CN101753612A - 一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统及通讯技术领域，公开了一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，包括无功补偿装置和主站服务器端，无功补偿装置包括采集模块、预处理模块和通信模块；采集模块根据主站服务器端发出的命令对电网的现场数据进行采集；预处理模块进一步包括压缩模块和加密模块，压缩模块将采集模块采集的现场数据进行压缩，压缩后的数据由加密模块进行加密；通信模块用于接收来至主站服务器端的命令并将预处理模块处理后的数据发送到主站服务器端。本发明还公开的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，通过本发明公开的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统及方法可实现对电网的大量采集点的远程监测并降低通信费用。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及通讯技术领域，更具体地说，涉及一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统及方法。
背景技术
在电力系统中，据统计，当前国内典型城乡电网无功损耗情况大致如下：按电压等级划分，0.4kV级损耗约占总损耗的50％，10kV级约占20％，35kV级约占20％。在农网中，长距离供电较为普遍，10kV线路损耗较大；在城网中，大工业的无功损耗在10kV级中，而其他则普遍在0.4kV级。因此做好10kV级电压等级以下的电网的无功补偿具有重要意义。而10kV级用户比较分散，则需要就地进行电网无功功率补偿，因此形成了无功功率补偿装置分布比较分散，并且大多位于露天场所，没有常规的有线通讯通道，因此一般采用中国移动提供的GPRS无线网络。而使用这种方式，需要交付数额不小的通讯费用，因而怎样在保证满足监控需要的前提下，降低通讯流量，从而降低通讯费用，是各个电力公司特别关心的问题。
GPRS是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据的标准。它可以提供高达115Kbps的空中接口传输速率，让若干移动用户能够同时共享一个无线信道，一个移动用户也可以使用多个无线信道。其中，实际不发送或接收数据包的用户仅占很小一部分网络资源。有了GPRS，用户的呼叫建立时间大为缩短，几乎可以做到″永远在线″(always online)。由于上述特点，GPRS网络可为移动数据用户提供突发性数据业务，能够快速建立连接，且无连接时延，特别适用于频繁传送小数据量的应用和非频繁传送大量数据的应用，因此，GPRS是目前最理想的无功补偿投切状态实时监测的通讯手段。
另一方面，现有技术的远程无功补偿装置监控方法中，未充分解决大量采集点的数据并发传输的瓶颈问题，而这些问题都是系统真正投入实用化运行所必需解决的。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决电网中大量采集点的远程监测及通讯费用过高等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，包括无功补偿装置和主站服务器端，所述无功补偿装置包括采集模块、预处理模块和通信模块；
所述采集模块根据所述主站服务器端发出的命令对电网的现场数据进行采集；
所述预处理模块进一步包括压缩模块和加密模块，所述压缩模块将所述采集模块采集的现场数据进行压缩，压缩后的数据由所述加密模块进行加密；
所述通信模块用于接收来至主站服务器端的命令并将所述预处理模块处理后的数据发送到所述主站服务器端。
具体的，所述无功补偿装置还包括差别上报模块，所述差别上报模块用于将当前所述采集模块采集的现场数据与上一次采集的现场数据进行比较判断差别大小，将差别大的现场数据上报给所述预处理模块处理，对于差别较小或没有差别的现场数据不进行上报处理。
具体的，所述压缩模块采用杂凑算法对所述采集模块采集的现场数据进行压缩，生成信息摘要。
具体的，所述加密模块根据公共密钥加密体系采用公钥对所述信息摘要进行加密。
具体的，所述主站服务器端包括前置通信服务器集群、应用服务器集群和监控服务器集群；
所述前置通信服务器集群采用双机集群或多机集群的方式与远程多个监测电网的所述无功补偿装置进行通信；
所述应用服务器集群采用双机集群或多机集群的方式基于J2EE+JBOSS架构对采集的远程数据进行解析、存储和分析处理；
所述监控服务器集群采用双机集群或多机集群的方式对整个远程监测系统进行监控调度处理。
为了更好地实现发明目的，提供一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，包括以下步骤；
