CN107204666A - 基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统，涉及电力系统调度自动化技术领域。所述基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统，通过移动信息技术实现SCADA系统采集的信号数据到安全Ⅲ区中接口服务器的自动传输，移动作业终端实时展示的SCADA系统采集的信号数据是通过安全Ⅲ区传输过来的，这样既保证了安全Ⅰ区的数据安全性，避免通过移动作业终端进入安全Ⅰ区造成数据遗失等恶意攻击，又方便变电站设备运维人员查看信号数据，并判断调试是否完成，提高了调试效率，降低了调试作业的复杂度。

Description

基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域，尤其涉及一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统。

背景技术

随着智能化变电站的普及，在变电站综合自动化设备的更新过程中，必须对变电站原有设备及更新设备的遥测、遥信、遥控、遥调的四遥信息进行联调核对。在实际的四遥信息联调工作中，变电站设备运维人员在变电站现场做设备调试操作，由于SCADA系统在调度控制中心安全I区，变电站设备运维人员无法登陆查看，需要通过电话的方式与调度控制中心自动化值班人员进行沟通，自动化值班人员通过登录SCADA系统找到相应的信息点进行信息的人工核对，并再通过电话的方式与变电站设备运维人员确认核对结果；此种核对方式工作人员劳动强度大，核对信息时间长，而且也存在沟通不顺畅，工作效率低下等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统，通过安全Ⅲ区的接口服务器自动获取在安全Ⅰ区的SCADA系统采集的信号数据，并实时的在移动作业终端进行展示，设备运维人员通过移动作业终端查看实时采集的信号数据，判断调试结果，解决在四遥信息联调过程中设备运维人员与调度控制中心自动化值班人员之间频繁的电话沟通而导致的四遥信息联调核对工作效率低的问题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法，包括以下几个步骤：

（1）调度控制中心业务人员根据变电站的设备安装及调试计划，下达变电站四遥联调任务，并通过移动网络将四遥联调任务推送到变电站设备运维人员的移动作业终端；

（2）变电站设备运维人员接收到四遥联调任务后，携带移动作业终端进入变电站现场在RTU测控装置上进行设备调试操作，设备调试数据通过安全Ⅰ区的数据调度网传输到安全Ⅰ区的SCADA系统；

（3）对设备调试操作后，设备运维人员在移动作业终端查看设备调试数据，系统服务器接收到运维人员发起的查看请求，访问安全Ⅲ区的接口服务器，接口服务器通过隔离装置向安全Ⅰ区的SCADA系统发起请求，SCADA系统接收到请求后，将设备调试数据通过隔离装置传输给接口服务器，实现接口服务器与SCADA系统之间实时数据交互，接口服务器将设备调试数据传输给系统服务器并保存在系统服务器，最终在移动作业终端展示；

（4）变电站设备运维人员通过移动作业终端查看设备调试数据，根据设备调试数据判断给出调试结果，根据调试结果判断是否需要重新调试；将调试结果、调试日志保存至系统服务器；

（5）调度控制中心值班人员随时调取四遥联调任务执行信息，并查看调试结果、调试日志，对调试结果进行审核确认。

进一步的，一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，包括安全Ⅰ区、安全Ⅲ区、隔离装置以及移动作业终端；所述安全Ⅰ区是变电站中控制变电站设备的内部局域网，安全Ⅰ区包括通过内部局域网相互连接的RTU测控装置和SCADA系统；所述SCADA系统是变电站控制中心，用于远程对变电站设备、各发电厂进行遥测、遥信、遥控和遥调，远程下发变电站运行设备的控制命令、调试任务和采集变电站运行设备的状态数据；所述RTU测控装置，用于接收SCADA系统下发的控制命令并下发至对应的变电站运行设备，同时对变电站运行设备进行实时监测，并把检测到的状态数据上传至SCADA系统；

