户外变电站智能驱鸟装置的设计与实现

户外变电站智能驱鸟装置的设计与实现
摘要：鸟类在进行各类活动的时候都很有可能与电力设备接触，为电网安全运行带来不小的隐患，甚至造成设备故障和跳闸，造成大面积停电事故，严重影响供电的稳定性和可靠性。

传统的变电站驱鸟器存在方式单一、作用范围有限的问题，针对变电站鸟害问题，本课题设计了一种应用于户外变电站的新型智能驱鸟巡检机器人，用于替代传统驱鸟设施，提高了变电站防鸟害工作效率，提升驱鸟效果，解决困扰变电站运维单位的鸟害问题。

关键词：变电站；智能；驱鸟
第1章概述
随着国民经济的快速发展和市场经济体制的不断深入，全社会对于电力系统的安全优质服务提出了更高的要求。

然而长期以来，时常发生的各类闪络事故却严重地威胁着输变电设备的安全可靠运行，给电力企业造成了巨大的经济损失。

据统计分析表明，在电力系统所遭遇的各类闪络事故中，污闪和鸟闪占了相当大的比例，尤其是近年来，我国工业化进程的加快同时也导致了污染源的增加；而我国动物及环境保护措施的进一步实施又使得鸟类的种群及数量有了大幅度的增加、活动范围日趋扩大，给输变电设备造成了极大危害。

如2004年发生的美、加大停电事故，其起因就是高压送电线路鸟粪闪络引起的跳闸，引起系统震荡、解列。

近年的统计资料表明，由于鸟类活动引起的线路故障仅次于雷害和外力破坏，已经占居线路故障总数的第三位。

电力系统的鸟害事故严重的影响着电网的安全运行，直接关系电网的安全可靠和电力企业的经济效益。

因鸟类引起的变电站故障多为以下几方面：
1、鸟类筑巢
鸟类在构架上筑巢，其筑巢的树枝、铁丝、棉线等等材料，极有可能下落导致短接瓷瓶，引起设备跳闸。

春季鸟类开始在构架上筑巢、产卵、孵化，这些鸟口叼树枝、铁丝、柴草等物，在设备上空往返飞行，当铁丝等物落在构架与导线之间，会造成设备短路。

刮风时，构架上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或瓷瓶上，会造成短路接地故障。

2、鸟类飞行
体型较大的鸟类如黑鹳，其体长1m多，翅膀展开更大。

体型较大的鸟类或鸟类争斗时飞行在导线间可能造成相间短路或单相接地故障。

3、鸟类的排泄物
鸟粪会污染瓷瓶，降低瓷瓶串外绝缘强度，从而引起变电站设备故障，在空气潮湿、大雾时易发生闪络。

鸟站在瓶串上部的构架上向下拉稀屎并沿瓶串下流时造成单相接地、或者鸟粪随风吹向带电体造成空气间隙击穿，引起故障。

鸟害造成闪络多数沿瓷瓶串，约占70%；沿空气闪络约占30%；沿瓷瓶串闪络是由于鸟类粪便顺着瓶串造成的单相接地；沿空气闪络多数是由于风吹鸟粪，使鸟粪对过引线或对构架与带电体放电闪络。

另外当鸟粪积累到一定数量后，在潮湿的情况下也会发生闪络。

鸟害故障具有继发性，某处故障会在同一天或相隔几天再次甚至多次发生。

第2章国内外电力驱鸟器现状
针对输变电设备上的鸟害问题，国内外各电力公司也采取了一系列的防范措施，由于国内外电力系统采用的驱鸟手段效果大致相同，下面就针对国内的驱鸟现状作一下简单的介绍。

目前，国内外防鸟措施主要是针对引起设备跳闸的主要原因，通过驱逐、惊
吓和遮挡等方式来防止鸟害发生。

主要采取驱逐、惊吓鸟类等措施，不让鸟类停
留在电力设备附件。

1)安装防鸟刺。

防鸟刺一般采用多股钢绞线一端固定(固定在特制的底座内)，
一端散开，截成80"-"100cm长度，形成蘑菇状（或采用冷拔丝钢丝焊接）和“云
杉树"状。

2)采用大盘径绝缘子伞裙。

在瓷（玻璃）绝缘子上间隔几片改用大盘径绝缘
子或在复合绝缘子项部加装大盘径绝缘子。

目前大盘径硅胶伞裙罩（直径可在
400--600ram之间），大盘径玻璃钢伞裙罩（直径700mm之间）。

3)加装防鸟罩、防鸟挡板、防鸟网等手段。

如在构架顶部涂刷红油漆、挂小
红旗、安装风铃、惊鸟牌，喷涂防鸟磁性漆、横担上安装档板等。

4)在停电线路的复合绝缘子上加装护套或尽量缩短停电时间，防止鸟类啄伤
复合绝缘子。

然而，各种常见的驱鸟措施都存在弊端，使得驱鸟效果不够明显。

例如防鸟
刺虽然在一定程度上能实现防护作用，但是由于它的防护距离有限，且防鸟刺不
能过大，过大会造成设备检修作业不方便；再如防鸟风车易老化、自然损坏严重、寿命短、无风天气不能发挥作用等。

