电力自动化专用连接器项目可行性研究报告

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 2 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 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 3 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 354 843 亿美元 ,比 2004 年增长 6 2%。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 90.876 93.239 2.6 欧洲 80.864 88.453 1.9 日本 58.026 59.362 2.3 中国 41.185 49.464 20.1 亚太 38.593 42.570 10.3 其他 18.705 21.755 16.3 总计 334.189 354.843 6.2 从表中可以看出 ,中国仍然是增长最快的地区 ,增长率达 20 1%。 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、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 4 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。 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 1 1、 对连接器 承受电磁干扰的能力进行 研究 。 1 2、已经掌握了连接器 应 承受 电磁干扰 的 数据 。 1 3、 已 完成电磁兼容 电子线路 模块 的初步试验。 2、工作条件 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 -65 200 );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 标准更是至关重要 5 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 ,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 6 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 7 （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/1min c.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 120 f.频率范围 9kKz-30MHz 8 g.带内损耗 10Db 1db h.电压驻波比 1.25 形成的知识产权 : 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 9 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 :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 10 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 11 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