第一篇：電力系統及其自動化新技術課程報告題目智能電網技術專業(yè)電力

電力系統及其自動化新技術課程報告

題 目 智能電網技術 專 業(yè) 電力系統及其自動化 班 級 研1015 學 生 楊曉玲 學 號 1043010983

2011 年

智能電網技術

--關于15kV SiC IGBT的發(fā)展及其對電力應用的影響

摘要： 雖然硅晶體電力設備應用于電力電子工業(yè)已經有50多年，但是以硅為基礎的技術在功率處理和頻率轉換方面已受到限制。SiC有著擊穿電場特別強，電子飽和漂移速度快，熱導率高，耐高溫等優(yōu)勢，特別適于制作高頻、高速、高壓、高功率器件。本文詳細介紹了具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現將會對電力應用產生巨大的影響，并著重介紹了基于15kV SiC IGBT的固態(tài)變壓器的優(yōu)點。

引言

Si功率半導體器件的發(fā)展經歷了如下三代[1]：

第一代——Si雙極晶體管(BJT)、晶閘管(SCR)及其派生器件。

功率晶閘管用來實現大容量的電流控制，在低頻相位控制領域中已得到廣泛應用。但是，由于這類器件的工作頻率受到dV/dt、di/dt的限制，目前主要用在柵關斷速度要求較低的場合(在kHz范圍)。在較高的工作頻率，一般采用功率雙極結晶體管，但是對以大功率為應用目標的BJT，即使采用達林頓結構，在正向導通和強迫性柵關斷過程中，電流增益P值一般也只能做到

第二代——功率MOSFET。

MOSFET具有極高的輸入阻抗，因此器件的柵控電流極小(IG—100nA數暈級)。MOSFET是多子器件，因而可以在更高的頻率下(100kHz以上)實現開關工作，同時MOSFET具有比雙極器件寬得多的安全工作區(qū)。正是因為這些優(yōu)點，使功率MSOFET從80年代初期開始得到迅速發(fā)展，已形成大量產品，并在實際中得到廣泛的應用。

但是，功率MOSFET的導通電阻以至于跨導gm比雙極器件以更快的速率隨擊穿電壓增加而變壞，這使它們在高壓工作范圍處于劣勢。

第三代——絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

它是一種包括MOSFET以及雙極晶體管的復合功率半導體器件，兼有功率MOSFET和雙極晶體管的優(yōu)點。自1982年由美國GE公司提出以來，發(fā)展十分迅速。

商用的高壓大電流1GBT器件仍在發(fā)展中，盡管德國的EUPEC生產的6500V／600A高壓大功率IGBT器件已經獲得實際應用，但其電壓和電流容量還不能完全滿足電力電子應用技術發(fā)展的需求，特別是在高壓領域的許多應用中，要求器件的電壓達到10kV以上，目前只能通過IGBT串聯等技術來實現。

1、SiC IGBT的優(yōu)勢

SiC是一種具有優(yōu)異性能的第三代半導體材料，與第一，二代半導體材料 Si和GaAs相比，SiC材料及器件具有以下優(yōu)勢：

(1)SiC的禁帶寬度大(是Si的3倍，GaAs的2倍)，本征溫度高，由此SiC功率 半導體器件的工作溫度可以高達600℃。

(2)SiC的擊穿場強高(是Si的10倍，GaAs的7倍)，SiC功率半導體器件的最高工作電壓比Si的同類器件高得多；由于功率半導體器件的導通電阻同材料擊穿電場的立方成反比，因此SiC功率半導體器件的導通電阻比s i的同類器件的導通電阻低得多，結果其開關損耗便小得多。

(3)SIC的熱導率高(是Si的2.5倍，GaAs的8倍)，飽和電子漂移速率高(是si及GaAs的2倍)，適合于高溫高頻大功率工作。SiC同Si一樣，可以直接采用熱氧化工藝在表面生長熱Si02，由此可以同Si一樣，采用平面工藝制作各種SiC MOS相關的器件，包括各種功率SiC MOSFET及IGBT。與同屬第三代半導體材料的ZnO，GaN等相比，Sic已經實現了大尺寸高質量的商用襯底，以及低缺陷密度的SiC同質或異質結構材料，它們?yōu)镾ic功率半導體器件的產業(yè)化奠定了良好的基礎。

如上所述，盡管Si功率半導體器件經過半個世紀的發(fā)展取得了令人矚目的成績，但是由于Si材料存在難以克服的缺點，它們使Si功率半導體器件的發(fā)展受到極大的限制。首先，Si較低的臨界擊穿場強Ec，限制了器件的最高工作電壓以及導通電阻，受限制的導通電阻使Si功率半導體器件的開關損耗難以達到理想狀態(tài)。Si較小的禁帶寬度Eg及較低的熱導率入，限制了器件的最高工作溫度(200℃)及最大功率。為了滿足不斷發(fā)展的電力電子工業(yè)的需求，以及更好地適應節(jié)能節(jié)電的大政方針，顯然需要發(fā)展新半導體材料的功率器件。IGBT的新發(fā)展方向之一是SiC IGBT【2】。

具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現將會對電力應用產生巨大的影響，首先，以前認為不切實際的觀念現在已經成為可能，例如，固態(tài)變壓器（SST）的觀點取代了傳統的60HZ分布式變壓器。固態(tài)變壓器的不僅是一臺變壓器，而且故障電流限制器，一個無功補償器，并凹陷恢復。這些優(yōu)點使固態(tài)變壓器非常有希望應用在未來的動力系統中。雖然SST有很多優(yōu)點，比如重量輕，體積小，整功率因數等，但是現在SST已經沒有發(fā)展空間，因為硅晶體半導體設備的轉換頻率已受到限制。隨著15KV,5KHZ的轉換頻率SiC IGBT的發(fā)展，SST將會成為事實，就像20世紀70年代和80年代，開關式電源取代60HZ變壓器成為功率轉換的標準。固態(tài)變壓器關鍵是減小傳統變壓器的大小和重量。這要通過增加的DCSiC的經驗參數，15-kV SiC電壓動態(tài)雪崩崩潰發(fā)生圖5所示。SiC IGBT發(fā)生動態(tài)崩潰點的功率密度約為7 mW/cm2，這比高電壓硅器件的理論值超過了20倍。該動態(tài)雪崩擊穿和關斷I-V軌跡曲線在一個正常的運行狀態(tài)發(fā)生的對比表明碳化硅IGBT具有強大的關斷功能。結合了開關損耗低，速度快的優(yōu)勢，SiC IGBT強大的關斷能力，使他們更適合在高電壓電力電子當中應用。

圖5 15kV SiC IGBT的靜態(tài)雪崩擊穿，動態(tài)雪崩擊穿起始線及其典型的關斷電流-電壓軌跡曲線的比較

3、總結

在未來的發(fā)電和配電系統中，很可能涉及更多可再生能源資源和電網的分布。電力發(fā)電和存儲互連或微電網并網，需通過一個新的能源分配和能源網絡。能源互聯網將具有雙向的能量流的控制能力，使其能夠提供重要的即插即用功能和隔離故障的用戶端系統。對于具有高電壓，高頻和高溫操作能力的大功率半導體器件的需求是能源互聯網所必需的。

SiC IGBT已經廣泛應用于中壓牽引電機的驅動和傳統配電系統。由于SiC材料的優(yōu)越性能 作為有廣泛應用前景的后硅器件，能夠突破硅材料的理論局限。大量研究表明，15kV SiC IGBT與 Si器件相比，具有功耗低、開關速度快和關斷可靠等優(yōu)點。因此，在未來電力電子應用中，高壓SiC IGBT 是一項具有應用前景的技術。

