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第1篇

關鍵詞：創新人才；電氣工程；課程改革；教學改革

作者簡介：李俊峰（1978-），男，河南南陽人，浙江理工大學機械與自動控制學院，副教授；潘海鵬（1965-），男，河南濮陽人，浙江理工大學機械與自動控制學院，教授。（浙江 杭州 310018）

基金項目：本文系2009年浙江理工大學電氣工程及其自動化新專業建設項目（項目編號：xzy200905）、2012年浙江理工大學電氣工程系列課程建設項目（項目編號：XLKC1203）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0059-03

隨著社會的發展，其對學生的能力、素質要求越來越高，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》又一次明確要求學校在人才培養上堅持“德育為先，能力為重，全面發展”。[1]目前，我國高等教育長期形成的以傳承知識為中心的觀念使教師注重傳授知識，忽視工程能力，使學生滿足于對知識的學習和記憶，注重模仿和重復以應付考試，缺乏解決實際問題的能力和創新能力。社會更看重的是學生的工程應用能力與創新能力，而對學生能力素質的培養需要相適應的培養方案、課程體系。[2-4]

浙江理工大學（以下簡稱“本校”）電氣工程及其自動化專業2009年經教育部批準開始招生，本校的電氣專業主要有兩個培養方向：電機與電器和電力系統自動化。由于是新專業，這兩個方向并沒有嚴格分開，也就是說，這兩個方向的課程學生都要學習。與國內清華大學、上海交通大學、西安交通大學、浙江大學及東南大學等高校的電氣專業相比，本校的電氣專業剛起步，辦學經驗不足，專業建設更處于較低水平。為了避免電氣專業學生在起步階段與其他名校學生拉開差距，本校汲取其他高校在電氣專業辦學上的經驗和長處，結合該專業的培養目標及培養特色，開展面向工程創新人才培養的“電氣工程”系列課程建設，這對電氣新專業的建設將起到舉足輕重的作用。

一、建立教授為首的系列課程

本校以實際工程為背景，以工程素質和工程創新能力培養為目的，構建電氣工程及其自動化專業的知識體系和課程體系。電氣工程系列課程主要包括電力電子與電氣傳動、電力系統自動化、嵌入式系統及自動控制四個系列課程。電力電子與電氣傳動系列課程包含的課程有“電機及電力拖動基礎”、“電力電子技術”、“電機設計”、“運動控制系統”、“MATLAB與系統仿真”及“電氣傳動大型綜合設計”；電力系統自動化系列課程包含的課程有“電力系統分析”、“繼電保護技術”、“電力系統自動化”、“高電壓工程”、“供變電技術”及“建筑電氣與自動化”；嵌入式系統系列課程包含的課程有“單片機原理與應用”、“電源技術”、“ARM嵌入式系統技術及應用”、“現場總線技術”、“DSP技術及應用”及“單片機原理與應用”課程設計；自動控制系列課程包含的課程有“自動控制原理”、“現代控制理論”、“智能控制導論”、“計算機控制技術”、“紡織電氣控制”及“控制系統組態設計”。

以本校電力系統自動化系列課程建設為例，探討一下電力系統自動化系列課程的改革情況以及建設特色、建設成效。

二、系列課程建設改革

1.加強教學隊伍的建設

為了建設電力系統自動化系列課程，保證教學質量，提高教學水平，不斷深化教學體系和教學內容的改革，本校建立了一個電力系統自動化課程教學團隊。該教學團隊共有教師9人，其中教授2人（博士生導師1名），副教授5人，講師2人；具有博士學位6人，在讀博士1人；45周歲以上2人，其余均為35周歲以下的青年教師。成員學歷與職稱層次高，年齡、知識、學緣結構合理，團隊意識強，合作出色，另外，還聘請了5名相關專業指導教師。

電力系統自動化系列課程建設組的職責、功能、任務是：制定課程體系；整合課程內容；修訂教學大綱；相互隨課堂聽課；開展教改和教學法研究；規劃和編寫教材建設；教學與檢查實驗；培養青年教師。

2.教學內容與課程體系改革

（1）課程體系科學化。以電力系統分析精品課程的建設為龍頭，按照整體優化、突出特色的原則，圍繞本校紡織電氣特色，形成一整套科學的、具有鮮明特色的專業課程體系和建立一套適應性更強的“421”全方位教學新體系，即通過理論教學、CAI技術、實踐教學、參與科研等環節，促進教學質量和教師學術水平的提高，最終促進學科建設的發展。而學科建設的發展是否達到預定目標，還要和預定目標進行比較，根據比較結果改進教學方法與手段保證目標的實現。同時，根據各課程之間的內容銜接完善現有教學計劃，從時間上順序相連，從內容上環環相扣，使課程體系科學化。

（2）教學內容現代化。根據本校電氣工程及其自動化專業的培養目標和特色，修訂面向21世紀、科學合理、嚴格規范的電氣工程系列課程教學大綱和教學方案，更新教學內容，使教學內容現代化；選用面向21世紀課程教材、“十一五”國家級規劃教材或國家級優秀教材等，注重教材的先進性與前瞻性；講課時引入教師科研中運用的新技術、新方法、新設備等，使學生不僅能夠掌握基礎理論與實際應用，而且能夠關注學科前沿。

