CN105049274B - 电力系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电力系统。所述电力系统包括：电力装置组，其包括电力装置；至少一个通信装置，其通过短距离通信网络互连；以及监视/控制装置，其以有线方式连接至通信装置，并且通过通信装置发送和接收电力装置的状态信息数据和控制数据。该通信装置包括通过短距离通信网络连接至各通信装置的第一通信单元，和以有线方式连接至监视/控制装置的第二通信单元。

Description

电力系统
技术领域
本公开涉及电力系统。
背景技术
电力系统可以配置有监视/控制装置、通信装置和电力设施。监视/控制装置可以通过通信装置获得电力设施中产生的各种状态数据和错误数据，并且输出与之相应的控制数据至相应的电力设施。在这一点上，监视/控制装置和通信装置可以以有线方式连接以进行通信，并且还可以通过封闭式通信来确保通信和数据的可靠性。
然而，通信装置可能不会检查其故障，并且在故障时不允许进行有线通信。因此，不可能从以有线方式连接到外部的监视/控制装置那里接收到命令并且恢复到正常状态。在这种情况下，现场管理人员可能很难对通信装置做出快速故障判定，则必须实行强制重新运行程序。因此，装置故障的检测和恢复可能需要较长时间，且会造成二次事故的问题。
此外，当以有线方式配置成电力系统的电力设施、通信装置，以及监视/控制装置以无线方式连接来最大化通信效率时，通过无线通信在装置之间通信的可靠性可能会下降，并且安全性可能易受外部攻击。因此，为了将有线通信网络改变为无线通信网络并使用无线通信，需要应用安全系统并且需要确保装置之间的可靠性以发送和接收数据以及与外部隔绝。
发明内容
实施例提供能够检测电力设施和监视并控制所述电力设施的装置的错误，并容易采取相应的措施的电力系统。
实施例还提供了能够检测配置电力系统的装置的通信状态，并相应有效地进行数据传输和接收的电力系统。
实施例还提供了能够为电力设施和监视/控制电力设施的装置之间的无线通信确保可靠性并最大化数据稳定性的电力系统。
在一个实施例中，电力系统包括：电力装置组，其包括电力装置；至少一个通信装置，其通过短距离通信网络互连；以及监视/控制装置，其以有线方式连接至通信装置，并通过通信装置发送和接收电力装置的状态信息数据和控制数据，其中，所述通信装置包括通过短距离通信网络连接至各通信装置的第一通信单元，和以有线方式连接至监视/控制装置的第二通信单元。
在另一个实施例中，电力系统包括：电力装置组，其包括电力装置；至少一个通信装置，其通过有线或无线通信网络连接至监视/控制装置，并且发送安全密钥和认证数据给监视/控制装置；以及监视/控制装置，其通过有线或无线通信网络连接至通信装置，并基于从通信装置接收到的安全密钥和认证数据产生会话密钥且基于会话密钥实行与通信装置的认证。
在以下附图和说明书中对一个或多个实施例的细节做出了阐述。从说明书和附图以及权利要求中，其它特征将是显而易见的。
附图说明
图1是应用第一实施例的电力系统的框图。
图2是依据第一实施例的通信装置的框图。
图3是依据第一实施例的监视/控制装置的框图。
图4是依据第一实施例的监视/控制装置的操作的流程图。
图5是依据第一实施例的通信装置的操作的流程图。
图6是应用第二实施例的通信装置的框图。
图7是应用第二实施例的监视/控制装置的框图。
图8是用于执行依据第二实施例的监视/控制装置的无线通信模式的操作的流程图。
图9是在依据第二实施例的监视/控制装置的无线通信模式下的的操作的流程图。
具体实施方式
现在将详细地说明实施例，其示例示于附图中。
将参照附图详细地描述依据实施例的电力系统。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，包括在其它退步的发明中的或落在本公开的精神和范围内的替代实施例都能够通过增加、修改和改变而很容易得到，且将充分传达本发明的概念给本领域的技术人员。
此外，术语“第一”和“第二”都能够选择性地或互换地用于各构件。在附图中，为了清楚示出，每个元件的尺寸可能会被放大，并且每个元件的尺寸可能与其实际尺寸不同。并非在附图中示出的所有元件都必须被包括本公开中并限制本公开，而是可以增加或删除除了本公开的必要特征以外的其他元件。
