深入分析利用高壓輸電線工頻輻射調制解調音頻信號模擬驚嚇驅離鳥害裝置新技術的應用

朱亞 左登強 易建波 李文鏞 何建克 李學洪 蘇培華 張義河

摘? 要：鳥類活動由于其破壞性強、持續(xù)時間長等因素往往會對各個行業(yè)造成極大的困擾，尤其是對于電力行業(yè)而言，鳥類的筑巢等行為都會對線路造成嚴重威脅，留下安全隱患，而因為鳥類活動而產生的線路故障則給電力部門帶來了很大經濟損失。鳥在輸電線路上飛起或者落下都有可能導致發(fā)生短路，而鳥類排出的糞便如果落在絕緣子上，則可能導致污閃等故障的產生。此外，鳥巢也是引發(fā)電線故障的一個重要原因。可見，鳥害具有地域性、時間性和桿型特性。因此，有必要研究專門的驅鳥裝置來進行有效防治。

關鍵詞：調制解調;信號模擬;驚嚇驅鳥

前言

近年來，隨著各地生態(tài)環(huán)境的改善，各種鳥類的種群密度逐漸增大，鳥類的過渡繁殖使得其生活范圍不斷擴大。鳥類有在配電線路桿塔上筑巢繁殖的習性，這很可能直接導致電力線路和變電站設備的穩(wěn)定性。據統計，由于鳥類活動引發(fā)的線路故障僅次于雷電災害。同時，由于鳥類屬于自然界中的生態(tài)鏈上的一個重要環(huán)節(jié)，我們對鳥害的治理不能夠采取直接消滅的做法。最佳方式是研制一種驅鳥裝置，利用高壓線路本身的工頻輻射通過調制解調之后產生出模擬音頻來進行驅鳥，使鳥類的活動范圍遠離各種輸電線路和設備。既不對鳥類的生存造成威脅，也防止其生活習性對人類造成危害。

1高壓配電線路鳥害的特征

（1）季節(jié)性強：一般來說，絕大多數鳥類都在3月到5月之間筑巢，故此這段時間內的鳥害發(fā)生頻率是最大的。（2）氣候性明顯：鳥害一般發(fā)生在雷雨天、霧天、陰雨天等，也就是空氣濕度較大的季節(jié)。（3）重發(fā)性強：一般來說，一個地區(qū)內的鳥害在發(fā)生過一次之后，如果不及時找到原因加以解決，那么在短期內很有可能再次出現同樣的事故。（4）頑固性：鳥類一般在選擇了筑巢位置和活動范圍后，在一段時間內即便受到了干擾也不會輕易選擇離開。例如，一旦選定了某基塔作為筑巢位置，那么即便人工摘除了鳥巢，鳥類往往還會選擇在同一地點進行筑巢。（5）瞬時性：鳥類的各種活動所導致的故障，有許多都是瞬間發(fā)生的比如瞬時短路以及閃絡等。

2鳥害故障機理分析

2.1鳥糞空間閃絡

鳥類的糞便中包含了許多電解質，這就使得鳥糞本身具備了良好的導電性，所以當鳥糞掉落到絕緣子周圍的時候，就會導致局部電場的畸變，甚至有可能導致間隙擊穿。這個觀點和以往認為絕緣子污閃的原因是鳥糞堆積的觀點有區(qū)別。

2.2閃絡過程

（1）鳥糞排出后拉伸變長：當鳥排出糞便以后，鳥糞在重力的作用下向下墜落，而且由于重力初速度的影響，鳥糞前端的速度會比尾部的速度大。而由于鳥糞本身具有一定的粘性，所以它是可拉伸的。因此，在下墜的過程中，鳥糞則會變得越來越長。落在絕緣子周圍的話，就相當于在附近增加了一條細長的導電通道。

（2）電場畸變：上文提到，鳥糞具備一定的導電性，而在下墜的過程中鳥糞也會被拉長。當鳥糞落到絕緣子周圍高低端空氣間隙的時候，就可能會引起兩端間隙電場嚴重畸變。

（3）間隙擊穿：高低端空氣間隙的電場發(fā)生畸變以后，如果場強超過臨界擊穿場強，那么就會導致間隙擊穿的現象，最后會引發(fā)跳閘。2.3 鳥糞空間閃絡影響因素。

