刘道生：书写电力装备绿色化、智能化发展新篇章

在“双碳”目标引领下，我国电力工业正进行绿色转型。变压器作为电网关键设备，其能效提升和环境友好性是行业核心课题。非晶合金变压器因节能特性出现，但也面临技术瓶颈。在此背景下，江西理工大学电气工程与自动化学院刘道生教授带领团队，在先进电力装备与电气设备领域深耕十余年，专注非晶合金变压器振动特性与降噪、电磁优化计算、换流变压器主绝缘击穿特性等关键技术研究，为我国电力装备绿色化、智能化发展贡献力量。

主要学术和产业贡献

非晶合金材料的磁致伸缩系数是普通硅钢片的2倍，且对应力极为敏感，导致运行噪声常常超出国家环保标准，成为制约其推广应用的技术瓶颈。刘道生团队在国家973计划项目、国家自然科学基金项目和江西省自然科学基金面上项目的支持下，经过多年潜心研究，构建了完整的非晶合金变压器振动噪声控制技术体系。

团队首创了“H”形油箱结构设计，并在上夹板处创造性地融合了加强筋与微孔板吸声装置，形成一体化降噪系统。在微观层面，通过精确测量发现非晶合金铁芯振动存在能量集中点，据此提出了“能量约束+减振垫”的混合降噪方案。

此外，团队还构建了以性能参数与结构优化协同的噪声预测系统，建立了非晶合金变压器的声压级性能参数与结构参数联动的理论计算公式，实现了在设计阶段对产品噪声的精确预测。该系统的预测值与实际测量值误差仅为0.8分贝，达到国际领先水平。

经国家权威部门测试，采用该技术的非晶合金变压器噪声降低了12分贝以上，产品效率达到99%以上。该技术已在4家企业应用，累计生产非晶合金变压器18500余台，实现销售收入3.88亿元。

非晶合金变压器的结构和饱和磁通密度与普通变压器存在较大差异，这给设计工作带来挑战。为了破解这一难题，刘道生团队历经多年攻关，开发出一套智能化的优化设计系统。这套系统最大的亮点在于能够同时考虑噪声水平、制造成本和能量损耗三个关键指标，通过巧妙融合改进的粒子群算法、遗传算法和循环遍历法，让计算机像经验丰富的设计师一样“思考”，快速找出最佳设计方案。原本需要5个多小时的优化计算，现在不到12秒就能完成，更重要的是，使用这套系统设计出的变压器，不仅主要材料成本下降了11.08%，总损耗也减少了5.13%。对于年产值上亿的变压器企业来说，这意味着每年可以节省数百万元的成本。

在我国广袤的土地上，纵横交错的输电线路如同大动脉般输送着电能，而传统的人工巡检方式让电力工人必须翻山越岭、爬塔攀线，不仅辛苦危险，还容易因为视觉疲劳而错过细小的缺陷。刘道生团队另辟蹊径，让“电子眼”代替人眼来守护电网安全。他们将经典的图像处理技术与最新的人工智能相结合——改进传统的Canny边缘检测算法，让它更擅长在复杂背景下识别细长的导线；融合LSD直线检测和霍夫变换，准确定位导线位置；再用YOLOv3深度学习网络这个“最强大脑”，像经验丰富的老师傅一样，一眼就能看出哪里有断股、哪里有异物悬挂。这套技术已经在江西赣州的输电线路上“站岗”，为当地电网的安全运行保驾护航。

在换流变压器研究方面，刘道生团队把目光投向了设备内部。换流变压器作为特高压直流输电的核心设备，其内部的油纸绝缘系统承受着交流、直流和极性反转等复杂电场的考验。团队搭建了一套精密的实验装置，模拟变压器内部电场、磁场和温度场同时作用的复杂环境。他们发现，电磁热的共同作用会让原本稳定的油纸界面变得“躁动不安”。基于这一发现，团队研发出纳米改性纸板——在传统绝缘纸中加入纳米材料，大大提高了其抵抗电荷积累的能力，让换流变压器的“心脏”更加强健可靠。

治学思路与教育贡献

刘道生始终坚持“理论与实践并重、创新与应用结合”的治学理念，注重将前沿科学研究与产业实际需求紧密结合。

在人才培养方面，刘道生已培养博士研究生3名、硕士研究生14名，引进高层次人才6名。他指导的学生多次获得国家级、省级科技竞赛奖项。2022年8月起，刘道生在江西赣电电气有限公司担任科技副总，将丰富的理论与实践经验应用于企业技术创新，大力协助企业培养技术研发人员，推动产学研深度融合。刘道生还出版了《非晶合金变压器振动机理与噪声抑制》专著，系统阐述了该领域的理论体系和技术方法，为行业发展提供了重要的理论指导。

非晶合金变压器技术的突破，不仅能够大幅降低电网损耗，还能减少噪声污染，改善人民生活环境。刘道生团队的研究成果已进入江西省绿色技术目录（2020年版），为《中国制造2025》重点发展的电力装备领域提供了有力的技术支撑，体现了科技工作者勇于创新、服务国家战略需求的责任担当。

从实验室仪器到生产线改造，从理论创新到产业应用，刘道生余年坚守创新，推动我国非晶合金变压器技术从跟跑到并跑、再到领跑。在他看来，科技创新要扎根产业需求、解决实际问题，这种科研观让他和团队在变压器领域取得不凡成绩。

（江西理工大学供稿）

（责编：张若涵）