电气工程及自动化导论
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电气工程及自动化导论范文第1篇
1 概述
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。电气自动化技术所运用的领域很广泛，是建立在电子信息技术之上的。电气系统是由这样几个环节组成：发电、配电、变电和输电变电等的电能生产与消费系统。电气系统的功能是将自然界中的一次能源利用电动力装置再转化成电能，经输电、变电和配电之后将电能供应到千家万户。为了更好的实现这一功能，电力系统在各个环节、不同层次之间还有相应的信息与控制系统，以实现对电能的生产过程的测量、调节、保护、控制、通信以及调度，有效保证用户获得优质、安全、高效、经济的电能。要建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。随着电子信息技术的迅猛发展，电气自动化技术也获得了很大的进步，已经和人民的日常生产生活密切相关，得到了很广泛的普及，为人们的生产生活服务器，在电气自动化水平不断提升的过程中，要对相关技术不断加以创新和发展，使自动化技术的安全性和可靠性得到更大的提高，这会大大的促进我国电气工程事业的向前发展。
2、电气自动化技术特点
所谓的电气自动化技术就是指将电子信息技术及以信息技术作为主要内容的电气工程进行有机结合的一类应用技术。就其技术特点而言，电气自动化技术主要具备以下几个重要的特点：
其一是技术的涵盖而相对较宽。由于电气自动化技术不仅是一种应用性较强的技术，又是一种较为普遍的技术，大多数与工业相关的企业都会或多或少地涉及到这一方面。同时，因为这门技术的科技含量比较高的缘故，一般在电气自动化的系统设计中，都既需要硬件的设计又需要进行软件设计，并且应用于不同场合时都需要选用不同的技术性方案，由此可见，这门技术是需要相对较宽的知识面的。
其二是对电子技术的依赖程度比较高。我们都知道，对于一种较为典型的电气自动化控制系统来说，不论是从专门采集信号用的传感器到单独进行信号的处理和运算的控制器，还是到运行运算结果的系统执行机构之类等等都和电子技术本身的发展紧密相关。因此，可以说电气自动化技术的进步和发展离不开电子技术的进步，这两者是紧密关联的，并且前者依赖于后者。
3 电气工程自动化技术的应用
现阶段，从自动化技术的水平来讲，自动化技术发展的主要构成要素包括：自动电压控制系统、动力机械自动控制和自动发电量控制系统等三个方面。在中国，根据发电厂的不同运行方式，通常把发电厂划分为两类：第一是水电厂自动系统，第二是火电厂自动系统不过值得我们注意的是，发电的方式，不管是以火电为主，还是以水电为主，又或者是属于另外的发电方式，在应用自动化技术过程中，都有着惊人的形似之处。
3.1 水电厂自动化技术在电气工程中的应用
在现有的自动化技术条件下，为了确保电气工程的稳定性和可靠性，充分发挥电气工程的性能，水电厂自动化技术在电气工程中的应用，应具备水轮发电机组系统、调速器装置和水轮机装置等模块。由于不同的自动化系统在运行模式上存在着明显的差异，水电厂自动化系统可分为单机模式、公用设备模式、梯级综合自动化模式和全长自动化模式等类型。而从实际应用的角度来讲，如果在水电厂电气工程中应用相应的自动化技术，在水电厂正常运转的条件下，可以提高其经济效益，从而为水电厂提供高质量的电能奠定坚实的基础。
3.2火电厂自动化技术在电气工程中的应用
火电厂自动化技术应用在电气工程当中，和自动化技术在水电厂电气工程中的应用一样，同样具有综合性的特征。火电厂自动化技术的构成主要包括锅炉控制系统、发电自动控制系统、机炉主控系统和汽轮机控制系统等。
而从实际应用的角度来说，火电厂自动化技术在具备数据信息处理功能的同时，还具备自动检测运行状态、自动保护运行设备和综合控制与管理等功能。
具体来讲，自动化技术在电气工程中的应用有：
1）在电网调度中的应用。电气自动化技术在电网调度中的应用，指的是通过电网调度的服务器，以及电气自动化系统来实现电网调度的自动化。在自动化设计时，其主要的功能是：第一，合理调度电网的运行，进而实现电网运行的安全性和稳定性；第二，监测和分析电力生产过程中的数据，自动预测电力系统生产的负荷；第三，通过显示相关的数据信息，能够迅速确定电网系统的故障点及故障发生的原因，从而电网故障的排除更为有效。
2）分散控制系统的运用。分散控制系统也称作是分布式控制系统，是按照一台计算机控制一个相对应的控制回路来进行作业，在电气自动化系统中取得了很好的应用效果。分撒控制系统在集中取得书记资料之后能够进行统一集中的管理，是有很高效率的自动开始系统。
3）在变电站中的应用。在变电站用应用电气自动化技术，主要是在变电站中运用信息处理技术和自动化控制技术，然后结合相关的传输技术，把计算机装置引入到变电站系统中，从而实现变电站运行管理的自动化和智能化。
4 自动化技术在电气工程应用的趋势
4.1管控一体化自动化技术
从理论层面来说，管控一体化技术在电气工程中的应用，指的是通过在电气工程中不同通讯环节科学合理运用自动化技术，发挥其在数据信息整合和集成方面的优势。
4.2电气工程状态检修技术
从技术应用的角度来讲，电气工程中的状态检修技术指的是通过在电气工程中应用资产管理系统，使其发挥在工程状态监测、故障诊断等方面的功能，并提供状态检修过程中的状态数据信息，结合相应的数据，准确预测电气工程中各种电气设备的实际运行状态、存在的安全故障以及故障出现的因素等。
