分布式光伏逆变器采集调度系统及方法与流程

1.本发明涉及光伏配电技术领域，尤其涉及一种分布式光伏逆变器采集调度系统及方法。


背景技术：

2.目前为了保证电网的稳定可靠运行，需要将各类分布式电源纳入电网调度系统。在调度自动化系统与各变电站自动化系统之间，以及变电站自动化系统内测控系统多采用iec60870-5-104通信协议进行通信传输。
3.然而，由于通信规约本身设计缺乏安全措施，尤其在5g公共网络中，存在被监听、被伪装操控电力设备的风险，可能造成网络瘫痪、数据泄露和设备操控异常。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种分布式光伏逆变器采集调度系统及方法，以解决电网调度系统通信存在风险的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种分布式光伏逆变器采集调度系统，包括光伏逆变器、通信采集装置和调度平台；光伏逆变器与通信采集装置连接，通信采集装置与调度平台连接；光伏逆变器用于采集分布式光伏电源的运行数据，并将运行数据发送至通信采集装置；通信采集装置用于对运行数据加密，得到第一加密数据，并将第一加密数据发送至调度平台；调度平台用于对第一加密数据解密，得到分布式光伏电源的运行数据，并基于分布式光伏电源的运行数据对光伏逆变器进行调度。
6.在一种可能的实现方式中，调度平台具体用于基于分布式光伏电源的运行数据生成调度指令，并将调度指令发送至通信采集装置；通信采集装置还用于将调度指令发送至光伏逆变器，以对光伏逆变器进行调度。
7.在一种可能的实现方式中，调度平台还用于对调度指令加密，得到第二加密数据，并将第二加密数据发送至通信采集装置；通信采集装置还用于对第二加密数据解密，得到调度指令。
8.在一种可能的实现方式中，通信采集装置包括安全模块；安全模块用于采用至少两种不同的加密协议对运行数据加密，得到第一加密数据。
9.在一种可能的实现方式中，通信采集装置还包括通信模组，通信模组包括3g通信单元、4g通信单元和5g通信单元中一种或多种；通信模组用于将第一加密数据发送至调度平台。
10.在一种可能的实现方式中，光伏逆变器和通信采集装置均为多个；每个通信采集
装置包括三路rs485接口；每个通信采集装置通过rs485接口与三个光伏逆变器连接。
11.在一种可能的实现方式中，调度平台还用于向通信采集装置发送召测指令；通信采集装置具体用于在接收到召测指令时，将第一加密数据发送至调度平台。
12.第二方面，本发明实施例提供了一种分布式光伏逆变器采集调度方法，应用于如上第一方面或第一方面的任一实现方式中的分布式光伏逆变器采集调度系统；该方法包括：光伏逆变器采集分布式光伏电源的运行数据，并将运行数据发送至通信采集装置；通信采集装置对运行数据加密，得到第一加密数据，并将第一加密数据发送至调度平台；调度平台对第一加密数据解密，得到分布式光伏电源的运行数据，并基于分布式光伏电源的运行数据对光伏逆变器进行调度。
13.本发明实施例提供的分布式光伏逆变器采集调度系统及方法的有益效果在于：本发明使用了具有加密功能的数据采集装置，在采集到光伏电源的运行数据后，对运行数据加密后再发送到调度平台，避免运行数据在从数据采集装置传输到调度平台的过程中被拦截、篡改或损坏，提高了数据采集装置与调度平台进行通信的安全性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明一实施例提供的分布式光伏逆变器采集调度系统的结构示意图；图2是本发明另一实施例提供的分布式光伏逆变器采集调度系统的结构示意图；图3是本发明一实施例提供的分布式光伏逆变器采集调度方法的实现流程图；图4是本发明另一实施例提供的分布式光伏逆变器采集调度方法的实现流程图。
具体实施方式
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
17.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
18.以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
19.由于分布式光伏电源接入点数量较多，并且呈现分散布置，且绝大部分没有接入电网调度系统，无法实现电网的统一调度，这会影响电压的稳定、安全以及电网的调峰，不
利于大电网运行的控制效果。为了保证电网的稳定可靠运行，必须将分布式光伏电源纳入电网调度系统。