在本说明书中任何引用“一个实施例”，“实施例”，“示例实施例”等，都意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性均包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的不同地方出现的这类短语并不一定都指同一个实施例。此外，当结合任意一个实施例来描述特定的特征、结构或特性时，应当认为本领域技术人员也能预见到结合其他实施例也可以对这样的特征、结构或特性起作用。
将参照附图详细地描述依据实施例的电力系统。
图1是应用第一实施例的电力系统的框图。
参照图1，依据第一实施例的电力系统1000可以包括电力装置组10、至少一个通信装置100，和监视/控制装置200。
电力装置组10可以包括多个电力装置，每一个电力装置组均可以配置有不同类型的耗电或发电的电力装置。电力装置组10的每一个电力装置均可以根据驱动产生状态信息数据，且所述状态信息数据可以通过通信装置100输出至监视/控制装置200。另外，电力装置组10的电力装置可以从监视/控制装置200获取控制数据，并基于控制数据来改变或应用关于操作的控制信号。
通信装置100可以实行与电力装置组10的电力装置的通信，并且包括能够与监视/控制装置200通信的通信模块。依据实施例的通信装置100可以包括多个通信装置且连接至短距离无线通信网络。通信设备100可以被配置为对应于电力装置组10，且通信装置(例如，第一至第N通信装置110到N)可以分别包括短距离通信模块，并使用短距离通信模块实行彼此之间的通信。
图2是依据第一实施例的通讯装置的框图。
图2中示出的通信装置被描述为依据实施例连接至电力设施组的多个通信装置中的任何一个通信装置的示例，每一个通信装置都可以具有相似的配置。
参照图2，依据实施例的通信装置110可以包括第一通信单元111、第二通信单元112、控制器113，以及存储单元114。
第一通信单元111可以包括用于在依据实施例的多个通信装置之间实行通信的短距离通信模块。能够配置第一通信单元111的短距离通信模块可以使用蓝牙、无线射频识别(RFID)、红外线数据标准协会(IrDA)、超宽带(UWB)、无线短程(Zigbee)等。第一通信单元111可以被激活用于通信装置之间的通信，并在从依据实施例的监视/控制装置200接收到用于处于异常状态的通信装置的状态恢复消息时，由第一通信单元111利用短距离无线通信输出状态恢复消息至相应的通信装置。
第二通信单元112可以包括用于与依据实施例的监视/控制装置200实行通信的有线通信模块。第二通信单元112可以发送从电力装置组10获取的数据给监视/控制装置200，或接收待被传送给电力装置组10的相应的电力设施的控制数据。
控制器113可以实行在通信装置之间的通信，并进行控制以便将从监视/控制装置200接收到的数据输出至相应的目的地(电力装置)。当从依据实施例的监视/控制装置200接收到用于通过短距离无线通信连接的另一通信装置的状态恢复消息时，控制器113可以搜索相应的通信装置并输出相应的状态恢复消息。此外，控制器113可以从通过短距离通信网络连接的通信装置接收正常状态恢复消息。在这一点上，通信装置可以识别异常状态，并根据状态恢复消息强制重新启动(重新开机)通信装置。
存储单元114可以存储关于电力装置组10和监视/控制装置200的信息。这些信息可以是关于每个装置的标识符信息。此外，存储单元114可以存储关于通过短距离通信网络连接的相邻通信装置的信息。该信息可以包括标识符信息和位置信息(例如，连接信息)。
图3是依据第一实施例的监视/控制装置的框图。
参照图3，依据实施例的监视/控制装置200可以包括通信单元210、控制器220、存储单元230，以及输出单元240。
通信单元210可以包括能够以有线方式与至少一个通信装置连接的有线通信模块。此外，通信单元210可以包括无线通信模块，其用于发送通过通信装置所获取的数据至预定的目的地。通信单元210可以从通信装置获取关于电力装置的信息，或获取关于通信装置的状态信息。通信单元210可以允许用于从电力装置组获取的数据的控制数据通过通信装置发送。此外，通信单元210可以基于关于通信装置的状态信息输出状态恢复信息至处于异常状态的通信装置或邻近于处于异常状态的通信装置的处于正常状态的通信装置。