4、名詞解釋

1、固態(tài)變壓器

固態(tài)變壓器又稱電力電子變壓器（Electronic Power Transformer，EPT），是一種將電力電子變換技術和基于電磁感應原理的高頻電能變換技術相結合，實現將一種電力特征的電能轉變?yōu)榱硪环N電力特征的電能的靜止電氣設備。與常規(guī)變壓器相比，EPT有很多優(yōu)點，其突出特點在于可以實現原方電流、副方電壓以及功率的靈活控制。EPT應用于電力系統后將會改善電能質量，提高系統穩(wěn)定性，實現靈活的輸電方式以及電力市場下對功率潮流的實時控制。

2、禁帶寬度

禁帶寬度(Band gap)是指一個能帶寬度(單位是電子伏特(ev))，固體中電子的能量是不可以連續(xù)取值的，而是一些不連續(xù)的能帶，要導電就要有自由電子存在，自由電子存在的能帶稱為導帶（能導電），被束縛的電子要成為自由電子，就必須獲得足夠能量從而躍遷到導帶，這個能量的最小值就是禁帶寬度。

3、軟開關技術

軟開關技術是使功率變換器得以高頻化的重要技術之一, 它應用諧振的原理, 使開關器件中的電流(或電壓)按正弦或準正弦規(guī)律變化。當電流自然過零時, 使器件關斷(或電壓為零時, 使器件開通), 從而減少開關損耗。它不僅可以解決硬開關變換器中的硬開關損耗問題、容性開通問題、感性關斷問題及二極管反向恢復問題, 而且還能解決由硬開關引起的EMI 等問題。

當開關頻率增大到兆赫茲級范圍, 被抑制的或低頻時可忽視的開關應力和噪聲, 將變得難以接受。諧振變換器雖能為開關提供零電壓開關和零電流開關狀態(tài), 但工作中會產生較大的循環(huán)能量, 使導電損耗增大。為了在不增大循環(huán)能量的同時, 建立開關的軟開關條件, 發(fā)展了許多軟開關PWM 技術。它們使用某種形式的諧振軟化開關轉換過程,開關轉換結束后又恢復到常規(guī)的PWM 工作方式,但它的諧振電感串聯在主電路內, 因此零開關條件與電源電壓、負載電流的變化范圍有關, 在輕載下有可能失去零開關條件。為了改善零開關條件, 人們將諧振網絡并聯在主開關管上, 從而發(fā)展成零轉換PWM 軟開關變換器, 它既克服了硬開關PWM技術和諧振軟開關技術的缺點, 又綜合了它們的優(yōu)點。目前無源無損緩沖電路將成為實現軟開關的重要技術之一, 在直流開關電源中也得到了廣泛的應用。

5、我的見解

SiC電力設備可以處理3倍多的功率，同時轉換速度比傳統的快幾倍。在高頻率運行時大量功率的損失導致自身發(fā)熱，使得運行溫度更高（大約在225 ?C左右），所以功率處理和頻率轉換能力隨之提高。因此具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現將會對電力應用產生巨大的影響。

固態(tài)變壓器具有以下優(yōu)點：1)體積小，重量輕，無環(huán)境污染；2)運行時可保持二次側輸出電壓幅值恒定，不隨負載變化，且平滑可調；可保證一次側電壓電流和二次側電壓為正弦波形，且一二次功率因數可調；變壓器一二次電壓、電流和功率均高度可控；兼有斷路器的功能，大功率電力電子器件可瞬時(μs級)關斷故障大電流，也無需常規(guī)的變壓器繼電保護裝置。雖然固態(tài)變壓器具有很多優(yōu)點，但是因為硅晶體半導體設備的轉換頻率已受到限制，固態(tài)變壓器已經沒有什么發(fā)展空間，但是隨著15kV,5kHZ的轉換頻率SiC IGBT的發(fā)展，SST將會成為事實。

由于SiC功率半導體器件在電力電子應用領域具有節(jié)電節(jié)能及減小體積方面的巨大優(yōu)勢和應用前景，所以研究其具有極為重要的意義。隨著SiC材料及器件工藝的不斷進步，SiC功率器件的價將不斷下降，SiC功率器件在電力電子工業(yè) 中的推用也將是必然的趨勢，因此，SiC功率器件的發(fā)展前景是十分美好及友人的。

參考文獻

【1】SiC功率半導體器件的優(yōu)勢及發(fā)展前景，中國科學院半導體研究所，劉忠立 【2】IGBT技術發(fā)展綜述，南京電子器件研究所，葉小劍，鄒勉，楊小慧

【3】Design and investigation of frequency capability of 15kv 4H-SiC IGBT,Woongie Sung,Jun Wang,Alex Q.Huang,B.Jayant Baliga 【4】Smart Grid Technologies，JUN WANG, ALEX Q.HUANG,WOONGJE SUNG, YU LIU, andB.JAYANT BALIGA

第二篇：電力系統及其自動化專業(yè)實習報告

前言

作為XX級電氣工程及其自動化專業(yè)的一名大三學生，我于 XX年7月14日——XX年7月23日參加了由學校組織的生產實習。本次實習分為校內和校外兩個階段：7月14日至7月18日在學校聽專家們的講座，為理論部分；7月19日乘火車前往xx，7月20日至7月23日期間我們依次前往了xx供電段、xx供電段以及xx變壓器廠參觀實習，為實踐部分。

7月14日，電氣工程學院召開了實習動員大會，并由老師給我們講解了關于電氣化鐵路牽引變電所的相關理論。7月15日，上午我們參觀了xx電氣公司，對公司的整體布局進行了初步了解；下午由老師給我們講解了關于高壓技術的相關知識，并著重給我講解了關于‘擊穿’高壓的安全性問題。7月16日，是關于電力系統和分散系統及其在鐵路上的應用講座。7月17日，上午由老師主講繼電保護與綜合自動化專題講座，主要介紹了牽引供電系統中的保護，下午由董昭德老師主講弓網受流基礎講座，著重給我們介紹了架空接觸網的結構與設備，使我們對接觸網有了更近一步的認識。

通過學習與專業(yè)相關的理論知識，我們基本認識和了解了電力生產的整個過程，明確了電氣工程及其自動化這個專業(yè)的主要內容和發(fā)展方向，在一定程度上為專業(yè)課程的學習奠定了良好的基礎、豐富了相關的理論知識。

7月19日我們以班級為單位踏上了前往xx的火車，經過近二十小時的車程于7月20日早上到達xx。之后前往xx西供電段，他們?yōu)槲覀兲峁┝耸乘蕖Ｏ挛鐑牲c在xx西供電段學習樓進行了實習動員大會。在大會上，由xx供電段的楊師傅和趙師傅給我們介紹xx供電段的布局，主要功能及發(fā)展前景，并對接下來我們的是實習任務做了相關安排。動員大會的召開，標志著我們的校外實習的正式的開始。

7月21日，在xx供電段的技術人員帶領下，我們先后參觀了xx供電段的陳列室、變電室、期間陳列室和接觸網。陳列室中展出的是由于供電段的故障導致的事故。變電室中是正在運行供電的高壓設備，其中包括大容量的變壓器，自動監(jiān)控系統，供電備用系統等。器件室中存放的是常用的檢修器件和工具。接觸網則是鐵路上最為壯觀的供電設備。