所述安全Ⅲ区是在安全Ⅰ区之外的独立局域网，范围覆盖整个电网，连接各个供电局、变电站；所述安全Ⅲ区包括通过接口相互连接的系统服务器和接口服务器，所述系统服务器，用于传输数据并进行数据存储；所述接口服务器，用于通过隔离装置与SCADA系统进行数据交互；

所述隔离装置，用于通过接口连接安全Ⅰ区和安全Ⅲ区，实现安全Ⅰ区和安全Ⅲ区之间的单向数据传递，保证安全Ⅰ区和安全Ⅲ区之间的物理隔离，避免存在非许可、故意损坏变电设备的外网控制漏洞的问题，保证电力系统安全、稳定的运行；

所述移动作业终端，用于接收并展示控制中心SCADA系统下达的调试任务，以及供运维人员查看设备调试数据和输入调试结果、调试日志，并将调试结果和调试日志传输给安全Ⅲ区的系统服务器存储。

进一步的，所述隔离装置包括正向型网络安全隔离装置和反向型网络安全隔离装置，所述正向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅰ区到安全Ⅲ区的单向数据传递；所述反向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅲ区到安全Ⅰ区的单向数据传递。

进一步的，所述隔离装置包括主控CPU、可编程逻辑电路、控制电路、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块、数据存储器以及供电模块；所述可编程逻辑电路分别与主控CPU、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器连接，所述上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器依次连接；所述控制电路分别与上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块以及供电模块连接；所述主控CPU，用于控制数据传输，所述供电模块用于为整个隔离装置提供电源；所述隔离装置结构简单、成本低，无需配置，即插即用，维护简单。

进一步的，所述RTU测控装置包括处理器以及分别与处理器电连接的显示屏模块、电源模块、通讯模块、存储模块、数据采集模块以及安全模块；所述通讯模块包括RS232通信接口、RS485通信接口、以太网接口、ZIGBEE无线通讯单元；所述数据采集模块包括AI接口、PI接口、DI接口、DO接口和AO接口；

所述安全模块包括控制器单元以及分别与控制器单元连接的接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元；所述控制器单元通过SDIO接口与所述处理器连接，用于接收处理器下达的命令，相应的触发接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元的控制命令；

所述接口单元，用于根据控制命令完成对处理器信号的发送和接收，对数据进行读入或写出，完成数据的搬运；所述密钥管理单元，用于根据控制命令完成对加解密所需密钥的管理；所述加密单元和解密单元，用于根据控制命令，完成对数据的加密或解密处理，所加密或解密的数据由接口单元读入，加密或解密所得的数据也由接口单元写出；所述身份验证单元，用于根据控制命令和SCADA系统所写入的身份证书进行验证，确定数据传输对象的合法性；RTU测控装置和SCADA系统之间的数据通信采用双向认证的方法，只有授权用户才能获取数据，大大提高了数据的安全性。

进一步的，所述RTU测控装置的通讯模块与SCADA系统连接，并通过SSL协议进行数据交互；SSL协议保证在Internet上数据传输的安全性，利用数据加密技术，可确保数据通过网络传输的过程中不会被截取或窃听，SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持。

与现有技术相比，本发明所提供的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统，通过移动信息技术实现SCADA系统采集的信号数据到安全Ⅲ区中接口服务器的自动传输，移动作业终端实时展示的SCADA系统采集的信号数据是通过安全Ⅲ区传输过来的，这样既保证了安全Ⅰ区的数据安全性，避免通过移动作业终端进入安全Ⅰ区造成数据遗失等恶意攻击，又方便变电站设备运维人员查看信号数据，并判断调试是否完成，提高了调试效率，降低了调试作业的复杂度；本发明的RTU测控装置包括安全模块，使RTU测控装置和SCADA系统之间的数据通信采用双向认证的方法，只有授权用户才能获取数据，大大提高了数据的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法及系统的示意图；