控制器220可以基于从电力装置组10所获取的数据而为相应的电力装置产生控制数据，或读取预存储的控制数据以输出所读取的控制数据。控制器220可以获取关于通信装置的状态信息，然后基于通信装置的状态信息为产生并输出用于处于异常状态的通信装置的正常状态恢复消息。根据相应的通信装置的通信状态，可以允许输出正常状态恢复消息至处于异常状态的通信装置或邻近于处于异常状态的通信装置的处于正常状态的通信装置。
存储单元230可以存储通过通信装置100所获取的包括在电力设施组10中的电力装置的状态数据和控制数据。另外，根据实施例，存储单元230可以存储关于通信装置的信息，并且可以存储关于与通信装置之间的有线通信的信息(例如，标识符)。此外，存储单元230可以存储对应于通信装置的状态的恢复命令消息或控制数据。
输出单元240可以输出与由监视/控制装置200获取并输出的数据有关的信息。从输出单元240输出的数据可以包括音频数据或视频数据。
下面，将根据上述通信装置100和监视/控制装置200的配置对各操作进行详细说明。
图4是依据第一实施例的监视/控制装置的操作的流程图。
参照图4，依据实施例的监视/控制装置200可以执行如下的通信模式：在该模式下，通过通信装置100接收从电力设施组10所获取的数据，并且输出对应于所接收的数据的控制数据(操作S402)。在这一点上，监视/控制装置200可以根据通信模式的执行情况来检查关于通信装置的状态信息。换句话说，当通信装置被配置为对应于电力设施且从特定电力设施检测到关于数据接收的错误时，可以检测出相应的通信装置的异常状态。可替代地，当接收到电力设施组的数据或通过通信装置输出控制数据时，可以接收到响应信号(例如，ACK)，而当没有接收到响应信号时，可以检测出相应的通信装置的异常状态。
监视/控制装置200的控制器220可以经常地检查在执行通信模式期间是否未通过特定的通信装置接收到数据或响应信号，并且可以检查是否出现通信装置的异常状态(操作S404)。
当检查到处于异常状态的通信装置时，控制器220可以判定对于相应的通信装置(处于异常状态的通信装置)的有线通信线路的状态是否正常(操作S405)。换句话说，即使当通信装置处于异常状态时，控制器220也可以检查到通信装置的与监视/控制装置200连接的通信线路(有线通信线路)是否处于正常状态。可以通过输出任意数据或判定是否接收到已经输出数据的响应信号来检查有线通信线路的状态。
当处于异常状态的通信装置的通信线路是正常的时，控制器220可以通过该通信线路给处于异常状态的通信装置(相应的通信装置)发送正常状态恢复命令信号(操作S408)。
与此相反，当处于异常状态的通信装置的通信线路是不正常的时，控制器220可以检查关于处于正常状态的另一通信装置的信息(操作S410)。
当确认了处于正常状态的通信装置时，控制器220可以发送关于处于异常状态的通信装置的信息和恢复命令信号给相应的通信装置(在正常状态下的通信装置)。
将参照图5描述接收关于处于异常状态的通信装置的信息和恢复命令信号的处于正常状态的通信装置的操作。
图5是依据第一实施例的通信装置的操作的流程图。
在实施例中，第一通信装置110被示例性地描述为处于正常状态的通信装置，而第二通信装置120被描述为处于异常状态的通信装置。第一通信装置110和第二通信装置120可以是存在于通过短距离通信连接的短距离通信网络中的邻近通信装置。
参照图5，第一通信装置110可以执行如下通信模式：在该模式下，从电力设施组10获得的数据被发送给监视/控制装置200，并且从监视/控制装置200接收到的控制数据被输出至相应的电力设施(操作S502)。
第一通信装置110的控制器113可以判定是否从监视/控制装置200接收到特定的命令信号。该命令信号可以包括关于特定的通信装置的信息和状态恢复命令消息(操作S504)。
第一通信装置110的控制器113可以检查从监视/控制装置200接收到的命令信号(操作S506)，并检查关于处于异常状态的通信装置的信息和包括在命令信号中的状态恢复命令消息(操作S506)。
