智能电网信息工程

培养具有工科基础理论知识和以电能生产、传输与利用为核心的相关专业知识，能够利用所学知识解决工程问题和构建工程系统，具有良好的社会道德和职业道德以及适应社会发展的综合素养，可以从事与电气工程有关的规划设计、电气设备制造、发电厂和电网建设、系统调试与运行、信息处理、保护与系统控制、状态监测、维护检修、环境保护、经济管理、质量保障、市场交易等领域工作，具有科学研究、技术开发与组织管理能力的高素质专门人才。

智能电网信息工程总体框架

智能电网信息工程专业的知识体系包括通识类知识、学科基础知识、专业知识、实践性教学等。课程体系由学校根据培养目标与办学特色自主构建。构建电气类专业课程体系时，技术基础知识和专业基础知识必须达到对大部分核心内容的基本涵盖。课程名称不必与知识领域完全对应，可以将知识领域进一步划分并进行组合形成课程。

课程设置应能支持专业人才培养基本要求和培养目标的达成，课程体系构建过程中应有企业或行业专家参与。

理论课程学分不高于80%，实践课程学分不低于20%。在设置必修课保证核心内容的前提下，根据学校条件逐步加大选修课比例。

智能电网信息工程理论课程

• 通识类知识

（1）数学和自然科学类课程（至少占总学分的15%）。数学包括微积分、常微分方程、级数、线性代数、复变函数、概率论与数理统计等知识领域的基本内容。物理包括牛顿力学、热学、电磁学、光学、近代物理等知识领域的基本内容。根据需要可以补充普通化学的核心内容和生物学类基础知识；

（2）人文社会科学类课程（至少占总学分的15%）。通过人类社会科学教育，使学生在从事电气工程设计时能够考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。

• 学科基础知识

工程基础类课程、专业基础类课程（至少各占总学分的20%），应能体现数学和自然科学在专业应用能力的培养。学校根据自身专业特点，在下列核心知识内容中有所侧重、取舍，通过整合，形成完整、系统的学科基础课程体系。

工程基础类课程包括工程图学基础、电路与电子技术基础、电磁场、计算机技术基础、信号分析与处理、通信技术基础、系统建模与仿真技术、检测与传感器技术、自动控制原理、电气工程材料基础等知识领域的核心内容。

专业基础类课程包括电机学、电力电子技术、电力系统基础、高电压技术、供配电与用电技术等知识领域的核心内容。

• 专业知识

专业课程（至少占总学分的10%），应能体现系统设计和实现能力的培养。各高校可根据自身定位和专业培养目标设置专业课，与专业基础课程相衔接，构成完整的专业知识体系。

核心课程的名称、学分、学时和教学要求以及课程顺序等由各高校自主确定。以下为核心课程体系示例（括号内为建议学时数）：

示例一：基本电路理论（64）、数字电子技术（48）、模拟电子技术（48）、嵌入式系统原理与实验（80）、电磁场（32）、信号与系统（48）、自动控制原理（32）、通信原理（48）、电气工程基础（96）、电机学（64）、电力电子技术基础（48）、数字信号处理（32）、电机控制技术（48）、电力系统继电保护（48）、电气与电子测量技术（32）、电力系统暂态分析（32）；

示例二：电路理论（96）、工程电磁场（56）、模拟电子技术基础（56）、数字电子技术基础（48）、电机学（96）、电力电子技术（48）、信号分析与处理（48）、自动控制理论（48）、微机原理与接口技术（64）、电力系统分析基础（64）、电力系统暂态分析（32）、电力系统继电保护原理（48）、高电压技术（40）；

示例三：电路原理（64）、模拟电子技术基础（64）、数字电子技术基础（56）、自动控制理论（62）、电机与电力拖动基础（62）、电力电子技术（48）、供电工程（48）、电器控制与可编程控制器（48）、单片机原理及应用（40）、电气测量技术（48）。

智能电网信息工程实践教学

工程实践与毕业设计（论文）至少占总学分的20%。应设置完善的实践教学体系，与企业合作，开展实习、实训，培养学生的动手能力和创新能力。实践环节应包括：金工实习、电子工艺实习、各类课程设计与综合实验、工程认识实习、专业实习（实践）等。毕业设计（论文）选题应结合电气工程实际问题，培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。对毕业设计（论文）的指导和考核应有企业或行业专家参与。

