一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统，用来将新建变电站的子电网接入电力系统的主电网中，并实现互联互通，其特征是，所述主电网包括：第一网关和第一终端，第一网关和第一终端通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互之间协议连接，所述子电网包括：第二网关和第二终端，第二网关和第二终端通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互之间协议连接，所述子电网和主电网之间通过GPRS或CDMA网络连接实现相互访问。本发明还公开一种所述第二终端访问所述主电网的方法以及所述第一终端访问所述子电网的方法。该系统消除了由于通道建设滞后导致的调试时间紧，调试任务重以及引起的一系列安全弊端，满足实际需求。
【专利说明】-种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统，属于电力系统自动 化【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 变电站自动化远动信息调试是新建变电站投产前必须完成的工作，以往必须等到 变电站配套通信光缆开通后才能调试。近年来，由于基建线路架设受阻严重，往往到新建变 电站投产前几天才能打通光纤通道，留给自动化远动信息的调试时间极为紧迫。为此，相关 的通信、自动化、保护调试人员均需连夜加班加点，一旦调试不顺，就会影响基建投产进度。 同时，由于时间紧、压力大，往往会产生不少遗留问题，带来安全隐患。
[0003] 此外，受到地理位置、地质地貌因素以及天气与气候变化的影响，并不是每座变电 站都适合配套修建通信光缆。由于有线通信设备投资大、周期长，同时可移动性差，重复利 用性低等因素，在具体实施和预算变电站时，都有将这些因素考虑进去。
[0004] 再如，频繁发生的地质灾害很容易导致变电站配套的通信光缆损坏，很容易发生 故障，而在有限的时间和地理条件限制下，及时将通信光缆和变电站修复好就显得极为迫 切。电力系统中现有的有线通信方式，显然无法满足实际需求。
【发明内容】
[0005] 本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种用于电力系统调试控制的远动无 线通道系统。
[0006] 为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下： 一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统，用来将新建变电站的子电网接入电 力系统的主电网中，并实现互联互通，其特征是，所述主电网包括：第一网关和第一终端，第 一网关和第一终端通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互之间协议连接，所述子电网 包括：第二网关和第二终端，第二网关和第二终端通过RS232通信电缆物理连接或者通过 相互之间协议连接，所述子电网和主电网之间通过GPRS或CDMA网络连接实现相互访问； 所述第一网关包括： 第一接收发射模块，用于识别第一终端的请求，将其请求数据给第一加密解密模块进 行封装加密；以及用于将第一加密解密模块已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或 CDMA网络； 第一身份识别模块，用于对子电网发送的封装加密数据进行身份识别； 第一加密解密模块，用于将第一接收发射模块识别出的请求数据进行封装加密；以及 用于将第二加密解密模块封装加密的数据进行解密，并还原成原始数据； 所述第二网关包括： 第二接收发射模块，用于识别第二终端上传数据及其请求，将其数据传输给第二加密 解密模块进行封装加密；以及接收主电网发送的封装加密数据，并将封装加密数据传输给 第二身份识别模块进行身份识别； 第二身份识别模块，用于对主电网发送的封装加密数据进行身份识别； 第二加密解密模块，用于将第二终端上传数据及其请求进行封装加密；以及用于将第 一加密解密模块封装加密的数据进行解密，并还原成原始数据。
