變電站驅(qū)鳥問題分析

霍江濤 楊明 劉繼斌 崔寧 韓曉峰

摘? 要：隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，電力能源在人們的生產(chǎn)與生活中起到不容忽視的作用，變電站的建設(shè)也因人們對電力能源的需求得到了極大的推動。鳥害故障作為變電站常見的故障類型，其不僅會對電力網(wǎng)絡(luò)的正常運行產(chǎn)生影響，同時也會促使電力部門產(chǎn)生不必要的財力、物力與人力損失。因此，驅(qū)鳥工作成為變電站建設(shè)與后期運維中的重點，對整個電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與安全性都能夠產(chǎn)生重要的影響。本文就變電站驅(qū)鳥問題進行了探究，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站? 鳥害? 驅(qū)鳥技術(shù)? 激光驅(qū)鳥

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（b）-0032-03

Analysis of Bird Driving in Substation

HUO Jiangtao? YANG Ming? LIU Jibin? CUI Ning? HAN Xiaofeng

（Maintenance Branch of State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.， Beijing， 102488 China）

Abstract： With China's economic development， power energy plays an important role in people's production and life. The construction of substation has been greatly promoted by people's demand for power energy. As a common fault type of substation， bird damage fault will not only affect the normal operation of power network， but also promote the power department to produce unnecessary financial， material and human losses. Therefore， bird driving has become the focus of substation construction and later operation and maintenance， which will have an important impact on the stability and security of the whole power grid. This paper explores the problem of bird driving in substation for reference.

Key Words： Substation; Bird damage; Bird driving technology; Laser bird driving

1? 變電站鳥害問題分析

1.1 鳥害能夠?qū)е碌墓收?/p>

絕緣子串是鳥害產(chǎn)生故障的最主要部位，同時也有極少部分故障發(fā)生在電力設(shè)備的間隙處。通常情況下都會因為以下這幾種因素而導致故障：對于一些體型較大的鳥類而言，當其飛行時極有可能造成單相接地與短路故障;在鳥類繁殖的季節(jié)，變電站在運行過程中會產(chǎn)生一定的溫度，鳥類通常都會在電力設(shè)備附近進行筑巢，造成極大的安全隱患;在一般情況下鳥類會使用鐵絲、枯草及樹枝等作為筑巢的材料，因此會縮短電力設(shè)備的絕緣安全距離，遇到大風或潮濕的天氣很有可能會引發(fā)嚴重的電力設(shè)備故障或者是接地故障等。

1.2 鳥害發(fā)生的時間分析

針對國內(nèi)某變電站遭受鳥害導致故障的次數(shù)進行深入分析可知，每年的2月份到5月份是鳥害發(fā)生頻率最高的時間段。在這段時間內(nèi)，鳥類開始大量繁殖，活動更加頻繁，因此這段時間也成為相關(guān)工作人員治理鳥害的重點時間段。其次，在同一天不同的時間段鳥類的活動頻率并不相同，一天中鳥類活動的巔峰通常是早上和傍晚。

1.3 鳥類筑巢位置分析

針對該變電站中鳥類筑巢的位置進行統(tǒng)計分析可知，變電站內(nèi)變壓器構(gòu)架、線路門型構(gòu)架、母線上方構(gòu)架及電流互感器的底部等區(qū)域是鳥類最喜歡筑巢的地方，由于這些區(qū)域相對平坦，存在較多樁頭，鳥類筑巢得到了很大的便利，同時由于電力設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的溫度，導致鳥類更喜歡在這些地方進行筑巢。

2? 變電站智能驅(qū)鳥技術(shù)研究

2.1 電子聲音驅(qū)鳥技術(shù)

這種技術(shù)的主要原理就是利用聲音來驅(qū)趕鳥類，而聲音通常情況下都會使用鳥類天敵以及噪聲為主，對鳥類的聽覺系統(tǒng)造成刺激，進一步讓鳥類感受到恐慌與緊張。在應(yīng)用電子聲音驅(qū)鳥技術(shù)的過程中，應(yīng)當充分保障地勢開闊，同時變電站周圍不能有大量的居民，避免噪音對人類的生活產(chǎn)生影響。站在實際應(yīng)用效果的層面進行分析，電子聲音驅(qū)鳥技術(shù)更適用于小范圍應(yīng)用。該技術(shù)經(jīng)過長時間的應(yīng)用和完善已經(jīng)逐漸成為當前鳥害防治過程中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。

2.2 超聲波驅(qū)鳥技術(shù)

對于鳥類而言，超聲波對其生理系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的破壞性與刺激性，應(yīng)用超聲波技術(shù)會導致鳥類的生存環(huán)境進一步惡化，進而產(chǎn)生良好的驅(qū)鳥效果。通常情況下超聲波驅(qū)鳥技術(shù)在應(yīng)用的過程中不會設(shè)置超過20kHz的超聲波頻率，確保超聲波不會穿透人體對人類的身體健康產(chǎn)生影響，并同時保障這種頻率的超聲波能夠?qū)B類產(chǎn)生刺激，進而起到驅(qū)趕鳥類的效果。就當下大量的實踐經(jīng)驗而言，該技術(shù)有著十分明顯的維修量小、適用范圍廣、性能可靠、使用壽命長、低電壓和低功耗的優(yōu)勢，在預設(shè)范圍內(nèi)應(yīng)用有著良好的應(yīng)用效果，能夠起到持久的驅(qū)鳥效果。

