摘要：为了保证变电站现场设备线路可以正常运行，避免鸟类活动对变电站输电线路造成影响，本文提出了变电站多功能激光式智能驱鸟系统的设计研究。通过分析鸟类活动对输电线路的影响，推出智能驱鸟系统设计的必要性。依据系统开发功能需求，采用无线传输、扫描、控制等技术设计了一套智能驱鸟系统。测试结果表明，本文设计的智能驱鸟系统满足系统开发需求。
关键词：变电站；激光驱鸟；鸟类活动
近年来，变电站规模逐渐扩大，现场设置了很多保护监测设备，虽然在一定程度上起到了安全保护作用，但是鸟类活动对输电线路的正常运行造成了严重影响[1]。由于大部分输电线路安装在距离地表面较高的位置，采用传统的人工驱鸟方式无法达到驱鸟目的，因此，急需设计一套驱鸟系统。激光技术的出现，为驱鸟系统研究开辟了新的研究路径。
一、鸟类活动对变电站输电线路的影响分析
鸟类活动主要包括筑巢活动、飞行等活动，这些活动对变电站输电线路的正常运行造成了严重影响，本文通过分析鸟类活动对变电站输电线路造成的影响，推出驱鸟系统研究的必要性。
1、鸟类筑巢活动影响分析
通常情况下，春末夏初之际，鸟类选择距离地表面20～30cm处筑巢，由于口叼筑巢材料种类繁杂，在输电线路上方飞行时容易掉落材料，包括铁丝等材料[2]。如果铁丝等导电材料掉落在导线之间，容易导致输电线路从正常运行状态转为故障状态。另外，筑巢材料在风吹作用下可能发生掉落情况，如果掉落在输电线路上便会导致线路下垂，降低了导线绝缘强度，从而引发导线接地故障[3]。
2、鸟类飞行活动影响分析
鸟类在变电站输电线路附近飞行时，对线路造成了严重威胁，容易造成单项接地短路故障。输变线路跳闸以后，重新和开关闸门即可恢复供电，相对来说，鸟类飞行活动对变电站输电线路运行造成的经济损失较小[4]。
3、鸟类捕食活动影响分析
大型鸟类捕食口叼小动物时，在飞行过程中动物内脏下垂，掉落到输电线路上容易降低线路绝缘强度，导致线路故障跳闸，重新闭合开关闸门电路无法恢复正常运行状态，给变电站带来了严重经济影响[5]。
综上所述，鸟类活动对变电站输电线路的正常运行影响较大，因此，设计一套智能驱鸟系统显得尤为重要。
二、变电站多功能激光式智能驱鸟系统设计
为了避免鸟类活动对变电站输电线路正常运行造成严重影响，本文采用激光控制技术，设计一套智能驱鸟系统，以此解决鸟类活动安全问题。
1、系统工作原理
鸟类视觉比较敏感，尤其是绿色激光，波长为532nm[6]。依据此特性，本文利用532nm/500～600mW规格绿色激光模拟光源，使得鸟类产生视觉反射条件，以此达到驱除鸟类作用。如图1所示为鸟类光谱敏感度曲线。
图1鸟类光谱敏感度曲线
当鸟类看到532nm/500～600mW规格绿色激光，犹如看到一根绿色大棒，会自动避开，以此达到驱鸟目的。
系统框架设计
本文设计的智能驱鸟系统需要体现智能化，通过扫描鸟类活动信息，作出感应控制，如果鸟类进入安全防护范围之内，则自动发出532nm/500～600mW规格绿色激光，以此击退鸟类，为变电站输电线路的正常运行创造一个安全环境。
依据上述系统开发需求分析，本文采用扫描技术、感应技术、无线通信技术、激光发射技术，通过供电模块为系统供电，利用核心控制器控制整个系统运行。如图2所示为系统框架设计方案。
图2系统框架设计方案
在图2中，智能驱鸟系统由3部分构成，包括供电模块、变电站现场控制终端、远程控制终端。其中，供电模块由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池构成，形成系统供电单元；变电站现场控制终端由无线通讯单元、拍摄单元、综合控制单元、扫描单元、激光发射单元、感应单元构成，形成一套现场控制模块；远程控制终端利用计算机下达驱鸟控制命令。
3、系统功能设计
