输电线路智能激光驱鸟技术研究

输电线路智能激光驱鸟技术研究

李刚 1 仲昭峰 2 潘博源 3

1.国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市 835000

2.国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市 835000

3.国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市 835000

摘要：先就鸟害对输电线路所产生的危害作简要概述，进而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对输电线路智能激光驱鸟技术作系统的分析综述。

关键词：输电线路；智能激光驱鸟技术；鸟害；线路安全

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^[1]。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。

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。

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. 输电线路智能激光驱鸟技术

   1. 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。

1. 2. 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。

1. 3. 智能激光驱鸟装置的组成结构

当前所使用的智能激光驱鸟装置的组成结构主要包括7大单元，即太阳能供电单元、自适应光控单元、二维扫描单元、激光发射单元、综合控制单元、温控单元和显控单元。

①太阳能供电单元：太阳功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：自适应光控单元的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：二维扫描单元采用两轴平台设计思路，组成内容主要包括俯仰电极、控制电路、方位电机及其驱动控制电路。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：激光发射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。待激光激励源驱动发射出圆形光斑后，继而由扩束整形模块变换，即可以得到特定直径与密度的扫描激光束。

⑤综合控制单元：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：温控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。当装置温度较高时同样可以触发制冷模块，降低箱体内部温度，确保装置温度适中。

⑦显控单元：显控单元的组成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^[4]。

1. 4. 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. 结语

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]周文平,姚天军,刘渝,等.基于输电线路的综合驱鸟装置设计与研制[J].电工技术,2020,517(07):45-46.

[2]周自强,刘春翔,范鹏.基于主动探测技术的输电线路驱鸟策略研究[J].水电能源科学,2019,229(09):185-188.

[3]邬建民,朱小平,李佳洋.通过智能技术有效防止输电线路鸟害的发生[J].科技创新导报,2018,015(36):73-74.

[4]李建,韩兰贵.铁路输电线路智能激光驱鸟器设计[J].电气化铁道,2017,028(06):68-72.

作者简介：

李刚 国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市835000，工程师

仲昭峰 国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市835000，工程师

潘博源 国网伊犁供电公司，新疆伊犁伊宁市835000，工程师