變電站防鼠驅(qū)鼠問題的研究

摘 要：目前110千伏及以下變電站普遍采用無人值班管理模式，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站數(shù)量越來越多，而變電站是電力網(wǎng)中的重要樞紐中心，變電站的安全可靠運(yùn)行涉及到廣大人民群眾生產(chǎn)生活用電問題。在變電站的各項(xiàng)工作中，特別重視安全工作，在安全工作中，只要關(guān)系到影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的就沒有小事。防小動(dòng)物管理作為電網(wǎng)變電運(yùn)維的一項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容，關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，一旦發(fā)生小動(dòng)物事故，輕則出現(xiàn)設(shè)備異常，重則出現(xiàn)大面積停電，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)小動(dòng)物（本文主要指老鼠）的蹤跡并捕殺，確保變電站不發(fā)生小動(dòng)物事件是一項(xiàng)非常重要的工作。而目前變電站中防小動(dòng)物還是普遍采用以往有人值班的管理模式，依靠運(yùn)行人員放置誘餌、鼠籠、粘鼠板等待老鼠自投羅網(wǎng)，面臨越來越多的變電站，“守株待兔”的管理模式已無法滿足運(yùn)行管理的要求，必須改變現(xiàn)有的管理模式，創(chuàng)新先進(jìn)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物監(jiān)測(cè)、預(yù)警及捕殺，切實(shí)提高運(yùn)行管理的效率。

關(guān)鍵詞：電纜溝驅(qū)鼠;主動(dòng)防御;驅(qū)鼠監(jiān)測(cè);小動(dòng)物侵入

1.研究背景

變電站是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其具有變換電壓、接受和分配電能、控制電能流向等功能，它通過變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來?？紤]變電站運(yùn)行的安全性和施工的可行性，如今的變電站通常建在人群密度較小，適合小動(dòng)物生長(zhǎng)的城郊，因此不可避免會(huì)出現(xiàn)小動(dòng)物入侵現(xiàn)象。小動(dòng)物引發(fā)的電氣設(shè)備事故在電網(wǎng)中比較常見，造成的損失也是十分驚人。為了確保變電所安全運(yùn)行，必須做好對(duì)防范小動(dòng)物的有利措施。小動(dòng)物引發(fā)的事故主要是引起高壓電氣設(shè)備短路、造成設(shè)備損壞或停電事故，以及老鼠等對(duì)二次回路電纜的咬食造成開關(guān)誤跳、拒跳和直流短路接地等事故。引起變電事故的原因大致上可分為四個(gè)方面，即小動(dòng)物引起的事故、誤操作事故、設(shè)備自身缺陷引起的事故、異常天氣或外力破壞引起的事故等。由小動(dòng)物造成的事故危害性大，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。變電運(yùn)維專業(yè)做好防小動(dòng)物措施，建立健全防小動(dòng)物的管理網(wǎng)，不斷的策劃、實(shí)施、檢查、完善，可以有效降低事故發(fā)生率。老鼠等嚙齒類動(dòng)物入侵變電站，常會(huì)對(duì)電線電纜的絕緣層形成損害，造成設(shè)備絕緣層絕緣水平下降的后果，甚至?xí)斐尚?dòng)物短路事故，降低了供電的可靠性。因此防小動(dòng)物入侵特別是防鼠對(duì)于變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行極其重要。

綜上所述，設(shè)計(jì)一款便捷高效的變電站驅(qū)逐小動(dòng)物系統(tǒng)是我們迫切需要的。根據(jù)變電站易受小動(dòng)物入侵的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了這套變電站驅(qū)鼠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過外部供電，由主控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采取毫米波傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)處理算法，控制驅(qū)除裝置系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)小動(dòng)物的驅(qū)趕處理。

2.可行性方案

由于“被動(dòng)防御”機(jī)制存在較大的局限性，因此本文從“主動(dòng)防御”的角度出發(fā)，提出建立全方位的變電站核心區(qū)域小動(dòng)物主動(dòng)防御機(jī)制，從主動(dòng)偵測(cè)、主動(dòng)驅(qū)逐等方面構(gòu)建變電站小動(dòng)物統(tǒng)一防治體系，實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物智能化防控管理。

為實(shí)現(xiàn)上述主動(dòng)偵測(cè)功能，本文擬采用毫米波傳感器，通過該傳感器判斷有無移動(dòng)物體從而達(dá)到主動(dòng)偵測(cè)的目的。而主動(dòng)驅(qū)逐功能的實(shí)現(xiàn)，本文擬采用超聲波加電擊網(wǎng)來達(dá)成。老鼠、蝙蝠這類動(dòng)物都是以超聲波進(jìn)行溝通的，鼠類的聽覺系統(tǒng)非常發(fā)達(dá)，對(duì)超聲波非常敏感，能在黑暗中判斷聲音的來源，幼鼠在受到威脅時(shí)可發(fā)出30-50kHz的超聲波，在沒睜眼時(shí)就能靠發(fā)出的超聲波和回聲回巢，成年鼠在遇到危機(jī)時(shí)可發(fā)出一種超聲波呼救，在交配時(shí)也可發(fā)出超聲波表示快樂，可以說超聲波是鼠類的語言。由于鼠類的聽覺系統(tǒng)是在200Hz-90000Hz，如果能利用一種強(qiáng)大的高功率超聲波脈沖對(duì)鼠類聽覺系統(tǒng)進(jìn)行有效的干擾和刺激，使其無法忍受，并感到恐慌及不安，表現(xiàn)出食欲不振、逃離、甚至抽搐等癥狀，從而就能達(dá)到將該鼠類驅(qū)除出他們活動(dòng)范圍的目的。根據(jù)查閱各類文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)20kHz-55kHz的超聲波能夠在50米的范圍內(nèi)有效刺激并能夠?qū)е率箢惛杏X到威脅及不安，故本系統(tǒng)采用能發(fā)出該頻次超聲波的聲波驅(qū)逐裝置。

