分布式电源电能质量监测装置的制作方法

本发明属于电力设备监测技术领域。具体涉及一种分布式电源电能质量监测装置。

背景技术

分布式电源作为一种节能环保的新型发电装置，但是分布式电源并网点很多，而且大多数分布在气候条件恶劣的偏远地区，位置分布也比较复杂，给数据监测尤其是信号的传输和安全带来了很大的困难。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种分布式电源电能质量监测装置。

一种分布式电源电能质量监测装置，包括以下部分：数据监测节点，用于实时检测分布式电源的电能质量数据指标，并将检测到的电能质量数据指标传输给转存节点；转存节点，用于对分布式电源的电能质量数据指标进行接收、存储以及上传；电能质量监测中心，用于接收和处理分布式电源的电能质量数据指标以及对监测网段内所有分布式电源电能质量指标的集中监督管理；移动设备，用于实现远程查询监测网段内所有分布式电源电能质量状态，所述数据监测节点和转存节点之间进行通信交互，所述转存节点与电能质量监测中心进行通信交互，所述电能质量监测中心与移动设备进行通信交互。

进一步，所述数据监测节点和转存节点之间通过以太网网线进行通信交互，所述转存节点与电能质量监测中心之间通过4g网络进行通信交互，所述电能质量监测中心与移动设备通过无线wifi或云服务器进行通信交互。

进一步，所述数据监测节点上集成摄像模块。

进一步，所述数据监测节点和转存节点上均设有以太网信号采集模块，用于采集数据监测节点和转存节点之间的以太网信号；a/d转化模块，用于将以太网模拟信号转化为数字信号；预存模块，用于预存本地帧头序列；匹配模块，用于将所述数字信号的输入序列与本地帧头序列进行匹配，如果完全匹配，则说明接收到以太网帧信号，输出确认脉冲；触发模块，用于接收匹配模块输出的确认脉冲，并以此为触发信号输送至校准记录模块；校准记录模块，用于对本地时间进行校准，接收触发信号，触发当前的精确时间并将时间传输到电能质量监测中心。

进一步，所述匹配模块还包括延时时序生成模块，用于当接收到数字信号时，分别记录当前帧时刻字符序列、上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列，计算上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列的差值t1和当前帧时刻字符序列与上一帧时刻字符序列的差值t2，若t1<t2，则匹配成功的延时数据为t1，以此类推，当接收到新的数字信号时进行上述以太帧信号匹配得到新的一个匹配成功的延时数据，所有匹配成功的延时数据的集合组成一个延时时序，将所述延时时序传输到电能质量监测中心供分析数据包在网线上传输的延时规律以及后期培训学习使用。

本发明的优点有：数据监测节点可以精确地获得网络信号到达网络中某一节点的准确时间，对接收到的来自不同信号的以太帧信号的丢失情况有较好的容错性，提高并有效改善了对分布式电源电能质量监测的实时性，可以保证在一定程度的极端天气中的数据采集、传输、保存，提高了供电可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

一种分布式电源电能质量监测装置，包括以下部分：数据监测节点，用于实时检测分布式电源的电能质量数据指标，并将检测到的电能质量数据指标传输给转存节点；转存节点，用于对分布式电源的电能质量数据指标进行接收、存储以及上传；电能质量监测中心，用于接收和处理分布式电源的电能质量数据指标以及对监测网段内所有分布式电源电能质量指标的集中监督管理；移动设备，用于实现远程查询监测网段内所有分布式电源电能质量状态，所述数据监测节点和转存节点之间进行通信交互，所述转存节点与电能质量监测中心进行通信交互，所述电能质量监测中心与移动设备进行通信交互。

所述数据监测节点和转存节点之间通过以太网网线进行通信交互，所述转存节点与电能质量监测中心之间通过4g网络进行通信交互，所述电能质量监测中心与移动设备通过无线wifi或云服务器进行通信交互。

