自动化基本原理
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自动化基本原理范文第1篇
【关键词】井下通信；人员定位；自动化；技术研究
随着经济发展对煤矿需求量的加大，煤矿掘进技术面临着新的挑战，为确保煤矿的安全生产，井下通信及人员定位的自动化技术的研究越来越受到人们的关注。矿井自动化技术受关注的原因有两个方面：第一，自动化技术是技术人员根据矿井的实际环境进行的参数设置，可较为精确地采集井下所需的数据；第二，自动化技术代替人工进行数据开采，可实现矿井安全高效的生产。
1 矿井自动化技术的基本原理
现阶段，我国用于井下通信的技术主要有：井下小灵通技术、井下WIFI技术和透地通信技术等等。人员定位技术主要有：射频定位技术、GPS定位技术和红外线定位技术等。这些矿井自动化技术以计算机技术为基础，通过建立地面监控主站、矿用隔爆网络交换机和分站实现地面对矿井的自动化控制。
1.1 井下通信技术的基本原理
井下通信技术网络属于局域网，局域网的服务器通过隔爆网络交换机与地面监控主站相连，地面监控主站配有投影仪和电视墙，可随时监控矿井的动态，收集矿井内部的实体状态信息和数据信息。
1.1.1 井下小灵通技术的工作原理
井下小灵通技术是由移动通信技术和网络通信技术发展而来，通过移动通信技术进行实时跟踪定位和监控，通过网络技术实现地面对矿井的直接控制。因为小灵通技术成本低、易于携带的特点，工作人员主要将其用于矿井内部的动态监视，收集矿井内部的数据信息，为工作人员安排生产提供参照。此外，矿井小灵通技术不受网络覆盖的影响，数字通话程度较高，能实现不间断的通信，这是较之现代的移动通信网络有过之而无不及的优势。
1.1.2 井下WIFI技术的工作原理
煤矿资源开采是我国动力燃料的主要来源，这就对矿井自动化技术提出了更多、更高的要求。新时期的矿井自动化技术不仅要实现矿井的自动监测，更要实现自动化的生产。井下WIFI技术是弥补小灵通技术的频段被收回后的又一有效自动化网络监测技术。井下WIFI技术系统以WIFI 无线网络协议和TCP/IP协议为联络手段，以地面监控主站为实时监控平台，通过WIFI无线网络对矿井的全方位覆盖，实现WIFI技术对矿井的监控。
1.1.3 透地通信技术的工作原理
众所周知，透地通信技术是以地磁波为媒介，通过无线电波穿透地层实现地面与矿井通信的技术手段。其设备构成比较复杂，有地面输入设备、大功率发射机、天线和传呼机。由于该技术信息容量小和易受电磁干扰的特点，其在矿井中的应用范围较小，主要用于井下紧急情况的救助。
1.2 人员定位技术的基本原理
1.2.1 射频定位技术的工作原理
射频定位技术是通过收集井下工人的指纹实现对其定位的系统，通过建立数据库进行指纹数据的记录与分析，完成一对一的对应，对工人进行监督。该系统记录的数据值只是一种参考值，在实际估算工人具置时，受工人工作的动态环境的影响，应用范围不大。
1.2.2 GPS定位技术的工作原理
GPS定位技术依据GPS卫星、地面监控系统和GPS接收机三个部分组成一个完整的定位系统，实现对井下工人的监督。其工作原理为：地面监控系统向GPS卫星发射位置信息，GPS卫星根据其接受的信息对地面监控系统实现定位与追踪，将追踪的数据发射至地面接收机，然后通过接收机将位置信息传送给地面监控显示屏，运用计算机技术进行精确的计算，实现对井下工人位置信息的自动化监测。此技术用于成本较高，目前仅在大型煤矿使用。
1.2.3 红外线定位技术的工作原理
红外定位系统由两个部分组成，第一部分为工人佩戴能证明自己身份的标签，第二部分为在矿井内部布置固定的位置接收器。工人在井下工作期间，通过位置接收器对身份标签进行红外线定位，位置接收器将记录的身份数据信息反馈给地面监控平台，地面监控平台根据数据进行具体的估算。红外线定位技术成本较高，且对矿井中的死角无法进行精确的定位，因而使用范围较小。
2 井下通信及人员定位的自动化技术研究
2.1 常见通信自动化技术的应用研究
常见的、用于井下通信的技术中，虽然井下小灵通技术在现阶段因其成本低廉且不受网络的限制，被广泛应用于井下通信系统，但由于其使用权限的限制，日后将逐渐退出历史舞台；透地通信技术依靠电磁波传送信号实现地面与井下的通信，但在具体的使用过程中受环境的影响较大，易被外界的磁感信息干扰，其通信的质量有待商榷，要解决这个问题，需要建立完善的计算机保护和屏蔽体系；井下WIFI技术是目前应用较广的技术，其自身对网络要求较高，是建设现代化煤矿主攻的方面。
