CN106385335A - 一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，包括：信息采集终端：用于采集配电设备的性能信息；处理器：用于将接收到的信息采集终端所采集的性能信息处理后，经收发处理模块发送给服务器；服务器：用于接收处理器发送来的处理信息并存储；后台监控终端：用于从服务器调取数据信息，实时显示检测信息。本发明检测精度高，信息传输快捷准确，且经加密传输，保证信息传输的安全性。

Description

一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台

技术领域

本发明涉及电力系统检测系统，具体涉及一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台。

背景技术

配电系统的性能直接影响着电能的质量，实时检测配电系统的性能对电网的安全运行以及给用户提供稳定的电力至关重要。随着用电量增大，电网规模庞大，配电系统中的电力设备数量繁多，需要采集的数据信息也日渐庞杂，现有检测系统已不能满足配电系统性能检测的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台。

本发明的技术方案是：一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，包括：

信息采集终端：用于采集配电设备的性能信息；处理器：用于将接收到的信息采集终端所采集的性能信息处理后，经收发处理模块发送给服务器；服务器：用于接收处理器发送来的处理信息并存储；后台监控终端：用于从服务器调取数据信息，实时显示检测信息；

所述信息采集终端通过电流互感器采集配电设备的电流信息，通过电压互感器采集配电设备的电压信息，通过继电器采集配电设备的开关量信息；所述电流互感器采集的电流信息、电压互感器采集的电压信息经滤波处理电路发送给处理器；所述继电器采集的开关量信息经开关量信息输入电路发送给处理器；

所述开关量信息输入电路包括整流桥U1，电阻R1、电阻R2、光敏二极管D1、光敏二极管D2、运放A1、与门AND1、晶体管Q1；

整流桥U1的2引脚、3引脚之间连接继电器，整流桥U1的1引脚通过电阻R1连接光敏二极管D1的正极，整流桥U1的4引脚连接光敏二极管D1的负极，光敏二极管D2与光敏二极管D1配合，光敏二极管D2的正极连接运放A1的输入端，光敏二极管D2的负极连接电压源，运放A1的输出端连接与门AND1的一个输入端，与门AND1的另一输入端连接电压源，与门AND1的输出端连接晶体管Q1的基极，晶体管Q1的发射极接地，晶体管Q1的集电极通过电阻R2连接电压源，晶体管Q1的集电极与电阻R2之间的节点连接处理器。

进一步地，所述滤波处理电路包括芯片U2，芯片U2的VS+、VS-引脚之间连接电压源，芯片U2的VIN1引脚通过电阻R3接电流互感器或电压互感器的输出端，芯片U2的VIN2引脚通过电阻R4接地，芯片U2的GND引脚接地，芯片U2的LPOUT引脚接处理器，芯片U2的BPOUT引脚、FADJ2引脚之间接电阻R5，芯片U2的HPOUT引脚、FADJ1引脚之间接电阻R6。

进一步地，所述滤波处理电路的参数的计算公式为

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{RU2}{RU1\·R5\·R6\·C1\·C2}$

$Q=\frac{1+\frac{RU4}{R4}}{\frac{1}{RU1}+\frac{1}{RU2}\frac{1}{R4}}\·\sqrt{\frac{R6\·C1}{RU1\·RU2\·R5\·C2}}$

$A=\frac{RU1}{R3}$

其中ω为滤波处理电路的固有频率，Q是滤波处理电路的品质因数，A为滤波处理电路的增益，C1、C2、RU1、RU2、RU4为芯片U2的内部固有参数。

进一步地，所述收发处理模块包括收发单元、发送信息配置单元、发送信息解析单元、规约判断单元；

收发单元，用于通过FTP方式将信息采集单元终端采集的信息发送到服务器的指定路径下，并获取配置信息和性能信息；

发送信息配置单元，用于将待发送的数据配置成xml文件，得到FTP的IP端口，针对所述信息采集终端开通的用户名、密码、xml文件所在本地获取路径、存储路径、采集时间；

