關于利用站內高壓設備工頻輻射調制解調音頻信號模擬驅離動物裝置的研究分析

楊偉 李斌 羅翔 劉晶晶 林恩彬 呂燕

摘 要：隨著智能化的推進，無人值守變電站將越來越多，巡視人員和巡視頻率的逐步減少，變電站運行環境的安全問題也逐漸凸顯，雖然已經有供電單位嘗試使用無人軌道車、無人機器人進行自動巡視，但目前巡視的重點依舊在設備運行狀態的監視，變電站運行環境的狀態不僅僅包含設備運行溫濕度等數據，還應包含對周圍動物入侵的監控。筆者結合云南電網公司職工技術創新項目，研發了一種利用站內高壓設備工頻輻射調制解調音頻信號模擬驅離動物裝置，希望可以給相關專業人員提供借鑒與參考。

關鍵詞：變電站;工頻輻射;音頻信號;驅離動物

前 言

因云南自然環境較好，生態優良，近年來在110kV、220kV變電站工作中經常發現有動物進入，且動物體積較大，如野貓、野狗、野兔、喜鵲以及其他野生動物等在高壓場活動覓食，圍墻上的圍欄和鋼制大門縫隙很大，無法起到有效隔絕作用。值班人員在夜晚無法及時發現，而且一旦驚擾動物會爬上高壓電氣設備，給電網安全帶來重大隱患，所以非常有必要研發出一種新型驅趕動物裝置，采用新技術新思路，以達到驅離的目的而又不傷害動物，既符合生態社會要求，盡量消除電網重大隱患，同時又減少人工清理工作，提高績效，保證人身安全。筆者經過現場長期觀察、研究和調研發現，由于動物天性警覺和集群特點，某些復合聲音和特殊模式閃光會產生極大的威懾、警告、逃離效果，驅離效果顯著，因此本研發就利用這個思路，利用變電站內強大的工頻輻射能量，經過調制解調后，形成足夠功率的調制波，疊加到四種組合復雜聲音效果：鞭炮、老鷹、狗叫、槍聲，由軟件編程實現上述音頻仿生目的，而且聲音類型、時間隨機，防止動物產生警覺麻痹，并根據晝夜、季節變化更換驅離動物模式。

1現狀分析

變電站作為電能分配和電壓轉換的重要場所，對電力資源的分配、運輸具有至關重要的作用。在變電站的選址、施工中，為了保證變電站的安全運行，設計變電站時往往將其設置在遠離聚居區的郊外，減少對人們正常生活與工作的干擾，減少意外情況的發生。由于變電站大部分都位于偏遠地段，周圍的生態環境良好，存在著大量小動物，這些小動物會對變電站的穩定運行造成一定程度的影響。在變電站的運行中，嚙齒類動物侵入變電站后，會亂鉆亂爬，將電線電纜絕緣層咬壞，導致線路出現弧光短路、絕緣不良等現象。因此，需要對小動物的侵入進行預防，要引起相關部門的高度重視，否則會產生嚴重的后果。

現階段，在變電站的運行過程中，一般都是采取防止粘鼠板、洞口封堵、投放毒餌、地面硬化等方式，預防小動物的侵入。這些措施短時間內會取得一定的成效，但是隨著時間的推移，這些措施的成效就會大打折扣，小動物會挖開硬化措施，有些小動物在食用毒餌后不會立即死亡，會導出亂竄亂跳，對變電站的穩定運行造成更加嚴重的后果。因此，為了預防小動物的侵入，對變電站的穩定運行造成危害，且在不傷害小動物的前提下，必須設計研發出一款驅離動物的裝置。本文根據筆者的工作實踐，研發了一種利用站內高壓設備工頻輻射調制解調音頻信號模擬驅離動物裝置，希望可以有效解決上述問題，保證變電站的穩定運行，滿足人們對美好生活的向往。