7月22日，我們參觀了xx南供電段，該處設備和xx供電段相差不大，這里不再贅述。

7月23日，我們參觀了位于xx省xx市的xx變壓器電氣股份有限公司。xx變壓器電氣股份有限公司是原機械工業(yè)部定點生產220kv級及以下等級的變壓器專業(yè)廠家，經過“七五”、“八五”技術改造，已具備最大容量240000kva，最高電壓220kv，年產400萬kva各種變壓器的生產能力。在工人師傅的耐心講解下，我們了解了電力變壓器的整個生產過程和基本生產工藝，以及變壓器出場試驗規(guī)程及試驗方法，感覺受益匪淺。當天下午，我們在xx供電段舉行了實習總結大會，在大會上董老師給我總結了本次實習的不足和優(yōu)點，并語重心長的給我們講解了怎樣做人的人生哲學。最后大會對在本次實習當中表現突出的同學進行了表彰，正式宣告了本次生產實習的圓滿結束。

通過這次暑期實習，我收獲頗多。它給生活在都市象牙塔中的我們提供了一個可以全面接觸專業(yè)、了解專業(yè)的機會；可以進一步鍛煉自己、發(fā)展自己、豐富自己的平臺。這里我非常誠懇的感謝老師，感謝學校提供給我們這樣的機會。

第一章 理論篇

第一節(jié) 《電氣化鐵路牽引變電所》的專題知識講座

1.電氣化鐵路發(fā)展歷程

1879年5月31日，在德國柏林舉辦的世界貿易博覽會上，由西門子和哈爾斯克公司展出了世界上第一條電氣化鐵路。目前，世界上共有68個國家和地區(qū)修建了電氣化鐵路，總里程已達258566km，約占世界鐵路總營業(yè)里程（約120萬km）的22.5%，承擔世界鐵路總運量的50%以上。也就是說僅占世界鐵路總營業(yè)里程不到四分之一的電氣化鐵路承擔著世界鐵路總運量的一半以上的運輸任務。世紀60～70年代是世界電氣化鐵路發(fā)展最快的時期，平均每年修建達5000多公里。在此期間，工業(yè)發(fā)達的西歐、日本、前蘇聯，以及東歐等國家，運輸繁忙的主要鐵路干線實現了電氣化，而且基本上已經成網。1964年10月日本建成世界上第一條高速電氣化鐵路--東海道新干線，以210km的時速令世人矚目。1961年8月15日我國第一條電氣化鐵路在新建的寶成線寶雞～鳳州段正式通車。之后，由于種種原因，電氣化鐵路建設處于停頓狀態(tài)，直到60年代末，寶成線鳳州～成都段才重新上馬。

20世紀80年代以后，世界上又出現了一個電氣化鐵路建設高潮。一些發(fā)展中國家，如中國、印度、土耳其、巴西等國的電氣化鐵路建設也開始快了起來。我國在“六五”、“七五”、“八五”和“九五”四個五年計劃期間的二十年內，分別建成電氣化鐵路2507.53km、2787.10 km、3012.21km、和4783.77 km，共計13090.61km。平均每年超過650km。其中“九五”期間平均每年接近1000km。至此，我國的電氣化鐵路在建設里程和建設速度上都已經躍居世界前列。

2．電氣化鐵路的優(yōu)勢和基本組成相比于傳統鐵路，電氣化鐵路有以下優(yōu)點：

1、牽引功率大，便于實現高速和重載運輸；

2、能源利用率高；

3、能綜合利用各類能源(水、風、火、核)；

4、勞動生產率高；

5、不污染空氣；

6、便于實現自動化控制；

電氣化鐵路系統由電力牽引系統、公務系統（土木工程）、電務系統（通信與信號）三個部分構成。其中，電力牽引系統由牽引供電系統和電氣列車及其機務系統組成。牽引供電系統又分為牽引變電所和牽引網兩大部分。牽引變電所、牽引網、電動列車稱作電氣化軌道交通的三大元件。

第二節(jié) 《高壓電技術》的專題知識講座

1.變壓器沖擊穿電壓的影響因素

變壓器在高壓電技術中是不可或缺的元器件，其造價是非常昂貴的。所以對于變壓器的維護更是不可忽視，變壓器經常容易出現的問題就是被擊穿，這里我們先不討論變壓器內部構造的缺陷問題，主要看一下外部因素。變壓器被擊穿，原因可能有：雷電引起變壓器外部或內部絕緣損壞，嚴重時變壓器被擊穿，擊穿往往發(fā)生在高壓線圈端部和中性點；輸配電網上發(fā)生短路，變壓器受10幾倍的短路電流的沖擊，巨大的電動力使變壓器動穩(wěn)定被破壞。造成匝間、餅間或層間的線匝短路，進一步破壞了線圈的穩(wěn)定。嚴重時，線圈崩潰；變壓器長期嚴重過負荷運行，使變壓器線圈的最熱點溫度超過絕緣能承受的限度，是線圈的熱穩(wěn)定被破壞。線圈變形、線匝短路而燒毀變壓器；長期過電壓運行，線圈絕緣的薄弱部分，產生局放以至于被擊穿。

2.變壓器沖擊傳電壓的提高方法

首先我們在使用電氣設備之前一定要保證電氣設備在正常的工作狀態(tài)下，才能讓設備正常啟動。其次是在變壓器工作時通過判斷變壓器運行的聲音來判斷變壓器是否工作在正常狀態(tài)，正常情況下的變壓器應是均勻的“嗡嗡”聲。如果產生不均勻聲音或其它異音，都屬不正常的。變壓器出現強烈而不均勻的噪聲且振動很大，該怎樣處理？壓器出現強烈而不均勻的噪聲且振動加大，是由于鐵芯的穿心螺絲夾得不緊，使鐵芯松動，造成硅鋼片間產生振動。振動能破壞硅鋼片間的絕緣層，并引起鐵芯局部過熱。如果有“吱吱”聲，則是由于繞組或引出線對外殼閃絡放電，或鐵芯接地線斷線造成鐵芯對外殼感應而產生高電壓，發(fā)生放電引起。放電的電弧可能會損壞變壓器的絕緣，在這種情況下，運行或監(jiān)護人員應立即匯報，并采取措施。如保護不動作則應立即手動停用變壓器，如有備用先投入備用變壓器，再停用此臺變壓器。

3.液體和固體介質的擊穿

電氣設備對液體介質的要求是電氣性能較好，例如絕緣強度高、電阻率高、介質損耗及介電常數?。黄浯芜€要求散熱度和流動性能好，即粘度低、導熱好、物理及化學性質穩(wěn)定、不易燃、無毒及其他特殊要求。

固態(tài)電介質包括晶態(tài)電介質和非晶態(tài)電介質兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。影響固體電介質擊穿電壓的主要因素有：電場的不均勻程度，作用電壓的種類及施加的時間，溫度，固體電介質性能、結構，電壓作用次數，機械負荷，受潮等。

第三節(jié) 《電力系統》專題知識講座

1.電力工業(yè)的主要特點與電力系統的基本組成電力工業(yè)指的是生產、輸送和分配電能的工業(yè)部門，包括發(fā)電、輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)。電力生產過程是連續(xù)的，發(fā)、輸、變、配電和用電是在同一瞬間完成的。因此發(fā)電、供電、用電之間必須隨時保持平衡需要統一調度和分配。