在电气工程中运用自动化技术，其优点主要是两个方面：第一，提高电气设备的稳定性和安全性；第二，可以有效克服过去定期故障检修模式存在的各种缺陷和不足，从而确保电力系统的安全和稳定运行，提高电力系统运行的质量。
5 结语
我国电气系统自动化技术在电气工程中的发展前景是十分广阔的，为了使这种美好的愿景在实际生产生活中更好的实现，需要注意这样几方面因素的影响：首先，信息技术起着决定性的影响；其次，和物理学科及相关科学知识的联系很紧密；最后，现代技术的飞速发展。在电气工程中应用自动化技术，提高电气设备的自动化水平，可为电力系统的安全和稳定运行提供有力的技术支撑，确保电力系统的安全性和稳定性，从而提高电力系统运行的质量，切实降低停电、断电等现象对居民生活的影响。在本文中，笔者结合自身的理论知识和工作实际，从电力工程和自动化技术的概念和自动化技术在电气工程中的应用几个方面分析了自动化技术的实际应用。
参考文献：
电气工程及自动化导论范文第2篇
新工业革命日新月异的技术与产业革新，需要大量的创新创业型人才。顺应时代的需要，构建了以创新、创造、创业“三创”能力培养为目标的电气工程及其自动化专业实践教学体系，实践取得较好的成效，极大地激发了学生的学习和创新热情。
关键词：
新工业革命；创新；创业；实践教学体系
随着微制造、互联网与信息技术的应用和发展，如智能化生产、新能源技术、3D打印技术、生物电子、纳米技术等创新技术的进步及融合发展，将带来新一轮的工业革命，要想在这一场革命中取得先机，将倚重于科技创新，科技创新需要大量的创新创业型人才，大学生是人才的主力军。因此，大学生创新、创造、创业“三创”能力的培养，对我国的发展建设至关重要。而在传统的高校教学模式中，课堂注重讲授理论知识，设置的实践环节较少，学生缺少理论联系实践的锻炼，学了知识不知怎么用，动手能力差。缺乏创新意识，更谈不上去尝试创业了。本文以我校电气工程及其自动化专业为例，谈谈通过实践教学的改革提高学生“三创”能力的探索。
1电气工程及其自动化专业实践教学体系的构建
我校电气工程及其自动化专业是在原电力系统及其自动化专业的基础上根据教育部专业调整目录，按一级学科名称更名而形成的强、弱电结合、软件与硬件结合、元件与系统结合、管理科学与工程技术相结合的宽口径专业。实践教学一直在本专业人才培养中占据着非常重要的位置。在新工业革命背景下，以专业认证为契机，结合我校电气专业人才培养的目标，以培养素质、能力的创新、创造、创业“三创”精神为宗旨，以实际的工程能力、研发能力训练为核心与主线，以我院电工与电子技术实验中心、电气工程及其自动化专业实验室、创新创业实训中心、校外实习基地等实践场所为依托，对实验、设计、实习等多个实践教学环节进行改革、构建多维平台，形成了有利于提高学生“三创”能力的实践教学体系。
1.1实验教学体系的构建
南华大学电气学院有全院共享的电工与电子技术实验中心，实验室面积2400平方米，实验设备1786台(套)，仪器设备总值1058.4076万元，包含计算机网络实验室、自动控制原理实验室、单片机原理实验室、PLC实验室、检测技术与传感器实验室、电力电子实验室、嵌入式与DSP实验室、电机网络实验室、现场总线网络实验室、电路实验室、电子技术实验室、电子技术综合实验室、CAD机房，共12个实验室。另外，电气工程及其自动化专业专业实验室还有变压器模型室、30MW汽轮发电机、火力发电厂模型室、电机系统综合实验室、工厂供电综合自动化实验室、电力系统自动化实验室、高电压实验室、电力系统继电保护实验室、多功能微机保护实验室、多功能微机保护实验室等专业实验室，仪器设备总值318万元实验室面积达1425平方米，实验设备109套。在新增设备的计划中，加重了综合性、设计性、创造性和体现电气工程技术最新发展的实验设备的配置，引入了智能化变电站仿真培训系统、风光互补发电测控实训系统、电机与变压器维修实训系统、电力系统教学仿真系统等设备。同时，为深化实验教学改革，全面提高教学质量，培养新世纪高素质创新、创业人才。改革了传统的实验教学模式，对专业基础课实验进行重组、整合和更新设计，减少单纯验证性实验，增加了综合设计性实验，并且使部分实际操作实验与计算机仿真实验之间的内容交叉融合；还增开了专门的综合实验课，如电机与控制实验、电子技术综合实验、电气工程综合实验等。通过开放实验室、综合性实践、参加有关的全国性竞赛等多种教学方式全方位、多层次的培养学生的实践能力，全面培养学生的创新能力。
1.2设计体系构建
设计包括穿插在各个学期的课程设计和大四最后一学期的毕业设计，我校电气专业开设了电子技术、电力系统基础、电气应用与PLC控制技术、单片机原理及应用、电力系统继电保护等课程设计，并可打破课程界限，精心安排设计内容来优化学生的专业知识结构。以电力系统继电保护课程设计为例，通过改革创新研究，将电力系统分析、信号与系统、电气工程基础、单片机原理、计算机仿真等多个课程的知识应用在设计的各个环节，使学生对这些专业基础或专业课在专业中的作用及课程间的联系有个系统的认识。否则，在学生脑海里这些课程都像散落的珠子一样，好像互不关联，通过设计，就把它们串成了串。同时，为提高学生的理论联系实际、综合应用能力和创新、创业能力，能做实物的尽量要求学生做出实物。毕业设计是实践教学中非常重要的一环，如果毕业设计开展得好，可以帮助学生进一步深化和扩展所学的基础知识、专业知识、可以更好地培养学生的工程应用能力和创新、创业意识，使学生初步具备实践动手、产品研发、团队协作和职业责任等方面的知识与能力。而毕业设计的进行首先要选好题，选题来源可以是教师的横向和纵向课题，或者是实验室建设或设备改进的课题；也可以是电力企事业单位的实际问题或相关开发项目。为了让毕业设计更好地与学生的工作实际相联系，我专业加大了设计选题中工程应用型题目的比例。一方面，聘请电力有关方面的专家做毕业设计指导教师或根据电力相关企事业的工程实际提取现场数据、技术精心安排设计内容，使与工程实际接轨；另一方面鼓励教师加强用科研服务社会，并将自己的科研成果转化到毕业设计选题中，使学生接触电力行业的前沿技术。同时如果学生在毕业设计期间想去校外电力相关企事业单位结合实际工程项目进行设计，只要在该单位有相应指导资质的高工等，我们都会允许，并会在校内再配一位校内导师，在设计的内容、工作量、设计说明书及图纸的规范和质量进一步按学校的要求进行把关，以保证毕业设计的客观性和规范性。经过这些措施，提高了学生毕业设计的积极性和主动性，他们参加工作后能更快地进入角色，也更容易得到用人单位的认可。