发送信息解析模块，用于将xml文件调用成FTPClient类发送性能文件，调用FTPClient指令，与服务器建立发送路径，解析所有xml文件成xml包；

规约判断单元，用于通过xml包内，xml文件是否合乎通信约定的规约，若符合规约则进行发送，若不符合则发送xml文件不符合规约。

所述服务器包括：信息更新判断单元、信息处理过滤单元、数据库映射单元、处理信息存储单元；

信息更新判断单元，用于比较判断当前接收的xml包内xml文件与上一采集时间内接收的xml文件是否有更新，若新接收的xml文件有更新，则将该文件保存至数据；

信息处理过滤单元，用于调用XMLUtil.getSafeXMLInputSource函数，对xml包内每个xml文件进行信息过滤处理，将过滤后的xml文件传递给NEPerformance函数的NEPerformanceMeasInfo类，进行解析和装载；

数据库映射单元，用于在数据库的persistence.xml文件中调用NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类，解析和装载的每个xml文件映射到NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类中管理存储；

处理信息存储单元，用于将xml文件中各个属性对应的赋值给NEPerformance类声明的信息，并对信息进行判断处理，待所有测量结果均被处理并装载NEPerformanceMeasInfo中的各个变量后，调用EntityManager函数将信息储存到数据库中。

进一步地，收发处理模块还包括：数据生成单元、数字签名单元、密文生成单元、加密会话密钥生成单元、加密数据发送单元；

数据生成单元，用于使用服务器预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名单元，用于采用服务器预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成单元，用于利用服务器预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成单元，用于服务器预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送单元，用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器；

服务器还包括：加密数据接收单元、密文解密单元、概要还原单元、概要解密单元、概要对比单元；

加密数据接收单元，用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密单元，用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成单元，用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密单元，用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要判断单元，用于使用服务器预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常。

本发明提供的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，开关量信息输入电路使得输入与输出绝缘隔离，由于信号单向传输，没有反馈影响，抗干扰性强，响应速度很快，提高检测精度和速度；采集信息经滤波处理电路发送给处理器，滤波处理电路保证检测信息量较大的情况下，检测信息精准，提高检测精度；处理器与服务器之间的信息传输快捷准确，且经加密传输，保证信息传输的安全性。

附图说明

图1是本发明具体实施例原理示意图。

图2是开关量信息输入电路示意图。

图3是滤波处理电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本发明提供的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，包括：信息采集终端1：用于采集配电设备的性能信息；处理器4：用于将接收到的信息采集终端1所采集的性能信息处理后，经收发处理模块5发送给服务器6；服务器6：用于接收处理器4发送来的处理信息并存储；后台监控终端7：用于从服务器6调取数据信息，实时显示检测信息.

信息采集终端1通过电流互感器11采集配电设备的电流信息，通过电压互感器12采集配电设备的电压信息，通过继电器13采集配电设备的开关量信息。电流互感器11采集的电流信息、电压互感器12采集的电压信息经滤波处理电路2发送给处理器4；继电器13采集的开关量信息经开关量信息输入电路3发送给处理器4。

如图2所示，开关量信息输入电路3包括整流桥U1，电阻R1、电阻R2、光敏二极管D1、光敏二极管D2、运放A1、与门AND1、晶体管Q1。

整流桥U1的2引脚、3引脚之间连接继电器13，整流桥U1的1引脚通过电阻R1连接光敏二极管D1的正极，整流桥U1的4引脚连接光敏二极管D1的负极，光敏二极管D2与光敏二极管D1配合，光敏二极管D2的正极连接运放A1的输入端，光敏二极管D2的负极连接电压源，运放A1的输出端连接与门AND1的一个输入端，与门AND1的另一输入端连接电压源，与门AND1的输出端连接晶体管Q1的基极，晶体管Q1的发射极接地，晶体管Q1的集电极通过电阻R2连接电压源，晶体管Q1的集电极与电阻R2之间的节点连接处理器4。

