變電站光纜預(yù)防動(dòng)物破壞措施及思考

國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司永嘉縣供電公司 鄭 斌

隨著城市的不斷發(fā)展以及人們對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)，變電站這一重要設(shè)施在城市中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，由于變電站建設(shè)地理位置較為特殊，面對(duì)小動(dòng)物的損壞，已經(jīng)成為變電站管理者值得關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。

本文以浙江永嘉縣某變電站為例，分析了該變電站光纜所遭遇到的動(dòng)物破壞威脅和引發(fā)的危害。浙江永嘉縣屬于多山地理環(huán)境，變電站多處在山區(qū)，鼠類、鳥(niǎo)類、蛇類活動(dòng)頻繁，由于鳥(niǎo)類、鼠類、蛇類等小動(dòng)物造成的變電站故障時(shí)有發(fā)生很多。鼠類、蛇類在電力系統(tǒng)中的危害較為嚴(yán)重，主要通過(guò)電纜溝侵入啃咬電纜絕緣材料，咬壞電纜；進(jìn)入開(kāi)關(guān)室后，在內(nèi)部設(shè)備、零部件的空隙處竄動(dòng)，嚴(yán)重破壞電氣線路和設(shè)備零部件，造成設(shè)備損毀誘發(fā)大面積停電事故，給國(guó)家造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

在小動(dòng)物進(jìn)入到一次設(shè)備活動(dòng)時(shí)，造成一次設(shè)備電器短路，甚至由于其破壞行動(dòng)會(huì)導(dǎo)致斷路器跳閘，繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，誘發(fā)大規(guī)模停電、電網(wǎng)失控、設(shè)備斷電等情況[1]。在變電站中二次設(shè)備往往配置直流電源，小動(dòng)物在其中活動(dòng)時(shí)，可能會(huì)誘發(fā)直流系統(tǒng)接地或者電路短路，導(dǎo)致二次設(shè)備難以正常工作，出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等問(wèn)題。但對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)小動(dòng)物破壞問(wèn)題，就會(huì)不斷積累對(duì)設(shè)備的損壞，最終引發(fā)大范圍的電力系統(tǒng)故障。

目前，該變電站使用周期巡檢的方式，人工破壞鳥(niǎo)巢進(jìn)行防治鳥(niǎo)害工作，工作效率低下，人力資源調(diào)動(dòng)較大，經(jīng)濟(jì)成本較高，并且由于驅(qū)鳥(niǎo)器安裝位置往往是緊貼樹(shù)干，不利于建設(shè)自動(dòng)化、智能化驅(qū)鳥(niǎo)系統(tǒng)，也不利于搜集鳥(niǎo)害數(shù)據(jù)作為防治工作的參考依據(jù)。同樣，鼠類和蛇類的防治上一直缺乏良好方法。

變電站預(yù)防小動(dòng)物破壞工作具有長(zhǎng)期性、周期性、季節(jié)性和特殊性。小動(dòng)物對(duì)變電站的破壞可能會(huì)對(duì)變電站運(yùn)行帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。鳥(niǎo)類巢穴可堵塞變電站設(shè)備上的孔洞，在暴雨和洪水情況下堵塞排水系統(tǒng)，導(dǎo)致閃跳事故的發(fā)生；嚙齒動(dòng)物則會(huì)咬斷線纜產(chǎn)生火花，或刮擦機(jī)器表面使得機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這些情況如果不能及時(shí)得到解決，必然會(huì)造成電力停供的后果。因此，必須采取有效措施預(yù)防小動(dòng)物的破壞，以確保變電站安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

1 常規(guī)防護(hù)

目前，變電站所使用的是PVC套管，具有使用壽命長(zhǎng)、力學(xué)性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠防止動(dòng)物啃食和腐蝕。為了防鼠需要給光纜嵌套多層防護(hù)外套，由于其運(yùn)行環(huán)境對(duì)套管材質(zhì)的導(dǎo)電性有一定要求，所以一般不會(huì)使用金屬材質(zhì)套管保護(hù)光纜。在變電站的光纜上，需要對(duì)電纜溝內(nèi)非金屬材質(zhì)光纜套用PVC管來(lái)確保防護(hù)效果[2]。同時(shí)，對(duì)于電纜溝進(jìn)出口安裝PVC套管，并盡量確保固定，避免套管落地，增加使用壽命，降低動(dòng)物破壞威脅。PVC套管直接穿入預(yù)埋的鍍鋅鋼管內(nèi)，做好防火、放小動(dòng)物封堵工作[3]。

在光纜敷設(shè)后，需要確定PVC套管固定在電纜溝支架上，使用阻燃型材料套管保護(hù)，確保外套管足夠長(zhǎng)，并使用固定膠防脫。在選材上需要注重防火，一般使用阻燃高密度聚乙烯，能夠起到良好的防火作用，其本身的強(qiáng)度足夠，在插入套管時(shí)需要確保緊固，避免在運(yùn)行過(guò)程中滑脫。內(nèi)套管在電纜溝內(nèi)需要使用鍍鋅鐵線或者護(hù)套線固定，不能使用扎帶、膠帶等簡(jiǎn)易材料，避免在常年運(yùn)行下松脫。