3.實驗（實踐）教學的改革與建設

電氣工程及其自動化專業是工科專業，培養的是工程人才，必須以工程實踐為基礎，以實踐作為立足的根本。[5]目前，本校電氣工程專業開設的實驗都是驗證性的實驗，學生只要按照實驗指導書上的實驗步驟按部就班地操作就可完成實驗。但是，電力安全生產具有一定的特殊性和重要性，對于電氣設備的操作、電氣設備事故和異常情況分析處理等電力生產運行的主要內容，需要學生動手操作，要求學生有工程實踐體驗，不能只紙上談兵。基于以上的認識，本校在以下幾個方面進行了改革和建設：

（1）根據電氣工程行業特點結合本校的實際情況，通過軟、硬件開發改造實踐教學平臺，使實驗過程接近于實際的工作環境，為課程設計、畢業設計和學生科技創新提供一個良好的實踐場所。

（2）開發電力系統分析實驗平臺，精心設計實驗教學內容并修訂實驗指導書，增加創新性、綜合性、設計性實驗的內容。綜合性實驗要體現專業課程間的整體性和連貫性，打破單個課程進行實踐教學的界限，實現一體化實踐教學體系。例如在“微機保護”實踐教學中，可以綜合“單片機原理”、“電力系統分析”、“電力系統調度自動化”、“電力系統仿真”等多門課程知識。此外，鼓勵學生積極參與實驗室的建設和設備開發，綜合訓練學生的自學能力、獨立思考能力、實踐動手能力及對所學知識的綜合應用能力等，提高學生的科技創新能力。

（3）選擇教師科研過程中的生產實踐問題作為教學案例，使學生將實踐教學與工業現場相結合，從而鍛煉學生解決生產實際問題的能力，同時可以為生產企業提供技術支持。

（4）編寫電氣工程大型課程設計任務書，課程設計來自教師的工程設計課題，與實際應用相結合。例如35kV或110kV變電站的設計等，讓學生通過大型課程設計，熟練掌握變電所設計主要內容及設計流程，把電氣工程系列課程知識串在一起，形成系統化，使學生得到一次綜合性應用鍛煉，有利于他們對知識的掌握、鞏固、以及對知識的綜合應用。同時將課程實驗、畢業設計、課程設計、科研實訓多個環節相結合，充實教學內容和提高教學效果及本科生畢業設計質量。

（5）對學生開放實驗室，開展預約實驗、興趣實驗，力爭實現網上實驗。這個開放包括兩個方面：一是實驗時間開放，實驗室安排一個時段完成某一個或某一類實驗，由學生自己來預約實驗時間和實驗內容；二是實驗內容開放，即實驗指導書只提出實驗的基本要求，由學生自己來設計實驗的具體內容、步驟和實驗線路。

（6）利用MATLAB電力系統仿真工具箱開發潮流計算軟件、負荷計算軟件、短路電流計算軟件、微機保護算法等，搭建電力系統仿真平臺，進行電力系統各種短路、變壓器勵磁涌流、變壓器保護、線路保護等各種仿真研究。并將開發的各種軟件移植到電力系統自動化實驗裝置中，檢驗這些軟件和算法的實用性。

4.教學方法與手段的改進

（1）提問式教學與啟發式教學相結合。在課堂教學中，應以教師為主導，學生為主體。學生可以自由發表意見，對有見地的學生發言要充分肯定，鼓勵創新思維，鼓勵個性發展。對理解有失偏頗甚至理解錯誤的學生，不要挫傷他們的學習積極性，要給以鼓勵，給予正確引導。教師要潛心研究、精心備課，做好課堂教學策劃，營造一個和諧寬松的課堂氛圍，讓學生懷著輕松愉快的心情參與學習，調動學生學習專業知識的興趣和學習的主動性；教師結合課題進行案例分析，把研究性學習的方法貫穿在專業課程的教學中。

（2）互動式教學與討論式教學相結合。在課堂教學中，教師充分調動起學生“參與”的興趣，引導學生積極思考并提出問題和解決問題，與學生形成互動。此外，在教學結束時，教師可以給學生提出一些問題，讓學生在課外準備，留作下次課進行討論。學生為了準備這些問題，事先必須對本章節進行學習，查閱相關資料。這種方法促使學生積極地思考，提高學生的自學能力和創新意識。

（3）多媒體教學與傳統教學方法相結合。多媒體教學具有信息量大、速度快、圖文并茂、聲形相應、生動逼真等特點，可以使教學過程更加生動、直觀，使學生全方位地接受信息。例如，繼電保護的動作過程、控制回路的動作過程、高壓電器的工作原理等內容都可以開發和制作成FLASH動畫，教師在講課過程中反復操作，既可以吸引學生又使該內容容易被學生接受。但是，多媒體教學也有不足之處，例如會使學生來不及記筆記，或為記筆記而不注意聽課。課堂上全部采用多媒體教學，效果往往也不理想。因此，可以將多媒體教學與傳統的理論教學結合起來，一方面通過多媒體讓學生了解更多的知識，擴大信息量；另一方面，學生也可向教師直接提問，形成互動以解決學生在學習過程中遇到的問題。

