濟(jì)南市 科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 項(xiàng)目名稱： 電磁兼容抗干擾 電力自動化連接器 領(lǐng) 域：先進(jìn)制造及自動化 起止時(shí)間： 2006 年 3 月至 2008 年 3 月 2 電磁兼容抗干擾電力自動化連接器 可行性研究報(bào)告 一、立項(xiàng)的背景和意義 1、 本單位是具有四十余年歷史的專業(yè)生產(chǎn)電連接器的企業(yè)，與國內(nèi)電力自動化控制設(shè)備 制造 的龍頭 南京電力自動化研究院（南京南瑞集團(tuán)）的合作，已有近三十年的歷史 。 變電站的繼電保護(hù)裝置和測控裝置作為電力系統(tǒng)中重要的智能電子設(shè)備，它的可靠性和安全性直 接影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，其電磁兼容性是影響其可靠性和安全性的重要因素， 必須高度重視。變電站的繼電保護(hù)裝置和測控裝置面對的主要問題 之一 就是其承受電磁干擾的能力 ， 在 GB/T4365-1995 中電磁干擾 的 定義 是 :任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。 由于 變電站 本身就 處于 一個(gè)極為復(fù)雜 的電磁環(huán)境 ,存在多種 電磁干擾源 ,這樣的電磁環(huán)境對繼電保護(hù)裝置和測控裝置極為不利 , 可能 導(dǎo)致裝置 的 誤動或拒動 ，釀成大事故 。因此， 必須深入了解變電站二次智能電子設(shè)備的電磁兼容問題，并且找出 解決 問題 的方法 。 研究 電磁兼容抗干擾電力自動化連接器 ,就是 解決此項(xiàng)問題 的方法之一 。另外 ,生產(chǎn) 電 連接器的著名企業(yè) 德國西門子公司、菲尼克 斯等公司 目前還沒有此 類 EMI 產(chǎn)品 可 替代 解決 。 為了進(jìn)一步提升設(shè)備總體的科技含量，增強(qiáng)在國際市場的競爭力， 我廠與南瑞 合作開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電磁兼容抗干擾電力自動化專用連接器產(chǎn)品。 本課題在自有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新 ,特別是 要突破 關(guān)鍵技術(shù)。研發(fā)形式采用企業(yè)與 企業(yè)、企業(yè)與 學(xué)校合作的方式 ,充分發(fā)揮 各 方的優(yōu)勢 。 通過本課題的研究 ,可以解決國內(nèi)電力行業(yè)在電磁兼容性 方面的不足 ,提 高 繼電保護(hù)裝置和測控裝置 的 抗電磁干擾能力 ,達(dá)到國際先進(jìn)水平 ,填補(bǔ)國內(nèi)空白。另外 ,本課題形成的關(guān)鍵技術(shù)完全適合其它領(lǐng)域 如電子儀器、航海、郵 3 電通訊、無線電、機(jī)床等領(lǐng)域 ,具有廣闊的應(yīng)用前景和市場需求 ,必將為我市的發(fā)展發(fā)生巨大的 影響 。 二、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 據(jù)美國市場研究公司 Bishop&Associates 統(tǒng)計(jì) ,2005 年全世界連接器銷售額為 354 843 億美元 ,比 2004 年增長 6 2%。按地區(qū)劃分的市場份額見表1。 表 1 世界各地區(qū)連接器銷售額 地區(qū) 2004 年銷售 （億美元） 2005 年銷售 （億美元） 增長（ %） 北美 90.876 93.239 2.6 歐洲 80.864 88.453 1.9 日本 58.026 59.362 2.3 中國 41.185 49.464 20.1 亞太 38.593 42.570 10.3 其他 18.705 21.755 16.3 總計(jì) 334.189 354.843 6.2 從表中可以看出 ,中國仍然是增長最快的地區(qū) ,增長率達(dá) 20 1%。 目前，國內(nèi) 對 電力自動化行業(yè)所選用的專用連接器 研究的較少 。 有部分企 業(yè)如洛陽 158 廠、綿陽 796 廠主要 研究生產(chǎn)軍工產(chǎn)品上用的圓形連接器 ,效率低、成本高 , 批量小 ,很難形成自動流水線組裝生產(chǎn) 。 國內(nèi) 連接器生產(chǎn)廠家較多 ,大多 為民用產(chǎn)品 ,并且大多 仿 制 國外 廠家的 產(chǎn)品 ,沒有形成 自 主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品 ，主導(dǎo)潮流完全依賴國外 。 