變電站鳥巢清理裝置設計分析

馮志斌 蘇乃波 溫超洪 羅陽

摘要：巡視維護作為變電運行工作的重要一環，直接關系到整個電網系統的安全穩定運行?，F結合近年來鳥類的繁衍活動對變電設備安全運行造成的威脅，以及當前變電站設備的特點，明確了鳥巢清理裝置設計的必要性，分析如何有效設計鳥巢清理裝置系統，并應用于變電運行維護的帶電清理鳥巢工作中。

關鍵詞：變電站;鳥巢清理裝置;機械結構

0? ? 引言

隨著科技水平的不斷提高，我國針對輸電線路清障裝置的研究力度越來越大，雖然處于初級階段，但已經取得了一定成績。而作為電網安全運行中關鍵節點的變電站，大多建在遠離城市的郊區或高山之上，周圍生態環境較好，各種鳥類活動頻繁，對變電站設備的安全運行造成了很大威脅。例如大型鳥類春季在變電站設備構架、隔離開關、變壓器等設備上筑巢，導致樹枝雜草等掉落，容易造成運行設備短路跳閘。且現在變電站多是無人值班，巡維人員對變電站的巡視有一定的周期，這就給鳥類筑巢活動留下了充足的時間，部分鳥巢被發現時，已經比較完整和牢固，因此需要研發一種高效的變電站鳥巢帶電清理裝置，能夠方便有效地及時清除鳥巢，消除隱患。

1? ? 鳥巢清理裝置的作用

近年來，隨著電網系統的不斷建設和生態環境的不斷改善，電網鳥害事故呈上升趨勢。通常電網設備架構上存在較多的鳥類巢穴，而且鳥類巢穴常常由樹枝雜草筑成，遇到風雨天氣容易造成設備短路跳閘，嚴重威脅變電站設備和整個電網系統的安全運行。為了防止電網鳥害事故，提高電網運行的可靠性，有必要采取適當措施清除鳥巢。因此，研究如何快速有效去除鳥巢的裝置，意義重大。

變電站現有可以帶電清除鳥巢的工具只有絕緣桿，但局限于絕緣桿的重量和結構特點，使用絕緣桿清除鳥巢非常吃力，效率低，效果不好，因此，拓展新思路解決鳥害問題已是當務之急。為此，我們從實際生產工作中遇到的問題著手，總結鳥巢類型及特點，對巡維中心及所屬變電站發現的鳥巢進行分析，在傳統清除鳥巢工具的使用經驗基礎上，研制出一套無線控制的電動清除鳥巢裝置。

2? ? 鳥巢清理裝置系統

本項目設備是根據鳥類在變電站設備上的筑巢習慣實際情況而研發的一種電動鳥巢清理裝置，本裝置主要融合了無線操控技術、圖像遠程可視化技術、清理機構萬向調節技術、機構傳動技術、安全隔離絕緣技術等。整個系統裝置主要由無線操控單元、視頻監控系統、萬向調節單元、電動機工控系統、電源儲能模塊、鳥巢清除抓手、支架組合模塊等部分組成。

2.1? ? 總體功能

本系統以變電站設備上鳥類巢穴為直接研究對象，通過分析電網鳥害事故的類型及規律，提出了基于變電站無線操控和遠程可視化技術的智能鳥巢清理方案。

2.1.1? ? 及時有效清除鳥巢，保證變電站設備安全運行

及時有效地對發現的鳥巢進行清除處理，避免無法及時清理或清理不徹底而造成的安全隱患，影響變電站設備安全穩定運行。

2.1.2? ? 提升了巡維人員的工作效率，大大縮短了作業時間

該裝置的投入使用可以解決傳統清除鳥巢工具功能單一的難題，提高了巡維人員的工作效率，降低了人力和時間成本，主要體現在以下幾點：（1）便于觀察。通過無線攝像頭傳輸到手機上的畫面，作業人員可以直接查看高處設備構架上的鳥巢位置情況。（2）便于操作。通過帶倒鉤的電動旋轉抓手清除常規絕緣操作桿無法清除的鳥巢，如圖1所示。

2.2? ? 實現方式

變電站鳥巢清除裝置主要是應用無線傳輸技術、無線控制技術、電力電子技術和電機控制技術等進行設計制作的，包括軟件開發、硬件開發和聯調三個步驟，其具體的研發過程如下：

2.2.1? ? 軟件開發

變電站鳥巢清除裝置軟件部分主要包括電機編程控制軟件和手機APP攝像頭軟件。手機APP攝像頭軟件借用現有的APP軟件，可連接攝像頭Wi-Fi熱點查看攝像頭實時畫面;電機控制軟件采用C語言編程實現，還可以自定義組合動作，用于調試和設計機械抓手不同的動作以滿足使用需求?？勺远x設置的內容包括動作的電機、動作時長、動作旋轉角度、動作旋轉速度、動作順序、組合動作、循環次數等，并以圖形化的方式顯示排列出自定義的動作。

2.2.2? ? 硬件開發

硬件部分的研發工作主要包括控制電路的研發和設備選型兩個方面?？刂齐娐肥窃撗b置的關鍵組成部分，是該裝置完成電機狀態數據采集、無線控制指令接收、計時、手動啟動、發送電機動作指令等功能的控制板。電路板的功能實現主要是利用二極管的開關特性和光耦隔離技術。電路原理圖的設計是根據功能的模塊化實現，分為無線通信模塊、控制模塊、指令輸出模塊等。

2.2.3? ? 關鍵結構設計

（1）機械爪是變電站清除鳥巢裝置的重要組成部件之一，由機械抓手和旋轉頭兩部分組成。機械抓手設計最大張開角度為180°，閉合時角度為0°，通過鋸齒和閉合實現物理的抓取，設計最大抓取重量為60 kg。

（2）便攜三節式的絕緣操作桿具有以下優勢：1）質量輕;2）強度高;3）耐腐性能好;4）便攜。

3? ? 項目成效

該裝置的使用可以有效地清除變電站設備上的鳥類巢穴，降低人工配合的難度，縮短作業時間，提高工作效率，減輕維護工作量，保障作業人員人身安全，快速消除鳥害帶來的安全隱患，項目達到了預期目的，成效顯著。

4? ? 結語

隨著時代的變遷，我國越來越重視對輸電線路、變電站設備的清障技術研究。本項目不但突破了傳統工具作業模式的制約，而且結合了現代化技術理念，研制出了全新的、針對性強的清障裝置。由于輸電線路、變電站所處環境不同，所以在研發應用清障裝置時，必須要先明確其使用環境，根據安全風險控制要求制訂使用方法，熟練操作這類工具，這樣既可以充分展現清障裝置的功能便利性，又可以避免因使用不當造成電力設備損傷的情況。最后，在科技發展日新月異的時代背景下，變電站設備也在不斷更新換代，科研人員要繼續探索并加大清障裝置的研發力度，與時俱進，保障電力設施的安全穩定運行。

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收稿日期：2019-11-08

作者簡介：馮志斌（1986—），男，廣東江門鶴山人，變電巡維中心技術負責人，主要從事220 kV變電站的運行、維護工作。