所述数据监测节点上集成摄像模块。

所述数据监测节点和转存节点上均设有以太网信号采集模块，用于采集数据监测节点和转存节点之间的以太网信号；a/d转化模块，用于将以太网模拟信号转化为数字信号；预存模块，用于预存本地帧头序列；匹配模块，用于将所述数字信号的输入序列与本地帧头序列进行匹配，如果完全匹配，则说明接收到以太网帧信号，输出确认脉冲；触发模块，用于接收匹配模块输出的确认脉冲，并以此为触发信号输送至校准记录模块；校准记录模块，用于对本地时间进行校准，接收触发信号，触发当前的精确时间并将时间传输到电能质量监测中心。

所述匹配模块还包括延时时序生成模块，用于当接收到数字信号时，分别记录当前帧时刻字符序列、上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列，计算上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列的差值t1和当前帧时刻字符序列与上一帧时刻字符序列的差值t2，若t1<t2，则匹配成功的延时数据为t1，以此类推，当接收到新的数字信号时进行上述以太帧信号匹配得到新的一个匹配成功的延时数据，所有匹配成功的延时数据的集合组成一个延时时序，将所述延时时序传输到电能质量监测中心供分析数据包在网线上传输的延时规律以及后期培训学习使用。

所述分布式电源电能质量监测装置还包括查询系统，查询系统包括：

验证码生成模块，用于将每个分布式电源的历史数据生成消息验证码发送至工作人员的笔记本电脑；

权限加密模块，用于工作人员接收消息验证码，并将获得的查询权限加密后回传至电能质量监测中心；

明文加密模块，用于根据工作人员的查询权限，将符合查询权限内的明文加密传输给工作人员的笔记本电脑；

明文验证模块，用于计算所需明文mi，并验证mi，其中i为工作人员需要的历史数据的索引号，mi为电能质量监测中心存贮的第i条历史数据。

所述电能质量监测中心的上外接入有存储介质，所述存储介质中设置第一安全模块，所述电能质量监测中心的主机内的硬盘上设置第二安全模块，用于访问第一安全模块；所述电能质量监测中心还包括判断模块，用于判断待写入消息验证码数据的地址是否在第一安全模块内，若待写入数据的地址在第一安全模块内，则第二安全模块读取电能质量监测中心的主机内sram固定地址段产生的原始消息验证码数据并生成一个密钥；若不在，则直接写入数据，第二安全模块将待写入第一安全模块的数据用密钥加密，并将加密后的密文写入第一安全模块。

所述电能质量监测中心还包括删除模块，用于将每个分布式电源的历史数据生成消息验证码发送至工作人员的笔记本电脑后销毁第二安全模块将待写入第一安全模块的数据用密钥加密生成的密钥。

在电能质量监测中心的主机上接入存储介质，在存储介质中设置第一安全模块，在电能质量监测中心的主机内的硬盘上设置第二安全模块，用于访问第一安全模块；

判断待写入消息验证码数据的地址是否在第一安全模块内；若待写入数据的地址在第一安全模块内，则进行下一步；若不在，则直接写入数据；

第二安全模块读取电能质量监测中心的主机内sram固定地址段产生的原始消息验证码数据并生成一个密钥；

第二安全模块将待写入第一安全模块的数据用密钥加密，并将加密后的密文写入第一安全模块。

将每个分布式电源的历史数据生成消息验证码发送至工作人员的笔记本电脑后销毁第二安全模块将待写入第一安全模块的数据用密钥加密生成的密钥。

验证码生成模块具体用于将电能质量监测中心中每个分布式电源的历史数据生成消息hash值，用于将每个历史数据映射为一个固定长度的值，最终生成h1lhn，作为消息验证码；

其中，hj←h(j,mj,qj)生成携带有明文信息的消息认证码hj，j表示第j条信息，mj表示第j条消息的明文，qj表示读取第j条消息所需的权限，j＝1、2、…、n，n代表电能质量监测中心存储的历史数据数目。