[0007] -种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统中所述第二终端访问所述主电 网的方法，包括以下步骤： 步骤SP1 :第二终端连接第二网关，并向第二网关发出连接主电网请求，并通过软件将 第二终端所采集的数据上传至第二网关； 步骤SP2:第二网关中的第二接收发射模块识别第二终端上传数据及其请求，将其数 据传输给第二加密解密模块进行封装加密，第二加密解密模块封装加密后再返回给第二接 收发射模块； 步骤SP3 :第二接收发射模块将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA网络， 由其寻址识别并发送至主电网； 步骤SP4:第一网关中的第一接收发射模块接收子电网发送的封装加密数据，并将封 装加密数据传输给第一身份识别模块进行身份识别； 步骤SP5 :第一身份识别模块进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输给第 一加密解密模块，由第一加密解密模块进行解密，并还原经过第二加密解密模块封装加密 的原始数据。
[0008] -种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统中所述第一终端访问所述子电 网的方法，包括以下步骤： 步骤SP1 :第一终端连接第一网关，并向第一网关发出连接子电网请求，并通过软件让 第一网关识别第一终端的需求； 步骤SP2 :第一网关中的第一接收发射模块识别第一终端的请求，将其请求数据给第 一加密解密模块进行封装加密，第一加密解密模块封装加密后再返回给第一接收发射模 块； 步骤SP3 :第一接收发射模块将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA网络， 由其寻址识别并发送至子电网； 步骤SP4:第二网关中的第二接收发射模块接收主电网发送的封装加密数据，并将封 装加密数据传输给第二身份识别模块进行身份识别； 步骤SP5 :第二身份识别模块进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输给第 二加密解密模块，由第二加密解密模块进行解密，并还原经过第一加密解密模块封装加密 的原始数据。
[0009] 本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下： 1、 与现有的光纤临时通道建设相比，本发明所述远动无线通道系统投资少，灵活性强， 自动化远动信息调试可以在变电站投产前期提前介入，及早发现信号传输错误，尽早解决 新建变电站的通信问题，该系统打破了先架设通信通道，然后进行调试的传统模式，消除了 由于通道建设滞后导致的调试时间紧，调试任务重以及引起的一系列安全弊端； 2、 本发明所述远动无线通道系统，对电网调度自动化系统连续、安全、稳定运行提供了 有利的保障，也使得远动信息中断的故障处理进行快速应急恢复，缩短故障的时间，使远动 设备运行率、调度自动化系统运行率都相应的得到提高，对增强电力通信抗灾能力，确保远 动通信业务畅通有极大的意义； 3、 本发明所述远动无线通道系统，将TCP/IP网络通讯技术、数据压缩加密技术以及 USB KEY认证技术融合在一起，实现随时随地采用多种方式在保证信息安全的前提下远程 接入，并且无需应用环境或软件做任何改动； 4、 本发明所述远动无线通道系统，实现两个或多个远程私有网络的互通，更重要的是 保证通讯的机密性和完整性，抵御来自因特网上的安全威胁，通过远动通信网关建立的过 程中进行基于数字证书的身份验证，所有通信数据都采用密文传输，保证数据的机密性和 安全传输； 5、 本发明所述远动无线通道系统，关键装置采用工业级服务器、电力调度专用证书认 证、防火墙、数据压缩加密等安全技术，对远程接入设备进行认证，对传输的信息进行压缩 加密和数字签名，并设置安全策略对接入访问的范围和资源进行限制，通过审计日志对其 访问进行详细的记录，以提高电力二次系统安全防护的强度，保证远程接入的责任性和可 追查性； 6、 本发明所述远动无线通道系统，除了可以作为新建变电站自动化调试外，还可以作 为远动应急通道使用，即一旦出现通信光缆故障时，启动主站远动通信网关设备(厂站端设 备一直启用），能确保远动数据畅通，不影响运行人员正常监控； 7、 本发明所述远动无线通道系统，主板采用专业工控主板104-1649CLD2NA，其可靠性 高，稳定性强，对于提高通信、远动专业的基建调试工作效率，缩短地区电网非常态运行时 间具有积极意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明所述远动无线通道系统结构示意图； 图2为本发明所述第一网关内部结构示意图； 图3为本发明所述第二网关内部结构示意图； 图4为本发明所述远动无线通道系统封装加密过程结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
