1、河北省应用基础研究基地“十一五”发展规划基地名称：电磁场与电工产品可靠性应用基础研究基地依托单位：河北工业大学主 持 人：颜威利联系电话：022-26564865填报日期：2006 年 2 月 28 日12一、应用基础研究基地基本进展“电磁场与电工产品可靠性应用基础研究基地”成立于 2001 年，依托河北工业大学，整合保定天威集团、河北科技大学、华北电力大学等全省相关领域科技资源，理论研究与解决工程实际问题并重，以电气工程学科与生命学科、材料学科及信息学科交叉研究、共同发展为特色。 “十五”期间，在各部门的大力支持下，基地建设取得了长足进步。基地注重科研成果向现实生产力的转化，产出的应用基础研
2、究成果和先进适用技术广泛应用于相关行业，为我省经济、社会发展提供了大量的基础理论成果储备，为社会培养和输送了大量的高水平人才。（一）研究领域不断拓展，学术水平大幅度提升应用基础研究基地重视传统电工技术与生物医学工程相结合，工程电磁场的理论与材料科学技术相结合，传统电器和智能电器相结合，拓展了研究领域，强化了传统优势学科。“十五”期间，本基地共承担国家 863 计划项目、国家自然科学基金重点资助项目、霍英东青年教师基金资助项目、河北省自然科学基金、天津市自然科学基金等省部级以上课题 68 项，获得资助 684 万元。其中河北省自然基金项目（包括重点项目）37 项，共 386 万元；天津市自然基金
3、项目 9 项，共 84.5 万元；科技部重大基础研究前期研究专项项目 1 项，金额 55 万元；教育部博士点基金项目 1 项，金额 6 万元；获得霍英东基金项目 1 项，金额$1.58 万元。“十五”期间，本基地共鉴定项目 24 项，取得国际先进水平以上成果 21项；获省部以上科技奖励 11 项，其中“低压电器试验技术与检测技术的研究”获得国家科技进步二等奖、 “现代工程电磁场理论与新技术研究”获得河北省科学技术突出贡献奖；出版著作 10 部；在国内外核心期刊上发表学术论文 130 多篇、三大检索收录 80 余篇，其中 SCI 收录 30 多篇，在国际上公认的电类最高级别的刊物 IEEE TR
4、ANSECTIONS 上共发表论文 16 篇；研究成果列入应用开发类研究计划的 13 项，直接服务于企业生产的 51 项；申报国家专利 21 项，已授权专利 8 项。（二）培养高层次人才，优秀团队逐步形成3本基地拥有一支结构合理、实力强的学术队伍，具有雄厚的科研和教学基础。主要学术骨干队伍达 42 人，其中博士生导师 13 人，具有博士学位 37 人、高级职称 38 人，同时具有博士学位和高级职称的 33 人。40 岁以下的 21 人，40-50 岁的 16 人，50-60 岁的 2 人，60 岁以上的 3 人，在电磁场与电工产品可靠性领域形成了老中青相结合的研究群体。基地高度重视研究队伍的建
5、设与高层次人才的培养。通过承担基础研究项目锻炼研究队伍，提高科研能力和学术水平。 “十五”期间，基地学术团队不断壮大，年龄结构、学历结构不断优化。40 岁以下青年教师均具有博士学位或正在攻读博士学位，3 人新聘为博士生导师，16 人破格晋升为副教授、教授。2003 年杨庆新教授当选为国际电磁场计算学会理事；陆俭国教授当选为中国电工技术学会常务理事，颜威利教授当选为理事；2004 年陆俭国教授获得“河北省优秀专业技术人才”称号；2005 年李奎教授获得“全国优秀博士后”称号。本基地可以培养本科、硕士、博士和博士后四个不同层次的人才，具有完备的人才培养体系。近五年来基地共培养博士 40 名，硕士
6、98 名。博士研究生都参加了国家和省基金资助项目的研究工作，研究成果大部分发表在 IEEE Transaction on Magnetics、IEEE Transaction on Applied Superconductivity、中国电机工程学报和电工技术学报等国内外著名刊物上，1 篇博士学位论文被评为河北省 2005 年度优秀博士学位论文。基地紧密结合行业发展，与我国相关知名企业博士后工作站密切合作，在德力西集团有限公司博士后科研工作站、人民电器集团有限公司博士后科研工作站、常熟开关制造有限公司博士后科研工作站、厦门宏发电声有限公司博士后科研工作站等均有本基地派出的博士后，为企业的长远发