（4）充分利用網絡。目前，本校已經開通了無線上網功能，學生可以非常方便地通過手機等在校園和生活區上網，這為加強教師與學生的互動提供了條件。學生有問題時可以利用網絡將問題發往郵箱，教師通過回復郵件來解答學生的問題；此外本校建立了4A網絡教學平臺，“電力系統分析”、“供變電技術”等已經申請了網絡課程，學生可以在課程網站直接下載許多學習資源。教師也可以通過“網上答疑”系統與學生在線交流，解答學生的疑問，探討共同關心的問題，了解學生的學習和其他方面的動態，及時調整教學方法和進度。

（5）教學與科研互動。本校提倡“雙師制”教學模式，將理論講解和工程實踐相結合。以教學帶科研，以科研促教學，實現教學科研雙贏。

（6）采用案例教學、現場教學。采用現場教學手段不僅使教學內容形象化而且可以加大教學信息量，使學生能以工程為背景，理論聯系實際，加探對知識的掌握，做到學以致用。

（7）數字虛擬實驗。隨著電力系統的發展，現有的純物理的動模實驗室已經難以滿足現代電力系統實驗教學要求；而且，本校電氣工程及其自動化專業是新專業，實驗儀器數量不足，實驗場地和教學經費有限。數字虛擬實驗可以使學生在計算機上仿真電力系統的各種穩態和暫態過程，例如利用LabVIEW中的Prony分析工具對三相短路電流進行分析，得到各個模態的信息。此外，出于安全性的要求，很難將純物理的實驗做到開放性和設計性，數字虛擬實驗可以實現實驗的開放性和設計性，對于培養學生的實踐能力、創新意識和創新能力大有裨益。

5.考試改革

學校應注重對學生平時學習狀況與效果的考查，將其按適當比例計入期末總成績，其中卷面考查占50%，綜合性、設計性實驗占20%，平時成績占10%，案例分析占10%，機動獎勵分（、參與項目）占10%。逐步實現教、考、評分離，使考試更加科學、規范、公平。考核方式采用多元綜合考查法，同時鼓勵學生參與教師的項目，發表研究論文。

6.教材建設

教材編寫必須整體考慮系統性和學習的漸進性。教材與課程以及與課程體系乃至知識體系密不可分，因此在編寫教材時必須要注重教材與課程、課程與課程體系、課程體系與知識體系的銜接。本校相關課程組針對電氣工程及其自動化專業培養目標和特色，結合電氣工程系列課程建設情況，編寫了《電力系統綜合實驗原理與指導》實驗教材一部。內容涵蓋“電力系統分析”、“電力系統自動化”、“電力系統繼電保護”、“電力系統分析”“供變電技術”、“建筑電氣與自動化”等課程的主要實驗項目、實驗原理和實驗方法，增加設計性、綜合性及創新性實驗內容，并計劃出版一本符合本校電氣工程及其自動化專業特點與定位的《電力系統綜合自動化》教材。

7.教學文件的制訂與完善

這一環節由相關部門輔助完成，主要包括：修訂教學計劃、教學大綱，突出實踐性環節；制定實踐教學的各項規章制度，對教學過程實施動態監控，建立實踐教學的質量評價指標體系，定期由教師和學生填寫，對檢查的結果進行分析和綜合并形成反饋，再根據反饋的信息調整教學計劃，以此形成良性循環；將教學大綱、教學計劃、教學日歷等相關教學文件裝訂成冊，規范管理。

三、結束語

本系列課程的建設通過“優化理論課程、強化實踐環節”，形成一系列頗具特色的教學理念、內容、方法和手段。主要課程教學特色如下：進行了理論課程的優化重組，形成了課內研究型授課方法、課外自選研究專題、數字化實驗平臺、研究型實驗等系列研究性教學方法。總結和補充國內外科研重大成果和學科前沿；加強實踐教學環節的作用，通過建設可由以前單一的基礎性實驗模式發展為基礎實驗、設計型實驗及綜合開發型實驗，并對綜合設計型、創新型實驗實行開放式教學；綜合運用多媒體課件、Flas、數字化實驗新技術等多種現代化教學手段。突出網絡教學特色，可實現網上課件演示、習題提交解答、制定網上學習活動等，對加強教學效果，激發學生的學習熱情，將起到積極的促進作用；建立實驗教學網站、構建網絡實驗教學平臺，推進學生自主學習、合作學習、研究性學習的實驗教學新模式；將教師的最新的科研成果轉化為教學資源，開發先進的電力系統動模數字化實驗平臺，同時教學研究也可以帶動科學研究，促進數字化實驗平臺的研究。

參考文獻：

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第2篇

【關鍵詞】智能電網 新能源 原動力 智能電網技術

1 背景

隨著傳統能源的枯竭和環境的惡化，全世界逐步達成共識，要大力開發新技術，使用清潔能源。各種能源最終以電能的形式被人們使用，電力行業對于節能減排至關重要。同時人們開始思考如何提高大電網的安全性穩定性并使電網具有堅強和自愈的特性。智能電網是21世紀重大科技創新和發展趨勢，相比于傳統電網，智能電網可以提高電網效率，提高能源安全，改善電能質量，提高電網的穩定性與安全性，完善電力市場，促進社會經濟發展，實現低碳環保可持續發展。與此同時，現代通信、信息、計算機、微電子和電力電子技術的迅速發展并引入電網應用，為電網自動化提供了有力工具。

