电气工程及其自动化专业介绍ppt课件.ppt

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1、欢迎同学们到电气工程系学习,Welcome to Department of Electrical Engineering,电气工程及其自动化专业介绍,Specialty Summary of Electrical Engineering and its Automation,三、电气工程及其自动化专业背景,一、电气工程及其自动化专业的发展历史,二、我校电气工程系的发展历史与现状,四、电气工程及其自动化就业去向,电气工程及其自动化专业的发展历史：,1著名高校设置该专业的时间2高校专业整合过程3部颁专业设置的演变,电气工程及其自动化专业的发展历史：,1著名高校设置该专业的时间 国外大学设置电气工

2、程专业的时间 哥伦比亚大学 1889年 康乃尔大学 1883年 普林斯顿大学 1889年 德州大学 1895年 麻省理工学院 1882年,电气工程及其自动化专业的发展历史：,1著名高校设置该专业的时间国内大学设置电气工程专业的时间1908年，交大（南洋大学堂）设立了电机专科，这是我国最早的电机专业。1912年，同济医工学堂（同济大学）设立电机科。1920年，浙江大学（公立工业专门学校）设立电机科。,电气工程及其自动化专业的发展历史：,1著名高校设置该专业的时间1923年，中央大学（后改为东南大学）设立电机工程系。1932年，清华大学设立电机系。1933年，北洋大学（天津大学）设立电机工程系。,

3、1952年，我国进行大规模的院系调整，出现了一批以工科为主的多学科性大学，也出现了一批机电学院或电机系。1966年，文革开始，大学正常招生暂停。,2高校专业整合过程,1977年，恢复高考制度，之后大部分学校的“电机工程系”改为“电气工程系”或“电力系”，90年代之后，又陆续改为“电气工程学院”。1998年，我国高校进行了大规模专业目录调整，将电工类专业和电子与信息类专业合并为“电气信息类”，专业数大大减少，专业口径大大拓宽。,2高校专业整合过程,3部颁专业设置的演变,1993年 1998年（基本）1998年（引导）,2001年教育部高等学校本科专业设置大全,149所大学设置电气工程及其自动化专

4、业目前已达200余所,电气工程专业是工科中历史最悠久的专业之一。从电气工程专业中派生出庞大的电气信息专业群。电气工程专业在我国至今仍保持着强大的生命力。,电气工程专业不仅给我国培养了一大批电气工程师，也曾经给我国培养了一大批国家领导人。,这一特殊的历史现象，在党的十四届中央政治局常委会时，达到了登峰造极的地步。江泽民 交通大学电机系 李 鹏 莫斯科动力学院电力专业 朱鎔基 清华大学电机系 胡锦涛 清华大学（水电专业）李瑞环、尉健行、李岚清 古今中外 空前绝后,四川大学电气信息学院电气工程系的发展历史与现状,1.校院系发展史2.电气工程系目前专业方向设置3.博、硕士点及实验室简介4.专业方向及其

5、特点简介,四川大学电气信息学院电气工程系的发展历史与现状,1954年成都工学院电机系 60年代,发输配电机,1.校院系发展史,四川大学电气信息学院电气工程系的发展历史与现状,1978年成都科技大学电子电力系,78年,发输配电机工业自动化远动与通讯 信息工程计算机,1.校院系发展史,电力系统及其自动化,四川大学电气信息学院电气工程系的发展历史与现状,1985年与水电部联合办学成立了水电学院,电子电力系,电力工程系电子计算机与自动控制系,电力系统及其自动化远动及通信信息管理电气技术,四川大学电气信息学院电气工程系的发展历史与现状,1998年按照国家教委高等院校本科专业目录（1997年）进行院系调整

6、,电气信息学院,电力工程系、自动化系、应用电子系,电气工程系、自动化系、通信工程系,2.电气工程系目前专业方向设置：,博士点：电力系统及其自动化硕士点：电力系统及其自动化 电机电器及其控制 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 电工理论与新技术工程硕士点：电气工程及其自动化,3.博、硕士点及实验室简介,实验室：电力系统动态模拟实验室 高电压实验室 电力系统继电保护实验室 电力系统调度自动化实验室 电力市场实验室 电能质量实验室,3.博、硕士点及实验室简介,4.专业方向及其特点简介,电力系统及其自动化 培养能掌握电能（电力）生产、输送和分配的理论和技术，能进行发电厂与电力系统及其保护、控制系统之