7、展作出了重要贡献。（三）传统学科保持优势，新兴学科蓬勃发展通过开展高水平的基础研究工作，基地在学科建设、学位点建设方面取得了良好的成绩。2001 年获得“电气工程”博士后科研流动站；2002 年“电机与电器”学科被评为国家级重点学科；2003 年获得“电气工程”一级学科博士学位授予权；在 2004 年基地的重要研究方向电机与电器在省级重点学科评估中被评为优秀学科。2005 年“电工理论与新技术”被评为河北省重点学科。4基地的建设扩大了我省相关领域及专家在国内学术界的影响，中国电工技术学会理论电工专委会和可靠性专委会均挂靠在本基地。（四）研究手段日趋完善，基础条件快速提高“十五”期间，本基地科研
8、基础条件不断得到完善，具有实验室面积 1500平方米，购置了科研仪器设备和有关大型软件，其中 10 万元以上的 20 余台（件） ，典型设备有 128 导脑电信号分析仪、智能断路器通信实验系统、单晶生长用永磁磁体装置等、横向磁通感应加热装置等。2003 年“河北省电磁场与电器可靠性重点实验室” ，被批准为省部共建国家重点实验室培育基地。2004 年 5 月通过了省科技厅组织的由樊明武和饶芳权院士等组成的专家组的验收。（五）产学研结合紧密，支撑行业能力进一步提高本基地与保定天威集团、河北晶龙实业集团有限公司、厦门宏发电声有限公司等合作，开拓产学研结合新形式，取得了一批高水平的研究成果，为产品质量
9、的提高和更新换代发挥了重要作用，为河北省经济建设服务乃至为我国电工行业、信息产业的发展提供成果储备与先进适用技术。如：“单晶生长用永磁磁体的研制与产业化”项目，研制出我国首台六英寸硅晶体生长用永磁磁场装置和自控永磁可变磁场装置，在宁晋晶龙实业集团有限公司应用后所拉单晶硅质量明显提高，晶片中氧含量平均降低 50%以上，电耗降低了 95以上，具有重要的科学意义和工业应用价值。 “低压电器试验技术与检测技术的研究” 提出了保护成功率及操作故障率作为保护电器的主要可靠性指标，提出了保护电器的成功率验证试验方案，出版了专著低压保护电器可靠性理论及其应用 ，完成了“家用和类似用途的过电流保护断路器可靠性试
10、验方法”等两个行业标准的制订。（六）学术影响进一步扩大，学术合作进一步拓展“十五”期间，本基地成功举办了“第一届电工产品可靠性与电接触国际会议”和 2 次全国学术会议，受到国内外同行知名专家的高度评价；参加国际国内学术会议共 50 多人次，并先后 20 多次邀请多名国内外学者来我基地进行学术交流。5基地与剑桥大学、匹兹堡大学、佛罗里达国际大学、休斯敦 Baylor 医学院等国际知名大学、科研机构建立了良好的合作研究关系，2004 年成立了“河北工业大学- 罗克韦尔自动化智能电器实验室” ，活跃的学术交流为基地的科学研究注入了新的活力。二、 “十一五”基地发展指导思想基地贯彻“自主创新、重点跨越
11、、支撑发展、引领未来”的科技工作方针，理论研究与解决工程实际问题并重，整合全省相关科技资源，突出重点，培养优秀学术团队，进一步强化现代工程电磁技术及应用、电工产品可靠性理论两个传统优势研究领域，加强交叉学科发展，提高我省乃至我国相关行业自主创新能力。三、发展目标在现代工程电磁技术及应用、电工产品可靠性理论及电接触技术的研究、电器检测技术与现代设计技术的研究方面，强化自主创新，继续强化在国内外的学术地位；在生物医学电磁技术、电器智能化技术的研究、磁材料与器件研究方向，跟踪国际前沿，力争取得一批高水平的理论研究成果和应用成果，并逐步推向应用。研究队伍建设方面：在“十一五”期间，形成年龄、专业、学历
12、结构合理的研究梯队，培养 5 名学术造诣较高、在国内外具有一定影响的专家，并以他们为中心形成优秀的学术团队。对年轻学术骨干予以重点培养和扶植，为社会培养一批以博士、博士后为主的高层次人才。研究条件方面：加强与国内企业和高校、科研院所的合作，开展国际间的交流与合作，吸引国内外优秀科技工作者到实验室工作，提高科技创新能力，增强承担国家级重大科研任务的能力。力争通过“十一五”的发展，将本基地建设成为在国际上具有一定影响、属国内一流水平的“电磁场与电工产品可靠性应用基础研究基地” ，力争成为国家重点实验室。四、研究方向、主要研究内容、学术带头人、骨干队伍6（一）研究方向及研究内容1、现代工程电磁技术及