2 智能電網的概念和特點

2.1 智能電網的概念

智能電網不是一個單獨的設備、應用、系統或網絡，甚至不是一個單獨的理念。對于什么是智能電網這個問題，學術上沒有一個統一的定義。美國能源部和電力公司普遍遵循一個主題：智能電網利用通信技術和信息技術來優化從供應者到消費者的電力傳輸和配電。圖1所示為智能電網的基本概念。

天津大學余貽鑫認為：智能電網是自動的和廣泛分布的能量交換網絡，它具有電力和信息雙向流動的特點，同時它能夠監測從發電廠到用戶電器之間的所有元件，它將分布式計算和提供實時信息的通信的優越性用于電網，并使之能夠維持設備層面上即時的供需平衡。

2.2 智能電網的特點

目前國際上對智能電網的特點基本達成共識，即自愈、安全、兼容、交互、協調、高效、優質集成等。

2.2.1 堅強和智能是現代智能電網發展的本質

堅強意味著電網具有很強的安全性，穩定性，有極強的抵御風險的能力。智能意味著高度自動化和自愈能力。

2.2.2 自愈

對電網的運行狀態進行連續的在線自我評估，并采取預防性的控制手段，消除故障隱患；故障發生時，在沒有或少量人工干預下，能夠快速隔離故障、自我恢復。

2.2.3 互動

使電力供應商與消費者建立實時信息聯系，及時向用戶通知電價、停電消息以及其他一些服務信息，而用戶也可以將自己的用電計劃及時反饋給供應商，平衡供需關系，有力于電網穩定性。同時通過市場交易激勵電力市場主體參與電網安全管理，提升電力系統的安全運行水平。

2.2.4 優質電能供應

用戶對電能質量越來越重視。智能電網可以根據不同的電力價格提供不同等級的電能。隨著電力電子技術、測控技術和通信技術的發展，智能電網可以實現電能質量問題的快速診斷和解決方案，對于線路故障等故障引起的質量波動，它的高級組件可以使用最新的超導、儲能、電力電子等方面的研究成果提高電能質量。

2.2.5 兼容各種發電和儲能系統

智能電網不僅可以兼容大規模集中式的電廠，還將兼容不斷增多的分布式能源（DER）。分布式能源包括分布式電源和儲能。表1顯示了分布式發電與傳統發電單元的關鍵差異。

2.2.6 活躍市場

智能電網對電力市場有推進作用。智能電網實現了用戶與供電商“雙向通信”和“雙向電力傳輸”，使普通用戶參與進電力市場，甚至有部分用戶可實現自給自足。智能電網為實時電力市場提供完善的技術，發電側與用戶的互動性增強，電網的運行效率更高。可以吸引更多的電力市場參與者，分散市場風險，使電力生產、輸送、銷售等環節更高效，更公平。同時消費者通過與生產商的“雙向通信”可以獲得實時電價，制定用電計劃并反饋給供電商，使電力市場價格更合理。

3 智能電網的驅動因素

建設智能電網的價值和效益是綜合的，如圖2所示，主要包括以下方面：

（1）改善系統可靠性。

（2）改善電網可信賴性。

（3）改善電網運行的經濟性。

（4）改善電網運營效率。

3.1能源需求不斷增加

全世界正面對著人口不斷增加和不可再生能源不斷遞減的嚴峻挑戰。目前的傳統能源只夠維持幾十年到200年之間，圖3所示為不斷減少的能源。能源是經濟社會發展的保證，從國家層面上講，必須提高能源利用效率，走能源更安全，環境更友好的道路。新世紀以來電能成為越來越重要的能源，中國電能占終端能源消費的比重每提高1個百分點，單位GDP能耗可下降4%。我們必須處理好可靠的能源供給、環境的可持續發展以及經濟的不斷發展之間的矛盾。智能電網可以實現安全、高效、清潔的能源目標。

3.2 電網復雜度越來越高

隨著電力系統的范圍和復雜度的不斷增加，各個電力系統之間的互連也更加迫切。為了降低大規模電力系統發生故障的可能性，對電網的安全性，穩定性提出了新的更高的要求，要求用更加智能化的電力系統來滿足不斷發展的電力需求。2003年美國東北地區大停電引起全世界的關注，這場停電給該區域造成了約60億美元的損失。這場停電充分反映了大規模電網的脆弱性。智能電網通過實時采集數據，經過數據優化分析完成自我診斷，采取預防性控制，極大的保證電力的可靠運行。

3.3 電力用戶的需要

電力用戶對電網的可靠性和電能質量提出越來越高的要求。建設智能電網后，電網可靠性和電能質量將會有很大的提高。智能電網的高可靠性不僅可以減小未來停電事故發生的頻率，還能使電網從事故中更快的恢復。

3.4 分布式能源（DER）的接入

智能電網將允許不同類型的發電及儲能系統接入電網，分布式發電（DER）有利于高效的連接發電側和用戶側，使雙方同時參與電力系統的優化運行，同時可以擺脫對單一能源的依賴，提高電網可靠性。風能和太陽能是目前大力發展的清潔能源，它們具有間歇性，無法預測。大規模風電和太陽發電的接入給電網安全穩定運行帶來極大的挑戰，也極大的制約了它們的并網。智能電網技術可提高電網管理大規模間接性可再生能源發電的能力，對間歇性能源發電的峰和谷作出即刻的反應，從而吸納更多的可再生能源。

