电气工程及其自动化专业介绍课件

欢迎同学们到电气工程系学习WelcometoDepartmentofElectricalEngineering电气工程及其自动化专业介绍SpecialtySummaryofElectricalEngineeringanditsAutomation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

国外大学设置电气工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。

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）电机电器及其控制（20）电力系统及其自动化（37）高电压与绝缘技术（6）电气技术（55）工业自动化（157）（以上为电工类）自动控制………………（以上为电子与信息类）电气工程及自动化电子信息工程通信工程电子科学与技术计算机科学与技术生物医学工程电气工程信息工程其自动化与自动化（14）（149）(23)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业目前已达200余所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、控制系统之设计、运行的高级工程技术人才。专业方向及其特点简介电力市场国务院[2002]5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。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司

480万kW（60万kW8）

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kW2）在建阳江核电厂600万kW（100万kW6）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——电能羊八井地热电站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kW2009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30000MW30000MW40000MW40000MW20000MW10000MW10000MW10000MW国外电网的发展趋势智能电网，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StoragePhotovoltaicspowerplantWindpowerplantHousewithdomesticCHPPowerqualitydeviceStorageCentralpowerstationHouseFactoryCommercialbuildingLocalCHPplantStorageStoragePowerqualitydeviceFlowControlTransmissionNetworkDistributionNetwork欧洲未来电网

电力高速发展；资源分布不均衡；经济发展不平衡；电力市场发展需要。提高电网输送能力：远距离大容量输电的需求。

?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。前苏联1952年第一条330KV线路1956年第一条400KV线路1967年第一条750KV线路1985年第一条1150KV线路1964年完善的500KV线路

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。

1962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400kVHVDC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。长96km，电压100kV，送电容量2万kW。100kV、160MW、总长65km1989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：PMU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(CommunicationNetworks)

“WAMS”一词80年代末起源于美国BPA(WideAreaMeasurementSystem)

三、广域动态监测系统EMSAVCgateway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PMUWAMS控制中心三、广域动态监测系统

控制中心控制信号控制信号发电机解列甩负荷系统实时潮流控制无功控制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1—2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、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%。

100%

70%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（PowerElectronics）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，国内有待节能改造的电动机变频装置总值1000~1500亿元人民币，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

如果电气传动领域有50%采用调速装置

节电率按20%计，可节电778.07亿度