某電力輸電線路高塔驅(qū)鳥系統(tǒng)可行性分析及保障措施

王永紅　謝俊　許祿云　高慶虎　劉斌　史佳怡　蘭雷

【摘要】隨著國家關(guān)于鳥類保護(hù)法令的推行，人們保護(hù)鳥類的措施越來越完善，鳥類總體數(shù)量持續(xù)增長，由鳥類引起的輸電線路故障也成增長趨勢(shì)。有鑒于此，本文針對(duì)某電力輸電線路高塔驅(qū)鳥系統(tǒng)可行性分析及保障措施進(jìn)行分析，以便參考。

【關(guān)鍵詞】電力輸電線；驅(qū)鳥系統(tǒng)；可行性；保障措施

許多鳥都喜歡在高大的建筑物上筑巢，野外的輸電線路桿塔成為它們棲息的最好選擇。其筑巢材料有樹枝、羽毛、碎石，甚至還有金屬絲。這些材料下落可能短接幾片絕緣子，從而引起線路跳閘。歇息時(shí)大量排放糞便，會(huì)污染絕緣子，降低絕緣子串外絕緣強(qiáng)度，在空氣潮濕、大霧天氣時(shí)容易發(fā)生閃絡(luò)。某些鳥體形較大，翅膀展開以后更大，在線路附近飛行時(shí)，可能造成相間短路或單相接地故障。目前，鳥類引起的輸電線路故障呈現(xiàn)出不斷增長的趨勢(shì)[1]，所以，為電力輸電線路設(shè)計(jì)合理的驅(qū)鳥系統(tǒng)便顯得尤為重要了。

1.某驅(qū)鳥系統(tǒng)概述

整個(gè)系統(tǒng)分為2大部分，一個(gè)部分是安裝在野外桿塔上的的鳥類活動(dòng)采集和驅(qū)趕裝置（以下簡(jiǎn)稱驅(qū)鳥器），另外一部分是中央服務(wù)器及分析軟件。

1.1驅(qū)鳥器

驅(qū)鳥器安裝在桿塔上，使用金屬件和桿塔進(jìn)行連接。驅(qū)鳥器使用雷達(dá)和聲音探測(cè)技術(shù)主動(dòng)發(fā)現(xiàn)鳥類靠近，擁有多種驅(qū)鳥手段，驅(qū)鳥的同時(shí)還能收集鳥類活動(dòng)數(shù)據(jù)。此裝置應(yīng)該安裝若干套，合理分布到各區(qū)域的桿塔上。每一套設(shè)備有自己固定的標(biāo)識(shí)ID，用來區(qū)分各裝置回傳的數(shù)據(jù)。

1.2中央服務(wù)器及分析軟件

1.2.1服務(wù)器 服務(wù)器采用基于X86平臺(tái)的商品服務(wù)器，安裝Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)行關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件，需要接入Internet，擁有固定IP地址。

1.2.2配套軟件 配套軟件是本項(xiàng)目研發(fā)的重點(diǎn)，軟件主要提供以下功能：1）數(shù)據(jù)接收功能；2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；3）數(shù)據(jù)分析功能；4）數(shù)據(jù)表現(xiàn)功能；5）GIS接口功能；6）管理功能等。

1.3系統(tǒng)的工作過程

驅(qū)鳥器安裝在野外的桿塔上，當(dāng)有鳥類接近桿塔，進(jìn)入雷達(dá)有效探測(cè)范圍以后，就會(huì)被雷達(dá)偵測(cè)到，這個(gè)時(shí)候主控模塊就會(huì)控制驅(qū)鳥模塊使用各種手段進(jìn)行驅(qū)鳥，同時(shí)主控模塊從授時(shí)模塊取得時(shí)間信息，利用傳輸模塊，把這次鳥類活動(dòng)的時(shí)間，地點(diǎn)信息傳輸回服務(wù)器。如果短時(shí)間內(nèi)，多次探測(cè)到鳥類，就啟動(dòng)防誤觸機(jī)制。服務(wù)器收到鳥類活動(dòng)數(shù)據(jù)以后，先存入數(shù)據(jù)庫，在擁有一定數(shù)量數(shù)據(jù)以后，可以利用配套軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成各種報(bào)表，提供給工作人員分析鳥類活動(dòng)規(guī)律[2]。

2.系統(tǒng)可行性分析

2.1經(jīng)濟(jì)可行性

以220kV輸電線為例，假設(shè)，線路電流2A，每次鳥害故障更換絕緣子需要停電八小時(shí)，每度電0.5元，那么每次鳥害的電量損失就是：

220kVx2Ax8x0.5=176萬元

也就是說，220kV輸電線，每次鳥害故障光電量損失造成就會(huì)170多萬元損失，還不包括為了定位，維修這個(gè)故障所支出的人工費(fèi)，材料費(fèi)等。該系統(tǒng)可以有效降低鳥害故障的發(fā)生。在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