1.3实习教学体系的构建
实习是为了加强学生的劳动观念、实践观念，为毕业后走向工作岗位和进一步的学习奠定基础，适应社会对电气工程及其自动化专业技术人才的需求。为了让学生实习效果更好，要尽量盘活社会中可用的教育资源，增加学生与社会的接触机会，把社会中的专家请进来，我们的教师也要走入社会中，为学生进入电力企事业单位学习和实践牵线搭桥。尤其是衡阳地区的电力相关企事业单位，如衡阳电业局、特变电工、金杯电缆、大唐耒阳发电厂、耒中水电站、酃湖变电站等。创建多功能的校外实习、产学研和创业实训基地(如电厂、变电站、电气设备公司等电气专业相关单位)，通过到电力有关企事业单位选择合适的岗位进行在岗实习，让学生参与企事业单位实际应用项目设计、开发与管理，在实训中感受创业文化。如我专业与台达电子(东莞)有限公司签订了校企联合办学。我专业的实习教学包含认识实习和生产实习。电气工程及其自动化专业认识实习是在学习完公共基础课和必备专业基础课后，开始其他专业基础和专业课学习之前进行的实践教学，是专业课教育的重要环节，是学生接触电气工程实际、接触社会、了解社会、扩大知识面、短时间获得大量新信息的极好机会。通过参观厂、矿、企事业等一线工作单位，了解本专业在各行各业中的应用，对本专业在大学四年中将要学的内容有一个较全面的了解，使学生初步建立专业思想，热爱电气专业，增加对本专业学习内容的感性认识，为后续课程的学习打下一定的实践基础。我校电气专业认识实习主要有衡阳廖家湾220KV智能变电站、耒中水电站等地进行。生产实习是在学习完公共基础课及专业基础课，开始专业课学习期间进行的实践教学，也是专业课教育的重要环节。目的是使学生理解并熟悉电厂典型工艺的生产过程、原理、流程、设备及正常生产的操作方法，了解典型电气设备的使用情况与工作方式；从生产角度和市场需求出发，进一步加深对电气工程及其自动化专业的认识，提高动手能力和理论水平。我校电气专业生产实习曾在秦山核电站、广州黄埔电厂、葛洲坝水电站、大唐洛阳热电厂等地进行。现在主要是在我们专业的湖南省优秀实习基地大唐耒阳发电厂进行。
1.4构建多维平台提高“三创”能力
为提高学生实践动手能力和“三创”(创新、创造、创业)能力采取了以下措施。首先，鼓励本系教师进一步努力提高自己的教学、教研、科研水平，并加强校企合作，努力用自己的知识服务社会，还选派了一位青年教师参加了创业导师专业培训，以使教师能更好地指导学生进行创新、创造、创业。近五年，进行省级实践教学改革与教学研究3项，校内实践教学改革与教学研究5项；主持参与纵横向课题多项。教师中有湖南省青年骨干教师2人，湖南省青年教师教学能手1人；国家注册电气工程师2人，湖南省监理工程师8人。以第一发明人获得发明专利3项，实用新型专利3项；为电气工程及其自动化专业实践教学体系的构建与实施提供了有力保障。我专业把学生“三创”能力的培养贯穿到所有的专业课学习当中。根据各年级学生的专业学习情况，设计不同的创新创业实践教学，以保证创新创业教育贯穿大学教育始终。一年级学生主要是学习基础知识，还没具体开始专业学习，开设了电气工程专业导论课程，对学生进行专业启蒙，让学生对电气专业前沿及基础理论有感性而直观的认识，帮助学生形成对创新创业能力的初步认识；二年级以后学生就逐步进入专业基础课和专业课的学习，其中二年级以实验或专业课程拓展训练等实践课程为主；三、四年级可以进行专业实习、校内外实训或申请学生创业园入驻项目，培养具有创新精神、创业实践能力的人才；同时二年级以后就可以鼓励学生积极参加全国大学生电子设计大赛、“电老鼠”比赛、节能减排大赛、飞思卡尔小车赛和学校组织的大学生课外学术科技作品竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛等各种科技活动、竞赛、创新创业实践。另外，也可以申报项目，如“大学生研究性学习和创新性实验计划”；电气学院大学生科研项目；或参与教师科研、合作企业的实际项目研究。学生在参与学科竞赛、科技活动、项目研究时，鼓励学生跨学科、年级、专业组成创新科研团队，一般是3～5人组成，由学生自行立项申请，在指导教师的指导下独立完成查阅文献、选题、开题、调研、收集分析资料、创新设计、申请专利、、形成总结报告等任务，相互之间扬长避短、同心协力进行科研创新。通过以上措施，近五年，学生多人次获得大学生电子设计竞赛、智能汽车竞赛等奖项，成绩名列湖南省高校前茅。学生申请专利多项，获得授权专利7项，其中第一发明人获得2项，申请获得“大学生研究性学习和创新性实验计划”5项。
2结束语
经过多年的改革和探索，我院电气工程及其自动化专业构建了更合理的实践教学体系，更好地培养了学生的专业素质、科学素质、工程素质、团队素质和创新、创造、创业“三创”能力，极大地激发了学生的学习和创新热情.