在國外 ,早已經(jīng)把連接器作為一項(xiàng)重要電子產(chǎn)品，形成 具有相當(dāng) 規(guī)模的科研 與生產(chǎn)一體 化 的大公司 , 主要研究片簧式連接器 ： 如菲尼克斯、威德米勒、哈定、町洋公司等 。 這些公司的產(chǎn)品均為自動化流水線生產(chǎn) ,生產(chǎn)效率極高 ,引領(lǐng)整個(gè)國際市場 。 近幾年隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整 ，老產(chǎn)品已經(jīng)滿足不了 市場需求 ，自主創(chuàng)新和開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，成為國內(nèi)生產(chǎn)廠家的一種發(fā)展趨勢。 變電站的繼電保護(hù)裝置和測控裝置作為電力系統(tǒng)中重要的智能電子設(shè) 4 備，它的可靠性和安全性直接影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，其電磁兼容性是影響其可靠性和安全性的重要因素。 研究 防電磁干擾的端子 必將是市場發(fā)展 趨勢 。 本單位在保證軍工產(chǎn)品的同時(shí)，以市場需求為導(dǎo)向，力求自主創(chuàng)新，已經(jīng) 研發(fā)出具有中國特色的多 項(xiàng) 專用配套產(chǎn)品。以降低生產(chǎn)成本，提高科技含量 ,增強(qiáng)市場競爭力，逐步向國際市場進(jìn)軍。 通過本課題的研制，可以形成完全自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，成 為 山東省內(nèi)最 大的 連接器科研與生產(chǎn)一體 化 的大公司 , 填補(bǔ)國內(nèi)空白。 三、現(xiàn)有研究基礎(chǔ)、特色和優(yōu)勢 1、工作基礎(chǔ) 1 1、 對連接器 承受電磁干擾的能力進(jìn)行 研究 。 1 2、已經(jīng)掌握了連接器 應(yīng) 承受 電磁干擾 的 數(shù)據(jù) 。 1 3、 已 完成電磁兼容 電子線路 模塊 的初步試驗(yàn)。 2、工作條件 在各類電子系統(tǒng)中 ,尤其是在器件與組件、組件與機(jī)柜、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間 ,連接器起著電氣連接和信號傳遞的重要作用 ,是構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)所必須的基礎(chǔ)元件。 本單位是具有四十余年歷史的專業(yè)生產(chǎn)電連接器的企業(yè)， 產(chǎn)品生產(chǎn)需要的主要設(shè)備完全具備 。 連接器 必須的 主要 技術(shù) 特性 及使用環(huán)境條件 都已達(dá)到如：工作電壓、工作電流 、 低而穩(wěn)定的接觸電阻 、 工作溫度 (-55125甚至 -65 200 );抗腐蝕、耐潮濕、耐高沖擊和振動、高低溫、低氣壓以 及防砂塵、防霉菌 等 ; 具有 較低的電壓駐波比 , 防電暈 電磁兼容抗干擾 技術(shù)參數(shù) 、 保證電信號不中斷 ;嚴(yán)格的制造公差和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)并能經(jīng)受高等級的試驗(yàn)。正確選用材料和完善的工藝對保證連接器符合 電力行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)更是至關(guān)重要 5 的。 本單位已經(jīng)對電磁兼容抗干擾連接器有一定的研究，首先對電磁兼容連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究；對連接器 承受電磁干擾的能力進(jìn)行 研究； 已為本 項(xiàng)目收集了部分技術(shù)資料 ， 并 積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 3、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn) 1、 研發(fā)一種既對電場也對磁場有 屏蔽 效應(yīng)的功能性材料 2、 上述功能材料的涂裝工藝方法 3、 防 止 連接器導(dǎo)電 構(gòu) 件對外輻射電磁波的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4、 連接器導(dǎo)電構(gòu)件和連接界面減少回波反射的設(shè)計(jì) . 