電氣工程及其自動化的發展現狀研究

趙沙沙，孟凡濤，鄭 冉

（1.泰山科技學院，山東 泰安 271038；2.國網山東省電力公司梁山縣供電公司，山東 濟寧 272600；3.國網山東省電力公司青島市黃島區供電公司，山東 青島 266499）

1 人類對電的認識歷程

2600多年前，古希臘人泰勒斯發現當琥珀被毛皮摩擦后可以吸附稻草屑。17世紀初期，英國科學家威廉吉爾特發現和琥珀具有相同吸附性的物質，并稱這類物質為“帶電體”。1734年，英國科學家杜伐，通過實驗發現了“玻璃電”和“松香電”，也就是我們今天所說的正電和負電。到18世紀初期，經過科學家的不懈努力，人們已經可以判斷一個物體是否帶電。18世紀中期，美國科學家富蘭克林的“風箏實驗”證明了當時被人們稱為“上帝之火”的雷電和琥珀摩擦毛皮產生的是同一性質的電。1800年，意大利的科學家伏特發明了伏特電池，由此產生了直流電的雛形。1831年，英國科學家法拉第發現電磁感應現象，從而得到了產生交流電的方法。至此人們進入了電氣時代！

2 我國電氣工程及其自動化的發展現狀

電氣工程學科已有近200年的發展歷史，是一個有著廣泛應用前景的學科，其涵蓋電機與電器、電力系統、高電壓與絕緣技術、電力電子、電工理論與新技術等五個專業。近年來，依托電氣自動化技術，電能的生產、傳輸、分配、使用等的穩定性和智能化都得到了極大的提高。

2.1 電能運輸的穩定性

電能運輸作為連接發電廠和用戶的橋梁，其正常運行與否直接影響著供電的可靠性。

目前，我國的發電方式有火力發電、水力發電、核能發電、風力發電、太陽能發電，主要發電方式仍以火力發電為主，而新型清潔能源將成為未來主要的發電能源[1]。由于各類能源地域分布不均，例如：煤炭資源主要分布在西北、華北地區，水力資源主要分布在西南地區，而電能的消費中心主要集中在我國東部、南部和東南部。這就決定了我國電能不能做到就地平衡，大電網、跨區域輸電是我國電網發展的必然[2]。

高壓直流輸電因其日益提高的可靠性、經濟性在我國跨區域輸電工程中得到廣泛應用。目前，我國已經建成淮東-皖南±1100 kV特高壓直流輸電工程，進一步提高了電能輸送的效率和穩定性。但直流輸電技術的應用使電網的構成和運行方式都變得更加復雜，這也對電力系統的調度提出了新的要求。

近年來，新能源逐漸接入電網，但是新能源發電容易受到天氣變化、季節變化等影響，具有很大的不確定性，因此，新能源在實際接入電網的過程中難免會對電網的運行及電網的線損造成影響[3]，2020年6月，±500 kV張北柔性直流電網試驗示范工程四端帶電組網成功，柔性直流電網工程進一步破解了新能源大規模開發利用的難題。

2.2 電氣技術的智能化

通信技術、傳感測量技術、自動控制技術以及能源電力技術是當前電氣智能化的核心技術。智能化的技術手段在電氣技術中的應用，進一步提高了電網維護過程中的安全性，減小了運維成本，同時也是標志著我國電氣自動化邁入了新的臺階[4]。電氣技術的智能化已廣泛應用于電能的輸送、電能的分配、電能的檢測系統中。例如，當電能輸送網絡發生故障時調度中心將收到大量的信息，這其中包括很多不確定的信息（自動保護裝置的拒動、誤動以及信息畸變或者丟失等），因此，調度人員很難根據這些信息判斷輸電線路故障的類型和具體的故障位置。基于這一問題，國內外專家學者提出了專家系統、粗糙集理論、人工神經網絡、模糊集理論、貝葉斯網絡、Petri網等，其中不少方法被應用到工程實際，并取得了顯著的成果。

隨著智能電網建設規模的不斷擴大，特高壓輸電、清潔能源發電等技術的不斷發展，以及全球能源互聯網的進一步推進，電氣技術的智能化將在電力系統中得到更廣泛的應用[5]。

2.3 人才培養的規模化

電氣自動化專業的主要特點是強弱電結合、軟硬件結合，其以電氣工程、控制科學與工程、計算機科學與技術為主干學科。國內最早的電氣工程專業于1908年設立于南洋大學堂（交通大學前身）[6]。目前，我國已有不少高校開設電氣自動化專業，為我國的電力相關行業輸送了大量的專業技術人才。

電氣工程及其自動化專業主要培養具有解決電氣工程技術與控制問題能力的專業人才。雖然我國電氣類專業技術人才的培養在不斷的推進，但隨著社會科技的不斷發展，尤其是5G時代的到來，其培養規模仍然達不到社會的需要。基于專業課學時的限制，多數高校側重于理論教學，忽視了實踐性教學的重要性，即使有實驗課，也是以模擬性和演示性實驗為主，這在一定程度上造成了學生動手能力差、創新意識薄弱的現象。同時由于學校教學儀器、教學內容等不能較好地跟上科技的發展，因此，在教學過程中不能很好地向學生教授最前沿的新產業、技術，這使得電氣工程及其自動化專業的學生在走向工作崗位之后，缺乏基本的動手能力、創新意識和對所處領域新技術的把握程度[7]。

隨著國家對人才培養力度的不斷加大和教學改革的不斷推進，電氣工程及其自動化專業學生的專業素養、創新能力將會不斷提高。

3 我國電氣工程及其自動化的發展前景

依托科技的進步和電氣工程及其自動化專業人才培養的規模化，我國的電氣產業得到了跨越式發展。隨著電氣產業在各行各業中的不斷應用，人們對電能運輸的穩定性和供電質量的要求越來越嚴格。基于此，加大在人才培養方面的投資力度，實現理論研究成果到工程實際應用的轉化率；合理調整自動化系統平臺，應用計算機技術實現供電系統的網絡化、智能化[8]；減少因電力網絡的故障而耗費的人力、物力，充分實現故障切除的準確性、時效性、安全性；因地制宜發展新能源，實現多能源并網系統的穩定性、可靠性，將成為未來電氣自動化技術發展的一大趨勢。

4 結束語

社會的進步推動著電氣技術的發展，電氣技術的不斷發展同樣也在促進著社會的進步。目前，我國的電氣技術無論是從技術層面還是從人才培養層面都已經實現了飛速發展，未來隨著電氣技術的進一步改進和完善，以及人才培養規模的不斷擴大，電氣工程及其自動化的發展前景將會更加廣闊。