CN105633921B - 基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，主要应用于35kV供电系统继电保护定值设置。在35kV供电系统中，当继电保护定值数据通过网络传输时，所传输的定值数据就存在被窃听的可能。为了能够有效保证继电保护定值数据不被他人窃听，确保电网数据安全。本发明提出的基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，通过使用量子纠缠的特性，在保证数据正常传输的基础上，又能够防止第三者窃听，确保电力数据安全。
Description
技术领域
本发明公开了基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，属于供电系统继电保护定值设置领域。
背景技术
在35kV供电系统中，电力监控系统通过分站能够直接对高压开关的综保装置完成开关状态的闭合、继电保护定值设置等功能。尽管通过电力监控系统能够实现继电保护定值的设置，但是电力监控系统一般是不具有继电保护定值计算功能的。35kV供电系统继电保护定值的计算可以通过继电保护定值计算与管理工程师站来完成，为了能够实现继电保护定值的自动设置，当前主要是通过网络来在工程师站和电力监控系统之间完成定值数据的传送。工程师站和电力监控系统可能位于一个地方，也可能相隔很远；当继电保护定值数据通过网络传输时，所传输的定值数据就存在被窃听的可能。为了能够有效保证继电保护定值数据不被他人窃听，确保电网数据安全。本发明提出了一种基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，通过使用量子纠缠的特性，在保证数据正常传输的基础上，又能够防止第三者窃听，确保电力数据安全。
发明内容
在继电保护定值计算与管理工程师站（简称为工程师站）完成继电保护计算后，需要对继电保护定值进行自动设置。首先工程师站需要和电力监控系统之间建立一条TCP连接，其中工程师站作为客户端，电力监控系统作为服务器；电力监控系统作为服务器，其监听使用的端口需预先告知工程师站。
工程师站制备n个处于纠缠状态的量子对，且，其中第i个量子对的纠缠态为 ，且；其中每个量子对的第一个量子由工程师站保存，每个量子对的第二个量子由继电保护定值工程师站通过光纤信道发送给电力监控系统，由电力监控系统保存；如附图1所示。
基于量子隐形传态由工程师站将需要设置的继电保护定值发送给电力监控系统；电力监控系统对接收到的继电保护定值通过已有电力监控系统中的定值设置功能将继电保护定值设置到相应的终端保护器上；具体步骤如下：
步骤1、工程师站针对某综保装置进行继电保护定值设置，假定该综保装置对应的分站号和综保装置号分别用A和B表示，计算获得的速断定值、定时过流定值、过负荷定值、定时过流延时值和过负荷延时值均乘以1000，得到的放大后的速断定值D1、定时过流定值D2、过负荷定值D3、定时过流延时值D4和过负荷延时值D5分别用两个字节表示；控制字用D6表示，用于告诉电力监控系统应当投入何种保护，占用两个字节，只有前3位有意义，其它位保留使用，前3位分别用来表示速断投入、定时过流投入和过负荷投入；前3位中如果数值为1，则表示该项对应的保护投入，如果数值为0，则表示该项对应的保护不投入；定值设置需要发送数据的长度一共是12字节；
步骤2、针对D1~ D6共计96比特的数据，工程师站针对96比特的数据分别制备96个相应的量子，如果第i个比特为0，则制备得到量子的量子态为 ；如果第i个比特为1，则制备得到量子的量子态为；制备得到的量子用表示，，；则，且，，；
步骤3、工程师站将制备得到的96个量子和工程师站测保存的前96个未曾测量过的量子分别做贝尔测量，每次测量均可以得到2个经典比特信息，测量完成后可以得到192个比特的经典信息；
步骤4、将得到的192比特的测量信息作为定值内容按照定值设置格式封装成一个TCP报文发送给电力监控系统；定值设置格式如表1所示；其中分站号和综保装置号分别A和B，数据长度字段为24个字节，数据长度L低字节为0x18，数据长度L高字节为0x00；定值内容部分为测量得到的24字节；
步骤5、电力监控系统对接收到报文进行解析，如果接收到的TCP报文数据部分的第3个字节等于0x01，则表明此报文为继电保护定值设置命令；依据表1的定值设置报文格式，电力监控系统从接收到的报文中解析出192比特的数据信息，以两个比特为单位按照顺序将192比特分成96对，每对中包含两个比特；将96对的比特数据按照顺序加入到队列QB中，执行步骤6；
步骤6、从队列QB中按序取出1对比特，如果队列QB不为空，执行步骤7；如果队列QB为空，执行步骤9；
步骤7、如果取出的比特对为第i对比特，如果第i对比特的数值为00，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换，；如果第i对比特的数值为01，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换，；如果第i对比特的数值为10，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换，；如果第i对比特的数值为11，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换，；执行步骤8；