13、应用研究内容：研究工程电磁场的数值计算方法和磁技术及应用，涉及电磁场与其他物理场的耦合问题、工程磁损耗计算与分离技术、永磁计算方法及应用、新型电磁传感技术研究、电磁冶金的理论研究及其应用、全局优化方法的研究及其在电磁装置优化设计中的应用、特高压大型变压器瞬态电磁场分析和电磁兼容技术等方面的研究。研究重点：（1）研究特高压设备的损耗与发热问题，以及特高压电场分析与全局优化设计。（2）新型高性能电工材料应用特性建模技术研究。（3）变压器过励磁和涌流问题的研究。（4）磁通感应加热技术研究。尤其是横向磁通感应加热、冷坩埚电磁连铸、行波感应加热和全局优化方法等的理论研究和应用。（5）新型电磁传感技术研究
14、。2、电工产品可靠性理论及电接触技术的研究研究内容：紧紧围绕电工产品可靠性技术，重点开展保护类电器可靠性技术、低压成套开关设备可靠性技术、电力系统继电保护装置可靠性技术、电接触可靠性技术及新型电接触材料的研究工作。研究重点：（1）研究塑壳断路器的失效机理及可靠性技术的研究，制订塑壳断路器的可靠性指标，提出塑壳断路器的可靠性验证试验方案与试验方法，研究塑壳断路器的失效机理、研制塑壳断路器的瞬动保护、过载保护及操作可靠性试验设备，制订塑壳断路器可靠性考核的行业标准。（2）进行低压成套开关设备及电力系统继电保护装置的可靠性研究，制订低压成套开关设备的可靠性指标体系，建立低压成套开关设备的故障树模型，
15、研究低压成套开关设备的可靠性分析方法；研究改进与提高低压成套开关设备7可靠性的措施；编制实现上述方法的软件。 （3）进行新型电接触材料的研究，通过加入添加剂的方法，对触头材料的显微组织、物理、机械性能及表面组织、形貌进行分析，进行电气性能测试，使新材料不仅能满足环保的要求，而且具有较高的机械电气性能。（4）研究控制系统用电器可靠性关键新技术，包括电接触可靠性理论与分析方法、失效机理以及提高可靠性的措施、计算机集中监控和远程监控的可靠性检测技术、设计理论及其方法等。3、生物电磁技术研究内容：生物电磁技术是电气工程与生命科学、信息技术、计算机技术进行多学科交叉研究形成的新的学科方向，包括生物医学电
16、磁场数值计算方法及应用、生物医学信号检测与处理、医学成像及信息处理技术等方面的研究。研究重点：（1）脑功能研究及应用。进行脑电源定位的正、逆问题求解方法的研究；利用 128 导脑电分析系统，进行自发脑电、诱发脑电特征信号的提取方法、信号非线性分析的研究，开展脑认知及事件相关电位（ERP）研究，开展脑机接口（BCI ）软硬件设计与实现等方面的研究。（2）特高压电磁环境的生物效应研究。包括特高压电磁环境的仿真分析，特高压电磁场对生物体的影响，可听噪声对人体心电、脑电等影响的研究。（3）生物医学电阻抗成像技术的研究。研究三维图像重建算法、三维阻抗成像硬件系统的设计和测试，力争实现三维阻抗实时成像，向
17、临床应用迈进。（4）经颅磁刺激技术的机理及应用研究。研究磁刺激对大脑神经作用机理和效应以及其在人体疾病治疗、康复等方面的应用。（5）医学图像处理技术研究。对图像分割、增强、复原等方法进行研究，由磁共振图像对真实人体进行建模，研究红外图像处理技术及应用。4、电器智能化技术的研究研究内容：紧紧围绕电器智能化技术，重点开展智能化理论的研究，并进行电器的智能化检测技术研究、智能化算法研究、智能化信息提取与处理研究以及网络化8研究，还研究智能化电器与传统电器的本质区别，建立智能化电器的考核体系。研究重点：（1）研究智能电器的可通讯技术，研究信息传输技术，解决通讯中的不确定性、保密性、通用性等问题，建立安
