输电线路主动防鸟害装置的研究与应用

输电线路主动防鸟害装置的研究与应用

Summary：近年来，我国输电线路因鸟类活动出现的跳闸，短路问题较多，而导致这类问题出现的原因主要有以下两点。一是大部分输电线路处于野外，使得鸟类有机会在杆塔上筑果，导致鸟类粪便掉落到输电线路的绝缘子表面，或鸟巢中的杂物垂下，继而造成了跳闸故障。二是随着生态环境的改善，导致的鸟类数量逐渐增多，从而对输电线路的安全运行造成了一定的威胁。因此，输电线路的鸟巢防治对电网安全稳定运行和高品质输电有着重要意义。Keys：输电线路；鸟害；防御装置；驱鸟措施；优化技术1前言鸟巢引起线路故障的防治主要通过设置防鸟装置、采用除鸟巢器械、在鸟类繁殖期间内增加巡检次数和人数等措施实现。目前的防鸟措施主要有安装防鸟挡板、防鸟风车、惊鸟器防鸟刺等。这些防鸟设备多采用被动型防御装置，由经验设计安装，装置粗糙间隙大，无法避免鸟类筑巢（如图1所示）。本研究项目前期通对输电线路周边常见鸟种进行普查，梳理出输电线路周边常见鸟种，同时对鸟类行为学进行研究，针对不同鸟种制定最佳驱离策略，从而避免被动式驱鸟装置引起的鸟类适应性问题。项目采用人工智能和机器学习技术，通过识别鸟类叫声、飞行轨迹、外貌特征等手段，主动识别靠近鸟种，从而有针对性的释放驱离策略组合，保证驱离效果。该成果主要用于架空输电线路鸟害防治，避免因鸟害引起的线路电路跳闸问题。图1

鸟类在杆塔上筑巢2技术原理1.1研究鸟害防御装置有效性评价方法现有防鸟装置在短期内能减少鸟类造成的输电故障，但现有的防鸟装置关键参数（如防鸟刺角度。超声波驱鸟器声波范围、防鸟笼间距等）固定且由人工经验设定，防鸟装置安装盲目防鸟效果有限。同时，防鸟装置鸟种针对性差，鸟类对于防护装置的适应时间短，极易导致装置失效，不利于输电线路安全运行。针对现有防鸟装置在不同杆塔、不同环境中的作用效果本项目根据历史巡检记录获取的数据，在鸟类生态学基础上，针对造成输电故障的主要鸟种进行防鸟装置有效性实验，针对输电线路中的典型杆塔，研究声、光，电等多类型防鸟装置在不同杆塔位置安装的有效性。1.2研究面向多种类杆塔的可组合防鸟装置由于杆塔形态各不相同，如酒杯形塔，貓头形塔，干字形塔，拉线V形塔，上字形铁塔等，现有防鸟装置多是各局根据鸟害发生重点部位自发选择并制作，往往针对某个杆塔制作一体化装置，并由工作人员安装，一旦由于制作误差，杆塔细微差别或安装精度低等情况，防鸟效果大大降低，本项目根据不同形态结构杆塔的不同防鸟位置，研发针对飞鸟种类和习性的精准驱鸟装置，提高装置防鸟和引鸟的有效性：在此基础上，研究面向杆塔结构的防鸟装置模块化设计方法，对于不同种类的杆塔重点鸟害部位，研究普适性的标准化的防鸟装置模块化拆分和安装方法，提高防鸟装置的安装效率和使用效果。1.3研发主动防御型的鸟害防护装置输电线路的鸟害防御一直是电网运维的重点工作部署，运维工作人员主要通过安装风车式防鸟器、防鸟针，防鸟网、超声波驱鸟器等驱鸟防鸟装置，以及在杆塔特定位置安装人造鸟巢等引鸟装置实现鸟害防御，现有这些防鸟措油起到了一定的作用，但是也存在很多问题，如装置冗余、模块化程度低、无针对性、保护面积小、装置易老化、鸟类极易产生适应性等，不利于后期的维护以及更新模块。本项目基于事件驱动算法，结合上述研究得出的防鸟装置相关参数的有效性，研发自驱动的智能化鸟害監测及防护装置。首先，采用经济型探测传感器感知杆塔周围飞行物，构建飞鸟行为智能分析算法确定鸟害行为；其次，根据鸟害行为分析结果，研发鸟害动态驱离策略，降低鸟类对于驱鸟装置的适应度：最后，设计驱动型防鸟装置，在不伤害鸟类的情况下，实现声、光、电等类型防鸟装置启动、动作调整以及关闭等功能1.4研究差异化环境下输电走廊主动防鸟设备组合优化方法传统的防鸟装置为单一使用或者盲目性的组合使用如针对不同类型的杆塔单一地安装防鸟网或超声波驱鸟器，针对重点杆塔安装多种防鸟装置等。现有的方法存在防鸟效果差、盲目组合防鸟效率低的缺点。针对现有防鸟措施存在盲目组合的情况，通过整合历史数据，研究在不同条件下，现有装置、本项目开发的多种精准防鸟装置和主动防御型的鸟害防护装置的有效性，得到不同环境下经济适用最优防鸟装置组合。首先，通过不同的防鸟装置设备的优缺析，以及不同的鸟害特征，不同地域输电线路鸟类的活动时间等，得到单个防鸟措施在不同地区的数学评价指标以及多重鸟害防御措施组合评价指标，形成输电线路鸟害装置多维度评价体系，然后，通过贝叶斯概率公式构造出多装置组合的数学模型。最后，通过模型求出不同环境条件下经济适用的最优防鸟装置组合，并可通过实际使用效果反馈校正该标准。1.5研究人工设巢进行引导措施对于采取常规驱动或隔离措施均不能获得较好驱鸟效果的区域，笔者建议可以尝试进行人工筑巢，通过人工筑巢主动为鸟类提供栖息场所，引导鸟类避开输电线路进行活动，降低鸟类活动对输电线路的破坏。但该设计方案只是一种构想，具体如何那种地方筑巢、筑巢种类等还有待结合实际进行进一步探讨研究，并采取相应的引导措施。2关键技术和创新点2.1关键技术（1）鸟巢引起线路故障的防治主要通过设置防鸟装置、采用除鸟巢器械、在鸟类繁殖期间内增加巡检次数和人数等措施实现。目前的防鸟措施主要有安装防鸟挡板、防鸟风车、惊鸟器防鸟刺等。这些防鸟设备多采用被动型防御装置，由经验设计安装，装置粗糙间隙大，无法避免鸟类筑巢（如图2所示）。（2）本项目通过对线路周边鸟类进行普查，从而梳理出输电线路周边常见鸟种及输电线路常见鸟害形式，并通过研究鸟类行为学，指定针对不同鸟种的最佳驱离策略。通过机器学习和图像识别技术识别鸟类叫声和飞行轨迹，从而识别出靠近的鸟种，根据不同的鸟种设备释放不同的警告心信号，进行强制驱离。图2