4 構建智能電網的技術體系

智能電網主要由4部分構成：高級量測體系（AMI）；高級配電體系（ADO）；高級輸電體系（ATO）；高級資產管理（AAM）。智能電網4個部分之間是密切相關的，表現在以下方面：

（1） AMI同用戶建立通信聯系提供帶時標的系統信息。

（2）ADO使用AMI的通信收集配電信息改善配電運行。

（3） ATO使用ADO信息改善輸電系統運行和管理輸電阻塞，使用AMI讓用戶能夠訪問市場。

（4） AAM使用AMI，ADO和ATO的信息與控制改善運行效率和資產使用。綜合文獻，圖4表示了智能電網技術組成。

4.1 高級量測體系（AMI）

智能電網按一定順序建設可以降低成本，減小難度。一般把AMI視為實現智能電網的第一步。AMI不是一個獨立的技術體系，它包括家庭網絡系統，智能表計，本地通信網絡，連接電力公司數據中心的通信網絡，表計數據管理系統和數據集成平臺。智能表計可將耗能情況和電網實時信息傳給本地用戶，電力公司利用AMI的歷史數據和實時數據來幫助優化電網運行。AMI通過網絡將電網、用戶、電商聯成一個整體，是用戶直接參與到電力市場的同時，也將大力提高電力企業的運行機制。

4.2 高級配電體系（ADO）

通常110kV及以下電力網絡屬于配電網絡，配電網絡直接面向用電用戶，是保證電網運行穩定，電能質量和提高運行效率的關鍵環節。我國要實現智能電網的要求，智能配電要重點研究。ADO的技術組成主要包括：高級配電自動化、智能通用變壓器、DER運行、微網運行和需求響應。ATO具有自愈和不間斷供電功能；將設備進行可視化管理，為運行人員調度決策提供技術支持；實現與用戶的雙向互動；實施狀態檢修與在線監測，延長設備壽命。

4.3 高級輸電體系（ATO）

ATO強調阻塞管理和降低大規模停運的風險，通過新型電力電子裝置和超導研發裝置研發實現優化電力系統的運行參數或網絡參數，提高交流電力系統線路的輸電能力。其技術組成主要有：（1）變電站自動化；（2）輸電的地理信息系統；（3）廣域量測系統；（4）高速信息處理；（5）高級保護與控制；（6）模擬、仿真和可視化工具；（7）高級的輸電網絡元件，如電力電子(靈活交流輸電，固態開關等)、先進的導體和超導裝置；（8）先進的區域電網運行。

4.4 高級資產管理（AAM）

AAM是智能電網主要技術之一，功能包括優化資產使用運行、輸配電網規、基于條件的維修、工程設計與建造、顧客服務、工作與資產管理及模擬仿真。實現AAM需要在系統中裝設大量可以提供系統參數和設備“健康”狀況的高級傳感器。AAM的應用使電力資產時刻處于最佳工作狀態，從而對電力資產的優化和科學管理起到積極作用。

5 智能電網的關鍵技術

實現智能電網，需要研發和應用一系列技術。綜合文獻，這些技術可以被歸納為以下5個關鍵技術領域：

（1）集成通信。

（2）傳感與測量

（3）高級電力設施

（4）高級控制方法

（5）決策支持。

5.1 集成通信

集成通信技術是5個關鍵技術中的基礎，也是整個智能電網所必須的。集成通信技術包括：（1）電力寬頻通信。（2）無線通信技術。（3）其它通信技術。

5.2 傳感與測量

5.2.1 智能電表

智能電表既可以收集，檢測信息，又可以作為連接供電側和用電側的橋梁。在智能電網架構下，要求智能電表具有實時計量的功能，以提供帶時標的電量信息，為電網高效節能管理提供了有用的實時信息，同時也要求它具有雙向通信的功能

5.2.2 廣域測量系統（WAMS）

廣域測量系統是由基于全球定位系統（GPS）的同步相量測量裝置PMU 群及其通信系統組成。它可以動態地測量和計算電力系統的運行狀態相量和發電機功角。

5.2.3 電網設備的在線監測

該技術包括電氣量以及非電氣量的監測。采用先進的傳感器通過對以上各狀態量的監視，可完成電網設備的在線診斷，為實施電網設備的狀態檢修和管理提供必要的信息。

5.3 高級電力設施

高級電力設施在電網中起著非常重要的作用，可以實現更高輸電容量、更優系統穩定性和電能質量、增強電力效率和實時的系統診斷。高級電力設施主要包括：（1）電力電子裝置；（2）超導裝置；（3）分布式發電及儲能裝置；（4）電網友好型裝置等。

5.4 高級控制方法

現代控制理論、優化理論和人工智能技術在控制領域的綜合應用形成了先進的控制技術。高級控制方法是用來分析、診斷和預測智能電網狀況的裝置和算法，并決策和采取合適正確的動作去排除、緩解或者避免電力短缺和電能質量問題。

