摘要：随着智能电网技术的发展，实现配变监测系统的自动化和全覆盖是电网管理水平提升的必经之路，配变终端也慢慢从城市覆盖到农村，因此带来一系列问题，防盗成了其中一个必须解决的问题。本文在目前常用的配变监测终端基础上，设计一种全新的配变监测安防终端，辅以红外探测器，摄像头及声音报警器等外围器件，利用现有的配变监测系统网络，增加新的安防功能。
关键词：配变监测安防终端；配变台区；应用
一、配电自动化系统的组成
由于配网中监控设备点多面广，不可能把所有站端监控设备直接连到配网主站上，因此，配电自动化系统一般由主站-子站-终端三层结构组成：配网监控和管理中心层（主站），配网监控中间层（子站），及配网监控终端层（FTU、TTU）。全局性的功能由主站完成，局部性的自动化功能由子站实现，终端则负责数据的采集和操作命令的执行。主站还负责全部数据、图纸的存储和管理。整个系统应支持将来用户和第三方的二次开发。实时、历史、GIS数据库应支持标准的SQL动态查询。
二、配变监控终端（TTU）在配电自动化系统中的作用及地位
配电终端层主要安装在各开闭站或配变站及柱上，该层利用现代电子技术设计生产的配电设备，采集各种配电网的实时数据信息，并执行上级下发的控制命令。主要任务是负责对线路、配电室的开关、配变进行数据采集和控制，并在必要时执行本身赋予的网络重构中的就地智能功能。其主要分为：FTU——馈线（柱上开关）控制终端，TTU——柱上配变监控终端，DTU——配电室监控终端。TTU主要用于对配电变压器的运行状态进行实时监测，提供电容器自动投切功能，实现负荷侧无功补偿及三相电压的调节。由于电力系统市场化，用电质量将会直接影响电能价格，TTU对用电质量的监控作用越来重要，在配电网系统中TTU将会取得越来越重要的作用。
三、配变监测安防系统的框架结构设计
配变监测安防系统是由配变监测安防终端、配变监测安防主站、三鉴红外微波传感器、红外摄像头、声光告警器、433Mhz变压器监测装置等部分构成：系统使用红外感应器或变压器监测装置作为报警触发状态，当红外微波感应器动作，或变压器监测装置发现变压器有振动、倾斜、变压器油位或温度变化时，配变监测安防终端将会启动摄像模块对现场进行图像采集，并触发声光告警进行警示。图像采集模块采集到的图像数据经过压缩处理后，通过GPRS模块将图像数据发送到主站，同时发送一个短消息到负责人手机，现场抓拍到的图像将作为抓捕犯罪分子的重要证据。
四、配变监测安防系统的硬件设计
4.1图像采集单元模块
配变监测安防系统的图像采集来源是具有红外夜视功能的数码摄像头，本系统采用的图像采集模块型号为OV7670。OV7670通过SCCB总线控制，可输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影响数据。该产品VGA图像最高达到30帧/秒。OV7670是常用的图像采集模块，模块的CPU将采集到的图像数据流通过JPEG编码方式进行压缩后，通过485总线将图像数据传到配变监测安防终端，终端将图片数据存储在nandflash内备查，通过GPRS将数据远程上传至主站，完成图像数据的采集、存储和传输过程。
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4.2配变监测安防终端主要硬件
配变监测安防终端CPU采用ST公司的STM32F103ZE。STM32F103ZE基于ARM新一代嵌入式32位Cortex-M3架构，运行频率72MHz，512K字节片上内置闪存，64K字节sram内存，并支持外挂大容量NorFlash及NandFlash存储器，其带有12通道DMA控制器，可在片上器件间快速传输数据。存储器方面，配变监测安防终端使用16M字节的Norflash用以存储显示字库。终端采用型号为K9F2G08U0C容量为2Gbits的SLC结构nandflash存储各种数据。配变监测安防终端采用华为的MG323-B型GSMM2M模块作为与主站进行数据交换的通信模块。本设计采用可靠性和误报率较低的三鉴传感器OD850-F1-CHI作为人体感应模块。
4.3变压器防盗器
本设计中变压器防盗器是监测变压器各状态的外围器件，其上配备姿态传感器，振动传感器，变压器液位传感器，变压器温度传感器等器件，使用433MHz短距离无线模块与配备监测安防终端进行通信，安装于变压器液位计内，体积小且无需数据线，保证装置的隐蔽性与安全性。
五、配变监测安防终端的软件设计
5.1安防主程序设计
安防功能是配变监测安防终端的主要功能，主要任务是采集并保存现场各种传感器的数据，并智能判断是否需要启动报警措施；或被动响应主站端的命令采集图像数据回传主站。安防任务的主程序采用循环结构，对每一小个子程序模块将会判断条件，当条件不满足时，程序会继续执行主程序，当满足判断则执行子程序，执行完毕后跳转到主程序继续执行。
5.2配变监测安防终端的总体设计流程
配变监测安防终端在配变监测任务的基础上加入安防任务，因此采用嵌入式操作系统作为任务管理调度模块，并在此基础上设计不同的任务群及软件功能模块，将配变监测与安防等任务需求分开处理，达到软件结构清晰明确，高可靠性，任务群之间低关联的软件工程标准。
5.3通信模块程序设计
设计中，配变监测安防终端采用GPRS通信方式进行数据传输，在安防监控过程中，GPRS模块主要负责两方面工作：（1）与主站进行数据交换，将图像数据或警告信息传输给主站，或接收主站下发的命令；（2）当报警发生时，以短消息的形式将变压器状态信息通知负责人。当GPRS模块与主站建立链接后，现场的监控设备通过三鉴传感器或变压器防盗器发现有异常时，配变监测安防终端将会启动图像采集模块对现场情况进行拍摄，拍摄完毕后通过485总线读取图像数据，再启动GPRS的数据传输过程第一时间将图像数据传回主站。
5.4图像采集模块软件设计
在配变监测安防系统中，传感器被触发后，系统启动图像采集模块，将现场情况拍摄并存储起来作为证据，图像采集模块通过RS485总线接受来自终端的命令，并启动红外灯，按设置好的快门时间与图像色度、亮度、对比度等一系列参数拍摄图片，拍摄完毕后，存储并向终端传输图像数据，终端处理器采用DCT编码方式将其处理压缩成JPEG文件格式。
结束语
本文介绍一种基于现有配变监测系统网络的综合配变监测安防终端，通过目前覆盖范围最广的GPRS远程无线通信技术，使用摄像头将犯罪分子的盗窃过程拍下，快速向配变系统主站发出告警并上传图片，辅以433Mhz无线变压器监测器、声光报警设备，短信发送到责任人等方法，震慑犯罪分子，有效保护台区配电设备的安全。
参考文献
[1]李琳娜.配变运行控制系统研究[J].电脑知识与技术，2011.
[2]许加柱.低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计[J].电工电能新技术，2012.
论文作者:钟钰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/23
标签：终端论文; 安防论文; 图像论文; 模块论文; 主站论文; 变压器论文; 数据论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;