CN109474524B - 一种微电网自组式信息传递方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是针对现有微电网站通讯需要加密，以免不法分子窃取或篡改生产设备的通讯造成生产设备的破坏，现有微电网站分期装机需要统一停机调整发电序列，现有微电网站警报措施采用被动式警报，而设计了一种微电网自组式信息传递方式，能够对微电网站站内设备通讯进行加密，能够使设备不需要进行统一调整发电序列直接加入生产，能够使设备在产生警报的第一时间发送紧急信息并通过设备网络传递至微电网站站点中心。使用本方法设立的微电网站，能够对微电网站站内设备通讯进行加密，能够使设备不需要进行统一调整发电序列直接加入生产，能够使设备在产生警报的第一时间发送紧急信息并通过设备网络传递至微电网站站点中心。

Description

一种微电网自组式信息传递方法
技术领域
本发明属于微电网网内通讯领域，具体涉及一种微电网自组式信息传递方法。
背景技术
电力行业与国计民生息息相关，是我国基础产业之一，且随着我国国民经济水平的提升试穿运作也逐渐完善。在信息技术水平大力发展的同时，电力信息系统的安全运行也成为了电力企业生产中的重要部分。在数字技术水平大力发展的推动下，微电网等智能电网技术的推出，完善了电网数字化。
微电网是一种新型的分布式电源接入系统的新方法，传统的方法在考虑分布式电源接入系统时，着重在分布式电源对网络性能的影响。按传统方法当电网出现问题时，要确保联网的分布式电源自动停运，以免对电网产生不利的影响。而CERTS定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行，一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体，保证重要用户电力供应的不间断，提高供电的可靠性，减少馈线损耗，对当地电压起支持和校正作用。因此，微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响，还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。中国公开专利号CN 107947234 A公开日2018年04月20日发明名称智能微电网提供了一种智能微电网。该智能微电网包括控制逆变系统、储能管理系统、用户端监控系统、用于将太阳能转换为电能的太阳能收集系统以及用于将风能转换为电能的风能收集系统；储能管理系统用于存储电能以及向用户直流负载供电；用户监控系统用于将获取的直流电能变化信息和交流电能变化信息发送给控制逆变系统；控制逆变系统用于根据直流电能变化信息控制储能管理系统向用户直流负载供电，以及根据交流电能变化信息将太阳能收集系统和风能收集系统转换的直流电逆变为交流电后供给用户交流负载和/或电网。本发明不仅能大大降低对电网的扰动和对用户负载的影响，而且还可显著降低电力输送过程中的损耗。
但是其不足之处是微电网站作为新型供电站，除建站装机满负荷装机之外，采用分期装机的需要等同期设备装机完成集体调整微电网站内管理系统才使装机设备正式加入发电序列。
发明内容
本发明是针对现有微电网站通讯需要加密，以免不法分子窃取或篡改生产设备的通讯造成生产设备的破坏，现有微电网站分期装机需要统一停机调整发电序列，现有微电网站警报措施采用被动式警报，而设计了一种微电网自组式信息传递方法，能够对微电网站站内设备通讯进行加密，能够使设备不需要进行统一调整发电序列直接加入生产，能够使设备在产生警报的第一时间发送紧急信息并通过设备网络传递至微电网站站点中心。
一种微电网自组式信息传递方法，包括以下步骤：
M1，对所有的微电网站进行编号得到站编号a1，对城市按照街区进行地区编号得到地区序号a2；
M2，设置一个循环K值按日期进行循环变动；
M3，在设备装机时为设备加入源路由表，并输入a1值、a2值和K值；
M4，设备初次运转发送一次广播，如果广播没有回应则视为初始设备，跳转至步骤M6；
M5，广播进行一次路由表变动，则使改变当前正在装机设备源路由表为当前回应路由表，回应设备把当前正在装机设备加入自身路由表；
M6，设备装机完毕进行正常运作；
M7，设备进行组网期望判断，如果判断不需要进行组网则跳转至步骤M9
M8，设备进行组网广播检测；
M9，判断是否发送紧急信号，如果需要则发送紧急信号广播，否则跳转至步骤M6。
