CN102110981B - 具有安全认证的电网信息交互方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有安全认证的电网信息交互方法及系统，提供与用电负荷连接的用电负荷代理模块；提供与分布式能源连接的分布式能源代理模块，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；提供连接在微网与骨干网之间的接口智能代理模块，该接口智能代理模块管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息；该用电负荷代理模块与该分布式能源代理模块进行信息交互；该分布式能源代理模块之间进行信息交互；该分布式能源代理模块与该接口智能代理模块进行信息交互。在微网与微网、微网与骨干网之间的电力安全通信过程中保护电力系统传输数据的保密性、完整性、不可否认性，从而保证了发电、输电、变电、用电等各个环节的安全。

Description

具有安全认证的电网信息交互方法和系统
【技术领域】
本发明涉及一种信息交互方法和系统，尤其涉及一种具有安全认证的电网信息交互方法和系统。
【背景技术】
目前，随着科学技术的发展，电力技术也得到迅速的发展，分布式发电技术的日益成熟，大电网与分布式发电相结合成为解决中国电力紧缺现状、加强生态和环境保护的有效途径。
分布式发电也称分散式能源(电源)或分布式供能。分布式能源的接入不改变原来配电网结构，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资。同时，它的接入可以有效改善大电网的供电可靠性并且可以提高供电质量。但是，有些分布式电源的功率输出具有随机性和波动性等问题，使得大电网系统往往采取限制、隔离的方式处理分布式电源，以减小其对大电网的冲击。为了协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分发掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，因此设立一种分布式电源与用电负荷的规模化应用的电网：微网。
微网的建立，使得微网与微网，微网与骨干网(大电网)之间的电力配送矛盾得到解决。但是，在微网与微网，微网与骨干网(大电网)之间在发电、输电、变电、用电和发电的信息交互过程中出现的数据安全问题，就有可能对这些数据进行盗取、篡改等；从而影响电能质量，进而对大电网产生冲击，更有甚至产生电力安全事故等。
【发明内容】
有鉴于此，有必要针对在用电或发电过程中的安全通信问题，提供一种具有安全认证电网信息交互方法和系统。
本发明提供了一种具有安全认证的电网信息交互方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供与用电负荷连接的用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块管理用电负荷的用电安全的信息；
步骤S2，提供与分布式能源连接的分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接，该多个分布式能源代理模块之间连接，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；
步骤S3，提供连接在微网与骨干网之间的接口智能代理模块，该接口智能代理模块管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接；
步骤S4，该用电负荷代理模块与该分布式能源代理模块进行信息交互；
步骤S5，该多个分布式能源代理模块之间进行信息交互；
步骤S6，该分布式能源代理模块与该接口智能代理模块进行信息交互。
优选地，所述步骤S4包括如下步骤：
步骤S41，当用电负荷有用电需求的时候，用电负荷代理模块向分布式能源代理模块发送用电申请信息；
步骤S42，该分布式能源代理模块接收该用电负荷代理模块发送的用电申请信息；
步骤S43，判断该分布式能源代理模块是否能够满足用电申请信息的请求，是则该分布式能源向用电负荷发送电能，否则向多个分布式能源代理模块发送协助发电信息。
优选地，所述步骤S5包括如下步骤：
步骤S51，一个或多个分布式能源代理模块接收另一个或另多个分布式能源代理模块发送的协助发电信息的请求；
步骤S52，判断该一个或多个分布式能源代理模块是否能够满足协助发电信息的请求，是则该一个或另多个分布式能源协助该另一个或另多个分布式能源向该用电负荷发送电能，否则该一个或多个分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送用电申请信息。
优选地，所述步骤S6包括如下步骤：
步骤S61，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的用电申请信息；
步骤S62，判断该接口智能代理模块是否能够满足该分布式能源代理模块发送的用电申请信息请求，是则该骨干网向该用电负荷发送电能，否则通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发送反馈信息。
优选地，所述步骤S6包括分布式能源向骨干网并网发电的步骤，包括如下步骤：
步骤S61A，分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送并网发电信息；
步骤S62A，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的并网发电信息；
步骤S63A，判断该分布式能源代理模块是否能够满足该接口智能代理模块的并网发电要求，是则该分布式能源向骨干网并网发电，否则该接口智能代理模块向该分布式能源代理模块反馈信息。
本发明还提供了一种具有安全认证的电网信息交互系统，至少包括：
用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块与用电负荷连接并管理用电负荷的用电安全的信息；