• 学制与学位

学制：四年。

授予学位：工学学士。

参考总学时或学分：建议参考总学分为140~190学分。

• 基本业务要求

（1）具有良好的人文社会科学素养，有社会责任感和工程职业道德；

（2）具有从事电气类专业所需的数学、自然科学以及经济和管理知识；

（3）掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；

（4）具备设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析处理；

（5）具有追求创新的态度和创新意识，具有综合运用理论与技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；

（6）掌握文献检索、资料查询和运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；

（7）了解与电气类专业相关行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策、法律、法规，能正确认识工程对客观世界和社会的影响；

（8）具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；

（9）对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；

（10）基本掌握1门外语，具有国际视野和跨文化交流、竞争与合作能力。

2010年，教育部发布了《教育部关于公布同意设置的高等学校战略性新兴产业相关本科新专业名单的通知》，同意设置智能电网信息工程专业为高等学校战略性新兴产业相关本科新专业，专业代码为080645S，首次获批开设该专业的高校为华北电力大学和南京邮电大学。

2012年，教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中，智能电网信息工程专业由电气信息类专业变更为电气类专业，专业代码变更为080602T。

2020年，教育部颁布了《普通高等学校本科专业目录（2020年版）》，智能电网信息工程专业为工学门类专业，专业代码为080602T，属电气类专业，授予工学学士学位。

智能电网信息工程教师队伍

• 师资队伍数量和结构要求

专任教师数量和结构满足教学需要，生师比不高于28:1。新开办专业至少应有10名专任教师，在240名学生基础上，每增加25名学生，须增加1名专任教师。

专任教师中具有硕士、博士学位的比例不低于50%。专任教师中具有高级职称的比例不低于30%，年龄在55岁以下的教授和45岁以下的副教授分别占教授总数和副教授总数的比例原则上不低于50%，中青年教师为教师队伍的主体。

有企业或行业专家作为兼职教师，并有相关管理制度。

• 教师背景和水平要求

专业背景：大部分专任教师在其本科、硕士研究生或博士研究生的学历中至少有一个阶段是电气类专业学历，其他教师也应具有相关专业学习或进修的经历。

工程背景：专任教师应了解电气工程相关企业生产和技术发展现状，学校保证教师在教学以外有精力参加学术活动、工程实践，不断提升个人专业能力。主讲教师应具有工程背景，有企业工作经历或承担过多项工程项目的教师须占有相当比例。

智能电网信息工程设备资源

• 教学设施要求

具有物理实验室、电工实验室、电子技术实验室、电气类专业基础和专业实验室，实验设备完好、充足，能满足各类课程教学实验和实践的需求。基础实验室满足2名学生一组实验的要求，专业实验室满足3名学生一组实验的要求，有特殊安全要求的实验除外。实验室有良好的管理、维护和更新机制，使得学生能够方便地使用。有与企业合作共建的实习和实训基地，能够在教学过程中为学生提供参与工程实践的平台。

• 信息资源要求

计算机网络以及图书资料等资源能够满足学生的学习以及教师的日常教学和科研所需。资源管理规范、共享程度高。

智能电网信息工程教学经费

教学经费有保证，人均教学运行经费达到教育部的相关要求，经费总量能满足教学需要，专业生均年教学日常运行支出不低于教育部的相关要求。

学校能够提供实现专业培养目标所必需的基础设施，为学生的实践活动、创新活动提供有效支持。学校的教学管理与服务规范，能有效地支持专业培养目标的达成。

智能电网信息工程质量保障

• 教学过程质量监控机制要求

各高校应对主要教学环节（包括理论课程、实验课程等）建立质量监控机制，使主要教学环节的实施过程处于有效监控状态；各主要教学环节应有明确的质量要求；应建立对课程体系设置和主要教学环节教学质量的定期评价机制，评价时应重视学生和校内外专家的意见。

• 毕业生跟踪反馈机制要求

各高校应建立毕业生跟踪反馈机制，及时掌握毕业生就业去向和就业质量、毕业生职业满意度和工作成就感、用人单位对毕业生的满意度等；采用科学的方法对毕业生跟踪反馈信息进行统计分析，并形成分析报告，作为质量改进的主要依据。