電力系統是由電壓不等的電力線路將一些發(fā)電廠和電力用戶聯系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。

2.我國電力系統的基本布局

目前，全國（除臺灣省外）已形成東北、華北、華東、華中、西北和南方聯營六大跨?。▍^(qū)）電網，以及山東、福建、四川、海南、新疆和西藏等?。▍^(qū)）獨立電網。一個初步現代化的電力工業(yè)技術體系已經建立起來。

目前，大陸電網除西北采用330kv/750kv電壓序列外，其它電網均采用220kv/500kv電壓序列。東北、華北和華中實現了同步聯網，華中與西北、華東和南方電網通過直流實現聯網，形成了北起東北伊敏、南抵四川二灘的鏈型同步電網。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大陸電網將成為世界上最龐大、復雜和技術最先進的電網，其特征是：擁有世界上最大規(guī)模的電站－三峽電站（最終裝機將達2240萬千瓦）；世界上最大的電源基地－西南水電基地（外送規(guī)模將達7000萬千瓦左右）；擁有世界上平均海拔最高的750kv電網；將建設百萬伏級交流和±800kv直流輸電工程，擁有當今世界上最高運行電壓的交直流電網；將構成以特高壓交直流為骨干網架的國家電網，形成世界上最大規(guī)模的遠距離輸電（通過特高壓交直流電網傳送的容量可能超過200gw）；可能形成世界上規(guī)模最大的同步電網（華北－華中－華東同步電網）；是世界上直流輸電規(guī)模最大的國家（容量在1gw以上的直流輸電工程有20多個，比世界上此類規(guī)模的直流輸電工程總和還多）；形成國家、大區(qū)和省三級電力市場；按國家、大區(qū)、省、地（市）、縣五級調度。

大陸電力工業(yè)的產業(yè)政策是：大力發(fā)展水電，優(yōu)化發(fā)展火電，加快發(fā)展核電，因地制宜地積極發(fā)展風電、太陽能等可再生能源發(fā)電，加快發(fā)展電網。同時，堅持建設與節(jié)約并重，把節(jié)約用電放在優(yōu)先位置，加強電力需求側管理，提高資源利用效率；大力推進技術進步和產業(yè)升級，提高關鍵設備制造和供應能力。

3.智能電網

智能電網就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。智能電網必須更加可靠—智能電網不管用戶在何時何地，都能提供可靠的電力供應。它對電網可能出現的問題提出充分的告警，并能忍受大多數的電網擾動而不會斷電。它在用戶受到斷電影響之前就能采取有效的校正措施，以使電網用戶免受供電中斷的影響。

智能電網的研究還要經歷一個很長的時間，但我相信“智能”不會是夢。

第四節(jié) 《自律分散系統及其在鐵路上的應用》的專題知識講座

1.自律分散系統簡介

自律分散系統（autonomous decentralized system，簡稱ads）是近年來才逐漸發(fā)展起來的一個新的系統概念。它突破了原來傳統集中式分布式的c/s模型，建立了全新的系統模型。在這一系統中所有的單元（子系統）都是獨立平等的，它們之間不存在任何隸屬關系。各個單元都能獨立完成各自的任務而不受其他單元的干預。同時各個單元之間也能協調工作來實現整個系統的運行。這就是自律分散系統的兩大特性：自律可控性和自律可協調性。

2．自律分散系統的技術

自律分散系統的技術主要包括在線擴展、在線維護和容錯技術。

在線擴展指系統在線擴展包括原子節(jié)點和系統兩個層次上的擴展。對于原子內部軟件模塊的擴充，它只需在系統內部的內容碼表中注冊上新的內容碼而不需報告給其他原子。因此這種在線修改不會影響到其他原子的運行，并且也不會影響原子內部其他軟件模塊的執(zhí)行。對于系統級的擴展，也含有兩種類型。同構的系統擴展只需簡單將其數據域合并，所有數據信息都在合并后的數據域進行廣播。而雜合系統的擴展則需要網關。對于雜合系統a和b的連接擴展，可以將其中任何一個系統和網關視為一整體看作是另一系統原子節(jié)點。如此，a可以根據登記在網關中b所需的內容碼將相應的信息廣播到b的數據域中去。反之b也可將a所需的信息傳送給a的數據域。在網關中注冊登記內容碼不會影響到兩個系統的正常運行。

在線維護指自律分散系統在運行的同時可進行部分子系統或其內部軟件模塊的測試。運行的原子節(jié)點發(fā)出的信息分為兩類：在線信息和測試信息。相對應地，運行的原子節(jié)點也分為在線和測試兩種狀態(tài)。并且規(guī)定：在線節(jié)點只接收在線信息，而測試節(jié)點兩種信息都接收。因而處于測試狀況的節(jié)點不會干擾在線節(jié)點的正常運行，同時它又可以接收在線信息進行單個測試或接收測試信息進行聯合測試。

容錯指自律分散系統的系統結構及其數據驅動機制使軟件模塊可以自由地異步執(zhí)行。實際中，我們根據每一軟件的重要程度來決定其復制數量。因此可以在系統中的不同子系統中安置多個復制的軟件模塊，這些所有相同的軟件模塊都在獨立運行并獨立接收和發(fā)送信息。其中某些模塊可能處于故障狀態(tài)，因此其發(fā)送的信息可能是錯誤信息，而另外一些模塊仍在正常運行，發(fā)送正確信息。使用這些信息的軟件模塊如何從所有這些信息中挑選正確的以供自己使用，需要通過兩步來完成。一是選取所有復制模塊的“同一數據”（時間上同步）；另一步是從“同一數據”中選取正確的數據。解決的辦法是使用“事件序號機制”和“投票機制”。通過以上的處理途徑很好地解決了以往使用備用容錯技術出現的問題，即本身切換裝置出現故障，無法使用備用。ads系統在處理容錯問題時，不存在任何中間切換裝置，即故障軟件可和正常軟件同時運行，運用誰的信息的決定權完全取決于接收者。從這一意義上講，它實現了真正的容錯。

第二章 總結篇

為期十余天的生產實習轟轟烈烈地結束了。雖然實習的時間并不是很長，但對自己卻有著不小的震撼。這次實習不僅是一個知識的學習與運用，也是久居校園象牙塔的我們即將走向單位走進社會的一次嘗試和一種過渡。從中我不僅學會了很多的專業(yè)知識，同時也學到了不少的社會經驗，現在總結如下：

專業(yè)知識方面。在生產實習過程中，我除了學習到了發(fā)電、輸電、配電、用電各個部分的理論知識外，逐漸形成了對電力系統的總體認識，了解了發(fā)電廠和變電所的類型及特點、軌道交通的基本概況，進一步提高了電力系統及其自動化專業(yè)方面的素質。

實踐出真知。在學校里學了很多門課程，總覺得自己學到了很多有用的東西，但是到了工作中，真正要用到這方面的東西時，才發(fā)現其實什么都不會。使我第一次親身感受了所學知識與實際的應用，理論與實際的相結合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學知識的一個初體驗喲。這次生產實習對于我們以后學習、找工作也將是受益菲淺的。這次生產實習使我更新、更高、更深地認識到了實踐的重要。只有通過實踐才能真正理解那些理論知識，才能認識到知識的重要性，只有通過實踐才能檢驗自己的能力和水平，才能促進自己的進步和全面發(fā)展。

