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1、济南市科技发展计划项目可行性研究报告项目名称：电磁兼容抗干扰电力自动化连接器领 域：先进制造及自动化起止时间：2006年3月至2008年3月 电磁兼容抗干扰电力自动化连接器可行性研究报告一、立项的背景和意义1、本单位是具有四十余年历史的专业生产电连接器的企业，与国内电力自动化控制设备制造的龙头南京电力自动化研究院（南京南瑞集团）的合作，已有近三十年的历史。 变电站的继电保护装置和测控装置作为电力系统中重要的智能电子设备，它的可靠性和安全性直接影响电力系统的经济安全运行，其电磁兼容性是影响其可靠性和安全性的重要因素，必须高度重视。变电站的继电保护装置和测控装置面对的主要问题之一就是其承受电磁干扰
2、的能力，在GB/T4365-1995中电磁干扰的定义是:任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。由于变电站本身就处于一个极为复杂的电磁环境,存在多种电磁干扰源,这样的电磁环境对继电保护装置和测控装置极为不利, 可能导致装置的误动或拒动，酿成大事故。因此，必须深入了解变电站二次智能电子设备的电磁兼容问题，并且找出解决问题的方法。 研究电磁兼容抗干扰电力自动化连接器,就是解决此项问题的方法之一。另外,生产电连接器的著名企业德国西门子公司、菲尼克斯等公司目前还没有此类EMI产品可替代解决。为了进一步提升设备总体的科技含量，增强在国际市场的竞争力，我厂与南瑞
3、合作开发具有自主知识产权的电磁兼容抗干扰电力自动化专用连接器产品。本课题在自有技术基础上进行创新,特别是要突破关键技术。研发形式采用企业与企业、企业与学校合作的方式,充分发挥各方的优势。 通过本课题的研究,可以解决国内电力行业在电磁兼容性方面的不足,提高继电保护装置和测控装置的抗电磁干扰能力,达到国际先进水平,填补国内空白。另外,本课题形成的关键技术完全适合其它领域如电子仪器、航海、邮电通讯、无线电、机床等领域,具有广阔的应用前景和市场需求,必将为我市的发展发生巨大的影响。二、国内外现状和发展趋势据美国市场研究公司Bishop&Associates统计,2005年全世界连接器销售额为35484
4、3亿美元,比2004年增长62%。按地区划分的市场份额见表1。表1世界各地区连接器销售额地区2004年销售（亿美元）2005年销售（亿美元）增长（%）北美90.87693.2392.6欧洲80.86488.4531.9日本58.02659.3622.3中国41.18549.46420.1亚太38.59342.57010.3其他18.70521.75516.3总计334.189354.8436.2 从表中可以看出,中国仍然是增长最快的地区,增长率达201%。目前，国内对电力自动化行业所选用的专用连接器研究的较少。有部分企业如洛阳158厂、绵阳796厂主要研究生产军工产品上用的圆形连接器,效率低、
5、成本高, 批量小,很难形成自动流水线组装生产。国内连接器生产厂家较多,大多为民用产品,并且大多仿制国外厂家的产品,没有形成自主知识产权的产品，主导潮流完全依赖国外。在国外,早已经把连接器作为一项重要电子产品，形成具有相当规模的科研与生产一体化的大公司, 主要研究片簧式连接器：如菲尼克斯、威德米勒、哈定、町洋公司等。这些公司的产品均为自动化流水线生产,生产效率极高,引领整个国际市场。 近几年随着市场经济的发展和国家产业政策的调整，老产品已经满足不了市场需求，自主创新和开发自主知识产权的产品，成为国内生产厂家的一种发展趋势。变电站的继电保护装置和测控装置作为电力系统中重要的智能电子设备，它的可靠性