A、无功补偿装置接收来至主站服务器端的采集命令对电网的现场数据进行采集；
B、对采集到的现场数据进行压缩和加密的预处理操作；
C、将预处理后的数据通过无线网络发送到主站服务器端。
在本发明所述的方法中，所述步骤A进一步包括步骤：
A1、所述无功补偿装置主动采集现场数据；
A2、所述无功补偿装置将当前采集的现场数据与上次采集的现场数据进行比较判断差别大小，将差别大的现场数据进行预处理并发送给主站服务器端，对于差别较小或没有差别的现场数据不进行预处理。
在本发明所述的方法中，所述步骤B中所述压缩处理是采用杂凑算法对所述采集的现场数据进行压缩，生成信息摘要。
在本发明所述的方法中，所述步骤B中所述加密处理是根据公共密钥加密体系采用公钥对所述信息摘要进行加密。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统及方法能够通过电网中的无功补偿装置对电网中的大量的采集点进行远程监测同时也降低了通信费用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的结构图，
图2是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法的流程图，
图3是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法的流程图，
图4是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的示意图，
图5依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的网络示意图，
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示的是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的结构图，包括无功补偿装置100，主站服务器端1000和数据库服务器10；所述无功补偿装置100与所述主站服务器端1000采用GPRS无线网络进行通信连接；
所述无功补偿装置100包括通信模块101、预处理模块102、差别上报模块103和采集模块104；所述通信模块101接收来至所述主站服务器端1000的监测命令并将所述预处理模块102处理后的数据根据国家电网公司的通信标准规约组织数据，打包后发送给所述主站服务器端1000；
所述预处理模块102包括压缩模块112和加密模块122；所述压缩模块112利用杂凑算法(Hash Function)对采集的现场数据进行处理，生成相应的信息摘要，由于杂凑算法具有单向不可逆运算的特性，即仅能由交易数据推算出信息摘要，而无法由信息摘要反向推算出交易数据的内容，因此交易数据与信息摘要的内容具有关联性，且不同交易数据内容不会运算出相同的信息摘要，我们可以将信息摘要视为精简版的交易数据特征。生成信息摘要后由所述加密模块122进行加密处理，这里采用公共密钥加密体系PKCS(Public-KeyCryptography Standards)，采用公钥进行加密处理，加密后的数据传送给所述通信模块101。
所述差别上报模块103将所述采集模块104当前采集的现场数据与上次已经成功发送的数据进行比较，对于差别大的数据发送给所述预处理模块102进行预处理，对于差别小或无差别的数据则不发送。
所述采集模块104对电网的采集点进行现场数据的采集，包括现场交流采样，获得该测量点的有功、无功、电压、电流、功率因数、电容器投切状态等相关数据，将现场采集的数据发送给所述差别上报模块103和所述预处理模块102进行处理。
所述主站服务器端1000包括监控服务器集群1001、J2EE+JBOSS应用服务器集群1002和通信前置服务器集群1003；所述监控服务器集群1001实现对用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的总体监控、运营和调度，包括对接收的现场采集数据进行统计、计算、计费、分析、审核、确认、管理、备份、应用、报表、打印、发布；系统可对换表、满度、CT/PT修改等业务变更和旁路代供情况进行自动、人工处理，对关口电量、线损率、平衡率等进行准实时的计算、考核、监察等处理操作。
所述J2EE+JBOSS应用服务器集群1002采用双机或多机的J2EE+JBOSS应用集群服务平台架构，即企业级的基于J2EE构架基础的数据采集和数据服务发布软件构架，连接所述通信前置服务器集群1003和数据库服务器10，该系统能支持高强度的数据并发传输和数据服务，支持海量数据查询，具有极高的实用性，其中包含有四大核心技术：
1、J2EE连接体系：J2EE连接体系提供了J2EE应用和企业内存在的EIS系统集成的标准框架。