2.2 常见的人员定位自动化技术的应用研究
常见的人员定位技术中，射频定位技术只是对人员位置信息的估算，其定位的位置信息精确度较低，在日后的实际应用中，因为其成本低廉可能被大范围的使用。笔者认为，该技术在大面积推广前需要做足改进工作，提高位置定位的精确度；GPS定位技术和红外线定位技术是现展的高新技术，其使用范围较广，前者记录的数据信息比后者精确。但二者成本都较高，因此，笔者认为要普及这两项技术的应用，需要增强国家的科研实力，科技和经济是一国综合国力的标志在井下人员定位自动化系统的研究中体现尤为突出。
3 结束语
井下通信及人员定位自动化技术是煤矿高效生产和工作人员人身安全的保障，在实际的应用中，技术人员应根据工程内部具体情况，考虑各种应用系统的的优缺点，做出切实可行的应用方案。本文在对通信及自动化技术进行工作原理分析的情况下，提出了改进的方案，希望这些改进方案能为我国的煤矿通信和人员定位技术提供发展的方向。
【参考文献】
[1]李鹤.井下通信及人员定位的自动化技术研究[J].煤矿现代化，2013.
自动化基本原理范文第2篇
关键词：UFT；取证；自动化
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）35-0126-02
Abstract： The paper introduced the theory of automatic test， and the basic principle of UFT.Expounding the application of UFT in forensic software， building a set of automatic test framework， which could improve the test efficiency and save the human resource.
Key words： UFT； forensic； automation
随着我国信息化技术的飞速发展，电子证据在公安机关案件侦破、法院审判、电子商务等诸多领域扮演着重要的角色。基于C/S架构的取证产品依然是市场上的主流，面对敏捷开发带来的版本频繁更迭，手工测试面临巨大的挑战。构建自动化测试框架，对交付版本完成基本的冒烟测试，不仅能够减少大量重复的人力劳动，还能有效的控制产品质量。
1 自动化测试概述
在敏捷开发过程中，版本更迭非常频繁，每个版本都有大量重复的基本功能需要测试；不但浪费时间而且容易引起测试人员的疲倦，甚至忽略部分功能的测试，对产品质量造成一定的影响。自动化测试，简而言之，就是用程序测试程序，以脚本的运行来代替手工测试，它是测试人员测试思维的体现。
自动化测试主要用于回归测试，因为测试人员完全掌握回归测试的预期结果，可以有效地提高测试效率。当一个业务需要重复10次以上时，自动化测试的优势便显现出来了，面对复杂重复的测试任务，自动化测试可以保证测试工作的可靠性、高效性。此外还能进行24小时全天候不停歇的测试任务。当面对多环境时，比如win xp、win vista 、win7、win8、win10，且操作系统还有X86、X64之分，再加上各种浏览器、各种杀毒软件的组合，测试工作量之大可想而知，而自动化测试可以很好地解决这一问题。
当然，自动化测试也有其弊端，其不可能完全代替手工测试，对于复杂逻辑来说，自动化测试的编码代价非常巨大；其次自动化测试脚本编写有一定的门槛，对测试人员技术有一定的要求，技术的高低决定了脚本代码质量的好坏。
对于项目周期较长，系统升级较频繁、且需求变更不大的产品可以适当的引入自动化测试；对于周期较短的项目，自动化脚本代码编写还未完成，项目可能已经接近尾声，得不偿失。
2 基本原理
要了解UFT的基本原理，我们首先要明确三个概念，它们分别是对象、对象属性、对象库。其中对象是构成被测系统的基本元素；每个对象都有一个可以唯一标识对象的属性列表，称之为对象属性，其中属性可以进行设置，对象通过其属性建立了与被测系统元素的一一对应关系；对象库，顾名思义，就是对象的有序集合，在一次测试过程中涉及的被测系统的对象成为本次测试的对象库。
UFT采用录制/回放的技术原理。在录制过程中，首先根据被测系统，将对象识别并加入对象库，然后生成相应的脚本；在回放过程中，首先根据要回放的脚本去对象库中寻找相应的对象，然后对被测系统进行一系列的回放操作。
