動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)分析

國網(wǎng)河南省電力公司濮陽供電公司 王 雷 楚明月 李世杰 陳 鵬 張建華

變電站在運(yùn)行的過程中，容易出現(xiàn)小動物進(jìn)入到變電站造成電氣設(shè)備短路等事故，應(yīng)提高對該問題的重視程度，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹了一種基于動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)，并詳細(xì)分析了主動防御系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)原理和在實(shí)際應(yīng)用中取得的應(yīng)用效果，對于提高變電站的安全運(yùn)行水平具有積極作用。

根據(jù)以往的變電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，小動物入侵變電站是影響變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，并已經(jīng)出現(xiàn)過如線纜損壞、設(shè)備短路導(dǎo)致線路跳閘等安全事故。目前變電站基本都實(shí)現(xiàn)了無人值守，如何在變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動化和主動化的防小動物入侵是電力企業(yè)面臨的問題之一。目前常規(guī)的防止小動物入侵的方法是洞口用絕緣泥封堵、在角落布置粘鼠板等，這些方式效果有限，如粘鼠板當(dāng)放置時(shí)間變長時(shí)會布滿灰塵，因此應(yīng)采取效果更好的防御方式。本文分析了通過采用動靜互聯(lián)的變電站固定式和移動式電子布防設(shè)備，能夠有效提高針對小動物入侵的主動防御能力，提高變電站運(yùn)維工作效率和技術(shù)管理水平。

1 變電站小動物防御系統(tǒng)

在秋末冬初時(shí)期，是小動物進(jìn)入到變電站的高發(fā)季節(jié)，電纜溝、高壓開關(guān)柜和主控室等地方都是小動物頻繁進(jìn)入的區(qū)域，也是應(yīng)重點(diǎn)布防的位置。在這段時(shí)間由于天氣變冷，小動物還會進(jìn)入變電站取暖，如果小動物進(jìn)入到了電纜溝后，則會咬壞電纜；如果進(jìn)入到了高壓開關(guān)柜，則很容易導(dǎo)致設(shè)備短路并出現(xiàn)設(shè)備燒毀事件；如果還引起了線路跳閘，則可能會發(fā)生停電事故，因此在變電站中采用小動物防御系統(tǒng)具有較強(qiáng)的必要性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本文闡述了通過綜合利用紅外感應(yīng)、圖像識別和裝置驅(qū)離等技術(shù)的小動物主動防御系統(tǒng)，通過將各個(gè)功能模塊進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，達(dá)到準(zhǔn)確識別并驅(qū)離小動物的目的。在該主動防御系統(tǒng)中，利用固定式靜設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能感應(yīng)，通過移動式設(shè)備實(shí)現(xiàn)對小動物的驅(qū)離，以動靜結(jié)合和互聯(lián)的方式，提高對小動物識別和驅(qū)離的效果，保障變電站關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的安全。

2 動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)分析

在動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)中，主要包括固定式和移動式電子布防設(shè)備，其中移動式驅(qū)逐裝置的主機(jī)具備監(jiān)測、記錄固定式設(shè)備驅(qū)逐狀態(tài)的功能，這樣就能夠保證固定式驅(qū)逐裝置狀態(tài)可監(jiān)測和可控制，達(dá)到降低變電站運(yùn)維人員對電氣設(shè)備巡檢勞動強(qiáng)度的目的。

2.1 動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)的基本原理

在變電站小動物主動防御系統(tǒng)中，可靠感應(yīng)和辨識出變電站是否存在小動物入侵行為是關(guān)鍵技術(shù)之一，可以借鑒熱成像技術(shù)和紅外線感應(yīng)技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。在變電站的各個(gè)門窗、電纜入口等位置布置紅外傳感器，當(dāng)傳感器檢測到有活體非法入侵時(shí)，則發(fā)出告警，并結(jié)合熱成像設(shè)備中的畫面信息，綜合對比判斷非法入侵的是人員還是小動物。如果是檢修人員則忽略告警，如果是小動物非法入侵則通過主動防御系統(tǒng)發(fā)送短信到變電站運(yùn)維人員的移動終端中；同時(shí)，此時(shí)應(yīng)通過移動式聲光驅(qū)離設(shè)備將小動物驅(qū)趕到安全區(qū)以外。之后，再經(jīng)過多次確認(rèn)變電站已無小動物入侵，此時(shí)移動式驅(qū)離裝置返回。

