1、電氣工程學科
電氣工程(electrical engineering,
簡稱ee)是現(xiàn)代科技領域中的核心學科之一,更是當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。例如正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來,并將改變人類的生活工作模式等等。從某種意義上講,電氣工程的發(fā)達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此,電氣工程的教育和科研一直在發(fā)達國家大學中占據(jù)十分重要的地位。
傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產生電氣與電子系統(tǒng)的有關學科的總和。此定義本已經十分寬泛,但隨著科學技術的飛速發(fā)展,21世紀的電氣工程概念已經遠遠超出上述定義的范疇,斯坦福大學教授指出:今天的電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。本領域知識寬度的巨大增長,要求我們重新檢查甚至重新構造電氣工程的學科方向、課程設置及其內容,以便使電氣工程學科能有效地回應學生的需求、社會的需求、科技的進步和動態(tài)的科研環(huán)境。
電氣工程及其自動化涉及電力電子技術,計算機技術,電機電器技術,信息與網絡控制技術,機電一體化技術等諸多領域,是一門綜合性較強的學科,其主要特點是強弱電結合、機電結合、軟硬件結合。該專業(yè)培養(yǎng)具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業(yè)知識,受過電工電子,系統(tǒng)控制及計算機技術方面的基本訓練,具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力的高級工程技術人才。
電氣工程下設5個二級學科,分別為電力電子與電力傳動、電工理論與新技術、電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術。5個學科的研究領域自成一體,各有所長,發(fā)展勢頭強勁,是近年來考研的熱點學科。
電力電子與電力傳動
電力電子與電力傳動專業(yè)在各級工業(yè)、交通運輸、電力系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及家電產品等各個領域都有廣泛應用,如航天飛行器中的特種電源、遠程特高壓電壓傳輸系統(tǒng),家用的空調、冰箱和計算機電源,都離不開電力電子及電力傳動技術。
電工理論與新技術
電工理論與新技術專業(yè)主要是在電網絡理論和電磁場理論的基礎上,研究電網絡分析方法及其在電力系統(tǒng)中的應用、電磁場數(shù)值分析方法及其工程應用、電力系統(tǒng)的電磁兼容技術、基于微機的現(xiàn)代電磁測量技術、電力系統(tǒng)的信號分析與處理技術。
電機與電器
電機與電器的研究領域包括:電力系統(tǒng)中的大型發(fā)電機、電動機,有著廣泛應用的中小型電機。前者側重于運行分析、建模仿真及監(jiān)測診斷,后者側重于理論分析、設計方法及現(xiàn)代節(jié)能控制技術。就電力工業(yè)本身而言,電機就是發(fā)電廠和變電站的主要設備,它在機器制造業(yè)和輕、重型制造工業(yè)中應用廣泛??梢哉f,只要涉及電機的場所都能看到該學科的研究成果。
高電壓與絕緣技術
高電壓與絕緣技術主要運用于:電力系統(tǒng)防雷保護設計、絕緣子在線監(jiān)測、防污閃、水果保鮮、真空斷路器設計、脈沖儲能技術及軍工產品等,其研究內容與多個學科交叉,如脈沖與等離子方向、超導技術方向、自動化方向等。
電力系統(tǒng)及其自動化
電力系統(tǒng)及其自動化涉及電力生產的全過程(包括發(fā)電、輸電、配電、用電等),其研究內容衍生的各項技術成果廣泛應用于發(fā)電廠、變壓器、輸電線路和配電裝置中,涉及控制、優(yōu)化、經濟、穩(wěn)定等多項指標。除了涉及電氣工程相關知識外,該專業(yè)對自動化、測量、計算機、通信等技術也有較高要求。
除以上介紹的5個二級學科外,近年來也有不少院校和科研院所發(fā)展了電氣信息監(jiān)測技術、脈沖功率和等離子體等新興二級學科,電氣工程專業(yè)更加齊備完善。
今后若干年內對電氣工程發(fā)展影響最大的主要因素包括:
1)信息技術的決定性影響。信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網絡及通訊系統(tǒng),以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。信息技術對電氣工程的發(fā)展具有特別大的支配性影響。信息技術的持續(xù)以指數(shù)速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學科領域的持續(xù)技術創(chuàng)新。反過來,信息技術的進步又為電氣工程領域的技術創(chuàng)新提供了更新更先進的工具基礎。