步骤8、对变换后的第i个量子按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；将测量得到的数据加入到集合S中；执行步骤6；
步骤9、最终在集合S中可以得到12个字节的定值设置数据；将得到的定值数据D1~D6除以1000即可以得到各种类型的定值；电力监控系统针对获得的继电保护定值，通过已有电力监控系统中的定值设置功能将继电保护定值设置到相应的终端保护器上。
基于量子隐形传态由电力监控系统将继电保护定值的设置情况发送给工程师站，具体步骤如下：
步骤1、将电力监控系统获得的速断定值、定时过流定值、过负荷定值、定时过流延时值
和过负荷延时值均乘以1000，得到的放大后的速断定值E1、定时过流定值E2、过负荷定值E3、定时过流延时值E4和过负荷延时值E5分别用两个字节表示；控制字用E6表示，占用两个字节；定值设置需要发送数据的长度一共是12字节；
步骤2、针对E1~ E6共计96比特的数据，电力监控系统针对96比特的数据分别制备96个相应的量子，如果第i个比特为0，则制备得到量子的量子态为 ；如果第i个比特为1，则制备得到量子的量子态为；制备得到的量子用表示，；
步骤3、将制备得到的96个量子和和电力监控系统测保存的前96个未曾测量过的量子做贝尔测量，每次测量均可以得到2个经典比特信息，测量完成后可以得到192个比特的经典信息；
步骤4、将得到的192比特的测量信息按照定值设置格式封装成一个TCP报文发送给工程师站；TCP报文数据部分格式如表1所示；
步骤5、工程师站对接收到报文进行解析，如果接收到的TCP报文数据部分的第3个字节等于0x01，则表明此报文为继电保护定值设置成功命令；依据表1的定值设置报文格式，从接收到的报文中解析出192比特的数据信息，依据收到的比特信息对工程师中保存的未被测量的前96个量子分别执行相应的幺正变换；并对变换后的每个量子按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；最终可以得到12个字节的定值设置数据；将得到的定值数据E1~ E6除以1000即可以得到各种类型的定值。
工程师站检验继电保护定值设置是否正确，如果不正确，则定值设置不成功；如果定值设置正确，则发送定值固化报文，由电力监控系统对接收到的定值固化报文通过已有电力监控系统功能对设置的定值投入使用；具体步骤如下：
步骤1、如果，且，则表示定值设置正确，执行步骤2；否则，针对此保护器的定值设置失败；
步骤2、将定值固化数据封装到TCP报文中传送给电力监控系统；定值固化报文数据部分格式如表2所示；
步骤3、电力监控系统对接收到的定值固化报文进行解析，如果接收到的TCP报文数据部分的第3个字节等于0x02，则表明该报文为定值固化报文，通过已有电力监控系统功能对设置的定值进行固化，投入使用；定值固化成功后，电力监控系统按照表2格式的内容封装一个TCP报文传送给工程师站；
步骤4、工程师站对接收到的定值固化报文进行解析，如果接收到的TCP报文数据部分的第3个字节等于0x02，则表明定值固化成功；针对该综保装置的继电保护定值设置成功。
具体实施方式
基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，所描述的继电保护定值设置方法包括如下步骤：
步骤1，在继电保护定值工程师站和电力监控系统之间建立一条TCP连接，继电保护定值工程师站作为客户端，电力监控系统作为服务器；
步骤2，工程师站制备n个处于纠缠状态的量子对，且 ，其中第i个量子对的纠缠态为 ，且；其中每个量子对的第一个量子由工程师站保存，每个量子对的第二个量子由继电保护定值工程师站通过光纤信道发送给电力监控系统，由电力监控系统保存；
步骤3，基于量子隐形传态由工程师站将需要设置的继电保护定值发送给电力监控系统；电力监控系统对接收到的继电保护定值通过已有电力监控系统中的定值设置功能将继电保护定值设置到相应的终端保护器上；
步骤4，基于量子隐形传态由电力监控系统将继电保护定值的设置情况发送给工程师站；
步骤5，工程师站检验继电保护定值设置是否正确，如果不正确，则定值设置不成功；如果定值设置正确，则发送定值固化报文，由电力监控系统对接收到的定值固化报文通过已有电力监控系统功能对设置的定值投入使用。
Claims (3)
1.基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，其特征在于，所描述的继电保护定值设置方法包括如下步骤：
步骤11，在继电保护定值计算与管理工程师站和电力监控系统之间建立一条TCP连接，继电保护定值工程师站作为客户端，电力监控系统作为服务器；
步骤12，工程师站制备n个处于纠缠状态的量子对，且，其中第i个量子对的纠缠态为 ，且；其中每个量子对的第一个量子由工程师站保存，每个量子对的第二个量子由继电保护定值工程师站通过光纤信道发送给电力监控系统，由电力监控系统保存；
步骤13，基于量子隐形传态由工程师站将需要设置的继电保护定值发送给电力监控系统；电力监控系统对接收到的继电保护定值通过已有电力监控系统中的定值设置功能将继电保护定值设置到相应的终端保护器上；
步骤14，基于量子隐形传态由电力监控系统将继电保护定值的设置情况发送给工程师站；