并且，要在各類開(kāi)關(guān)室、配電室等出入口放置小動(dòng)物擋板，并放置標(biāo)志牌，未經(jīng)允許不得擅動(dòng)小動(dòng)物擋板，并且在室內(nèi)需要配置一定量的粘鼠劑等防治小動(dòng)物工具，避免鼠類、爬蟲(chóng)類等動(dòng)物侵入室內(nèi)破壞電氣設(shè)備[4]。

室外防護(hù)。在變電站周圍設(shè)置圍墻和排水溝，加強(qiáng)變電站的封閉性，阻止小動(dòng)物進(jìn)入。加強(qiáng)變電站的維護(hù)和清潔，保持變電站整潔無(wú)異味，避免吸引小動(dòng)物進(jìn)入變電站。尤其需要注意，如室外LW8-35型開(kāi)關(guān)，其底座機(jī)構(gòu)箱為敞開(kāi)式，需要采取措施防治鳥(niǎo)類進(jìn)入其底部構(gòu)巢，避免鳥(niǎo)巢卡住機(jī)構(gòu)箱動(dòng)作臂，嚴(yán)重威脅到開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的分合動(dòng)作。同時(shí)，室外必須清理雜草，澆注鋪設(shè)水泥到位；室內(nèi)要保持整潔；隨手關(guān)門，或?qū)㈤T加裝能自動(dòng)關(guān)閉的彈簧裝置，嚴(yán)格控制門和地面間隙[5]。

2 智能化小動(dòng)物防御體系

伴隨社會(huì)的發(fā)展，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著越來(lái)越重要的意義，嚙齒類動(dòng)物的牙齒十分鋒利，對(duì)光纜會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，在一般所敷設(shè)的變電站光纜在接頭處和線路彎曲處往往沒(méi)有設(shè)置PVC套管，使得脆弱的光纜暴露在外，存在隱患。傳統(tǒng)變電站動(dòng)物防治措施是結(jié)合人工巡視以及人工監(jiān)控的方式，實(shí)現(xiàn)周期性巡查變電站各個(gè)設(shè)備的損壞情況、電纜溝密閉情況以及光纜狀態(tài)。這種傳統(tǒng)方式的缺陷在于人為誤差較大、效率較低，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控，自動(dòng)化程度低，已不能滿足變電站對(duì)小動(dòng)物破壞的檢測(cè)需求。伴隨智能化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化、智能化技術(shù)在變電站預(yù)防小動(dòng)物破壞上有所應(yīng)用。針對(duì)光纜的小動(dòng)物防治，可以加設(shè)自動(dòng)化、智能化防治措施。

表1 小動(dòng)物防御措施

伴隨計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和視頻監(jiān)控智能算法的推進(jìn)，在變電站中能夠結(jié)合已有的高清視頻監(jiān)控來(lái)搭配智能化算法構(gòu)建出無(wú)人化、智能化監(jiān)控體系，將變電站周圍監(jiān)控的視頻信息輸入到總控系統(tǒng)中，由智能化算法解析，能夠?qū)崟r(shí)判斷設(shè)備運(yùn)行環(huán)境是否正常。

在運(yùn)維過(guò)程中，人工監(jiān)控方式需要較高的人力資源耗用，工作效率較低，人為誤差較大，巡視過(guò)程中容易忽略所需信息?？衫弥悄芑惴▉?lái)在視頻監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析處理視頻信息。幫助工作人員自動(dòng)標(biāo)注出蛇類、鼠類的圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電站內(nèi)小動(dòng)物的精確定位，實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控。在智能化監(jiān)控上小動(dòng)物入侵檢測(cè)算法設(shè)計(jì)上，需要找出研究對(duì)象鼠類、蛇類的特征，來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻圖像的分析處理。小動(dòng)物特征描述可分為三類：底層特征、基于學(xué)習(xí)的特征和混合特征。

底層特征指的是顏色、紋理梯度等視頻圖像特征，其優(yōu)勢(shì)在于特征單一，以及能夠利用分圖層計(jì)算方法提高算法的運(yùn)行效率，但是僅僅使用單一特征來(lái)辨別復(fù)雜物體，可能造成辨別能力差，無(wú)法正確識(shí)別，以及少識(shí)漏識(shí)的情況。

基于學(xué)習(xí)的特征是利用機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，給算法大量無(wú)規(guī)律小動(dòng)物樣本，讓機(jī)器計(jì)算分析得到小動(dòng)物的特征表達(dá)，由此可能得到較強(qiáng)辨別能力。但是其缺點(diǎn)在于訓(xùn)練樣本大量訓(xùn)練下可能產(chǎn)生過(guò)擬合的問(wèn)題，對(duì)于非樣本涵蓋的小動(dòng)物，不能正確識(shí)別，需要加強(qiáng)算法以及訓(xùn)練模型的控制。