参考文献
[1]巩佳伟.理工科院校创业教育实践体系研究[J].北方经贸,2014(3):170-172.
电气工程及自动化导论范文第3篇
[关键词]自动化；课程体系；人才培养
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.09.041
欧美在20世纪六七十年代就提出了“应用型本科”的概念，作为一种新的教学类型在我国出现的时间不长。随着国家经济的快速增长，对人才的需求提出了新的要求，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020）年》明确指出：“不断优化高等教育结构，优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合。重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。”中国工程院潘云鹤院士指出我国经济社会发展迫切需要高校培养三类人才：一是理论+技术实践+多专业知识交叉应用的技术集成创新人才；二是理论+技术实践+创新设计的产品创意设计人才；三是理论+技术实践+创业市场能力的工程经营管理人才。目前我国的工程教学普遍存在以下问题：工程教学的课程体系和教学内容更新不及时；缺少综合性的课程；教学方法单一，学生不能自主学习；教师工程实践能力缺乏。[1]实践环节中，学生往往处于被动实践教学中，缺少主动实践的积极性。
1 人才培养的定位
应用型人才的培养是既不同于专才教育，又不同于研究型的本科教育[2]。专才教育是与职业、岗位、技能对应，强调实践能力的培训，比如国内的一些高职高专教育。研究型本科教育侧重于理论基础宽厚，对实践能力的培养较弱，如国内的985、211院校的人才培养。应用型本科教育重点培养学生利用所学知识解决实践问题的能力，要求具有一定的创新能力，更多偏向知识和理论的应用，强调工程应用能力。
根应用型人才的分类和定位，我院自动化专业的人才培养目标为：本专业培养知识、能力、素质诸方面全面发展，掌握电子技术、控制理论、工厂电气控制技术、电力拖动自动控制系统等自动化领域的基本理论、专门知识和专业技能，加强工程实践基本训练，具有熟练地解决工程现场一般控制系统问题的能力，具有能够从事过程控制、制造系统自动化、自动化仪表和设备、物联网以及智能交通等方面的运行、调试、管理、维护、维修等专业技能的应用型工程技术人才。
2 课程体系
课程体系采用各应用型本科院校普遍使用的“公共基础课+学科基础课+专业方向课”的结构。通识必修课是包括高等数学、大学英语、大学物理、计算机基础等课程在内的公共基础课，通过课程的学习培养学生的学习技能和严谨的逻辑思维能力，拓宽学生知识视野。美术、音乐、哲学、文学发展史等通识选修课陶冶学生情操，改善学生的智能结构，促进学生全面素质培养。电路、电子技术、电机拖动、自动控制原理等专业基础课程的设置为整个专业夯实基础，为后续专业课程的学习做好铺垫。运动控制、工业过程控制、测控仪表与装置、电力电子技术等专业课和专业方向课的开设，是培养学生系统分析、维护、开发等方面的工程知识的学习，并对自动化专业的前沿、发展动态和发展趋势有所掌握和了解。
2.1 课程设置
课程设置原则：①开放性原则：专业选修课中将智能控制、最优控制、集散控制系统、嵌入式系统、机器人导论等控制、网络、计算机应用于信息类等前沿课程将最新的专业应用技术融合到专业方向课程中；②整合性原则：对于“工厂电气控制技术”和“可编程控制器（PLC）”两门衔接比较紧密的课程进行整合，避免课程划分过细和课时的重复分配；③比例倾向原则：应用型本科重点培养学生的动手实践能力，实践能力的培养课时数要占一定的比例。在自动化人才培养方案中，实践比例占到总学时的33%，从学时上保证了学生实践能力培养。
2.2 专业核心课程
自动化专业的人才培养应该满足工业经济发展的需求。我院自动化教研室将原有自动化专业的课程整理成90个知识点，在自治区的化工、石油、电力、煤矿等各大企业进行调研，统计结果如下页图所示。从图中所反映的比例可以看出工厂电气控制及PLC课程、电气工程识图、电力系统等专业在企业运行中需求最大，所占比重较高。因此将这三门课程定为自动化专业的核心课程，除了增加这三门课程的理论学时外，另外在人才自动化专业人才培养方案中分别独立设置电气控制及PLC应用实践、电气工程识图实训、工厂供电设计等课程的实践环节，突出学生的专业特色，强化实践技能训练，并通过生产实习与实际生产相结合，扩充实践环节的教学学时，增强学生实践能力的培养，以满足企业对人才的知识要求。
自动化专业课程需求比例
3 实践能力的培养
实践能力的培养是应用型本科教育的一个重要教学环节，直接影响着教学质量和学生的能力培养。国外的工程实践教学模式已经发展得较为成熟，如：德国FH“企业主导型”实践教学模式，加拿大的“能力中心的课程开发型”实践教学模式，英国的“资格证书体系推动型”实践教学模式。但是目前我国的实践教学还处于起步阶段，实践教学内容简单，校企合作发展滞后。
学生实践能力培养主要是在实验室和学院的实训基地完成，因此首先应完成实验室的教学改革。新疆工程学院现有实验室开设的实验有80%的实验属于验证性实验，综合性试验不足20%，学生在学习过程中只要通过简单的学习就可以较快地完成实验，但却忽略了对学生的创新能力的培养，实验项目的改革显得尤为重要。