• 专业的持续改进机制要求

各高校应建立持续改进机制，针对教学质量存在的问题和薄弱环节，采取有效的纠正与预防措施，进行持续改进，不断提升教学质量。

智能电网信息工程人才需求

21世纪以来，随着社会经济飞速发展，各行业对电力的依赖消耗明显增强，对供电可靠性及电能质量的要求日益提高。为此，世界各国不约而同将目光聚焦在电网建设上，希望把本国电网建设成具有高效、清洁、安全、可靠和互动特征的智能电网，智能电网已成为世界电网发展的共同趋势。电力行业的发展也给智能电网信息工程专业的发展带来了机遇。

智能电网信息工程考研方向

可报考电气工程及相关学科的学术学位硕士研究生和博士研究生。

智能电网信息工程就业方向

学生毕业后可以在电网公司、发电公司、信息技术公司、科研设计、高等院校、相关行业或部门从事设计、开发、生产运行与管理、科学研究、技术支持等工作。

• 复合型人才培养模式

（1）从管理上重视。为每个学生配置一名专业课教师作为专业导师，负责学生的专业课学习，把握学生的学习状况，适时地加以指导和引导。通过导师安排学生参与课题，提高学生理论和实践相结合的能力。

（2）从教学内容和方法上改进。通过广泛搜集相关的图书和论文资料，大胆吸收最新的研究成果，摒弃陈旧过时的技术，充实和完善教学内容。在教学方法上，部分内容采用实验室授课，通过理论讲解、实际动手制作和实验验证相结合的方式，提高学生接受和掌握知识的能力。适当穿插学生发挥和提高的教学内容，在给定条件和预期结果的情况下，让学生通过图书馆查找资料，思考各种不同的实现方法，开拓学生想象的空间，提高学生自学和创新的能力。

（3）加强与企业合作。通过选派专业课教师进驻企业，体验学习企业生产和运营的主流先进技术，并带到课堂上，作为重点内容讲解；同时，适时地聘请企业的技术副总或主管以课堂教学或开办讲座的形式参与教学培养，将企业生产经营、行业发展趋势、人才需求情况及时地向学生传达，让学生熟悉自己的行业发展状况，以便于有目的、主动地去了解和学习，从而将企业的需求与学校的培养有机的结合在一起。

• 基于产教融合的人才培养模式

（1）完善理论课程体系。按照专业培养目标要求，将智能电网信息工程专业的知识体系分为基础科学知识、核心工程基础知识和高级工程基础知识等三个知识层。使学生能够利用智能电网信息工程的基本理论和专业知识，具备电气工程、控制工程、通信工程和信息系统的研究与开发、制造与调试、运行与维护、检修与试验能力。

（2）按照设计能力、现场工程师能力、工程项目组织实施能力和新产品开发与技术改造能力培养的需要，从满足不同年级学生实践能力、创新能力和工程素质培养的实际出发，遵循分层次、分阶段、由浅入深、由简单到综合、由学习到创新的螺旋式递进人才培养规律，构建由“四个技术模块”、“三个实践能力培养层次”和“九个训练类别”组成的分层次开放式立体化实践教学体系。

（3）建立稳定的企业实习基地，校企联合指导实践教学，切实提高实践教学质量。校企双方共同制订主要实践环节的教学实施方案和考核纲要，这些措施保证了实践教学不会出现因人而异的情况，教学进程和教学项目的实施得到了保障，激发学生参与实践的积极性、主动性和创造性。

（4）学校承担企业员工的专业理论知识、技能培训和技能鉴定等工作，使教师和企业员工之间有更多机会交流专业知识，提升教师的专业应用能力。学校聘请企业工程师指导实践教学的同时，也邀请他们参与专业人才培养方案的修订，通过与企业专家沟通、交流，了解现场对专业技术及实践技能的要求，更好地优化专业知识结构、完善课程设置等，使专业的办学定位和专业培养目标更加准确，使应用型人才培养导向更具有针对性。

• 以工程教育专业认证为导向的人才培养模式

以《中国工程教育认证标准》和《中国工程教育认证标准—电子信息与电气工程类专业》相关文件为指导，结合学校专业开设的特点，进一步的调整和优化培养目标和培养要求，突出体现专业特色和对学生能力培养的要求。从人才培养目标定位以及课程设置上兼顾学生的工程实践能力和智能电网专业特色内涵，同时凸显工程教育认证“以学生为中心”和“成果导向”的核心要素。