2、JMS(Java信息服务)：Java信息服务是一个支持企业通信系统的标准编程接口，目的在于提供一个跨越不同类型通信系统的公共接口。Java应用程序利用JMS API和企业的通信系统连接后，应用程序就能利用通信系统提供的功能创建和发送消息，达到和其它应用系统异步通信的目的。
3、JDBC API：它是和关系型数据库系统集成的标准接口。应用程序用这个接口获得数据库连接、查询数据和执行其它的数据库功能。
4、Web Services：允许EIS提供一些服务访问点，新的应用通过这些点可以获取数据，也可以提交数据。
所述通信前置服务器集群1003采用双机或多机集群的服务器架构处理与电网中各监测点的无功补偿装置的数据通信，可以承受不小于4万个无功补偿装置的并发数据传输，将接收的现场采集数据传送给所述J2EE+JBOSS应用服务器集群1002处理。
所述数据库服务器10采用大型数据库系统(如ORACLE)，用于存储所有现场采集的各种电网状态数据，供所述监控服务器集群1001处理使用。
本实施例中所述主站服务器端1000与电网中的所述无功补偿装置100之间的通信传输方式有两种：主站端召唤式和主动上报式；主站端召唤式是由所述主站服务器端1000向电网中的各个所述无功补偿装置100发送采集命令，所述无功补偿装置100接收到采集命令后对电网中各采集点的现场数据进行采集，将采集的数据进行预处理再发送到所述主站服务器端1000；所述主动上报式是指由电网中的所述无功补偿装置100主动对电网中各监控采集点的状态数据进行采集并与上次成功发送的状态数据进行比较判断，若差别小或没有差别就不上报，否则，若差别大就由所述无功补偿装置100主动上报给所述主站服务器端1000，这样可以及时发现电网中的一些重要监控点的状态变化，发现异常可以及时告警并及时处理，减少故障的发生，维护电网的稳定运行。
如图2所示的是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法的流程图，即采用主站端召唤式的传输方式进行数据采集，包括以下步骤：
步骤S200中，所述无功补偿装置上电启动后接收来至主站服务器端的采集命令；
步骤S205中，所述无功补偿装置根据采集命令对电网中的各个采集监控点进行数据采集；
步骤S210中，所述无功补偿装置对采集的现场数据进行预处理，利用杂凑算法(Hash Function)对采集的现场数据进行处理，生成相应的信息摘要，生成信息摘要后再进行加密处理，这里采用公共密钥加密体系PKCS(Public-Key Cryptography Standards)，采用公钥进行加密处理；
步骤S215中，所述无功补偿装置将公钥加密后的数据根据国家电网公司的通信标准规约组织数据，打包后发送给所述主站服务器端。
如图3所示的是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法的流程图，即采用无功补偿装置主动上报式的传输方式进行数据采集，包括以下步骤：
步骤S300中，所述无功补偿装置主动对电网中的采集监控点进行数据采集；
步骤S305中，所述无功补偿装置将采集的现场数据与上次成功发送的采集数据进行比较判断差别的大小，若差别大就执行步骤S310，否则执行步骤S300继续对电网的采集监控点进行数据采集；
步骤S310中，所述无功补偿装置对差别大的采集数据进行预处理，即利用杂凑算法(Hash Function)对采集的现场数据进行处理，生成相应的信息摘要，生成信息摘要后再进行加密处理，这里采用公共密钥加密体系PKCS(Public-Key Cryptography Standards)，采用公钥进行加密处理；
步骤S315中，所述无功补偿装置将加密后的差别大的现场采集数据根据国家电网公司的通信标准规约组织数据，打包后发送给所述主站服务器端。
如图4所示的是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的示意图，主站端包括通信前置服务器集群、J2EE+JBOSS应用服务器集群、监控服务器集群和数据库；配网侧包括各个采集监控点的无功补偿装置；所述通信前置服务器集群采用双机集群或多机集群的方式处理与配网侧的大量的无功补偿装置之间的并发数据通信；
所述J2EE+JBOSS应用服务器集群采用双机集群或多机集群及企业级J2EE架构平台实现高性能大容量数据的处理，结合所述通信前置服务器集群可以承受不小于4万个无功补偿装置的并发数据传输；所述数据库用于存储采集的各种现场状态数据；
所述监控服务器集群实现对用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的总体监控、运营和调度，包括对接收的现场采集数据进行统计、计算、计费、分析、审核、确认、管理、备份、应用、报表、打印、发布；系统可对换表、满度、CT/PT修改等业务变更和旁路代供情况进行自动、人工处理，对关口电量、线损率、平衡率等进行准实时的计算、考核、监察等处理操作。