权限加密模块具体用于工作人员拥有两个参数为i,qi，计算不带有明文信息的hash值hi；

其中，hi←h1(i,qi)生成不带有明文信息的消息认证码hi：其中i为工作人员需要的历史数据的索引号，qi为读取第i条信息所需的权限；工作人员选取(t,hi)，利用椭圆曲线公钥系统加密生成加密后的权限值jmdi；其中，jmdi＝t·p+hi·p；p为椭圆曲线上一点，该点为椭圆曲线公钥系统生成的基点，t为随机整数；工作人员笔记本电脑将生成的jmdi发送给电能质量监测中心。

明文加密模块具体用于电能质量监测中心将第一条数据计算出不带明文消息的hash值h1；电能质量监测中心计算s1＝m1+jmdi-h1·p；其中，m1是电能质量监测中心存贮的第一条数据；h1gp是h1经椭圆曲线公钥系统加密后的数据；s1表示电能质量监测中心中第1条数据所对应的加密后的值。以此类推，依次计算第二条数据到最后一条数据，计算出s2...sj....sn，其中sj表示电能质量监测中心中第j条数据所对应的加密后的值；电能质量监测中心将消息参数(s1...sn)发送给工作人员。

明文验证模块具体用于明文mi＝si-t·p；其中si表示电能质量监测中心中第i条数据所对应的加密后的值，t为随机整数,p点为椭圆曲线公钥系统产生的基点；利用生成的消息验证码hi，验证mi是否正确即可。

一种分布式电源电能质量监测方法，包括以下步骤：

001，对数据监测节点、转存节点、电能质量监测中心以及移动设备进行组网；

002，判断上述组网是否成功，如果是则转下一步，如果否则返回上一步继续组网的步骤；

003，各数据监测节点实时采集各自监测的分布式电源的电能质量指标，并将电能质量指标定期发送至对应的转存节点；

004，转存节点在收到电能质量监测中心的组网成功的通信信号后，响应于电能质量监测中心的通信信号，将接收的电能质量指标发送至电能质量监测中心；

005，电能质量监测中心将接收的各个分布式电源的电能质量指标与预存的标准电能质量指标范围进行对比，确定电能指标等级，判断当前监测网段内的哪些分布式电源需要治理，如需要治理转步骤006，如不需要治理则转步骤007；

006，摄像模块对需要治理的分布式电源进行存储录像，然后转步骤008；

007，不需要治理说明电能质量监测网正常，然后转步骤008。

008，电能质量监测中心保存历史数据后对历史数据加密，工作人员可以通过移动设备远程对电能质量监测中心里保存的历史数据进行解密，并浏览查阅历史数据。

所述步骤008中历史数据包括数据的文本和柱状统计图。

所述数据监测节点和转存节点之间通过以太网网线进行通信交互，所述转存节点与电能质量监测中心之间通过4g网络进行通信交互，所述电能质量监测中心与移动设备通过无线wifi或云服务器进行通信交互。

所述步骤003中将电能质量指标定期发送至对应的转存节点还包括以下步骤：分别采集数据监测节点和转存节点的以太网信号；将以太网模拟信号转化为数字信号；预存本地帧头序列；将所述数字信号的输入序列与本地帧头序列进行匹配，如果完全匹配，则说明接收到以太网帧信号，输出确认脉冲；接收输出的确认脉冲，并以此为触发信号；对本地时间进行校准，触发当前的精确时间并将时间传输到电能质量监测中心；电能质量监测中心比较数据监测节点和转存节点的以太网帧信号到达时刻，得到数据监测节点和转存节点之间网络信号的传输时延。

所述将所述数字信号的输入序列与本地帧头序列进行匹配后还包括为：当接收到数字信号时，分别记录当前帧时刻字符序列、上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列，计算上一帧时刻字符序列以及本地帧头时刻字符序列的差值t1和当前帧时刻字符序列与上一帧时刻字符序列的差值t2，若t1<t2，则匹配成功的延时数据为t1，以此类推，当接收到新的数字信号时进行上述以太帧信号匹配得到新的一个匹配成功的延时数据，所有匹配成功的延时数据的集合组成一个延时时序，将所述延时时序传输到电能质量监测中心供分析数据包在网线上传输的延时规律以及后期培训学习使用。