6、和安全性直接影响电力系统的经济安全运行，其电磁兼容性是影响其可靠性和安全性的重要因素。研究防电磁干扰的端子必将是市场发展趋势。本单位在保证军工产品的同时，以市场需求为导向，力求自主创新，已经研发出具有中国特色的多项专用配套产品。以降低生产成本，提高科技含量,增强市场竞争力，逐步向国际市场进军。通过本课题的研制，可以形成完全自主知识产权的产品，成为山东省内最大的连接器科研与生产一体化的大公司, 填补国内空白。三、现有研究基础、特色和优势 1、工作基础 11、对连接器承受电磁干扰的能力进行研究。 12、已经掌握了连接器应承受电磁干扰的数据。 13、已完成电磁兼容电子线路模块的初步试验。 2、工作条
7、件在各类电子系统中,尤其是在器件与组件、组件与机柜、系统与子系统之间,连接器起着电气连接和信号传递的重要作用,是构成一个完整系统所必须的基础元件。本单位是具有四十余年历史的专业生产电连接器的企业，产品生产需要的主要设备完全具备。连接器必须的主要技术特性及使用环境条件都已达到如：工作电压、工作电流、低而稳定的接触电阻、工作温度(-55125甚至-65200);抗腐蚀、耐潮湿、耐高冲击和振动、高低温、低气压以及防砂尘、防霉菌等;具有较低的电压驻波比, 防电晕电磁兼容抗干扰技术参数、保证电信号不中断;严格的制造公差和坚固的结构并能经受高等级的试验。正确选用材料和完善的工艺对保证连接器符合电力行业标准
8、更是至关重要的。本单位已经对电磁兼容抗干扰连接器有一定的研究，首先对电磁兼容连接器内部结构进行研究；对连接器承受电磁干扰的能力进行研究；已为本项目收集了部分技术资料，并积累了一定的经验。3、项目创新点 1、研发一种既对电场也对磁场有屏蔽效应的功能性材料 2、上述功能材料的涂装工艺方法 3、防止连接器导电构件对外辐射电磁波的结构设计 4、连接器导电构件和连接界面减少回波反射的设计. 5、连接器与电力设备接口处的无电磁泄漏的结构和工艺. 6、内部嵌入的电子线路模块设计 4、项目优势 1、在人才方面 本单位具有多年工作经验的工程师8名,主要研究产品结构和材料性能,负责产品研发的专业工程技术人员20名
9、,有丰富的模具设计及制造技术经验。我们聘请南京电力自动化研究院的两位高级工程师,专业研究EMI在线模块。我们与山东经济学院合作,进行计算机仿真和相关软件开发，我们有自己的销售团队,有专业销售经验。因此,我们在人才和技术方面已经具备了开发此项目的条件。 2、在资源方面 本单位具有生产连接器的各种设备,如数控加工中心、注塑机、低电阻测试仪、介质击穿测试仪、绝缘电阻测试仪、有一套专业的连接器组装工艺装备。在生产方面,有自己的生产车间,有长期合作关系的外协厂家；有南京电力自动化研究院提供的测试电磁兼容性能的便利条件, 具备生产电磁兼容抗干扰电力自动化连接器全部条件。 3、在产业化方面的优势 本单位有自
10、己的销售公司,有上千家客户,如南京南瑞集团公司、烟台东方电子、北京四方继保等全国各地客户。有一套科研、生产、销售一体化的管理模式，经过精心策划和组织,很容易实现产业化。 通过此课题的研究与开发，不仅能使济南市的连接器行业增加技术含量,向国际市场进军，还能培养出一批能独立进行高科技产品开发的高技术人才,为企业今后的发展奠定良好的人才基础。四、产业化前景及市场需求 1我国是个电力生产和消费大国，近20年来电力市场需求持续强劲。据国家电网统计年鉴: 2006年新增10KV以上变电站1320座；新增电力装机容量2.1亿千伏安；新增变电站电力自动化控制柜3.1万台（套）；2004-2006三年来销售电量