20.随着网络技术在电力自动化系统中普及，5g公共网络在电力自动化系统中也得到广泛应用，5g的大带宽和低时延特性保证了通信的可靠，为分布式光伏电源接入调度系统提供了基础。
21.目前在调度自动化系统与各变电站自动化系统之间，以及变电站自动化系统内测控系统的通信传输多采用iec60870-5-104通信协议（简称iec104规约），由于通信规约本身设计缺乏安全措施，尤其在5g公共网络中，存在被监听、被伪装操控电力设备的风险，可能造成网络瘫痪、数据泄露和设备操控异常。因此迫切需要保障5g公共网络承载电力控制类业务安全，新能源为主体的新型电力系统建设需要。
22.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种新型分布式光伏逆变器采集控制系统。该系统针对电力业务系统结构特点、5g通信特征，遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则对采用5g公共网络通信方式的电力控制类业务，利用控制报文签名、通信数据加密、通信双向认证、设备安全可信、安全监测等技术手段加强防护，大大提高了电力通信规约的安全性。
23.图1为本发明实施例提供的一种分布式光伏逆变器采集调度系统的结构示意图。参照图1，该分布式光伏逆变器采集调度系统1，包括光伏逆变器11、通信采集装置12和调度平台13；光伏逆变器11与通信采集装置12连接，通信采集装置12与调度平台13连接；光伏逆变器11用于采集分布式光伏电源的运行数据，并将运行数据发送至通信采集装置12；通信采集装置12用于对运行数据加密，得到第一加密数据，并将第一加密数据发送至调度平台13；调度平台13用于对第一加密数据解密，得到分布式光伏电源的运行数据，并基于分布式光伏电源的运行数据对光伏逆变器11进行调度。
24.在本实施例中，光伏逆变器可以对分布式光伏电源产生的直流电进行逆变，将直流电转换为市电频率的交流电，并将电能反馈回电网。通常通过对光伏逆变器进行调度，实现对分布式光伏电源的调度。
25.本实施例中的光伏逆变器11可以采集分布式光伏电源的遥测数据和遥信数据作为运行数据，通信采集装置12将运行数据加密并转发至调度平台13后，调度平台13根据分布式光伏电源的遥测数据和遥信数据确定对光伏逆变器进行的遥控和功率调控操作，实现调度。
26.由上可知，本发明使用了具有加密功能的数据采集装置，在采集到光伏电源的运行数据后，对运行数据加密后再发送到调度平台13，避免运行数据在从数据采集装置传输到调度平台13的过程中被拦截、篡改或损坏，提高了数据采集装置与调度平台13进行通信的安全性。
27.在一种可能的实现方式中，调度平台13具体用于基于分布式光伏电源的运行数据生成调度指令，并将调度指令发送至通信采集装置12；通信采集装置12还用于将调度指令发送至光伏逆变器11，以对光伏逆变器11进行调度。
28.在本实施例中，调度平台13在确定对光伏逆变器进行的遥控和功率调控操作之后，可以生成包含上述操作内容的调度指令，通过通信采集装置12下发至各个光伏逆变器，使与操作内容相关的光伏逆变器在接收到调度指令后执行操作内容，实现对光伏逆变器高效、准确地调度。
29.在一种可能的实现方式中，调度平台13还用于对调度指令加密，得到第二加密数据，并将第二加密数据发送至通信采集装置12；通信采集装置12还用于对第二加密数据解密，得到调度指令。
30.在本实施例中，为了确保调度指令在从调度平台13传输至通信采集装置12的过程安全可靠，调度平台13还可以将调度指令加密后再发送至通信采集装置12。通信采集装置12可以通过自身的控制器对第二加密数据进行解密，或者通过内置的解密模块对第二加密数据进行解密。为了提高通信过程的安全性，通信采集装置12和调度平台13还可以使用动态加密的方式，传输第一加密数据和第二加密数据。
31.在一种可能的实现方式中，通信采集装置12包括安全模块；安全模块用于采用至少两种不同的加密协议对运行数据加密，得到第一加密数据。
32.在本实施例中，安全模块内置于通信采集装置12中，支持sm1、sm2、sm3、sm4国密算法，同时集成电力专用密码算法。安全模块通过硬件方式对运行数据进行加密，降低通信采集装置12中控制器的运算量。
33.在加密过程中，安全模块可以仅使用一种加密算法，也可以对运行数据进行多层加密，或者对不同类别的运行数据采用不同的加密算法。具体可以由控制器区分运行数据的类别或者运行数据的加密级别，然后指定加密方式，进行加密。
34.在一种可能的实现方式中，通信采集装置12还包括通信模组，通信模组包括3g通信单元、4g通信单元和5g通信单元中一种或多种；通信模组用于将第一加密数据发送至调度平台13。