每个单独的设备在装机时都加入源路由表，可以保障设备能够随时并入控制网络或随时从控制网络中移除且不对控制网络产生不良影响，不需要对控制网络进行重启或重新配置；这样设置方便了新设备加入微电网站，方便微电网站多期施工不停机加载新发电设备；并且设备装机时能够自组发送广播信息，方便加入通讯网络或控制网络，以及加入网络的设备通过期望判断来判断是否接受广播，一方面能够自主选择设备间物理间隔，另一方面能够避免错失新设备广播或长期接受广播而产生的额外功耗。
作为优选，所述的步骤M4中的广播信号进行以下子步骤处理：
A1，对信源进行压缩得到压缩信源信息，并通过以下公式进行编码
Figure GDA0002747090200000021
其中a1为地区编号，a2为地区序号，K为当天设定值；
A2，把码率与码长的乘积作为x带入步骤A1的公式中，得到值M；
A3，把码长作为x带入步骤A1的公式中得到值N，并且M>N；
A4，把压缩信源信息串划分为M×N段子段；
A5，每个L个子段加入检错信息，形成检错码流，其中L为固定值；
A6，检错码流进行RS(m,n)纠错编码；
A7，纠错码流按n×m字节分成等长的数据包，每个数据包前加入包识别码和包计数，完成信源编码。
RS编码，又称里所码，即Reed-solomon codes，是一种前向纠错的信道编码，对由校正过采样数据所产生的多项式有效，当接收器正确的收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，即使接收到的多项式上有很多点被噪声干扰失真，是一种常用的纠错编码；通过对信源信息压缩、再编码以及加入纠错码的措施对信号进行加密，防止信号在正常传输过程中被错误设备接受或者设备接受错误信息。
作为优选，对完成信源编码的数字信号进行正交幅度调制，得到发射用信号。
同其它调制方式类似，正交幅度调制通过载波某些参数的变化传输信息。在正交幅度调制中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示，正交幅度调制编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。
作为优选，所述的步骤M7包括以下子步骤：
B1，视每一个初始设备为通讯网络中为单一节点，计算组网节点时延期望，其中期望值Di(y)的计算公式如下
Figure GDA0002747090200000031
Di(y)表示数据从当前节点传输至下一个节点路径中出现组网节点的期望值，Pij与Pji为路径选择概率，其中i表示当前节点，j表示下一个节点，Ii为节点集合总数；
B2，判断期望Di(y)是否超过预期值，超过则进行一次组网广播检测，否则结束流程；
B3，检测与当前节点通讯的其他节点路径中是否产生组网广播；
B4，如检测到组网广播则更新节点集合总数Ii，否则跳转至B6
B5，所有节点所处的设备更新源路由表；
B6，更新组网节点的期望值Pij与Pji，结束组网广播检测。
其中所有节点互相之间的期望值Pij与Pji初始值均相等，进行第一次组网节点时延期望计算后，根据节点自身代数值和节点之间的响应时间差，改变期望值Pij与Pji；当有新设备加入时，为节点集合总数Ii添加新的数据的同时，调整新节点所在附近节点的期望值Pij与Pji；非插入设备信号通路中的节点则跳转期望值Pij并为所在节点建立源路由表。
作为优选，当有新设备装机，但是新节点集合总数Ii没有发生更新，则进行以下流程：
C1，以新装机设备为节点Ix更新与节点Ix相近的设备的期望值Pij与Pji；
C2，重新启动节点Ix的设备进行一次组网广播；
C3，组网成功结束流程，组网失败跳转至步骤C4；
C4，对周边设备的通讯部分进行检修。
作为优选，步骤M3中所述的设备装机时还加入了紧急编码系统，紧急编码系统使用流程如下：
D1，判断设备为发电设备跳转至步骤D2，设备为储能设备跳转至步骤D3，换能设备则跳转至D4；
D2，电源输入端判断紧急编码系统是否触发，触发则发送紧急信号并跳转至步骤D6，不触发则重复间隔执行D5；
D3，紧急编码系统判断输入端与储能设备自检输出端连接，结束配置跳转至D5；
D4，紧急编码系统判断输入端与换能设备输出端连接，使能输入端与换能设备通讯端连接，结束配置跳转至D5；
D5，紧急编码系统判断是否触发并发送紧急信号，触发并发送紧急信号跳转至步骤D6，不触发则重复间隔执行D5；
D6，持续发送固定应急编码信息广播，直到解除触发。
紧急编码系统发送的应急编码信息编码方式于普通信号的编码方式相同，编码内容为供电字符串，并不需要对信源进行压缩。
本发明的实质性效果在于使用本方法设立的微电网站，能够对微电网站站内设备通讯进行加密，能够使设备不需要进行统一调整发电序列直接加入生产，能够使设备在产生警报的第一时间发送紧急信息并通过设备网络传递至微电网站站点中心。
附图说明
图1一种微电网自组式信息传递方法流程图；
