气自动化专业是培养电气工程及自动控制方面的高级工程技术人才

1、气自动化专业是培养电气工程及自动控制方面的高级工程技术人才。电气自动化专业是新兴技术密集型宽口径专业,涉及电机与电器、电力工程、微电子技术、电力电子技术、自动控制和计算机控制等多门学科,机电渗透,强弱电结合。主要课程有:高等数学、大学物理、基础外语、程序设计语言、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机及拖动、电力电子技术、自动控制理论和微机原理;主要专业课程包括:电力拖动自动控制系统、电气控制与可编程序控制器、微机控制技术、交流变频调速、电力拖动系统仿真、电力系统分析、继电保护、电力电气设备、高电压技术和电力系统自动装置等。PLC也叫可编程控制器,一边使用最多的是三菱以及西门子两个品牌,一

2、般使用的环境比较广泛。而自动控制系统是:在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。按控制原理的不同,自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。在开环控制系统中,系统输出只受输入的控制,控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中,基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统;由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的,利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制,可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制

3、系统。自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面,对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量,包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等,都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统,以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。在军事技术方面,自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面,除了各种形式的控制系统外,应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。此外,在办公室自动化、图书管

4、理、交通管理乃至日常家务方面,自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展,自动控制系统的应用领域还在不断扩大,几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。自动控制系统可以用很多东西来控制,单片机、微机等都可以使用。PLC是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller的简称。PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的,它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行,以完

5、成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零起依次执行到最终步(通常为END指令,然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程,在解算逻辑方面,表现出快速的优点,在微秒量级,解算1K 逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的为一个模拟量。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。1

6、:电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT等对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下,和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。2:电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术(整流,逆变,斩波,变频,变相等两个分支。3:现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养该专业人才中占有重要地位。4:电力电子学(Power Electronics这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形(如

7、图对电力电子学进行了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。5:一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的,电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术,所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管(GTO,电力双极型晶体管(BJT,电力场效应管(Power-MOSFET为代表的全控型器件全速发展(全控型器件的特点是通过对门

8、极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断,使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期,以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合为代表的复合型器件集驱动功率小,开关速度快,通态压降小,在流能力大于一身,性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑,体积减小,常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式,后来又把驱动,控制,保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向、电力系统自动化技术概述电力系统由发电、输电、变电、配电及用电等环节

9、组成。通常将发电机、变压器、开关、及输电线路等设备称作电力系统的一次设备,为了保证电力一次设备安全、稳定、可靠运行和电力生产以比较经济的方式运行,就需要对一次设备进行在线测控、保护、调度控制等,电力系统中将这些测控装置,保护装置,有关通信设备,各级电网调度控制中心的计算机系统, (火电厂、(水核能、风能电站及变电站的计算机监控系统等统称为电力系统的二次设备,其涵盖了电力系统自动化的主要技术内容。1.1 电网调度自动化1.2 变电站自动化1.3 发电厂分散测控系统2、当前电力系统自动化依赖IT技术向前发展的重要热点技术当前电力系统自动化依赖于电子技术、计算机技术继续向前发展的主要热点有:2.1

10、电力一次设备智能化常规电力一次设备和二次设备安装地点一般相隔几十至几百米距离,互相间用强信号电力电缆和大电流控制电缆连接,而电力一次设备智能化是指一次设备结构设计时考虑将常规二次设备的部分或全部功能就地实现,省却大量电力信号电缆和控制电缆,通常简述为一次设备自带测量和保护功能。如常见的“智能化开关”、“智能化开关柜”、“智能化箱式变电站”等。电力一次设备智能化主要问题是电子部件经常受到现场大电流开断而引起的高强度电磁场干扰,关键技术是电磁兼容、电子部件的供电电源以及与外部通信接口协议标准等技术问题。2.2 电力一次设备在线状态检测对电力系统一次设备如发电机、汽轮机、变压器、断路器、开关等设备的

11、重要运行参数进行长期连续的在线监测,不仅可以监视设备实时运行状态,而且还能分析各种重要参数的变化趋势,判断有无存在故障的先兆,从而延长设备的维修保养周期,提高设备的利用率,为电力设备由定期检修向状态检修过度提供保障。近年来电力部门投入了很大力量与大学、科研单位合作或引进技术,开展在线状态检测技术研究和实践并取得了一些进展,但由于技术难度大,专业性强,检测环境条件恶劣,要开发出满意的产品还需一定时日。2.3 光电式电力互感器电力互感器是输电线路中不可缺少的重要设备,其作用是按一定比例关系将输电线路上的高电压和大电流数值降到可以用仪表直接测量的标准数值,以便用仪表直接测量。其缺点是随电压等级的升高

12、绝缘难度越大,设备体积和质量也越大;信号动态范围小,导致电流互感器会出现饱和现象,或发生信号畸变;互感器的输出信号不能直接与微机化计量及保护设备接口。因此不少发达国家已经成功研究出新型光电式和电子式互感器,国际电工协会已发布了电子式电压、电流互感器的标准。国内也有大专院校和科研单位正在加紧研发并取得了可喜成果。目前主要问题是材料随温度系数的影响而使稳定性不够理想。另一关键技术是,光电互感器输出的信号比电磁式互感器输出的信号要小得多,一般是毫安级水平,不能像电磁式互感器那样可以通过较长的电缆线送给测控和保护装置,需要在就地转换为数字信号后通过光纤接口送出,模数转换、光电转换等电子电路部分在结构上

13、需要与互感器进行一体化设计。在这里,电磁兼容、绝缘、耐环境条件、电子电路的供电电源同样是技术难点之一。2.4 适应光电互感器技术的新型继电保护及测控装置电力系统采用光电互感器技术后,与之相关的二次设备,如测控设备,继电保等装置的结构与内部功能将发生很大的变化。首先省去了装置内部的隔离互感器、*+转换电路及部分信号处理电路,从而提高了装置的响应速度。但需要解决的重要关键技术是为满足数值计算需要对相关的来自不同互感器的数据如何实现同步采样,其次是高效快速的数据交换通信协议的设计。2.5 特高压电网中的二次设备开发“十五”后期,针对经济和社会发展对电力的需求,电网企业在科技进步方面的步伐明显加快。在

14、代表当今世界输变电技术最高水平的特高压领域,国家电网公司的晋东南,南阳,荆门特高压试验示范工程可行性研究已于-月下旬通过评审,有望年底开工建设,这项试验示范工程的特高压输电电压为1000KV。另外我国南方电网公司也准备建设一条800KV的云广特高压直流输电线路。为特高压输电线路配套的一次和二次设备需要重新研发或从国外引进。开发特高压输电二次设备的主要技术关键点是特高压电网的稳定控制技术和现场设备电磁兼容、抗干扰能力、绝缘等特殊问题的解决。1电力网是(Electric Network电力系统的一部分,由变电所和各种电压的线路组成。电力网以变换电压(变电输送和分配电能为主要功能,是协调电力生产、分配、输送和消费的重要基础设施。2电力系统由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成