近日，在國網(wǎng)天津電科院高壓試驗大廳中，科研人員正在檢測一個(gè)像魚(yú)一樣的機器人的各項性能。這條“機器魚(yú)”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部碳痕、電樹(shù)枝放電等典型缺陷，并實(shí)時(shí)傳回清晰的畫(huà)面。

　　這就是國網(wǎng)天津市電力公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國網(wǎng)天津電力）自主研發(fā)的全國首個(gè)變壓器智能內檢“機器魚(yú)”，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，“基于微型機器魚(yú)的大型變壓器內部缺陷智能診斷與識別關(guān)鍵技術(shù)研究”項目通過(guò)了由國內變壓器行業(yè)專(zhuān)家組進(jìn)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(zhù)大數據、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿科技的不斷滲透，各行各業(yè)都迎來(lái)了飛速發(fā)展，同時(shí)也面臨越來(lái)越大的供電需求。在供電系統中，變壓器擔負著(zhù)電壓轉換和能量傳輸的重要作用。

　　根據采用的絕緣介質(zhì)的不同，可以分為油浸式變壓器、干式變壓器和氣體絕緣變壓器。其中油浸式變壓器主要由線(xiàn)圈、鐵心以及油箱構成，線(xiàn)圈和鐵心都封閉在油箱里。油箱里充滿(mǎn)了礦物絕緣油，對線(xiàn)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(fā)生疑似缺陷時(shí)，油浸式變壓器檢查維修起來(lái)非常困難。”國網(wǎng)天津電科院變壓器專(zhuān)業(yè)負責人魏菊芳介紹，以往檢修人員通過(guò)外部電氣及油色譜分析試驗，很難判斷變壓器內部異常及部位。通常需要采用人工鉆入變壓器本體或吊罩的方式進(jìn)行檢查，存在著(zhù)工作效率低、檢查準確性差和安全風(fēng)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。

　　以一臺220千伏異常變壓器為例，放油檢查處理費用約30萬(wàn)元，檢查大約需10天。

　　為了解決這一難題，國網(wǎng)天津電力考慮用機器人替代人工完成這項復雜而又危險的工作。

　　“考慮到機器人要在礦物絕緣油中工作，因此我們采用了‘機器魚(yú)’的設計。‘機器魚(yú)’可在水平面上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米每分鐘，上浮下沉速度可達1.5米每分鐘，自主下潛深度懸停誤差控制在3厘米以?xún)龋€可根據設定的目標點(diǎn)，自主規劃巡檢路徑。”國網(wǎng)天津電科院研發(fā)人員劉力卿介紹。

　　“機器魚(yú)”可用于大型油浸式變壓器移位、變形、過(guò)熱等內部狀態(tài)檢查，具備體積小、移動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，可在不影響變壓器內部環(huán)境的基礎上，在變壓器內部對其狀態(tài)進(jìn)行檢查，判斷變壓器內部是否存在異常，有效提高變壓器檢修效率，大幅縮短變壓器停電檢修時(shí)間，降低檢修費用，具有較大的經(jīng)濟和社會(huì )效益。

　　智慧大腦讓“機器魚(yú)”耳聰目明

　　讓“機器魚(yú)”在油中靈活地“游動(dòng)”，并且“耳聰目明”地對變壓器進(jìn)行各種識別和檢測，離不開(kāi)國網(wǎng)天津電科院為這條魚(yú)打造的“智慧大腦”。

　　最初，這條“機器魚(yú)”遠沒(méi)現在這么“聰明”。在研制過(guò)程中，項目研發(fā)團隊遇到了缺陷圖像自主識別、定深懸停等技術(shù)難題。而解決這些難題對“機器魚(yú)”準確識別變壓器內部缺陷至關(guān)重要。

　　“當時(shí)國內并沒(méi)有研發(fā)先例可供借鑒，也沒(méi)有成熟的硬件平臺作為載體。”劉力卿回憶說(shuō)，例如“機器魚(yú)”在變壓器內部檢查過(guò)程中，會(huì )受到變壓器油清晰度、相機補光強度、“機器魚(yú)”移動(dòng)和拍攝角度等影響，使傳輸出的圖像較為模糊，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(shí)候，需要“機器魚(yú)”巡視范圍廣，視覺(jué)畫(huà)面變化快。為解決這一問(wèn)題，項目研發(fā)團隊經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間探索，嘗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，我們應用了三維空間定位技術(shù)、姿態(tài)控制技術(shù)、全局路徑規劃技術(shù)以及圖像自主識別技術(shù)，解決了‘機器魚(yú)’在變壓器封閉空間內的無(wú)線(xiàn)定位、無(wú)線(xiàn)控制、無(wú)線(xiàn)圖像傳輸等難題，使其能在變壓器內部靈活、準確移動(dòng)，并快速確定變壓器內部狀態(tài)及故障位置。”劉力卿說(shuō)。

　　接下來(lái)，國網(wǎng)天津電力將圍繞小型化、便捷化、智能化方向對“機器魚(yú)”進(jìn)行迭代升級，優(yōu)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，并選取天津試用區域變壓器進(jìn)行重點(diǎn)推廣，提升變壓器巡檢智能化水平，有力支撐新型電力系統建設。

　　記者 陳 曦 通 訊 員 張 揚 潘冬冬