5.5 決策支持

很多情況下，給予管理人員思考的時間是很少的。管理人員需要實時的電力設備信息和工具來快速做出決定。決策支持系統可識別和確定電網中的實時問題及發展趨勢，然后運用知識庫和科學推理方法進行分析，以提出解決問題和決策支持的方案，并將相應的系統情況、多種選擇以及每種選擇的可行性等展示給運行人員。

6 結語

智能電網在世界范圍內尚屬于新生事物，不同國家具有不同的現實情況和關注焦點，因而發展的重點也有所不同。但智能電網在世界范圍內已成為電網發展的總趨勢，同傳統電網相比智能電網具有更寬廣的安全穩定分析與控制，可以利用的信息更多更準確。它可以保證電力系統高安全、高可靠、高質量、高效率和電力價格合理，提高國家的能源安全和環境保護。

我國智能電網的發展應立足于國情需要，制定一個適合中國國情的目標，以便少走彎路，盡快實現智能電網的目標。歐美國家將重點放在發展智能配電網上，而我國在重視ATO的同時，也應對AMI、ADO和AAM予以足夠的重視。考慮到新能源發電的特點及其發展遠景, 我國也應該把新能源的利用作為我國智能電網發展的重心。

參 考 文 獻

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作者簡介

李昂（1994-），男，山東省菏澤市人。現就讀于四川大學大學電氣信息學院。專業為電氣工程及其自動化。

趙彥一（1993-），男，遼寧省鞍山市人。現就讀于四川大學大學電氣信息學院。專業為電氣工程及其自動化。

劉博文（1992-），男，北京市人。現就讀于四川大學大學電氣信息學院。專業為電氣工程及其自動化。

第3篇

〔關鍵詞〕合著網絡；中心性；子群；結構洞

〔中圖分類號〕G250.252 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2012）10-0153-06

隨著科學和科學勞動的社會化以及學科專業化程度提高，不同學科之間、領域、學者之間的合作日益廣泛化、密切化，科研合作日趨頻繁。反映在科學論文中，則是學者之間的合著現象越來越多，規模越來越大。所以研究合著現象對于了解學科領域概況是必要的。

國外關于合著現象的研究大部分以構建跨學科、跨領域的合著網絡為基礎，進行網絡特征及對比分析。Yoshikane，F.從合作模式的增長和改變兩個角度對比分析了電氣工程、信息處理、高分子及生物化學4個領域的合著網絡變化[1]；Sun，Y.從學術出版物的合著角度研究了日本工業和高校之間合作的狀態和趨勢[2]；Newman，M.E.J.基于生物學，物理學，數學的數據，各自構建了網絡，通過研究網絡來解釋合作模式，例如合作的規模、著者之間的距離、合作模式隨時間的變化等[3]。國內研究以期刊為對象，選取某一學科領域為研究范圍（科學學、圖書情報、管理信息系統等），采用文獻計量學的方法，主要關注合著網絡的結構特征，陳悅、劉澤淵等通過合著率變化趨勢、合著者年齡結構和合著地域分布等分析了中國管理科學的合著現象[4]；溫芳芳、李佳靚等選取情報學的五種核心期刊從合著率、合作度、合作范圍以及不同作者數的論文分布情況等幾個角度對合著網絡進行了分析[5]。經過文獻分析，我們發現國內外的研究差距不大，只是研究角度略微不同，國外的研究具有更廣闊的視野，而國內比較微觀。雖然關于合著現象研究角度各異，但目的不盡相同，都是探索學科發展趨勢，為知識共享提供便利。究其本質合著就是研究者為了生產新的科學知識這一共同目的而一起工作，所以要研究合著現象，就是研究作者之間的關系。而社會網絡分析方法（Social Network Analysis，簡稱SNA）正是對社會網絡中行為者之間的關系以及關系的結構進行量化研究，以研究關系見長的一種方法。本文擬采用社會網絡分析法分析《中國圖書館學報》著者的合著現象。

1 數據來源與方法介紹

1.1 數據來源

本文選擇南京大學中國社會科學研究評價中心的數據庫中文社會科學引文索引（CSSCI）。該數據庫收錄的文獻時間范圍為1998-2011年，所以僅選用1998-2011年的數據。1998-2011年《中國圖書館學報》共刊載論文1 984篇，合著文獻752篇。圖1是1998-2011年《中國圖書館學報》刊載論文數量及合著率的變化趨勢。可以看出，雖然文獻量的變化呈現倒“U”型，但從總體看合著率呈現上升趨勢。

1.2 研究方法概述

社會網絡研究發端于上世紀二三十年代英國人類學的研究，其基本事實是每個行動者都與其它行動者有或多或少的聯系，社會網絡分析就是要建立這些關系的模型，力圖描述群體關系的結構，研究這種結構對群體功能或者群體內部個體的影響[6]。美國社會心理學家Moreno創立的社會測量法為社會網絡分析奠定計量分析基礎。發展至今，社會網絡分析已經被廣泛的用于社會關系挖掘、支配類型發現（關鍵因素）以及信息流跟蹤，通過社會網絡信息來判斷和解釋信息行為和信息態度。而且作為一種跨學科的研究方法，在多學科的共同努力之下，使得社會網絡分析從一種隱喻成為一種現實的研究范式[7]。

