CN105187550A - 远程电力设备数据采集通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种远程电力设备数据采集通信系统及方法，包括变电站RTU，用以集中控制现场电力设备并获取现场数据；远程调度主站，其具有接入以太网的监控中心网络；无线专用网，其为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定IP；防火墙设备，连接在所述监控中心网络和无线专用网之间，监控中心网络中的设备通过防火墙设备访问无线专用网；以及无线路由设备，连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网，所述远程调度主站访问到无线专用网后，通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据。本发明实现调度主站远程采集变电站的数据，成本较低，且不给变电站生产网络带来风险。

Description

远程电力设备数据采集通信系统及方法

技术领域

本发明属于电力设备数据的采集技术，特别涉及的是远程电力设备数据采集通信系统及方法。

背景技术

IEC60870-5-104远动规约(以下简称IEC104规约)适用于调度主站和变电站RTU(REMOTETERMINALUNIT，远方数据终端)或其他设备之间用于以太网传输数据。根据IEC104规约规定，变电站RTU使用的端口号为2404，并且此端口号已经得到IANA(InternetAssignedNumbersAuthority，互联网地址分配机构)的确认。调度主站要从变电站RTU读取电力数据时，由调度主站发起网络连接，连接到变电站RTU的2404端口，两端建立TCP/IP连接后，调度主站和变电站RTU之间能进行数据的交互。

上述方式在调度主站和变电站RTU都处于有线网络的环境下，实现比较便捷，但目前的合同能源管理项目(EMC---EnergyManagementContract)中，各站点分布较广，节能服务公司需要克服项目地域影响，下面给出几种实现调度主站EMC监控中心远程采集现场变电站RTU数据的方案及其遇到的问题：

1、EMC监控中心和变电站RTU不在同一地点，由于条件限制，无法在两者间搭建有线网络，需要通过无线网络来进行数据的传输；

2、由于IEC104规约的规定，变电站RTU属于网络连接的监听端，等待EMC监控中心发起主动连接；而如果变电站RTU通过网络运营商连接到互联网，其IP地址便为动态分配，若变电站RTU和EMC监控中心不在同一网段中，在此情况下，EMC监控中心无法连接到变电站RTU；

3、在上述2的情况下，当前的解决的办法是在变电站的现场，设置一个采集设备，该采集设备和变电站RTU在同一个局域网内，采集设备从变电站RTU采集到电力数据后，再通过网络运营商的互联网，把数据发送回EMC监控中心；这种方案需要在变电站现场增加一个采集设备，增加了成本，并且引入了一个潜在的故障发生点；此外，由于采集设备同时连接变电站RTU的网络和运营商的互联网，间接地把变电站的生产网络和互联网连接起来，给变电站的生产网络带来了风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种远程电力设备数据采集通信系统及方法，实现调度主站远程采集变电站的数据，成本较低，且不给变电站生产网络带来风险。

为解决上述问题，本发明提出一种远程电力设备数据采集通信系统，包括：

变电站RTU，用以集中控制现场电力设备并获取现场数据；

远程调度主站，其具有接入以太网的监控中心网络；

无线专用网，其为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定IP；

防火墙设备，连接在所述监控中心网络和无线专用网之间，所述远程调度主站通过所述监控中心网络中的设备经防火墙设备访问无线专用网；以及

无线路由设备，连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网，所述远程调度主站访问到无线专用网后，通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据。

根据本发明的一个实施例，将所述无线路由设备的2404端口通过NAT端口配置，映射到变电站RTU的2404端口，实现所述无线路由设备与变电站RTU的连接。

根据本发明的一个实施例，所述远程调度主站包括IEC104采集服务器，其配置有俩网口，分别连接所述监控中心网络和无线专用网，用以远程采集现场数据；所述变电站RTU为IEC104RTU。

根据本发明的一个实施例，在IEC104采集服务器上部署有IEC104调度主站程序，所述IEC104调度主站程序基于IEC60870-5-104远动规约远程采集IEC104RTU的现场数据。

根据本发明的一个实施例，所述IEC104RTU允许访问的IP为无线专用网的IP，所述无线专用网的IP配置为IEC60870-5-104远动规约允许的IEC104采集服务器的IP。

根据本发明的一个实施例，所述无线路由设备分配有所述无线专用网中的固定IP。

根据本发明的一个实施例，所述远程调度主站还包括应用服务器、WEB服务器、和数据库服务器，各服务器均通过以太网连接到所述监控中心网络。

根据本发明的一个实施例，所述无线路由设备通过网络运营商的SIM卡，拨号连接到所述无线专用网。

本发明还提出一种远程电力设备数据采集通信方法，包括：

调度主站的监控中心网络接入以太网；

监控中心网络中的设备通过防火墙访问无线专用网，所述无线专用网为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定IP；

监控中心网络中的设备进而通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据，所述无线路由设备连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：