控制器113可以通过第一通信单元111发送从监视/控制装置200接收到的正常状态恢复命令信号给检查到的处于异常状态的通信装置(操作S510)。
接收到所述正常状态恢复命令的处于异常状态的通信装置可以基于该正常状态恢复命令而强制地终止然后自行重新启动。
如上所述，实施例通过允许快速获取配置电力系统的各个装置的通信状态和操作状态和允许实行与之相应的控制而使得电力系统无需单独的装置或人力就能够高效运行。
应用第二实施例的电力系统的框图可以被配置为与图1完全相同。
应用第二实施例的电力系统可以包括电力装置组10、至少一个通信装置100，和一个监视/控制装置200。
通信装置100可以实行与电力装置组10的电力装置的通信，并且包括通信模块，其能够与监视/控制装置200通信。依据第二实施例的通信装置100可以包括多个通信装置，并且多个通信装置中的每一个和监视/控制装置都可以连接至有线通信网络或短距离无线通信网络。当执行与监视/控制装置的无线通信模式时，通信装置100可以实行相互认证以执行经认证的通信装置和监视/控制装置200之间的无线通信模式。
监视/控制装置200可以通过通信装置100接收电力系统1000上的电力装置组10的数据，并输出控制数据至电力装置组10。监视/控制装置200可以通过有线通信和短距离无线通信与通信装置100进行通信。当根据第二实施例实行与通信装置100的无线通信时，监视/控制装置200可以利用从通信装置100接收到的安全密钥来周期性地更新会话密钥。当执行有线通信模式期间发生错误时，监视/控制装置200可以利用会话密钥认证通信装置且将有线通信模式改变为无线通信模式以在无线通信模式下进行操作。
图6是应用第二实施例的通信装置的框图。
参照图6，依据第二实施例的通信装置100可以包括第一通信单元111、第二通信单元112、控制器113，安全密钥产生单元115、存储单元114和解密单元116。
第一通信单元111可以包括用于与依据实施例的监视/控制装置200实行通信的有线通信模块。第一通信单元111可以发送从电力装置组10获取的数据给监视/控制装置200或接收待被发送给电力装置组10的相应的电力设施的控制数据。另外，依据实施例的第一通信单元111可以在执行有线通信模式时周期性地发送安全密钥给监视/控制装置200。
第二通信单元112可以包括用于在依据实施例的多个通信装置之间实行无线通信的短距离通信模块。能够配置第二通信单元112的短距离通信模块可以使用蓝牙、无线射频识别(RFID)、红外线数据标准协会(IrDA)、超宽带、(UWB)、无线短程(Zigbee)等。第二通信单元112可以被激活以实行通信装置之间的通信和与监视/控制装置200的通信，并且当在通过依据实施例的第一通信单元111执行与监视/控制装置200的有线通信模式期间发生诸如通信错误的错误事件时，通过第二通信单元112执行无线通信模式。第二通信单元112可以发送和接收用于在执行无线通信模式时与通信装置100和监视/控制装置200进行认证的认证数据。
控制器113可以实行通信装置间的通信，并进行控制以便将从监视/控制装置200接收到的数据输出至相应的目的地(电力装置)。当与依据实施例的监视/控制装置200实行有线通信时，控制器113可以周期性地或根据监视/控制装置200的请求产生并输出安全密钥。另外，当与监视/控制设备200实行无线通信时，控制器113可以执行用于相互认证的操作，并当认证完成时，执行与监视/控制装置200的无线通信模式。
安全密钥产生单元115可以产生提供给监视/控制装置200的安全密钥。所产生的安全密钥是待发送给监视/控制装置200的认证密钥且可以周期性地或是应监视/控制装置200的请求发送给监视/控制装置200。
存储单元114可以存储关于电力装置组10和监视/控制装置200的信息。存储单元114可以存储关于安全密钥产生单元115所产生的安全密钥的证书和信息。存储单元114可以存储从监视控制装置200获取的会话密钥。
解密单元116可以解密从监视/控制装置200发送的加密数据。
图7是应用第二实施例的监视/控制装置的框图。
