近日，在國網天津電科院高壓試驗大廳中，科研人員正在檢測一個(ge) 像魚一樣的機器人的各項性能。這條“機器魚”在變壓器礦物絕緣油中，可以清晰、準確、快速地識別、檢測出大型變壓器內(nei) 部碳痕、電樹枝放電等典型缺陷，並實時傳(chuan) 回清晰的畫麵。

　　這就是國網天津市電力公司（以下簡稱國網天津電力）自主研發的全國首個(ge) 變壓器智能內(nei) 檢“機器魚”，它具備圖像自主識別、空間自主定位、三維路徑規劃、下潛深度懸停等功能。日前，“基於(yu) 微型機器魚的大型變壓器內(nei) 部缺陷智能診斷與(yu) 識別關(guan) 鍵技術研究”項目通過了由國內(nei) 變壓器行業(ye) 專(zhuan) 家組進行的性能測試和科技項目驗收。

　　油浸變壓器人工巡檢麻煩且危險

　　近幾年，隨著大數據、物聯網、人工智能等前沿科技的不斷滲透，各行各業(ye) 都迎來了飛速發展，同時也麵臨(lin) 越來越大的供電需求。在供電係統中，變壓器擔負著電壓轉換和能量傳(chuan) 輸的重要作用。

　　根據采用的絕緣介質的不同，可以分為(wei) 油浸式變壓器、幹式變壓器和氣體(ti) 絕緣變壓器。其中油浸式變壓器主要由線圈、鐵心以及油箱構成，線圈和鐵心都封閉在油箱裏。油箱裏充滿了礦物絕緣油，對線圈起到絕緣保護作用。

　　“礦物絕緣油起到絕緣、冷卻、滅弧的作用，能夠保護變壓器，但當發生疑似缺陷時，油浸式變壓器檢查維修起來非常困難。”國網天津電科院變壓器專(zhuan) 業(ye) 負責人魏菊芳介紹，以往檢修人員通過外部電氣及油色譜分析試驗，很難判斷變壓器內(nei) 部異常及部位。通常需要采用人工鑽入變壓器本體(ti) 或吊罩的方式進行檢查，存在著工作效率低、檢查準確性差和安全風險隱患高等三大難題，每次檢查需要耗費大量的人力和物力。

　　以一台220千伏異常變壓器為(wei) 例，放油檢查處理費用約30萬(wan) 元，檢查大約需10天。

　　為(wei) 了解決(jue) 這一難題，國網天津電力考慮用機器人替代人工完成這項複雜而又危險的工作。

　　“考慮到機器人要在礦物絕緣油中工作，因此我們(men) 采用了‘機器魚’的設計。‘機器魚’可在水平麵上360度原地旋轉，具有全方位巡航能力。它的水平巡航速度可達2米每分鍾，上浮下沉速度可達1.5米每分鍾，自主下潛深度懸停誤差控製在3厘米以內(nei) ，還可根據設定的目標點，自主規劃巡檢路徑。”國網天津電科院研發人員劉力卿介紹。

　　“機器魚”可用於(yu) 大型油浸式變壓器移位、變形、過熱等內(nei) 部狀態檢查，具備體(ti) 積小、移動靈活的優(you) 點，可在不影響變壓器內(nei) 部環境的基礎上，在變壓器內(nei) 部對其狀態進行檢查，判斷變壓器內(nei) 部是否存在異常，有效提高變壓器檢修效率，大幅縮短變壓器停電檢修時間，降低檢修費用，具有較大的經濟和社會(hui) 效益。

　　智慧大腦讓“機器魚”耳聰目明

　　讓“機器魚”在油中靈活地“遊動”，並且“耳聰目明”地對變壓器進行各種識別和檢測，離不開國網天津電科院為(wei) 這條魚打造的“智慧大腦”。

　　最初，這條“機器魚”遠沒現在這麽(me) “聰明”。在研製過程中，項目研發團隊遇到了缺陷圖像自主識別、定深懸停等技術難題。而解決(jue) 這些難題對“機器魚”準確識別變壓器內(nei) 部缺陷至關(guan) 重要。

　　“當時國內(nei) 並沒有研發先例可供借鑒，也沒有成熟的硬件平台作為(wei) 載體(ti) 。”劉力卿回憶說，例如“機器魚”在變壓器內(nei) 部檢查過程中，會(hui) 受到變壓器油清晰度、相機補光強度、“機器魚”移動和拍攝角度等影響，使傳(chuan) 輸出的圖像較為(wei) 模糊，對準確識別目標缺陷造成不利影響。

　　另外，在巡檢變壓器的時候，需要“機器魚”巡視範圍廣，視覺畫麵變化快。為(wei) 解決(jue) 這一問題，項目研發團隊經過長時間探索，嚐試研究了多種圖像處理方法，最終確定了適用的圖像增強方法和目標缺陷自主識別方法，達到了良好效果。

　　“最終，我們(men) 應用了三維空間定位技術、姿態控製技術、全局路徑規劃技術以及圖像自主識別技術，解決(jue) 了‘機器魚’在變壓器封閉空間內(nei) 的無線定位、無線控製、無線圖像傳(chuan) 輸等難題，使其能在變壓器內(nei) 部靈活、準確移動，並快速確定變壓器內(nei) 部狀態及故障位置。”劉力卿說。

　　接下來，國網天津電力將圍繞小型化、便捷化、智能化方向對“機器魚”進行迭代升級，優(you) 化其物理結構，完善圖像識別功能，提升典型缺陷自主識別能力，增強操控方式便捷性，並選取天津試用區域變壓器進行重點推廣，提升變壓器巡檢智能化水平，有力支撐新型電力係統建設。

　　記者 陳 曦 通 訊 員 張 揚 潘冬冬