35.在本实施例中，通信模组可以包括3g通信单元、4g通信单元和5g通信单元。5g通信具有大带宽和低时延特性，能够保证通信的可靠性以及分布式电源调度的时效性。5g通信的缺点是在5g公共网络中，存在被监听、被伪装操控电力设备的风险，可能造成网络瘫痪、数据泄露和设备操控异常。在本实施例的基础上采用5g通信技术可以规避这一问题。同时，通信模组可以设置多个通信单元，将最高效的5g通信作为首选，在5g通信的效果较差如信号弱时，也可采用其他方式与调度平台13通信，保证通信的稳定性。
36.在一种可能的实现方式中，光伏逆变器11和通信采集装置12均为多个；每个通信采集装置12包括三路rs485接口；每个通信采集装置12通过rs485接口与三个光伏逆变器11连接。
37.在本实施例中，通信采集终端通常支持3路rs485，可同时接收三台光伏逆变器采集的运行数据，对光伏逆变器进行批量管理。同时预留一路网口，用于对控制器内的系统进行维护。
38.在一种可能的实现方式中，调度平台13还用于向通信采集装置12发送召测指令；通信采集装置12具体用于在接收到召测指令时，将第一加密数据发送至调度平台13。
39.在本实施例中，通信采集装置12可以定期获取光伏逆变器11采集的运行数据，在接收到召测命令时再将第一加密数据发送至调度平台13；也可以在接收到召测命令时，获取光伏逆变器11采集的运行数据并进行加密，然后发送至调度平台13，以灵活的方式实现分布式光伏电源采集与调度。
40.在一个具体的实施例中，分布式光伏逆变器采集调度系统的具体结构如图2所示，通信采集终端包括主控制器、5g模组和安全模块，通过rs485总线与光伏逆变器通信，通过5g模组与调度系统进行通信。当光伏逆变器装置准备并网发电时，光伏逆变器装置将当前发电量、有功功率、无功功率和功率因数等数据，通过rs485方式将上述数据发送到通信采集终端。通信采集终端部署安全模块，安全模块支持sm1/sm2/sm3/sm4国密算法，同时集成电力专用密码算法，安全模块通过spi接口和终端通信，以对终端业务系统透明的方式提供调用接口，通过5g网络完成与调度主站安全接入区边界纵向加密认证装置建立隧道进行加密通信，并对主站前置下发的调控指令进行验签，验签成功后执行接收的调控指令。
41.图3是本发明实施例提供的一种分布式光伏逆变器采集调度方法，应用于如上述实施例中的分布式光伏逆变器采集调度系统；该方法包括：步骤301，光伏逆变器采集分布式光伏电源的运行数据，并将运行数据发送至通信采集装置；步骤302，通信采集装置对运行数据加密，得到第一加密数据，并将第一加密数据发送至调度平台；步骤303，调度平台对第一加密数据解密，得到分布式光伏电源的运行数据，并基于分布式光伏电源的运行数据对光伏逆变器进行调度。
42.在一种可能的实现方式中，基于分布式光伏电源的运行数据进行调度包括：基于分布式光伏电源的运行数据生成调度指令，并将调度指令发送至通信采集装置；通信采集装置将调度指令发送至光伏逆变器，以对光伏逆变器进行调度。
43.在一种可能的实现方式中，该方法还包括：调度平台对调度指令加密，得到第二加密数据，并将第二加密数据发送至通信采集装置；通信采集装置对第二加密数据解密，得到调度指令。
44.在一种可能的实现方式中，通信采集装置包括安全模块；通信采集装置对运行数据加密，得到第一加密数据包括：安全模块采用至少两种不同的加密协议对运行数据加密，得到第一加密数据。
45.在一种可能的实现方式中，通信采集装置还包括通信模组，通信模组包括3g通信单元、4g通信单元和5g通信单元中一种或多种；将第一加密数据发送至调度平台包括：通信模组将第一加密数据发送至调度平台。
46.在一种可能的实现方式中，光伏逆变器和通信采集装置均为多个；每个通信采集装置包括三路rs485接口；每个通信采集装置通过rs485接口与三个光伏逆变器连接。
47.在一种可能的实现方式中，该方法还包括：调度平台向通信采集装置发送召测指令；通信采集装置在接收到召测指令时，将第一加密数据发送至调度平台。
48.在一个具体的实施例中，分布式光伏逆变器采集调度方法的具体流程如图4所示。主站即调度平台和子站即通信采集装置建立tcp连接后，需要双方进行身份认证，未经身份认证的主站和子站无法建立连接和通信。当认证通过后，子站解析主站的请求帧，子站会判断请求帧内容中是否包含遥控和遥调控制指令，若包含遥控和遥调指令，子站执行控制指令并作出应答，否则仅包含召唤命令，响应召唤命令，变位数据上传到主站。
49.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。