時間：2023-03-15 15:02:32
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論文關(guān)鍵詞：MATLAB，矩陣，自動化，教學方法
引言
MATLAB是MATrixLABorotory(矩陣實驗室)的縮寫。MATLAB語言是一種廣泛應用于工程計算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級語言，它在數(shù)值計算、符號計算、繪圖功能以及圖形化編程等方面有著非常強大的功能。同時MATLAB具有豐富的工具箱，包括符號數(shù)學工具箱、SIMULINK仿真工具箱、控制系統(tǒng)工具箱、信號處理工具箱、圖象處理工具箱、通訊工具箱、系統(tǒng)辨識工具箱、神經(jīng)元網(wǎng)絡工具箱、金融工具箱等數(shù)十種，使其在工業(yè)研究與開發(fā)，數(shù)學、電子學、控制理論和物理學、經(jīng)濟學、化學和生物學等學科的教學與研究中得到廣泛應用。MATLAB功能強大、簡單易學、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎，自1984年由美國MathWorks公司推向市場以來，歷經(jīng)二十多年的發(fā)展與競爭，現(xiàn)已成為國際公認的最優(yōu)秀的工程應用開發(fā)環(huán)境。在歐美各高等院校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等課程的基本教學工具，成為大學生、碩士生、以及博士生必須掌握的基本技能。
目前，國內(nèi)大學的理工科專業(yè)都將MATLAB作為專業(yè)基礎課程，那么如何能夠讓學生在本課程的學習中提高興趣，掌握相關(guān)知識為后續(xù)課程搭建好學習和實驗研究的平臺就成為了本課程教學中的一個重要問題。本文結(jié)合作者MATLAB課程多年的教學經(jīng)驗，對該課程的教學做以下探討。
1、掌握MATLAB語言的特點矩陣，把握細節(jié)教學
MATLAB提供了豐富的矩陣運算處理功能，是基于矩陣運算的處理工具，所有的變量都被看作矩陣，例如 C = A + B，A，B，C都是矩陣，是矩陣的加運算，即使一個常數(shù)，Y=10，MATLAB也看做是一個1′1的矩陣。對于矩陣的學習，關(guān)鍵是掌握矩陣元素的標識并靈活運用。在教學中，我們可以通過下面的矩陣使學生對矩陣的標識進行掌握中國知網(wǎng)論文數(shù)據(jù)庫。
（1）
掌握矩陣元素的基本標識之后，對于應用和提取矩陣中的元素，通過以下表格并演示運行結(jié)果來掌握。
舉例，如對于
A(:, 4)=
表1 矩陣元素尋訪
標識
使用說明
A(m, n)
提取第m行，第n列元素
A(:, n)
提取第n列元素
A(m, :)
提取第m行元素
A(m1:m2, n1:n2)
提取第m1行到第m2行和第n1列到第n2列的所有元素
A(m:end, n)
提取從第m行到最末行和第n列的子塊
關(guān)鍵詞：動態(tài)系統(tǒng)理論；自動化專業(yè)英語；討論式教學
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0107-02
一、引言
英語是國內(nèi)外從事學術(shù)研究和工程應用人員的通用語言，目前，已經(jīng)成為一種事實上的國際標準。以控制類學科及其應用領(lǐng)域為例，國際企業(yè)的自動化產(chǎn)品和設備的使用手冊及說明書用英文編寫，優(yōu)秀的控制仿真軟件、控制領(lǐng)域的研究論文、自動化專業(yè)國際經(jīng)典教材、互聯(lián)網(wǎng)上的自動化技術(shù)信息等多數(shù)資料也以英語作為寫作語言。如此大量的自動化專業(yè)信息被非母語國家的理工科學生所接受和掌握，必然要求學生具備良好的專業(yè)英語知識[1]。因此，開設“自動化專業(yè)英語”課程或有選擇地開設其他雙語教學課程成為自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃中重要的教學環(huán)節(jié)[2]。合理地配置“自動化專業(yè)英語”的教學內(nèi)容和改進教學方法，不但可以促進學生的專業(yè)外語能力的提高，而且更有助于其專業(yè)知識的學習與鞏固。具有“一石二鳥”的人才培養(yǎng)效果。
內(nèi)蒙古工業(yè)大學的“自動化專業(yè)英語”課程為自動化本科專業(yè)開設的一門專業(yè)必修課，分兩個學期教授，總課時量為64學時。目前，“自動化專業(yè)英語”教學在服務于“國際化人才”培養(yǎng)方面存在著如下幾點迫切需要解決的問題：（1）部分學生對學習“自動化專業(yè)英語”的重要性和必要性認識不足，致使學生學習的課堂積極性不高[3]；（2）教師現(xiàn)有的教學方式過于簡單，主要以科技文章翻譯和生詞講解為主，難以激發(fā)學生的學習興趣；（3）教學內(nèi)容死板，以自動化技術(shù)基礎課和專業(yè)課的英文原版教材節(jié)選的章節(jié)為主要學習內(nèi)容，各教學內(nèi)容之間彼此相對獨立，教學效果等同于普通的“英文閱讀理解”，無法形成對本專業(yè)理論體系的宏觀認識和專業(yè)認同感。鑒于以上自動化專業(yè)雙語課程體系建設中存在的若干問題，課題組提出以“動態(tài)系統(tǒng)理論”教學為主線重構(gòu)“自動化專業(yè)英語”課程教學內(nèi)容的新思想，在統(tǒng)一的“動態(tài)系統(tǒng)理論”框架下引入高等數(shù)學、電路、液壓傳動、信號系統(tǒng)、系統(tǒng)建模和控制原理的基礎知識點，在組織教學的過程中，始終強化各知識點的有機結(jié)合，努力使學生在掌握“自動化專業(yè)英語”課程大綱所要求的科技詞匯和科技文獻翻譯能力的同時，對“動態(tài)系統(tǒng)理論”體系融會貫通，為進一步專業(yè)知識的學習打下良好的基礎。
二、“動態(tài)系統(tǒng)理論”思想指導下的“自動化專業(yè)英語”課程教學改革的現(xiàn)狀分析
