核电主变压器智能巡检机器人系统的AI创新实践

编者按：

当前，全球核能产业正加速迈向数字化与智能化，将人工智能技术与核能领域深度结合，既是落实国家“人工智能+”战略的重要举措，也是建设先进核能体系、保障安全高效运行的必然路径。中国能源研究会紧跟时代趋势，在2025年度能源行业人工智能创新应用案例征集工作中，专门设立了“AI+核能”创新应用场景这一主题。

活动开展后，吸引了来自产业界、学术界及科技企业的广泛参与，共汇集了全国49家机构提交的数百份应用方案，内容涵盖设计建造、运行维护、安全监管、燃料循环、公众沟通及前沿材料等全产业链环节，充分彰显了这一交叉领域的旺盛生命力与巨大潜力。经过多轮严格评审与筛选，我们从众多优秀方案中初选出100项代表性场景，并在此基础上通过深入交流和二次遴选，最终确定了30项兼具前瞻性、创新性与实践价值的场景，作为本次活动的最终推荐成果。现将这30项“AI+核能”创新应用推荐案例予以集中展示，供致力于探索核能领域人工智能应用的机构与同仁参考借鉴。

核电站主变压器是常规岛内唯一接受核安全监管的关键设备，肩负着电能升压与输送的重要使命。其体型巨大（约9米长、6米宽、8米高，重量达360吨），内部由铁芯、绕组、油箱、冷却装置等复杂部件组成，长期工作在高温、强电磁辐射、多粉尘的严苛环境中。一旦发生故障，可能导致机组停运，带来重大的经济损失与安全隐患。

随着《关于推进“人工智能+”能源高质量发展的实施意见》对“人工智能+核电”提出明确要求，研发适用于核电站高风险区域的智能巡检系统已成为必然趋势。

本方案聚焦于核电站主变压器的全部区域，覆盖了核电日常巡检规范中明确的四大类核心巡检对象及其对应的关键巡检点位。

主变压器本体：检查本体外观是否存在渗漏油、顶部有无油污；监测储油柜温度是否正常；套管（高压/低压/中性点）的温升偏差是否在S10K以内；确认瓦斯继电器无渗漏油、压力释放阀动作正常；监测油面温度计与绕组温度计。

冷却系统：检查冷却器风机/油泵运行是否正常；观察散热片有无锈蚀、温度是否异常；监测冷却器进出口温差是否在正常范围。

控制箱柜：核查冷却器控制箱模式设置是否正确；检查接地开关控制柜有无异常；监测端子箱温度是否正常；确认GSY封闭母线测温端子箱显示正常。

辅助设备：检查油杯内有无积水；确认接地线无松动或腐蚀；监测避雷器本体温度是否正常。

1. 关键技术

（1）高适应性自主导航技术。以海康威视智能巡检机器人作为核心移动平台，集成“抗灰尘激光雷达+超声波传感器+多编码器定位”的融合方案，实现连续12小时巡检与1小时快速补充能量，低电量时可自动返回充电桩，确保全天候作业能力。

（2）多维度数据采集与AI识别技术。通过AI视觉识别，能够精准识别主变压器区域内10类以上的关键目标。采用氧化钒非制冷探测器的红外热成像监测，可实时监测主变压器本体的热点温升。运用声学特征分析技术，借助专用声纹拾音器识别异常噪音。气体浓度监测方面，集成了红外检测及电化学传感器，可同步检测三类关键气体。

（3）无电无网场景适配技术。针对核电站部分区域缺乏固定电源和网络的基础设施痛点，采用了“光伏发电+5G物联网”的双重保障方案。

（4）智能运维平台技术。构建了本地监控后台系统，具备数据整合、缺陷管理、任务调度、历史追溯四大核心功能。

2. 创新亮点

创新点一：多项技术深度融合，突破单一检测限制。将“AI视觉+红外热成像+声学分析+气体监测”整合应用于核电主变压器巡检，效果远优于单一技术方案。

创新点二：极端环境适应性强，满足核电安全标准。机器人整机采用高硬度、高气密性外壳设计，符合核电设备安全规范。充电桩配备防护罩，可应对室外降雨，保障长期稳定运行。

创新点三：实现全自主闭环运维，最大限度减少人工干预。整个巡检流程无需人工操作，运维人员仅需在后台处理系统推送的告警信息。

创新点四：灵活适应现场基础设施，降低部署难度。能够适配无电源、无网络的场景，轨道安装采用模块化组装方式。

1. 巡检效率大幅提升，运维成本有效降低

系统投入使用后，每月可显著减少人工巡检所需工时，使运维人员能将精力集中于缺陷处理等核心工作。

2. 缺陷识别精准高效，响应时间明显缩短

在电力行业实际应用至今，已累计识别多起缺陷，均在1分钟内推送告警信息，将缺陷处理的平均响应时间从传统的2小时缩短至1小时以内。

3. 人工风险显著降低，人员安全得到保障

部署该机器人系统后，人工仅需每季度进入一次进行设备维护，人员暴露于高风险环境的频次降低了95%。

4. 数据驱动设备管理，运维质量持续提升

后台系统已累计存储巡检数据超过万条，可自动生成《每日巡检报表》和《月度缺陷分析报告》，并支持按“设备类型”、“缺陷等级”等条件检索历史数据。

本方案以“多技术融合、全场景覆盖、高度自主化”为核心设计理念，针对核电站主变压器高温、强电磁辐射、多粉尘的复杂工况，以及人工巡检存在的安全风险高、效率低、环境适应性差等痛点，通过搭载多传感器模块的智能巡检单元，实时采集主变压器油位、套管温升、运行异响等关键数据，经由AI算法进行精准分析与缺陷识别，并联动业务端输出预警建议，最终实现了从数据采集、智能研判到运维响应的全流程闭环管理。这使得核电主变压器的运维模式从“故障发生后被动抢修”升级为“风险发生前主动防控”，有力保障了设备的安全稳定运行。

完成单位：杭州海康威视数字技术股份有限公司

主要完成人：岑孟杰、罗丽、王佳楠、张立超、王佳乐、高阳