變電站小動(dòng)物事件分析與防治

劉 毅，徐國棟，張耀勛

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，江蘇 蘇州 215000)

0 引言

小動(dòng)物入侵變電站會給電網(wǎng)、設(shè)備、人身安全帶來隱患，其危害可大致分為直接危害和間接危害兩類。直接危害是指小動(dòng)物直接接觸帶電設(shè)備引起短路事故，如鼠類進(jìn)入開關(guān)柜、蛇類纏繞帶電引線引發(fā)短路事故等；間接危害主要指小動(dòng)物啃咬電纜、光纜造成保護(hù)開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)或直流系統(tǒng)接地、交流電流回路出現(xiàn)開路等事故。因此，對于防治小動(dòng)物進(jìn)入變電站需要高度重視，而目前變電站常規(guī)的防治小動(dòng)物方案還不完善，入侵事件時(shí)有發(fā)生[1-2]。

1 變電站小動(dòng)物事件原因

1) 變電站溫度高。秋冬季節(jié)環(huán)境溫度降低，小動(dòng)物為御寒取暖自主靠近變電站電氣設(shè)備并進(jìn)入各類屏柜，如電抗器發(fā)熱、主變壓器頂部油循環(huán)造成設(shè)備溫度升高，吸引小動(dòng)物靠近。

2) 變電站存在退役設(shè)備、垃圾堆砌現(xiàn)象。部分變電站戶外遺留有退役設(shè)備，為小動(dòng)物提供了藏身場所；戶內(nèi)外垃圾清掃不及時(shí)，吸引其前來覓食。

3) 變電站對小動(dòng)物干擾小。大部分變電站采用無人值守運(yùn)行方式，且主要通過隔離類措施防治小動(dòng)物，對小動(dòng)物干擾較小。

4) 封堵破損。因封堵設(shè)施日久老化失效、位置較為隱蔽，防治小動(dòng)物設(shè)施維護(hù)周期相對較長(“五通”規(guī)定為1個(gè)月)，封堵破損情況難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致小動(dòng)物容易進(jìn)入變電站。

5) 小動(dòng)物適應(yīng)力強(qiáng)。小動(dòng)物能夠在各類惡劣環(huán)境中生存，對防治措施具有一定的適應(yīng)能力，因此對小動(dòng)物的防治提出更高要求。

2 技術(shù)防治措施

2.1 被動(dòng)防治

被動(dòng)防治作為小動(dòng)物防治的第一道防線，采用物理隔離原理，通過防治措施對變電站區(qū)域進(jìn)行物理隔離，限制小動(dòng)物的活動(dòng)空間。具體有出入門處裝設(shè)擋板、電纜管線孔洞處設(shè)置封堵、出風(fēng)口處加裝金屬網(wǎng)、站內(nèi)地面進(jìn)行硬化等被動(dòng)防治措施，以變電站常見的老鼠、蛇為例進(jìn)行闡述。

2) 蛇類：細(xì)小蛇類對門縫隙寬度提出了更高要求，需要檢查室門、箱體門是否關(guān)嚴(yán)或留有縫隙；對房屋伸縮縫進(jìn)行灌漿封堵處理；設(shè)置防蛇網(wǎng)、防蛇刺猬環(huán)等。

被動(dòng)防治成本低廉，是當(dāng)前變電站普遍采取的防治措施。然而，當(dāng)被動(dòng)防治措施年久老化或因施工被破壞時(shí)，容易導(dǎo)致小動(dòng)物入侵事件。因此，需要補(bǔ)充主動(dòng)防治措施作為被動(dòng)防治措施失效后的第二道防線。

2.2 主動(dòng)防治

主動(dòng)防治可具體細(xì)分為以下三種。

1) 驅(qū)趕。利用小動(dòng)物的生理特點(diǎn)，采用聲、光、震動(dòng)、氣味等刺激手段驚嚇小動(dòng)物，使其遠(yuǎn)離變電站或遠(yuǎn)離關(guān)鍵區(qū)域[3]。如利用鼠類對超聲波敏感的特性，設(shè)置波頻在15.5～45 kHz超聲波的驅(qū)鼠裝置，配合激光爆閃燈進(jìn)行驅(qū)趕；利用地震波發(fā)生器(波頻在400～1 000 Hz)進(jìn)行驅(qū)蛇；利用氣味驅(qū)蛇，定期在變電站四周噴灑雄黃或種植驅(qū)蛇植物(如蛇倒退、野決明、指甲花等)。

2) 消殺。采用捕鼠裝置或毒藥對小動(dòng)物進(jìn)行誘捕或誘殺，可在墻邊、角落設(shè)置鼠夾、鼠籠、粘鼠板、鼠藥等。

3) 預(yù)警。采取紅外感應(yīng)、熱成像監(jiān)視、圖像分析、追蹤驅(qū)逐及短信推送的方式，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備室小動(dòng)物入侵的識別、驅(qū)離、提醒，構(gòu)建主動(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)告警的防御方法[4-5]。利用高清視頻捕捉小動(dòng)物活動(dòng)圖像，經(jīng)人工智能圖像識別系統(tǒng)分析，判斷小動(dòng)物入侵情況，然后發(fā)出預(yù)警并發(fā)送至PC端和移動(dòng)端。