18、全快捷的通讯体系，研究基于三层网络结构智能电器，在具有现场总线控制功能的智能电器方面进行创新。（2）进行计算机智能控制和多媒体融合技术的研究，研究动态图像的压缩、解压及传输技术和图像处理算法，实现电器与电机参数虚拟测试与智能克制。（3）研究新型接触器技术，进行无弧技术的理论研究，研究抑制涌流的理论与方法，提高接触器的电寿命，并开展特殊用途的接触器的智能化技术的研究，如电容用接触器等的研究。（4）研究过流保护的新算法，适用变动负载的保护，开展电机的软启动技术、变频调速技术等的研究，特别是研究智能算法。（5）研究漏电保护技术，研究漏电动作死区技术和漏电自适应保护技术，研究特殊电网的漏电保护原理，研
19、究脉动直流、平滑直流的漏电保护技术，重点研究漏电保护的算法。（6）研究智能电器的电磁兼容技术，研究静电、浪涌、脉冲群、电压跌落与渐变等干扰对智能电器影响的机理，研究干扰在智能电器中的传播途径。5、电器检测技术与现代设计技术的研究研究内容：研究低压电器检测方法、试验的自动化、计算机集中监控设备、电气参数的采集处理技术、虚拟仪器技术、贮存寿命与电寿命加速试验技术等研究。研究电器产品的虚拟设计技术、可靠性设计技术、优化设计技术、有限元分析技术及可视化仿真技术。研究重点：（1）研究电器试验设备远程控制技术、自动检测技术。对其中的一些关键技术如远程控制中的通讯、保密、试验数据的高速采集技术、试验图像的处
20、理及可视化技术等进行研究。研究贮存寿命与电寿命加速试验技术，研究适合于电器的寿命预测方法。9（2）研究低压电器产品的可视化仿真技术，基于各大型造型软件和分析软件，对电器产品的动作过程进行建模、分析和模拟，开发专用仿真软件系统。（3）研究电器产品的现代设计技术，将信息处理技术和可靠性分析相结合应用于机构分析中，并将可靠性优化设计技术引入电器的分析设计中，开发出具有自主知识产权的、可靠性高的产品；研究 PDM 和 ERP 系统在电工行业的应用。6、磁材料与器件研究内容：磁材料与器件研究方向是电磁学、材料科学和电工科学交叉研究形成的研究方向，主要涉及新型磁功能材料、应用磁功能材料制作的磁电器件的设计
21、、器件测试平台的搭建、电磁信号检测与处理、器件的建模及智能控制技术研究。内容包括：稀土磁致伸缩材料、铁-镓磁致伸缩材料和磁电材料的显微结构、磁性及电特性和磁致伸缩特性之间的变化关系，以指导新型磁功能材料的探索；设计制作磁致伸缩换能器和磁电传感器，研究磁致伸缩换能器和磁电传感器的模型和测试技术；利用磁致伸缩的逆效应，研究磁致伸缩材料作为核心元件的振动技术与发电技术。研究重点：（1）研究新型磁致伸缩材料的成分、显微结构、磁性和磁致伸缩特性之间的变化关系，确定材料的制备工艺对磁致伸缩材料磁性能的影响规律，揭示磁致伸缩材料的磁致伸缩机制和磁化过程机理，研制具有实用价值的新型磁致伸缩材料。（2）设计制作
22、磁致伸缩换能器和磁电传感器。基于磁致伸缩效应及其逆效应，建立反映磁致伸缩器件物理机理的磁机械耦合模型，并利用电磁场数值计算方法和结构优化方法，设计系列磁致伸缩器件。（3）研究磁致伸缩器件测试技术。合理选择磁致伸缩器件的驱动电源、应用虚拟仪器技术实现电磁信号和机械信号等物理量的数据采集，并进行驱动信号和感应信号的提取，信号的非线性分析及处理等，研究在磁场、应力和温度共同作用下的换能器的输入输出特性及变化规律，指导新型的磁致伸缩器件应用。（4）利用磁致伸缩的逆效应，研究以磁致伸缩材料作为核心元件的振动技10术与发电技术。研究集材料、结构、执行和控制于一体、具有自感知特征的振动控制系统与发电技术，研
23、究系统的结构与特性变化规律，结合信号处理技术和智能控制技术，开发新型的器件系统并提高系统的可靠性。（二）重大研究项目1、特高压电磁场的综合效应研究主要研究特高压输变电设备中电场分布和相关物理现象分析及电场均匀化设计方法，特高压大容量变压器中损耗和发热分析及减少局部发热的屏蔽措施，特高压输变电设备暂态过程和过电压分析及电气设备安全防护措施，特高压工频电磁场对生物体的影响及防护。2、电力系统保护电器可靠性理论与网络化技术研究及其应用主要研究电力系统中配电用保护电器中的代表性产品-家用及类似场所用过电流保护器、低压配电断路器、电力系统继电保护装置的可靠性理论及应用，并对断路器的可视化仿真技术及可靠性