5、 連接器與電力設(shè)備接口處的無電磁泄漏的結(jié)構(gòu)和工藝 . 6、內(nèi)部嵌入的電子線路模塊設(shè)計(jì) 4、項(xiàng)目優(yōu)勢 1、在人才方面 本單位具有多年工作經(jīng)驗(yàn)的工程師 8 名 ,主要研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 和 材料性能 ,負(fù)責(zé) 產(chǎn)品研發(fā)的 專業(yè)工程技術(shù)人員 20 名 ,有豐富的模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 我們聘請南京電力自動化研究院的 兩位 高級工程師 ,專業(yè)研究 EMI在 線 模塊 。 我們與山東經(jīng)濟(jì)學(xué)院合作 ,進(jìn)行 計(jì)算機(jī)仿真和相關(guān) 軟件開發(fā)，我們有自己的銷售 團(tuán)隊(duì) ,有專業(yè)銷售經(jīng)驗(yàn) 。因此 ,我們在人才和技術(shù)方面已經(jīng)具備了開發(fā)此 項(xiàng)目 的條件。 2、在資源方面 本單位具有生產(chǎn)連接器的各種設(shè)備 ,如數(shù)控加工中心、 注塑機(jī)、 低 電阻 測試儀 、 介質(zhì)擊穿測試儀、絕緣電阻測試儀 、有一套專業(yè) 的 連接器組裝工 藝 裝備。在生產(chǎn)方面 ,有 自己的生產(chǎn)車間 ,有長期合作關(guān)系的外協(xié)廠家 ；有南京電力自動化研究院 提供 的 測試電磁兼容性能 的便利條件 , 具備 生 6 產(chǎn)電磁兼容抗干擾電力自動化連接器全部 條件 。 3、在產(chǎn)業(yè)化方面的優(yōu)勢 本單位有自己的銷售公司 ,有 上千家客戶 ,如南京南瑞集團(tuán)公司、煙臺東方電子、 北京四方繼保等全國各地 客戶 。 有一套科研、生產(chǎn)、銷售一體 化 的管理模式， 經(jīng)過精心策劃和組織 ,很容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 通過此課題的研究 與開發(fā) ， 不僅 能 使?jié)鲜械倪B接器行業(yè)增 加 技術(shù)含量 ,向國際市場進(jìn)軍， 還能培養(yǎng) 出 一批 能獨(dú)立進(jìn)行高科技產(chǎn)品開發(fā)的高技術(shù)人才 ,為企業(yè)今后的發(fā)展奠定良好的人才基 礎(chǔ)。 四、產(chǎn)業(yè)化前景及市場需求 1我國是個(gè)電力生產(chǎn)和消費(fèi)大國，近 20 年來電力市場需求持續(xù)強(qiáng)勁。據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)年鑒 : 2006 年新增 10KV 以上變電站 1320 座；新增電力裝機(jī)容量 2.1 億千伏安；新增變電站電力自動化控制柜 3.1 萬臺（套）； 2004-2006三年來銷售電量由 11200 億千瓦時(shí)，增加到 17097 億千瓦時(shí)，增長幅度 53%。 2電力自動化控制設(shè)備分為高、中、低三個(gè)電壓層次，使用量也呈現(xiàn)金字塔分布，高壓自動化控制系統(tǒng)在最上端，雖然數(shù)量少，但是技術(shù)難度最大，各項(xiàng)性能指標(biāo)要求最高。本項(xiàng)目定位于高、中 壓控制設(shè)備。 3本單位 原先 開發(fā)的新型專用連接器，已經(jīng)成功試用于南京南瑞集團(tuán)的新型高壓設(shè)備上（ 750 千伏大型變電站青海官亭變電站）。電力自動化系統(tǒng)控制柜內(nèi)部操作箱的后插拔式結(jié)構(gòu)是一種發(fā)展趨勢。我廠 已有 兩種產(chǎn)品， 符合此一 發(fā)展趨勢。南京南瑞集團(tuán)已將此二種專用連接器應(yīng)用于中壓自控設(shè)備。據(jù) 2007 上半年合同統(tǒng)計(jì) : 此 兩種產(chǎn)品各 2 千套 /每月 ,銷售額計(jì) 120 萬元 /月 ,中試階段后將實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn) ,使用量將會逐步遞增。 由于南京南瑞集團(tuán)在行業(yè)內(nèi)的特殊地位，在行業(yè)內(nèi)具有示范帶動作用。因此，新型專用連接器，產(chǎn)業(yè)化前景良好。 