输电线路智能综合防鸟装置研究

白双双、张学、李万飞、谭浩、刘冲、冀恩举、黄庆聪

摘要：鸟类频繁活动会对高压输电线路的安全运行产生较大的威胁，尤其是在一些鸟类迁徙和栖身的地区，其高压输电线路安全性受到的影响因素更多。目前来看，针对输电线路鸟害问题，国家电网采取了多种措施，比如安装风车、超声波驱器及挡板，但未取得较好的成效，严重时还会出现杀、伤鸟的情况，对于打造和谐生态环境有一定的影响。随着防鸟技术的发展，智能激光驱鸟技术逐渐得到了应用，其优势在于不需要定期维护，工作人员只需要定期更换电池即可，同时在高压输电塔上安装1台激光驱鸟器即可以保证3公里范围内高压输电线路的安全，应用效果十分显著。为进一步推广智能激光驱鸟技术，本文重点从智能激光驱鸟技术优势、智能激光驱鸟装置工作原理与结构及工作方式等方面展开论述，现作如下的分析阐述。

关键词：输电线路；智能综合防鸟装置；激光驱鸟技术；研究

引言

随着国民经济的快速发展以及科学技术的不断进步，电力系统对供电可靠性和智能化的要求也越来越高。近年来，自然环境改善以及人们对鸟类保护意识增强，鸟类数量和品种的激增。虽然，原来传统的驱鸟方式在一定程度上解决了鸟害问题，但是只是单纯的针对电网安全方面进行考虑。为了提高电力系统供电可靠性，同时保护鸟类，本文提出了一种输电线路智能驱鸟装置，既能达到驱鸟的目的，又不伤害鸟类，对于自然生态与电网安全和谐统一有重要的意义。

1鸟害对输电线路所产生的危害

随着生态环境的改善，鸟类在人类聚集地所开展的觅食、筑巢及休息等活动的频率越来越高，尤其是喜鹊会将自己的巢建造在高压输电塔，这给电网安全运行造成了较大的威胁。研究指出，鸟害所导致的高压线路故障仅次于雷电和外力破坏，且造成的危害系数较高。总的来说，输电线路所出现的鸟害有一定的特征，比如最易出现鸟害的是线路通过农田、水库、湖泊、沼泽地的区域，且周围没有高大树木和森林的区域也极易出现鸟害，而森林区域和无水无山地的区域发生鸟害的几率相对较低。就鸟害故障点来说，通常都发生在铁塔上，绝大部分是直线杆塔绝缘子串和耐张中线跳线悬垂绝缘子串上，也有发生在中相V型绝缘子连接的空气间隙上的，但所占比例较低^[1]。

鸟类对输电线路所造成的威胁主要包括以下几点:（1）体型较大的鸟类在导线间飞行时会导致单相接地故障或相间短路；（2）鸟类筑巢所选择的材料一旦出现下落即会短接几片瓷瓶，导致线路跳闸；（3）鸟粪会污染绝缘子串，沿着绝缘子串下流时极易导致单相接地；（4）鸟啄复合绝缘子时会导致端部的密封杯破坏；（5）当鸟落在导线上或飞翔时，若排泄物碰巧落到导体与杆塔之间的绝缘部位时会导致闪络情况的发生。另外，当鸟粪积累到一定数量时，在潮湿的环境下也会发生闪络，对整个线路的安全运行有极大的威胁。

2输电线路智能综合防鸟装置

以输电线路智能激光驱鸟技术为例，对输电线路智能综合防鸟装置做出了如下研究：

2.1智能激光驱鸟技术的应用原理

在原理设计上，智能激光驱鸟技术主要利用鸟类对绿色光谱敢赌敏感的特征，通过扩束与准直后的绿色激光束持续不断的对铁塔周围进行扫射。在工作时可以发出直径为152nm、波长为532nm的"棒状"绿色激光，可最大限度模拟视觉反射条件。当鸟类飞近铁塔或高压输电线路时，绿色激光棒便会开始扫描，鸟类即可以看到一根绿色大棒，视觉神经受到刺激，出于求生反应而飞离铁塔。就当前智能激光驱鸟技术的应用成效来看，可以起到良好的防鸟害效果，大大减少了线路故障事件的发生率^[2]。