7、设计、运行的高级工程技术人才。,4.专业方向及其特点简介,继电保护及自动远动 发电厂和变电所的二次设备、对一次设备的保护、通信、调度自动化等,专业方向及其特点简介,电力市场国务院20025号文件，电力体制改革方案 厂网分开，重组发电和电网企业；实行竞价上网，建立电力市场运行规则和政府监督管理体系，初步建立竞争、开放的区域电力市场。电力市场运作模式,竟价模式,结算规则,辅助服务等。,专业方向及其特点简介,电力电子 培养在强电与弱电相结合的电气技术方面从事设计、制造和运行以及研究的高级工程技术人才。,专业方向及其特点简介,电机电器及其控制 培养电机电器及其控制装置的设计、制造、试验以及应用，开发研

8、究工作的高级工程技术人才。,师资,教师28人教授11人（博导4人）副教授8人讲师9人,学生,本科生 1300余人研究生 160余人工程硕士 100余人网络学生 2000余人,杰出校友,宋永华 首位华人英国皇家工程院院士，中央组织部海外人才局副局长,三、电气工程及其自动化专业背景,发电厂电网（输电网+配电网）用户,发电厂,House,输电网,配电网,电力系统的组成,发电,一、火力发电,世界上最大的汽轮发电机是瑞士BBC公司为美国制造的1300MW机组，1972年投入运行的；最大的火力发电厂是苏联的别列佐夫-1火电厂，其中安装了8台800MW的汽轮发电机组。,我国最大的火电厂：内蒙古大唐托克发电公

9、司 480万kW（60万kW 8）最大的火电机组 100万kW,二、水力发电,目前，世界上最大的水轮发电机组是最早安装在美国大古力水电厂三厂、伊泰普水电厂和我国三峡水电厂的700MW机组；,目前已投入运行的最大水电厂是 我国三峡水电厂，装有26台700MW机组，总容量为18200MW。,二、核能发电,世界上第一台核电机组于1954年4月在莫斯科市近郊奥勃宁斯克核电厂投运；最大核电厂是日本福岛第一沸水堆核电厂，总装机4540.6MW，单机容量最大的是原苏联的1500MW石墨沸水堆机组。,我国最大的核电厂：岭澳核电厂 200万kW（100万kW 2）在建阳江核电厂 600万kW（100万kW 6）

10、,其它能源发电太阳能风力地热潮汐燃料电池垃圾磁流体,太阳能发电,利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽，带动涡轮发电机产生电力。,太阳能的利用方式,利用光电效应来产生电力,风力发电,20KW变速恒频风力发电机组,地热发电 地热蒸汽电能,潮夕发电,潮夕发电示意图,波浪电站,燃料电池还被称为静止发电机,垃圾焚烧发电技术,磁流体发电,2009年底 全国装机87407万kW,2009年底 发电量36506亿kWh,我国未来20年电力发展规划,输 电,我国电网分布图,30000MW,30000MW,40000MW,40000MW,20000MW,10000MW,10000MW,10000MW,国外电网的

11、发展趋势,智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。,国外电网的发展趋势,奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网

12、产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。,国外电网的发展趋势,欧洲的情况欧洲的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发电的发展。可再生能源，特别是风能、水电、太阳能和生物质能的发展，是欧盟委员会能源政策的中心目标这种能源政策的引导下，欧洲以分散式电源作为发展的一个必然方向，而不强调电网规模的扩大。,国外电网的发展趋势,欧洲的情况与电网的大容量和超高压发展方向相反，欧洲更多的是关心智能电网技术。未来的电网必须建立电网信息化管理系统之上，特别是低压供电电网的信息化控制，流量平衡控制、网内分

13、布式能源智能管制系统、智能保护系统等。其电网的发展目标是可靠、高效和灵活。,当前的电网,欧洲未来电网:分散/自主 发电 和高度集成的网络管理,Storage,Photovoltaics power plant,Windpowerplant,House with domestic CHP,Powerqualitydevice,Storage,Central power station,House,Factory,Commercialbuilding,Local CHP plant,Storage,Storage,Powerqualitydevice,FlowControl,Transmissio

14、n Network,Distribution Network,欧洲未来电网,?,中国电网,以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网的战略发展目标,特高压交流：1000KV 特高压直流:800KV,一、特高压输电：,其他,1952年 瑞典世界上首条380kV输电线。,90年代初期 日本也建成一条1200kV 线路。,美国,1908年第一条110KV线路。1923年第一条230KV线路。1954年第一条345KV线路。1964年第一条500KV线路。1969年第一

