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這條“魚(yú)”可替代人工完成變壓器巡檢

發(fā)布時(shí)間:2022-08-15 10:51:00來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

  近日,在國(guó)網(wǎng)天津電科院高壓試驗(yàn)大廳中,科研人員正在檢測(cè)一個(gè)像魚(yú)一樣的機(jī)器人的各項(xiàng)性能。這條“機(jī)器魚(yú)”在變壓器礦物絕緣油中,可以清晰、準(zhǔn)確、快速地識(shí)別、檢測(cè)出大型變壓器內(nèi)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(guó)網(wǎng)天津市電力公司(以下簡(jiǎn)稱國(guó)網(wǎng)天津電力)自主研發(fā)的全國(guó)首個(gè)變壓器智能內(nèi)檢“機(jī)器魚(yú)”,它具備圖像自主識(shí)別、空間自主定位、三維路徑規(guī)劃、下潛深度懸停等功能。日前,“基于微型機(jī)器魚(yú)的大型變壓器內(nèi)部缺陷智能診斷與識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目通過(guò)了由國(guó)內(nèi)變壓器行業(yè)專家組進(jìn)行的性能測(cè)試和科技項(xiàng)目驗(yàn)收。

  油浸變壓器人工巡檢麻煩且危險(xiǎn)

  近幾年,隨著大數(shù)據(jù)、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(tǒng)中,變壓器擔(dān)負(fù)著電壓轉(zhuǎn)換和能量傳輸?shù)闹匾饔谩?/p>

  根據(jù)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圈、鐵心以及油箱構(gòu)成,線圈和鐵心都封閉在油箱里。油箱里充滿了礦物絕緣油,對(duì)線圈起到絕緣保護(hù)作用。

  “礦物絕緣油起到絕緣、冷卻、滅弧的作用,能夠保護(hù)變壓器,但當(dāng)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?!眹?guó)網(wǎng)天津電科院變壓器專業(yè)負(fù)責(zé)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(yàn),很難判斷變壓器內(nèi)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,存在著工作效率低、檢查準(zhǔn)確性差和安全風(fēng)險(xiǎn)隱患高等三大難題,每次檢查需要耗費(fèi)大量的人力和物力。

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

  為了解決這一難題,國(guó)網(wǎng)天津電力考慮用機(jī)器人替代人工完成這項(xiàng)復(fù)雜而又危險(xiǎn)的工作。

  “考慮到機(jī)器人要在礦物絕緣油中工作,因此我們采用了‘機(jī)器魚(yú)’的設(shè)計(jì)?!畽C(jī)器魚(yú)’可在水平面上360度原地旋轉(zhuǎn),具有全方位巡航能力。它的水平巡航速度可達(dá)2米每分鐘,上浮下沉速度可達(dá)1.5米每分鐘,自主下潛深度懸停誤差控制在3厘米以內(nèi),還可根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)點(diǎn),自主規(guī)劃巡檢路徑?!眹?guó)網(wǎng)天津電科院研發(fā)人員劉力卿介紹。

  “機(jī)器魚(yú)”可用于大型油浸式變壓器移位、變形、過(guò)熱等內(nèi)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(nèi)部環(huán)境的基礎(chǔ)上,在變壓器內(nèi)部對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行檢查,判斷變壓器內(nèi)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(fèi)用,具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

  智慧大腦讓“機(jī)器魚(yú)”耳聰目明

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

  最初,這條“機(jī)器魚(yú)”遠(yuǎn)沒(méi)現(xiàn)在這么“聰明”。在研制過(guò)程中,項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)遇到了缺陷圖像自主識(shí)別、定深懸停等技術(shù)難題。而解決這些難題對(duì)“機(jī)器魚(yú)”準(zhǔn)確識(shí)別變壓器內(nèi)部缺陷至關(guān)重要。

  “當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)并沒(méi)有研發(fā)先例可供借鑒,也沒(méi)有成熟的硬件平臺(tái)作為載體。”劉力卿回憶說(shuō),例如“機(jī)器魚(yú)”在變壓器內(nèi)部檢查過(guò)程中,會(huì)受到變壓器油清晰度、相機(jī)補(bǔ)光強(qiáng)度、“機(jī)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(duì)準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)缺陷造成不利影響。

  另外,在巡檢變壓器的時(shí)候,需要“機(jī)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(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(qiáng)方法和目標(biāo)缺陷自主識(shí)別方法,達(dá)到了良好效果。

  “最終,我們應(yīng)用了三維空間定位技術(shù)、姿態(tài)控制技術(shù)、全局路徑規(guī)劃技術(shù)以及圖像自主識(shí)別技術(shù),解決了‘機(jī)器魚(yú)’在變壓器封閉空間內(nèi)的無(wú)線定位、無(wú)線控制、無(wú)線圖像傳輸?shù)入y題,使其能在變壓器內(nèi)部靈活、準(zhǔn)確移動(dòng),并快速確定變壓器內(nèi)部狀態(tài)及故障位置?!眲⒘η湔f(shuō)。

  接下來(lái),國(guó)網(wǎng)天津電力將圍繞小型化、便捷化、智能化方向?qū)Α皺C(jī)器魚(yú)”進(jìn)行迭代升級(jí),優(yōu)化其物理結(jié)構(gòu),完善圖像識(shí)別功能,提升典型缺陷自主識(shí)別能力,增強(qiáng)操控方式便捷性,并選取天津試用區(qū)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(tǒng)建設(shè)。

  記者 陳 曦 通 訊 員 張 揚(yáng) 潘冬冬

(責(zé)編:李雨潼)

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