通过在变电站RTU和远程调度主站之间建立一无线专用网，该无线专用网无法访问到因特网中，也就保证了变电站的生产网络的安全性，监控中心网络中的设备通过防火墙来访问该无线专用网，在变电站RTU这方面则仅需连接一个普通的无线路由设备，将该无线路由设备接入到该无线专用网中，搭建无线专用网的各设备均具有固定的IP，从而能够使得无线路由设备也可以具有固定IP，可以监听等待调度主站发起的建立连接请求，监控中心网络中的设备进一步通过无线路由设备访问到变电站RTU，从而实现现场数据的远程采集，在变电站现场无需增加采集设备。

附图说明

图1为本发明实施例的远程电力设备数据采集通信系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明解决了调度主站和变电站之间距离相隔较远情况下，通过无线网络远程采集数据，但是不影响变电站生产网络的安全性，并且不增加变电站现场采集设备，不给现场带来检修维护负担的问题，尤其是在调度主站和变电站之间的通信遵循IEC60870-5-104远动规约的情况中。当然，在调度主站和变电站之间距离相隔不远的情况下，依然可以采用本发明来实现数据采集。

参看图1，在本实施例中，远程电力设备数据采集通信系统包括：变电站RTU2、远程调度主站、无线专用网4、防火墙设备3和无线路由设备5。

其中，变电站RTU2用以集中控制现场电力设备(图中未示出)并获取现场数据，变电站RTU2可以有线或无线连接现场电力设备，形成自身的生产网络，现场电力设备可以是一个以上。此外，变电站RTU2也可以为一个以上，远程调度主站可以和多个变电站RTU2通信，采集多个工作现场的现场数据。

远程调度主站具有能够接入以太网的监控中心网络，该监控中心网络是指远程调度主站中的各设备所搭建的一个能够访问以太网的网络，监控中心网络中的各设备能够相互通信，从而使用、存储、显示等以各种方式处理采集的现场数据。

无线专用网4为一无法访问因特网的私有网络，且搭建无线专用网4的各设备均具有固定IP，也就是说，该无线专用网4中的各设备不能够访问因特网，因特网也不能寻址到无线专用网4中的各设备，该无线专用网4的各设备之间是可以相互通信的，搭建该无线专用网4后，设备便可以配置有固定IP，不用连接到因特网中，也就无需由网络运营商来进行动态地址分配，从而可以实现变电站RTU2监听到远程调度主站发起的建立连接的请求。

防火墙设备3则使得远程调度主站能够访问到无线专用网4，防火墙设备3同时可以防止外部网络用户未经授权的访问，因而不会影响到变电站的生产网络的安全性。本发明的防火墙设备3是指独立于调度主站中的设备的硬件防火墙设备，但是可以理解的是，防火墙也可以通过软件来实现它的功能，因而若是不采用防火墙设备，而是在远程调度主站中的设备或其他设备中通过软件建立防火墙从而实现访问无线专用网的方式，应当也是落入本发明的保护范围。防火墙设备3连接在监控中心网络和无线专用网4之间，远程调度主站接入监控中心网络中的设备通过防火墙设备访问无线专用网4，该设备可以不包括远程调度主站的所有设备，较佳的，仅仅是远程调度主站中用于采集的设备通过防火墙设备3访问无线专用网4，该采集设备采集到现场数据后通过监控中心网络将数据分享给网中的其他设备。

无线路由设备5连接变电站RTU2，当然，无线路由设备5也可以连接到变电站RTU2的网络中获取现场数据，同时无线路由设备5还无线连接到无线专用网4中，变电站RTU2和无线路由设备5之间网络互通，处于同一网段中，远程调度主站通过防火墙设备3访问到无线专用网4后，进一步通过无线路由设备5访问变电站RTU2，防火墙设备3、无线专用网4、无线路由设备5建立起了一条远程调度主站和变电站RTU2之间的通信通道，从而可实现远程调度主站远程采集变电站RTU2的现场数据。

在一个实施例中，

无线路由设备5具有NAT端口映射功能，将无线路由设备5的2404端口通过NAT端口配置功能，映射到变电站RTU2的2404端口，实现无线路由设备5与变电站RTU2的连接。

从而使得远程电力设备数据采集通信系统的通信遵循IEC60870-5-104远动规约，通过指定的2404端口建立连接并进行数据交互，使得本发明能够很好地应用到IEC60870-5-104远动规约下的情况中，再进一步的，应用到合同能源管理项目中时，解决了现有的实现调度主站监控中心远程采集变电站RTU2的现场数据的方案所存在的问题，此时，调度主站监控中心为EMC监控中心，监控中心网络为EMC监控中心网络。