11、由11200亿千瓦时，增加到17097亿千瓦时，增长幅度53%。2电力自动化控制设备分为高、中、低三个电压层次，使用量也呈现金字塔分布，高压自动化控制系统在最上端，虽然数量少，但是技术难度最大，各项性能指标要求最高。本项目定位于高、中压控制设备。3本单位原先开发的新型专用连接器，已经成功试用于南京南瑞集团的新型高压设备上（750千伏大型变电站青海官亭变电站）。电力自动化系统控制柜内部操作箱的后插拔式结构是一种发展趋势。我厂已有两种产品，符合此一发展趋势。南京南瑞集团已将此二种专用连接器应用于中压自控设备。据2007上半年合同统计: 此两种产品各2千套/每月,销售额计120万元/月,中试阶段后将
12、实现大批量生产,使用量将会逐步递增。由于南京南瑞集团在行业内的特殊地位，在行业内具有示范带动作用。因此，新型专用连接器，产业化前景良好。五、研究内容与预期目标（一）研究内容与预期目标1高、中、低三个电压等级变电站电磁环境的差异和数量等级。2变电站环境中电磁干扰源的种类和其各自的数量等级。预期目标为：掌握不同等级电站内外干扰源的主次、表现型式和数量等级。3电力自动化系统控制柜内部的电磁环境。预期目标为：了解控制柜内部电磁幅射源的分布位置和各自的场强：了解外部干扰源进入的路径和从内部测定的场强。4电磁兼容连接器抗干扰方案研究。5电磁兼容连接器与电磁兼容机箱的接口方案。预期目标为：实现物理的、电子的
13、抗干扰方式，与电磁兼容机箱形成无泄露、抗外部干扰的整体。6、内部嵌入的线路模块设计预期目标为：实现瞬间断路时的自控功能7、研究测试方法及工装设计（二）其他目标1、经济目标：电力自动化专用连接器项目预计投资总额100万元，项目完成后，实现年生产能力9万套；销售收入950万元；年利税总额161万元。2、技术、质量指标：形成产品的主要技术参数： a.绝缘电阻1000 M b.抗电强度2500V/AC/1minc.接触电阻0.01 d.大电流冲击 250A 1S e.阻燃等级94 V0 热变形温度120f.频率范围 9kKz-30MHzg.带内损耗 10Db1db h.电压驻波比1.25形成的知识产权
14、: 本项目予计可获得一项国内发明专利,两项实用新型专利和两项外观设计专利；形成EMI连接器的行业标准。六、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、本项目的合作单位有如下分工：南京电力自动化研究院负责研究不同等级电站内、外部干扰源的种类、表现型式和数量等级。自动化控制设备机柜的抗干扰解决方案。我厂、山东经济学院负责研究电力自动化控制设备机柜内部的电磁 环境，连接器的以及机柜和连接器的接口处的抗干扰方案。2、研发流程：电磁环境调研总体设计产品设计工装设计提供样品上机测评小批量用于整机整机现场试验现场试验数据反馈制订改进方案实施改进方案中型上机试验3研究方法以科学实验手段测评电磁环境；试验新的对电
15、和磁有屏蔽作用的功能性材料；新的涂装、电装工艺试验；连接器的防幅射结构设计；用计算机仿真技术进行设计和验证：以科学实验的结果进行创新设计。采用或借用已有的成熟技术，如军工线簧技术。4、研究条件 按照分工，依托合作单位的设备优势，完成其分管的课题。本单位与本课题相关的仪器设备有：网络服务器 2台高档微机 50余台低阻测试仪 2台抗电强度测试仪 2台绝缘电阻测试仪 2台驻波比测试仪 1台普通示波器 2台具备开发本课题的基本设备。 本单位有研发中心建制，有连接器领域的常规研发设施、生产场地和辅助设施，但在EMI测试手段方面欠缺，须添置。5、连接器的生产过程中没有“三废”产生，本厂的电镀工序委托具有环