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
如图1所示，所述的一种微电网自组式信息传递方法，包括以下步骤：
M1，对所有的微电网站进行编号得到站编号a1，对城市按照街区进行地区编号得到地区序号a2；
M2，设置一个循环K值按日期进行循环变动；
M3，在设备装机时为设备加入源路由表，并输入a1值、a2值和K值；
M4，设备初次运转发送一次广播，如果广播没有回应则视为初始设备，跳转至步骤M6；
M5，广播进行一次路由表变动，则使改变当前正在装机设备源路由表为当前回应路由表，回应设备把当前正在装机设备加入自身路由表；
M6，设备装机完毕进行正常运作；
M7，设备进行组网期望判断，如果判断不需要进行组网则跳转至步骤M9
M8，设备进行组网广播检测；
M9，判断是否发送紧急信号，如果需要则发送紧急信号广播，否则跳转至步骤M6。
每个单独的设备在装机时都加入源路由表，可以保障设备能够随时并入控制网络或随时从控制网络中移除且不对控制网络产生不良影响，不需要对控制网络进行重启或重新配置；这样设置方便了新设备加入微电网站，方便微电网站多期施工不停机加载新发电设备；并且设备装机时能够自组发送广播信息，方便加入通讯网络或控制网络，以及加入网络的设备通过期望判断来判断是否接受广播，一方面能够自主选择设备间物理间隔，另一方面能够避免错失新设备广播或长期接受广播而产生的额外功耗。
所述的步骤M4中的广播信号进行以下子步骤处理：
A1，对信源进行压缩得到压缩信源信息，并通过以下公式进行编码
Figure GDA0002747090200000051
其中a1地区编号a2地区序号K当天设定值
A2，把码率与码长的乘积作为x带入步骤A1的公式中，得到值M；
A3，把码长作为x带入步骤A1的公式中得到值N，并且M>N；
A4，把压缩信源信息串划分为M×N段子段；
A5，每个L个子段加入检错信息，形成检错码流，其中L为固定值；
A6，检错码流进行RS(m,n)纠错编码；
A7，纠错码流按n×m字节分成等长的数据包，每个数据包前加入包识别码和包计数，完成信源编码。
RS编码，又称里所码，即Reed-solomon codes，是一种前向纠错的信道编码，对由校正过采样数据所产生的多项式有效，当接收器正确的收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，即使接收到的多项式上有很多点被噪声干扰失真，是一种常用的纠错编码；通过对信源信息压缩、再编码以及加入纠错码的措施对信号进行加密，防止信号在正常传输过程中被错误设备接受或者设备接受错误信息。
对完成信源编码的数字信号进行正交幅度调制，得到发射用信号。
同其它调制方式类似，正交幅度调制通过载波某些参数的变化传输信息。在正交幅度调制中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示，正交幅度调制编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。
所述的步骤M7包括以下子步骤：
B1，视每一个初始设备为通讯网络中为单一节点，计算组网节点时延期望，其中期望值Di(y)的计算公式如下
Figure GDA0002747090200000061
Di(y)表示数据从当前节点传输至下一个节点路径中出现组网节点的期望值，Pij与Pji为路径选择概率，其中i表示当前节点j表示下一个节点，Ii为节点集合总数；
B2，判断期望Di(y)是否超过预期值，超过则进行一次组网广播检测，否则结束流程；
B3，检测与当前节点通讯的其他节点路径中是否产生组网广播；
B4，如检测到组网广播则更新节点集合总数Ii，否则跳转至B6
B5，所有节点所处的设备更新源路由表；
B6，更新组网节点的期望值Pij与Pji，结束组网广播检测。
其中所有节点互相之间的期望值Pij与Pji初始值均相等，进行第一次组网节点时延期望计算后，根据节点自身代数值和节点之间的响应时间差，改变期望值Pij与Pji；当有新设备加入时，为节点集合总数Ii添加新的数据的同时，调整新节点所在附近节点的期望值Pij与Pji；非插入设备信号通路中的节点则跳转期望值Pij并为所在节点建立源路由表。
当有新设备装机，但是新节点集合总数Ii没有发生更新，则进行以下流程：
C1，以新装机设备为节点Ix更新与节点Ix相近的设备的期望值Pij与Pji；
C2，重新启动节点Ix的设备进行一次组网广播；
C3，组网成功结束流程，组网失败跳转至步骤C4；
C4，对周边设备的通讯部分进行检修。
步骤M3中所述的设备装机时还加入了紧急编码系统，紧急编码系统使用流程如下：