图2是本发明隔离装置的结构框图；

图3是本发明RTU测控装置的结构框图；

图4是本发明RTU测控装置中安全模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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的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。

如图1所示，本发明所提供的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法，包括以下几个步骤：

（1）调度控制中心业务人员根据变电站的设备安装及调试计划，下达变电站四遥联调任务，并通过移动网络将四遥联调任务推送到变电站设备运维人员的移动作业终端；

（2）变电站设备运维人员接收到四遥联调任务后，携带移动作业终端进入变电站现场在RTU测控装置上进行设备调试操作，RTU测控装置检测到的设备调试数据通过安全Ⅰ区的数据调度网传输到安全Ⅰ区的SCADA系统；

（3）对设备调试操作后，设备运维人员在移动作业终端查看设备调试数据，系统服务器接收到运维人员发起的查看请求，访问安全Ⅲ区的接口服务器，接口服务器通过隔离装置向安全Ⅰ区的SCADA系统发起请求，SCADA系统接收到请求后，将设备调试数据通过隔离装置传输给接口服务器，实现接口服务器与SCADA系统之间实时数据交互，接口服务器将设备调试数据传输给系统服务器并保存在系统服务器，最终在移动作业终端展示；

（4）变电站设备运维人员通过移动作业终端查看设备调试数据，根据设备调试数据判断给出调试结果，根据调试结果判断是否需要重新调试；将调试结果、调试日志保存至系统服务器；

（5）调度控制中心值班人员随时调取四遥联调任务执行信息，并查看调试结果、调试日志，对调试结果进行审核确认。

设备运维人员根据移动作业终端的调试任务进行调试，设备调试数据通过安全Ⅰ区的内部局域网传输给SCADA系统，当设备运维人员实时查看设备调试数据时，由SCADA系统将设备调试数据通过隔离装置传输到安全Ⅲ区的系统服务器，再由系统服务器传输到移动作业终端，从而根据设备调试数据实时判断是否需要重新调试，并给出调试结果；调度控制中心值班人员可随时调取调试任务的执行信息，并查看调试结果、调试日志，对调试结果审核确认；这样既保证了安全Ⅰ区的数据安全性，避免通过移动作业终端进入安全Ⅰ区造成数据遗失等恶意攻击，又方便变电站设备运维人员查看调试数据，并判断调试是否完成，控制中心值班人员对调试结果审核确认，提高了调试效率，降低了调试作业的复杂度，避免了运维人员和值班人员间频繁的电话沟通导致的信息核对时间长、沟通不顺畅、工作效率低下的问题。

如图1所示，基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统包括安全Ⅰ区、安全Ⅲ区、隔离装置以及移动作业终端；安全Ⅰ区是变电站中控制变电站设备的内部局域网，安全Ⅰ区包括通过内部局域网相互连接的RTU测控装置和SCADA系统；SCADA系统是变电站控制中心，用于远程对变电站设备、各发电厂进行遥测、遥信、遥控和遥调，远程下发变电站运行设备的控制命令、调试任务和采集变电站运行设备的状态数据；RTU测控装置，用于接收SCADA系统下发的控制命令并下发至对应的变电站运行设备，同时对变电站运行设备进行实时监测，并把检测到的状态数据上传至SCADA系统；

安全Ⅲ区是在安全Ⅰ区之外的独立局域网，范围覆盖整个电网，连接各个供电局、变电站；安全Ⅲ区包括通过接口相互连接的系统服务器和接口服务器，系统服务器，安装电网运行管理系统OMS，用于传输数据并进行数据存储；接口服务器，部署专用接口服务程序，用于通过隔离装置与SCADA系统进行数据交互；

隔离装置，用于通过接口连接安全Ⅰ区和安全Ⅲ区，实现安全Ⅰ区和安全Ⅲ区之间的单向数据传递，保证安全Ⅰ区和安全Ⅲ区之间的物理隔离，避免存在非许可、故意损坏变电设备的外网控制漏洞的问题，保证电力系统安全、稳定的运行；