3 主要研究内容
3.1 需求分析
面对频繁的版本更迭，搭建自动化框架，完成基本的冒烟测试，有效的节约人力成本，是我们的根本目的。
首先需要关注测试的内容。对取证软件的取证部分进行自动化框架搭建，包括浏览器信息、下载取证、即时通信、邮件取证、数据恢复、系统痕迹、用户痕迹、文件系统等八个模块，而每个模块下面又包含多个取证内容，其取证对象内容如图2所示。
其次需要关注测试的颗粒度。被测目标数据源中，设定每个模块均有数据，对各个模块进行基本的点击操作，判断数据的有无，确定取证软件取证功能的好坏；然后进行相关数据的导出，确保导出功能可用。对于数据的准确比对，将是我们以后考虑的事情，本文不做讨论。
3.2 用例设计
通过图2我们可以看到，取证软件包含对75个取证对象的取证功能。测试内容较多，用例的设计需要考虑以下几个方面：
1）要按照软件的使用逻辑来设计。首先进行取证软件的打开，案件的新建，取证证据的添加，其次针对每一个模块依次的进行数据的取证，待每一个模块取证完成后，关闭并退出取证软件。
2）要把握好时间观念。根据软件的设计方案，将取证时间少的模块首先进行取证，取证耗时长的模块放到末尾进行。
3）由于案件编号为唯一标识，不允许重复，所以要达到脚本的重复回放，需要对取证案件的基本信息模块进行参数化设定。
4）加入相关的检查点技术，并将运行结果写入报告，可以直观的获取测试结果，减少测试人员的工作量。
3.3 脚本编写
在脚本的编写过程中，主要依赖于UFT的录制功能。但也会出现对象无法识别，回放出现错误等现象，那就要求根据具体的情况进行具体的分析。有可能是开发人员没有标识相应的对象属性，也有可能是对象名称重复导致，或者是无法识别录制的对象，下面举例说明：
在取证的过程中，取证结果条数不确定。少则几条，多则成百上千条，图3展示了两个不同取证数目的对比，左图中的取证数据为1条，右图中的取证数据为770条，若对每一条记录都进行ID标识，
3.4 结果分析
在自动化测试完成后，UFT会将测试结果打印在测试报告中。我们需要对结果进行分析，根据测试结果来判断测试是否通过，并检查脚本是否完全完成了测试。
3.5 现实意义
引入自动化测试框架后，从一定程度上有效地节约了人力成本。如图5所示，图表中纵坐标代表人力花费时间（人力/天），图表横坐标代表各个版本号。从图表中可以看到版本1在引入自动化测试前，需要15人力/天，以3人为一测试小组，需要花费5天的时间；但引入自动化测试后，测试前期只需要进行自动化冒烟测试，节省的人力资源可以转移到其他的项目上去，具有一定的现实意义。
4 结束语
本文阐述了UFT在取证软件中的应用，搭建了自动化测试框架，实现了对交付测试版本的冒烟测试，有效地提高了测试效率，节约了人力成本，具有较好的现实意义。下一步将是在有效固定数据源的情况下实现数据的精确比对，完全实现取证产品的自动化测试。
参考文献：
自动化基本原理范文第3篇
【关键词】电力系统;自动化;远动控制技术;应用
前言
电力系统自动化，主要包括生产过程中的自动检测和自动控制，以及系统和元件的自动安全保护和网络信息的自动传输。要实现这个目标，需要对计算机技术、现代通信技术、远动控制技术等进行有机融合。在电力系统自动化中，远动控制技术的作用不仅包括了对于故障位置的准确定位，还可以对电能的消耗以及供电质量、系统负荷等进行有效分析，可以说是电力系统自动化的关键，需要电力工作人员的重视。
一、远动控制技术概述
所谓远动，就是应用通信技术对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各种功能。在电力系统中，远动是为了统一管理遍布各个地方的变电站所采用的一种控制技术，主要由控制端、调度端以及执行终端共同组成，可以实现对于电力系统的遥控、遥信、遥测和遥调，从而确保电力系统运行的稳定性、可靠性和经济性。
二、远动控制技术的基本原理
一般来说，远动控制的过程主要包括远动信息的产生、传输以及接收。从系统结构分析，远动控制系统与自动化系统存在一定的差别，这个差别主要表现在信道上。对于远动控制系统而言，要实现命令在信道中的有效传输，必须通过特定的设备，对其进行转换，在这种情况下，远动控制容易受到外界的干扰，影响控制的有效性和准确性。因此，电力企业必须建立一套可靠的远动控制系统，以实现“四遥”功能，既遥控（YK）、遥信（YX）、遥测（YC）和遥调（YT）。其中，YC和YX是远动终端采集的运行参数和状态量信息，需要按照特定的通信协议，上传给调度中心，而YK和YT则是调度中心根据接收到的数据信息，对电力系统的运行状态进行调节，向执行终端下达相应的命令，从而实现电力系统的可靠运行。其基本原理如下：