（4）電壓等級：根據有關研究顯示：在110kv配電系統的條件下，當鳥糞前端和高低端導體之間的距離為13cm的時候，閃絡發(fā)生的可能性為50%。而當小于這個距離的時候，閃絡發(fā)生的可能性則會提升到100%，即必然會發(fā)生。500kv及以上電壓等級的配電系統中，由于絕緣子串長度很大，幾乎沒有鳥糞能夠進入間隙后發(fā)生有效橋接，所以閃絡不常發(fā)生。反觀500kv以下的配電系統，由于絕緣子串較短，鳥糞也能夠形成有效橋接，所以閃絡發(fā)生的頻率較高。

（5）鳥糞電導率：電導率高的物質導電性強，鳥糞中包含大量電解質的話將會提高自身的電導率。到鳥糞的導電性達到較高的水平時，間隙擊穿發(fā)生的概率將會提高。

2.4鳥糞污閃

鳥糞如果堆積在絕緣子周圍，則有可能導致污閃。通過分析污閃的形成過程，可以將其分為兩類：

（1）大量的鳥糞堆積在絕緣子周圍，導致大片絕緣子傘裙嚴重積污。在這種情況下，絕緣子沿面將在短時間內發(fā)生擊穿。這類情況常發(fā)生在鳥類集群的時候。

（2）經過一段時間的堆積以后，鳥糞覆蓋了絕緣子傘裙，當氣候潮濕的時候，由于鳥糞受潮，容易導致閃絡。

3驅離鳥害裝置

在本研究裝置當中，因是對以往幾種不同防鳥措施的整合，則能夠在充分對點面結合、短時與長時結合的基礎上對好的驅鳥效果進行獲得。以下圖是簡易防鳥害裝置示意圖：

解決目前500kV、220kV等輸電線路鐵塔鳥害單純使用防鳥刺防治，綜合防筑巢效果不佳，手段單一，包括鳥類集群在塔頂棲息，本身所帶來的絕緣破壞隱患和鳥糞對高壓絕緣子、接頭等重要設備的腐蝕、臟污等，采用采用新技術新思路，達到驅離目的而又不傷害野生鳥類，既符合生態(tài)社會要求，盡量消除電網重大。患，同時又減少人工清理工作，提高績效，保證人身安全。

3.1 電源單元

在該裝置當中，對蓄電池同太陽能電池相結合的供電方式進行了選擇，其實際應用特征，即通過太陽能電池板的安裝作為該裝置的供電裝置。而為了保證在陰雨天、夜晚以及太陽光線不足情況下也能夠保證正常的供電，則在太陽能電池上對蓄電池進行了并聯處理，以此方式的應用保證該系統能夠以不分條件、不分時段的方式供電。電源為長壽命鋰鐵電池輔助太陽能補充充電，并采用和主機分離設計，即主機在塔頂安裝，而電源在鐵塔下端安裝，主機強磁吸式安裝固定，電源分體3米高度設計，便于運維人員檢修、更換，并提高了安全性。

3.2傳感控制單元

在信號探測方面，對熱釋電紅外傳感器進行了應用。根據防鳥報警系統要求，對被動式熱釋點紅外傳感器進行了應用。在其內部，具有一個高阻值電阻、一個低噪聲場效應管以及一雙熱電元件的設置，并將其統一放置在 5 號晶體管外殼當中。在該裝置實際運行當中，即通過新型熱釋電紅外傳感器的應用對鳥類的活動信息進行監(jiān)測，在實現其對微弱電信號轉換的基礎上面向控制裝置輸出。在控制裝置對該信號獲取之后，則通過運算放大器的使用對其進行放大處理。為了濾除其中的干擾信號，可以先采用防觸發(fā)電路與信號比較器進行初步處理，最后再采用驅動計數器來濾除干擾信號。隨后，控制裝置會根據獲得的信號來選擇進行相對應的動作。當信號強度較強的時候，會開啟高壓驅鳥裝置;而當強度弱的時候，則會啟用音頻與強光驅鳥裝置。如果沒有獲取信號，則關閉控制裝置。