2裝置設計的思路

在裝置設計中，利用高壓電氣強大的工頻輻射能量，經過調制解調后，形成足夠功率的調制波，疊加到四種組合復雜聲音效果，四種聲音分別為鞭炮、老鷹、狗叫、槍聲，這樣方式不但減少了裝置的驅動功率，而且音頻信號通過傳輸線能夠更遠距離擴散驅離效果，其聲音類型、時間隨機產生，防止動物產生警覺麻痹，可以長期起到驅離的效果。由于利用變電站內高壓設備工頻輻射進行調制，裝置體積小重量輕，便于安裝固定拆卸，功耗低，電源利用率高，適于常年野外放置運行。輔助旋轉激光閃光器單元，更加增強驅離效果，適用于更多種類野外動物。電源為長壽命鋰鐵電池輔助太陽能補充充電，強磁吸式安裝固定，便于運維人員檢修、更換，并提高了裝置運行的安全性。本裝置采取全封閉工藝設計，全天候連續不間斷工作，防風、防雨、防蟲，適宜野外復雜天氣環境下運行。完善的狀態、故障報警顯示，便于運維人員檢修，保證設備長期運行可靠。

3新裝置解決的主要問題

3.1驅離和保護野生動物，保證供電安全

該裝置有效解決目前110kV、220kV等無人值守變電站動物入侵的全天候防治，包括動物在高壓場內活動所帶來的絕緣破壞隱患和鳥類停留時產生的鳥糞對高壓絕緣子、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動物，既符合生態社會要求，盡量消除電網重大隱患，同時又減少人工清理工作，提高績效，保證維修工作人員的人身安全。

3.2降低了電源單元的設計難度及維護成本

通過利用變電站內強大的工頻輻射能量，經過調制解調后，可以形成足夠功率的調制波，疊加復雜聲音效果及激光閃光器，能夠可靠實現驅離各種類型動物的目的，裝置不但減少了電路的驅動功率，而且音頻信號通過傳輸線能夠更遠距離擴散、增強驅離效果，有效驅離可達數百米，完全覆蓋整個變電站，減少設備的復雜程度，降低了電源單元的設計難度及維護成本，適宜野外長期運行。

3.3使用和維護變得更加便捷

在變電站所處的偏遠復雜地理環境下，在實現驅離動物的前提下，不因本裝置增加作業人員的工作量及風險，并便于檢修和更換，故而體積小、重量輕，強磁吸式安裝固定，電源狀態、報警指示直觀簡單，非常有必要進行推廣和普及。

4新裝置的創新點

利用變電站內強大的工頻輻射能量，經過調制解調后，形成足夠功率的調制波，疊加到四種組合復雜聲音效果：鞭炮、老鷹、狗叫、槍聲，由軟件編程實現上述音頻仿生目的，而且聲音類型、時間隨機，防止動物產生警覺麻痹，并根據晝夜、季節變化更換驅離動物模式。裝置整體要求體積小重量輕，便于安裝固定拆卸，功耗低，電源利用率高。輔助旋轉激光閃光器單元，具備軟啟動功能，在增強驅離動物效果的同時，保證其長壽命。電源設計為長壽命鋰鐵電池輔助太陽能補充充電，具備防過充過放功能，過溫自動斷電。多種安裝方式，即可采用強磁吸式安裝固定也可卡箍安裝固定，連接電纜及接口電路電磁兼容性強，應抗高壓輸電輻射干擾。本裝置要求全封閉工藝設計，利用機殼自然散熱，全天候連續工作，防風防雨防蟲，適宜野外復雜天氣環境。軟件編程實現集中式的狀態、故障報警顯示，便于運維人員檢修。

結 語

綜上所述，本裝置利用先進的軟件編程與生物仿生技術有機結合，能夠全天候驅離動物，不局限動物種類，驅離效果明顯，驅離范圍大，極大提高了驅離效率，消除了變電站設備的重大隱患，同時減少人工提高績效，保證了設備及人身安全。裝置本身完全電氣隔離，安裝在高壓電氣安全距離外，安全性高，適用于目前所有電壓等級的變電站。本裝置兼容性好，體積小重量輕，分體設計，安裝靈活，可推廣至其它動物活動影響電網安全的眾多場所。裝置主機采用軟件編程技術，便于擴展設備功能，可升級改造實現更多的環境監控、運行工況監視等功能。

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作者簡介：

楊偉（1989-），男，工程師、技師，云南電網有限責任公司一級助理變電運檢技能專家。

李斌（1989-），男，工程師、技師，變電運行技術負責人。

羅翔（1993-），男，助理工程師、技師。

劉晶晶（1991-），男，助理工程師、技師。

林恩彬（1994-），男，助理工程師、高級工。

呂燕（1996-），男，助理工程師、高級工。