驱鸟器设备图2.2创新点（1）通过对输电线路及周边常见鸟种调查，梳理出架空输电线路常见鸟种，结合研究不同鸟种的最佳驱离策略，通过鸟种识别技术，识别鸟种后，选择最优驱离策略，通过声、光、电、磁等驱离手段进行主动驱离；（2）通过安装在杆塔上的主动式鸟害防御装置实现对鸟害的主动出击主动驱离，防鸟害装置利用机器学习技术，在有鸟类接近时，通过图像、叫声、飞行轨迹等特征识别接近的鸟种类，然后根据鸟害种类释放最佳驱离策略。3与同类先进成果主要技术指标比对情况当前对于传统的被动式防鸟害装置，本项目成果采用主动识别技术主动识别鸟类特种，根据不同鸟种有针对性的释放驱离策略，从而保证驱离效果，能有效防止鸟类接近和在杆塔上筑巢。传统的防鸟装置采用除鸟巢器械、在鸟类繁殖期间内增加巡检次数和人数等措施实现。目前的防鸟措施主要有安装防鸟挡板、防鸟风车、惊鸟器防鸟刺等。这些防鸟设备多采用被动型防御装置，由经验设计安装，装置粗糙间隙大，无法避免鸟类筑巢。4推广应用情况及前景本项目成果广泛适用于架空输电线路鸟害防范，能够有效对输电线路周边鸟种进行驱离，能够有效减少鸟类在输电线路杆塔上筑巢，从而减少因鸟害而引起的线路跳闸，可以在整个电网范围内推广使用。5节能减排及经济效益本项目所研发装置采用太阳能供电，绿色环保无污染，不会产生气体排放和环境污染。本项目研发成果能够有效防止鸟类接近和筑巢，从而避免因鸟害引起的线路跳闸，减少因鸟巢清理引起的登塔作业。本项目产品能够有效减少鸟害引起的停电时间和因鸟巢造成紧急缺陷而引发的停电时间，以300MW线路为例，每年可以降低因停电引起的送点损失1500MW，1万KWH等于10MWH，按1度电0.75元算，则节约了112.5万元。6结束语总的来讲，防治鸟害故障的措施均存在着各自的优点以及缺点。要对输电线路鸟害事故的形成进行预防，那么则需要依据于防治措施特征的不同、地理环境的不同、鸟类的不同、以及电压等级的不同，有针对性地具体实施不同的措施。同时，输电线鸟害的发生具有季节性、气候性、重复性、顽固性、瞬时性等多重特点，进行鸟害防治时，需要从建设到运营的各个环节引起重视，坚持“预防为主、安全第一"的方针，人工防鸟和设备防鸟多措并举，综合防治，才能达到降低鸟害危害性的目的。Reference：[1]郭冰架空输电线路鸟害故障及其防治技术策略[1]数字通信世界2017(09):119.[2]潘荣国.500kV输电线路杆塔鸟类筑巢分析及防护措施研究[J].内燃机与配件，2018(03):255-257.[3]孙立荣引鸟策略在输电线路鸟害防治领域的研究与应用分析[J].科技创新导报，2017，14(28):75-76.[4]孟海峰，高立明，顾庶民，李雁冰.分析东营地区输电线路鸟害分布的