总的来说，现行各种防鸟措施的更新采用在短时期内都是有作用的，只不过
鸟类在经过一定时间的适应后，防鸟措施就不再起作用，不能达到长期有效的驱
鸟效果。

在当今高科技发展的时代，电力系统也迫切需要一种新型的驱鸟设备来
弥补传统驱鸟措施的不足，从而达到长期有效的防止鸟害。

本课题的研究就是在
此基础上提出并实现的。

第3章变电站智能驱鸟器设计与实现
根据目前国际上的研究发现，利用鸟类遇难报警或垂死前的呜叫、求救等采
用鸟类物种中特有的，并具有遗传共性的，富有生物学意义的鸟类呜叫声制成的
驱鸟器效果最好。

本课题设计的驱鸟器不同于一般防鸟刺等防鸟设备，它主要是以驱鸟为目的，以语音驱鸟为主，同时结合光、色等驱鸟措施综合治理，而不是单纯的防止鸟停
落在构架上面。

为了长期有效的达到驱鸟的效果，驱鸟器在设计上不仅只是一个
简单的发音设备，而是能够防止鸟类在构架上筑巢、降落。

同时将驱鸟器搭载在一台AGV智能轨道车上，小车通过电磁感应导航行进，
利用低频引导电缆形成的电磁场及电磁传感装置引导，沿变电站巡检线路和鸟类
出没频繁区域进行全天候巡检，避免了传统驱鸟器固定位置摆放，使鸟类产生耐
受性的特点。

声光驱鸟器
1)超声波，是用电子原件制造的一种超声波发生系统。

由它发出的超声波刺
激鸟类的神经系统，破坏鸟类的生存环境，从而鸟类远离超声波覆盖的区域，由
该系统发出不断变化的超声波频率，和不同的工作方式，使其鸟类远离保证驱鸟
效果的持久性。

2)语音驱鸟，人人都知道语音驱鸟是很有效的一种驱鸟方式，利用数字语音
技术，高保真播放各种鸟害怕的声音。

大功率播放输出，使其鸟感到此地危险重重，从而远离。

3)灯光驱鸟，根据科学家研究，鸟类怕红光，蓝光。

驱鸟器用高亮led灯珠，做发光源，通过控制，使其做到红光，蓝光，交替爆闪，以动态灯光的方式去刺
激鸟的眼睛，让鸟类感到很危险，或是危险警告，或是猎人正用枪对着它，从而
远离，达到驱鸟效果。

AGV智能机器人轨道车
电磁感应式引导一般是在地面上，沿预先设定的行驶路径埋设电线，当高频
电流流经导线时，导线周围产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。

AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证AGV对设
定路径的稳定自动跟踪。

第4章巡检周期和策略
结合声光驱鸟器和AGV智能机器人轨道车的各自工作原理和特点，开发了联
动控制模块，写入预先制定好的控制逻辑和程序，从而实现两部分的功能联动，
轨道车开始运行触发驱鸟器电源开关量节点闭合，驱鸟器开始工作，反之轨道车
停止，驱鸟器结束工作。

声光驱鸟器的工作原理为超声波工作3分钟后语音工作2分钟，停止6分钟
的循环模式，即工作5分钟，间歇6分钟。

夜间只有超声波工作3分钟，停止18分钟，不会对周边区民和站内人员休息造成干扰，驱鸟覆盖半径可达120米左右。

本实施案例的覆盖区域为变电站的220kV一侧，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等，设备密集，变电站周边丛林
茂盛，是多种鸟类频繁活动筑巢的区域。

此次机器人轨道敷设沿站内水泥路自西
北向东南方向直线行进，全长363米。

根据现场实际情况并结合变电站运行人员
值班作息规律，将机器人轨道车行走速度设置约为11米/秒，在路线两端设置两
个结束终点标识，机器人轨道车读取终点标识卡，即停止运行。

单程巡检结束时
间约为33分钟，驱鸟器在此时间段内完成3个周期的循环工作。

每天的巡检时
间周期设置如下：
第1次巡检：7:00从起始点出发、7:33到达终点、停运3.5小时；
第2次巡检：11:00从终点返回、11:33到达起始点、停运3.5小时；
第3次巡检：15:00从起始点出发、15:33到达终点、停运3.5小时；
第4次巡检：19:00从终点返回、19:33到达起始点、停运至次日7:00开始重
复循环。

总结
经试运行检验，比传统固定式驱鸟器驱鸟效果明显。

本文设计的变电站智能
驱鸟器具有高效、经济、免维护等特点。

变电站安装驱鸟器后，效果很明显，不
但能降低变电设备的鸟害事故，大大提高电网的安全运行，还能够节约为防止电
力系统发生鸟害事故投入的大量的人力和物力，具有广泛的社会效益和经济效益。

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作者简介：陈延秋（1983-3-20），男，汉族，广东潮州人，硕士研究生，高级工程师，主要从事变电设备运行维护相关工作。