较佳的，继续参看图1，远程调度主站包括IEC104采集服务器(通讯遵循IEC60870-5-104远动规约的采集服务器)11，其配置有俩网口，分别连接所述监控中心网络和无线专用网4(防火墙设备仅是一个限制通过的通道)，用以远程采集现场数据；变电站RTU2为IEC104RTU(通讯遵循IEC60870-5-104远动规约的RTU)。变电站现场仅需设置一无线路由器来采集变电站RTU2的现场数据，而远程调度主站和变电站RTU2之间的通信全部集中在IEC104采集服务器11上实现。

进一步的，在IEC104采集服务器11上部署有IEC104调度主站程序，IEC104调度主站程序基于IEC60870-5-104远动规约远程采集IEC104RTU的现场数据，IEC104调度主站程序是用来建立和变电站RTU2之间连接并进行数据交互的自动化实现程序，IEC104采集服务器11和IEC104RTU2之间的通信将遵循IEC60870-5-104远动规约。

IEC104RTU2允许访问的IP(InternetProtocol，网络之间互连的协议)配置为无线专用网4的IP，本发明的IP均指的是IP地址，从而监听无线专用网4中该IP产生的信息，该无线专用网4中的固定IP数目由设备数目而定，但是可以配置其中一设备和无线路由设备5通信，从而无线路由设备5分配有无线专用网4中该设备的固定IP，而无线专用网4中和IEC104采集服务器11通信的设备的固定IP配置为IEC60870-5-104远动规约允许的IEC104采集服务器11的IP。

在一个实施例中，继续参看图1，远程调度主站还包括应用服务器13、WEB服务器14、和数据库服务器12，各服务器均通过总线(以太网通信)连接到所述监控中心网络。应用服务器13、WEB服务器14从监控中心网络中获取到IEC104采集服务器采集的现场数据后可以进行应用化处理，从而可以供用户在客户端浏览或使用，数据库服务器12从监控中心网络中获取到IEC104采集服务器采集的现场数据后进行存储，应用服务器13、WEB服务器14也可以从数据库服务器12中获取历史数据进行处理。

在一个实施例中，无线路由设备5通过网络运营商的SIM(SubscriberIdentityModule，用户身份识别卡)卡，拨号连接到所述无线专用网4，这样在变电站RTU2处就可以只需要一个单独的无线路由器，即可实现电力数据的远程采集，无需额外的现场采集设备，减小了成本，也降低了故障风险，采用拨号认证连接的方式进一步保证了变电站生产网络的安全性。

本发明还提出一种远程电力设备数据采集通信方法，包括：

调度主站的监控中心网络接入以太网；

监控中心网络中的设备通过防火墙访问无线专用网，所述无线专用网为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定IP；

监控中心网络中的设备进而通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据，所述无线路由设备连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网。

本发明的远程电力设备数据采集通信方法可以使用图1所示的系统实现，前述的关于系统的内容同样适用于方法，因而在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，包括：

变电站RTU，用以集中控制现场电力设备并获取现场数据；

远程调度主站，其具有接入以太网的监控中心网络；

无线专用网，其为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定的IP；

防火墙设备，连接在所述监控中心网络和无线专用网之间，所述远程调度主站通过所述监控中心网络中的设备经防火墙设备访问无线专用网；以及

无线路由设备，连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网，所述远程调度主站访问到无线专用网后，通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据。

2.如权利要求1所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，将所述无线路由设备的2404端口通过NAT端口配置，映射到变电站RTU的2404端口，实现所述无线路由设备与变电站RTU的连接。

3.如权利要求1所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，所述远程调度主站包括IEC104采集服务器，其配置有俩网口，分别连接所述监控中心网络和无线专用网，用以远程采集现场数据；所述变电站RTU为IEC104RTU。

4.如权利要求3所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，在IEC104采集服务器上部署有IEC104调度主站程序，所述IEC104调度主站程序基于IEC60870-5-104远动规约远程采集IEC104RTU的现场数据。

5.如权利要求3所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，所述IEC104RTU允许访问的IP为无线专用网的IP，所述无线专用网的IP配置为IEC60870-5-104远动规约允许的IEC104采集服务器的IP。

6.如权利要求5所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，所述无线路由设备分配有所述无线专用网中的固定IP。

7.如权利要求3所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，所述远程调度主站还包括应用服务器、WEB服务器、和数据库服务器，各服务器均通过以太网连接到所述监控中心网络。

8.如权利要求1所述的远程电力设备数据采集通信系统，其特征在于，所述无线路由设备通过网络运营商的SIM卡，拨号连接到所述无线专用网。

9.一种远程电力设备数据采集通信方法，其特征在于，包括：

调度主站的监控中心网络接入以太网；

监控中心网络中的设备通过防火墙访问无线专用网，所述无线专用网为一无法访问因特网的私有网络，且搭建所述无线专用网的各设备均具有固定IP；

监控中心网络中的设备进而通过无线路由设备访问变电站RTU，从而远程采集现场数据，所述无线路由设备连接所述变电站RTU，并配置为连接到所述无线专用网。