当所检测开关闭合时，光敏二极管D2被点亮，使电路输出高电平送入处理器4，采用光敏二极管进行光电隔离，实现了电信号的传送，使得输入与输出绝缘隔离，由于信号单向传输，没有反馈影响,抗干扰性强，响应速度很快。

如图3所示，滤波处理电路2包括芯片U2，芯片U2的VS+、VS-引脚之间连接电压源，芯片U2的VIN1引脚通过电阻R3接电流互感器11或电压互感器12的输出端，芯片U2的VIN2引脚通过电阻R4接地，芯片U2的GND引脚接地，芯片U2的LPOUT引脚接处理器4，芯片U2的BPOUT引脚、FADJ2引脚之间接电阻R5，芯片U2的HPOUT引脚、FADJ1引脚之间接电阻R6。

使用该滤波处理电路2可以有效滤除高次谐波，且滤除掉的高次谐波的幅值远远小于基波，因而经移相后可能带来的相位失真忽略不计，对电路的相角影响特别小，在检测信息量较大的情况下，保证检测的电流信息、电压信息精准，提高检测平台的检测精度。

滤波处理电路2的参数可由以下公式计算出：

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{RU2}{RU1\·R5\·R6\·C1\·C2}$

$Q=\frac{1+\frac{RU4}{R4}}{\frac{1}{RU1}+\frac{1}{RU2}\frac{1}{R4}}\·\sqrt{\frac{R6\·C1}{RU1\·RU2\·R5\·C2}}$

$A=\frac{RU1}{R3}$

其中ω为滤波处理电路2的固有频率，Q是滤波处理电路2的品质因数，A为滤波处理电路2的增益，C1、C2、RU1、RU2、RU4为芯片U2的内部固有参数。以上公式方便工作人员根据需要选择适当的电阻R1和电阻R2的值，确定电路的品质因数Q和增益A，以满足滤波需求。

在本实施例中，收发处理模块5包括收发单元、发送信息配置单元、发送信息解析单元、规约判断单元。

收发单元，用于通过FTP方式将信息采集单元终端采集的信息发送到服务器6的指定路径下，并获取配置信息和性能信息；

发送信息配置单元，用于将待发送的数据配置成xml文件，得到FTP的IP端口，针对所述信息采集终端1开通的用户名、密码，xml文件所在本地获取路径、存储路径、采集时间；

发送信息解析模块，用于将xml文件调用成FTPClient类发送性能文件，调用FTPClient指令，与服务器6建立发送路径，解析所有xml文件成xml包；

规约判断单元，用于通过xml包内，xml文件是否合乎通信约定的规约，若符合规约则进行发送，若不符合则发送xml文件不符合规约。

服务器6包括：信息更新判断单元、信息处理过滤单元、数据库映射单元、处理信息存储单元.

信息更新判断单元，用于比较判断当前接收的xml包内xml文件与上一采集时间内接收的xml文件是否有更新，若新接收的xml文件有更新，则将该文件保存至数据；

信息处理过滤单元，用于调用XMLUtil.getSafeXMLInputSource函数，对xml包内每个xml文件进行信息过滤处理，将过滤后的xml文件传递给NEPerformance函数的NEPerformanceMeasInfo类，进行解析和装载；

数据库映射单元，用于在数据库的persistence.xml文件中调用NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类，解析和装载的每个xml文件映射到NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类中管理存储；

处理信息存储单元，用于将xml文件中各个属性对应的赋值给NEPerformance类声明的信息，并对信息进行判断处理，待所有测量结果均被处理并装载NEPerformanceMeasInfo中的各个变量后，调用EntityManager函数将信息储存到数据库中。

收发处理模块5与服务器6之间的数据信息传输方式，将采集信息发送到指定路径下，信息发送具有特定的路径，保证在传输信息较大时，传输快捷准确，避免发送信息延误而不能及时监控到供电系统的运行信息；对于不符合规约的信息，发出不符合规约信息，避免发送错乱信息，提高检测平台的检测精确性。