15、条765KV线路。,十九世纪初期 低压直流。1885年 单相交流输电。1891年 三相交流输电。1891年 三相架空输电线。15.2kV、75km。,发展历程：,初期,1972年第一条330kv输电线路534km投运（刘家峡-天水-关中）1981年第一条500kv输电线路595km投运（平顶山-武汉）2005年9月第一条750KV线路投入运行（官亭兰州东）2009年1月我国第一条1000kV线路投入运行（山西湖北）654km,高压直流(HVDC)输电技术发展：1950年，前苏联直流试验线路 1954年，瑞典高特兰岛到瑞典本土的海底电缆。1961年，英法两国采用海底电缆，连接两国交流电力系统。1

16、962年，前苏联建成400kV工业性试验线路。随后又建设了750kV长距离直流线路。1970 年，美国第一条400kV HVDC线路投运 1985升压到500kV。1990 加拿大 750kV级直流线路并向美国延伸。巴西伊泰普水电站也用600kV直流线路送出。,长43km、电压200kV、输送功率为3万kW。,1989年第一条500kv直流输电线路投运（葛洲坝-上海）,灵活交流输电系统简介：美国EPRI在20世纪80年代末提出。,二、灵活交流输电系统,可控硅控制的串联补偿器-TCSC,静止无功补偿器STATCOM,二、灵活交流输电系统,影响常规交流输电系统输电能力的因素：系统电压与无功功率 系

17、统潮流（并行流和环流）系统稳定性,二、灵活交流输电系统,并行流与环流的存在大大减少了输电系统的输送能力。,并行流,环流,二、灵活交流输电系统,电力市场化要求电力潮流朝指定地点流动。,FACTS装置的划分：串联型:控制线路有功潮流 提高系统暂态稳定性 抑制功率振荡 并联型:主要用于电压控制 静止无功补偿器（SVC）静止无功发生器（SVG）综合型:全面解决电压调节和潮流控制问题.统一潮流控制器（UPFC）,二、灵活交流输电系统,三、广域动态监测系统,发展动力：大的互联系统以及大面积停电事故的出现。电网的迅速扩展。硬件的迅猛发展。GPS 的出现。通讯技术的不断进步。,三、广域动态监测系统,定义：PM

18、U系统：基于同步相量技术构成的新一代电网动态监测和控制系统。相量测量单元（PMU）相量数据集中器（PDC）分析与应用中心（AAC）高速数据通信网络(Communication Networks),“WAMS”一词80年代末起源于美国BPA(Wide Area Measurement System),三、广域动态监测系统,gateway,三、广域动态监测系统,功能 实现先进的电网保护 先进的电网控制 提高电网分析监测能力 精确的电网状态估计,三、广域动态监测系统,沈阳,北京,郑州,上海,南京,广州,贵州,昆明,三峡电站,新疆,西藏,变电站PMU,电厂PMU,WAMS控制中心,三、广域动态监测系统

19、,涉及的学科知识,数学电子学计算机科学信息科学大系统及控制理论能源与电力系统,涉及的学科知识,电气工程,信息科学,能源科学,电力系统（运行）,电气装备（制造、运用）,电工理论,特点：复合型，宽口径专业 知识范围广 课程多、难、深 就业面宽,电气工程及其自动化专业 教学计划,1、培养目标：本专业培养具有电力系统及其自动化、继电保护及自动远动技术、电力市场、电力电子技术、电机及其控制、计算机应用等方面领域的基本理论素养、专业基本知识和较高综合素质,能够在电力部门、科研院所、国民经济管理部门、大专院校等机关和企事业单位从事电气工程领域有关的系统运行、自动控制、信息处理、试验分析、技术经济等方面的科学

20、研究、工程设计、技术开发、技术管理、市场营销等工作的“复合型”高级工程技术人才。,2、专业培养要求：本专业学生主要通过电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术、电气工程等方面基本理论和基础知识的学习，受到电工电子、电气系统运行与控制、计算机应用等方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制技术问题的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：,1）掌握较扎实的数学、物理等自然科学的基础知识，具有良好的人文社会科学和管理科学基础和外语综合运用能力；2）系统地掌握本专业领域必需的技术基础理论知识，主要包括电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用等；,3)获得良好的电气

21、工程及其自动化系统的分析、设计和开发等方面工程实践训练，具有较熟练的计算机应用能力；,4)具有本专业领域的12个专业方向的专业知识与技能，了解本专业学科前沿的发展趋势；5)具有较强的工作适应能力，具有一定的科学研究、科技开发和组织管理的实际工作能力。,3、主干学科：电气工程、计算机科学与技术、控制科学与工程4、主干课程：电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微机原理与接口技术、电机学、自动控制原理、电力系统分析理论,5、学制：四年（三六年）必修课学分：134，最低选修课学分：46 总学分：180 授予学位：工学学士,面向新世纪的电力电子技术,电力电子技术对国 民经济发展的影响,据美国、

