学科简介

  一、电气与信息工程学院简介

  电气与信息工程学院成立于2003年,在原长沙电力学院电力工程系的基础上,融合 原长沙交通学院自动化专业等办学力量组建而成,设有4个系(中心)和8个研究所,现有在读研究生近450人、本科生约2500人、留学生40余人。学院适 应现代电气、自动化及信息技术的发展和社会对人才的需求,努力培养和造就电气与信息融合,具有较强实践能力和创新能力的高级工程技术人才。

  学院设有电气工程及其自动化、电子信息工程、自动化、轨道交通信号与控制等四个本科专业,其中电气工程及其自动化专业为国家"第一类特色专业建设点"专 业,电子信息工程、自动化专业为湖南省特色专业。有电气工程一级学科硕士点,有电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电气传动、电机与电器、 理论电工新技术、交通信息工程及控制、控制理论与控制工程、电路与系统等8个二级学科硕士点; 有电气工程、控制工程两个工程领域的工程硕士授权点。电气工 程学科为湖南省重点学科,依托的电气工程及其自动化专业有显著的电力行业特色,有近60年的办学历史,已入选为教育部"卓越工程师教育培养计划",在社会 上具有广泛影响。交通信息工程及控制学科具有博士学位授予权。

  学院有优秀 的实验和研究平台,有"电力与交通安全监控及节能技术"教育部工程研究中心,有"智能电网运行与控制"、"可再生能源电力技术"湖南省重点实验室,有"电 力系统运行与控制"湖南省高校产学研合作示范基地,有"电力系统安全运行与控制"湖南省高等学校重点实验室,有中央与地方共建的分布式发电及电力系统综合 实验室、智能控制与智能信息处理实验室、检测与控制技术实验室、电力拖动实验室、电力电子实验室、电工电子技术实验室,有"电工电子技术实验中心"湖南省 基础课示范实验室,有"湖南省电力公司实习基地"、"湖南科瑞特科技股份有限公司"、"电工电子技术实习基地"等湖南省优秀实习基地,建设有"湖南省校企 合作电气工程专业人才培养基地"和"湖南省电子信息类专业大学生创新训练中心",建设有《电路》、《电子技术基础》、《电力系统分析》等湖南省精品课程。

  学院教学科研队伍实力雄厚,现有教授24人,副教授及副高职称教师50余人; 具有博士学位教师35人,研究生导师50余人,并聘请英国的Bo Z.Q.教授担任名誉院长、澳大利亚纽卡斯尔大学董朝阳教授为湖南省""特聘教授、湖南省电力试验研究院陆佳政副院长和英国利物浦大学钟庆昌博士 为特聘教授。近年来,学院承担了包括国家863子项目、国家自然科学基金、湖南省科技重大专项、湖南省杰出青年基金在内的纵向、横向科研项目150余项; 获奖20余项,其中国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖1项、省部级科技进步奖一等奖8项、二等奖7项、三等奖12项; 获发明专利50余项, 发表科研论文1000余篇,已被SCI、EI和ISTP三大国际检索收录600余篇。学院获省优秀教学成果奖5项,公开出版专著15部,出版教材30余 本。科研促进教学,本科生积极参与科研,近年来本科生申请专利3项,公开发表论文35篇,获得省部级以上的学生科技竞赛奖励40余项,其中全国大学生电子 设计竞赛国家一等奖5项;"挑战杯"课外科技作品竞赛国家特等奖1项,湖南省特等奖2项。

  二、电气工程学科研究方向

  1、电力系统保护与控制

  本方向主要研究电力系统故障诊断、检测、隔离与控制的原理、方法及其实现装置,已在配电网故障消弧与选线保护、故障行波保护与定位、状态监测与故障诊断、电能质量治理等方面形成了具有优势特色的研究成果。

  从电网故障的消弧、保护与定位三个方面构筑了复杂电网故障防护的成套技术,取得了集理论、技术及装备于一体的系列成果,推动了电网故障保护控制专业领域的技术进步,实现了行业跨越式发展:

  1)创建了配电网中性点接地阻抗实时优化控制理论,提出了配电网接地故障的事故预想、安全评估和控制方法,发明了对地绝缘参数的在线测量技术,实现了接地故障的动态感知和智能消弧,使永久性接地故障发生几率降低了60%。

  2)攻克了小电流接地系统接地故障选线准确率低、不能动作跳闸的技术瓶颈,发明了配电网单相接地保护的系列方法,提出了大型发电机定子接地自适应保护方 法和配置模式,开发了多判据式和连续判别式信息融合保护技术,提高了保护精度和可靠性; 能检测配电网20千欧高阻接地故障,满足配电自动化动作跳闸的要求,避免了"火烧连营"事故发生,并为三峡电站提供了定子接地保护配置和设计规范。

  3)研究了时差型电网故障电压行波精确定位技术; 创造性地提出了GPS时钟误差的在线监测与修正方法和基于网络的故障定位算法; 在每个变电站只需安装一套装置,即可实现该电网中所有线路故障的精确定位,造价降低了70%,定位误差减少到150米,解决了故障点查找的难题。

  目前该方向所取得的主要成果包括:获得国家自然科学基金5项、湖南省重大专项1项、其它省部级项目6项。发表科研论文93篇,其中SCI、EI检索53 篇; 获授权发明专利3项、实用新型专利4项; 获国家科技进步一等奖1项、国家技术发明二等奖1项、省部级科学技术奖励4项。

  2、电力系统运行与规划

  本方向研究电力系统安全稳定计算和分析、电网经济运行,在电力系统安全稳定分析、经济运行及最优潮流和电力系统优化方法方面具有自己的特色:

  1)针对智能电网的新特征和新功能开展研究,解决面向大规模可再生能源发电的智能电网多阶段随机优化调度问题; 针对冰风暴灾害下,通过极值分布刻画自然灾害下输电线路断线故障的不确定性,研究考虑不确定断线故障的电力系统随机优化调度模型。

  2)研究考虑垄断网络物理特性的电力市场动态演化模型,揭示出系统优化调度影响市场均衡、周期和混沌性态的内在机理; 将电力市场经济运营方法推广到考虑复杂交通网络的物流系统优化决策问题中,为具有大型垄断网络复杂系统的监管和运营提供有益的定量决策依据。

  3)针对降低网损,研究考虑无功补偿和开关设备调控费用及运行特性的无功优化控制方法; 研究梯级水电的水火电系统,解决网络流水量及其时滞关联的水火电优化运行问题。

  3、高电压与绝缘技术

  该研究方向紧密结合高电压绝缘、实验和防雷接地领域开展理论及应用研究,在电力系统防雷与接地、电磁兼容、配电网技术、电气设备在线检测与状态检修技术等方面形成了四个稳定的研究领域:

  1)研究变电站雷电浸入波特性、谐振过电压等问题,深入分析电力系统过电压机理; 研究接地装置设计方法,研制大电流便携式接地电阻测量方法及仪器; 进一步研究有关防腐蚀、降低接地电阻、二次设备防雷等的系列措施和建议。

  2)针对输电线路和变电站的电磁环境污染问题,研究工频磁场及其对人体感应电流的测量方法,深入研究发电厂、变电站的微机保护综合自动化系统和调度自动 化系统存在的电源干扰、谐波干扰、地电位干扰和雷电干扰等问题,并研究三峡电站输电线路跨越永久船闸时对过闸船舶的通信干扰问题。

  3)研究电气设备故障诊断理论与技术,基于信息融合技术、混沌微弱信号检测技术和小波分析方法,研究提高故障诊断系统的可信度,并提出基于可靠性和预测性为中心的设备维修方法,实现电力设备状态检修。

  本研究方向所取得的主要成果包括:获省部级项目6项、其他项目17项。发表科研论文72篇,其中SCI、EI检索47篇; 获授权发明专利2项、实用新型专利3项; 出版专著2部; 获省部级奖励3项。与浙江、河南、湖南等地电力部门开展产学研合作,开发有ZXB系列自动跟踪消弧装置及系列防雷产品和监控装置,完成了多项科研项目,取 得了一系列的研究成果,已在全国推广应用,产生经济效益数十亿元; 防雷接地技术被鉴定为国际领先水平。

  4、电工理论与新技术

  本方向主要研究新型电力传输理论和技术,在高温超导磁储能系统、高温超导输变电、电力信息智能处理等方面形成了三个研究特色。

  本学科点顺应可再生能源发电、节能和储能技术及新型电力生产、输送和使用技术发展,开展超导电力应用技术和电力信息智能处理技术的学科前沿研究,构建了高温超导电力应用、新型直流输电和电力信息智能处理的新理论与方法:

  1)探讨高温超导带材、块材和超导装置在直流和工频交流过电流下的超导特性、失超判据、失超恢复等问题,提出失超发展的理论模型; 研究高温超导体在不同频率振荡过电流、不同持续时间脉冲过电流下的失超发展过程,为高温超导电力装置的安全应用提供理论依据。

  2)探索高温超导磁储能、超导变压器、超导电缆、超导故障电流限制器等多种超导电力装置电磁优化设计、控制和相互协调运行问题; 研究一种基于超导电感储能系统和超导开关的脉冲功率成形技术。

  3)适应智能电网海量信息快速高效处理要求,研究电力智能信息处理的文法演化模型理论,采用自适应进化方法进行目标建模,实现问题求解程序的自动编制和生成。

  本方向所取得的主要成果包括:获得国家自然科学基金3项、省部级项目4项,其他项目19项。发表科研论文86篇,其中SCI、EI检索59篇; 获授权发明专利1项、实用新型专利2项; 获省部级奖励1项。

  5、电机与传动控制

  本方向研究电机与传动控制的理论、方法及其应用,已在交流传动控制、水下机器人运动控制、电机优化设计、风力发电控制技术等方面形成一定特色和优势,并取得了具有国际先进水平的成果。

  研究水下清洗机器人的解决方案,该机器人集成高精度伺服传动、多关节机器臂鲁棒控制、污垢在线检测、视觉与电磁感应定位等多种技术。研究风力发电机优化设计理论与方法、风力发电机参数辨识方法,具有较大的理论与应用价值:

  1)研究基于非接触电能传输理论的清洗机器人动力解决方案,并研究水下电磁耦合器设计方法,以无缆取代有缆,消除清洗机器人供电隐患,极大地提高清洗机器人的安全可靠性;

  2)研究用于电机调速的模糊鲁棒控制策略、基于模糊逻辑的电动机效率优化控制策略以及基于模糊自适应控制的智能逆变器; 并开展风力发电系统控制技术及并网性能研究,通过分析风力发电与电力系统的相互影响机理以及风力发电系统的固有特性,以实现风电机组的可靠并网;

  3)考虑磁饱和、涡流效应和集肤效应等因素对电机参数及性能的影响,准确计算电机电磁场分布、电磁参数和性能指标,以望获得全局最优的优化设计结果。

  本方向所取得的主要成果包括:获得国家自然科学基金4项、省部级项目4项、其它项目16项。发表科研论文78篇,其中SCI、EI检索43篇; 获授权发明专利3项、实用新型专利3项; 获省部级奖励1项。