分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块与分布式能源连接并管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接并进行信息交互，该多个分布式能源代理模块之间连接并进行信息交互，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；以及
接口智能代理模块，该接口智能代理模块连接在微网与骨干网之间的并管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接并进行信息交互。
优选地，该用电负荷代理模块用于向分布式能源代理模块发送用电申请信息并接收反馈信息。
优选地，该分布式能源代理模块用于执行如下操作：该分布式能源代理模块接收用电负荷代理模块发送的用电申请信息，判断该分布式能源代理模块是否能够满足用电申请信息的请求，是则该分布式能源向用电负荷发送电能，否则向另外的多个分布式能源代理模块发送协助发电信息，判断另外多个分布式能源代理模块是否能够满足协助发电信息的请求，是则另外多个分布式能源协助向用电负荷发送电能，否则向接口智能代理模块发送用电申请信息；该分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送并网发电信息并接收反馈信息。
优选地，该接口智能代理模块用于执行如下操作：该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的用电申请信息，判断该接口智能代理模块是否能够满足该分布式能源代理模块发送的用电申请信息请求，是则该骨干网向该用电负荷发送电能，否则通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发送反馈信息；该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的并网发电信息，判断该分布式能源代理模块是否能够满足该接口智能代理模块的并网发电要求并反馈信息。
优选地，该用电负荷代理模块、该分布式能源代理模块和该接口智能代理模块均至少包括：安全密钥，安全芯片以及计算机；该安全芯片集成在计算机系统中，并通过密钥对信息进行加密或解密处理。
优选地，该安全芯片可以是专用密码算法芯片或者是通用处理器芯片。
优选地，该计算机是可执行密码算法的数字信号处理或嵌入式系统。
优选地，该连接信号的连接方式是无线通信或者是电缆、光纤。
通过对微网与骨干网的电网信息交互过程中设立用电负荷代理、分布式能源代理以及接口智能代理，进而在微网与微网、微网与骨干网之间的电力安全通信过程中保护电力系统传输数据的保密性、完整性、不可否认性，从而保证了发电、输电、变电、用电等各个环节的安全。
【附图说明】
为更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明的具有安全认证的电网信息交互方法的流程图；
图2为本发明的具有安全认证的电网信息交互方法的用电管理的原理框图；
图3为本发明的具有安全认证的电网信息交互方法的分布式能源并网发电管理的原理框图；
图4为本发明的具有安全认证的电网信息交互系统的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
本发明通过对微网与骨干网的电力交互过程中设立用电负荷代理模块、分布式能源代理模块、以及接口智能代理模块，进而在微网与微网、微网与骨干网之间的电力安全通信过程中保护电力系统传输数据的保密性、完整性、不可否认性，从而保证了发电、输电、变电、用电等各个环节的安全。
参见图1至图4，本发明的电网信息交互方法包括：
首先，步骤S1，提供与用电负荷连接的用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块管理用电负荷的用电安全的信息。
步骤S2，提供与分布式能源连接的分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接，该多个分布式能源代理模块之间连接，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网。
步骤S3，提供连接在微网与骨干网之间的接口智能代理模块，该接口智能代理模块管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接。
步骤S4，该用电负荷代理模块与该分布式能源代理模块进行信息交互。当用电负荷有用电或者其它电能需求的时候，用电负荷代理模块与分布式能源代理模块进行信息交互。
步骤S5，该多个分布式能源代理模块之间进行信息交互。当某一个分布式能源之间的电能无法满足用电负荷的要求的时候，则多个分布式能源相互之间会有协助发电，进而达到用电负荷的要求。从而使得该多个分布式能源代理模块之间进行信息交互。
步骤S6，该分布式能源代理模块与该接口智能代理模块进行信息交互。当分布式能源有向骨干网用电或者发电的电能请求的时候，以及分布式能源并入骨干网发电时，则分布式能源代理模块与接口智能代理模块进行信息交互。
在微网内部之间的用电需求，或者在微网与骨干网之间的用电和并网发电的请求过程中，用电负荷代理模块、分布式能源代理模块和接口智能代理模块之间的数据传输安全得到保障，进而保证了发电、输电、变电、用电等各个环节的安全。
步骤S4中还包括如下步骤：
步骤S41，当用电负荷有用电需求的时候，用电负荷代理模块向分布式能源代理模块发送的用电申请信息；
步骤S42，分布式能源代理模块接收用电负荷代理模块发送的用电申请信息；
步骤S43，若该分布式能源代理模块能够满足用电申请信息的请求，则该分布式能源向用电负荷发送电能，若不能则向多个分布式能源代理模块发送协助发电信息。
在具体的步骤S5包括如下步骤：
步骤S51，该多个分布式能源代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的协助发电信息；