2)與物理科學的相互交叉面拓寬。
由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術的發(fā)展,固體電子學在20世紀的后50年對電氣工程的成長起了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵,并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學、微機電系統(tǒng)(mems)。21世紀中的某些最重要的新裝置、新系統(tǒng)和新技術將來自上述領域。
3)快速變化。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異,使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或審查。
2、 電力系統(tǒng)分析課程的內容
“電力系統(tǒng)分析”課程是電氣工程及其自動化學科的專業(yè)必修課,同時也是電力相關專業(yè)的主要課程。本課程具有很強的基礎理論,又具有較強的工程實踐性,注重理論與實踐的密切結合。該課程對培養(yǎng)學生綜合分析能力、了解掌握電力專業(yè)的學科前沿的動態(tài)以及對電力相關專業(yè)課程的進一步學習起著非常重要的作用。
電力系統(tǒng)分析課程在整個電氣工程專業(yè)課程體系中起到一個呈上起下的橋梁作用,在整個專業(yè)教學中占有十分重要的地位。通過本課程的學習,應使學生獲得電力系統(tǒng)方面寬廣、扎實的基本理論知識和專業(yè)知識,具備分析問題的基本技能,掌握處理問題的基本方法,并且具有分析大型電力系統(tǒng)的基本能力。
電力系統(tǒng)分析分為三大模塊:電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析,電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析和電力系統(tǒng)機電暫態(tài)分析。在這三大模塊中,穩(wěn)態(tài)分析的內容相對而言較簡單,但其內容比較重要。因為它涉及到電力系統(tǒng)正常運行的最基本理論:系統(tǒng)元件模型的建立,潮流計算,頻率調整和電壓調整等;電磁暫態(tài)分析的重點內容是同步發(fā)電機發(fā)生短路故障的物理過程描述和數(shù)學模型的建立,電力系統(tǒng)各種短路故障的計算,因為這部分內容學生掌握的程度直接關系到后續(xù)《繼電保護》和《發(fā)電廠電氣部分》課程內容學習的好壞。機電暫態(tài)的分析的主要內容是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,這部分內容的重點是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定的基本概念以及兩種穩(wěn)定的主要區(qū)別與聯(lián)系,分析系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的基本方法,提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的措施。
3、 計算機在電力系統(tǒng)運行與規(guī)劃中的應用
由于電力系統(tǒng)及其暫態(tài)過程的復雜,研究電力系統(tǒng)時,常需要借助一定的工具。這些研究工具大致分兩類:電力系統(tǒng)的物理模擬和數(shù)學模擬。
電力系統(tǒng)的物理模擬一般可以看做是一種具體而微的電力系統(tǒng)。其中:發(fā)電機、變壓器、電動機、線路等都有相應的實物模擬,將它們按給定的接線方案組成模擬系統(tǒng)后,就可運用表記直接觀測其中的各種物理現(xiàn)象,這種模擬的缺點是待研究的系統(tǒng)規(guī)模不能過大,而且模擬裝置的參數(shù)調整范圍有一定限制。
目前,通用數(shù)字式電子計算機已廣泛用于電力系統(tǒng)的運行、設計和科學研究等各方面。自1956年成功的運用計算機計算潮流分布,現(xiàn)在,潮流分布、故障分級、穩(wěn)定性分析等常規(guī)計算活著暫態(tài)過程仿真、諧波分析、點點保護整定計算等專業(yè)計算,都已有商業(yè)軟件包可供選用。
《電力系統(tǒng)分析》課程的實踐教學體系主體思想是“全程設計,平臺支撐”,“全程設計”就是將某個電網的規(guī)劃及運行分析的設計貫穿于課堂教學過程,將集中的課程設計分布于整個學期完成;“平臺支撐”就是建設便于學生完成設計、了解電力系統(tǒng)實際的實踐和仿真平臺。實踐教學重視與實際電力系統(tǒng)的結合,增強知識的實際靈活應用。