CN104468498A - 电网数据传输的隔离装置及方法 - Google Patents

电网数据传输的隔离装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104468498A
CN104468498A CN201410407520.4A CN201410407520A CN104468498A CN 104468498 A CN104468498 A CN 104468498A CN 201410407520 A CN201410407520 A CN 201410407520A CN 104468498 A CN104468498 A CN 104468498A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
data transmission
frequency
electric network
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410407520.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104468498B (zh
Inventor
宋峥嵘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING LVYE FENGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Original Assignee
BEIJING LVYE FENGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING LVYE FENGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd filed Critical BEIJING LVYE FENGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority to CN201410407520.4A priority Critical patent/CN104468498B/zh
Publication of CN104468498A publication Critical patent/CN104468498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104468498B publication Critical patent/CN104468498B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/02—Network architectures or network communication protocols for network security for separating internal from external traffic, e.g. firewalls
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/14—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic
    • H04L63/1433—Vulnerability analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network

Abstract

电网数据传输的隔离装置及方法，属于技术领域数据安全隔离技术领域。该装置通过滤波，放大，频率计算线路检测电力线路中是否有通信信号传输，当监测到电力线路中存在数据传输时，对上层控制器发出报警，同时发出干扰信号覆盖发现数据传输的频率范围，使在线路中传输的数据信号不可用。有效的阻止了电力线路中的数据传输，提高了数据中心中为数据存储和通信设备提供电力的电力线路的安全性。

