的电子技术相结合，使电气自动化的管理和控制更加方便快捷；开放化是将电气自动化系统增加外接接口，实现系统控制与外界网络的连接。

参考文献

[1] 蒋志荣.电气自动化控制技术的研究[J].黑龙江科技信息，2014，01：66.

[2] 彭镱.浅谈自动化技术在电气工程中的应用[J].中国高新技术企业，2014，09：21-23.

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中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0045-02

“电力系统继电保护”是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课，该课程理论性与实践性都很强，内容多，而教学学时少；课程概念深，计算烦琐且抽象化，学生也感到难度较大。特别是实验和实践教学部分，因为受实验条件的限制，重庆科技学院（以下简称“我校”）电力系统继电保护只开设了继电器特性试验、功率方向继电器实验、差动继电器实验和自动重合闸4个实验，学生只是简单地学习了继电器的基本概念，对电力网络的计算还停留在电力系统分析课程中简单的2机或3机系统阶段，难以建立起现代电力系统大网络、大互联的知识。

为了适应现代电力系统的新发展，我校电气工程及其自动化专业整合了相关电力系统继电保护的课程，引入了电力系统分析综合程序（PSASP）软件，增设了为时两周的继电保护综合课程设计环节，以培养学生的工程实践能力。本文将探讨如何面向电力系统实际，寻找理论和实际应用技术的最佳结合方式，改革和建设继电保护实践教学体系，来增强学生的工程能力和创新意识。

一、继电保护综合实训的教学体系

为了增强电气工程专业课程实践教学效果，国内有的高校开设了电力系统分析课程设计，有的高校开设了继电保护课程设计，但是以往的设计大都是人工计算的方法，系统简单但计算烦琐，还不易掌握。将PSASP引入到了电力系统分析的教学中，开设了简单电力系统的潮流计算和短路电流计算等实验，取得了一定的效果。[1-2]重庆科技学院（以下简称“我校”）从2010开始，就把PSASP软件引入到电力系统继电保护课程设计的实践教学中，将“电力系统分析”课程设计和“电力系统继电保护”课程设计整合成一门继电保护综合课程设计，利用PSASP进行较复杂电网的潮流计算、短路电流计算、继电保护的整定和暂态稳定计算。通过一个完整的电网计算综合实训，把前后的知识体系连贯起来，让学生对以往抽象、烦琐的分析和计算有一个完整清晰的概念，取得了较好的效果。

图1是“电力系统继电保护”综合实训的教学体系，学生先完成电力系统的短路电流计算和继电保护的整定计算，再通过PSASP软件进行同一个系统的潮流计算、短路电流计算和继电保护的整定计算，最后进行系统的暂态稳定分析。这样一个完整的设计训练，可以让学生建立起大电力系统的初步概念，并且二者可以互相检验，从而验证学生的计算过程是否正确，所学的知识运用是否正确和熟练，达到学以致用的目的。

二、课程设计内容简介

1.建立电力网络并计算元件参数

设计任务书由教师下达，给出电力网络接线以及元件初始参数。鉴于只有两周的设计时间和人工计算的要求，网络接线不宜过于复杂。所以选择了一个三机10节点的110KV/10KV电压等级电力网络，系统网络图如图2所示，学生首先对110kV电网结构、参数进行分析，然后通过《电力系统设计手册》查得电网中各元件的电气参数，再计算元件参数。图中的参数是计算出来以后的结果，为计算方便，忽略了各元件的电阻。电网中的变压器均为YN，D11连接，发电厂升压变中性点接地，其他变压器不接地；发电厂容量为G1=50MW，G2=G3=25MW，功率因数cosΦ=0.8；输电线路的X1=0.4Ω/km，X0=3X1。

2.人工进行短路电流计算

由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础，因此需要分别考虑最大运行方式（三台发电机全部投入，系统环网取开网运行）时各线路未端短路的情况，最小运行方下（三台中最大的一台退出运行，系统按环网计算）时各线路未端短路的情况。要求学生画出系统等效电路图，化简电路，再分别计算各条线路末端短路的最大和最小短路电流。电网等效电路图如图3所示。如果学生人数较多，为防止抄袭现象，可以采用学生分组的方式，比如某些组计算G、H母线的短路电流，某些组计算I、J母线的短路电流等。

学生需要计算最大运行方式三相短路的短路电流、最小运行方式两相短路的短路电流以及单相接地短路的短路电流，通过计算学生既复习了电力系统故障分析中对称和不对称故障的计算方法，又为下一步的整定计算打下了基础。教学实践中发现，采用人工计算的方法计算短路电流在工程实践中虽然已经被PSASP这样的软件所代替，但教学上仍然十分重要，对于很多基本概念的掌握仍然必不可少。

3.人工进行继电保护的整定

需要整定继电保护包括输电线路110kV三段式相间距离保护，三段式零序电流接地保护以及10kV侧的三段式电流保护，还有变压器的差动保护、过电流保护等。这部分内容计算量较大，限于学时，也可以采用分组的方式，只要求对部分断路器的保护进行整定计算。

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作者简介：程江洲（1979-），男，湖北宜昌人，三峡大学电气与新能源学院，讲师；肖建修（1965-），男，湖南涟源人，三峡大学电气与新能源学院，讲师。（湖北?宜昌?443002）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0074-02