实训基地教学采用“三结合”的教学过程，即课堂教学与现场教学相结合，校内教学与校外实习教学相结合，仿真训练与真实生产实训相结合的教学方式。课堂教学以实际工业项目提出问题启发学生的解决思路 学生在实训室模拟的工业环境中的解决方案并加以实现学生在实践中发现问题，教师引导，上升到理论，补充理论内容，提供解决方案学生进一步实践，直到彻底解决问题。通过课堂到实践再到理论的教学过程，培养学生理论联系实践的能力，从而达到培养学生掌握综合应用技术的能力。
4 师资队伍建设
教师结构按照一般教师、骨干教师、专业带头人阶梯式结构进行培养。一般教师通过到国内外著名高校、企业进行学历提升、业务进修等，拜企业技术专家为师跟班见习，熟悉生产过程，参与项目开发、经营管理和课题研究等，增加专业知识，提高专业实践能力。骨干教师去国内外设有相关专业的高校学习交流，去国内知名企业参观考察及校企合作企业挂职锻炼等方式，全面提高专业水平和实践能力。专业带头人在现有专任教师中选拔两名具有高级技术职称和研究生学历的教师，通过到国外进修、企业锻炼等方式，进一步提高专业技术能力和教育教学水平，成为业内知名专家，培养成为专业带头人，重点带动该专业的教学改革和专业建设。通过多层次、多形式培训和教科研活动，每年制定并落实专业教师轮流下企业顶岗培养，鼓励专业带头人或骨干教师在合作企业中参与大型企业决策，独立承担企业技术指导和产学研项目开发，使一批中青年骨干教师脱颖而出，成为具有较高“双师”素质的骨干教师。
参考文献：
电气工程及自动化导论范文第4篇
关键词：CDIO工程教育模式；自动化专业；建设方案；建设成果
作者简介：李晓理（1971-），男，辽宁沈阳人，北京科技大学自动化学院，教授；孙衢（1971-），男，陕西西安人，北京科技大学自动化学院，教授。（北京100083）
基金项目：本文系教育部第五批高等学校特色专业建设项目――“自动化CDIO特色专业建设”（项目编号：TS2422）经费支持的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）14-0050-02
高校特色专业建设工作是教育部、财政部实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的重要组成部分，建设高等学校特色专业是优化专业结构、提高人才培养质量、办出专业特色的重要措施。CDIO工程教育项目起源于2000年10月，旨在为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思－设计－实现－运行（CDIO）过程的环境基础上的工程教育。[1]
北京科技大学（以下简称“我校”）自动化专业是CDIO教育部特色专业建设单位，拥有控制科学与工程一级学科博士学位授予权、博士后流动站、工程硕士学位授予权（控制工程）、学士学位授予权（自动化）。其中控制理论与控制工程二级学科是国家重点（培育）学科、北京市重点学科；拥有钢铁流程先进控制教育部重点实验室、北京市高等教育实验教学示范中心。2009年11月，本专业被教育部批准为“以CDIO人才培养模式为特色的试点专业建设”。这表明了我校办学实力的不断提升，对我校落实教育部“质量工程”、不断加强专业内涵建设、提高人才培养质量产生了积极作用和重要影响。学校和自动化学院按照有关要求，进一步加强对CDIO工程教育模式的支持力度，大力推进其课程体系、教材及实习基地建设，改革人才培养方案，优化教师队伍结构；构建基于钢铁流程工业的自动化专业CDIO工程教育模式（Iron & Steel automation CDIO，简称ISA-CDIO）。
一、特色专业建设目标和方案
北京科技大学CDIO教育部特色专业建设的建设目标是针对钢铁流程工业，以自动化专业的基础理论和技术为依托，以流程工业中过程和系统的构思、设计、实施和运行为教育背景，培养具有工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力的复合型高级工程技术人才。学生应具备扎实的数理基础、电工电子技术基础和自动化的基础理论，具有较强的外语和计算机应用能力，能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策、智能科学与技术等领域从事系统分析、系统设计、系统调试和维护以及科学研究和开发等方面工作。在学科建设、师资队伍建设、人才培养、科学研究和实验室建设等方面取得长足进步。其建设成果可为高校自动化专业建设和改革起到参考和示范作用。其建设方案为：根据学科基础和科研特色，研究改革人才培养方案，构建新型课程体系；改革课程教学内容、加强新教材的建设；改革教师培养和使用机制，加强教师队伍建设；改革实践教学，推进人才培养与实践相结合；建立有效的评估和考核机制。CDIO人才培养模式下的自动化专业建设方案如图1所示，包括以下七个方面（见图1）：
1.知识体系的提炼
针对钢铁工业流程中自动化技术应用的需求及特点，从对产品、过程或系统的构思、设计、实现和运作出发，分析工程技术人员应具备的基础知识，建立以钢铁工业流程为行业背景的自动化专业知识体系，为ISA-CDIO培养模式的建立和教学方式的改革提供指导。