步骤S52，若该多个分布式能源代理模块能够满足协助发电信息的请求，则该多个分布式能源协助该分布式能源向该用电负荷发送电能，若不能则该分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送用电申请信息。
步骤S6包括如下步骤：
步骤S61，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的用电申请信息；
步骤S62，若该接口智能代理模块能够满足该分布式能源代理模块发送的用电申请信息请求，则该骨干网向该用电负荷发送电能，若不能则通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发送反馈信息。
如图3所示，步骤S6还包括分布式能源向骨干网并网发电的过程中，还包括如下步骤：
步骤S61A，分布式能源并网发电的时候，该分布式能源代理向接口智能代理模块发送的并网发电信息；
步骤S62A，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的并网发电信息；
步骤S63A，若该分布式能源代理模块能够满足该接口智能代理模块的并网发电信息请求，则该分布式能源向骨干网并网发电，若不能则该接口智能代理模块向该分布式能源代理模块反馈信息。
如图4所示，本发明的具有安全认证的电网信息交互系统包括：
用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块与用电负荷连接并管理用电负荷的用电安全的信息。
分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块与分布式能源连接并管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接并进行信息交互，该多个分布式能源代理模块之间连接并进行信息交互，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；
以及接口智能代理模块，该接口智能代理模块连接在微网与骨干网之间的并管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接并进行信息交互。
用电负荷代理模块向分布式能源代理模块发出用电请求信号，并请求功率偏差信息；分布式能源代理模块若能满足用电负荷代理模块提出的用电申请，则分布式能源向用电负荷发电，若不能则分布式能源代理模块向另外的多个分布式能源代理模块发出请求协助发电信号。
另外的多个分布式能源代理模块对该接收到的协助发电申请信号，若能够满足协助发电申请则另外的多个分布式能源共同协助向该用电负荷发送电能，若不能则该分布式能源代理模块向接口智能代理模块发出用电申请信号。
接口智能代理模块接收到用电申请信号及功率偏差信息；骨干网若能够满足该分布式能源代理模块提出的用电申请则骨干网向该用电负荷发送电能，若不能则接口智能代理模块通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发出反馈响应信号，结束本次信息交互。
在并网发电申请过程中，分布式能源代理模块向接口智能代理模块发出并网发电信号，并提出功率偏差信息；接口智能代理模块若能够满足该分布式能源代理模块提出的并网发电信号，若能则允许分布式能源向骨干网并网发电，若不能够则接口智能代理模块向分布式能源代理模块反馈响应，结束本次信息交互。
在该用电负荷代理模块、分布式能源代理模和接口智能代理模块均包括计算机，安全密钥和安全芯片。该安全芯片集成在计算机系统中，并通过密钥对信息进行加密或解密处理。
在其它的该计算机中，可以用可执行密码算法的数字信号处理DSP(DigitalSignal Processing)或采用ARM(Advanced RISC Machines)，MIPS(Microprocessorwithout interlocked piped stages)或TI(Texas Instruments)等为内核的嵌入式系统代替；密码算法可以是对称算法，也可以是非对称算法；该安全芯片可以是专用密码算法芯片或者是通用处理器芯片。
在用电申请和并网发电申请的信息传输过程中，信号的传输方式可以是无线电通信，例如第三代移动通信技术3G(3rd-generation)、通用分组无线服务技术GPRS(General Packet Radio Service)、无线宽带WiFi等其中一种；也可以是电缆或光纤等其中一种。
通过对微网与骨干网的电网信息交互过程中设立用电负荷代理、分布式能源代理、接口智能代理以及骨干网代理，进而在微网与微网、微网与骨干网之间的电力安全通信过程中保护电力系统传输数据的保密性、完整性、不可否认性，从而保证了发电、输电、变电、用电等各个环节的安全。
以上该实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种具有安全认证的电网信息交互方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供与用电负荷连接的用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块管理用电负荷的用电安全的信息；
步骤S2，提供与分布式能源连接的分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接，该分布式能源代理模块之间连接，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；
步骤S3，提供连接在微网与骨干网之间的接口智能代理模块，该接口智能代理模块管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接；
步骤S4，该用电负荷代理模块与该分布式能源代理模块进行信息交互；
步骤S5，该分布式能源代理模块之间进行信息交互；