“电机学”课程是电气工程及自动化类专业重要的专业基础课，在人才培养的知识结构和课程体系中具有重要地位和作用，由于本课程不仅涉及各种电机复杂的空间结构，还涉及电流和磁场在空间的分布，以及铁磁材料的非线性等问题，一直是一门典型的难教难学的课程，而且该课程对前期课程的要求高，对后续课程的影响大，所以它成为学生大学期间重要、艰难的一个学习关口。如何提高该课程教学质量和教学效果，值得我们从多方面入手研究和解决。[1]

一、“电机学”教学现状

目前“电机学”课程是三峡大学（以下简称“我校”）电气工程及自动化类专业一门非常重要的学位课程，占6个学分，总学时96学时，其中理论课84学时，实验12学时。授课内容包括磁路的基本概述、变压器、交流绕组的共同理论、同步电机、异步电机、直流电机，共6个部分的内容，学生需要在1个学期内学习变压器、同步电机、异步电机及直流电机4大类型的电机，而这4类电机又各自具备不同的结构和分析方法，同时我们的授课学时为每周6个学时，这些实际情况是学生理解和吸收电机学内容的最大障碍。初步统计了近几个学期电机学考试的成绩，2009年平均分为61.22分，2010年平均分为62.04分，2011年平均分为52.78分，虽然这几个学期我们经过了诸多努力，但本课程的教学效果仍然没有明显改善，因此“电机学”课程的改革迫在眉睫。

二、“电机学”课程改革措施

在参考了华北电力大学、华中科技大学等国内多个知名高校的“电机学”教学模式的基础上，我校“电机学”课程组提出了在总学时不变的情况下，将“电机学”课程安排在两个学期授课，同时对其内容、教学方式、教学手段等进行了规划和改革。

1.教学内容的规划与改革

根据我校的电气工程及自动化类专业的课程安排，电机学的学习需要先修“高等数学”、“大学物理”、“电路原理”、“电子技术基础”等课程，“高等数学”分两个学期授课，分别安排在第一、二学期；“大学物理”分两个学期授课，分别安排在第二、三学期；“电路原理”一个学期授课，安排在第二学期；“电子技术基础”课程也进行了改革，分在两个学期授课，分别安排在第三、四学期；针对以上的课程安排，“电机学”由原先第五学期授课改为第四学期和第五学期分别授课，“电子技术基础”课程在第三学期讲授模拟电子技术，到了第四学期讲授数字电子技术，这样“电机学”在第四学期讲授时，学生已经学过了“高等数学”、“大学物理”、“电路原理”及“模拟电子技术”，具备了相应的基础，不影响“电机学”的学习，此外由于“电机学”为专业基础课，后续专业课为“电力系统分析”，我们在课程群的改革中，对“电力系统分析”也进行了改革，分在第五、六两个学期授课，因此，根据课程群及专业课的要求，我们对“电机学”（上）和“电机学”（下）的授课课时和内容做了如下安排：

（1）“电机学”（上）的授课课时及内容：

1）绪论（4学时）。了解本课程的性质和任务；了解电机在国民经济中的地位、作用和国内外的发展概况；熟悉和巩固电机中常用的基本电磁定律和铁磁材料特性；掌握简单磁路的计算方法。

2）变压器（20学时）。了解变压器的基本结构及用途，熟练掌握变压器的基本电磁关系及分析方法；熟练掌握变压器的基本方程式、相量图和等效电路；掌握变压器的磁路特点、绕组连接方法和连接组；掌握变压器并联运行的条件，熟悉并联运行时的负载分配；掌握三相变压器不对称运行的分析方法；了解变压器过电流瞬变过程的物理概念；了解各类特殊变压器的用途和结构特点。

3）交流电机绕组的共同理论（10学时）。掌握旋转电机的基本工作原理；了解三相交流绕组的构成原则和连接方法，以三相双层绕组为主；掌握交流绕组电动势的分析和计算方法，理解绕组的谐波电动势，了解其削弱方法；掌握交流绕组磁动势的性质及其表示和分析方法；分清脉振磁动势、圆形磁动势和椭圆形磁动势的区别及相互关系；了解谐波磁动势概念和漏磁通的基本概念。

4）同步电机（22学时）。了解汽轮发电机和水轮发电机的基本结构；熟练掌握同步电机的电枢反应，着重理解同步电机气隙磁场的形成、电枢反应与负载性质的关系及其对电机运行的影响；熟练掌握同步发电机的电压方程式和电势相量图；着重掌握同步电抗、绕组漏抗和短路比的物理概念和测定方法；掌握同步发电机的运行特性、电压变化率及额定励磁电流的磁势法分析计算方法；掌握同步发电机与大电网并列运行的条件和方法；熟练掌握同步电机的功角特性、V型曲线、并联运行时有功和无功功率的调节；了解静态稳定的物理概念；掌握同步电机各序阻抗的物理概念；学会运用对称分量法分析三相同步发电机的不对称运行；理解三相突然短路的瞬态过程，理解瞬变和超瞬变电抗及各种时间常数的意义。