三、远动控制技术在电力系统自动化中的应用
1.数据采集技术
在电力系统自动化中，远动控制涉及的数据采集技术主要包括变送器和A/D转换等技术。在对信号进行处理时，一般采用0-5V的TTL电平信号。但是，由于在电力系统中，运行设备多属于高电压、大功率设备，为了保证数据采集和处理的有效进行，需要利用变送器对其设备的运行参数进行转换，换言之，就是将电力系统中的电压、电流信号转换成为相应的TTL电平信号，同时，利用A/D转换技术，将模拟信号转换为数字信号，从而实现YX信息的编码以及YC信息的采集。为了保证系统的正常运行，YX传送信息需要利用光电隔离设备进行采集，同时将对象状态中的二进制码编写到YX数据帧中，之后利用数字多路开关，将数据输送到接口电路。由CT、PT和相应的传感器，获取电压电流信号，然后通过滤波放大，除去信号中的高次谐波，再由取样保持环节同步采集，得到与信号源同步的信号，经A/D转换后，将数据输送到STD空机等高级环节，则数据采集流程结束。
2.通信传输技术
在电力系统自动化中，远动控制系统的通信传输技术，主要包括调制和解调两种。自动化系统可以通过自身的电力通信网络资源和方式，构建相应的电力通信专用网。从目前的发展情况看，电力自动化系统对于信号的传输，主要是通过光纤以及电力线载波的形式，电力线载波之所以能够实现通信传输，主要是以信号发射端中经编码产生的基带信号，以及电力线中的高频谐波信号为载波信号，利用相应的调制技术，将信号转换为模拟信号，以电压和电流的方式，从电力线进行通信传输。在接收端接收到模拟信号后，利用解调技术，将其转换为数字信号。光纤传输技术的发展，使得光纤设备的造价不断降低，电力系统自动化光纤传输网络不断发展和完善，必将取代传统的通信传输网络，成为电力系统自动化通信传输的主要方式，应该得到电力工作人员的重视和深入研究。
3.信道编码技术
在远动系统中，信道编码技术主要是指信道的编码、译码以及信道传输协议等。在电力系统中，RTU采集到的数据信息，要想传输到调度中心，必须经过线性的通信信道。但是，受各种因素的影响，数据信息在传输过程中，必然存在一定的干扰，影响信息的完整性和准确性。针对这种情况，可以通过对信息进行信道编码和译码的方式，提升信息在传输过程中的抗干扰能力。从目前来看，在电力系统中，多使用线性分组码进行编码和译码。同时，为了保证数据传输的准确性，对数据传输中的差错进行控制，需要在编码后，采用循环检错法、反馈检错法等进行检验。
线性分组码属于奇偶校验码的一种，在信道编码的传输过程中，可以使用（n，k）的形式进行表示。假设信息矢量存在k个码元，按照相应的规则，增加r个监督码元，形成n=k+r的码元组，如果监督码采用的信息码元是原信息码元的线性组合，则为线性分组码，如果使用矩阵来表示，则为R=MG。其中，R表示监督码部分，为[1×（n-k）];M表示原信息码部分，为（1×k）;G表示生成矩阵，为[k×（n-k）]。监督码在这里的作用，主要是实现信息编码的检错和纠错。同时，作为线性组码的一种，循环码是比较常用的编码形式，其特性是各个码字中的码元循环向左（右）移位所形成的码字依然是码组中的一个码字。其编码原理如下：
在一个（n，k）的循环码中，如果有且仅有一个n-k次码多项式g（x），则需要满足下列条件：循环码中的每一个多项式h（x），则h（x）=m（x）g（x）。在编码过程中，将m（x）与xn-k相乘，之后被g（x）相除，得商p（x），得余u（x），再将u（x）模2加上xn-km（x），就可以得到系统循环码字h（x）=xn-km（x）+u（x）。
通过这种方式，可以对系统循环码编码中是否在噪音信道中受到干扰进行良好的校验准则，用生成多项式去除接收码字，检查余式是否为零，若余式为零则无误码，反之则有。
四、结语
总而言之，在电力系统实现自动化的过程中，远动控制技术是十分重要的，不仅可以实现电力系统调度的自动化，还可以提升电力系统的交互性和智能化。随着远动控制技术的不断提高和完善，其在电力系统自动化发展中的作用必将更加重要，为电力系统的自动化奠定良好的基础。
参考文献
[1]张恒山.电力系统自动化中远动控制技术的应用[J].机电信息2012，（36）：115-116.