D1，判断设备为发电设备跳转至步骤D2，设备为储能设备跳转至步骤D3，换能设备则跳转至D4；
D2，电源输入端与发电设备输出端连接，紧急编码系统是否触发由电源输入端判断，使能控制端与发电设备通讯端连接，结束配置跳转至D5；
D3，紧急编码系统判断输入端与储能设备自检输出端连接，结束配置跳转至D5；
D4，紧急编码系统判断输入端与换能设备输出端连接，使能输入端与换能设备通讯端连接，结束配置跳转至D5；
D5，电源输入端判断紧急编码系统是否触发，触发则发送紧急信号并跳转至步骤D6，不触发则重复间隔执行D5；
D6，持续发送固定应急编码信息广播，直到解除触发。
紧急编码系统发送的应急编码信息编码方式于普通信号的编码方式相同，编码内容为供电字符串，并不需要对信源进行压缩。

Claims (5)

1.一种微电网自组式信息传递方法，其特征在于，包括以下步骤：
M1，对所有的微电网站进行编号得到站编号a1，对城市按照街区进行地区编号得到地区序号a2；
M2，设置一个循环K值按日期进行循环变动；
M3，在设备装机时为设备加入源路由表，并输入a1值、a2值和K值；
M4，设备初次运转发送一次广播，如果广播没有回应则视为初始设备，跳转至步骤M6；
M5，广播进行一次路由表变动，改变当前正在装机设备源路由表为当前回应路由表，回应设备把当前正在装机设备加入自身路由表；
M6，设备装机完毕进行正常运作；
M7，设备进行组网期望判断，如果判断不需要进行组网则跳转至步骤M9
M8，判断是否发送紧急信号，如果需要则发送紧急信号广播，否则跳转至步骤M6；其中M7包括以下子步骤：
B1，视每一个初始设备为通讯网络中为单一节点，计算组网节点时延期望，其中期望值Di(y)的计算公式如下
Figure FDA0002747090190000011
Di(y)表示数据从当前节点传输至下一个节点路径中出现组网节点的期望值，Pij与Pji为路径选择概率，其中i表示当前节点，j表示下一个节点，Ii为节点集合总数；
B2，判断期望Di(y)是否超过预期值，超过则进行一次组网广播检测，否则结束流程；
B3，检测与当前节点通讯的其他节点路径中是否产生组网广播；
B4，如检测到组网广播则更新节点集合总数Ii，否则跳转至B6；
B5，所有节点所处的设备更新源路由表；
B6，更新组网节点的期望值Pij与Pji，结束组网广播检测。
2.根据权利要求1所述的一种微电网自组式信息传递方法，其特征在于，所述的步骤M4中的广播信号进行以下子步骤处理：
A1，对信源进行压缩得到压缩信源信息，并通过以下公式进行编码
Figure FDA0002747090190000012
其中a1为地区编号，a2为地区序号，K为当天设定值；
A2，把码率与码长的乘积作为x带入步骤A1的公式中，得到值M；
A3，把码长作为x带入步骤A1的公式中得到值N，并且M>N；
A4，把压缩信源信息串划分为M×N段子段；
A5，每个L个子段加入检错信息，形成检错码流，其中L为固定值；
A6，检错码流进行RS(m,n)纠错编码；
A7，纠错码流按n×m字节分成等长的数据包，每个数据包前加入包识别码和包计数，完成信源编码。
3.根据权利要求2所述的一种微电网自组式信息传递方法，其特征在于，对完成信源编码的数字信号进行正交幅度调制，得到发射用信号。
4.根据权利要求1所述的一种微电网自组式信息传递方法，其特征在于，如果有新设备装机，但是新节点集合总数Ii没有发生更新，则进行以下流程：
C1，以新装机设备为节点Ix更新与节点Ix相近的设备的期望值Pij与Pji；
C2，重新启动节点Ix的设备进行一次组网广播；
C3，组网成功结束流程，组网失败跳转至步骤C4；
C4，对周边设备的通讯部分进行检修。
5.根据权利要求1所述的一种微电网自组式信息传递方法，其特征在于，步骤M3中所述的设备装机时还加入了紧急编码系统，紧急编码系统使用流程如下：
D1，判断设备为发电设备跳转至步骤D2，设备为储能设备跳转至步骤D3，换能设备则跳转至D4；
D2，电源输入端与发电设备输出端连接，紧急编码系统是否触发由电源输入端判断，使能控制端与发电设备通讯端连接，结束配置跳转至D5；
D3，紧急编码系统判断输入端与储能设备自检输出端连接，结束配置跳转至D5；
D4，紧急编码系统判断输入端与换能设备输出端连接，使能输入端与换能设备通讯端连接，结束配置跳转至D5；
D5，电源输入端判断紧急编码系统是否触发，触发则发送紧急信号并跳转至步骤D6，不触发则重复间隔执行D5；
D6，持续发送固定应急编码信息广播，直到解除触发。
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