本实施例中收发处理模块5还包括：数据生成单元、数字签名单元、密文生成单元、加密会话密钥生成单元、加密数据发送单元。

数据生成单元，用于使用服务器6预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名单元，用于采用服务器6预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器6的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成单元，用于利用服务器6预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成单元，用于服务器6预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器6的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送单元，用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器6。

服务器6还包括：加密数据接收单元、密文解密单元、概要还原单元、概要解密单元、概要对比单元；

加密数据接收单元，用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密单元，用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成单元，用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密单元，用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要判断单元，用于使用服务器6预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常。

为了保证信息采集终端1与服务器6通信信息的安全性，收发处理模块5接收服务器6预设的加密算法，收发处理模块5在将采集信息发送前对信息进行加密，并生成数字签名和会话密钥。服务器6针对接收的信息进行解密，并对数字签名和会话密钥进行信息核对，保证信息的安全性。而且服务器6可以针对不同的信息采集终端1设置不同的预设的加密算法，使服务器6在接收到加密数据时，能够区别对待。预设的加密算法包括了AES算法、预设的公钥密码机制ELGamal。具体的预设加密算法可以根据实际需要进行设置，这里不做限定。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，其特征在于，包括：信息采集终端：用于采集配电设备的性能信息；处理器：用于将接收到的信息采集终端所采集的性能信息处理后，经收发处理模块发送给服务器；服务器：用于接收处理器发送来的处理信息并存储；后台监控终端：用于从服务器调取数据信息，实时显示检测信息；

所述信息采集终端通过电流互感器采集配电设备的电流信息，通过电压互感器采集配电设备的电压信息，通过继电器采集配电设备的开关量信息；所述电流互感器采集的电流信息、电压互感器采集的电压信息经滤波处理电路发送给处理器；所述继电器采集的开关量信息经开关量信息输入电路发送给处理器；

所述开关量信息输入电路包括整流桥U1，电阻R1、电阻R2、光敏二极管D1、光敏二极管D2、运放A1、与门AND1、晶体管Q1；

整流桥U1的2引脚、3引脚之间连接继电器，整流桥U1的1引脚通过电阻R1连接光敏二极管D1的正极，整流桥U1的4引脚连接光敏二极管D1的负极，光敏二极管D2与光敏二极管D1配合，光敏二极管D2的正极连接运放A1的输入端，光敏二极管D2的负极连接电压源，运放A1的输出端连接与门AND1的一个输入端，与门AND1的另一输入端连接电压源，与门AND1的输出端连接晶体管Q1的基极，晶体管Q1的发射极接地，晶体管Q1的集电极通过电阻R2连接电压源，晶体管Q1的集电极与电阻R2之间的节点连接处理器。

2.根据权利要求1所述的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，其特征在于，所述滤波处理电路包括芯片U2，芯片U2的VS+、VS-引脚之间连接电压源，芯片U2的VIN1引脚通过电阻R3接电流互感器或电压互感器的输出端，芯片U2的VIN2引脚通过电阻R4接地，芯片U2的GND引脚接地，芯片U2的LPOUT引脚接处理器，芯片U2的BPOUT引脚、FADJ2引脚之间接电阻R5，芯片U2的HPOUT引脚、FADJ1引脚之间接电阻R6。

3.根据权利要求2所述的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，其特征在于，所述滤波处理电路的参数的计算公式为

${\mathrm{\ω}}^2=\frac{RU2}{RU1\·R5\·R6\·C1\·C2}$

$Q=\frac{1+\frac{RU4}{R4}}{\frac{1}{RU1}+\frac{1}{RU2}\frac{1}{R4}}\·\sqrt{\frac{R6\·C1}{RU1\·RU2\·R5\·C2}}$