Description

电网数据传输的隔离装置及方法
技术领域
本发明涉及电网数据传输的隔离装置及方法，属于数据安全隔离技术领域。
背景技术
数据中心建设应用越来越多，数据安全就显得更加重要，在服务器交换机传输系统中，电力线是一个向外传输的通道，但该数据传输通道存在一个安全漏洞，即有人在恶意的把设备连接到电网后，可以在电网中任意位置连接这个设备并且不被发现，现有的供电系统中并没有对上述漏洞进行防护的方法和产品。
发明内容
本发明提供了电网数据传输的隔离装置及方法，以解决现有供电系统中没有针对数据传输通道的安全漏洞进行防护的方法和产品的问题，为此本发明采用如下的技术方案：
电网数据传输的隔离装置，包括检测系统，干扰系统和报警系统：
所述检测系统用来检测电力线路中是否有数据信号传输；
所述干扰系统当检测到电力线路中有数据信号传输时发出干扰信号覆盖发现数据传输的频率范围，使在线路中传输的数据信号不可用；
所述报警系统当检测到电力线路中有数据信号传输时对上层监控系统报警。
电网数据传输的隔离方法，包括：
将截取的电网信号进行高通滤波后获得载波通信信号；
将所述载波通信信号耦合至低压侧后依次进行滤波、放大和整形得到方波信号；
对所述方波信号进行频率计算，若计算出的频率在预定范围内，则报警，同时发出干扰信号覆盖发现数据传输的频率范围，使在线路中传输的数据信号不可用。
本发明实施方式提供的电网数据传输的隔离装置及方法，可以有效的监测到电力线中的数据传输，当监测到电网中存在数据传输时，对上层控制器发出报警同时发出干扰信号使在线路中传输的数据信号不可用。有效的阻止了电网中的数据传输，提高了数据存储和通信系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。
图1是本发明所述的电网数据传输的隔离装置的结构示意图；
图2是本发明所述的电网数据传输的隔离装置的进一步结构示意图
图3是本发明所述的电网数据传输的隔离装置中滤波器和耦合器的电路结构示意图；
图4是本发明所述的电网数据传输的隔离装置中滤波放大整形器的电路结构示意图；
图5是本发明所述的电网数据传输的隔离装置中频率计数器的处理流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施方式提供的电网数据传输的隔离装置，如图1所示，包括滤波器11、耦合器12、滤波放大整形器13、频率计算器14和报警器15依次相连，信号依次通过滤波器11、耦合器12、滤波放大整形器13、频率计算器14和报警器15。
所述滤波器11，用于将截取的电网信号进行高通滤波后获得的载波通信信号，作为可选的，所述滤波器可以是高通滤波器。
所述耦合器12，用于将所述载波通信信号耦合至低压侧，作为可选的，所述耦合器可以是隔离变压器或光耦合器。
所述滤波放大整形器13，用于将耦合后的所述载波通信信号依次进行滤波、放大和整形处理后得到方波信号。
所述频率计数器14，用于通过所述方波信号进行频率计算，若计算出的频率在预定范围内，则通知报警器进行报警。作为可选的，所述预定范围为30kHz～500kHz。
作为可选的，上述隔离置如图2所述还可以包括干扰器15，若所述频率计数器14计算出的频率在预定范围内，则告知所述干扰器15发生干扰信号，以阻止频率在所述预定范围内的信号进行通信。具体地，所述干扰信号为预先设定在所述预定范围内的同频率的信号。
具体地，滤波器和耦合器的电路结构如图3所示，通过高通滤波器将低频的交流电和高频的载波通信信号分离：来自电力线上的交流(AC)220V的零线(N)和火线(L)上的载波信号经过LC或RC的高通滤波电路，耦合滤掉低频段(包括50Hz的交流电压)，通过隔离变压器或光耦，将信号耦合至低压侧。同时接入双向瞬态抑制二极管对通频带内的冲击电压进行抑制，抑制电力线上的突发干扰脉冲和瞬间浪涌电压。隔离变压器起耦合、传递信号的作用；同时还起隔离作用，使强电与信号电路不共地线，电力线回路与通信单元安全隔离，从而提高信号抗干扰能力。此时，在隔离变压器的输出端即可初步获得通信信号。实验中，经示波器观察可知，该信号为35kHz～40kHz的不规则正弦波，幅值在30mV左右。
进一步，由于电力线上滤波和耦合后的信号较弱，且波形不规则含有噪声，对直接的检测代理困难。故需要滤波放大整形处理，滤波放大整形器的电路结构如图4所示，需要首先通过滤波来降低电力线带来的噪声，再有针对性的通过带通滤波器来截取有用频带，然后通过运算放大对衰减的有用信号进行放大，这时就可以检测出有用的通信信号。目前也有许多专门的模拟信号处理芯片，如MAX2986等。为了后续处理的方便，一般整形过程通过施密特触发器来实现，将正弦波整形为同频率的方波，以便接入后续进行处理计算。
进一步，频率计数器对整形后的方波信号进入计数，通过检测一段固定时间内通过的方波数量，可以计算出信号频率，从而判断所截获的信号是否为载波通信信号。如果频率在30kHz～500kHz范围，即该信号确实为载波通信信号，此时，可以向用户发出报警及其它动作。具体频率计数器的处理流程如图5所示，第一，进行初始化，即对使用到的函数、变量，以及I/O(输入/输出模块)、TIM(标准定时器模块)、USART(全双工通用同步/异步串行收发模块)等模块进行初始化设置。第二，开启定时器和计数器，定时器进行1秒定时，同时计数器捕获外接信号上升沿。当1秒时间到后，读取计数值，并将计数器、定时器清零。此时进行频率计算，根据得f＝频率值。第三，将计算获得的频率值与30kHz-500kHz比较，如果在此范围内，则向用户产生报警信号，如果不在此范围内，继续循环执行定时、计数等操作。