注重細節(jié)，安全第一。記得在xx西供電段的時候曾經參觀過那里的陳列室。那里面展出的是曾經在供電段出現的各種事故案例，其中不乏工作人員的疏忽所釀成的慘劇，除了造成各種嚴重的經濟損失外，他們自身的生命安全也受到了不同程度的傷害。那里的一個個血的教訓，像一面鏡子一樣檢驗著員工們的工作態(tài)度，同時也給我們實習學生敲響了警鐘，今后的工作生活中，要時刻注意細節(jié)、做事要細致入微、牢記安全第一，這樣是為自己好，也是為他人好。

端正態(tài)度，學會堅持。這是我從實習處帶領我們的師傅身上得到的。通過那短短幾天的跟隨實習，他們身上的這種閃光點，已經深深打動了我們。xx的日照很強烈，很多學生打著傘懈怠地在一旁打醬油，而他們卻還是耐心的給我們講授接觸網、供電線路等設備的結構、用途及作用。有一個師傅在下午帶完我們之后匆匆的去加班了，其實他本可以休息的，但他擔心會拖累其他人的整體進度，這里我再一次深深地感動了。在xx南的時候遇到師傅，他羨慕的說現在的大學生很幸福，他說他沒有這么高的學歷，他從單位的最底層做起，臟活累活，雨天陰天，他就這么一步步的堅持過來了。他的心態(tài)，他的堅持，給即將面臨擇業(yè)的我們提供了一種借鑒。既體面有高薪的工作沒有那么多的，關鍵是我們要看得起自己的工作，用一種良好的心態(tài)去對待，即使會遇到困難，要學會堅持，相信付出了總會得到回報的。

當然這次的實習也存在一定的不足之處，比如個人感覺時間上有些倉促，沒有留給我們多余的時間去實際動手操作一些東西，感到很遺憾。另外，我自身也存在許多缺點亟需改正，比如缺乏經驗，從而導致了很多問題而不能理清思路很好的去解決；在學習和實踐的過程中共不能抓住重點。不過，我相信這次實習之后，我會不斷反思和感悟，從而不斷進步。

總而言之，這次生產實習活動，使我逐步了解了社會，開闊了視野，增長了才干，并在社會實踐活動中認清了自己的位置，發(fā)現了自己的不足，對自身價值有了客觀的認識。作為一名即將走上工作崗位的大三學生，這次實習是我們找打自己定位的平臺。非常感謝電氣工程學院提供給我們這樣的一次機會，非常感謝xx供電站的熱情接待和指導，非常感謝帶隊老師在這次實習中為我們做出餓犧牲和奉獻，非常感謝這次實習圓滿的結束。

第三篇：電力系統及其自動化專業(yè)生產實習報告

生產實習報告

3991001099

祁煒雯電氣99－4

本著理論聯系實際的教學原則，鞏固和擴大所學的理論知識，同時使學生對后續(xù)專業(yè)課程將要學習的內容有個感性的認識的基本目的。2002年9月2日至9月15日這兩周時間里，我們電自專業(yè)的學生分別去了浙江華能長興電廠和新安江水電站廠實習。出發(fā)前老師對我們提了以下幾點要求：

1、對火力發(fā)電廠的生產過程有一個完整的總體概念；

2、初步了解鍋爐、汽輪機和整個熱力系統的工作狀況；

3、熟悉發(fā)電廠的主要設備及一次接線，增加對《發(fā)電廠電氣部分》專業(yè)課所學知識的感性認識；

4、掌握發(fā)電廠電氣設備運行的基本知識；

5、收修訂本發(fā)電廠電氣設備一次系統課程設計的有關資料；

6、了解繼電保護、自動裝置、高電壓技術等后續(xù)專業(yè)課程的有關內容。

根據學院安排，我們于9月2號到達實習的第一站——長興發(fā)電廠。到的第一天下午，我們就進行了按規(guī)教育，主講的師傅介紹完一些電力行業(yè)的安全生產規(guī)則之后還專門介紹了一些近幾年發(fā)生的重大安全事故，其中有北倫電廠1993年3月10日的鍋爐爆炸事件和2001年1月23日的重大設備事故……之后是該廠的整體介紹。

浙江華能長興電廠始建于五十年代末，90年6月，三期擴建工程開工，92年兩臺125MW機組先后投產發(fā)電?，F有職工1156人，裝機容量250MW，截止1999年底已累計發(fā)電115.98億千瓦時。99年初，該廠通過資產置換，成為是國華能集團公司第一家全資電廠。面對企業(yè)體制的改革，長興電廠新一屆領導班子提出了新的工作方針，即：內抓管理，外樹形象，深化改革，創(chuàng)造效益。長電人又信心百倍地投入到一場新的考驗中！浙江華能長興電廠的發(fā)展史，是建國后浙江電力工業(yè)發(fā)展的縮影。它的歷史，凝聚著三代長電職工艱苦奮斗、團結拼搏的心血和汗水。那些普通而平凡、善良而樸實的長電人，用他們的勤勞和智慧，用他們一雙雙沾滿泥土和機油、長滿老繭的手，托起了今日長電——這顆璀璨的浙北明珠。而華能長興電廠通過多年來發(fā)展，已成為裝機容量25萬千瓦的浙北主力電廠，由于它不斷推進機制、體制、科技創(chuàng)新，所以它的安全生產周期、機組等效可用系數、發(fā)電小時等經濟指標在全國同類型機組中始終保持領先水平，今年上半年發(fā)電量更超過9.3億千瓦時，創(chuàng)歷史同期新高。

3號，我們在了解了火電廠的生產過程之后就去參觀了該廠的發(fā)電設備。3大主機是鍋爐，氣輪機和發(fā)電機。鍋爐部分是考煤燃燒產生高溫高壓的蒸汽。該廠的煤主要是通過水路運輸，然后通過運煤皮帶到達儲煤廠，再根據需要將煤經過碎煤機和磨煤機到達鍋爐。該廠采用錘擊式碎煤機和低速磨煤機，進行粗細粉分離。循環(huán)水經過凝結水泵進入低壓加熱器，然后再進入除氧器，去掉水中的氧氣，防止設備氧化，然后經過給水泵，進入高壓加熱器，加壓加熱，再進入省煤器，進行預熱，預熱后的水經過水冷壁，進入汽包，再汽水分離，蒸汽進入過熱器，產生飽和蒸汽。飽和蒸汽進入汽輪機，經過高壓缸，做功之后再加熱至540攝氏度，進入中壓缸，再進入兩個低壓缸，做功之后再進入凝汽器冷卻。在燃燒系統中，輸

煤皮帶將煤粉運入煤斗，然后進入磨煤機。同時外面的空氣經過空氣預熱器，變?yōu)闊峥諝猓M入磨煤機，通過排粉風機將煤粉吹入爐膛，而一部分熱空氣直接吹入爐堂，這樣煤粉可以充分燃燒。煙塵將熱量充分利用以后進入除塵器，細灰落入沖灰溝，而煙經過引風機進入煙囪。由于爐堂里的壓力比煙囪中的低，所以要用引風機?；以鼊t直接排入沖灰溝。沖灰溝是氣沖的，而非用水沖的。