22、日本权威方面的估计,器件销售95亿美元,装置销售300亿美元,相关产业5700亿美元,电力电子技术在解决21世纪的三大全球性问题能源问题资源短缺环境污染 中将起到巨大的作用。,发达国家竟相把电力电子技术作为发展重点,美国 1235万美元建立电力电子系统中心CPES；包括5所大学及100多个产业伙伴。,CPES的目标之一是使美国成为最有效的电能使用者，预期未来20年，电能消耗可以节省30%。,CPES中心主任李泽元教授宣布：,中国成立三大电力电子应用技术国家工程研究中心:器件:西安电力电子研究所 工业应用:浙江大学 电气传动:株州机车研究所,变换器,电力电子技术（Power Electronic

23、s）的研究范畴：使用大功率电子 器件对电能进行变换和控制,F频率 A幅值 m相数,电力、电子、控制三大电气工程技术领域交叉学科 1974年美国W.Newell的描述,电力电子学,器件,电子,电力,模拟,数字,控制,静止,装置,旋转,装置,电路,器件、变流拓扑、控制技术三大支柱：晶闸管的出现导致了电力电子技术的诞生（1957年，美国通用公司）全控型大功率器件是现代电力电子技术的基础（20世纪70年代后期）,电源领域的发展趋势,电源是电力电子技术最重要的应用领域，约占市场份额的1/2；上世纪末全球开关电源市场从1992年的84亿美元升至166亿美元；我国国内仅通讯电源就达到35亿人民币。,高频开关

24、电源技术引发了20KHZ电源技术革命。理论依据 U=4.44fNBS零开关技术引领着电源继续朝高频、高效、高功率密度方向发展。,高频开关电源技术正迅速地从通用稳定电源领域向特种工业领域扩展，如：激光电源；航空电源；感应加热电源；电解电镀电源；等等,电机的驱动与控制设备的发展,电机的驱动与控制是电力电子技术的重要应用领域。,*据统计，2001年我国年发电量 12967.94亿度，其中60%用于电气传动。根据成都市的统计，风机、水泵用电量占工业用电量的40%。*如果电气传动领域有50%采用调速装置后，节电率按20%计，可节电778.07亿度，共计约389.035亿元人民币。*据统计，国内有待节能改

25、造的电动机变频装置总值10001500亿元人民币，其中380V低压供电的中小容量约占60%，3KV以上中高压供电的大中容量约占40%。,2001年我国年发电量 12967.94亿度,60%用于驱动电机,有待节能改造的电动机变频装置总值1000-1500亿元人民币“十五”计划拟投入500亿元人民币,380V低压供电 60%,中高压供电 40%,在电力系统中的应用将有长足的发展,为电力系统的稳定运行发展了许多电力电子装置和系统,高压直流输电（HVDC）；灵活交流输电系统（FACTS）；静止无功发生器（SVG）；可控串联补偿器（TCSC）；综合潮流控制器（IPFC）等等采用电力电子技术，提高了电网传

26、输的稳定性，可使电网的输送功率由现在网路热极限功率的50%提高到接近网路热极限功率，输电能力增加20%40%。,HVDC、FACTS等电力系统优化的运行方式,SV,SVG,TCSC,IPFC,器件进步；控制手段提高,用户电力技术（Custom Power）成为电力电子技术发展的新热点,快速的补偿供电电压的突升或突降、波动和闪变、各相电压的不平衡以及故障时的短时电压中断，防止非正常负荷对系统的影响（谐波、无功补偿、负荷不平衡和闪变）。,国外公司已生产出系列化的电能质量调节器PQC（UPQC）装置,绿色能源装置和储能装置为电力电子技术的发展带来机遇和挑战,风能、太阳能、潮汐能、地热能等无污染的绿色

27、能源发电是解决能源危机的重要措施。为得到稳定的电源等问题，必须依靠电力电子技术来进行变换和控制。,发展储能技术，削峰填谷，相当于多建1/3发电厂,抽水储能；蓄电池和电容器储能；超导储能；,四、电气工程及其自动化专业就业去向,发电厂（发电公司）输电系统（电网公司）配电系统（电业局）电力用户,发电厂一次系统：运行、检修 二次系统：测量、保护、控制五大发电集团：华电、国电、大唐、华能、中电投长江电力，二滩公司，中广核,输电网（330500kv）一次系统：调度运行 二次系统：测量、保护、控制国家电网、南方电网、网调、省调,配电网一次系统：调度运行，检修 二次系统：测量、保护、控制地调、县调,电力用户大型国有企业：宝钢，首钢，北京石化,与电力系统紧密相关的行业一次、二次设备制造电力设计院 电力施工企业,非电力行业非电力设计院 大中专学校,谢谢,