电力线通信(Power Line Communication，PLC)技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。电力线通信全称是电力线载波(Power Line Carrier，PLC)通信，是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级)、中压电力线(指10kV电压等级)或低压配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。电力猫即“电力线通讯调制解调器”，把载有信息的高频载波信号加载于电流，然后用电力线传输，接收信息的适配器再把高频载波信号从电流中分离出来以实现信息传递。国内统一的使用频带为30kHz～500kHz。在低压配电网中无中继的传输距离一般在200m～500m之间。电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送，一般也只能单相电力线上传输。
由于载波信号为高频，而电力信号为50Hz低频，故只需通过高通滤波器即可获得载波通信信号，之后通过隔离变压器或光耦将信号耦合至低压侧。此时，信号不规则且含有噪声，通过对信号进行滤波、放大和整形等操作，即可将其整形为规则、便于测量的方波信号。经过上述处理后的信号进入频率计算器进行频率计算，如果计算出频率在30kHz～500kHz，即可基本确定该信号确实为载波通信信号，此时，控制器向用户发出报警，同时干扰器通过函数产生同频率的干扰信号，阻止通信的进行，从而有效地提高了数据的安全性。
本发明的具体实施方式提供的电网数据传输的隔离方法，包括：
第一、将截取的电网信号进行高通滤波后获得的载波通信信号；
第二、将所述载波通信信号耦合至低压侧后进行放大整形得到方波信号；
第三、对所述方波信号进行频率计算，若计算出的频率在预定范围内，则报警。
作为可选的，上述隔离方法，还可以包括：若计算出的频率在预定范围内，则发生干扰信号，以阻止频率在所述预定范围内的信号进行通信。
进一步，所述干扰信号为预先设定在所述预定范围内的同频率的信号。所述预定范围为30kHz～500kHz。
上述装置及方法对供电线路的数据通道进行有效的隔离，并采用干扰器根据需要阻断这条线路上的数据传输。可以有限的监测到电网中是否有数据传输，当电网中有数据传输，对上层控制器报警，监测数据传输的范围覆盖串口通信和以太网通信频率。和/或，当电网中有数据传输时，按照事先设定的逻辑通过干扰器对数据进行干扰，使得数据不可用，提高了电网的安全性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.电网数据传输的隔离装置，其特征在于，包括检测系统，干扰系统和报警系统：
所述检测系统用来检测电力线路中是否有数据信号传输；
所述干扰系统当检测到电力线路中有数据信号传输时发出干扰信号覆盖发现数据传输的频率范围，使在线路中传输的数据信号不可用；
所述报警系统当检测到电力线路中有数据信号传输时对上层监控系统报警。
2.根据权利要求1所述的电网数据传输的隔离装置，其特征在于，还包括干扰器，若所述频率计数器计算出的频率在预定范围内，则告知所述干扰器发生干扰信号，以使频率在所述预定范围内的信号不可用。
3.根据权利要求2所述的电网数据传输的隔离装置，其特征在于，所述干扰信号为预先设定在所述预定范围内的频率的信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电网数据传输的隔离装置，其特征在于，所述数据传输范围为30kHz～500kHz。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电网数据传输的隔离装置，其特征在于，所述滤波器为高通滤波器，所述耦合器为隔离变压器或光耦合器。
6.电网数据传输的隔离方法，其特征在于，包括：
将截取的电网信号进行高通滤波后获得载波通信信号；
将所述载波通信信号耦合至低压侧后依次进行滤波、放大和整形得到方波信号；
对所述方波信号进行频率计算，若计算出的频率在预定范围内，则报警，同时产生干扰信号覆盖数据传输信号使数据传输信号不可用。
7.根据权利要求6所述的电网数据传输的隔离方法，其特征在于，还包括：
若计算出的频率在预定范围内，则发生干扰信号，以阻止频率在所述预定范围内的信号进行通信。
8.根据权利要求7所述的电网数据传输的隔离方法，其特征在于，所述干扰信号为预先设定在所述预定范围内的频率的信号。
9.根据权利要求6-8任一项所述的电网数据传输的隔离方法，其特征在于，所述数据传输范围为30kHz～500kHz。
CN201410407520.4A 2014-08-19 2014-08-19 电网数据传输的隔离装置及方法 Expired - Fee Related CN104468498B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410407520.4A CN104468498B (zh) 2014-08-19 2014-08-19 电网数据传输的隔离装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410407520.4A CN104468498B (zh) 2014-08-19 2014-08-19 电网数据传输的隔离装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104468498A true CN104468498A (zh) 2015-03-25
CN104468498B CN104468498B (zh) 2018-04-03