本文设计的智能驱鸟系统功能较多，在综合控制单元的控制下，利用扫描装置采集鸟类活动信息，通过无线传输装置将采集到的信息传输至远程控制单元，经过对比分析判断鸟类是否进入安全范围，从而下达绿色激光控制命令击退鸟类，从而达到提高变电站输电线路运行环境安全性目的。以下为系统功能详细设计方案。
（1）信息采集功能模块
该功能模块利用扫描装置拍摄鸟类活动信息，为激光鸟类控制命令下达提供参考依据。此部分设计的重点在于扫描装置的布设，根据扫描装置扫描范围，在变电站输电线路周围合理布设。本文以120m扫描装置为例，则间隔120m处需要布设一台扫描装置，形成全方位扫描网络。
（2）信息传输功能模块
该功能模块选取GPRS DTU模块作为核心装置，实现信息无线传输。该功能模块是一种无线传输装置，传输效率高，运行稳定，已经成为一种比较成熟的技术。本系统将采集到的鸟类活动信息通过此装置传输至远程控制终端，以此提高数据传输安全性，满足实施数据传输要求。
（3）远程控制功能模块
该功能模块主要是借助计算机为用户提供数据信息、现场终端视频图像信息，通过分析信息下达激光控制命令。
（4）现场终端综合控制功能模块
该功能模块是整个系统的核心部分，本文以STM32系列单片机为例，通过I/O口连接各个设备通讯端口，实现扫描设备、拍摄设备、供电等设备的综合控制。根据变电站输电线路安全范围编写预警范围，若鸟类进入安全范围，则驱动绿色激光设备，发出532nm/500～600mW规格绿色激光，达到驱鸟目的。
三、系统测试分析
为了验证本文设计智能驱鸟系统方案满足系统开发需求，本文通过对系统功能进行测试，通过观察测试结果，合理判断设计方案的可靠性。本文以无线传输功能、绿色激光控制功能为例进行测试。
（1）无线传输功能测试
本次测试在现场信息采集终端查看数据信息，对比该数据与远程控制中心接收到的数据信息是否相符，包括时间和数据，从而判断系统无线传输功能设计方案是否满足开发要求。如表1所示为无线传输功能测试结果。
表1无线传输功能测试结果
通过观察表1中的测试结果可知，本文设计的智能驱鸟系统信息传输满足实时性和准确性要求。
（2）绿色激光控制功能测试
本次测试以100米为安全范围，当鸟类进入此范围，则系统自动发出绿色激光。如表2所示为测试结果。
表2 绿色激光控制测试结果
通过观察表2中的测试结果可知，本文设计的智能驱鸟系统可以有效驱鸟。
总结
本文针对变电站输电线路遭受鸟类活动影响问题，采用无线传输、扫描、控制等技术设计了一套智能驱鸟系统。该系统支持鸟类飞行信息采集、信息传输、绿色激光驱鸟等多项功能，为变电站输电线路正常运行提供了安全环境。
参考文献：
[1]梁桂新,翁钰荃,陈建泉.变电站多功能激光式全方位智能驱鸟装置的设计[J].现代制造, 2016(36)：147-148.
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[3]刘吉沼,李晓斌,陈亦,等.一种新型智能激光驱鸟器的研制[J].低碳世界, 2017(36)：332-333.
[4]张灵芝.智能变电站中OTDR系统激光脉冲电路的设计及应用[J].机电工程,2016, 33(10)：1268-1271.
[5]陈建昆, 翔,贾清正,等.变电站多功能立体综合驱鸟的应用[J].贵州电力技术,2016, 19(4)：21-23.
[6]余鹏,田杰,陈硕.变电站电子爆鸣驱鸟系统设计[J].电子设计工程,2017(24)：134-137.
论文作者:陈华1,陆昕2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/1
标签：鸟类论文; 变电站论文; 系统论文; 激光论文; 线路论文; 智能论文; 本文论文; 《电力设备》2018年第29期论文;