$A=\frac{RU1}{R3}$

其中ω为滤波处理电路的固有频率，Q是滤波处理电路的品质因数，A为滤波处理电路的增益，C1、C2、RU1、RU2、RU4为芯片U2的内部固有参数。

4.根据权利要求1所述的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，其特征在于，所述收发处理模块包括收发单元、发送信息配置单元、发送信息解析单元、规约判断单元；

收发单元，用于通过FTP方式将信息采集单元终端采集的信息发送到服务器的指定路径下，并获取配置信息和性能信息；

发送信息配置单元，用于将待发送的数据配置成xml文件，得到FTP的IP端口，针对所述信息采集终端开通的用户名、密码、xml文件所在本地获取路径、存储路径、采集时间；

发送信息解析模块，用于将xml文件调用成FTPClient类发送性能文件，调用FTPClient指令，与服务器建立发送路径，解析所有xml文件成xml包；

规约判断单元，用于通过xml包内，xml文件是否合乎通信约定的规约，若符合规约则进行发送，若不符合则发送xml文件不符合规约。

所述服务器包括：信息更新判断单元、信息处理过滤单元、数据库映射单元、处理信息存储单元；

信息更新判断单元，用于比较判断当前接收的xml包内xml文件与上一采集时间内接收的xml文件是否有更新，若新接收的xml文件有更新，则将该文件保存至数据；

信息处理过滤单元，用于调用XMLUtil.getSafeXMLInputSource函数，对xml包内每个xml文件进行信息过滤处理，将过滤后的xml文件传递给NEPerformance函数的NEPerformanceMeasInfo类，进行解析和装载；

数据库映射单元，用于在数据库的persistence.xml文件中调用NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类，解析和装载的每个xml文件映射到NEPerformance类和NEPerformanceMeasInfo类中管理存储；

处理信息存储单元，用于将xml文件中各个属性对应的赋值给NEPerformance类声明的信息，并对信息进行判断处理，待所有测量结果均被处理并装载NEPerformanceMeasInfo中的各个变量后，调用EntityManager函数将信息储存到数据库中。

5.根据权利要求1所述的基于电力智能数字化配电系统性能综合检测平台，其特征在于，收发处理模块还包括：数据生成单元、数字签名单元、密文生成单元、加密会话密钥生成单元、加密数据发送单元；

数据生成单元，用于使用服务器预设的AES算法对待发送的数据信息生成消息概要；

数字签名单元，用于采用服务器预设的公钥密码机制ELGamal利用服务器的私钥对所产生的消息概要进行数字签名；

密文生成单元，用于利用服务器预设的会话密钥对数据信息进行AES加密，得到密文；

加密会话密钥生成单元，用于服务器预设的公钥密码机制ELGamal加密算法以及利用服务器的公钥加密会话密钥，得到加密后的数据通信会话密钥；

加密数据发送单元，用于将产生的数字签名、加密后的密文和会话密钥一起发送给服务器；

服务器还包括：加密数据接收单元、密文解密单元、概要还原单元、概要解密单元、概要对比单元；

加密数据接收单元，用于通过通信网络接收到现场数据采集终端发过来的数据通信会话密钥，采用公钥密码机制ELGamal解密算法利用现场数据采集终端的私钥对加密的会话密钥进行解密，并判断解密后会话密钥是否与预设的会话密钥相匹配，如果相匹配，则接收数字签名和加密后的密文；

密文解密单元，用于采用预设的AES算法利用解密出来的会话密钥对密文进行解密，得到数据信息；

概要生成单元，用于利用预设的AES算法将密文解密模块解密的数据信息生成后消息概要；

概要解密单元，用于采用预设的公钥密码机制ELGamal利用现场数据采集终端发送的公钥将接收到的数字签名进行解密，得到现场数据采集终端的消息概要；

概要判断单元，用于使用服务器预设的AES算法对概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要进行对比判断，如概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要相同，则判断为数据接收成功显示正常，如果概要解密模块得到的消息概要与概要生成模块生成的后消息概要不相同，则判断为非正常数据，显示异常。