深入分析利用高压输电线工频辐射调制解调音频信号模拟惊吓驱离鸟害装置新技术的应用

朱亚 左登强 易建波 李文镛 何建克 李学洪 苏培华 张义河

摘  要：鸟类活动由于其破坏性强、持续时间长等因素往往会对各个行业造成极大的困扰，尤其是对于电力行业而言，鸟类的筑巢等行为都会对线路造成严重威胁，留下安全隐患，而因为鸟类活动而产生的线路故障则给电力部门带来了很大经济损失。鸟在输电线路上飞起或者落下都有可能导致发生短路，而鸟类排出的粪便如果落在绝缘子上，则可能导致污闪等故障的产生。此外，鸟巢也是引发电线故障的一个重要原因。可见，鸟害具有地域性、时间性和杆型特性。因此，有必要研究专门的驱鸟装置来进行有效防治。

关键词：调制解调;信号模拟;惊吓驱鸟

前言

近年来，随着各地生态环境的改善，各种鸟类的种群密度逐渐增大，鸟类的过渡繁殖使得其生活范围不断扩大。鸟类有在配电线路杆塔上筑巢繁殖的习性，这很可能直接导致电力线路和变电站设备的稳定性。据统计，由于鸟类活动引发的线路故障仅次于雷电灾害。同时，由于鸟类属于自然界中的生态链上的一个重要环节，我们对鸟害的治理不能够采取直接消灭的做法。最佳方式是研制一种驱鸟装置，利用高压线路本身的工频辐射通过调制解调之后产生出模拟音频来进行驱鸟，使鸟类的活动范围远离各种输电线路和设备。既不对鸟类的生存造成威胁，也防止其生活习性对人类造成危害。

1高压配电线路鸟害的特征

（1）季节性强：一般来说，绝大多数鸟类都在3月到5月之间筑巢，故此这段时间内的鸟害发生频率是最大的。（2）气候性明显：鸟害一般发生在雷雨天、雾天、阴雨天等，也就是空气湿度较大的季节。（3）重发性强：一般来说，一个地区内的鸟害在发生过一次之后，如果不及时找到原因加以解决，那么在短期内很有可能再次出现同样的事故。（4）顽固性：鸟类一般在选择了筑巢位置和活动范围后，在一段时间内即便受到了干扰也不会轻易选择离开。例如，一旦选定了某基塔作为筑巢位置，那么即便人工摘除了鸟巢，鸟类往往还会选择在同一地点进行筑巢。（5）瞬时性：鸟类的各种活动所导致的故障，有许多都是瞬间发生的比如瞬时短路以及闪络等。

2鸟害故障机理分析

2.1鸟粪空间闪络

鸟类的粪便中包含了许多电解质，这就使得鸟粪本身具备了良好的导电性，所以当鸟粪掉落到绝缘子周围的时候，就会导致局部电场的畸变，甚至有可能导致间隙击穿。这个观点和以往认为绝缘子污闪的原因是鸟粪堆积的观点有区别。

2.2闪络过程

（1）鸟粪排出后拉伸变长：当鸟排出粪便以后，鸟粪在重力的作用下向下坠落，而且由于重力初速度的影响，鸟粪前端的速度会比尾部的速度大。而由于鸟粪本身具有一定的粘性，所以它是可拉伸的。因此，在下坠的过程中，鸟粪则会变得越来越长。落在绝缘子周围的话，就相当于在附近增加了一条细长的导电通道。

（2）电场畸变：上文提到，鸟粪具备一定的导电性，而在下坠的过程中鸟粪也会被拉长。当鸟粪落到绝缘子周围高低端空气间隙的时候，就可能会引起两端间隙电场严重畸变。

（3）间隙击穿：高低端空氣间隙的电场发生畸变以后，如果场强超过临界击穿场强，那么就会导致间隙击穿的现象，最后会引发跳闸。2.3 鸟粪空间闪络影响因素。

（4）电压等级：根据有关研究显示：在110kv配电系统的条件下，当鸟粪前端和高低端导体之间的距离为13cm的时候，闪络发生的可能性为50%。而当小于这个距离的时候，闪络发生的可能性则会提升到100%，即必然会发生。500kv及以上电压等级的配电系统中，由于绝缘子串长度很大，几乎没有鸟粪能够进入间隙后发生有效桥接，所以闪络不常发生。反观500kv以下的配电系统，由于绝缘子串较短，鸟粪也能够形成有效桥接，所以闪络发生的频率较高。

（5）鸟粪电导率：电导率高的物质导电性强，鸟粪中包含大量电解质的话将会提高自身的电导率。到鸟粪的导电性达到较高的水平时，间隙击穿发生的概率将会提高。

2.4鸟粪污闪

鸟粪如果堆积在绝缘子周围，则有可能导致污闪。通过分析污闪的形成过程，可以将其分为两类：

（1）大量的鸟粪堆积在绝缘子周围，导致大片绝缘子伞裙严重积污。在这种情况下，绝缘子沿面将在短时间内发生击穿。这类情况常发生在鸟类集群的时候。

（2）经过一段时间的堆积以后，鸟粪覆盖了绝缘子伞裙，当气候潮湿的时候，由于鸟粪受潮，容易导致闪络。

3驱离鸟害装置

在本研究装置当中，因是对以往几种不同防鸟措施的整合，则能够在充分对点面结合、短时与长时结合的基础上对好的驱鸟效果进行获得。以下图是简易防鸟害装置示意图：

解决目前500kV、220kV等输电线路铁塔鸟害单纯使用防鸟刺防治，综合防筑巢效果不佳，手段单一，包括鸟类集群在塔顶栖息，本身所带来的绝缘破坏隐患和鸟粪对高压绝缘子、接头等重要设备的腐蚀、脏污等，采用采用新技术新思路，达到驱离目的而又不伤害野生鸟类，既符合生态社会要求，尽量消除电网重大。患，同时又减少人工清理工作，提高绩效，保证人身安全。

3.1 电源单元

在该装置当中，对蓄电池同太阳能电池相结合的供电方式进行了选择，其实际应用特征，即通过太阳能电池板的安装作为该装置的供电装置。而为了保证在阴雨天、夜晚以及太阳光线不足情况下也能够保证正常的供电，则在太阳能电池上对蓄电池进行了并联处理，以此方式的应用保证该系统能够以不分条件、不分时段的方式供电。电源为长寿命锂铁电池辅助太阳能补充充电，并采用和主机分离设计，即主机在塔顶安装，而电源在铁塔下端安装，主机强磁吸式安装固定，电源分体3米高度设计，便于运维人员检修、更换，并提高了安全性。

3.2传感控制单元

在信号探测方面，对热释电红外传感器进行了应用。根据防鸟报警系统要求，对被动式热释点红外传感器进行了应用。在其内部，具有一个高阻值电阻、一个低噪声场效应管以及一双热电元件的设置，并将其统一放置在 5 号晶体管外壳当中。在该装置实际运行当中，即通过新型热释电红外传感器的应用对鸟类的活动信息进行监测，在实现其对微弱电信号转换的基础上面向控制装置输出。在控制装置对该信号获取之后，则通过运算放大器的使用对其进行放大处理。为了滤除其中的干扰信号，可以先采用防触发电路与信号比较器进行初步处理，最后再采用驱动计数器来滤除干扰信号。随后，控制装置会根据获得的信号来选择进行相对应的动作。当信号强度较强的时候，会开启高压驱鸟装置;而当强度弱的时候，则会启用音频与强光驱鸟装置。如果没有获取信号，则关闭控制装置。