课程体系设置紧密围绕培养目标，全面覆盖专业的知识体系，制定由人文社科课程平台、公共基础课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台、科学素养教育平台、集中实践平台以及自主发展教育平台等八个课程平台构成的专业课程体系。

我国已经建立了系统的特高压与智能电网技术标准体系，编制相关国际标准19项，特高压交流电压已成为国际标准电压。

国际电工委员会主席克劳斯·武赫雷尔表示，中国的特高压输电技术在世界上处于领先水平，这种能够减少长距离输电损耗的技术，在世界其他地区也将有广泛的应用前景。

智能电网新型配电技术的应用

未来的配电技术必须具有如下特点：网络快速自愈、抗扰动能力强、提供优质电力、与用户互动等。这些智能电网配电技术都会促进云计算数据机房的供电系统更加安全可靠。

1、同步开断技术

云计算数据中心机房中，由于电力需求量大，常涉及到高压供电。高压开关大都是机械开关，开断时间长、分散性大。这种慢过程的机械开断容易引起操作过电压，加速设备老化或者直接损害设备。同步开断，又称智能开关，是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。采用电子开关取代机械开关，在理论上应用同步开断技术可完全避免电力系统的操作过电压。这样，由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低，由于操作引起设备（包括断路器本身）的损坏也可大大减少。

2、故障电流限制技术

由于云计算数据中心的规模，数据中心的用电电流是很大的，短路电流也呈日益增大的趋势，如果不采取有效的抑制短路电流的措施，一旦发生短路故障，开关及用户设备将是无法承受的。随着电力电子技术、超导技术等的发展，限制短路电流已成为可能，这就依赖于故障电流限制器（FaultCurrentLimiter,FCL）的研制和开发。国外对超导FCL和电力电子FLC研究较多，这可以在云计算数据中心中借鉴和应用。

3、主动配电网技术

未来“主动配电网”可能采取类似英特网的形式，即分布式决策和双向潮流。在遍布全系统的所有节点上都将有控制设备。主动配电网的功能是将电源和用户需求有效连接起来，允许双方共同决定如何最好地实时运行。要达到这一要求，控制水平要远高于配电网的水平。这包括潮流评估、有竞争力的电压控制和保护技术，以及比配电网拥有更多的传感器和自动装置的新型通信控制系统等，实现云计算数据中心供电系统的主动预警，负载均衡和三相平衡等。

4、储能技术

储能技术已被视为电网运行过程中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。

储能技术可用于云计算数据中心的应急供电状况，以及充分利用当地的峰谷电价差。现有的电能存储方式主要可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能等。超导储能由于超导体电流大，能量密度高，存取快速，可作为理想的电磁能储藏器，超导材料临界温度低一直是超导储能应用的限制因素，直接冷却超导储能（HTc-SMES）的研究受到了美日等国的高度重视，但绝大部分超导储能装置为低温超导储能系统。

智能电网新型用电技术的应用

在智能电网的框架下，需要新型用电技术提高电力需求弹性，提升电力需求侧管理的智能化水平，帮助电力用户与智能电网进行互动，实现云计算数据中心更加方便、高效、经济、环保的管理用电。

1、先进传感器技术

未来的数据中心传感器将更加智能化，功能将逐步融合。风、火、水、电、气、温度、湿度、烟雾、二氧化碳等都是传感器的采集对象。传感器不仅可以分析和提取数据中心环境的特征数据，而且可以和特定的数据管理分析系统进行信息交互，可以对数据中心的日常数据、整体效能和环境指数提供整体分析和科学评估。

2、先进用电监控技术

用电监控技术分为两个层面：用电监测技术和用电控制技术。新型用电监测技术对用户的电力消费信息进行动态的准实时监测，帮助用户了解自身的详细用电信息，以指导用户优化系统的用电行为。新型用电控制技术在信息获取的基础上，结合用户的用电需要，对整个数据中心用电系统进行自动控制，实现电能更合理的分配。

智能电网环境中的物联网技术应用

目前，物联网在智能电网中的每个环节都有应用，协助实现了对电网的智能控制和优化配置，提高电力规划的管理能力。

第一：发电环节。对常规能源发电的机组的运行情况、设备之间的互动以及各种参数指标实行实时监控，对风力、太阳能发电进行电机组的稳态特性和动态特性进行稳定性分析预测，实现发电环节的自动、稳定和高效。