[2]李勋涛，柯美波.自动化远动控制技术在电力系统的应用[J].电源技术应用，2013，（12）：138.
自动化基本原理范文第4篇
【关键词】配电；保护；技术
【中图分类号】F407.67 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0008-01
1、馈线保护的技术
随着我国经济的发展，电力用户用电的依靠性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网的工作重点，而配电网馈线保护的主要作用也成为提高供电可靠性和提高电能质量，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。具体实现方式有以下几种：
1.1 传统的电流保护过电流保护是最基本的继电保护之一。考虑到经济原因，配电网馈线保护广泛采用电流保护。常用的方式有反时限电流保护和三段电流保护，其中反时限电流保护的时间配合特性又分为标准反时限、非常反时限、极端反时限和超反时限。这类保护整定方便、配合灵活、价格便宜，同时可以包含低电压闭锁或方向闭锁，以提高可靠性；增加重合闸功能、低周减载功能和小电流接地选线功能。
1.2 基于馈线自动化保护配电自动化包括馈线自动化和配电治理系统，其中馈线自动化实现对馈线信息的采集和控制，同时也实现了馈线保护。馈线自动化的核心是通信，以通信为基础可以实现配电网全局性的数据采集与控制，从而实现配电SCADA、配电高级应用（PAS）。同时以地理信息系统（GIS）为平台实现了配电网的设备治理、图资治理，而SCADA、GIS和PAS的一体化则促使配电自动化成为提供配电网保护与监控、配电网治理的全方位自动化运行治理系统。这种馈线自动化的基本原理如下：当在开关s1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在开关s2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，遥控跳开S1和S2实现故障隔离并遥控合上线路出口的断路器，最后合上联络开关s3完成向非故障区域的恢复供电。
这种基于通信的馈线自动化方案以集中控制为核心，综合了电流保护、RTU遥控及重合闸的多种方式，能够快速切除故障，在几秒到几十秒的时间内实现故障隔离，在几十秒到几分钟内实现恢复供电。该方案是目前配网自动化的主流方案，能够将馈线保护集成于一体化的配电网监控系统中，从故障切除、故障隔离、恢复供电方面都有效地提高了供电可靠性。
2、现代馈线保护
配电自动化中的馈线自动化较好地实现了馈线保护功能。但是随着配电自动化技术的发展及实践，对配电网保护的目的也要悄然发生变化。最初的配电网保护是以低成本的电流保护切除馈线故障，随着对供电可靠性要求的提高，又出现以低成本的重合器方式实现故障隔离、恢复供电，随着配电自动化的实施，馈线保护体现为基于远方通信的集中控制式的馈线自动化方式。在配电自动化的基础上，配电网通信得到充分重视，成本自动化的核心。目前国内的主流通信方式是光纤通信，具体分为光纤环网和光纤以太网。建立在光纤通信基础上的馈线保护的实现由以下三部分组成：①电流保护切除故障；②集中式的配电主站或子站遥控FTU实现故障隔离；③集中式的配电主站或子站遥控FTU实现向非故障区域的恢复供电。
这种实现方式实质上是在自动装置无选择性动作后的恢复供电。假如能够解决馈线故障时保护动作的选择性，就可以大大提高馈线保护的性能，从而一次性地实现故障切除与故障隔离。这需要馈线上的多个保护装置利用快速通信协同动作，共同实现有选择性的故障隔离，这就是馈线系统保护的基本思想。
3、馈线系统保护技术
3.1 基本原理馈线系统保护实现的前提条件如下：①快速通信；②控制对象是断路器；③终端是保护装置，而非TTU。
在高压线路保护中，高频保护、电流差动保护都是依靠快速通信实现的主保护，馈线系统保护是在多于两个装置之间通信的基础上实现的区域性保护。基本原理如下：该系统采用断路器作为分段开关，A、B、c、D、E、F对于变电站M，手拉手的线路为A至D之间的部分。变电站N则对应于c至F之间的部分。N侧的馈线系统保护则控制开关A、B、C、D的保护单元URl至UR7组成。