[0012] 如图1所示为本发明所述远动无线通道系统结构示意图，本发明所述远动无线通 道系统，用来将新建变电站的子电网200接入电力系统的主电网100中，并实现互联互通， 且可以实现查询、编辑、修改、操控等功能。所述主电网100包括：第一网关110和第一终端 120,第一网关110和第一终端120通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互之间协议连 接，所述子电网200包括：第二网关210和第二终端220,同样地，第二网关210和第二终端 220通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互之间协议连接，所述子电网200和主电网 100之间通过GPRS或CDMA网络连接实现相互访问。
[0013] 如图2和图3所示，本发明所述远动无线通道系统中，所述第一网关110包括：第 一接收发射模块111、第一身份识别模块112和第一加密解密模块113,所述第二网关210 包括：第二接收发射模块211、第二身份识别模块212和第二加密解密模块213。
[0014] 本发明所述远动无线通道系统，第二终端220访问主电网100的工作过程如下： 步骤SP1 :第二终端220连接第二网关210,并向第二网关210发出连接主电网100请 求，并通过软件将第二终端220所采集的数据上传至第二网关210 ; 步骤SP2 :第二网关210中的第二接收发射模块211识别第二终端220上传数据及其 请求，将其数据传输给第二加密解密模块213进行封装加密，第二加密解密模块213封装加 密后再返回给第二接收发射模块211 ; 步骤SP3 :第二接收发射模块211将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA网 络，由其寻址识别并发送至主电网100 ; 步骤SP4 :第一网关110中的第一接收发射模块111接收子电网200发送的封装加密 数据，并将封装加密数据传输给第一身份识别模块112进行身份识别； 步骤SP5 :第一身份识别模块112进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输给 第一加密解密模块113,由第一加密解密模块113进行解密，并还原经过第二加密解密模块 213封装加密的原始数据。至此，子电网200连通主电网100,并有效进行数据传输。
[0015] 当主电网100需要查询、编辑、修改、操控子电网200中数据时，第一终端120需要 访问子电网200,其主要工作过程如下 ： 步骤SP1 :第一终端120连接第一网关110,并向第一网关110发出连接子电网200请 求，并通过软件让第一网关110识别第一终端120的需求； 步骤SP2 :第一网关110中的第一接收发射模块111识别第一终端120的请求，将其请 求数据给第一加密解密模块113进行封装加密，第一加密解密模块113封装加密后再返回 给第一接收发射模块111 ; 步骤SP3 :第一接收发射模块111将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA网 络，由其寻址识别并发送至子电网200 ; 步骤SP4 :第二网关210中的第二接收发射模块211接收主电网100发送的封装加密 数据，并将封装加密数据传输给第二身份识别模块212进行身份识别； 步骤SP5 :第二身份识别模块212进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输给 第二加密解密模块213,由第二加密解密模块213进行解密，并还原经过第一加密解密模块 113封装加密的原始数据。至此，主电网100连通子电网200,并有效进行数据传输。
[0016] 本发明所述远动无线通道系统，第一加密解密模块113和第二加密解密模块213 对数据封装加密过程示意图如图4所示。由于其加密过程相同，以下仅以第一加密解密 模块113封装加密的工作过程进行详细说明。第一接收发射模块111识别第一终端120 的请求后，将第一终端120请求数据给第一加密解密模块113进行封装加密。第一加密 解密模块113采集：第一终端120传输来的应用层数据，并附加上传输层头部和IP头部 数据，整体构成原始IP报文数据。在原始IP报文数据中，源IP地址和目的IP地址分别 为两个网络的地址(例如：192. 168. 2. 0/24--192. 168. 0. 0/24)，第一加密解密模块113 将这些数据再次封装，加入新的IP头部以及网间协议头部，源IP地址和目的IP地址为 202. 2. 2. 2--203. 3. 3. 3,这样加密后形成可供与传输的新IP报文数据。
[0017] 本发明所述远动无线通道系统，远动无线通道在联调成功后，我们在某220kV变 电站对该通道首次进行了现场测试，相关指标结果如下：
【权利要求】