根據(jù)上述分析，并結(jié)合變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作狀況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款變電站驅(qū)鼠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其主要分為三大模塊，其分別是：毫米波傳感器感應(yīng)模塊，驅(qū)鼠裝置模塊，主控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)驅(qū)鼠功能的實(shí)現(xiàn)大致如下所述，毫米波傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感應(yīng)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)物體，并與主控系統(tǒng)保持通訊。當(dāng)有動(dòng)物靠近傳感器時(shí)，傳感器將感應(yīng)到的物體遠(yuǎn)近信號(hào)上傳到主控系統(tǒng)中，并發(fā)送信號(hào)給驅(qū)鼠裝置系統(tǒng)。如果運(yùn)動(dòng)物體距離電纜較遠(yuǎn)，將通過超聲波進(jìn)行驅(qū)趕;而當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體靠近電纜時(shí)，將采取電擊網(wǎng)進(jìn)行直接驅(qū)趕。

變電站驅(qū)鼠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠做到有效防止小動(dòng)物進(jìn)入變電房損壞電力線纜，減少人力檢查和驅(qū)趕帶來的不便，并且更加高效。

3.驅(qū)鼠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

變電站驅(qū)鼠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為三個(gè)部分：毫米波傳感器，主控系統(tǒng)，驅(qū)鼠裝置系統(tǒng)，接下來具體介紹各部分功能的實(shí)現(xiàn)。

毫米波傳感器不斷向感應(yīng)區(qū)域內(nèi)發(fā)射無線電波，無線電波在感應(yīng)區(qū)域遇到有靜止或運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)會(huì)反射無線電波給毫米波傳感器。毫米波傳感器接收到這個(gè)反射信號(hào)后，會(huì)通過傳感器的內(nèi)部轉(zhuǎn)換發(fā)送到主控系統(tǒng)。

主控系統(tǒng)由外部供電，通過串口或者I/O口與毫米波傳感器通訊。毫米波傳感器將監(jiān)測(cè)的物體遠(yuǎn)近的信號(hào)通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換為電信號(hào)發(fā)送到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)經(jīng)過運(yùn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)處理算法，解算出目標(biāo)物體的信息，從而控制驅(qū)鼠裝置系統(tǒng)。主控系統(tǒng)支持休眠功能，降低功耗。

驅(qū)鼠裝置系統(tǒng)主要為超聲波驅(qū)趕器和電網(wǎng)驅(qū)逐裝置。主控通過接收毫米波傳感器發(fā)送的信號(hào)，當(dāng)有動(dòng)物靠近時(shí)會(huì)控制聲波驅(qū)逐裝置發(fā)出類似超聲波的聲音驅(qū)逐動(dòng)物。若動(dòng)物未被驅(qū)逐，繼續(xù)靠近會(huì)觸發(fā)控制電網(wǎng)驅(qū)逐裝置通過電擊小型動(dòng)物進(jìn)行驅(qū)逐。通過在電纜溝安裝的電擊網(wǎng)，當(dāng)動(dòng)物靠近或觸碰時(shí)，電網(wǎng)釋放電壓通過電擊動(dòng)物從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)趕功能。

4.項(xiàng)目總結(jié)

本文提出變電站小動(dòng)物“主動(dòng)防御”的理念，并建立綜合全面的小動(dòng)物主動(dòng)防御防治管控體系，從主動(dòng)偵測(cè)、主動(dòng)驅(qū)逐等方面實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物智能化全周期閉環(huán)管控。變電站驅(qū)鼠裝置系統(tǒng)，通過外部供電。主要由主控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采取毫米波傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)處理算法，控制驅(qū)逐裝置進(jìn)行對(duì)動(dòng)物的驅(qū)趕處理。毫米波傳感器安裝于防火板外側(cè)，監(jiān)測(cè)小動(dòng)物距防火板的位置距離。當(dāng)小動(dòng)物進(jìn)入驅(qū)趕監(jiān)測(cè)區(qū)域后，主控系統(tǒng)會(huì)控制超聲波驅(qū)趕裝置或電網(wǎng)驅(qū)趕裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜溝下動(dòng)物的驅(qū)趕。

本系統(tǒng)其主動(dòng)偵測(cè)、驅(qū)逐功能能夠滿足智能化管控需求，且運(yùn)維巡檢持續(xù)性、目的性、有效性得到進(jìn)一步保障，有效減少動(dòng)物入侵及破壞導(dǎo)致的設(shè)備及電纜故障，大幅減少運(yùn)維綜合管理成本，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要推廣價(jià)值，對(duì)于電力物聯(lián)網(wǎng)背景下變電站智能運(yùn)維的建設(shè)發(fā)展具有重要參考意義和實(shí)踐價(jià)值。其改善了傳統(tǒng)方式下小動(dòng)物入侵管理不到位的缺陷，省去了大量的人力和時(shí)間成本。且具有動(dòng)運(yùn)行的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站無人值班的效果，以智能化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)小動(dòng)物入侵的監(jiān)控與驅(qū)趕，提升了預(yù)防工作的主動(dòng)性，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措。

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作者簡(jiǎn)介：

朱亞東，出生年月：1982-12-26，男，漢族，籍貫：江蘇漣水市，所在院校：大連理工大學(xué)，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣工程及自動(dòng)化。