4號上午，我們分別參觀了110kv系統和220kv系統。110kv配電裝置，采用軟母線（即裸母）高型布置，上層為正母、下層為付母，線路側為旁母。采用雙母線帶旁母，高專用母聯開關和旁路開關的接線方式。該種布置方式的優(yōu)點是占地面積小但檢修方式不靈活，它的開關采用110Ⅱ型。該廠110kv系統正常運行方式不考慮與大系統并網，長興電廠由長廣1501線經長興變通過長長1516線和金廣1503線經金陵變通過金長1515線并入長興電廠110KV系統。110kv旁路開關對旁母充電運行。與之相比較，220kv配電裝置采用硬母線（即管母）低型布置，母線閘刀采用剪刀式隔離開關，刀線閘刀采用三柱式隔離開關。采用雙母線帶旁線，設專用母聯開關和旁路開關的接線方式。220kv系統由長湖2279線和興湖2280線經湖州變及興雀2446線經白雀變與浙江省電網聯網。也是旁路開關對旁母充電運行。另需指出該廠以前是采用少油開關，但由于其對地絕緣不可靠，開斷能力較弱，必須進行定期預測，帶來很多不便。目前該廠正在逐步將之換成SF6開關。

按照系統能量的傳遞順序，發(fā)電機出線端連的是進線間隔，壓變間隔，之后是母聯間隔，旁路間隔，再就是出線間隔。所謂間隔就是完成一個特定的功能的一系列設備的劃分。進線間隔包括進線隔離開關，高壓斷路器，母線；壓變間隔包括電壓互感器，避雷器，接地閘刀等；母聯間隔包括流變，斷路器，隔離開關，接地閘刀等；旁路間隔包括旁路斷路器，旁路隔離開關，接地閘刀，流變等；出線間隔包括出線斷路器，流變，高頻阻波器，壓變，隔離開關，接地閘刀等。以下是各設備的作用：

線路側壓變的作用：在入網時觀察電網相位與電機相位的對應關系，以使三相相位對應，以便減小損耗。

高頻阻波器的作用：載波通信頻帶內，足夠大的阻抗；工頻阻抗小，不阻礙電力傳輸；減小高頻電流分流衰耗；改善高頻通道運行穩(wěn)定性；減少通道間串擾，增加同母線不用電力母間跨越衰耗。

結合濾波器：由排流線圈，避雷器，接地閘刀，匹配變壓器，調諧元件等組成，主要用來襝耦合電容配合高頻濾波器，把電力線載波高頻信號耦合到高壓線路上，實現最佳耦合，提高載波信號的傳輸效率。另一方面把通過耦合電容器的工頻電流傳導入地，確保設備和人身安全。

高頻電纜：接在結合濾波器與電力載波機之間，或接在高頻橋上兩個結合濾波器初級之間，以延長高頻信號的傳輸距離。

廠用電是發(fā)電廠在電力生產過程中，有大量電動機拖動機械設備，用以保證主要設備和輔助設備的正常運行。該廠的廠用負荷分為三類，一類：給水泵，凝泵，循泵，引風機，送風機。二類：工業(yè)水泵，輸水泵，灰漿泵，排粉風機，磨煤機。三類：試驗室，油處理室。廠用電采用單元制結線，電壓等級分為6KV和380V。正常運行時，#4，#5高壓廠變分別接于#4，#5主變13.8側（即發(fā)電機出口），并各帶兩段母線6kv IVA,IVB段及VA，VB段運行。#03高壓備變由110KV系統供電，正常運行處于熱備用。6KV備用段母線BZT裝置投入。

最后我們參觀的是正在建設中的長興二廠，即2*300MW機組。發(fā)電機出口電壓是20KV，采用分相封閉獨立母線，母線電壓只有一個等級，即220KV。母線采用正母、付母形式而付母線分為兩段，中間用線路連結，以節(jié)省空間。

實習的第二站是新安江水電站。水電站與火電站比較具有一次性投入大的特點，但運行成本低，且無污染。

新安江水電站建在浙江建德的新安江上,控制流域面積10480平方公里,多年平均流量357秒立米,設計洪水流量27600秒立米,總庫容220億立米,設計灌溉面積114.3萬畝,裝機容量66.25萬千瓦。主壩壩型為混凝土寬縫重力壩,最大壩高105米,壩頂長度465.4米,壩基巖石為砂巖,壩體工程量138萬立米,主要泄洪方式為壩頂溢流。特別值得一提的是新安江水電站是我國自行研制和建設的第一個水電站，是我們中國人民的驕傲。也正是新安江水電站的建立，不僅給我們了風景如畫的千島湖，在當時更緩解了浙江的用電緊張。

從１９９７年１月起，中國電力體制改革算起來也已整整５年，這５年中，雖然**不斷，卻也碩果累累。１９９８年８月２６日，國家電力總公司向國家經貿委上報了《實行網廠分開建立發(fā)電側電力市場的實施方案框架（試行）》并獲得通過后，以國電公司為主導確立的省為實體的改革迅速推進，但由于配套改革未能及時跟進，試點工作暴露出大量的問題。在２０００年６月１６日國務院的一次會議上，國電公司主導下的電力改革遭致高層否定，會議決定由國家計委牽頭，會同國家經貿委等有關部門和單位組成電力體制改革協調領導小組負責制定新的改革方案。就在由國家計委主任曾培炎親自掛帥的協調領導小組開始著手醞釀新的電力改革方案時，１２月中旬爆發(fā)的美國加州電力危機對中國電力體制改革進程發(fā)生了重大影響，人們意識到電力改革的安全性是第一位的，而不僅是打破壟斷。至此，中國電力改革陷入一段長時間的沉寂，人們通過對加州危機的反思，也在重新認識中國進行電力改革的必要性、可操作性。２００１年４月３０日，國家計委將一份綜合了各方意見的電力改革方案上報到了國務院，同年６月中旬國務院駁回了該方案，據說主要理由是該方案的反壟斷力度不夠。直到２００２年新年過后，有關國家計委新的電力改革方案已獲高層通過的消息在此間傳開，最終一直等到４月１２日方案正式出臺才得以證實。新的改革方案在國家電力公司、五大區(qū)電力公司和各省電力公司三個層面展開，方案提出從縱橫雙向徹底拆分國家電力公司，把五大區(qū)網變成獨立的子公司，而把各個省網公司逐步變?yōu)榉止净騾^(qū)網公司的附屬子公司，同時重組國有發(fā)電企業(yè)。國電公司原來提出來的改革方案是建立在以省為實體的基礎上，這樣就和地方的利益聯系在了一起，容易得到地方的支持。但這一次出臺的新的方案是把省市的利益讓位于五大區(qū)網，實際上削弱了此前各省獨立的地位，這會給電力改革帶來風險。從各國經驗看，電力改革急不得，應該系統規(guī)劃、分清主次、穩(wěn)步推進、安全為主。最終改革后電價的形成機制不應該再是由國家計委審批，計委必須放棄行政審批決定電價的權力。最終根據電力產品的特殊性，由電監(jiān)會制定競價規(guī)則，既要保護消費者利益不受損害，防止因為不公平的競爭和壟斷形成消費者不能接受的電價；同時也要保證電力企業(yè)本身獲得利潤，尤其在發(fā)電端形成有效的競爭。電監(jiān)會通過維護市場公平競爭形成合理的電價，這一點在這次改革方案中并不明確。但從市場發(fā)展方向來看，在市場已經形成供求基本平衡的情況下，今后的電價一定是通過競價上網形成。