3? 基于巡檢機器人超聲波智能驅(qū)鳥技術(shù)實踐

通過上文對超聲波技術(shù)的分析可知，應(yīng)用超聲波驅(qū)鳥技術(shù)有著性能可靠、壽命較長的優(yōu)勢，能夠形成良好的驅(qū)鳥效果。隨著近年來科學技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲波驅(qū)鳥技術(shù)也得到了完善與優(yōu)化，開始向著智能化的方向發(fā)展，更是未來變電站驅(qū)鳥技術(shù)的大勢所趨，能夠最大程度地控制變電站鳥害而引發(fā)的故障。

3.1 驅(qū)鳥技術(shù)的功能框圖介紹

巡檢機器人超聲波智能驅(qū)鳥技術(shù)作為變電站智能化驅(qū)鳥技術(shù)的代表，應(yīng)用十分廣泛，巡檢機器人自身的供電由鋰電池組負責，其具備自動充電功能，以此能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)超聲波驅(qū)鳥劑設(shè)備對太陽能電池板與蓄電池的依賴性，通過單片機有效控制巡檢器正常運行。驅(qū)鳥技術(shù)的功能框圖如圖1所示。

3.2 驅(qū)鳥技術(shù)適應(yīng)性設(shè)計

雖然超聲波技術(shù)能夠起到驅(qū)趕鳥類的效果，但是很多超聲波設(shè)備在應(yīng)用的過程中受到外界因素的干擾難以保障穩(wěn)定的驅(qū)鳥效果[1]。因此，在針對超聲波驅(qū)鳥技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)當結(jié)合實際情況對其進行適當?shù)恼{(diào)整，確保超聲波驅(qū)鳥技術(shù)的作用能夠充分地發(fā)揮出來。

例如，在應(yīng)用巡檢機器人的過程中，可以加工超聲波裝置設(shè)計安裝在巡檢機器人的后蓋板部位，不但可以提升超聲波的覆蓋范圍，同時還能夠最大程度地降低超聲波受到干擾的問題出現(xiàn)，超聲波驅(qū)鳥設(shè)備的應(yīng)用效率得以充分提升。其次，在應(yīng)用巡檢機器人的過程中，要充分考量變電站中阻波器、鐵塔、開關(guān)箱、門架等鳥類筑巢較多的部位，將其作為驅(qū)鳥工作開展的重點，避免變電站設(shè)備受到鳥害的影響。為確保變電站驅(qū)鳥需求得到充分的滿足，建議采用斜向上的方式安裝超聲波探頭，對于一些安裝在室外的超聲波設(shè)備要保障其防水性，避免雨水對其正常運行產(chǎn)生影響。

3.3 智能綜合驅(qū)鳥裝置

作為當前變電站應(yīng)用最為廣泛的智能型驅(qū)鳥裝置之一，智能綜合驅(qū)鳥裝置能夠?qū)崿F(xiàn)“高智能、四手段、雙探測”的技術(shù)目標[2]。

所謂高智能就是指智能綜合驅(qū)鳥裝置具備高度智能性。傳統(tǒng)驅(qū)鳥手段所采用的驅(qū)鳥裝置在長時間的使用過程中，鳥類會逐漸產(chǎn)生適應(yīng)性，對驅(qū)鳥設(shè)備發(fā)出的亮光與聲音等都會免疫，嚴重影響驅(qū)鳥效果。而應(yīng)用智能綜合驅(qū)鳥裝置，由于自身智能性較強，能夠通過對頻率的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)高效率驅(qū)鳥，通過智能系統(tǒng)的運行搜集一些驅(qū)趕鳥類效果更好的頻率，隨后將其納入系統(tǒng)的驅(qū)鳥頻率變化中。智能綜合驅(qū)鳥裝置在長時間應(yīng)用的過程中驅(qū)鳥效果并不會下降，相反還能夠形成良好的驅(qū)鳥效果。

四手段是指智能綜合驅(qū)鳥裝置通過以下4種手段來實現(xiàn)驅(qū)鳥目標。第一，利用超聲波發(fā)射器，向靠近鳥類的方向發(fā)射超聲波驅(qū)趕鳥類;第二，鳥類的天敵是老鷹，借助高仿真模擬器發(fā)出老鷹的聲音有效驅(qū)趕附近的鳥類;第三，利用高強度的強光頻閃等對鳥類進行驅(qū)趕;第四，對于槍聲鳥類天生會有恐懼感，通過模擬器發(fā)出槍聲對鳥類進行驅(qū)趕。智能綜合驅(qū)鳥裝置在運行過程中會參照不同的實際情況采用不同的手段，驅(qū)鳥效果較高，現(xiàn)階段已經(jīng)被眾多變電站廣泛的應(yīng)用[3]。