混合特征指融合了多種底層特征，使用小動(dòng)物不同的單一特證實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別，其優(yōu)勢(shì)在于能夠豐富特征的維度，加強(qiáng)識(shí)別的準(zhǔn)確性，但是由于特征維度的增加，算法運(yùn)行時(shí)需要更多的時(shí)間處理圖像數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。

3 運(yùn)維防御措施

目前，變電站主要運(yùn)維防御措施仍然需要結(jié)合人工巡檢方式來(lái)確保供電安全。其基本核心為防火、放小動(dòng)物，巡檢電纜溝，投放鼠藥、捕鼠工具，檢查自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，檢查光纜保護(hù)套管接頭，清潔環(huán)境。強(qiáng)化PVC套管的使用力度能夠提高變電站光纜安全性，運(yùn)維防御措施需要在PVC套管建設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。敷設(shè)PVC套管時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保全纜溝都敷設(shè)PVC套管。檢查光纜進(jìn)出口，避免套管脫落，檢查是否存在PVC套管直接接地。

在變電站運(yùn)維過(guò)程中，需要運(yùn)維人員日常巡視PVC套管的外觀有無(wú)破損，及時(shí)更換損壞、老化的PVC套管，并檢測(cè)套管長(zhǎng)度，避免與光纜不匹配。同時(shí)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膭?dòng)物活動(dòng)強(qiáng)度，投放一定的老鼠藥、白蟻藥等，避免嚙齒類動(dòng)物挖掘進(jìn)入到電纜溝內(nèi)，確保電纜溝的日常密封性。運(yùn)維工程中要加大對(duì)于環(huán)境保護(hù)力度，清理垃圾，避免吸引動(dòng)物。主要針對(duì)監(jiān)控不到的角落，加大巡檢力度，實(shí)現(xiàn)變電站全站范圍檢視。

對(duì)于變電站建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)情況下，電纜溝地基可能出現(xiàn)沉降問(wèn)題，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)沉降后，需要使用水泥對(duì)電纜溝地基進(jìn)行加固，消除縫隙、孔洞，防止小動(dòng)物經(jīng)由縫隙進(jìn)入開(kāi)關(guān)室。在開(kāi)關(guān)室、開(kāi)關(guān)柜所預(yù)留的電纜孔洞，在未使用的情況下，小動(dòng)物會(huì)來(lái)回穿行。在運(yùn)維時(shí)，使用如橡皮泥等材質(zhì)封堵孔洞，避免小動(dòng)物破壞。

在日常運(yùn)維中，智能化監(jiān)控技術(shù)能夠給運(yùn)維人員提供較大便利，并幫助運(yùn)維人員找到出現(xiàn)問(wèn)題的地點(diǎn)，及時(shí)修正問(wèn)題。當(dāng)下變電站運(yùn)維管理離不開(kāi)智能化總控系統(tǒng)，通過(guò)多元化的告警技術(shù)能夠構(gòu)建出一體化的小動(dòng)物防治體系，利用周期的輪詢手段，管理人員可根據(jù)小動(dòng)物防治的特定需求制定告警序列，根據(jù)不同類型采用不同的巡查周期，運(yùn)行維護(hù)人員也可在特定的時(shí)間段進(jìn)行巡視。

告警能夠給運(yùn)維人員發(fā)出指示，提示運(yùn)維人員異常事故發(fā)生時(shí)機(jī)和地點(diǎn)，根據(jù)告警閾值指標(biāo)，根據(jù)告警類型和告警級(jí)別制定相應(yīng)的上下限，自定義設(shè)定這些閾值，系統(tǒng)在輪詢時(shí)可根據(jù)這些過(guò)濾條件有選擇的排查事故并報(bào)告告警事件。實(shí)現(xiàn)異常事態(tài)分級(jí)，幫助管理人員分配人手聯(lián)系維修部門及時(shí)處理問(wèn)題。提供應(yīng)急突發(fā)響應(yīng)能力，掌握到故障特征，判斷光纜中斷與否，結(jié)合告警信息針對(duì)性檢查。

圖1 變電站智能化總控系統(tǒng)

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨我社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步及發(fā)展，變電站的規(guī)模和數(shù)量逐年增加，經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)固發(fā)展離不開(kāi)供電的穩(wěn)定性、安全性。變電站需要面對(duì)小動(dòng)物破壞光纜的威脅，為能夠確保供電安全穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)通過(guò)智能化、自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站全天候監(jiān)控，并建設(shè)告警系統(tǒng)，能夠及時(shí)給運(yùn)維人員發(fā)送告警信息，通知維修人員檢查異常事故位置。變電站預(yù)防小動(dòng)物破壞是一項(xiàng)重要工作，需要加強(qiáng)封閉性、維護(hù)清潔、使用防護(hù)裝置、加強(qiáng)管理和監(jiān)測(cè)等多種措施的綜合應(yīng)用，從而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。