16、保资质的外协厂家加工。6、本单位具有多年形成的自主销售网络，加之南瑞集团的示范作用，可逐步带动相关市场。七、年度计划目标及投资项目开发的起止时间:2006年3月-2008年2月2006年度研究计划及达到的目标;1、 研究电磁兼容连接器的各种性能。EMI抗电强度、接触电阻、大电流冲击、频率范围、绝缘电阻、热变形温度、散热性能、稳定性,寿命等。 达到的目的:为下一步结构设计做好准备。2、 进一步研究连接器内部结构。 达到目的:实现在原有连接器内部嵌入抗干扰电磁集成模块3、 研究所选用的功能材料、金属材料等应用材料达到的目的: 实现电磁兼容连接器的各种性能4、 研究电子线路集成EMI模块 达到的目的
17、:增加连接器EMI功能, 达到本项目研究的主要核心目标。2006年度资金投入共计30万2007年度研究计划及达到的目标;1、 研究电磁兼容连接器 达到的目的:整理资料，编制软件,加工各种零部件,测试样件。2、 完成具有基本功能的产品达到的目的: 产品样件的测试及上机试用，小批量生产20套，供客户上机实验。2007年度资金投入估计45万 2008年度研究计划及达到的目标; 课题鉴定,进入批量生产2008年度资金投入估计25万八、主要研究人员和单位情况及具备的条件1、主要研究人员情况 工作单位专业学历学位职称级别职称工作业绩本单位机电一体化本科中级工程师有多年的工作经验,在产品结构及模具设计上有突
18、出成绩,开发出50多种连接器。三峡工程用连接器；我国第一座750千伏大型变电站用连接器；参加出口马来西亚、泰国等连接器设计。获得专利3项，发表论文一篇。本单位机械设计本科中级工程师主要研究工程塑料、有色金属材料，注塑工艺等，参加设计多项产品。发表论文二篇；获得专利2项本单位机械设计本科中级工程师有丰富的机械工艺、制造技术，研究金属工艺、机加工工艺，参加多项产品的制造。发表论文二篇。合作单位无线电研究生硕士高级教授完成了省科委项目：高速无线电寻呼接收机，任项目组组长。完成了横向课题:液晶显示器（含VIDEO和TV模块）产品的开发项目。任项目组组长。完成了横向课题：USB FLASH DISK及基
19、于USB接口和IC卡技术电子身份认证项目的开发。任项目组组长。完成了横向课题：SIM卡研究与开发。任项目组组长。完成了完成了横向课题：智能充电器项目的开发。任项目组组长。 合作单位无线电研究生硕士高级教授完成中文传呼机软件、液晶显示器软件、智能充电器软件、DVD电池保护软件等多种软件的开发。合作单位自动化控制研究生硕士高级教授研究电力自动化控制系统关键技术,国家863”计划的项目负责人,发表多篇论文,为电力自动化行业作出巨大贡献合作单位自动化控制研究生硕士高级教授研究电力自动化控制系统软件开发,参加国家863”计划,参加多种软件的开发设计 2、研发单位简况 本单位近几年开发新产品三十多项, 其
20、中部分新型专用连接器已经成功的在南京南瑞集团的新型高端设备（750千伏大型变电站青海官亭变电站）上使用，得到终端用户的好评和认可。在2006年出口马来西亚、泰国、新家坡等国家,取得可喜成绩。申报5项专利。2006年实现销售额1200万,利税200万。本单位现有主要生产设备58台，工装模具制造设备26台，测量试验设备17台，设备状况良好，能满足一般生产要求。九、经费预算本课题共需资金:100万其中已投资设备:42万生产检测设备投资:28万(企业自筹)所需新增研究经费:30万元,此经费需申请三项科技经费。所需经费详细计算如下1、 仪器设备费: 3.8万元2、 能源材料费: 15.2万元3、 实验外协费:3.8万元4、 资料印刷费:1万元5、 差旅费 2万元6、 人员劳务费 2.2万元 7、 其它费: 2万元总计共计经费30万元