移动作业终端，用于接收并展示控制中心SCADA系统下达的调试任务，以及供运维人员查看设备调试数据和输入调试结果、调试日志，并将调试结果和调试日志传输给安全Ⅲ区的系统服务器存储；通过移动作业终端查看的设备调试数据是通过SCADA系统采集，再通过隔离装置和安全Ⅲ区传输过来的，这样既保证了安全Ⅰ区的数据安全性，避免通过移动作业终端进入安全Ⅰ区造成数据遗失等恶意攻击，又方便变电站设备运维人员查看调试数据，并判断调试是否完成，提高了调试效率，降低了调试作业的复杂度。

隔离装置包括正向型网络安全隔离装置和反向型网络安全隔离装置，正向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅰ区到安全Ⅲ区的单向数据传递；反向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅲ区到安全Ⅰ区的单向数据传递。

如图2所示，隔离装置包括主控CPU、可编程逻辑电路、控制电路、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块、数据存储器以及供电模块；可编程逻辑电路分别与主控CPU、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器连接，上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器依次连接；控制电路分别与上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块以及供电模块连接；主控CPU，用于控制数据传输，供电模块用于为整个隔离装置提供电源。

如图3和图4所示，RTU测控装置包括处理器以及分别与处理器电连接的显示屏模块、电源模块、通讯模块、存储模块、数据采集模块以及安全模块；通讯模块包括RS232通信接口、RS485通信接口、以太网接口、ZIGBEE无线通讯单元；数据采集模块包括AI接口、PI接口、DI接口、DO接口和AO接口；

安全模块包括控制器单元以及分别与控制器单元连接的接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元；控制器单元通过SDIO接口与处理器连接，用于接收处理器下达的命令，相应的触发接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元的控制命令；

接口单元，用于根据控制命令完成对处理器信号的发送和接收，对数据进行读入或写出，完成数据的搬运；密钥管理单元，用于根据控制命令完成对加解密所需密钥的管理；加密单元和解密单元，用于根据控制命令，完成对数据的加密或解密处理，所加密或解密的数据由接口单元读入，加密或解密所得的数据也由接口单元写出；身份验证单元，用于根据控制命令和SCADA系统所写入的身份证书进行验证，确定数据传输对象的合法性；RTU测控装置和SCADA系统之间的数据通信采用双向认证的方法，只有授权用户才能获取数据，大大提高了数据的安全性。

RTU测控装置的通讯模块与SCADA系统连接，并通过SSL协议进行数据交互；SSL协议保证在Internet上数据传输的安全性，利用数据加密技术，可确保数据通过网络传输的过程中不会被截取或窃听，SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调方法，其特征在于包括以下几个步骤：

（1）调度控制中心业务人员根据变电站的设备安装及调试计划，下达变电站四遥联调任务，并通过移动网络将四遥联调任务推送到变电站设备运维人员的移动作业终端；

（2）变电站设备运维人员接收到四遥联调任务后，携带移动作业终端进入变电站现场在RTU测控装置上进行设备调试操作，设备调试数据通过安全Ⅰ区的数据调度网传输到安全Ⅰ区的SCADA系统；

（3）对设备调试操作后，设备运维人员在移动作业终端查看设备调试数据，系统服务器接收到运维人员发起的查看请求，访问安全Ⅲ区的接口服务器，接口服务器通过隔离装置向安全Ⅰ区的SCADA系统发起请求，SCADA系统接收到请求后，将设备调试数据通过隔离装置传输给接口服务器，实现接口服务器与SCADA系统之间实时数据交互，接口服务器将设备调试数据传输给系统服务器并保存在系统服务器，最终在移动作业终端展示；

（4）变电站设备运维人员通过移动作业终端查看设备调试数据，根据设备调试数据判断给出调试结果，根据调试结果判断是否需要重新调试；将调试结果、调试日志保存至系统服务器；