式中：pi為短期海況出現(xiàn)的概率；A和m為S-N曲線參數(shù)；T為疲勞設(shè)計(jì)壽命；di為短期海況產(chǎn)生的損傷;f0i為每個(gè)短期海況下的平均跨零率。

主動(dòng)防治自動(dòng)化程度高，預(yù)警及時(shí)，無需運(yùn)維人員定期維護(hù)，效果較好，但設(shè)備成本較高，設(shè)備壽命短，且識別效果高度依賴算法和訓(xùn)練樣本。

2.3 防治措施的特點(diǎn)分析

變電站小動(dòng)物種類多樣，防治措施也應(yīng)針對多類型小動(dòng)物。由于被動(dòng)防治措施是基于物理隔離原理，對所有小動(dòng)物均適用，而主動(dòng)防治措施中驅(qū)趕措施則依據(jù)不同小動(dòng)物獨(dú)特的生理特點(diǎn)設(shè)置，比如老鼠對聲、光刺激敏感，而蛇類對震動(dòng)刺激敏感等，不同小動(dòng)物的驅(qū)趕原理存在較大差異，若單獨(dú)針對每種動(dòng)物設(shè)置驅(qū)趕裝置則成本較高，因此，亟需研發(fā)基于多種驅(qū)趕原理的一體化驅(qū)趕裝置，使其同時(shí)對多類型小動(dòng)物均能起到較好的防治效果。主動(dòng)防治措施中預(yù)警類措施基于圖像識別原理，同時(shí)適用于鼠類、蛇類等小動(dòng)物，可視為小動(dòng)物防治的通用技術(shù)措施。

從技術(shù)發(fā)展分析，被動(dòng)防治措施和消殺類措施是較為成熟的防治技術(shù)措施，優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，成本低廉，應(yīng)用時(shí)間較長，防治效果已得到了充分檢驗(yàn)；但其自動(dòng)化程度低，需要運(yùn)維人員專門進(jìn)行維護(hù)，未來發(fā)展則需要對這些措施進(jìn)行升級改造，使其具備自動(dòng)檢測功能，減輕運(yùn)維人員負(fù)擔(dān)。驅(qū)趕類和預(yù)警類措施屬于創(chuàng)新防治技術(shù)，主要優(yōu)勢在于自動(dòng)化程度較高，減輕了人員工作量，同時(shí)提供分析數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)在于目前技術(shù)方面存在瓶頸，且成本較高，需對防治效果進(jìn)一步優(yōu)化，并設(shè)計(jì)合理的配置方案，在提高設(shè)備利用率的同時(shí)降低成本。

3 管理防治措施

變電站小動(dòng)物防治除技術(shù)防治措施外，在管理方面也需要制定相應(yīng)的管理措施，管理防治在為技術(shù)防治措施提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)明確人員職責(zé)、管理方法及工作流程，從而確保技術(shù)防治措施不被破壞，長期有效。

目前，國家電網(wǎng)有限公司變電專業(yè)“五通”管理規(guī)定(專項(xiàng)工作-防小動(dòng)物管理)中對小動(dòng)物防治提出了總體要求，主要針對變電站通風(fēng)口、出入門防鼠板、封堵、捕鼠器械、大門及門窗、巡視、施工等方面。在此基礎(chǔ)上，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司進(jìn)一步細(xì)化了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出了防小動(dòng)物管理規(guī)范，主要包含職責(zé)分配、出入口管理、封堵管理、防小動(dòng)物設(shè)備管理、創(chuàng)新措施等方面，主要內(nèi)容有：進(jìn)行防小動(dòng)物專業(yè)管理，明確管理人員職責(zé)及運(yùn)維班組分工；進(jìn)行室內(nèi)外出入口管理，明確管線出口、風(fēng)機(jī)出口、設(shè)備區(qū)門、鏤空電纜蓋板等處的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及巡視要求，隱蔽出入口應(yīng)建立臺賬；提出封堵查補(bǔ)要求，明確不同類型封堵的維護(hù)分工，提出封堵工作的全周期管理，在工作票流程的接票、間斷驗(yàn)收、終結(jié)驗(yàn)收等各個(gè)階段加強(qiáng)管理，確保工作前有封堵施工人員在場，工作間斷時(shí)做好臨時(shí)封堵，工作結(jié)束時(shí)完善封堵，并采用技術(shù)手段，定期對隱蔽封堵進(jìn)行巡查；明確防、捕小動(dòng)物設(shè)施的管理要求，包括擋板、鼠籠、粘鼠板、驅(qū)鼠器等；試點(diǎn)防小動(dòng)物創(chuàng)新措施，建立小動(dòng)物抓拍識別系統(tǒng)并試驗(yàn)驅(qū)趕裝置。