2.ISA-CDIO培养模式的建立
在知识体系提炼的基础上，结合CDIO能力大纲要求，考虑学生知识体系的建构、能力培养过程和不同学科之间的交叉、互补和融合，改革课程体系的设置，完善课程的教学方式和内容，完成完整的专业培养计划和齐备的教学文件。
3.工程实践环节系列的设计
进一步强化教学体系当中工程项目实践环节，提高学生对实际项目的构思（规划）、设计、实现和运作能力。为此，理顺每个课程的实验项目，构成三级的实践项目环节。在相关课程三级实验环节的基础上，设计综合实践项目，构成二级环节。进而在二级环节的基础上，由毕业设计、科技创新、产品研发以及钢铁工业中典型自动化系统的集成项目构成一级环节。
4.相关教材的建设
配合教学改革，在实际教学过程中，总结经验，建立与教学体系改革相配套的系列教材、相应课件及实验指导材料，形成立体化教学环境。
5.工程实践场所的建立和整合
形成校内教学、实验、科技创新与校外大型钢铁企业和自动化公司实习相结合的、理论与实践统一的一体化教学体系，为学生提供良好的生产实习环境。在实际生产环境中，强化学生在学校所学的基础理论知识。配合教学改革内容，针对钢铁流程工业重要环节的特点，结合目前典型的控制设备、网络环境及先进的仿真软件，搭建实验平台，构建半实物仿真实验环境，形成工程教育基地。
6.教师队伍的建设
通过工程项目和现场实习的方式，提高教师（尤其是青年教师）的工程实践经验。聘请企业或专业技术公司当中有经验的专家和工程技术人员为我校的特聘教师，使其参与教学环节，提高教师队伍工程能力。
7.教学效果的评估与学生学习情况考核机制的建立
针对教学方式、教学内容的改革，设置具体的考核机制，形成一整套有效的考核办法，检验改革的效果，并通过借鉴ASEA工程师认证的考核办法、听取毕业生工作单位反馈意见等方式，定期对考核办法进行修改、完善。
教学计划、教学内容、实践和实验环境建设、教材建设、教师队伍建设、评估与考核机制等多个环节相互补充、相互促进，形成完善的ISA-CDIO一体化的教学模式。
二、已取得的建设成果
1.研究制订人才培养新方案
根据既定学科定位和培养模式，结合学科发展基础和人才培养需求，从加强理论基础和工程实践创新能力着手，结合CDIO工程教育模式，在广泛调研并征询相关高校、科研院所和生产单位意见后，组织资深教师修订完善培养计划和课程体系。已制定了2010版自动化专业培养方案和课程体系，制定了相应的教学、实验大纲、实习、课程设计、毕业设计大纲，以及相应教学日历等。
2.加强新教材的建设和课程建设
本专业教学所使用教材，大多为国家十五、十一五规划教材，出版时间一般不超过五年。在科学研究和工程实践积累的基础上，本专业教师积极主编教材，已出版及待出版的教材为16部，均为国家十一五规划教材和北京市精品立项教材。本专业必修课程全部达到校级及以上精品课程标准；2010年我校“数字电子技术（双语）”获国家双语教学示范课程称号，“电机及运动控制”获校级精品课程，“自动控制原理”、“微型计算机原理及应用”获校级优秀课程称号，“嵌入式控制系统”、“电力电子技术”获校级优秀课程建设，自动化专业“CDIO人才培养模式”等课题得到学校教改项目经费支持。
3.加强师资队伍建设
建立了自动化专业教师培训交流和深造的常规机制，鼓励中青年教师出国交流和在职攻读博士学位。2010年有两名教师分别去澳大利亚、美国访问交流，2011年有一名教师到日本进行访问交流。本学科现在专职教师33人（35 周岁以下青年教师12人），其中具有博士学位教师人员24人，在读博士2人，副高及以上专业技术职务人员21人。本专业正积极引进专职教师，且已从国内、国外科研院所聘请兼职教授、兼职博导、讲座教授和项目合作专家30余人。
4.完善教学管理和质量评估体系
完善了教学文件、教学管理规章制度的建设与执行，包括院、系自查和校、院教学督导组核查。要求定期做好课堂教学质量效果检查、建立了课程建设和专业建设教学档案、认真执行教授为本科生授课制度等，并从多种渠道收集学生对教学效果的评价意见。通过专家听课、院级领导听课、学生评价、教师自我评价等多种途径完善课程教学评价体系。依据学校教学质量管理的规定，正逐步实施考教分离和以严正考风为重点的学风建设，促进教学质量的提高。
5.改革实践教学体系
从本学科发展方向出发，广泛征询相关院校和用人单位意见，探索学生工程应用和科研创新能力的评价标准，完善课程体系和教学模式。改革自动化专业实践教学，使实践教学体系具有多样化、综合性、分层次、重创新等特点，如图2所示。
通过课程设计和毕业设计加强学生基础知识，锻炼学生科研创新能力。绝大多数设计选题结合科研项目和生产实际，符合学科专业要求。在本科毕业生毕业实习方面，与国内十多个企业一直保持着长期合作关系，在巩固济南钢铁集团生产实习基地的基础上，进一步拓展学生的实训基地，如北京佰能公司、北京时代凌宇公司、北京信融友联股份有限公司、中冶京城瑞达股份有限公司、安阳钢铁公司、首都钢铁公司、鞍山钢铁公司、宣化钢铁公司等建立合作关系。
6.继续加强学科平台建设
学校在“211”三期建设中投入1300万元建设本学科平台；2010年，自动化学科获批重点学科，实验教学中心被评为国家级实验教学示范中心。