五、研究內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 7 （一）研究內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 1高、中、低三個(gè)電壓等級變電站電磁環(huán)境的差異和數(shù)量等級。 2變電站環(huán)境中電磁干擾源的種類和其各自的數(shù)量等級。 預(yù)期目標(biāo)為：掌握不同等級電站 內(nèi)外 干擾源的主次、表現(xiàn)型式和數(shù)量等級。 3電力自動化系統(tǒng)控制柜內(nèi)部的電磁環(huán)境。 預(yù)期目標(biāo)為：了解控制柜內(nèi)部電磁幅射源的分布位置和各自的場強(qiáng)：了解外部干擾源進(jìn)入 的 路徑和從內(nèi)部測定的場強(qiáng)。 4電磁兼容連接器抗干擾方案研究。 5電磁兼容連接器與電磁兼容機(jī)箱的接口方案。 預(yù)期目標(biāo)為：實(shí)現(xiàn)物理的、電子的抗干擾方式，與電磁兼 容機(jī)箱形成無泄露、抗外部干擾的整體。 6、 內(nèi)部嵌入的線路模塊設(shè)計(jì) 預(yù)期目標(biāo)為： 實(shí)現(xiàn) 瞬間斷路時(shí)的自控功能 7、研究測試方法及工裝設(shè)計(jì) （二）其他目標(biāo) 1、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)： 電力自動化專用連接器項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資總額 100 萬元，項(xiàng)目完成后，實(shí)現(xiàn)年生產(chǎn)能力 9 萬套；銷售收入 950 萬元；年利稅總額 161 萬元。 2、技術(shù)、質(zhì)量指標(biāo)：形成產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)： a.絕緣電阻 1000 M b.抗電強(qiáng)度 2500V/AC/1min c.接觸電阻 0.01 d.大電流沖擊 250A 1S e.阻燃等級 94 V0 熱變形溫度 120 f.頻率范圍 9kKz-30MHz 8 g.帶內(nèi)損耗 10Db 1db h.電壓駐波比 1.25 形成的知識產(chǎn)權(quán) : 本項(xiàng)目予計(jì)可獲得一項(xiàng)國內(nèi)發(fā)明專利 ,兩項(xiàng)實(shí)用新型專利 和兩項(xiàng)外觀設(shè)計(jì)專利 ；形成 EMI 連接器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 六、研究方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解 1、本項(xiàng)目的合作單位有如下分工： 南京電力自動化研究院負(fù)責(zé)研究不同等級電站內(nèi)、外部干擾源的種類、 表現(xiàn)型式和數(shù)量等級。自動化控制設(shè)備機(jī)柜的抗干擾解決方案。 我廠、山東經(jīng)濟(jì)學(xué)院負(fù)責(zé)研究電力自動化控制設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部的電磁 環(huán)境，連接器的以及機(jī)柜和連接器的接口處的抗干擾方案。 2、研發(fā)流程： 電磁環(huán)境調(diào)研總體設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)提供樣品上機(jī)測評小批量用于整機(jī)整機(jī)現(xiàn)場試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋制訂改進(jìn)方案實(shí)施改進(jìn)方案中型上機(jī)試驗(yàn) 3研究方法 以科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段測評電磁環(huán)境； 試驗(yàn)新的對電和磁有屏蔽作用的功能性材料； 新的涂裝、電裝工藝試驗(yàn)； 連接器的防幅射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證： 以科學(xué)實(shí)驗(yàn)的 結(jié) 果進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 采用或借用已有的成熟技術(shù)，如軍工線簧技術(shù)。 4、 研究條件 按照分工， 依托合作單位的設(shè)備優(yōu)勢，完成其分管的課題。 