如图5所示的是依据本发明一较佳实施例的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统的网络示意图，本发明的系统采用从中国移动的地区分公司铺设VPN(Virtual Private Network，虚拟私有网络)专线的方式，将电力公司的电力专网与GPRS网连接起来，同时利用Internet宽带公网作为辅助的备用通道。随着无线技术的发展，可以从GPRS无线网络平滑过度到3G无线网络。
在整个数据通讯过程中采用TCP/IP通讯协议，可屏蔽各种中间层协议，从无功补偿装置到主站端的通讯可以视为在广域网中数据的传输。由于采用基于J2EE构架的数据WEB服务方式，可避免直接利用底层的Socket通讯，符合HTTP1.1和DATA Service的相关国际标准，传输的数据能有效通过广域网中的各种安全设备，同时数据经过数字签名，本身的安全性和完整性也得到了保证。
以上介绍的是基于本发明的具体实施例，通过本发明提供的一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统及方法，在通常情况下，可以节省20～40％的通讯流量，从而降低20～40％的使用费用，可使远程无功补偿装置监控系统的运营成本极大的降低，使系统真正具有实用性，提高各级电力公司的管理自动化水平，促进供电、配电、用电各方的有序发展。
Claims (9)
1.一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，包括无功补偿装置和主站服务器端，其特征在于：所述无功补偿装置包括采集模块、预处理模块和通信模块；
所述采集模块根据所述主站服务器端发出的命令对电网的现场数据进行采集；
所述预处理模块进一步包括压缩模块和加密模块，所述压缩模块将所述采集模块采集的现场数据进行压缩，压缩后的数据由所述加密模块进行加密；
所述通信模块用于接收来至主站服务器端的命令并将所述预处理模块处理后的数据发送到所述主站服务器端。
2.根据权利要求1所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，其特征在于：所述无功补偿装置还包括差别上报模块，所述差别上报模块用于将当前所述采集模块采集的现场数据与上一次采集的现场数据进行比较判断差别大小，将差别大的现场数据上报给所述预处理模块处理，对于差别较小或没有差别的现场数据不进行上报处理。
3.根据权利要求1所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，其特征在于：所述压缩模块采用杂凑算法对所述采集模块采集的现场数据进行压缩，生成信息摘要。
4.根据权利要求1、3所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，其特征在于：所述加密模块根据公共密钥加密体系采用公钥对所述信息摘要进行加密。
5.根据权利要求1所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的系统，其特征在于：所述主站服务器端包括前置通信服务器集群、应用服务器集群和监控服务器集群；
所述前置通信服务器集群采用双机集群或多机集群的方式与远程多个监测电网的所述无功补偿装置进行通信；
所述应用服务器集群采用双机集群或多机集群的方式基于J2EE+JBOSS架构对采集的远程数据进行解析、存储和分析处理；
所述监控服务器集群采用双机集群或多机集群的方式对整个远程监测系统进行监控调度处理。
6.一种用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，其特征在于，包括以下步骤；
A、无功补偿装置接收来至主站服务器端的采集命令对电网的现场数据进行采集；
B、对采集到的现场数据进行压缩和加密的预处理操作；
C、将预处理后的数据通过无线网络发送到主站服务器端。
7.根据权利要求6所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括步骤：
A1、所述无功补偿装置主动采集现场数据；
A2、所述无功补偿装置将当前采集的现场数据与上次采集的现场数据进行比较判断差别大小，将差别大的现场数据进行预处理并发送给主站服务器端，对于差别较小或没有差别的现场数据不进行预处理。
8.根据权利要求6所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，其特征在于：所述步骤B中所述压缩处理是采用杂凑算法对所述采集的现场数据进行压缩，生成信息摘要。
9.根据权利要求6、8所述的用无功补偿装置对电网进行远程监测的方法，其特征在于：所述步骤B中所述加密处理是根据公共密钥加密体系采用公钥对所述信息摘要进行加密。
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