7.大力推进双语教学
2010年我专业“数字电子技术（双语）”获国家双语教学示范课程称号，该课程双语教学采用原版教材。其他多门课程正在积极探索双语教学的可行性及前期准备工作。
8.继续加强人才培养模式创新
在机器人大赛、飞思卡尔智能车大赛、西门子仿真大赛、Scilab程序设计大赛、电子设计大赛、嵌入式系统大赛当中，由学生和有经验的老师组成的团队，不断取得好成绩。科技创新活动提高了学生自主学习的兴趣和团队合作、交流能力，同时也培养了学生的竞争意识和责任感。
9.CDIO工程教育改革实施状态自评
根据CDIO实施评估标准，分别从以CDIO为本专业教育的背景环境、本专业培养目标的制订、一体化教学计划的设计与制订、工程导论、学生设计―建造（实现）活动、工程实践场所、一体化的学习经验、主动学习方法、教师工程实践能力的提高、教师教学能力的提高、学生成绩考核方法、CDIO工程教育改革在本专业的实施等12个方面对北京科技大学自动化专业2010年CDIO实施状态进行了自评，自评结果如图3所示。
三、特色专业建设中存在的问题和改进
对本专业在CDIO改革的理念、计划、方法、实施效果、存在的问题等各个方面进行分析讨论。针对本专业当前所面临主要问题，下一阶段的改进工作包括：进一步深化对CDIO教学理念的理解和认识，营造良好的背景环境；精练学习目标、结合学校定位及国家需求，培养有竞争力的工程技术人员；结合CDIO教学大纲，完成细化新版教学大纲；探索工程导论教学模式，通过相关核心课程的应用激发学生的兴趣，明确学习动机；在学生的一体化学习实践活动试点基础上，探索学生参加课外科技创新活动的有效机制，逐步扩大覆盖面，力争做到全部学生参与该活动；在现有条件下，完善拓展学生的实训基地和实践场所；结合教学大纲的制订，逐步将人际交往能力、产品、过程建造能力融入教学过程中；通过教学改革和教学方法尝试，探索激励学生主动学习的热情，激发学生的创造能力；根据自动化技术的发展趋势，通过参加实际工程项目或参加师资培训等手段有计划地提高教师的工程能力和教学水平；变革现有的考核方式，除注重课程内容考核外，还将个人、人际交往能力，产品、过程和系统建造等能力纳入考核范围，促进学生综合素质、能力的提高；将现有的评价机制有机整合，形成具有系统性和延续性、多样化的考核体制。
四、结束语
实施“质量工程”是促进我国高等教育规模、结构、质量和效益全面协调可持续发展的重大举措。[2]特色专业建设要求教师必须从思想上重视“质量工程”建设，积极研究本专业的特色，制订建设目标和建设方案，并以此来促进教学内涵的建设，确保正确合理地设置课程。在师资队伍建设中抓住适应专业培养人才的需求，办出能发挥学校自身优势和符合社会需求的特色专业。
北京科技大学自动化专业立足钢铁流程工业，结合CDIO工程教育模式，设计了CDIO人才培养模式下的特色专业建设方案，构建了基于钢铁流程工业的自动化专业CDIO工程教育模式，为特色专业建设做出了积极探索和贡献。
参考文献：
电气工程及自动化导论范文第5篇
【关键字】：智能电网、经济、安全
Abstract:With the development of society and economy, the energy shortage problem is increasingly severe, energy, structural sex contradiction is increasingly outstanding, the power supply reliability requirements continue to increase, the user needs more diversity, power grid operation management faced with the huge challenge, in the context of this intelligent network came into being, its core value is to make the system more reliable, more strong, more economical, more efficient, more safety. The development of smart grid is to guarantee the energy security, climate change, promote energy-saving emission reduction, development of low carbon economy, improve the service level. In the intelligent substation construction process we constantly raise the level of technology and construction technology standards. This article is about the intelligent network some simple research and analysis.