步骤S6，该分布式能源代理模块与该接口智能代理模块进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的具有安全认证的电网信息交互方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
步骤S41，当用电负荷有用电需求的时候，用电负荷代理模块向分布式能源代理模块发送用电申请信息；
步骤S42，该分布式能源代理模块接收该用电负荷代理模块发送的用电申请信息；
步骤S43，判断该分布式能源代理模块是否能够满足用电申请信息的请求，是则该分布式能源向用电负荷发送电能，否则向多个分布式能源代理模块发送协助发电信息。
3.根据权利要求1或2所述的具有安全认证的电网信息交互方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下步骤：
步骤S51，一个或多个分布式能源代理模块接收另一个或另多个分布式能源代理模块发送的协助发电信息的请求；
步骤S52，判断该一个或多个分布式能源代理模块是否能够满足协助发电信息的请求，是则该一个或多个分布式能源协助该另一个或另多个分布式能源向该用电负荷发送电能，否则该一个或多个分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送用电申请信息。
4.根据权利要求3所述的具有安全认证的电网信息交互方法，其特征在于，所述步骤S6包括如下步骤：
步骤S61，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的用电申请信息；
步骤S62，判断该接口智能代理模块是否能够满足该分布式能源代理模块发送的用电申请信息请求，是则该骨干网向该用电负荷发送电能，否则通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发送反馈信息。
5.根据权利要求1所述的具有安全认证的电网信息交互方法，其特征在于，所述步骤S6包括分布式能源向骨干网并网发电的步骤，包括如下步骤：
步骤S61A，分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送并网发电信息；
步骤S62A，该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的并网发电信息；
步骤S63A，判断该分布式能源代理模块是否能够满足该接口智能代理模块的并网发电要求，是则该分布式能源向骨干网并网发电，否则该接口智能代理模块向该分布式能源代理模块反馈信息。
6.一种具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，至少包括：
用电负荷代理模块，该用电负荷代理模块与用电负荷连接并管理用电负荷的用电安全的信息；
分布式能源代理模块，该分布式能源代理模块与分布式能源连接并管理分布式能源的发电安全的信息，该分布式能源代理模块与该用电负荷代理模块连接并进行信息交互，该分布式能源代理模块之间连接并进行信息交互，该用电负荷与该分布式能源连接构成微网；以及
接口智能代理模块，该接口智能代理模块连接在微网与骨干网之间的并管理微网与骨干网的配电与用电安全的接口信息，该接口智能代理模块与该分布式能源代理模块连接并进行信息交互。
7.根据权利要求6所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该用电负荷代理模块用于向分布式能源代理模块发送用电申请信息并接收反馈信息。
8.根据权利要求6或7所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该分布式能源代理模块用于执行如下操作：该分布式能源代理模块接收用电负荷代理模块发送的用电申请信息，判断该分布式能源代理模块是否能够满足用电申请信息的请求，是则该分布式能源向用电负荷发送电能，否则向另外的多个分布式能源代理模块发送协助发电信息，判断另外多个分布式能源代理模块是否能够满足协助发电信息的请求，是则另外多个分布式能源协助向用电负荷发送电能，否则向接口智能代理模块发送用电申请信息；该分布式能源代理模块向接口智能代理模块发送并网发电信息并接收反馈信息。
9.根据权利要求8所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该接口智能代理模块用于执行如下操作：该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的用电申请信息，判断该接口智能代理模块是否能够满足该分布式能源代理模块发送的用电申请信息请求，是则该骨干网向该用电负荷发送电能，否则通过该分布式能源代理模块向该用电负荷代理模块发送反馈信息；该接口智能代理模块接收到该分布式能源代理模块发送的并网发电信息，判断该分布式能源代理模块是否能够满足该接口智能代理模块的并网发电要求并反馈信息。
10.根据权利要求6所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该用电负荷代理模块、该分布式能源代理模块和该接口智能代理模块均至少包括：安全密钥，安全芯片以及计算机；该安全芯片集成在计算机系统中，并通过密钥对信息进行加密或解密处理。
11.根据权利要求10所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该安全芯片为专用密码算法芯片或者是通用处理器芯片。
12.根据权利要求10所述的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该计算机是可执行密码算法的数字信号处理或嵌入式系统。
13.根据权利要求10该的具有安全认证的电网信息交互系统，其特征在于，该信息交互的连接方式是无线通信或者是电缆、光纤。
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