所謂“社會網絡”指的是社會行動者及其間的關系的集合[8]。而社會網絡分析（Social Network Analysis，簡稱SNA）就是要對社會網絡中行為者之間的關系進行量化研究，是社會網絡理論中的一個具體工具[9]。社會網絡有兩種表示方法：圖論法和矩陣法。圖論法是利用圖論的概念，在網絡圖中，節點表示社會行動者，而節點之間的連線表示社會行動者之間的關系。矩陣法是在矩陣中，行和列表示社會行動者，而矩陣元素值表示社會行動者之間的關系。

本文在構建合著網絡時，用1、2等數字表示兩位作者之間的合著次數，用0表示兩位作者之間不存在合著關系。在1 984篇論文中，刪除1 232篇獨立完成的文獻，是孤立的點，因此在構建合著網絡時排除這1 232篇文獻的著者，僅對752篇文獻的著者構建合著網絡。

1.2.1 社會網絡分析法的分析角度

社會網絡分析方法已經比較成熟，可以從多個不同的角度構建社會網絡進行分析，包括中心性及中心勢分析，成分、核、派系分析，網絡中的位置及角色分析等。

（1）中心度和中心勢

中心度（Centrality）是社會網絡分析的重點之一，一些社會學家對中心度的形式特征以及測量進行了研究，出現了大量的中心度的概念，因此造成了一定的混亂，而“點度中心度”能夠把大多數這種研究結合起來。所以在本文中心度指的是點度中心度（Point Centrality），測量的是個體處于網絡中心的程度，反映了該點在網絡中的重要性程度[10]。中心度包括局部中心度和整體中心度，局部中心點指的是該點在其緊鄰的環境中與很多點有關聯；總體中心點指的是該點在網絡的總體結構上占據戰略上的重要地位。局部中心度指的是局部某點對其鄰點而言的相對重要性，而整體中心度指的是該點在整體網絡中的戰略重要性[11]。中心勢（Centralization）是與中心度相關的一個概念，指的是作為一個整體的圖的中心度，關注的是整個圖的凝聚力和整合度。在中心勢這個概念背后隱藏的是圖的結構中心，它是中心化的圖所圍繞的一個點或者點集合[11]。根據計算方法的不同，中心度和中心勢都可以分為3種：點度中心度/點度中心勢，中間中心度/中間中心勢，接近中心度/接近中心勢。

（2）成分、核、派系

成分、核、派系都是對網絡中子群的關注，在現實中隨機網絡是不可能存在的，網絡中的成員之間總有親疏遠近，那么這些關系密切的行動者就形成了一個團體，這種團體可以是非正式組織也可以是正式組織。關于子群的各種理論不斷涌現，例如“派系（Cliques）”、“聚類（Clusters）”、“成分（Components）”、“核（Cores）”、“圈子（Circles）”等。這些概念的本質是探討圖本身的結構特征，分析子圖與子圖之間的關系及子圖內部各節點的關系。

（3）位置角色分析

在社會網絡中假設群體的角色結構以及個體在群體中的位置，都可借助于體現關系的一組網絡數據來加以測量。每個行動者都占據社會位置，那些具有相似關系模式的行動者在關系上是等價的，他們構成了一個等價的階級，在網絡中占有等價的位置，可以互換。位置分析的主要目的之一是簡化社會網絡資料包括依據等價性定義的位置去說明網絡，并分析這些位置之間的關系。

本文將從這3個角度對構建的合著網絡進行分析，具體選擇了中心性、子群分析、結構洞分析。

1.2.2軟件工具介紹

社會網絡分析軟件有多種，在國際社會網絡分析網（INSNA）的網站以及中國社會科學院社會學研究所主辦的中國社會學網都列出了一些常用的社會網絡分析軟件，主要包括：Inflow、Fatcat、Multinet、Pajek、Stocnet和Ucinet等。其中，Ucinet是研究者使用較多的社會網絡分析軟件。Ucinet是由borgatti、Everett和freeman開發的。他們3人在社會網絡分析領域都取得了很大的成就。Ucinet是一個用來處理社會網絡數據的軟件包。它能讀取多種不同形式的數據，如文本文件（text files）和Excel文件。它能處理的網絡節點是32 767個，從實際操作來看，當節點數達到5 000～10 000之間時，一些程序的運行就會較慢。此外，該軟件包有很強的矩陣分析功能，如矩陣代數和多元統計分析。Ucinet 6還集成了Netdraw、Pajek等，既可以識別Pajek的數據文件，同時可以繪制社會網絡圖表。Ucinet是一款開源的軟件，本文主要使用此軟件進行分析。

2 分析與結果

本文采用Ucinet軟件對構建的合著網絡分別進行中心性分析、子群分析和結構洞分析。下面簡要列出分析結果并對其進行討論。

2.1 中心性分析

2.1.1 點度中心性

Ucinet中進行點度中心性分析的菜單路徑為 Network>Centrality>Degree。分析的結果如圖3（部分）。

在上述結果中，第一列、第二列分別是絕對點度中心度和相對點度中心度。點度中心度就是節點中心度，指的是在網絡中有多少個行動者與節點有關聯。從結果中我們可以看出，點度中心度最高的是邱均平，其絕對點度中心度是30，表明其與網絡中其他30個節點有直接聯系，也就是說，邱均平曾與30位作者合著發表過文獻。