（5）调度控制中心值班人员随时调取四遥联调任务执行信息，并查看调试结果、调试日志，对调试结果进行审核确认。

2.一种基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，其特征在于：包括安全Ⅰ区、安全Ⅲ区、隔离装置以及移动作业终端；所述安全Ⅰ区包括通过内部局域网相互连接的RTU测控装置和SCADA系统；所述SCADA系统是变电站控制中心，用于远程对变电站设备、各发电厂进行遥测、遥信、遥控和遥调，远程下发变电站运行设备的控制命令、调试任务和采集变电站运行设备的状态数据；所述RTU测控装置，用于接收SCADA系统下发的控制命令并下发至对应的变电站运行设备，同时对变电站运行设备进行实时监测，并把检测到的状态数据上传至SCADA系统；

所述安全Ⅲ区包括通过接口相互连接的系统服务器和接口服务器，所述系统服务器，用于传输数据并进行数据存储；所述接口服务器，用于通过隔离装置与SCADA系统进行数据交互；

所述隔离装置，用于通过接口连接安全Ⅰ区和安全Ⅲ区，实现安全Ⅰ区和安全Ⅲ区之间的单向数据传递；

所述移动作业终端，用于接收并展示控制中心SCADA系统下达的调试任务，以及供运维人员查看设备调试数据和输入调试结果、调试日志，并将调试结果和调试日志传输给安全Ⅲ区的系统服务器存储。

3.如权利要求2所述的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，其特征在于：所述隔离装置包括正向型网络安全隔离装置和反向型网络安全隔离装置，所述正向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅰ区到安全Ⅲ区的单向数据传递；所述反向型网络安全隔离装置，用于安全Ⅲ区到安全Ⅰ区的单向数据传递。

4.如权利要求2所述的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，其特征在于：所述隔离装置包括主控CPU、可编程逻辑电路、控制电路、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块、数据存储器以及供电模块；所述可编程逻辑电路分别与主控CPU、上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器连接，所述上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块和数据存储器依次连接；所述控制电路分别与上行数据端RS232/RS485端口模块、下行数据端RS232/RS485端口模块以及供电模块连接；所述主控CPU，用于控制数据传输，所述供电模块用于为整个隔离装置提供电源。

5.如权利要求2所述的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，其特征在于：所述RTU测控装置包括处理器以及分别与处理器电连接的显示屏模块、电源模块、通讯模块、存储模块、数据采集模块以及安全模块；所述通讯模块包括RS232通信接口、RS485通信接口、以太网接口、ZIGBEE无线通讯单元；所述数据采集模块包括AI接口、PI接口、DI接口、DO接口和AO接口；

所述安全模块包括控制器单元以及分别与控制器单元连接的接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元；所述控制器单元通过SDIO接口与所述处理器连接，用于接收处理器下达的命令，相应的触发接口单元、存储单元、加密单元、解密单元、密钥管理单元和身份验证单元的控制命令；

所述接口单元，用于根据控制命令完成对处理器信号的发送和接收，对数据进行读入或写出，完成数据的搬运；所述密钥管理单元，用于根据控制命令完成对加解密所需密钥的管理；所述加密单元和解密单元，用于根据控制命令，完成对数据的加密或解密处理，所加密或解密的数据由接口单元读入，加密或解密所得的数据也由接口单元写出；所述身份验证单元，用于根据控制命令和SCADA系统所写入的身份证书进行验证，确定数据传输对象的合法性；RTU测控装置和SCADA系统之间的数据通信采用双向认证的方法，只有授权用户才能获取数据，大大提高了数据的安全性。

6.如权利要求5所述的基于移动信息技术的变电站四遥信息联调系统，其特征在于：所述RTU测控装置的通讯模块与SCADA系统连接，并通过SSL协议进行数据交互。