当线路故障F1发生在BC区段，开关A、B处将流过故障电流，开关c处无故障电流。但出现低电压。
3.2 故障区段信息定义故障区段信息如下：
逻辑1：表示保护单元测量到故障电流，
逻辑o：表示保护单元未测量到故障电流，但测量到低电压。
当故障发生后，系统保护各单元向相邻保护单元交换故障区段，对于一个保护单元，当本身的故障区段信息与收到的故障区段信息的异或为1时，出口跳闸。
为了确保故障区段信息识别的正确性，在进行逻辑1的判定时，可以增加低压闭锁及功率方向闭锁。
3.3 系统保护动作速度及其后备保护为了确保馈线保护的可靠性，在馈线的首端URl处设限时电流保护，建议整定时间内0.2秒，即要求馈线系统保护在200ms内完成故障隔离。
在保护动作时间上，系统保护能够在20ms内识别出故障区段信息，并起动通信。光纤通信速度很快，考虑到重发多帧信息，相邻保护单元之间的通信应在30ms内完成。断路器动作时间为40ms～100ms，这样，只要通信环节理想即可实现快速保护。
3.4 馈线系统保护的应用前景馈线系统保护在很大程度上沿续了高压线路纵联保护的基本原则。由于配电网的通信条件很可能十分理想。在此基础之上实现的馈线保护功能的性能大大提高。馈线系统保护利用通信实现了保护的选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成，具有以下优点：①快速处理故障，不需多次重合；②快速切除故障，提高了电动机类负荷的电能质量；③直接将故障隔离在故障区段，不影响非故障区段；④功能完成下放到馈线保护装置，无需配电主站、子站配合。
4、未来保护技术
继电保护的发展经历了电磁型、晶体管型、集成电路型和微机型。微机保护在拥有很强的计算能力的同时，也具有很强的通信能力。通信技术，尤其是快速通信技术的发展和普及，也推动了继电保护的发展。系统保护就是基于快速通信的由多个位于不同位置的保护装置共同构成的区域行广义保护。
电流保护、距离保护及主设备保护都是采集就地信息，利用局部电气量完成故障的就地切除。线路纵联保护则是利用通信完成两点之间的故障信息交换，进行处于异地的两个装置协同动作。近年来出现的分布式母差保护则是利用快速的通信网络实现多个装置之间的快速协同动作假如由位于广域电网的不同变电站的保护装置共同构成协同保护则很可能将继电保护的应用范围提高到一个新的层次。这种协同保护不仅可以改进保护问的配合，共同实现性能更理想的保护，而且可以演生于基于继电保护相角测量的稳定监控协系统，基于继电保护的高精度多端故障测距以及基于继电保护的电力系统动态模型及动态过程分析等应用领域。目前，在输电网中已经出现了基于GPS的动态稳定系统和分散式行波测距系统。在配电网，伴随贼配电自动化的开展。配电网馈线系统保护有可能率先得到应用。
自动化基本原理范文第5篇
关键词：教学改革；新能源发电技术；创新人才培养
作者简介：韩杨（1982-），男，四川成都人，电子科技大学机电学院电力电子系，讲师。
基金项目：本文系电子科技大学中央高校基本科研业务费资助（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）14-0046-02
“新能源发电技术”是电子科技大学电气工程及自动化、机械设计制造及自动化、工业工程三个专业课程体系中的一门重要课程。该课程属于高年级本科生的专业选修课，共32课时、内容多、知识面广、综合性强。[1， 2]由于三个专业的学生知识体系存在一定差异，在教学理念、教学内容、教学方法等方面，需要做出系统的设计和创新。笔者在教学过程中，充分吸收国外高校模块化教学模式、凝练教学内容，充分利用交互式教学方法，采用课堂讲授、提问与解答、课程项目、研究报告等手段，把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课程以电能变换与控制为主线，鼓励不同专业背景的学生组成研究小组对课程项目进行协作研究，提升了学生的学习兴趣，培养了学生的自主创新能力。[3， 4]
