動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統分析

國網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

變電站在運行的過程中，容易出現小動物進入到變電站造成電氣設備短路等事故，應提高對該問題的重視程度，保證變電站的安全穩定運行。本文介紹了一種基于動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統，并詳細分析了主動防御系統的具體實現原理和在實際應用中取得的應用效果，對于提高變電站的安全運行水平具有積極作用。

根據以往的變電站運行經驗，小動物入侵變電站是影響變電站安全穩定運行的重要風險因素，并已經出現過如線纜損壞、設備短路導致線路跳閘等安全事故。目前變電站基本都實現了無人值守，如何在變電站內實現自動化和主動化的防小動物入侵是電力企業面臨的問題之一。目前常規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，如粘鼠板當放置時間變長時會布滿灰塵，因此應采取效果更好的防御方式。本文分析了通過采用動靜互聯的變電站固定式和移動式電子布防設備，能夠有效提高針對小動物入侵的主動防御能力，提高變電站運維工作效率和技術管理水平。

1 變電站小動物防御系統

在秋末冬初時期，是小動物進入到變電站的高發季節，電纜溝、高壓開關柜和主控室等地方都是小動物頻繁進入的區域，也是應重點布防的位置。在這段時間由于天氣變冷，小動物還會進入變電站取暖，如果小動物進入到了電纜溝后，則會咬壞電纜；如果進入到了高壓開關柜，則很容易導致設備短路并出現設備燒毀事件；如果還引起了線路跳閘，則可能會發生停電事故，因此在變電站中采用小動物防御系統具有較強的必要性和實際應用價值。

本文闡述了通過綜合利用紅外感應、圖像識別和裝置驅離等技術的小動物主動防御系統，通過將各個功能模塊進行組合設計，達到準確識別并驅離小動物的目的。在該主動防御系統中，利用固定式靜設備實現智能感應，通過移動式設備實現對小動物的驅離，以動靜結合和互聯的方式，提高對小動物識別和驅離的效果，保障變電站關鍵區域內的安全。

2 動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統分析

在動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統中，主要包括固定式和移動式電子布防設備，其中移動式驅逐裝置的主機具備監測、記錄固定式設備驅逐狀態的功能，這樣就能夠保證固定式驅逐裝置狀態可監測和可控制，達到降低變電站運維人員對電氣設備巡檢勞動強度的目的。

2.1 動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統的基本原理

在變電站小動物主動防御系統中，可靠感應和辨識出變電站是否存在小動物入侵行為是關鍵技術之一，可以借鑒熱成像技術和紅外線感應技術加以實現。在變電站的各個門窗、電纜入口等位置布置紅外傳感器，當傳感器檢測到有活體非法入侵時，則發出告警，并結合熱成像設備中的畫面信息，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發送短信到變電站運維人員的移動終端中；同時，此時應通過移動式聲光驅離設備將小動物驅趕到安全區以外。之后，再經過多次確認變電站已無小動物入侵，此時移動式驅離裝置返回。

圖2 變電站小動物主動防御系統中的數據交互及流向

2.2 動靜互聯式的主動防御系統實現方案

在主動防御系統中，主要由紅外感應模塊、智能控制模塊、熱成像模塊、移動式驅離裝置、短信發送模塊等組成。通過引導移動式驅逐裝置主動驅逐入侵小動物，實現主動控制。其中熱成像裝置在布置的時候應對準紅外傳感器所感應的區域，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行綜合分析，動靜互聯式的主動防御系統基本的邏輯判斷流程圖如圖1所示。

圖1 動靜互聯式的主動防御系統的基本邏輯判斷流程圖

在區分入侵變電站的是人還是小動物方面，應通過分析活體的運行情況和活體的基本輪廓進行判別。移動式驅逐裝置在安裝前，應在變電站的墻上布置相應的軌道，移動裝置依靠步進電機進行運動控制，在軌道上布置卡槽給步進電機供電。移動式驅逐裝置應能夠根據起始地點和目的地點判斷判斷出最佳的路線，并將運動指令發給步進電機。當移動式驅逐裝置運動到疑似入侵區域時，即進入到往復運動并發出聲音和燈光驅逐信號。之后，再輪詢其他傳感器的信息，直到各個傳感器都沒有采集到可疑的入侵區域，則返回停止。

3 動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統的技術要點

在動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統中，主要的技術要點包括移動式驅逐裝置的安裝技術、移動偵測技術、移動無線通信技術、互聯網技術以及數據交互技術。對于無線通信技術，在變電站內部布置了多個傳感器，各個傳感器設備通過無線通信技術，將數據信息發送到智能控制模塊中；同時，將控制指令下發給移動式驅逐裝置也是通過無線通信技術加以實現。對于數據交互技術，熱成像攝像頭、各個傳感器和控制模塊之間都需要進行數據的交互和共享，保證控制效果；同時，統一的通信規約協議也是數據交互技術中的關鍵要點，只有通信規約一致，才能夠實現數據之間的高效交互，圖2為變電站小動物主動防御系統中的數據交互及數據流向。

移動式驅逐裝置需要依靠控制模塊下發的控制指令進行動作，聲音驅逐可以采用蜂鳴器報警實現，燈光可以采用LED告警燈。在對蜂鳴器告警電路的設計過程中，應合理選擇驅動電流的大小和三極管的型號，保證能夠發揮驅逐效果。采用本文所述的動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統，能夠真正實現對老鼠、蛇等小動物的主動偵測和驅逐，同時也能夠方便變電站運維人員對現場小動物驅逐情況的統計分析和優化管理，對電力企業而言具有較高的經濟效益和社會效益。通過統計分析功能，能夠知道變電站哪些入口是容易出現小動物入侵事件的區域，從而重點對這些區域采取防范措施，將能夠取得顯著的應用效果。

結論：保障變電站的安全運行是提高供電可靠性的重要措施，傳統的被動式小動物防御措施已經難以實現現代電力系統的發展要求，采用主動式的小動物防御系統是今后變電站運維領域的發展和應用趨勢。本文所分析的動靜互聯式的變電站小動物主動防御系統在實際中取得了較好的應用效果，可以在實際變電站運維中加以推廣應用。