Keywords: smart grid、economics、safety
中图分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、引言：
在能源危机和气候全球变暖问题的背景下，智能电网的建设是国家发展的必然趋势，是国家与社会的安定的必要因素。智能电网的新特性主要体现在“新能源、新客户、新电网”。我国计划到2020年可再生能源发电比例达到15%，将给电网接入、输电、配电、调度和运行带来全新的变化。智能电网是全新的技术体现，其电气设备的安装也区别于传统变电站，下面就智能电网本身的特性要求再基于现场施工对智能电网电器安装进行研究分析。
2、智能变电站设备的介绍
智能电网一次设备是指利用传感器、微型处理器、数字通信系统等技术，对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监测、控制，并通过高级应用软件把获取的数据进行分析、挖掘，实现高压设备的测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化，从而优化电网的运行和管理。一次设备主要包括智能组件、智能高压开关、智能电子式互感器等。
智能电网的二次设备用于实现对一次设备的控制、保护、监测、计量等功能，其特征是通过装置自身的处理器，能够完成数据的采集、接受或处理，控制指令的接受或发送控制指令，实现装置自诊断、在线分析决策、协同互动等高级应用功能，同时对变电站进行风险评估、故障定位、故障自愈，最终实现设备运行和供电可靠性的提高。
3、建造智能变电站的意义
随着国家十二五战略计划的发展，国家工业，农业以及居民用电飞速上升，2011年，夏季未到，电荒的报道已经频频出线在新闻媒体中。由于我国自身能源分布的不均衡，电能的长距离超高电压输送成为必然选择，而这将对我国复杂的电网系统提出了更高的要求，为了保证只能电网安全以及电能质量，智能变电站将是我国未来电网中的重要一环。因为智能变电站与常规变电站相比，有着如下优势：
1）智能变电站的设计中，强调资源节约、环境友好、低碳节能，更加符合我国国情以及国网发展计划。
2）智能变电站由于采用了智能技术、互动技术等，使得站内信息可以达到高度共享。采用新型保护与控制技术，对于信息采集与处理，更加高效与灵活，保证电网的安全运行。
3）扩建性强，方便变电站升级以及维护。
4、现场施工过程研究分析
4.1、 工程建设意义
中新天津生态城是中国、新加坡两国政府间重要的战略性合作项目，生态城智能电网试点项目是国内首个进入实质性建设的智能电网综合示范工程，是天津电网智能化发展规划中的标志性工程。中新生态城智能电网综合示范工程的建设，将有力促进生态城资源优化配置，提高可再生能源的利用效率和管理水平，满足生态城经济社会全面、协调、可持续发展要求，并为今后的智能电网及智能变电站建设积累经验。
4.2、 选用智能化设备
现阶段国内数字化变电站大多在现有的敞开式设备或GIS设备上附加智能终端予以解决开关设备的智能化问题，生态城变电站选用的是河南平高东芝高压开关有限公司生产的全封闭组合电器（GIS），将断路器、隔离开关、电子式电流互感器进行集成，通过智能控制柜引出数字接口与远方系统连接，实现了智能控制操作、在线监测报警，并按照IEC61850标准进行数据通信。
选用合肥ABB开关有限公司的变压器，安装变压器气体在线监测系统，油色谱在线监测系统，经光纤接入GOOSE网。
4.3、 设备安装情况分析
生态城110kV变电站是天津地区首个智能变电站的实体建设工程，最终规模为主变3×50000kVA，电压等级为110/10kV；本期规模2×50000kVA，电压等级110/10kV。110kV、10kV出线全部采用电缆方式。变电站基于IEC61850通信规约的智能化无人值班站建设。全站采用集继电保护、测量、信号、控制措施、远东功能的综合自动化系统，站内实现遥测、遥信、遥控、遥调、遥视“五遥”功能。
由于为智能变电站，选用的设备大多不是传统变电站所用的电气设备，而是新型的智能电气设备，所以一些电气设备的安装必须采用新的工艺方法。10千伏开关柜选为DKSC型固定式开关柜，柜内保护保护装置以往是要求设备厂家在本厂将装置进行组装，最后运抵现场进行安装、调试。本工程10千伏开关柜智能终端的安装采用先调试、后安装的方法。
智能变电站与常规变电站的另一个区别还在于二次控制电缆上，常规变电站有相当多控制电缆，施工过程中不仅花费大量的人力，而且工程造价方面也比较高。而在此站的建设中，光纤的大量使用是此次智能变电站建设中的特点之一，光纤传输数据容量大，传输距离长，损耗小，且不受电磁干扰。生态城智能变电站大量采用光纤、光缆代替控制电缆，但是由于光纤与光缆在施工方面要求比较严格，光纤质地脆机械强度差，弯曲半径不能过小。并且国内没有相应的规程规范，此次施工全国尚属首次，所以施工难度大。经过不断研究，最终采用保护性敷设法，对光缆路径上进行安装保护槽盒进行加固，在光缆进入保护盘与设备对接时采用线轴进行保护，保证光纤的传输稳定。
照片（1）是保护室可视地板 照片（2）是保护盘光纤保护线轴使用情况
4.4、网络配置
对于网络配置方面，生态城采用双网配置，即采用GOOSE网和SV网，110kV线路、母差和变压器装置使用直采直跳形式，低压保护与低周之间通过站控层GOOSE传输信号，测控装置采用SV和GOOSE共网，从而保证信息的可靠采集与传递，最终保证智能变电站的可靠运行。
4、总结
智能变电站将发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节紧密的衔接起来，是我国实现能源转换和控制的核心平台之一，并且随着科技的不断进步，智能变电站符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求，能降低其全寿命周期内工程总体投资。生态城110kV变电站的建成投运，可以大幅地提升设备智能化水平和电网运行的可靠性，实现无人值班和设备操作的自动化，最终提高资源使用和生产管理效率，使电网运行更加经济、节能和环保，为我国国民经济发展做出贡献。
参考文献：
[1] 许晓慧. 智能电网导论. 中国电力出版社.2010
[2] 钟连宪. 智能变电站技术与应用.中国电力出版社.2010
[3] 秦立军、马其燕.智能配电网及其关键技术.中国电力出版社.2010
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