在這次實習，我了解了很多原本在課堂上沒有的東西，也對發(fā)電廠的生產過程有了一個整體的概念。如對發(fā)電廠電氣設備一次系統的主接線，從理性認識上升到了感性認識。也知道課本與實際是有一定距離的。舉個最簡單的例子，我們所學到的斷路器被工人師傅們稱為開關，而隔離開關則被稱之為閘刀。如果不弄清楚這點，恐怕你會聽得不知所云。同時在實習過程中，我還了解到電力系統的設計都是按照各個地區(qū)的實際需要來進行設計的，這不僅需要多看各種設計方案，還需要自己有靈活多變的創(chuàng)新思想，學人之長，為自己所用?？偠灾诵惺斋@非淺。

第四篇：電力系統及其自動化專業(yè)實習報告

前言

作為XX級電氣工程及其自動化專業(yè)的一名大三學生，我于 XX年7月14日XX年7月23日參加了由學校組織的生產實習。本次實習分為校內和校外兩個階段：7月14日至7月18日在學校聽專家們的講座，為理論部分；7月19日乘火車前往xx，7月20日至7月23日期間我們依次前往了xx供電段、xx供電段以及xx變壓器廠參觀實習，為實踐部分。

7月14日，電氣工程學院召開了實習動員大會，并由老師給我們講解了關于電氣化鐵路牽引變電所的相關理論。7月15日，上午我們參觀了xx電氣公司，對公司的整體布局進行了初步了解；下午由老師給我們講解了關于高壓技術的相關知識，并著重給我講解了關于‘擊穿’高壓的安全性問題。7月16日，是關于電力系統和分散系統及其在鐵路上的應用講座。7月17日，上午由老師主講繼電保護與綜合自動化專題講座，主要介紹了牽引供電系統中的保護，下午由董昭德老師主講弓網受流基礎講座，著重給我們介紹了架空接觸網的結構與設備，使我們對接觸網有了更近一步的認識。

通過學習與專業(yè)相關的理論知識，我們基本認識和了解了電力生產的整個過程，明確了電氣工程及其自動化這個專業(yè)的主要內容和發(fā)展方向，在一定程度上為專業(yè)課程的學習奠定了良好的基儲豐富了相關的理論知識。

7月19日我們以班級為單位踏上了前往xx的火車，經過近二十小時的車程于7月20日早上到達xx。之后前往xx西供電段，他們?yōu)槲覀兲峁┝耸乘?。下午兩點在xx西供電段學習樓進行了實習動員大會。在大會上，由xx供電段的楊師傅和趙師傅給我們介紹xx供電段的布局，主要功能及發(fā)展前景，并對接下來我們的是實習任務做了相關安排。動員大會的召開，標志著我們的校外實習的正式的開始。

7月21日，在xx供電段的技術人員帶領下，我們先后參觀了xx供電段的陳列室、變電室、期間陳列室和接觸網。陳列室中展出的是由于供電段的故障導致的事故。變電室中是正在運行供電的高壓設備，其中包括大容量的變壓器，自動監(jiān)控系統，供電備用系統等。器件室中存放的是常用的檢修器件和工具。接觸網則是鐵路上最為壯觀的供電設備。

7月22日，我們參觀了xx南供電段，該處設備和xx供電段相差不大，這里不再贅述。7月23日，我們參觀了位于xx省xx市的xx變壓器電氣股份有限公司。xx變壓器電氣股份有限公司是原機械工業(yè)部定點生產220kv級及以下等級的變壓器專業(yè)廠家，經過七五、八五技術改造，已具備最大容量240000kva，最高電壓220kv，年產400萬kva各種變壓器的生產能力。在工人師傅的耐心講解下，我們了解了電力變壓器的整個生產過程和基本生產工藝，以及變壓器出場試驗規(guī)程及試驗方法，感覺受益匪淺。當天下午，我們在xx供電段舉行了實習總結大會，在大會上董老師給我總結了本次實習的不足和優(yōu)點，并語重心長的給我們講解了怎樣做人的人生哲學。最后大會對在本次實習當中表現突出的同學進行了表彰，正式宣告了本次生產實習的圓滿結束。

通過這次暑期實習，我收獲頗多。它給生活在都市象牙塔中的我們提供了一個可以全面接觸專業(yè)、了解專業(yè)的機會；可以進一步鍛煉自己、發(fā)展自己、豐富自己的平臺。這里我非常誠懇的感謝老師，感謝學校提供給我們這樣的機會。

第五篇：自動化專業(yè)導論課程報告（本站推薦）

自動化專業(yè)導論課程報告

高考時，因為成績并不十分理想，所以填志愿時沒考慮專業(yè)的問題，只比較了各個大學的歷年分數線就報了志愿。之后被交大工業(yè)工程專業(yè)錄取時，我自己對專業(yè)也沒有特別的喜好或其他想法。而通過大一時對專業(yè)的接觸，我發(fā)現自己并不適合工業(yè)工程這種側重管理的學科，而是對技術型的專業(yè)更感興趣，經過比較，我最終選擇了自動化專業(yè)。經過這半個學期的學習，雖然有時會覺得自動化的課程太過辛苦費腦，但從沒覺得學習是枯燥的。學得累，卻并不乏味。這跟大一時的狀態(tài)完全是相反的。而在轉專業(yè)之前，出于興趣，我也曾查找過各種資料，來了解自動化這個專業(yè)。

人類使用自動化裝置的歷史最早可追溯到公元前，中國、巴比倫、埃及等出現的自動計時漏壺。公元初世紀相繼出現的中國的自動候風地動儀、中國的指南車等。

自動化技術及應用的發(fā)展經歷了三個重要的里程碑：

第一個里程碑是1788年英國機械師瓦特在發(fā)明蒸汽機的同時發(fā)明的蒸汽離心式調節(jié)器。第一次出現被控量的自動調節(jié)。第二個里程碑是20世紀20年代電子管反饋放大器的誕生，各種電子式控制器在各種機械與電子裝置中的廣泛應用，實現了機構和系統的自動化工作。第三個里程碑是從20世紀70年代開始，計算機控制技術誕生，并逐步形成基于數字計算機控制與管理的一系列先進自動化模式與理念。70年代以來，隨著智能技術和知識工程的普遍應用，現代的自動化裝置及系統具有極強的環(huán)境適應能力和交互能力、復雜行為的控制能力、高智能的決策行為。

而自動化技術的發(fā)展歷史，大致可以劃分為自動化技術形成、局部自動化和綜合自動化三個時期：

社會的需要是自動化技術發(fā)展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產、軍事設備的控制以及航空航天工業(yè)的需要而形成和發(fā)展起來的。1788年，J.瓦特為了解決工業(yè)生產中提出的蒸汽機的速度控制問題，把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來，構成蒸汽機轉速調節(jié)系統，使蒸汽機變?yōu)榧劝踩謱嵱玫膭恿ρb置。瓦特的這項發(fā)明開創(chuàng)了自動調節(jié)裝置的研究和應用。在解決隨之出現的自動調節(jié)裝置的穩(wěn)定性的過程中，數學家提出了判定系統穩(wěn)定性的判據，積累了設計和使用自動調節(jié)器的經驗。

20世紀40年代是自動化技術和理論形成的關鍵時期，一批科學家為了解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導航、飛機導航等技術問題，逐步形成了以分析和設計單變量控制系統為主要內容的經典控制理論與方法。機械、電氣和電子技術的發(fā)展為生產自動化提供了技術手段。50年代以后，自動控制作為提高生產率的一種重要手段開始推廣應用。它在機械制造中的應用形成了機械制造自動化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產過程中應用，對大規(guī)模的生產設備進行控制和管理，形成了過程自動化。電子計算機的推廣和應用，使自動控制與信息處理相結合，出現了業(yè)務管理自動化。