一、国外“新能源发电技术”教学内容与模式回顾
1.麻省理工学院（MIT）的模块化教学模式
课程简介：课程评估当前和未来潜在的能源系统，包括资源提取、转换和最终使用技术，重点区域和全球能源需求。研究各种可再生能源和传统能源的生产技术，能源最终用途和替代品，在不同国家的消费习惯。
第一部分：能源的背景。欠发达国家日益增长的能源需求、发达国家可持续的未来能源。能源概述、能源供给和需求的问题；能源转换和经济性分析，气候变化和应对措施。模块1：能量传递和转换方法。模块2：资源评估和消耗分析。模块3：能量转换、传输和存储。模块4：系统的分析方法。模块5：能源供应，需求和存储规划。模块6：电气系统动力学。模块7：热力学与效率的计算。
第二部分：具体的能源技术。模块1：核能的基础和现状；核废料处理；扩建民用核能和核扩散。模块2：化石能源的燃料转换，电源循环，联合循环。模块3：地热能源的类型；技术、环境、社会和经济问题。模块4：生物质能资源和用途，资源的类型和要求。
第三部分：能源最终用途，方案评估和权衡分析。模块1：汽车技术和燃料经济政策。模块2：生物质转化的生命周期分析；土地使用问题、净能量平衡和能量整合。模块3：电化学方法电能储存、能量转换，燃料电池。模块4：可持续能源，非洲撒哈拉以南地区的电力系统的挑战和选择。
2.瑞典皇家理工学院（KTH）课程内容与要求
课程内容：替代能源和可再生能源的全方位的介绍和分析，包括整合这些解决方案以满足能源服务的要求。包括现有和未来的替代能源，如水能、风能、太阳能、光伏、光热，燃料处理；可再生能源系统面临的挑战；动态整合各种可再生能源。在整个教学过程中，学生的读、写和研讨主题是“先进的可再生能源系统技术”，特别是通过项目工作和多个为期半天的研讨会对相关专题进行研讨，每个人都参与演讲和讨论，并邀请有行业工程背景的专家和政策制定者来课堂参与探讨，丰富课堂内容、提升教学质量。
课程要求：在课程结束时，学生应能够分析和设计能源系统，利用风能、生物能源、太阳能产生电力或用于加热与冷却。完成课程后，学生能详细说明风能、生物能、太阳能基本原理和主要特点，以及它们之间的区别。能掌握这3种可再生能源系统的主要组件，了解基于化石燃料的能源系统对环境和社会的影响。
3.威斯康星大学（UWM）课程内容与要求
课程内容：学习有关国家最先进的可再生能源系统，包括生物质、电力和液体燃料，以及风力、太阳能、水电。学生们将对可再生能源电力和能源供应做工程计算，并要了解可再生能源的生产、分配和最终使用系统。能源存储、可再生能源政策；经济分析，购买和销售能源；风能理论与实践；太阳能可用性，光热和光伏发电系统；水电；地热，潮汐能和波浪发电；生物能源、生物质燃烧热力和电力；生物质气化，生物油热解；生物燃料的生命周期评估。
课程要求：掌握基本的可再生能源系统的工程计算，了解可再生资源评估和能源基础设施一体化。确定可再生能源系统的环境影响。设计和评估可再生能源系统的技术和经济上的可行性。了解能源在社会中的关键作用。了解可再生能源发展的公共政策、市场结构。卓越学生的学习成果：能够运用数学、科学和工程原则进行实验设计，并能分析和解释实验现象。有能力设计一个系统、部件或过程，以满足预期要求，具备解决工程问题和有效沟通的能力。
二、创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学设计
通过对该课程的学习，使学生了解中国的能源现状，掌握电源变换与控制技术的基本原理，掌握光伏发电和风力发电的基本原理及系统的构成，加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，理解生物质资源的利用现状、转换与控制技术的基本原理，了解天然气、燃气发电与控制技术的基本原理和应用情况。吸收国外经验，设计教学模块。
1.电源变换和控制技术
内容要点：电力电子器件的概念、特征和分类，不可控器件——电力二极管，半控型器件——晶闸管，电力场效应晶体管——电力MOSFET，绝缘栅双极型晶体管——IGBT；AC—DC变换电路：二极管整流器——不控整流，晶闸管整流器——相控整流，PWM整流器——斩波整流；DC—DC变换电路：单管不隔离式DC—DC变换器，隔离式DC—DC变换器；DC—AC变换电路原理、分类、参数计算；AC—AC变换电路。