参照图7，依据第二实施例的监视/控制装置200可以包括通信单元210、会话密钥产生单元240、加密单元250、控制器220、存储单元230和解密单元260。
通信单元210可以包括至少一个通信装置和能够分别以有线和无线的方式连接的有线和无线通信模块。通信单元210可以发送通过通信装置获取的数据给预定的目的地(外部终端装置等)。通信单元210可以接收关于通信装置的信息和用于在执行无线通信模式时进行认证的安全密钥的信息。此外，通信单元210可以通过安全密钥发送关于在会话密钥产生单元240所产生的会话密钥的信息给相应的通信装置。通信单元210可以基于控制器220的控制与认证后的通信装置实行无线通信。
会话密钥产生单元240可以产生从通信装置100接收到的证书和对应于安全密钥的会话密钥。会话密钥产生单元240可以周期性地或基于控制器220的控制从通信装置100获取安全密钥，并且对应于安全密钥的获取而产生会话密钥。
加密单元250可以加密由会话密钥产生单元240所产生的会话密钥和认证数据。加密单元250可以基于控制器220的控制加密对应于从每个通信装置接收到的安全密钥而产生的会话密钥和认证数据，并且允许加密后的数据基于控制器220的控制通过通信单元210输出至相应的通信装置。
控制器220可以周期性地或在执行与通信装置100的有线通信模式期间的特定时刻检查从通信装置接收到的证书和密钥，并进行控制以便在会话密钥产生单元240中产生对应于密钥的会话密钥。控制器220可以发送由会话密钥产生单元240所产生的会话密钥和认证数据给相应的通信装置。当在执行有线通信模式期间检测到异常通信状态时，控制器220可以将有线通信模式改变为无线通信模式，并基于预存储的或更新后的会话密钥认证相应的通信装置。
存储单元230可以存储关于每个通信装置信息和对应于通信装置所产生的会话密钥。会话密钥可以周期性地或者基于控制器220的控制在每个特定时刻被更新。
解密单元260可以解密从通信装置接收到的加密数据。解密单元260可以周期性地或实时接收电力装置组10的数据和来自通信装置100的加密数据，然后解密接收到的数据。当从通信装置100接收到加密的安全密钥和认证数据时，解密单元260可以解密相应的数据来产生会话密钥并输出解密后的数据至控制器220。
将依据上述配置参照以下附图详细地描述依据第二实施例的监视/控制装置的操作。
图8是用于执行依据第二实施例的监视/控制装置的无线通信模式的操作的流程图。
参照图8，依据实施例的监视/控制装置可以执行与至少一个通信装置的有线通信模式，并根据该有线通信模式获取从电力装置组10接收到的数据(操作S802)。在这一点上，监视/控制装置200可以周期性地或在接收到电力装置组10的数据的时候，接收来自相应的通信装置的安全密钥和认证数据。
监视/控制装置200的控制器220可以检查从通信装置100接收到的安全密钥和认证数据，并判定是否在预定的时刻(周期)或在接收到安全密钥和认证数据的时候更新会话密钥(操作S804)。在实施例中，示例性地描述了在每一个预定周期更新关于预存储的会话密钥的信息。
控制器220可以判定通信装置的预存储的会话密钥的更新周期是否到达(操作S804)。当会话密钥的更新周期到达时，控制器220可以检查从通信装置接收到的安全密钥和认证数据(操作S806)，并且允许在会话密钥产生单元240产生用于相应的通信装置100的会话密钥(操作S808)。
控制器220可以将由会话密钥产生单元240所产生的并对应于通信装置100的会话密钥存储在存储单元230中(操作S810)。在这一点上，控制器220可以发送关于所产生的会话密钥的信息给相应的装置100。
根据上述操作，将参照图9详细地提供关于利用由监视/控制装置200所产生的会话密钥与通信装置的认证操作。
图9是在依据第二实施例的监视/控制装置的无线通信模式下的操作的流程图。
参照图9，监视/控制装置200可以通过与通信装置100的有线通信模式来获取从电力装置组10接收到的数据，并且周期性地、在每一个特定时刻，或与电力装置组10的数据一同接收认证数据和安全密钥(操作S902)。