1. 一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统，用来将新建变电站的子电网 (200)接入电力系统的主电网（100)中，并实现互联互通，其特征是，所述主电网（100)包 括：第一网关（110)和第一终端（120)，第一网关（110)和第一终端（120)通过RS232通信 电缆物理连接或者通过相互之间协议连接，所述子电网（200)包括：第二网关（210)和第二 终端（220)，第二网关（210)和第二终端（220)通过RS232通信电缆物理连接或者通过相互 之间协议连接，所述子电网（200)和主电网（100)之间通过GPRS或CDMA网络连接实现相互 访问； 所述第一网关（110)包括： 第一接收发射模块（111 )，用于识别第一终端（120)的请求，将其请求数据给第一加密 解密模块（113)进行封装加密；以及用于将第一加密解密模块（113)已经加密的数据发送 至无线连接的GPRS或CDMA网络； 第一身份识别模块（112)，用于对子电网（200)发送的封装加密数据进行身份识别； 第一加密解密模块（113)，用于将第一接收发射模块（111)识别出的请求数据进行封 装加密；以及用于将第二加密解密模块（213)封装加密的数据进行解密，并还原成原始数 据； 所述第二网关（210)包括： 第二接收发射模块（211)，用于识别第二终端（220)上传数据及其请求，将其数据传输 给第二加密解密模块（213)进行封装加密；以及接收主电网（100)发送的封装加密数据，并 将封装加密数据传输给第二身份识别模块（212)进行身份识别； 第二身份识别模块（212)，用于对主电网（100)发送的封装加密数据进行身份识别； 第二加密解密模块（213)，用于将第二终端（220)上传数据及其请求进行封装加密；以 及用于将第一加密解密模块（113 )封装加密的数据进行解密，并还原成原始数据。
2. -种如权利要求1所述的一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统中所述 第二终端访问所述主电网的方法，其特征是，包括以下步骤： 步骤SP1 :第二终端（220)连接第二网关（210)，并向第二网关（210)发出连接主电网 (100)请求，并通过软件将第二终端（220)所采集的数据上传至第二网关（210); 步骤SP2 :第二网关（210)中的第二接收发射模块（211)识别第二终端（220)上传数 据及其请求，将其数据传输给第二加密解密模块（213)进行封装加密，第二加密解密模块 (213)封装加密后再返回给第二接收发射模块（211); 步骤SP3 :第二接收发射模块（211)将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA 网络，由其寻址识别并发送至主电网（100); 步骤SP4:第一网关（110)中的第一接收发射模块（111)接收子电网（200)发送的封装 加密数据，并将封装加密数据传输给第一身份识别模块（112)进行身份识别； 步骤SP5 :第一身份识别模块（112)进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输 给第一加密解密模块（113)，由第一加密解密模块（113)进行解密，并还原经过第二加密解 密模块（213)封装加密的原始数据。
3. -种如权利要求1所述的一种用于电力系统调试控制的远动无线通道系统中所述 第一终端访问所述子电网的方法，其特征是，包括以下步骤： 步骤SP1 :第一终端（120)连接第一网关（110)，并向第一网关（110)发出连接子电网 (200)请求，并通过软件让第一网关（110)识别第一终端（120)的需求； 步骤SP2 :第一网关（110)中的第一接收发射模块（111)识别第一终端（120)的请求， 将其请求数据给第一加密解密模块（113)进行封装加密，第一加密解密模块（113)封装加 密后再返回给第一接收发射模块（111); 步骤SP3 :第一接收发射模块（111)将已经加密的数据发送至无线连接的GPRS或CDMA 网络，由其寻址识别并发送至子电网（200); 步骤SP4:第二网关（210)中的第二接收发射模块（211)接收主电网（100)发送的封装 加密数据，并将封装加密数据传输给第二身份识别模块（212)进行身份识别； 步骤SP5 :第二身份识别模块（212)进行身份认证识别通过后，将封装加密的数据传输 给第二加密解密模块（213)，由第二加密解密模块（213)进行解密，并还原经过第一加密解 密模块（113)封装加密的原始数据。
【文档编号】H04L9/32GK104113415SQ201410268872
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】王文林, 程金松 申请人:国家电网公司, 国网安徽省电力公司黄山供电公司