圖2 變電站小動物主動防御系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交互及流向

2.2 動靜互聯(lián)式的主動防御系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

在主動防御系統(tǒng)中，主要由紅外感應(yīng)模塊、智能控制模塊、熱成像模塊、移動式驅(qū)離裝置、短信發(fā)送模塊等組成。通過引導(dǎo)移動式驅(qū)逐裝置主動驅(qū)逐入侵小動物，實(shí)現(xiàn)主動控制。其中熱成像裝置在布置的時(shí)候應(yīng)對準(zhǔn)紅外傳感器所感應(yīng)的區(qū)域，智能控制模塊則對紅外傳感器和熱成像裝置所采集到的信息進(jìn)行綜合分析，動靜互聯(lián)式的主動防御系統(tǒng)基本的邏輯判斷流程圖如圖1所示。

圖1 動靜互聯(lián)式的主動防御系統(tǒng)的基本邏輯判斷流程圖

在區(qū)分入侵變電站的是人還是小動物方面，應(yīng)通過分析活體的運(yùn)行情況和活體的基本輪廓進(jìn)行判別。移動式驅(qū)逐裝置在安裝前，應(yīng)在變電站的墻上布置相應(yīng)的軌道，移動裝置依靠步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動控制，在軌道上布置卡槽給步進(jìn)電機(jī)供電。移動式驅(qū)逐裝置應(yīng)能夠根據(jù)起始地點(diǎn)和目的地點(diǎn)判斷判斷出最佳的路線，并將運(yùn)動指令發(fā)給步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)移動式驅(qū)逐裝置運(yùn)動到疑似入侵區(qū)域時(shí)，即進(jìn)入到往復(fù)運(yùn)動并發(fā)出聲音和燈光驅(qū)逐信號。之后，再輪詢其他傳感器的信息，直到各個(gè)傳感器都沒有采集到可疑的入侵區(qū)域，則返回停止。

3 動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)

在動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)中，主要的技術(shù)要點(diǎn)包括移動式驅(qū)逐裝置的安裝技術(shù)、移動偵測技術(shù)、移動無線通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及數(shù)據(jù)交互技術(shù)。對于無線通信技術(shù)，在變電站內(nèi)部布置了多個(gè)傳感器，各個(gè)傳感器設(shè)備通過無線通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到智能控制模塊中；同時(shí)，將控制指令下發(fā)給移動式驅(qū)逐裝置也是通過無線通信技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。對于數(shù)據(jù)交互技術(shù)，熱成像攝像頭、各個(gè)傳感器和控制模塊之間都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互和共享，保證控制效果；同時(shí)，統(tǒng)一的通信規(guī)約協(xié)議也是數(shù)據(jù)交互技術(shù)中的關(guān)鍵要點(diǎn)，只有通信規(guī)約一致，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的高效交互，圖2為變電站小動物主動防御系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交互及數(shù)據(jù)流向。

移動式驅(qū)逐裝置需要依靠控制模塊下發(fā)的控制指令進(jìn)行動作，聲音驅(qū)逐可以采用蜂鳴器報(bào)警實(shí)現(xiàn)，燈光可以采用LED告警燈。在對蜂鳴器告警電路的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)合理選擇驅(qū)動電流的大小和三極管的型號，保證能夠發(fā)揮驅(qū)逐效果。采用本文所述的動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)，能夠真正實(shí)現(xiàn)對老鼠、蛇等小動物的主動偵測和驅(qū)逐，同時(shí)也能夠方便變電站運(yùn)維人員對現(xiàn)場小動物驅(qū)逐情況的統(tǒng)計(jì)分析和優(yōu)化管理，對電力企業(yè)而言具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通過統(tǒng)計(jì)分析功能，能夠知道變電站哪些入口是容易出現(xiàn)小動物入侵事件的區(qū)域，從而重點(diǎn)對這些區(qū)域采取防范措施，將能夠取得顯著的應(yīng)用效果。

結(jié)論：保障變電站的安全運(yùn)行是提高供電可靠性的重要措施，傳統(tǒng)的被動式小動物防御措施已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展要求，采用主動式的小動物防御系統(tǒng)是今后變電站運(yùn)維領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用趨勢。本文所分析的動靜互聯(lián)式的變電站小動物主動防御系統(tǒng)在實(shí)際中取得了較好的應(yīng)用效果，可以在實(shí)際變電站運(yùn)維中加以推廣應(yīng)用。