結(jié)合使用英語進行專業(yè)課程學習、科技文獻閱讀、研究論文寫作以及從事雙語教學工作的體會，筆者深切認識到：“動態(tài)系統(tǒng)理論”是自動化課程的方法論核心。動態(tài)系統(tǒng)理論最初來源于經(jīng)典力學中對于物體運動和動力過程進行數(shù)學描述的需要，美國數(shù)學家G.D.伯克霍夫發(fā)展了法國數(shù)學家H.龐加萊在天體力學和微分方程定性理論方面的研究，奠定了動態(tài)系統(tǒng)理論的基礎?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展促進了對動態(tài)系統(tǒng)的研究，使其應用從經(jīng)典力學擴大到一般意義下的系統(tǒng)，并成為應用于工程學、經(jīng)濟學、生物學、乃至社會科學的一般方法論。那么什么是動態(tài)系統(tǒng)呢？動態(tài)系統(tǒng)是指按確定性規(guī)律隨時間演化的系統(tǒng)。嚴格地講，任何有記憶的系統(tǒng)都可被稱為動態(tài)系統(tǒng)，控制科學與控制工程研究本身就是一個對“動態(tài)系統(tǒng)”進行建模、分析和綜合的過程。
目前，在一些發(fā)達的國家和地區(qū)，如，美國、英國、日本、韓國、新加坡、香港等，幾乎所有工科專業(yè)，廣泛開設被稱為“系統(tǒng)動態(tài)”（System Dynamics）的英語教學課程，涵蓋的內(nèi)容包括：信號和系統(tǒng)的基本概念、電氣、力學、機械、化學、生物過程的動態(tài)建模、微分方程的時間域和頻域求解、控制理論基礎知識、非線性系統(tǒng)理論基本知識、典型動態(tài)系統(tǒng)的仿真等。通過該課程的學習，控制專業(yè)的學生可以了解到本專業(yè)本質(zhì)的理論核心，和由這一“系統(tǒng)動態(tài)”觀點派生出的理論體系及其在各科學領(lǐng)域的應用，從而加深對系統(tǒng)理論和控制論的理解，進而提高學生的抽象思維水平和科研能力。
三、開展以“動態(tài)系統(tǒng)理論”教學為指導的“自動化專業(yè)英語”課程教學改革
借鑒國外工科教學體系改革的重要經(jīng)驗，并順應當前我國人才的培養(yǎng)模式向“厚基礎寬口徑”方向改革的趨勢，課題組提出加強以“動態(tài)系統(tǒng)理論”思想為主線的自動化專業(yè)英語教學，以深化自動化專業(yè)課程內(nèi)容和教學方法改革，結(jié)合控制理論與控制工程科學研究的方法論本質(zhì)和前沿動態(tài)，在增強學生專業(yè)英語聽、說、讀、寫能力的同時，激發(fā)學生的學習興趣，形成對本專業(yè)知識應用的認同感。
我們在自動化本科雙語教學過程中明確和強化“動態(tài)系統(tǒng)理論”教學這一主線，著重從以下幾個方面進行了改革與建設。
（一）整合現(xiàn)有“自動化專業(yè)英語”課程教學內(nèi)容
從“系統(tǒng)學”的角度出發(fā)，提升課程的教學內(nèi)容至方法論水平，將其統(tǒng)一到“動態(tài)系統(tǒng)理論”這一宏觀框架下。課題組嘗試使用一種具有連貫內(nèi)容的“系統(tǒng)動態(tài)”講義來進行專業(yè)外語教學，這一新穎的形式在“自動化專業(yè)英語”的學時內(nèi)講述了“系統(tǒng)動態(tài)”課程，學生既學習了專業(yè)英文詞匯、翻譯技巧，又掌握了“動態(tài)系統(tǒng)理論”分析和綜合的方法，獲得了專業(yè)知識的提升。授課講義以自編部分為主，同時參考“系統(tǒng)動態(tài)”方面的國際經(jīng)典教材（如，Katsuhiko Ogata教授編寫的《System Dynamics》）[4]，吸收了這些經(jīng)典教材中大量的有益內(nèi)容，講義涵蓋動態(tài)系統(tǒng)理論的大多數(shù)內(nèi)容，不求精，但求邏輯上的連貫性和理論體系上的系統(tǒng)性。將高等數(shù)學、線性代數(shù)、矩陣論、電路、信號與系統(tǒng)、自動控制原理、過程控制等主干課程的核心內(nèi)容統(tǒng)一到動態(tài)系統(tǒng)建模、分析、仿真這一完整框架中進行概括總結(jié)。（二）改革了過去較為單一的教學方式，充分調(diào)動學生的積極性和主動性
安排學生就某一理論、觀點、概念進行專題討論（內(nèi)容涉及：系統(tǒng)、信號、線性向量空間、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性、可觀測性、魯棒性等基本問題）。鼓勵以學生為主體的課堂發(fā)表形式，學生根據(jù)課前調(diào)查、研究，在課堂討論中明確表明自己對某些理論問題的觀點。課下采取大作業(yè)的形式來促進學生對課堂知識的鞏固，從而提高他們分析問題、解決問題的能力。
（三）在課堂教學中引入教師的科研成果，廣泛介紹“系統(tǒng)科學”發(fā)展的前沿及其在各個研究領(lǐng)域的應用實例
重點結(jié)合系統(tǒng)生物學和飛行器控制兩個研究領(lǐng)域的研究實例，來進行“系統(tǒng)動態(tài)理論”的講授?？蒲袑嵗囊?，幫助學生在掌握系統(tǒng)科學相關(guān)的專業(yè)英語詞匯的同時，還切實體會到本學科理論知識在其他各學科中的應用，使學生體會到本專業(yè)所學方法論的強大力量和廣泛應用，激發(fā)學生的學習興趣，進一步調(diào)動他們學習其他專業(yè)課程的積極性。
四、結(jié)語
本教學改革研究為促進自動化專業(yè)本科生專業(yè)外語水平的提高，提高他們對本專業(yè)基本方法和基本理論的認識，提出在現(xiàn)有的自動化專業(yè)外語課程教學過程中強化“動態(tài)系統(tǒng)理論”教學，以這一主線來改革課程內(nèi)容安排和調(diào)整教學方法，幫助自動化專業(yè)學生構(gòu)建自身的專業(yè)知識體系框架，加深對系統(tǒng)理論和控制論的理解，提高學生的抽象思維水平和科研能力。課題組采用雙語或者英語教學方式來進行“系統(tǒng)動態(tài)”等相關(guān)課程內(nèi)容的教學，參考國際經(jīng)典教材，編寫了英文課件和講義，不但促進了學生對理論知識的理解，而且提高了學生的專業(yè)英語水平。筆者希望，這種雙語教學改革的“理念”能引起國內(nèi)教育、教學管理層面的重視，從而推動其他工科專業(yè)的雙語課程教學改革，使廣大學生受益。 [本文由WWw.dYLW.nEt提供，第 一專業(yè)，歡迎光臨dYLW.neT]