本單位與本課題相關(guān)的儀器設(shè)備有： 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 2 臺 高檔微機(jī) 50 余臺 9 低阻測試儀 2 臺 抗電強(qiáng)度測試儀 2 臺 絕緣電阻測試儀 2 臺 駐波比測試儀 1 臺 普通示波器 2 臺 具備開發(fā)本課題的基本設(shè)備。 本單 位有研發(fā)中心建制， 有 連接器領(lǐng)域 的 常規(guī)研發(fā)設(shè)施、生產(chǎn)場地 和 輔助設(shè)施，但在 EMI 測試手段方面欠缺，須添置 。 5、連接器的生產(chǎn)過程中沒有“三廢”產(chǎn)生，本廠的電鍍工序委托具有環(huán)保資質(zhì)的外協(xié)廠家加工。 6、本單位具有多年形成的自主銷售網(wǎng)絡(luò)，加之南瑞集團(tuán)的示范作用，可逐步帶動相關(guān)市場。 七、年度計(jì)劃目標(biāo)及投資 項(xiàng)目開發(fā)的起止時(shí)間 :2006 年 3 月 -2008 年 2 月 2006 年 度研究計(jì)劃及達(dá)到的目標(biāo) ; 1、 研究 電磁兼容 連接器的各種 性 能 。 EMI 抗電強(qiáng)度、接觸電阻、大電流沖擊、頻率范圍、絕緣電阻、熱變形溫度 、散熱性能、穩(wěn)定性 ,壽命等 。 達(dá)到的目的 :為下一步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。 2、 進(jìn)一步研究連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 達(dá)到 目的 :實(shí)現(xiàn)在原有連接器內(nèi)部 嵌入 抗干擾 電磁 集成模塊 3、 研究所選用的 功 能 材料、金屬材料等應(yīng)用材料 達(dá)到的目的 : 實(shí)現(xiàn)電磁兼容連接器的各種性能 4、 研究電子線路集成 EMI 模塊 達(dá)到的目的 :增加連接 器 EMI 功能 , 達(dá)到 本項(xiàng)目 研究的主要核心 目標(biāo) 。 2006 年 度 資金投入共計(jì) 30 萬 2007 年 度研究計(jì)劃及達(dá)到的目標(biāo) ; 1、 研究電磁兼容連接器 10 達(dá)到的目的 :整理資料，編制軟件 ,加工 各種零部件 ,測試樣件。 2、 完成具有基本功 能的產(chǎn)品 達(dá)到的目的 : 產(chǎn)品樣件的測試及上機(jī)試用，小批量生產(chǎn) 20 套，供客戶上機(jī)實(shí)驗(yàn)。 2007 年度資金投入估計(jì) 45 萬 2008 年度研究計(jì)劃及達(dá)到的目標(biāo) ; 課題鑒定 ,進(jìn)入批量生產(chǎn) 2008 年度資金投入估計(jì) 25 萬 11 八、主要研究人員和單位情況及具備的條件 1、主要研究人員情況 工作單位 專業(yè) 學(xué)歷 學(xué)位 職稱 級別 職稱 工作業(yè)績 本單位 機(jī)電一體化 本科 中級 工程師 有多年的工作經(jīng)驗(yàn) ,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)上有突出成績 ,開發(fā)出 50 多種連接器 。三峽工程用連接器 ； 我國第一座 750 千伏大型變電站用連接器；參加 出口馬來西亞、泰國等 連接器設(shè)計(jì)。 獲得 專利 3 項(xiàng)，發(fā)表論文一 篇 。 本單位 機(jī)械設(shè)計(jì) 本科 中級 工程師 主要研究工程塑料、有色金屬材料，注塑工藝等，參加設(shè)計(jì)多項(xiàng)產(chǎn)品。 發(fā)表論文二篇；獲得專利 2 項(xiàng) 本單位 機(jī)械設(shè)計(jì) 本科 中級 工程師 有豐富的機(jī)械工藝、制造技術(shù)，研究金屬工藝、機(jī)加工工藝， 參加多項(xiàng)產(chǎn)品的制造。發(fā)表論文二篇。 合作單位 無線電 研究生 碩士 高級 教授 完成了省科委項(xiàng)目：高速無線電尋呼接收機(jī)，任項(xiàng)目組組長。完成了橫向課題 :液晶顯示器（含 VIDEO 和 TV 模塊）產(chǎn)品的開發(fā)項(xiàng)目。任項(xiàng)目組組長。 完成了橫向課題： USB FLASH DISK 及基于 USB 接口和 IC 卡技術(shù)電子身份認(rèn)證項(xiàng)目的開發(fā)。任項(xiàng)目組組長。 完成了橫向課題： SIM 卡研究與開發(fā)。任項(xiàng)目組組長。 完成了完成了橫向課題：智能充電器項(xiàng)目的開發(fā)。任項(xiàng)目組