监视/控制装置200的控制器220判定在执行有线通信模式时监视/控制装置200或特定通信装置的有线通信状态是否异常(操作S904)，当检测到有线通信的异常性时，控制器220可以将有线通信模式改变为用于无线通信的待机模式(操作S906)。根据未从相应的通信装置接收到数据或根据从相应的通信装置接收到的数据出错，或根据监视/控制装置200的有线通信出错可以检测到有线通信的异常。
随着改变为用于无线通信模式的待机模式，控制器220可以基于预存储的通信装置的会话密钥与相应的通信装置实行用于无线通信的相互认证。可以通过采用公知的会话密钥和安全密钥的认证协议来实行与相应的通信装置的认证用于无线通信。
控制器220可以检查使用预存储的会话密钥对相应的通信装置的认证是否完成(操作S910)，且对于未完成认证的通信装置，检查关于相应的通信装置的信息(会话密钥等)(操作S912)以请求重新认证或重新请求安全密钥和认证数据(操作S910)。
与此相反，当对于相应的通信装置的认证完成时，控制器220可以将通信模式从有线通信模式改变为无线通信模式，并通过相应的通信装置接收电力装置组10的数据或者输出控制数据至相应的电力装置组10。
如上所述，实施例通过允许快速获取配置成电力系统的装置的通信状态和操作状态和允许实行与之相应的控制，使得电力系统无需单独的装置或人力就能够高效运行。
另外，实施例使得能够确保配置成电力系统的装置的可靠性，最大化用于发送和接收数据的安全性，且因此的电力系统能高效运行。
尽管已经参照数个其示范实施例描述了一些实施例，但应该理解的是，本领域技术人员能够设想出将落在本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图及所附权利要求的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置做出各种变化和修改。除了对组成部件和/或布置做出的各种变化和修改以外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (4)

1.一种电力系统，包括：
电力装置组，其包括电力装置；
至少两个通信装置，其通过短距离无线通信网络互连；以及
监视/控制装置，其经由有线连接连接至所述至少两个通信装置，并且通过所述至少两个通信装置发送和接收所述电力装置的状态信息数据和控制数据，
其中所述至少两个通信装置均包括通过所述短距离无线通信网络在所述至少两个通信装置之间实行通信的第一通信单元，和经由有线方式连接至所述监视/控制装置的第二通信单元，
其中，所述监视/控制装置包括：
通信单元，其连接至所述至少两个通信装置中的每一个；
存储单元，其根据所述至少两个通信装置中的每一个的状态存储关于所述至少两个通信装置中的每一个的信息和恢复命令消息；以及
控制器，其检查所述至少两个通信装置中的每一个的所述状态，当相应的通信装置处于异常状态时，检查所述相应的通信装置的与监视/控制装置连接的有线通信线路是否处于正常状态，当所述相应的通信装置的通信线路是不正常的时，检查关于处于正常状态的另一通信装置的信息，并且当确认了处于正常状态的通信装置时，输出关于处于异常状态的通信装置的信息和所述恢复命令消息至处于正常状态的通信装置，
其中，处于正常状态的通信装置通过所述第一通信单元发送从所述监视/控制装置接收到的所述恢复命令消息给处于异常状态的所述相应的通信装置，并且接收到所述恢复命令消息的处于异常状态的所述相应的通信装置，基于所述恢复命令消息而强制地终止然后自行重新开机。
2.根据权利要求1所述的电力系统，其中
所述至少两个通信装置中的每一个在正常状态操作期间通过相应的第二通信单元从所述监视/控制装置接收处于异常状态的通信装置的信息和状态恢复消息，检查处于异常状态的所述通信装置，并通过相应的第一通信单元输出所述状态恢复消息。
3.根据权利要求1所述的电力系统，其中，当所述相应的通信装置的通信状态为正常时，所述控制器输出所述恢复命令消息至处于异常状态的所述相应的通信装置。
4.根据权利要求1所述的电力系统，其中，当第一通信装置的通信状态为异常时，所述控制器输出关于处于异常状态的所述第一通信装置的信息和所述恢复命令消息至处于正常状态的且连接到所述第一通信装置的第二通信装置。
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