參考文獻：
[1]于宗艷，王麗，孟嬌茹.“自動化專業(yè)英語”教學探討[J].中國電力教育，2012，（26）：148-149
[2]王海泉，王東云，馬薇.自動化專業(yè)英語教學改革初探[J].教學研究，2011，（4）：67-69.
關(guān)鍵詞：變電站，綜合自動化系統(tǒng)
近年來，隨著電網(wǎng)運行水平的提高，各級調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況，提高變電站的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制、操作、反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性?；谏鲜鲈?，變電站自動化由“熱門話題”已轉(zhuǎn)向了實用化階段，電力行業(yè)各有關(guān)部門把變電站自動化做為一項新技術(shù)革新手段應用于電力系統(tǒng)運行中來，各大專業(yè)廠家亦把變電站自動化系統(tǒng)的開發(fā)做為重點開發(fā)項目，不斷地完善和改進相應地推出各具特色的變電站綜合自動化系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)中的要求。
變電站綜合自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能
1．微機保護。是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。
2．數(shù)據(jù)采集。包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)。
3．事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳臺記錄。其SOE分辨率一般在1～10ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
4．控制和操作閉鎖。操作人員可通過CRT屏幕對斷路器、隔離開關(guān)、變壓器分接頭、電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。
5．周期檢測和同期合閘。該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)?？蛇x擇獨立的同期設備實現(xiàn)，也可以由微機保護軟件模塊實現(xiàn)。
6．電壓和無功的就地控制。無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。無功控制可由專門的無功控制設備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。
7．數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)。
8．人機聯(lián)系。
9．系統(tǒng)的自診斷功能。系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心。
10．與遠方控制中心的通信。本功能在常規(guī)遠動‘四遙’的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。
根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MO-DEM應相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應適應調(diào)度中心的要求，符合國標及IEC標準。
變電站綜合自動化系統(tǒng)應具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能，還應具有當?shù)剡\行維護功能。
11．防火、保安系統(tǒng)。從設計原則而言，無人值班變電站應具有防火、保安措施。
幾個問題的認識及探討
1．變電站自動化的基本概念。變電站自動化是指應用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進行各種運行作業(yè)，提高變電站運行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術(shù)；變電站綜合自動化是指將二次設備(包括控制、保護、測量、信號、自動裝置和遠動裝置)利用微機技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，它是自動化和計算機、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應用。博士論文，變電站。其具有以下特征：
(1)功能綜合化。是按變電站自動化系統(tǒng)的運行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個的系統(tǒng)設計方案指導下，進行優(yōu)化組合設計，以達到協(xié)調(diào)一致的繼電保護及監(jiān)控系統(tǒng)。博士論文，變電站。博士論文，變電站。“綜合”(INTEGRATED)并非指將變電站所要求的功能以“拼湊”的方式組合，而是指在滿足基本要求的基礎上，達到整個系統(tǒng)性能指標的最優(yōu)化。博士論文，變電站。
(2)系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化。博士論文，變電站。保護、控制、測量裝置的數(shù)字化(即采用微機實現(xiàn)，并具有數(shù)字化通信能力)，利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。
(3)操作監(jiān)視屏幕化。當變電站有人值班時，人機聯(lián)系在當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(或主機)上進行，當變電站無人值班時，人機聯(lián)系功能在遠方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。
(4)運行管理智能化。體現(xiàn)在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、開關(guān)操作及防誤操作閉銷等方面，能夠減輕工作人員的勞動及人無法做到的工作。
2．變電站綜合自動化站內(nèi)通信網(wǎng)絡的建立。變電站內(nèi)傳送或交換的基本信息有：測量及狀態(tài)信息；操作信息；參數(shù)信息。根據(jù)信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要求實時響應較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護動作的信息，要求傳送速度較高；另一類是對時間響應要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數(shù)據(jù)亦有不同的安全性要求，站內(nèi)通信網(wǎng)聯(lián)系站內(nèi)各個智能單元、后臺監(jiān)控及遠方通信裝置，是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。
3．實際工程設計的考慮。為了使實際工程工作可靠，維護方便，擴展靈活，易于用戶操作和管理，在系統(tǒng)不同的層次，需解決不同的問題。
(1)前置智能單元。前置智能單元是系統(tǒng)的基層，執(zhí)行系統(tǒng)最基本的功能，如保護、測量、控制等。我們希望這些基層模塊盡量不受網(wǎng)絡狀態(tài)的影響，特別是繼電保護裝置，要求在無網(wǎng)絡的狀態(tài)下能完成保護的基本功能，因此在設計基層裝置時，盡量采用自成—體的辦法。
為了提高基層功能模塊的質(zhì)量，盡量采用通用化的模塊，因此硬件平臺的模塊化設計，在基層尤為重要。本著這種思想設計出有限品種的模塊，拼裝成不同的功能裝置，這對模塊設計成本的降低、生產(chǎn)的組織等均具有好處。
在實際應用中，為了減少基層模塊軟件對工程的依賴性(即工程有關(guān)部分的軟件)，一種辦法將與工程有關(guān)的軟件改成系統(tǒng)配置文件存于可擦寫的存儲器內(nèi)，另一種辦法是將與工程有關(guān)的(例如通信規(guī)約)軟件用一個獨立的模塊來實現(xiàn)。
(2)網(wǎng)絡通信層。為了保證網(wǎng)絡層的完好，應該注意對網(wǎng)絡層的監(jiān)視，這可以從后臺和前置兩個層次來實現(xiàn)，在硬件條件比較好的地方，可以采取兩個獨立通訊網(wǎng)絡工作，或同時工作，或者互為備用。博士論文，變電站。
(3)后臺監(jiān)控。后臺監(jiān)控的操作、管理、維護是系統(tǒng)中用戶最關(guān)心的問題，為了減少用戶對廠家的依賴，在后臺軟件的設計別要注意人機界面的友善性，操作要方便、易學、易懂，功能的開放性，當系統(tǒng)中功能模塊的增加和減少或具有不同通信協(xié)議規(guī)約的設備加入，后臺監(jiān)控系統(tǒng)應能方便的增加及刪除，操作也簡單明了，不至于遇到上述問題時要修改后臺軟件。
論文摘要:本文針對電氣自動化專業(yè)英語的教學目標，研究了其教學方法。在教學內(nèi)容方面，強調(diào)與主干課程同步;在詞匯學習方面，采用普遍聯(lián)系法、同義詞法和反義詞法;在句子層次上，強調(diào)句子成分劃分方法的使用和常用句型的模仿應用;在段落層面上，突出主題句的提綱作用，剖析段落的展開方法;在篇章水平上，討論了摘要的寫作方法和整個文章的組織結(jié)構(gòu);在教學過程中，強調(diào)師生交流和互動。并結(jié)合具體的教學內(nèi)容，制作多媒體課件，選派合適的任課教師，以拓寬學生的知識面，提高專業(yè)英語知識的應用能力。
一、引言
電氣自動化專業(yè)英語是為了培養(yǎng)和提高該專業(yè)學生對英語專業(yè)文獻的閱讀、寫作、聽說和翻譯能力而開設的課程，對于學生在專業(yè)方向上的發(fā)展，如研究生入學復試、工作面試、閱讀和翻譯實際工作中遇到的英文專業(yè)文獻等，具有重要的作用。然而，在實際教學中，電氣自動化專業(yè)英語卻沒有得到應有的重視，多數(shù)大學的自動化專業(yè)教學大綱對此多列為考查課的形式，學時也較少。以河南科技大學為例，該課程以必選考查課的形式，分成三個階段進行，分別在第5、6、7學期開課，每階段為16學時，共48學時。這種課程設置方式，無形地使學生降低了對該課程的重視程度。另外，由于各個大學都非常重視英語四、六級考試通過率，加大了對公共英語的教學投入，使學生的公共英語水平有了較大的提高，對專業(yè)英語則在主觀上認為難度不大而不夠重視。
因此，對電氣自動化專業(yè)英語的教學方法進行研究和探討是很有必要的。劉怡闡述了專業(yè)英語和基礎英語在學習階段、學習重心和教材甄選上的差異，結(jié)合電子技術(shù)類專業(yè)英語的新詞層出不窮和縮寫詞匯多的特點，提出了增強學生對專業(yè)英語重要性的認識、提高教學的趣味性和教材多樣化的建議。[1]李文娟等在明確專業(yè)英語定位的基礎上，就電氣工程及其自動化專業(yè)英語的教學內(nèi)容、教學方式和教師培養(yǎng)進行了探討，給出了所涵蓋的專業(yè)知識范圍，采用了回顧、自述、教學和總結(jié)的四步課堂教學方式及平時、筆試、口試綜合的考核方式，指出了專業(yè)英語教師培養(yǎng)的建議。[2]李俊梅針對專業(yè)英語教學中存在的問題，提出了重構(gòu)專業(yè)英語教學模式的具體解決辦法。[3] 上述文獻在不同側(cè)面反映了當前專業(yè)英語教學的現(xiàn)狀，所提出的解決方案對于專業(yè)英語教學具有一定的借鑒意義。
本文對教學內(nèi)容和課堂教學方法進行探討，強調(diào)教學內(nèi)容與開課學期的主干課內(nèi)容同步，針對不同的教學內(nèi)容，提出了具體的教學方法。例如，針對詞匯短語，提出了普遍聯(lián)系法、反義詞法和同義詞法;針對句子，主要討論句子成分劃分和句型結(jié)構(gòu);針對段落，主要強調(diào)動詞和名詞的變化、段落主題句、段落的組織結(jié)構(gòu)和語句之間的起承轉(zhuǎn)合;針對篇章，主要講述文章的層次結(jié)構(gòu)、英文摘要寫作、剖析和解讀;同時，重視師生交互，關(guān)注學生對講課內(nèi)容和學習方法的掌握程度。主要手段有:課堂提問、公布電子郵箱、約定答疑和作業(yè)。還強調(diào)了多媒體教學、課外讀物選擇、考核方法、任課教師的選擇在專業(yè)英語教學中的重要性。
二、課堂教學方法
1.教學內(nèi)容與主干課程同步
強調(diào)教學內(nèi)容與開課學期的主干課內(nèi)容同步的目的，是在學習專業(yè)英語基本內(nèi)容的同時，培養(yǎng)學生閱讀英文教材的能力，提高主干課程學習興趣，開拓學生獲取專業(yè)知識的來源，相互印證專業(yè)主干課程的教學內(nèi)容，起到查漏補缺的作用，還促使學生有能力登錄國外重點大學的相關(guān)課程網(wǎng)站(如MIT的courseware網(wǎng)站)，下載和閱讀專業(yè)課程學習資料，進一步提高專業(yè)主干課程的教學質(zhì)量和學生的專業(yè)素質(zhì)。
2.詞匯短語學習
專業(yè)英語的詞匯短語是構(gòu)成句子和文章的基本要素，探討詞匯的教學方法有助于提高學生的專業(yè)英語水平。專業(yè)英語詞匯一般比較生僻，往往是一個詞的第三個意思，甚至更靠后，這與公共英語學習中所記憶的詞義有很大的不同。例如:step一詞，人們往往知道其意思是“腳步、臺階”等，但是在自動化專業(yè)英語中，它常用來表示階躍信號，用在step response短語中，則表示為“階躍響應”。在這種情況下，教師應鼓勵學生與所學專業(yè)主干課程相聯(lián)系，找到其中的中文表達，以幫助理解英文資料的內(nèi)容。另外，還可在專業(yè)主干課程中找到其它的短語，如“斜坡響應”和“脈沖響應”，此時，教師應給出相應的英文表達，即“ramp response”和“pulse response”，這種稱為“普遍聯(lián)系法”的方法對于擴充專業(yè)英語詞匯量非常有效。還可以借鑒一些公共英語詞匯書籍的方法，通過查找同義詞和反義詞來擴充詞匯量。
3.句子成分劃分和句型
專業(yè)英語的句子結(jié)構(gòu)不是很復雜，偶爾會遇到一些長句和難句，可采用公共英語中的句子成分劃分的方法來剖析句子的結(jié)構(gòu)，明晰各個部分之間的修飾關(guān)系，進而用符合中文習慣的行文方式，將其翻譯出來，努力做到信、達、雅。對于一些常見句型，則通過模仿造句的方式加以練習，提高句型的實際應用能力。
4.段落主題句和動詞、名詞變化
英文段落往往有一個主題句，段落根據(jù)主題句層層深入地展開論述，將一個個句子組合成一個段落。應通過對段落主題句和段落組織結(jié)構(gòu)的剖析，使學生模仿和掌握段落展開的方法。在英語文章中，強調(diào)動詞和名詞的變化，使文章富于變化，不再呆板，例如，在關(guān)于電機Y-Δ起動的章節(jié)中，給出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三種變化。再如，在英文論文的摘要中，動詞也富于變化，經(jīng)常會看到present、discuss、scribe、propose等動詞。 轉(zhuǎn)貼于
5.篇章
篇章階段的課程材料是選擇專業(yè)相關(guān)的、地道的英文學術(shù)論文。在整個文章的結(jié)構(gòu)方面，主要理清作者架構(gòu)文章的思路脈絡，學習如何行之有效地組織整篇文章，進而寫出符合英文論文格式的英文摘要。在寫摘要時，強調(diào)動詞和名詞的變化。將論文的目的、主要研究過程、所用方法和由此得到的主要結(jié)果及推出結(jié)論表達清楚，在可能的情況下，還應提及論文結(jié)果和結(jié)論的適用范圍和條件。閱讀文章實際上是與作者的交流。有時，需要站在作者的角度去看問題、去構(gòu)思文章和遣詞造句，以此思路去閱讀專業(yè)學術(shù)論文，能夠獲得很大程度的提高。
6.加強師生之間的溝通
加強師生之間的交互、交流和溝通，有助于教師更好地設計課堂內(nèi)容，有助于教師了解學生對所講內(nèi)容的掌握程度和薄弱環(huán)節(jié)，有助于教師發(fā)現(xiàn)課程講授中的問題，也有助于增強師生間的了解。常用的方式是上課隨堂提問、課后答疑、公共電子郵箱和布置作業(yè)。通過這些手段，可以了解學生的英語水平和學習態(tài)度，進而給教師的課堂教學設計提供第一手資料。
7.課件設計和師資配備
專業(yè)英語學時少、任務重，僅依靠任課教師板書講解，很難按計劃完成教學任務，因此不得不對教學內(nèi)容做出取舍。另外，一些專業(yè)的設計圖和原理圖是教師手工難以繪制的。這些問題均可借助多媒體課件加以解決。任課教師可根據(jù)教學內(nèi)容制作相應的、多樣的課件，形式可以是Gif和Flash動畫，也可以是各種格式的圖片，將這些素材放到PowerPoint文檔中就制作成了課件，也可將其以講義的形式打印出來，便于學生復習，也有利于他們課前預習、課堂中集中精力聽講，節(jié)約筆記時間。
關(guān)于師資力量配備，可結(jié)合各階段課程的具體教學內(nèi)容和教師的專業(yè)背景、研究方向，選派合適的教師任教各個階段的課程，避免了一個教師和一種風格的弊端。在專業(yè)英語的講授過程中，可酌情添加各任課教師負責的科研項目等內(nèi)容，有助于開拓學生的眼界，加深對課堂內(nèi)容的理解，進一步調(diào)動學習積極性和主動性。
專業(yè)英語在各個專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中起著重要的作用。教師通過各種方法和手段調(diào)動學生的學習熱情、積極性和主動性，利用各種可以利用的資源，拓寬學生的專業(yè)知識面，發(fā)展他們應用專業(yè)英語知識解決實際問題的能力，能夠讀懂專業(yè)文獻，寫出高質(zhì)量的英文摘要，聽懂專業(yè)學術(shù)報告，講出自己的學術(shù)思想，以及翻譯出符合信、達、雅要求的專業(yè)文獻資料，做到學以致用。
參考文獻:
[1]劉怡.電子技術(shù)類“專業(yè)英語”課程的探討[J].電氣電子教學學報，2004，4，26(2).
論文摘要:本文針對電氣自動化專業(yè)英語的教學目標,研究了其教學方法。在教學內(nèi)容方面,強調(diào)與主干課程同步;在詞匯學習方面,采用普遍聯(lián)系法、同義詞法和反義詞法;在句子層次上,強調(diào)句子成分劃分方法的使用和常用句型的模仿應用;在段落層面上,突出主題句的提綱作用,剖析段落的展開方法;在篇章水平上,討論了摘要的寫作方法和整個文章的組織結(jié)構(gòu);在教學過程中,強調(diào)師生交流和互動。并結(jié)合具體的教學內(nèi)容,制作多媒體課件,選派合適的任課教師,以拓寬學生的知識面,提高專業(yè)英語知識的應用能力。
一、引言
電氣自動化專業(yè)英語是為了培養(yǎng)和提高該專業(yè)學生對英語專業(yè)文獻的閱讀、寫作、聽說和翻譯能力而開設的課程,對于學生在專業(yè)方向上的發(fā)展,如研究生入學復試、工作面試、閱讀和翻譯實際工作中遇到的英文專業(yè)文獻等,具有重要的作用。然而,在實際教學中,電氣自動化專業(yè)英語卻沒有得到應有的重視,多數(shù)大學的自動化專業(yè)教學大綱對此多列為考查課的形式,學時也較少。以河南科技大學為例,該課程以必選考查課的形式,分成三個階段進行,分別在第5、6、7學期開課,每階段為16學時,共48學時。這種課程設置方式,無形地使學生降低了對該課程的重視程度。另外,由于各個大學都非常重視英語四、六級考試通過率,加大了對公共英語的教學投入,使學生的公共英語水平有了較大的提高,對專業(yè)英語則在主觀上認為難度不大而不夠重視。
因此,對電氣自動化專業(yè)英語的教學方法進行研究和探討是很有必要的。劉怡闡述了專業(yè)英語和基礎英語在學習階段、學習重心和教材甄選上的差異,結(jié)合電子技術(shù)類專業(yè)英語的新詞層出不窮和縮寫詞匯多的特點,提出了增強學生對專業(yè)英語重要性的認識、提高教學的趣味性和教材多樣化的建議。[1]李文娟等在明確專業(yè)英語定位的基礎上,就電氣工程及其自動化專業(yè)英語的教學內(nèi)容、教學方式和教師培養(yǎng)進行了探討,給出了所涵蓋的專業(yè)知識范圍,采用了回顧、自述、教學和總結(jié)的四步課堂教學方式及平時、筆試、口試綜合的考核方式,指出了專業(yè)英語教師培養(yǎng)的建議。[2]李俊梅針對專業(yè)英語教學中存在的問題,提出了重構(gòu)專業(yè)英語教學模式的具體解決辦法。[3] 上述文獻在不同側(cè)面反映了當前專業(yè)英語教學的現(xiàn)狀,所提出的解決方案對于專業(yè)英語教學具有一定的借鑒意義。
本文對教學內(nèi)容和課堂教學方法進行探討,強調(diào)教學內(nèi)容與開課學期的主干課內(nèi)容同步,針對不同的教學內(nèi)容,提出了具體的教學方法。例如,針對詞匯短語,提出了普遍聯(lián)系法、反義詞法和同義詞法;針對句子,主要討論句子成分劃分和句型結(jié)構(gòu);針對段落,主要強調(diào)動詞和名詞的變化、段落主題句、段落的組織結(jié)構(gòu)和語句之間的起承轉(zhuǎn)合;針對篇章,主要講述文章的層次結(jié)構(gòu)、英文摘要寫作、剖析和解讀;同時,重視師生交互,關(guān)注學生對講課內(nèi)容和學習方法的掌握程度。主要手段有:課堂提問、公布電子郵箱、約定答疑和作業(yè)。還強調(diào)了多媒體教學、課外讀物選擇、考核方法、任課教師的選擇在專業(yè)英語教學中的重要性。
二、課堂教學方法
1.教學內(nèi)容與主干課程同步
強調(diào)教學內(nèi)容與開課學期的主干課內(nèi)容同步的目的,是在學習專業(yè)英語基本內(nèi)容的同時,培養(yǎng)學生閱讀英文教材的能力,提高主干課程學習興趣,開拓學生獲取專業(yè)知識的來源,相互印證專業(yè)主干課程的教學內(nèi)容,起到查漏補缺的作用,還促使學生有能力登錄國外重點大學的相關(guān)課程網(wǎng)站(如mit的courseware網(wǎng)站),下載和閱讀專業(yè)課程學習資料,進一步提高專業(yè)主干課程的教學質(zhì)量和學生的專業(yè)素質(zhì)。
2.詞匯短語學習
專業(yè)英語的詞匯短語是構(gòu)成句子和文章的基本要素,探討詞匯的教學方法有助于提高學生的專業(yè)英語水平。專業(yè)英語詞匯一般比較生僻,往往是一個詞的第三個意思,甚至更靠后,這與公共英語學習中所記憶的詞義有很大的不同。例如:step一詞,人們往往知道其意思是“腳步、臺階”等,但是在自動化專業(yè)英語中,它常用來表示階躍信號,用在step response短語中,則表示為“階躍響應”。在這種情況下,教師應鼓勵學生與所學專業(yè)主干課程相聯(lián)系,找到其中的中文表達,以幫助理解英文資料的內(nèi)容。另外,還可在專業(yè)主干課程中找到其它的短語,如“斜坡響應”和“脈沖響應”,此時,教師應給出相應的英文表達,即“ramp response”和“pulse response”,這種稱為“普遍聯(lián)系法”的方法對于擴充專業(yè)英語詞匯量非常有效。還可以借鑒一些公共英語詞匯書籍的方法,通過查找同義詞和反義詞來擴充詞匯量。
3.句子成分劃分和句型
專業(yè)英語的句子結(jié)構(gòu)不是很復雜,偶爾會遇到一些長句和難句,可采用公共英語中的句子成分劃分的方法來剖析句子的結(jié)構(gòu),明晰各個部分之間的修飾關(guān)系,進而用符合中文習慣的行文方式,將其翻譯出來,努力做到信、達、雅。對于一些常見句型,則通過模仿造句的方式加以練習,提高句型的實際應用能力。
4.段落主題句和動詞、名詞變化
英文段落往往有一個主題句,段落根據(jù)主題句層層深入地展開論述,將一個個句子組合成一個段落。應通過對段落主題句和段落組織結(jié)構(gòu)的剖析,使學生模仿和掌握段落展開的方法。在英語文章中,強調(diào)動詞和名詞的變化,使文章富于變化,不再呆板,例如,在關(guān)于電機y-δ起動的章節(jié)中,給出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三種變化。再如,在英文論文的摘要中,動詞也富于變化,經(jīng)常會看到present、discuss、scribe、propose等動詞。
5.篇章
篇章階段的課程材料是選擇專業(yè)相關(guān)的、地道的英文學術(shù)論文。在整個文章的結(jié)構(gòu)方面,主要理清作者架構(gòu)文章的思路脈絡,學習如何行之有效地組織整篇文章,進而寫出符合英文論文格式的英文摘要。在寫摘要時,強調(diào)動詞和名詞的變化。將論文的目的、主要研究過程、所用方法和由此得到的主要結(jié)果及推出結(jié)論表達清楚,在可能的情況下,還應提及論文結(jié)果和結(jié)論的適用范圍和條件。閱讀文章實際上是與作者的交流。有時,需要站在作者的角度去看問題、去構(gòu)思文章和遣詞造句,以此思路去閱讀專業(yè)學術(shù)論文,能夠獲得很大程度的提高。
6.加強師生之間的溝通
加強師生之間的交互、交流和溝通,有助于教師更好地設計課堂內(nèi)容,有助于教師了解學生對所講內(nèi)容的掌握程度和薄弱環(huán)節(jié),有助于教師發(fā)現(xiàn)課程講授中的問題,也有助于增強師生間的了解。常用的方式是上課隨堂提問、課后答疑、公共電子郵箱和布置作業(yè)。通過這些手段,可以了解學生的英語水平和學習態(tài)度,進而給教師的課堂教學設計提供第一手資料。
7.課件設計和師資配備
專業(yè)英語學時少、任務重,僅依靠任課教師板書講解,很難按計劃完成教學任務,因此不得不對教學內(nèi)容做出取舍。另外,一些專業(yè)的設計圖和原理圖是教師手工難以繪制的。這些問題均可借助多媒體課件加以解決。任課教師可根據(jù)教學內(nèi)容制作相應的、多樣的課件,形式可以是gif和flash動畫,也可以是各種格式的圖片,將這些素材放到powerpoint文檔中就制作成了課件,也可將其以講義的形式打印出來,便于學生復習,也有利于他們課前預習、課堂中集中精力聽講,節(jié)約筆記時間。
關(guān)于師資力量配備,可結(jié)合各階段課程的具體教學內(nèi)容和教師的專業(yè)背景、研究方向,選派合適的教師任教各個階段的課程,避免了一個教師和一種風格的弊端。在專業(yè)英語的講授過程中,可酌情添加各任課教師負責的科研項目等內(nèi)容,有助于開拓學生的眼界,加深對課堂內(nèi)容的理解,進一步調(diào)動學習積極性和主動性。
專業(yè)英語在各個專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中起著重要的作用。教師通過各種方法和手段調(diào)動學生的學習熱情、積極性和主動性,利用各種可以利用的資源,拓寬學生的專業(yè)知識面,發(fā)展他們應用專業(yè)英語知識解決實際問題的能力,能夠讀懂專業(yè)文獻,寫出高質(zhì)量的英文摘要,聽懂專業(yè)學術(shù)報告,講出自己的學術(shù)思想,以及翻譯出符合信、達、雅要求的專業(yè)文獻資料,做到學以致用。
參考文獻:
[1]劉怡.電子技術(shù)類“專業(yè)英語”課程的探討[j].電氣電子教學學報,2004,4,26(2).
論文摘要：當今世界，在變電站自動化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機電一體化設備的出現(xiàn)，變電站自動化技術(shù)即將進入數(shù)字化新階段。本文論述了數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及功能劃分等。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,變電站自動化技術(shù)已經(jīng)達到了一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設的總造價，這已經(jīng)成為不爭的事實。然而，技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有
的變電站自動化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。
一數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特點
(1）智能化的一次設備
通常一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
(2)網(wǎng)絡化的二次設備
變電站內(nèi)常規(guī)的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源其享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
(3)自動化的運行管理系統(tǒng)
變電站運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告，即常規(guī)的變電站設備“定期檢修”改變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”。
二數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
在變電站自動化領(lǐng)域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關(guān)、光電式互感器機電一體化設備的出現(xiàn)，變電站自動化技術(shù)進入了數(shù)字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中，保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元，如A/D變換、光隔離器件、控制操作回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分。反言之，智能化一次設備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路代替了常規(guī)繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分；而在中低壓變電站則將保護、監(jiān)控裝置小型化、緊湊化，完整地安裝在開關(guān)柜上，實現(xiàn)了變電站機電一體化設計。
數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備；在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為三個層次，根據(jù)IEC6185A通信協(xié)議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。
過程層是一次設備與二次設備的結(jié)合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：（1）電力運行實時的電氣量檢測；（2）運行設備的狀態(tài)參數(shù)檢測；（3）操作控制執(zhí)行與驅(qū)動。間隔層設備的主要功能是：（1）匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息；（2）實施對一次設備保護控制功能；（3）實施本間隔操作閉鎖功能；（4）實施操作同期及其他控制功能；（5）對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計運算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制；（6）承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及站控層的網(wǎng)絡通信功能。必要時，上下網(wǎng)絡接口具備雙口全雙工方式，以提高信息通道的冗余度，保證網(wǎng)絡通信的可靠性。
站控層的主要任務是：（1）通過兩級高速網(wǎng)絡匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(shù)據(jù)庫，按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫；（2）按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；（3）接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；（4）具有在線可編程的全站操作閉鎖控制功能；（5）具有（或備有）站內(nèi)當?shù)乇O(jiān)控，人機聯(lián)系功能，如顯示、操作、打印、報警，甚至圖像，聲音等多媒體功能；（6）具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能；（7）具有（或備有）變電站故障自動分析和操作培訓功能。
三數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)中的網(wǎng)絡選型
網(wǎng)絡系統(tǒng)是數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的命脈，它的可靠性與信息傳輸?shù)目焖傩詻Q定了系統(tǒng)的可用性。常規(guī)變電站自動化系統(tǒng)中單套保護裝置的信息采集與保護算法的運行一般是在同一個CPU控制下進行的，使得同步采樣、A/D轉(zhuǎn)換，運算、輸出控制命令整個流程快速，簡捷，而全數(shù)字化的系統(tǒng)中信息的采樣、保護算法與控制命令的形成是由網(wǎng)絡上多個CPU協(xié)同完成的，如何控制好采樣的同步和保護命令的快速輸出是一個復雜問題，其最基本的條件是網(wǎng)絡的適應性，關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡通信速度的提高和合適的通信協(xié)議的制定。
如果采用通常的現(xiàn)場總線技術(shù)可能不能勝任數(shù)字化變電站自動化的技術(shù)要求。目前以太網(wǎng)（ethernet）異軍突起，已經(jīng)進入工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，固化OSI七層協(xié)議，速率達到100MHz的嵌入式以太網(wǎng)控制與接口芯片已大量出現(xiàn)，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的兩級網(wǎng)絡全部采用100MHz以太網(wǎng)技術(shù)是可行的。
四數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展中的主要問題
在三個層次中，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的研究正在自下而上逐步發(fā)展。目前研究的主要內(nèi)容集中在過程層方面，諸如智能化開關(guān)設備、光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設備的研究開發(fā)。國外已有一定的成熟經(jīng)驗，國內(nèi)的大專院校、科研院所以及有關(guān)廠家都投入了相當?shù)娜肆M行開發(fā)研究，并且在某些方面取得了實質(zhì)性的進展。但歸納起來，目前主要存在的問題是：（1）研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強，比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關(guān)；（2）材料器件方面的缺陷及改進；（3）試驗設備、測試方法、檢驗標準，特別是EMC（電磁干擾與兼容）控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。
論文摘要:文章要介紹的是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和重要性，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進行分析。
一、概述
電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：
（一）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
（二）集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：
前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能。
軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。
組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
（三）分層分布式結(jié)構(gòu)
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：
可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡。
可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。
三、常見通訊方式
目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷?，F(xiàn)場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：
雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網(wǎng)；單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式；雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機模式；單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式。
四、變電站自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能
微機保護：是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ担慌c監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。
數(shù)據(jù)采集及處理功能：包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)
狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。
模擬量采集。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。
事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。
防誤閉鎖功能。系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。
數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：
斷路器動作次數(shù)；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄。
根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。
人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能。系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
本功能在常規(guī)遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。還應具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能和當?shù)剡\行維護功能。
論文摘要:文章要介紹的是變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和重要性，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方式和能實現(xiàn)的基本功能及變電站自動化的發(fā)展前景進行分析。
一、概述
電網(wǎng)是一個不可分割的整體，對整個電網(wǎng)的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務的一項措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等更強健的功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：
（一）分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡上實現(xiàn)分布式處理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大特點是將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統(tǒng)工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網(wǎng)絡技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。分布式結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
（二）集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：
前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當?shù)丶斑h方的所有信息及功能。
軟件復雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。
組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
（三）分層分布式結(jié)構(gòu)
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：
可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續(xù)運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡。
可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。站內(nèi)二次設備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護。
三、常見通訊方式
目前國內(nèi)常采用以太網(wǎng)通訊方式，在以太網(wǎng)出現(xiàn)之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統(tǒng)繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現(xiàn)場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統(tǒng)對通信的需求，但在系統(tǒng)容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網(wǎng)的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：
雙以太網(wǎng)、雙監(jiān)控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現(xiàn)上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網(wǎng)；單以太網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式；雙LON網(wǎng)，雙監(jiān)控機模式；單LON網(wǎng)，雙/單監(jiān)控機模式。
四、變電站自動化系統(tǒng)應能實現(xiàn)的功能
微機保護：是對站內(nèi)所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當?shù)匦薷亩ㄖ?；與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規(guī)約。
數(shù)據(jù)采集及處理功能：包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)
狀態(tài)量采集。狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。模擬量采集。常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。
事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。
變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。
控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設備，在系統(tǒng)設計時應保留人工直接跳合閘手段。
防誤閉鎖功能。系統(tǒng)的自診斷功能
系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，并把數(shù)據(jù)送往后臺機和遠方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。
數(shù)據(jù)處理和記錄。歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：
斷路器動作次數(shù)；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄。
根據(jù)需要，該功能可在變電站當?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。
人機聯(lián)系系統(tǒng)的自診斷功能。系統(tǒng)內(nèi)各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
本功能在常規(guī)遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。還應具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能和當?shù)剡\行維護功能。