2.2智能激光驱鸟装置的工作方式

就目前国家电网所使用的智能激光驱鸟装置来看，可以在不同时段、不同季节来完成驱鸟任务，装置有自动和联机两种方式以供选择。比如在自动模式下，工作人员可以根据实际需求设定不同的运行轨迹或随机扫描，而联机模式可以鸟类来袭情境有针对性的设定模式，比如单鸟驱离和群鸟驱离。在自动扫描工作模式上，可以根据系统预设条件或者所接收到的鸟情信息来设定扫描线路，通常都是自动化工作模式，无需人为干预，可以同时设置一条扫描线路也可以设置多条线路，按照顺序逐次开展扫描工作^[3]。

2.3智能激光驱鸟装置的构成单元

现如今，输电线路中所使用的智能激光驱鸟装置主要由以下几个单元构成：

（1）太阳能供电单元。主要由太阳能采集电路与交流逆变电路两部分组成。太阳能采集电路可以将太阳能转变为电能储存在蓄电瓶中，交流逆变电路可以将蓄电池中的直流电转变为交流电，确保设备持续供电。

（2）自适应光控单元。其优势在于可以感应环境光照度，并将光信号转变为电信号，最后在大处理操作下生成激光器模拟调制信号，确保激光器发射功率可以自适应调控。

（3）二维扫描单元。采用两轴平台设计思路，其作用在于可以实现激光束的方位扫描与俯仰扫描

[3]。

（4）激光发射单元。该单元是智能激光驱鸟设备的核心之一，主要由扩束整形模块、激光激励源、半导体泵浦绿激光器组成。

（5）综合控制单元。主要是采集其他单元状态信息，同时协调处理各个单元之间的工作状态。

（6）温控单元。该单元主要控制和调节激光驱鸟装置的温度，组成部分主要有温度传感模块、加热模块、制冷模块组成。当装置的温度较低时温度传感模块可以自动检测到，并触发加热模块，以此确箱体内的温度回升至正常温度。

（7）显控单元。包括装置信息显示单元和动作控制单元，装置包括便捷式PC和显控软件。其可以通过串口或网络接口完成激光发射单元与二维扫描单元信息的显示。

2.3智能激光驱鸟技术的应用优势

智能激光驱鸟技术的应用优势集中体现在三方面，即视觉技术、安全性和耐受性。在视觉技术方面，鸟类对视觉十分敏感，智能激光的波长可以达到532nm，所发出的光束直径可以达到152mm，是一种犹如"棒状"的绿色激光。当鸟类飞来时绿色激光棒便会扫射，当鸟类看到有一根绿色大棒时即会飞离。在安全性方面，目前激光去鸟器所使用的激光束等级为二级，对人类的眼睛100%无害，虽然会直射皮肤，但不会产生伤害。于鸟类而言，此激光驱鸟器也不会对鸟类造成伤害，可以实现只驱赶鸟类，而不伤害鸟类的目的。在耐受性方面，以往所使用的驱鸟技术多使用声音、超声波等原因，均需要固定在铁塔之上，长时间下鸟类会产生耐受性，最终无法实现驱赶目的[2]。而激光属于无定向扫射，具有移动性和多变性，犹如一根木棍在空中处于悬浮飘动状态，鸟类无法产生耐受性，应用效果更加持久有效。除此之外，工作人员可以远程调控激光束的扫描速度与范围，有针对性的防治鸟害，不给鸟类留有一丝适应性机会。

结束语

总而言之，智能激光驱鸟技术的出现与发展为国家电网预防电路风险提供立新方向和新思路，具有十分显著的应用效果。目前来看，这种智能激光驱鸟装置可以实现无间断驱赶和保护生态环境的目的。尤其是可以实现24小时的不间断驱鸟，继而形成驱鸟效果，同时做到不伤鸟、不杀鸟。因此，后续可以进一步加大此项技术的研发力度，推出效果更佳的防控装置，真正意义上实现保护线路安全运行的目的。

参考文献：

[1]张葛,张亚洲.输电线路智能综合防鸟装置研究[J].数字技术与应用,2019,37(12):121-122.

[2]路骁. 基于物联网的智能驱鸟器及其设计[D].山东大学,2019.

[3]陈志威,余盛达,王禄庆,林玉妮.输电线路鸟害故障的智能诊断与防范措施[J].机电工程技术,2019,48(03):164-167.