步骤15，工程师站检验继电保护定值设置是否正确，如果不正确，则定值设置不成功；如果定值设置正确，则发送定值固化报文，由电力监控系统对接收到的定值固化报文通过已有电力监控系统功能对设置的定值投入使用。
2.根据权利要求1所述的基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，其特征在于，在步骤13中，包括如下步骤：
步骤21、工程师站针对某综保装置进行继电保护定值设置，假定该综保装置对应的分站号和综保装置号分别用A和B表示，计算获得的速断定值、定时过流定值、过负荷定值、定时过流延时值和过负荷延时值均乘以1000，得到的放大后的速断定值D1、定时过流定值D2、过负荷定值D3、定时过流延时值D4和过负荷延时值D5分别用两个字节表示；控制字用D6表示，用于告诉电力监控系统应当投入何种保护，占用两个字节，只有前3位有意义，其它位保留使用，分别用来表示速断投入、定时过流投入和过负荷投入；定值设置需要发送数据的长度一共是12字节；
步骤22、针对D1~ D6共计96比特的数据，工程师站针对96比特的数据分别制备96个相应的量子，如果第i个比特为0，则制备得到量子的量子态为 ；如果第i个比特为1，则制备得到量子的量子态为；制备得到的量子用表示，；
步骤23、工程师站将制备得到的96个量子和工程师站测保存的前96个未曾测量过的量子分别做贝尔测量，每次测量均可以得到2个经典比特信息，测量完成后可以得到192个比特的经典信息；
步骤24、将得到的192比特的测量信息作为定值内容按照定值设置格式封装成一个TCP报文发送给电力监控系统；
步骤25、电力监控系统对接收到报文进行解析，如果接收到的TCP报文数据部分的第3个字节等于0x01，则表明此报文为继电保护定值设置命令；定值设置报文格式中包含分站号、综保装置号、0x01、数据长度L低字节、数据长度L高字节和定值内容六个字段，其中分站号、综保装置号、0x01、数据长度L低字节和数据长度L高字节这五个字段长度为1个字节，定值内容字段长度为L个字节；依据定值设置报文格式，电力监控系统从接收到的报文中解析出192比特的数据信息，以两个比特为单位按照顺序将192比特分成96对，每对中包含两个比特；将96对的比特数据按照顺序加入到队列QB中，执行步骤26；
步骤26、从队列QB中按序取出1对比特，如果队列QB不为空，执行步骤27；如果队列QB为空，执行步骤29；
步骤27、如果取出的比特对为第i对比特，如果第i对比特的数值为00，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换；如果第i对比特的数值为01，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换；如果第i对比特的数值为10，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换；如果第i对比特的数值为11，则对电力监控系统中保存的未被测量的第i个量子执行相应的幺正变换；执行步骤28；
步骤28、对变换后的第i个量子按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；将测量得到的数据加入到集合S中；执行步骤26；
步骤29、最终在集合S中可以得到12个字节的定值设置数据；将得到的定值数据D1~ D6除以1000即可以得到各种类型的定值；电力监控系统针对获得的继电保护定值，通过已有电力监控系统中的定值设置功能将继电保护定值设置到相应的终端保护器上。
3. 根据权利要求1所述的基于量子通信的35kV供电系统继电保护定值设置方法，其特征在于，在步骤14中，包括如下步骤：
步骤31、将电力监控系统获得的速断定值、定时过流定值、过负荷定值、定时过流延时值
和过负荷延时值均乘以1000，得到的放大后的速断定值E1、定时过流定值E2、过负荷定值E3、定时过流延时值E4和过负荷延时值E5分别用两个字节表示；控制字用E6表示，占用两个字节；定值设置需要发送数据的长度一共是12字节；
步骤32、针对E1~ E6共计96比特的数据，电力监控系统针对96比特的数据分别制备96个相应的量子，如果第i个比特为0，则制备得到量子的量子态为 ；如果第i个比特为1，则制备得到量子的量子态为；制备得到的量子用表示，；
步骤32、将制备得到的96个量子和和电力监控系统测保存的前96个未曾测量过的量子做贝尔测量，每次测量均可以得到2个经典比特信息，测量完成后可以得到192个比特的经典信息；
步骤33、将得到的192比特的测量信息按照定值设置格式封装成一个TCP报文发送给工程师站；
步骤34、工程师站从接收到的报文中解析出192比特的数据信息，依据收到的比特信息对工程师中保存的未被测量的前96个量子分别执行相应的幺正变换；并对变换后的每个量子按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；最终可以得到12个字节的定值设置数据；将得到的定值数据E1~ E6除以1000即可以得到各种类型的定值。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20171128 Termination date: 20220119 |
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