50年代末到60年代初，大量的工程實踐，尤其是航天技術的發(fā)展，涉及大量的多輸入多輸出系統的最優(yōu)控制問題，用經典的控制理論已難于解決，于是產生了以極大值原理、動態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核心的現代控制理論?，F代控制理論提供了滿足發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星的控制手段，保證了其后的若干空間計劃（如導彈的制導、航天器的控制）的實施?？刂乒ぷ髡邚倪^去那種只依據傳遞函數來考慮控制系統的輸入輸出關系，過渡到用狀態(tài)空間法來考慮系統內部結構，是控制工作者對控制系統規(guī)律認識的一個飛躍。

60年代中期以后，現代控制理論在自動化中的應用，特別是在航空航天領域的應用。產生一些新的控制方法和結構。與此同時，模式識別和人工智能也發(fā)展起來，出現了智能機器人和專家系統?，F代控制理論和電子計算機在工業(yè)生產中的應用，使生產過程控制和管理向綜合最優(yōu)化發(fā)展。

70年代中期，自動化的應用開始面向大規(guī)模、復雜的系統，如大型電力系統、交通運輸系統、鋼鐵聯合企業(yè)、國民經濟系統等，它不僅要求對現有系統進行最優(yōu)控制和管理，而且還要對未來系統進行最優(yōu)籌劃和設計，運用現代控制理論方法已不能取得應有的成效，于是出現了大系統理論與方法。80年代初，隨著計算機網絡的迅速發(fā)展，管理自動化取得較大進步，出現了管理信息系統、辦公自動化、決策支持系統。與此同時，人類開始綜合利用傳感技術、通信技術、計算機、系統控制和人工智能等新技術和新方法來解決所面臨的工廠自動化、辦公自動化、醫(yī)療自動化、農業(yè)自動化以及各種復雜的社會經濟問題。研制出柔性制造系統、決策支持系統、智能機器人和專家系統等高級自動化系統。

近年來，人工智能在控制方面的應用成為自動化發(fā)展的新興領域，正日益受到重視。智能控制的概念和原理主要是針對被控對象、環(huán)境、控制目標或任務的復雜性提出來的。它的指導思想是依據人的思維方式和處理問題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復雜的控制問題。被控對象的復雜性體現在：模型的不確定性，高度非線性，分布式的傳感器和執(zhí)行器，動態(tài)突變，多時間標度，復雜的信息模式，龐大的數據量以及嚴格的特性指標等。環(huán)境的不確定性表現為變化的不確定性和難以辨識。

自動化的概念是一個動態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標是以機械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業(yè)。這實質上是自動化代替人的體力勞動的觀點。后來隨著電子和信息技術的發(fā)展，特別是隨著計算機的出現和廣泛應用，自動化的概念已擴展為用機器不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)?，F代生產和科學技術的不斷發(fā)展。使得其對自動化技術的要求越來越高，而自動化的概念也隨之變得越來越復雜。70年代以后，自動化的發(fā)展方向開始轉變?yōu)閺碗s的系統控制和智能控制，并在國防、科研、教育等領域得到了廣泛的應用，使更大規(guī)模的自動化得以實現，例如大型企業(yè)的綜臺自動化系統、全國鐵路自動調度系統、國家電力網自動調度系統、空中交通管制系統、城市交通控制系統、自動化指揮系統、國民經濟管理系統等。對于自動化的應用，也正從工程領域逐漸擴展到非工程領域，例如醫(yī)療、人口控制、經濟管理等領域。自動化將對人的智能進行更大的模仿，在工業(yè)生產、宇宙探測、海洋開發(fā)等領域機器人得到了廣泛應用，在醫(yī)療診斷、地質勘察等領域專家系統也取得了很好的效果。

正如上文中所提到的，現在自動化被廣泛應用于生活中的各個方面，其中很重要的一部分就是交通。而我們學校本身就擁有交通特色，所以我對交通方面的自動化應用也比較關心。11年的7.23溫州動車事故發(fā)生時，因為在距溫州不遠的杭州讀高中，所以當時處處可聽可聞關于事故的報道、跟蹤。那時除了覺得這是一起過于慘烈的意外之外，并沒有其他的感覺。但現在，作為剛剛入門自動化的學生，我再查找當時的資料，卻可以發(fā)現這絕不是意外這么簡單。

自動化在交通上的使用，比如綜合運用計算機、通信、檢測、自動控制等先進技術，目的是實現對交通運輸系統的自動化管理和控制，使得交通運輸變得更加安全、快捷、舒適、準點和經濟。

而在7.23列車追尾事故中，信號系統遭受了懷疑。信號系統中的列車自動控制系統，堪稱“高鐵運行的中樞神經”。事故中，D301、D3115兩趟列車均采用的是CTCS-2列車自動控制系統。

此外，調查認定通號集團所屬通號設計院在LKD2—T1型列控中心設備研發(fā)中管理混亂，通號集團作為甬溫線通信信號集成總承包商履行職責不力，致使為甬溫線溫州南站提供的LKD2—T1型列控中心設備存在嚴重設計缺陷和重大安全隱患。國家鐵道部在LKD2—T1型列控中心設備招投標、技術審查、上道使用等方面違規(guī)操作、把關不嚴，致使其在溫州南站上道使用。當溫州南站列控中心采集驅動單元采集電路電源回路中保險管F2遭雷擊熔斷后，采集數據不再更新，錯誤地控制軌道電路發(fā)碼及信號顯示，使行車處于不安全狀態(tài)。

雷擊也造成5829AG軌道電路發(fā)送器與列控中心通信故障。使從永嘉站出發(fā)駛向溫州南站的D3115次列車超速防護系統自動制動，在5829AG區(qū)段內停車。由于軌道電路發(fā)碼異常，導致其三次轉目視行車模式起車受阻，7分40秒后才轉為目視行車模式以低于20公里/小時的速度向溫州南站緩慢行駛，未能及時駛出5829閉塞分區(qū)。因溫州南站列控中心未能采集到前行D3115次列車在5829AG區(qū)段的占用狀態(tài)信息，使溫州南站列控中心管轄的5829閉塞分區(qū)及后續(xù)兩個閉塞分區(qū)防護信號錯誤地顯示綠燈，向D301次列車發(fā)送無車占用碼，導致D301次列車駛向D3115次列車并發(fā)生追尾。

可以看出，這起事故，是一起責任事故，而事故的原因很大一部分是因為自動控制方面的缺陷。計算機或機械自有它的嚴謹性、準確性，但卻缺少了同人一樣的應變能力與調節(jié)能力，所以要想是機器更加安全可靠，必須要有嚴密周到的自動控制體系。

作為生活中處處不可缺少的重要方面，自動化所肩負的，不止有效率上的提高，更要保障所有流程的安全可靠。這也是我們學習自動化的意義所在。

參考文獻：

【1】 李正中.淺談自動化科學與技術的發(fā)展歷程[J].西安航空航空技術高等專科學校學報，2006，24(1).【2】 蔡宏志.自動化發(fā)展歷程與展望[J].價值工程，2011，30(35).【3】 王成紅.關于自動化領域中若干基礎科學問題的思考[J].中國科學基金，2002，16(4).【4】 徐惠鋼.自動化學科概論課程教學研究[J].常熟理工學院學報，2010，24(12).【5】 馬國華.自動化軟件平臺發(fā)展趨勢[J].電子技術應，2010，36(3)