此外，其他行業(yè)的先進(jìn)做法同樣具有參考價(jià)值，具體如下。

1) 通信行業(yè)圍繞通信光纜制定了相關(guān)防治措施,主要是加強(qiáng)對光纜的物理防護(hù)，如使用多層鎧裝護(hù)套或添加驅(qū)鼠劑的防鼠光纜、防鼠護(hù)套、金屬防護(hù)網(wǎng)等。對于變電站電纜溝內(nèi)的入站導(dǎo)引光纜，除借鑒上述技術(shù)措施外，在管理方面應(yīng)做好電纜溝的封堵措施及定期巡視檢查，重點(diǎn)檢查光纜保護(hù)套管的接頭位置；對于容易暴露的非金屬普通光纜保護(hù)套管接頭位置，做好相應(yīng)記錄，便于故障點(diǎn)的快速定位。

2) 糧食行業(yè)則強(qiáng)調(diào)環(huán)境防治，主要通過“堵、查、捕、毒”四個(gè)方面加強(qiáng)環(huán)境防治。在管理方面，加強(qiáng)食品管理，斷絕鼠糧，不亂扔、亂倒垃圾雜物，垃圾箱必須有蓋，消除老鼠隱藏、繁殖條件等。

3) 海軍艦艇對小動(dòng)物消殺要求較高，包括艦艇懸掛纜繩防鼠板、器械捕殺、藥物滅鼠、熏蒸除鼠等防治措施；在器械捕殺方面也可提供一定參考，如鼠籠布置(鼠籠布置應(yīng)與門、通道平行且緊貼墻根)等；建立滅鼠設(shè)施清單，并進(jìn)行編號和定期檢查，定期對滅鼠效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和記錄。

4) 軍隊(duì)則更側(cè)重封堵類措施，且管理標(biāo)準(zhǔn)制定更為詳細(xì)，有環(huán)境防治、物理防治、化學(xué)防治、生物防治、法規(guī)防治，都可為變電站封堵管理標(biāo)準(zhǔn)提供參考，如物理防治中要求格柵空隙小于10 mm，地漏應(yīng)加蓋，門縫小于6 mm，1樓或地下室排風(fēng)扇或通風(fēng)口有金屬網(wǎng)罩，網(wǎng)眼不得超過6 mm等。

各個(gè)行業(yè)小動(dòng)物防治管理標(biāo)準(zhǔn)的場景和目的存在一定差異，側(cè)重點(diǎn)也略有不同，應(yīng)用場景相似的可為變電站防治提供借鑒。

4 研究與優(yōu)化管理

1) 研發(fā)可檢測封堵破損情況的裝置。相比煙熏等傳統(tǒng)檢測方式，該裝置可有效提高封堵檢測效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)破損，從而快速封堵漏洞，保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2) 研發(fā)多原理一體化的小動(dòng)物綜合驅(qū)趕裝置。結(jié)合視覺、聽覺、震動(dòng)等多種驅(qū)趕原理，采用紅外感應(yīng)觸發(fā)裝置，實(shí)現(xiàn)對多類型小動(dòng)物的有效驅(qū)趕。

3) 利用高清視頻進(jìn)行小動(dòng)物識別預(yù)警。目前存在觸發(fā)機(jī)制不可靠、學(xué)習(xí)樣本少、小動(dòng)物體型小、移動(dòng)快等問題，需研究靈敏可靠的觸發(fā)機(jī)制，并進(jìn)一步優(yōu)化算法提高識別率。

4) 優(yōu)化變電站小動(dòng)物防治管理辦法，包括設(shè)備區(qū)門管理、封堵管理等，如設(shè)備區(qū)門安裝自閉器，研究安裝設(shè)備區(qū)門超時(shí)未關(guān)告警，對設(shè)備區(qū)門關(guān)閉情況進(jìn)行視頻遠(yuǎn)程督查；完善施工過程中封堵全周期管理辦法，針對隱蔽封堵建立臺賬并定期巡視等。

5 結(jié)論

通過介紹變電站小動(dòng)物事件危害及特點(diǎn)，分析了變電站小動(dòng)物入侵事件的原因，調(diào)研并對比了不同行業(yè)的小動(dòng)物防治相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)出常見的變電站小動(dòng)物防治原理及措施，主要結(jié)論如下。

1) 變電站小動(dòng)物入侵事件頻發(fā)的主要原因有站內(nèi)設(shè)備發(fā)熱吸引、退役設(shè)備及垃圾堆砌提供藏身場所、封堵破損未及時(shí)發(fā)現(xiàn)等。

2) 不同行業(yè)小動(dòng)物防治標(biāo)準(zhǔn)存在共同點(diǎn)，其他行業(yè)部分先進(jìn)防治標(biāo)準(zhǔn)可以為變電站防小動(dòng)物提供參考和啟發(fā)。

3) 小動(dòng)物防治措施主要針對封堵方面，而基于驅(qū)趕原理的防治措施較少，且主動(dòng)驅(qū)趕措施常基于單一原理，隨著小動(dòng)物適應(yīng)能力加強(qiáng)，防治效果變差，需要采取多種原理相結(jié)合的綜合防治措施。

小動(dòng)物識別預(yù)警系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)小動(dòng)物入侵并通知運(yùn)維人員處理，大幅降低了小動(dòng)物入侵風(fēng)險(xiǎn)，宜展開相關(guān)研究。