24、优化设计技术进行研究，同时研究配电保护系统的网络化技术。（三）学术带头人及主要学术骨干学术带头人及主要学术骨干一览表(06 年 2 月统计)研究方向 姓名 年龄 职称 学位 所在单位杨庆新 45 教授（博导） 博士 河北工业大学汪友华 42 教授（博导） 博士 河北工业大学张惠娟 42 教授 博士 河北工业大学程志光 64 教授级高工（博导） 博士 保定天威集团傅仲文 49 教授 博士 河北工业大学刘福贵 34 教授 博士 河北工业大学焦翠坪 39 高工 学士 保定天威集团李琳 43 教授（博导） 博士 华北电力大学闫荣格 37 副教授 博士 河北工业大学刘素贞 37 副教授 博士 河北工业大
25、学杨晓光 35 副教授 博士 河北工业大学陈海燕 33 副教授 博士 河北工业大学杨文荣 37 副教授 博士 河北工业大学现代工程电磁技术及应用安金龙 36 讲师 博士 河北工业大学11陆俭国 70 教授（博导） 学士 河北工业大学王景芹 42 教授（博导） 博士 河北工业大学骆燕燕 36 教授 博士 河北工业大学金少华 41 教授 博士 河北工业大学刘帼巾 35 副教授 博士 河北工业大学孟凡斌 38 副教授 博士 河北工业大学电工产品可靠性理论及电接触技术的研究张云峰 53 高工 学士 河北工业大学徐桂芝 44 教授（博导） 博士 河北工业大学颜威利 69 教授（博导） 学士 河北工业大学
26、葛曼玲 41 教授 博士 河北工业大学李颖 33 副教授 博士 河北工业大学董国亚 35 副教授 博士 河北工业大学生物电磁技术李晓霞 36 副教授 博士 河北工业大学刘教民 48 教授（博导） 博士 河北工业大学李奎 41 教授（博导） 博士 河北工业大学李文华 34 副教授 博士 河北工业大学魏占勇 36 副教授 博士 河北工业大学姚芳 34 讲师 博士 河北工业大学电器智能化技术的研究赵靖英 32 讲师 博士 河北工业大学李志刚 48 教授（博导） 博士 河北工业大学苏秀苹 40 教授 博士 河北工业大学崔芮华 44 副教授 博士 河北工业大学电器检测技术与现代设计技术的研究 李玲玲 3
27、8 副教授 博士 河北工业大学王博文 50 教授（博导） 博士 河北工业大学李养贤 47 教授（博导） 博士 河北工业大学曹淑瑛 36 副教授 博士 河北工业大学黄文美 36 讲师 博士 河北工业大学磁材料与器件曲静萍 47 高级实验师 学士 河北工业大学五、配套基本措施依托单位采取的主要措施电磁场与电工产品可靠性应用基础研究基地是省部共建国家重点实验室培育基地。河北工业大学十分重视该研究基地的建立与发展，为使该基地顺利实现其“十一五”发展规划，特采取了以下主要措施：为研究基地提供必须的研究与实验场所，创造必要的工作环境。为研究基地提供相应的配套资金，以加强其研究与实验条件的迅速提高。为研究基
28、地配备高级研究人员。为该研究基地开展工作提供多方面优惠条件。对该研究基地的资金使用严格管理、严格审计，做到专款专用。12坚持在科研实践中培养青年学术骨干和学术带头人。基地研究人员的补充以博士为主，对在科研中崭露头角的青年教师予以重点培养和扶持，有计划地安排中青年科研骨干出国进修或学术交流。加强实验技术队伍建设，不断改进管理体制。积极开展高水平、高层次和实质性的国内外学术交流与合作。建立良好的学术交流环境，特别是提高客座研究人员的工作与生活条件。建立良好运行机制，充分调动每个人的积极性。通过研究人员合理流动，促进学术队伍不断优化。基地对外开放，更好地为河北省大、中型企业和科研院所服务。“十一五”期间经费投入“十一五”期间，基地建设预计投入经费 1200 万元以上，主要来源为依托单位自筹、省自然科学基金委员会资助和其他部门投入。依托单位自筹 450 万元以上，其他部门 250 万元以上，单位自筹经费可以通过河北工业大学提供的配套资金、国家重点学科、省强势学科和省重点学科经费等落实。其他部门经费可以通过国家科研项目、省（部）级攻关项目、横向课题以及技术服务等实现。省自然科学基金委员通过对重大、重点和面上项目的资助落实支持经费。
