一种电网终端通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电网终端通信系统，包括依次连接的用电终端、信息采集模块、本地集中处理器、GPRS模块和远程监控中心，所述信息采集模块采集所述用电终端的数据信息，并且将所述用电终端的数据信息汇聚到所述的本地集中处理器中，通过所述GPRS模块与GPRS网络建立连接，将数据信息传送至所述的远程监控中心中；所述的远程监控中心对所述用电终端传输的数据信息进行分析处理，然后将控制指令发送回所对应的用电终端。因此，本发明专利技术所述的电网终端通信系统能够实现高速、双向、实时、集成的电网通信系统。

【技术实现步骤摘要】
一种电网终端通信系统
本专利技术涉及信息
，特别是指一种电网终端通信系统。
技术介绍
目前，电网自动化系统通信方式均是根据具体情况，采用不同的通信技术。目前主要采用光纤、无线、中低压载波等方式,用户用电信息采集系统远程通信采用较多的是GPRS/CDMA无线公网通信、230MHz无线专网以及xPON技术，本地通信方式使用低压电力线载波、短距离无线通信、RS485等通信方式。电力无线专网主要选用230MHz等中低频段，实现电网用户的数据采集与负荷控制，无线公网主要采用运营商公网网络，满足通信节点分散的配用电电网。目前230MHz主要223-235之间的40个25kHz离散频点通过载波聚合实现窄带载波宽带传输；电力无线专网系统采用TD-LTE技术在1800MHz等频段上也实现了不同业务传输应用。随着通信领域的发展趋势，智能电网计划得到关注，其内涵是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，实现电力系统从发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的智能感知、智能识别、智能控制的功能，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。智能电网可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种电网终端通信系统，能够实现高速、双向、实时、集成的电网通信系统。基于上述目的本专利技术提供的电网终端通信系统，包括依次连接的用电终端、信息采集模块、本地集中处理器、GPRS模块和远程监控中心，所述信息采集模块采集所述用电终端的数据信息，并且将所述用电终端的数据信息汇聚到所述的本地集中处理器中，通过所述GPRS模块与GPRS网络建立连接，将数据信息传送至所述的远程监控中心中；所述的远程监控中心对所述用电终端传输的数据信息进行分析处理，然后将控制指令发送回所对应的用电终端。可选地，所述的用电终端采用物联网架构，结合物联网结构和协议规范，建立电力信息传输和设备间互联的层状结构数据模型；包括最底层是基本信息，被物联网范围内的所有设备所接收和感知，即是设备功率、设备的ID以及设备的类型；第二层为扩展信息，用于用电请求，来源于用户操作或智能控制，需要给出请求信号，预计时间长度和请求级别，供调度程序分析处理；第三层是高级信息，是应答信息，来源于其它设备；还设置了附加信息层，除了该设备发送给专用设备的特殊信息外，用于信息的应用层加密与校验。进一步地，所述信息采集模块包括配电变压器、电流互感器、电压互感器、前端信号处理器和低通滤波器，所述配电变压器与所述用电终端连接传送数据信息，并且通过所述电流互感器、电压互感器将所述用电终端的数据信息传输给所述前端信号处理器，然后通过所述低通滤波器传输给所述本地集中处理器；其中，所述配电变压器由三相电压、电流组合而成，通过所述的电流互感器、电压互感器对所述配电变压器源边和副边的三相电压、电流电气参数进行采集监测。进一步地，所述前端信号处理器包括电压采集前端处理电路和电流采集前端处理电路；其中，所述电压采集前端处理电路是将高电压信号按比例变换并对其进行直流偏置，以匹配测量电压。这部分包含了电压转换电路、直流偏置电路和反相电路；所述电流采集前端处理电路是将电流转换为电压信号，并对其进行直流偏置和反相变换，使其满足所述本地集中处理器的模数转换范围。进一步地，所述低通滤波器滤除信号的高频部分，采用巴特沃斯二阶低通滤波器，是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，而在阻频带则是逐渐下降为零。进一步地，所述本地集中处理器是集成在芯片上的混合信号系统级单片机，能够进行数据采集和通信控制；其中，所述的本地集中处理器数据采集是完成对各通道数据的采集与存储，为所述的GPRS模块提供数据源；所述本地集中处理器内部有4352字节的内部RAM，用于存放临时数据；并且分配3900字节用于数据存储与传输，该空间分成13块，每块300字节，其中12块对应于存放各通道的采样数据；由于一个工频周期采样为10个点，所以RAM中的临时数据始终保留了各通道最近30个周期的数据。进一步地，所述本地集中处理器通信控制流程包括：第一步，初始化系统时钟和端口，并且设置RAM；第二步，初始化定时器产生6000Hz定时中断，并且初始化串口；第三步，启动GPRS模块，并且建立TCP连接；第四步，通过GPRS模块接收远程控制中心的命令并解析；第五步，判断解析后的命令类型，如果是上传数据命令则执行第六步，如果是控制命令则执行第七步；第六步，读取RAM中需要上传的数据，将该RAM中采集的数据发送给GPRS模块，再通过TCP连接传送给远程控制中心；第七步，将所述的控制命令发送给对应的所要进行控制的用电终端。进一步地，所述GPRS模块在所述本地集中处理器控制下实现协议解析和远程连接，并根据所述远程监控中心的请求将所述本地集中处理器采集的多通道信息进行数据封装，附加标志码组成信息帧发送到GPRS网络，并通过GGSN网关进入Internet由所述远程监控中心接收。