课堂提问：晶闸管的导通和关断条件是什么？相控整流与PWM整流电路区别是什么？交流调压电路的基本原理是什么？什么是逆变？如何防止逆变失败？
课程项目1：让学生设计一个50kW的相控整流和PWM整流电路，进行MATLAB仿真分析，比较两种整流电路的区别，要求分组讨论、制作PPT演讲，撰写研究报告。
2.风能、风力发电与控制技术
内容要点：风的产生、特性与应用；风力发电机组的结构、分类与工作原理；风力发电的特点、控制要求和功率调节控制；风力发电机组的并网运行和功率补偿：同步发电机组、异步发电机组和双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿。
课堂提问：简述风能转换的基本原理。风力机的空气动力学参数有哪些？具体怎么求解？风力机有哪几种分类方法？
课程项目2：让学生设计基于全功率变换器的风力发电系统，在课程项目1的PWM整流电路的基础上，设计整流和逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。
3.太阳能、光伏发电与控制技术
内容要点：太阳能利用方式、分类及原理，中国光伏发电的历史和研究现状；太阳能电池的工作原理，太阳能电池材料的光学性质、等效电路、输出功率和填充因数，太阳能电池的效率、影响效率的因素及提高的途径；太阳能电池制造工艺，多、单晶硅制造技术；太阳能光伏发电系统设备构成，正弦波PWM技术，逆变器基本特性及评价；独立光伏发电系统的结构及工作原理、系统构成；并网光伏发电系统的分类、特点、结构、供电形式和设备构成。
课堂提问：多晶硅和单晶硅的制造工艺有什么不同？根据制作工艺的不同它们各有什么特点？什么是正弦波PWM逆变技术？并网光伏发电系统由哪几部分构成？
课程项目3：让学生设计小功率并网光伏发电系统，在课程项目2逆变电路的基础上，设计单相及三相逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。
4.生物质能的转换与控制技术
内容要点：生物质能的定义、生物质资源特点及类别；生物质能转换和发电技术、生物质能转换的能源模形式，城市垃圾、生物质燃气发电技术；生物质热裂解发电技术的分类、生物质热裂解机理，生物质热裂解技术及装置简介；我国生物质能的利用现状及开发生物质能的必要性，生物质能发电前景。
课堂提问：生物质能的优缺点是什么？根据其优缺点如何扬长避短充分利用生物质资源？生物质热裂解的机理是什么？请详细分析说明。影响生物质热裂解的因素有哪些？具体是如何影响的？
5.天然气、燃气发电与控制技术
内容要点：天然气水合物的概念，形成机理及化学性质；天然气的综合利用、环境价值与发展前景；小型燃气轮机发电机组的原理及用途、主要形式及应用前景；燃气轮机组的电能变换与控制系统、电网供电及控制；燃气发电机组的并网运行与控制策略，DC-AC低频并网逆变技术，DC-AC/ AC-DC-AC三级变换高频环节并网逆变技术；燃气发电机组高频并网逆变的控制策略。
课堂提问：小型燃气轮机组并网发电的原理是什么？简述燃气轮机组电能变换系统的结构和工作原理。燃气发电机组高频并网逆变是如何实现的？
三、结束语
在充分吸收国外高校“新能源发电技术”模块化教学模式的基础上，以人才培养为中心，凝练教学内容、改革教学方法，提高了学生对该课程的学习兴趣，课堂互动得到明显改善，不同专业背景的学生能够对课程项目进行协作研究，发挥各自的特长收集和吸收国外前沿技术，在PPT演讲、研究报告撰写方面锻炼了学生的综合能力，取得了良好的教学效果。
参考文献：
[1]何瑞文，谢云，陈璟华.电气工程及其自动化专业建设与实践模式探讨[J].中国电力教育，2012，（3）：72-73.
[2]王三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育，2011，（15）：92-93.
