变电站防鼠驱鼠问题的研究

摘 要：目前110千伏及以下变电站普遍采用无人值班管理模式，随着电网的快速发展，变电站数量越来越多，而变电站是电力网中的重要枢纽中心，变电站的安全可靠运行涉及到广大人民群众生产生活用电问题。在变电站的各项工作中，特别重视安全工作，在安全工作中，只要关系到影响电网安全运行的就没有小事。防小动物管理作为电网变电运维的一项重点工作内容，关系到电网的安全稳定运行，一旦发生小动物事故，轻则出现设备异常，重则出现大面积停电，造成严重的经济损失和不良的社会影响，因此及时发现小动物（本文主要指老鼠）的踪迹并捕杀，确保变电站不发生小动物事件是一项非常重要的工作。而目前变电站中防小动物还是普遍采用以往有人值班的管理模式，依靠运行人员放置诱饵、鼠笼、粘鼠板等待老鼠自投罗网，面临越来越多的变电站，“守株待兔”的管理模式已无法满足运行管理的要求，必须改变现有的管理模式，创新先进技术手段实现小动物监测、预警及捕杀，切实提高运行管理的效率。

关键词：电缆沟驱鼠;主动防御;驱鼠监测;小动物侵入

1.研究背景

变电站是电力系统的关键组成部分，其具有变换电压、接受和分配电能、控制电能流向等功能，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。考虑变电站运行的安全性和施工的可行性，如今的变电站通常建在人群密度较小，适合小动物生长的城郊，因此不可避免会出现小动物入侵现象。小动物引发的电气设备事故在电网中比较常见，造成的损失也是十分惊人。为了确保变电所安全运行，必须做好对防范小动物的有利措施。小动物引发的事故主要是引起高压电气设备短路、造成设备损坏或停电事故，以及老鼠等对二次回路電缆的咬食造成开关误跳、拒跳和直流短路接地等事故。引起变电事故的原因大致上可分为四个方面，即小动物引起的事故、误操作事故、设备自身缺陷引起的事故、异常天气或外力破坏引起的事故等。由小动物造成的事故危害性大，严重影响安全生产。变电运维专业做好防小动物措施，建立健全防小动物的管理网，不断的策划、实施、检查、完善，可以有效降低事故发生率。老鼠等啮齿类动物入侵变电站，常会对电线电缆的绝缘层形成损害，造成设备绝缘层绝缘水平下降的后果，甚至会造成小动物短路事故，降低了供电的可靠性。因此防小动物入侵特别是防鼠对于变电站的安全稳定运行极其重要。

综上所述，设计一款便捷高效的变电站驱逐小动物系统是我们迫切需要的。根据变电站易受小动物入侵的特点，本文设计了这套变电站驱鼠监测系统，该系统通过外部供电，由主控系统实时采取毫米波传感器监测信号，经过运行信号和数据处理算法，控制驱除装置系统进行对小动物的驱赶处理。

2.可行性方案

由于“被动防御”机制存在较大的局限性，因此本文从“主动防御”的角度出发，提出建立全方位的变电站核心区域小动物主动防御机制，从主动侦测、主动驱逐等方面构建变电站小动物统一防治体系，实现小动物智能化防控管理。

为实现上述主动侦测功能，本文拟采用毫米波传感器，通过该传感器判断有无移动物体从而达到主动侦测的目的。而主动驱逐功能的实现，本文拟采用超声波加电击网来达成。老鼠、蝙蝠这类动物都是以超声波进行沟通的，鼠类的听觉系统非常发达，对超声波非常敏感，能在黑暗中判断声音的来源，幼鼠在受到威胁时可发出30-50kHz的超声波，在没睁眼时就能靠发出的超声波和回声回巢，成年鼠在遇到危机时可发出一种超声波呼救，在交配时也可发出超声波表示快乐，可以说超声波是鼠类的语言。由于鼠类的听觉系统是在200Hz-90000Hz，如果能利用一种强大的高功率超声波脉冲对鼠类听觉系统进行有效的干扰和刺激，使其无法忍受，并感到恐慌及不安，表现出食欲不振、逃离、甚至抽搐等症状，从而就能达到将该鼠类驱除出他们活动范围的目的。根据查阅各类文献资料，发现20kHz-55kHz的超声波能够在50米的范围内有效刺激并能够导致鼠类感觉到威胁及不安，故本系统采用能发出该频次超声波的声波驱逐装置。

根据上述分析，并结合变电站现场实际工作状况，我们设计了一款变电站驱鼠监测系统。其主要分为三大模块，其分别是：毫米波传感器感应模块，驱鼠装置模块，主控系统。

该系统驱鼠功能的实现大致如下所述，毫米波传感器实时监测感应区域内的移动物体，并与主控系统保持通讯。当有动物靠近传感器时，传感器将感应到的物体远近信号上传到主控系统中，并发送信号给驱鼠装置系统。如果运动物体距离电缆较远，将通过超声波进行驱赶;而当运动物体靠近电缆时，将采取电击网进行直接驱赶。

变电站驱鼠监测系统能够做到有效防止小动物进入变电房损坏电力线缆，减少人力检查和驱赶带来的不便，并且更加高效。

3.驱鼠监测系统

变电站驱鼠监测系统分为三个部分：毫米波传感器，主控系统，驱鼠装置系统，接下来具体介绍各部分功能的实现。

毫米波传感器不断向感应区域内发射无线电波，无线电波在感应区域遇到有静止或运动的目标会反射无线电波给毫米波传感器。毫米波传感器接收到这个反射信号后，会通过传感器的内部转换发送到主控系统。

主控系统由外部供电，通过串口或者I/O口与毫米波传感器通讯。毫米波传感器将监测的物体远近的信号通过内部转换为电信号发送到主控系统，主控系统经过运行信号和数据处理算法，解算出目标物体的信息，从而控制驱鼠装置系统。主控系统支持休眠功能，降低功耗。

驱鼠装置系统主要为超声波驱赶器和电网驱逐装置。主控通过接收毫米波传感器发送的信号，当有动物靠近时会控制声波驱逐装置发出类似超声波的声音驱逐动物。若动物未被驱逐，继续靠近会触发控制电网驱逐装置通过电击小型动物进行驱逐。通过在电缆沟安装的电击网，当动物靠近或触碰时，电网释放电压通过电击动物从而实现驱赶功能。

4.项目总结

本文提出变电站小动物“主动防御”的理念，并建立综合全面的小动物主动防御防治管控体系，从主动侦测、主动驱逐等方面实现小动物智能化全周期闭环管控。变电站驱鼠装置系统，通过外部供电。主要由主控系统实时采取毫米波传感器监测信号，经过运行信号和数据处理算法，控制驱逐装置进行对动物的驱赶处理。毫米波传感器安装于防火板外侧，监测小动物距防火板的位置距离。当小动物进入驱赶监测区域后，主控系统会控制超声波驱赶装置或电网驱赶装置实现对电缆沟下动物的驱赶。

本系统其主动侦测、驱逐功能能够满足智能化管控需求，且运维巡检持续性、目的性、有效性得到进一步保障，有效减少动物入侵及破坏导致的设备及电缆故障，大幅减少运维综合管理成本，具有广阔的应用前景和重要推广价值，对于电力物联网背景下变电站智能运维的建设发展具有重要参考意义和实践价值。其改善了传统方式下小动物入侵管理不到位的缺陷，省去了大量的人力和时间成本。且具有动运行的功能，能够实现变电站无人值班的效果，以智能化的方式实现对小动物入侵的监控与驱赶，提升了预防工作的主动性，是智能电网实现稳定运行的重要举措。

参考文献：

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[2]叶信彪.浅谈如何预防小动物对电气设备的危害[J].农村电工，2008，06：18-19.

[3]罗海成、游宇堃、柳涛、晏斌，变电站自动感应超声波驱鼠器的应用研究，江西电力，2018，10，43-45，

作者简介：

朱亚东，出生年月：1982-12-26，男，汉族，籍贯：江苏涟水市，所在院校：大连理工大学，职称：工程师，学历：本科，研究方向：电气工程及自动化。