进一步地，所述GPRS模块中包括一SIM卡，SIM卡与所述GPRS模块通过SIM卡接口电路连接，SIM卡实现身份验证；所述GPRS模块的用户身份验证机制中使用了一个三元组，包括一个128位的随机数RAND、用于用户验证的A3算法结果SRES以及由A8算法计算所得的64位密钥Kc；在网络侧，这个三元组由SGSN从归属位置寄存器处获取并存储于SGSN内部；其中，Ki是存储在SIM卡和HLR中的用户身份验证密钥，长度为128位；首先，所述用电终端向SGSN提出验证请求，SGSN接收到请求后，向HLR发送一个验证信息；HLR接收到该信息后，用随机数发生器产生一个在0和2128-1之间的128位随机数RAND，并利用该随机数以及自身存储的用户验证密钥Ki，使用A3算法得到结果SRES，使用A8算法得到GPRS加密算法的密钥Kc，并将随机数、SRES、Kc作为一个三元组发送回SGSN；然后，SGSN将三元组存贮起来，并将其中的随机数发送给用电终端；所述用电终端使用该随机数以及存储在自身SIM卡中的验证密钥Ki，利用A3算法计算出结果SRES并发送回SGSN；最后，SGSN将内部存储的三元组中的SRES与用户发回的SRES进行比较，如果二者相等，则用电终端通过了身份验证，随后SGSN将与终端进行是否需要对数据传输进行加密的协商和设定，并保证SGSN与用电终端之间加密解密的同时进行；协商成功后，身份验证过程结束。进一步地，所述远程监控中心根据对所述用电终端监控的情况，对所述用电终端进行控制操作或发送数据上传请求；即建立所述远程控制中心与所述GPRS模块之间的TCP协议，将控制命令或数据上传请求命令传送给所述GPRS模块；其中，所述远程监控中心与所述用电终端建立通信联络，接收上传数据包括：第一步，判断是否已建立了该远程控制中心与GPRS模块之间的TCP协议，若是则直接进行第二步，若否则设置远程控制中心与GPRS模块之间的TCP协议再执行第二步；第二步，启动套接字侦听；第三步，判断是否有来自GPRS模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网终端通信系统，其特征在于，包括依次连接的用电终端、信息采集模块、本地集中处理器、GPRS模块和远程监控中心，所述信息采集模块采集所述用电终端的数据信息，并且将所述用电终端的数据信息汇聚到所述的本地集中处理器中，通过所述GPRS模块与GPRS网络建立连接，将数据信息传送至所述的远程监控中心中；所述的远程监控中心对所述用电终端传输的数据信息进行分析处理，然后将控制指令发送回所对应的用电终端。

【技术特征摘要】
1.一种电网终端通信系统，其特征在于，包括依次连接的用电终端、信息采集模块、本地集中处理器、GPRS模块和远程监控中心，所述信息采集模块采集所述用电终端的数据信息，并且将所述用电终端的数据信息汇聚到所述的本地集中处理器中，通过所述GPRS模块与GPRS网络建立连接，将数据信息传送至所述的远程监控中心中；所述的远程监控中心对所述用电终端传输的数据信息进行分析处理，然后将控制指令发送回所对应的用电终端；其中，所述的用电终端采用物联网架构，结合物联网结构和协议规范，建立电力信息传输和设备间互联的层状结构数据模型；包括最底层的基本信息，被物联网范围内的所有设备所接收和感知，所述的基本信息包括设备功率、设备的ID以及设备的类型；第二层为扩展信息，用于用电请求，来源于用户操作或智能控制，需要给出请求信号，预计时间长度和请求级别，供调度程序分析处理；第三层是高级信息，是应答信息，来源于其它设备；还设置了附加信息层，除了该设备发送给专用设备的特殊信息外，用于信息的应用层加密与校验。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息采集模块包括配电变压器、电流互感器、电压互感器、前端信号处理器和低通滤波器，所述配电变压器与所述用电终端连接传送数据信息，并且通过所述电流互感器、电压互感器将所述用电终端的数据信息传输给所述前端信号处理器，然后通过所述低通滤波器传输给所述本地集中处理器；其中，所述配电变压器由三相电压、电流组合而成，通过所述的电流互感器、电压互感器对所述配电变压器源边和副边的三相电压、电流电气参数进行采集监测。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前端信号处理器包括电压采集前端处理电路和电流采集前端处理电路；其中，所述电压采集前端处理电路是将高电压信号按比例变换并对其进行直流偏置，以匹配测量电压；所述电压采集前端处理电路包含了电压转换电路、直流偏置电路和反相电路；所述电流采集前端处理电路是将电流转换为电压信号，并对其进行直流偏置和反相变换，使其满足所述本地集中处理器的模数转换范围。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述低通滤波器滤除信号的高频部分，采用巴特沃斯二阶低通滤波器，所述巴特沃斯二阶低通滤波器是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，而在阻频带则是逐渐下降为零。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地集中处理器是集成在芯片上的混合信号系统级单片机，能够进行数据采集和通信控制；其中，所述的本地集中处理器数据采集是完成对各通道数据的采集与存储，为所述的GPRS模块提供数据源；所述本地集中处理器内部有4352字节的内部RAM，用于存放临时数据；并且分配3900字节用于数据存储与传输，该3900字节分成13块，每块300字节，其中12块对应于存放各通道的采样数据；由于一个工频周期采样为10个点，所以RAM中的临时数据始终保留了各通道最近30个周期的数据。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述本地集中处理器通信控制流程包括：第一步，初始化系统时钟和端口，并且设置RAM；第二步，初始化定时器产生6000Hz...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远征，何清素，郭宝贤，周静，李垠韬，宋伟，张蕾，
申请(专利权)人：国家电网公司，北京汇通金财信息科技有限公司，国网冀北电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11