2.2社會(huì)可行性

當(dāng)前，一方面，社會(huì)生產(chǎn)，生活對(duì)電能的依賴越來越強(qiáng)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全要求越來越高，另外一方面，社會(huì)人文環(huán)境也在不斷提高，愛護(hù)鳥類的意識(shí)明顯增強(qiáng)。而鳥類的頻繁活動(dòng)會(huì)嚴(yán)重威脅著電力的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這就形成了一對(duì)矛盾。這種情況在云南省特別突出。云南是我國鳥的種類最多的省份，分布省內(nèi)的鳥類有19目、68科、4亞科、297屬、782種，占全國鳥類1186種的65.9%。鳥類在全省各地均有分布，種類最多的是滇西和滇南地區(qū)?，F(xiàn)有鳥類中，屬珍禽列為國家保護(hù)動(dòng)物的有87種，占全國保護(hù)鳥類的57.6%，其中一類保護(hù)鳥15種，占全國的39%；二類11種，占48%；三類61種，占68%。在“中日保護(hù)候鳥及其棲息環(huán)境協(xié)議”所列的228種候鳥中，我省有134種[3]。該系統(tǒng)正是化解這一矛盾的良藥，本系統(tǒng)采用多種先進(jìn)技術(shù)，主動(dòng)探測(cè)鳥類的活動(dòng)情況，使用多種手段驅(qū)散鳥類，而不傷害鳥類。對(duì)鳥類的活動(dòng)還進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)分析，幫助相關(guān)部門指定合理的驅(qū)鳥策略。做到了驅(qū)鳥而不害鳥，綠色驅(qū)鳥的要求，符合當(dāng)今社會(huì)，既要愛護(hù)鳥類，又要電力安全的訴求。是可行的。

2.3技術(shù)可行性

該系統(tǒng)，主要技術(shù)難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1）鳥類的探測(cè)；2）驅(qū)鳥的手段；3）數(shù)據(jù)的傳輸方式；4）數(shù)據(jù)的分析方法；5）驅(qū)鳥器裝置的供電和功耗。經(jīng)過技術(shù)人員的不懈努力，這些問題已經(jīng)找到了解決的辦法。具體方案為鳥類探測(cè)使用多普勒雷達(dá)和聲音探測(cè)相結(jié)合的方式；驅(qū)鳥使用聲、光、電多方式驅(qū)鳥；數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS無線通信技術(shù)；數(shù)據(jù)分析使用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后按各種需要的緯度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；裝置的供電使用鉛酸電池和太陽能電池板組合的方式。具體的技術(shù)方案細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱系統(tǒng)功能詳細(xì)說明部分。該系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的。

3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)

3.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

以220kV輸電線為例，假設(shè)，線路電流2A，每次鳥害故障更換絕緣子需要停電八小時(shí)，每度電0.5元，那么每次鳥害的電量損失就是：

220kVx2Ax8x0.5=176萬元

此外還有人工費(fèi)，材料費(fèi)若干。而典型情況情況下，220kV輸電線的電流在1-5A，多數(shù)情況下，每避免一次鳥害故障就可以避免損失數(shù)十萬元。

3.2風(fēng)險(xiǎn)

驅(qū)鳥器的安裝屬于帶電作業(yè)和高空作業(yè)，具有一定的危險(xiǎn)性，需要具有相關(guān)資質(zhì)的人員進(jìn)行操作。如果本系統(tǒng)安裝在本來就沒有鳥害的地方，會(huì)造成系統(tǒng)無效，浪費(fèi)投資?？梢酝ㄟ^前期調(diào)查，避免這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。除此以外沒有其他風(fēng)險(xiǎn)。

4.軟件的數(shù)據(jù)分析功能

數(shù)據(jù)分析功能是該系統(tǒng)的核心功能之一，用于從采集到的數(shù)據(jù)中，挖掘，分析各種規(guī)律，提供以下分析方式：1）按時(shí)間段分析。按任意時(shí)間段統(tǒng)計(jì)鳥類活動(dòng)頻次，并生成折線圖，柱狀圖；2）按區(qū)域分析。按區(qū)域統(tǒng)計(jì)鳥類活動(dòng)頻次，生產(chǎn)餅圖，柱狀圖；3）按地形分析。根據(jù)安裝地點(diǎn)周圍的地形統(tǒng)計(jì)鳥類活動(dòng)評(píng)測(cè)。生成餅圖或柱狀圖；4）按經(jīng)緯度分析。根據(jù)安裝地點(diǎn)的經(jīng)緯度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成柱狀圖。5）按海拔高度分析。按不同的海拔高度，間隔100米作為一個(gè)區(qū)間，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成柱狀圖；6）按電壓等級(jí)分析。根據(jù)線路的電壓等級(jí)，分別統(tǒng)計(jì)頻次，生成柱狀圖；7）按天氣分析。根據(jù)鳥類活動(dòng)的時(shí)間，得到當(dāng)?shù)氐奶鞖?，根?jù)他各種天氣不同，統(tǒng)計(jì)活動(dòng)頻次。生成柱狀圖，或餅圖；8）按水域分析。由于鳥類活動(dòng)頻繁的地區(qū)主要是水域周圍，所以可以根據(jù)鳥類活動(dòng)涉及的水域進(jìn)行分析，生成柱狀圖，餅圖等；9）鳥害預(yù)警。當(dāng)桿塔上有鳥筑巢的時(shí)候，短時(shí)間內(nèi)驅(qū)鳥器探測(cè)到的鳥類活動(dòng)情況一定會(huì)突破某個(gè)閥值，這個(gè)時(shí)候可以在GIS上發(fā)出警報(bào)，提示工作人員注意。

5.結(jié)束語

綜上所述，該驅(qū)鳥系統(tǒng)在社會(huì)需求，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是可行的，本系統(tǒng)可行。另外，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量保證措施方面也完全能夠滿足實(shí)際要求。

參考文獻(xiàn)

[1]吳占，彭龑.基于單片機(jī)的輸電線路驅(qū)鳥裝置設(shè)計(jì)[J].中國西部科技，2011，17：26-27+72.

[2]彭龑，戴毓虎.基于ZigBee技術(shù)的架空輸電線路驅(qū)鳥系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力學(xué)報(bào)，2014，03：232-235.

[3]陶君茹.一種語音與超聲波一體的智能無線驅(qū)鳥器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連海事大學(xué)，2011.