對點度中心度排在前20的幾位作者的發文量進行對比，由表1可見，兩者具有相似性，說明發表文獻越多的人與別人的合作越廣泛。進一步分析合作論文發現，大部分的合作都是導師與研究生之間的合作，說明這種合作模式是目前主要的合作形式。除此之外，科研項目團隊成員之間的合作也占有很大的比例。

2.1.2 中間中心性

在Ucinet中進行中間中心性分析的菜單路徑是Network>Centrality>Betweenness>Nodes。分析的結果如圖4（部分）。

中間中心性是指在網絡中掌握比較多的資源的行動者，中間中心性越高表示占有的資源越多。可以看出，只有少數著者的中間中心性大于1，分別是邱均平、夏立新、王偉軍等，他們占有了大部分的資源。同時，結果表明，68%的作者接近中心性為0，這些作者幾乎不具備控制資源的能力。兩者對比，可以發現在學科領域，學科資源掌握在少數人手里的，大部分的學者沒有控制資源的能力。

2.2 子群分析

2.2.1 k-核分析

k-核分析是一個建立在點度數基礎上的凝聚子群概念，在一個子圖中每個點都至少與其他k個點鄰接，即k-核中的所有點的度數至少為k，在具體的分析中可以通過調整k的大小形成不同的子群。在Ucinet中進行k-核分析的菜單路徑為Network>Regions>K-core。分析的結果如圖5（部分）。

可見在781個著者的合著關系中，可以進行5種分區，其度數分別為5，4，3，2，1。對于度數為5（即5-核）來說，它包含11個著者；度數為4的核（即4-核）中包含71個著者，其他的著者都集中在度數為3的核、度數為2的核、度數為1的核。說明大部分的著者都集中在度數比較低的子圖中，他們之間的聯系比較松散。

分析結果給出了上述5種k-核分區中包含的聚類數。可見，這4類分區中的聚類數分別是179，477，675，744，776。聚類數非常多，說明聚類規模小。著者的合著僅限于小范圍內，根據收集數據的經驗，有些著者之間會多次合作，這樣勢必會造成小團體的形成。

2.2.2 子群的密度

子群的密度可以通過E-I指數測量。E-I指數的值越向1靠近，表明關系越趨向于發生在群體之外，意味著派系林立的程度越大。在Ucinet中進行分析的菜單路徑為Network>Cohesion>E-Iindex。通過分析，發現該網絡的凝聚子群密度為0.995，由此可見該網絡的子群內部的學者聯系比較密切，子群與外界之間的聯系比較疏遠。這樣就造成了處于核心群體之外的科研人員很難獲得足夠的信息和科研合作的機會。

2.3 結構洞（structure holes）分析

結構洞是指兩個關系人之間的非重復關系[12]。根據結構洞理論，在我們所認識的人中有重復關系人和非重復關系人，在建立關系網絡時，不必要把每一個人都是初級關系人，就是與我們有直接聯系的人，可以通過少量的直接聯系人與非重復關系人（間接關系人）保持利益聯系。映射到合著網絡中，可以識別網絡中是否存在過多的結構洞，如果存在，可以說某些著者是聯通網絡的關鍵，同時也說明整體網絡缺少交流。在Ucinet中進行結構洞分析的菜單路徑Network>Ego Networks>Structural Holes，分析結果如圖8所示（部分）。

這4個指標是根據伯特（Burt）的結構洞指標計算測量的，Burt的結構洞指標考慮4個方面：有效規模（Effective Size）；效率（Efficiency）；限制度（Constraint）；等級度（Hierarchy），其中第3個指標最重要。對結果進行預處理，刪除限制度大于等于1的著者（共有781個著者，刪除463個，剩余318個），以限制度為主關鍵字對結果排序。由分析結果可以看出其中0.1～0.5之間的著者有97個，說明這些著者收到的限制越小，具有運用結構洞的能力。同時，這些受限度較低的著者都是學科領域內的權威，可以說是社會網絡中的“明星”。

3 結 論

合著分析一直是情報學研究的重要課題，本文采用社會網絡分析方法分別從中心性、子群分析和結構洞3個角度進行合著網絡分析，為合著分析提供了一個全新的視角。

中心性分析結果表明，點度中心性高的作者往往也是比較高產的作者，說明高產作者與別人的合作也最為密切。同時，經過中間中心性的分析，可以看出大部分作者中間中心性都比較低，說明學科資源掌握在少數人的手里，大部分人沒有資源的控制能力。

子群分析結果表明，子群的規模比較小， 說明合著網絡中作者的合著范圍比較小，通過對著者背后的文獻進行分析，得到目前大部分的合著都是研究生和導師以及項目團隊成員之間的合作。同時凝聚子群的密度非常顯著， 意味著各個子群之間聯系比較緊密，但是子群和群體以外的成員之間聯系比較松散，說明學科領域內合作比較欠缺。

結構洞理論分析的結構表明，只有少數的作者具有運用結構洞的能力，而且這些作者都是學科領域范圍內的權威性人物。根據結構動理論的兩類測量方法： Burt本人給出的結構洞指數以及中間中心性測量，對兩者的測量結果進行對比，結果具有一致性，學科領域的權威學者能夠最大化自己人際關系的收益，更好的發展人際關系的質量，獲得更多的信息和資源，但是這樣會影響學科領域知識交換，不利于知識共享。

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