Family

ID=52913875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410407520.4A Expired - Fee Related CN104468498B (zh) 2014-08-19 2014-08-19 电网数据传输的隔离装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104468498B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107294564A (zh) * 2017-08-07 2017-10-24 广汉阿拉丁科技有限公司 一种对家用设备进行实时控制的系统
CN107483081A (zh) * 2017-08-07 2017-12-15 广汉阿拉丁科技有限公司 基于电力载波技术实现的家居智能化方法
CN109450514A (zh) * 2018-11-15 2019-03-08 国网浙江宁波市鄞州区供电有限公司 一种基于低压载波的移动通信中继装置
CN110636595A (zh) * 2019-09-27 2019-12-31 Tcl移动通信科技（宁波）有限公司 降低功耗的方法、装置、存储介质及电子设备
CN111323554A (zh) * 2020-03-15 2020-06-23 黎明职业大学 基于物联网的水产养殖场水质监测系统
CN112640318A (zh) * 2018-09-28 2021-04-09 华为技术有限公司 一种转换装置、系统以及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982276A (en) * 1998-05-07 1999-11-09 Media Fusion Corp. Magnetic field based power transmission line communication method and system
CN102136853A (zh) * 2011-02-11 2011-07-27 杭州百富电力技术有限公司 Plc通信系统中接收机及cca检测装置和方法
CN102684745A (zh) * 2012-05-21 2012-09-19 成都立鑫新技术科技有限公司 电力线信息防泄密阻断方法及其装置
CN103560843A (zh) * 2013-11-08 2014-02-05 成都立鑫新技术科技有限公司 电力线信息监测方法及其监测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982276A (en) * 1998-05-07 1999-11-09 Media Fusion Corp. Magnetic field based power transmission line communication method and system
CN102136853A (zh) * 2011-02-11 2011-07-27 杭州百富电力技术有限公司 Plc通信系统中接收机及cca检测装置和方法
CN102684745A (zh) * 2012-05-21 2012-09-19 成都立鑫新技术科技有限公司 电力线信息防泄密阻断方法及其装置
CN103560843A (zh) * 2013-11-08 2014-02-05 成都立鑫新技术科技有限公司 电力线信息监测方法及其监测装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107294564A (zh) * 2017-08-07 2017-10-24 广汉阿拉丁科技有限公司 一种对家用设备进行实时控制的系统
CN107483081A (zh) * 2017-08-07 2017-12-15 广汉阿拉丁科技有限公司 基于电力载波技术实现的家居智能化方法
CN112640318A (zh) * 2018-09-28 2021-04-09 华为技术有限公司 一种转换装置、系统以及方法
CN112640318B (zh) * 2018-09-28 2023-04-04 华为技术有限公司 一种转换装置、系统以及方法
CN109450514A (zh) * 2018-11-15 2019-03-08 国网浙江宁波市鄞州区供电有限公司 一种基于低压载波的移动通信中继装置
CN110636595A (zh) * 2019-09-27 2019-12-31 Tcl移动通信科技（宁波）有限公司 降低功耗的方法、装置、存储介质及电子设备
CN110636595B (zh) * 2019-09-27 2022-07-08 Tcl移动通信科技（宁波）有限公司 降低功耗的方法、装置、存储介质及电子设备
CN111323554A (zh) * 2020-03-15 2020-06-23 黎明职业大学 基于物联网的水产养殖场水质监测系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104468498B (zh) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104468498A (zh) 电网数据传输的隔离装置及方法
CN102879667B (zh) 防雷装置在线远程监测记录仪
CN106981881A (zh) 一种光伏发电系统及其快速关断方法
CN105680908A (zh) 一种全频带电力线载波通信方法
CN101826893B (zh) 一种利用电力线进行载波通讯的智能电表及其工作方法
CN106921090A (zh) 一种智能插座
CN211979162U (zh) 一种电气防护装置及电气系统
CN107404335B (zh) 一种电力线路在故障及检修状态时保障电力线通信的方法
CN204241598U (zh) 智能台区识别仪
CN201733329U (zh) 一种电力系统的网络单向隔离装置
CN107276635A (zh) 一种集中器的载波通信模块
CN207123593U (zh) 电力电缆局部放电一体化检测装置
CN203012034U (zh) 防雷装置在线远程监测记录仪
CN203340068U (zh) 一种电力线载波通信系统
CN202885987U (zh) 一机多点无线测温装置
CN207061551U (zh) 一种电梯智能监控系统
CN108063543A (zh) 一种基于10kV配电终端的电源滤波保护系统
CN110211354A (zh) 氧化锌避雷器无线远程监测系统
CN205263985U (zh) 一种多传感器融合的电气火灾监控系统
CN203787795U (zh) 一种安全型低压配电箱
CN202770558U (zh) 一种基于载波通信的断路器触头温度监控装置及系统
CN210089750U (zh) 食品数据采集系统
CN208386596U (zh) 一种基于pmu采集数据的系统
CN202693690U (zh) 变电站容性设备在线监测装置
CN206258710U (zh) 一种浪涌保护器的监测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180403

Termination date: 20180819

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee