具备图像处理及比对功能的馈线终端及其故障监测方法与流程

本发明涉及配电自动化技术领域，具体涉及一种具备图像处理及比对功能的馈线终端及其故障监测方法。

背景技术：

馈线终端也称ftu，具有遥信、遥测、遥控、故障检测等功能，同时与上一级配电主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数，包括开关状态、电流、电压、功率等，线路发生故障时的参数，并执行配电主站下发的命令，对配电开关设备进行调节和分合闸及储能控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。

随着芯片技术、计算机网络及通信的快速发展，馈线终端的研发设计已经比较成熟，各厂家充分利用先进技术研制出符合配网自动化要求的馈线终端产品，其可靠性越来越稳定。但是因我国农村及城市配电网分布分散，量大面广，且柱上开关及馈线终端多为安装在高压电线杆上的柱上设备，安装高度较高，现场维护费时费力，存在较大安全隐患。国网运检部门每年还需进行工程量浩大的春秋检等活动，造成人力物力的浪费。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种带图像处理及比对功能的馈线终端及其故障监测方法，本发明具有自动化程度高、集成度高、运维工作量小的优点。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种具备图像处理及比对功能的馈线终端，包括：具备图像处理及比对功能的cpu模块、数据存储模块、通信模块、模拟量输入模块、开关量i/o模块、电源模块，所述的数据存储模块与cpu模块相连实现双向数据通信，所述的电源模块分别与cpu模块、通信模块电连接为其供电；所述的模拟量输入模块、开关量i/o模块分别与cpu模块电连接，用来测量线路的电气量、控制柱上开关的分合闸动作；所述的通信模块与cpu模块电连接，cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号。

所述的cpu模块采用基于dsp的硬件开发平台，软件方面配备相应的图像分析算法，用于对数据存储模块中所存储图像的数字信号进行实时处理，并与预设正常运行情况下的图像标准值进行比对。当差值超出预定差值时，认定柱上开关及线路出现故障状况，如绝缘子积灰过多、线路发生短路故障、柱上开关分合闸不到位等情况，cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号。dsp芯片选用高速数字处理芯片，硬件方面考虑芯片的外部总线结构，芯片上存储器结构、dma功能、串行通信口和芯片间通信能力等因素。cpu模块还需要对开关量i/o模块、模拟量输入模块进行数据采集、计算和处理，并将数据信息传送至配电主站，以达到系统整体的功能要求。

所述数据存储模块与cpu模块相连，作为dsp芯片内部存储器的扩充外部存储器，数据存储模块分为两个区：分区一和分区二。分区一用于对线路正常运行时数字摄像头采集的图像信息数据存储，分区二用于线路实时运行时数字摄像头采集的图像信息数据存储。cpu对数据存储模块的两个分区的图像信息进行数字信号运算及处理，并将处理结果进行比对。

所述通信模块与cpu模块相连，采用无线通信方式，主要完成当实时运行图像数据与预设标准值之间差值超出设定差值时，由cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号，以便人员及时到现场处理异常情况。

所述模拟量输入模块与cpu模块相连，用来测量线路的电压、电流、频率及有功、无功等电气量，经过计算比对判断线路故障区段。

所述开关量i/o模块与cpu模块相连，由若干路带光电隔离的数字量输入输出通道构成，可以有效控制柱上开关的分合闸动作，并实时监视其位置状态变化，以及启动储能过程，发出故障信号等。

所述电源模块与cpu模块相连，由若干路ac/dc转换模块构成，能同时为通信模块、柱上开关分合闸、馈线终端操作等提供直流工作电源，电源输出和输入需进行电气隔离。

数字摄像头作为辅助设备安装于柱上开关所在电杆上，与馈线终端配合使用，以便监控柱上开关与进出线线路实时运行状况。数字摄像头采用数字信号进行图像信息采集，通过rj接口网线与馈线终端的数据存储模块和cpu模块相连，接收cpu模块发出的图像需求信号指令，进行图像采集。将采集到的图像数据传输至馈线终端的数据存储模块。

具备图像处理及比对功能的馈线终端的故障监测方法，将数字摄像头采集的正常数字图像信息作为标准值存储，将数字摄像头采集的实时数字图像信息与标准值比对，如果两者的差值超过预先设置的标准差值时，cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号。具体包括以下步骤：

步骤1、数字摄像头采集正常运行图像信息；

步骤2、数字摄像头发送正常运行图像信息至数据存储模块的分区一，作为标准值；

步骤3、配电主站发送图像需求信号给cpu模块；

步骤4、cpu模块向数字摄像头下发指令，采集实时运行图像信息；

步骤5、数字摄像头发送实时运行图像信息至数据存储模块的分区二；

步骤6、数据存储模块将实时运行图像信息数据传送至cpu模块，与标准值进行比对，判定是否超出预设差值，如果是、转下一步，如果否、转步骤4；

步骤7、cpu模块发送故障信号给配电主站。

本发明的有益效果：

1、实时监测柱上开关和线路的运行状态，提高配网系统自动化程度。

2、在线路或开关发生故障情况下，运维人员可以及时到现场处理，避免事故扩大化。

3、在线路和开关正常运行状态下，降低人工现场查看线路频次，减少人力物力的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。

图1为本发明实施例的馈线终端的系统结构图；

图2为本发明实施例的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。

如图1所示，为本发明实施例的馈线终端的系统结构图。一种具备图像处理及比对功能的馈线终端其系统结构共分为6个部分：cpu模块、数据存储模块、通信模块、模拟量输入模块、开关量i/o模块、电源模块。所述的数据存储模块与cpu模块相连实现双向数据通信，所述的电源模块分别与cpu模块、通信模块电连接为其供电；所述的模拟量输入模块、开关量i/o模块分别与cpu模块电连接，用来测量线路的电气量、控制柱上开关的分合闸动作；所述的通信模块与cpu模块电连接，cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号。

如图2所示，为本发明实施例的控制方法的工作流程图。具备图像处理及比对功能的馈线终端的故障监测方法，包括以下步骤：

数字摄像头安装于每个柱上开关对应的电杆上，利用其内部的ac/dc模块，采集正常运行情况下的柱上开关及架空线路的图像信息，通过rj接口网线将数据传送至馈线终端的数据存储模块分区一，作为标准值；

配电主站发送图像需求信号给馈线终端的cpu模块；

接收到配电主站的图像需求信号后，cpu模块通过通信方式对数字摄像头发布指令，对柱上开关及线路实时运行状况进行图像信息采集；

数字摄像头接收到cpu模块发送的图像采集指令后，进行柱上开关及线路实时运行状况图像采集，并实时将采集信息通过通信模块传输给馈线终端数据存储模块分区二；

馈线终端cpu模块提取数据存储模块分区二的实时图像信息，对该信息进行处理，与分区一中的标准值进行比对。当两者差值超过预先设置的标准差值时，cpu模块通过通信模块向配电主站发送故障信号。

最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。