雙探測是指記住雷達技術(shù)探測規(guī)定范圍內(nèi)的鳥類，或者是采用高靈敏的拾音器對鳥類的聲音進行探測，若發(fā)現(xiàn)附近存在鳥類或者是檢測到鳥類聲音的情況下，該裝置會立即啟動，進而在最大程度上規(guī)避因鳥類接近而造成變電站故障問題的發(fā)生。

4? 新型智能激光驅(qū)鳥裝置

新型智能激光驅(qū)鳥裝置采用532mm波長、500mW的綠色激光實現(xiàn)對鳥類的驅(qū)趕，對于變電站驅(qū)鳥工作而言新型智能激光驅(qū)鳥裝置適用性更強[4]。其采用200V市電、蓄電池、風能或者太陽能作為電源，保障設(shè)備供電的可靠性，將新型智能激光驅(qū)鳥裝置安裝在變電站主控樓上就能夠?qū)崿F(xiàn)對整個變電站的覆蓋控制。在激光掃描的過程中，能夠?qū)λ降孛孢M行垂直或者是360°旋轉(zhuǎn)的掃描，更可以通過預先設(shè)定自動對目標區(qū)域進行掃描。新型智能激光驅(qū)鳥裝置的應(yīng)用簡單方便，無需斷電，后期維護工作量更小。

4.1 新型智能激光驅(qū)鳥裝置主要構(gòu)成部分

新型智能激光驅(qū)鳥裝置激光發(fā)射模塊主要包括激光獎勵源、光學擴束整形模塊及激光器，其主要用于發(fā)射出鳥類敏感的激光。電源模塊用于接入市電并為新型智能激光驅(qū)鳥裝置提供電力能源[5]。時控單元主要用于從上述顯示控制模塊中接收時間設(shè)置指令，并控制所述激光發(fā)射模塊、光感控制模塊及二維掃描機構(gòu)的工作時間。光感控制模塊參照不同的光照強度對所述激光發(fā)射模塊提供相應(yīng)的光功率信號。顯示控制模塊主要用于控制變電站驅(qū)鳥裝置工作，顯示該裝置的告警信息、參數(shù)信息等。

4.2 新型智能激光驅(qū)鳥裝置主要特點

該裝置安全可靠，能夠提前預防鳥害，鳥類對該裝置的長期運行不會產(chǎn)生依賴性。新型智能激光驅(qū)鳥裝置能夠?qū)ψ冸娬局苓咗B類生存、覓食及棲息環(huán)境進行改變，促使鳥類產(chǎn)生一種恐懼心理，進而起到提前防范鳥害的作用。新型智能激光驅(qū)鳥裝置在激光掃描線路預設(shè)完畢之后，只要滿足電力能源的供應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的運行，應(yīng)用靈活性較強。新型智能激光驅(qū)鳥裝置機身采用高科技材料，有著良好的防雷防輻射效果，為其自身的安全穩(wěn)定運行提供了充分的保障。新型智能激光驅(qū)鳥裝置的應(yīng)用降低了公司的管理和運行成本，又提高變電站運行的可靠性和經(jīng)濟性，保證了電網(wǎng)的安全運行[6]。

5? 結(jié)語

總而言之，驅(qū)鳥害應(yīng)作為一項長期性的工程，針對鳥害引發(fā)的故障進行深入分析，因為鳥巢所引發(fā)的變電站故障頻率相較于鳥糞導致的故障頻率高上很多。因此，對于變電站日常巡視頻率的強化有著十分重要的作用與意義，及時發(fā)現(xiàn)鳥巢并及時做出應(yīng)對措施，最大程度控制因鳥巢而引發(fā)的故障出現(xiàn)。與此同時，變電站還可以及時應(yīng)用物理方式、聲音驅(qū)鳥、激光驅(qū)鳥等方式阻止鳥類在變電站筑巢。對于鳥害的防治措施，可以常年實施，轉(zhuǎn)變以往被動開展，以主動的方式開展鳥害治理工作，增強鳥害治理的長效性。電力部門應(yīng)當充分意識到，鳥類適應(yīng)環(huán)境的能力極強，應(yīng)當采取有效的措施防止鳥類對驅(qū)鳥方式產(chǎn)生適應(yīng)性，配合相應(yīng)的技術(shù)措施與管理措施降低變電站的鳥害影響。

參考文獻

[1] 徐懿，馬振國，劉曉康，等.基于物聯(lián)網(wǎng)通信的變電站分布式自檢驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計[J].電氣自動化，2021，43（2）：19-21.

[2] 張軍昌.淺議風電場變電站室外GIS的管理與維護[J].電子元器件與信息技術(shù)，2020，4（10）：74-75.

[3] 馮志斌，蘇乃波，溫超洪，等.變電站鳥巢清理裝置設(shè)計分析[J].機電信息，2020（6）：90-91.

[4] 屠楚明，殷軍，尹琪.無人值班變電站鳥害預防與治理對策[J].產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2019，1（16）：57-58.

[5] 余鵬，田杰，陳碩.變電站電子爆鳴驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2017，25（24）：134-137.

[6] 王彥. 基于超聲參量陣的變電站驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計與算法研究[D].青島：山東科技大學，2019.