第二：输送环节。运用物联网在每个节点上的监控能力，对整个输送线路上的导线温度、线路电容、绝缘子污秽以及线路风振进行全程监测，并作出评估和诊断。由于智能电网具有自愈的特性，对发现破坏或者不正常的情况进行自我治愈，对用户实现连续供电。

第三：变电环节。将物联网应用到智能电网后，可以通过物联网中的传感器对重要变电设备进行检测，并将数据传送到管理终端，实现对整个变电站的实时检修，对周围的安全进行防护，更好地提高变电环节的可靠性和智能化水平。

第四：配电环节。由于我国国土广阔，所以配电规模和配电设备数量都十分巨大。物联网可靠传递特性恰好可以针对这一情况实现配电网络中的配电现场作业、配电网络设备以及运行状态信息的有效传递并进行安全防护，避免大规模人力、物力的投入。

第五：用电环节。物联网技术与门禁系统、防盗防火系统以及有情境控制的结合，实现了电网与用户的双向互动。革新电力服务的传统模式为用户提供更加优质、便捷的服务，提高了人民生活质量。2100433B

《智能电网基础》内容涉及面广，语言通俗易懂，介绍深入浅出，便于读者学习、掌握。

《智能电网基础》一方面是对国内外现有智能电网研究的较全面的总结，具有内容新、资料全的特点；另一方面，也是作者在此方面研究与实践的初步总结。《智能电网基础》可供从事智能电网研究和应用的人员参考，也可供高等院校相关专业师生学习参考。

前言

第一部分 智能电网发展概况

1-1 什么是智能电网？

1-2 智能电网具备哪些主要特征？

1-3 智能电网的先进性主要体现在哪些方面？

1-4 为什么说智能电网是电网发展的必然趋势？

1-5 智能电网将对世界经济社会发展产生哪些促进作用？

1-6 建设智能电网对我国电网发展具有哪些重要意义？

1-7 我国建设智能电网具有哪些有利条件？

1-8 我国何时正式提出建设智能电网？

1-9 美国智能电网发展主要关注哪些领域？

1-10 美国在发展智能电网方面主要开展了哪些工作？

1-11 欧洲智能电网发展主要关注哪些领域？

1-12 欧盟在发展智能电网方面主要开展了哪些工作？

1-13 日本在发展智能电网方面主要开展了哪些工作？

1-14 韩国在发展智能电网方面主要开展了哪些工作？

1-15 丹麦在风力发电方面开展了哪些工作？

1-16 西班牙在太阳能发电方面开展了哪些工作？

1-17 意大利在自动抄表方面开展了哪些工作？

1-18 以色列在推动电动汽车应用方面开展了哪些工作？

1-19 国际标准化组织在智能电网方面主要开展了哪些工作？

1-20 国外研究智能电网的主要组织有哪些？

第二部分 坚强智能电网发展战略与规划

2-1 什么是坚强智能电网？

2-2 为什么必须以坚强为基础来发展智能电网？

2-3 为什么要建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网？

2-4 建设坚强智能电网的社会经济效益主要表现在哪些方面？

2-5 建设坚强智能电网对于节能减排有何重要意义？

2-6 建设坚强智能电网对于清洁能源发展有何重要作用？

2-7 建设坚强智能电网对于提升能源资源的优化配置能力有何重要意义？

2-8 建设坚强智能电网对于电力系统的发展有何重大意义？

2-9 智能电网将给人们的生活带来哪些好处？

2-10 坚强智能电网建设的指导思想是什么？

2-11 坚强智能电网建设的基本原则是什么？

2-12 坚强智能电网建设的发展战略框架是什么？

2-13 坚强智能电网的总体发展目标是什么？

2-14 坚强智能电网建设的两条主线是什么？

2-15 坚强智能电网建设分为哪三个阶段？

2-16 坚强智能电网体系架构包括哪四个部分？

2-17 坚强智能电网的内涵包括哪五个方面？

2-18 坚强智能电网建设包括哪些环节？

2-19 坚强智能电网建设第一阶段主要开展了哪些重点工作？

2-20 坚强智能电网发展规划的框架体系如何组成？

2-21 电网智能化规划包括哪些内容？

……

第三部分 智能发电

第四部分 智能输电

第五部分 智能变电

第六部分 智能配电

第七部分 智能用电

第八部分 智能调度

第九部分 通信信息

第十部分 智能电网相关技术及应用展望

附录A 名词术语中英文对照

参考文献2100433B