一种基于电力系统的随机数产生方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电力系统的随机数产生方法，包括系统采集N路电气量信息，对其分别进行去周期分量处理，形成N路噪声分量；从所述多路噪声分量中随机选择M路噪声分量进行函数运算，并对结果进行T次循环迭代，产生所需要的随机数。所述电气量信息为电力系统中线路、主变等一次设备的电压或者电流模拟量，其表达式为：电气量信号总量＝基波分量+谐波分量+噪声分量；特别地，当接入直流系统时，所述基波分量为直流常数量，谐波分量为零。采用本发明专利技术技术方案，基于二次设备自身采集的电气量可产生可靠的真随机数，应用于各种要求使用真随机数的场合，例如加密系统中，且不需要增加额外的硬件开销。

A random number generation method based on power system

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力系统的随机数产生方法
本专利技术涉及电力系统随机数
，特别涉及一种基于电力系统的随机数产生方法。
技术介绍
在电力系统的多种场合中，随机数到处可见，传统的随机数产生大都是使用CPU软件产生的伪随机数，一般是从CPU获取内存地址等处获取随机种子，使用特定的随机算法生成结果。在一般的应用场合中，伪随机数可以满足需求，但是如果在某些要求严格的场合，比如加密系统中，伪随机数具有一定的规律性，容易被破解，影响加密系统的安全性。这时候就需要使用真随机数来加强加密系统的安全，而一般的做法需要使用额外的专用芯片，增加了硬件开销。在电力系统中，继电保护装置和安全自动装置等二次设备本身采集了线路、主变等一次设备的电压、电流等电气信号。这些电气信号中含有包括一次系统噪声、装置的板件电路噪声等随机信息，可以用作随机数的产生，所以我们提出了一种基于电力系统的随机数产生方法，用以解决上述所提出的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的在一般的应用场合中，伪随机数可以满足需求，但是如果在某些要求严格的场合，比如加密系统中，伪随机数具有一定的规律性，容易被破解，影响加密系统的安全性。这时候就需要使用真随机数来加强加密系统的安全，而一般的做法需要使用额外的专用芯片，增加了硬件开销的缺点，而提出的一种基于电力系统的随机数产生方法。为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一个方面，一种基于电力系统的随机数产生方法，包括系统采集N路电气量信息，对其分别进行去周期分量处理，形成N路噪声分量；从所述多路噪声分量中随机选择M路噪声分量进行函数运算，并对结果进行T次循环迭代，产生所需要的随机数。作为上述技术方案的进一步描述，所述电气量信息为电力系统中线路、主变等一次设备的电压或者电流模拟量，其表达式为：电气量信号总量＝基波分量+谐波分量+噪声分量；特别地，当接入直流系统时，所述基波分量为直流常数量，谐波分量为零。作为上述技术方案的进一步描述，所述M路噪声分量根据实际情况和具体应用需求可以任意选定，且M≤N，所述迭代次数T根据实际情况和具体应用需求可以任意选定。作为上述技术方案的进一步描述，所述基波分量与谐波分量均为周期分量，可通过傅里叶算法计算得出；所述噪声分量为非周期分量，通过信号总量扣除基波分量与谐波分量得出。作为上述技术方案的进一步描述，所述的随机选择信号产生机理为：设定基波合成量X合成＝f1(X1，X2，…，XN)，其中Xi为第i路基波分量；设定噪声合成量A合成＝f2(A1，A2，…，AN)，其中Ai为第i路噪声分量；因参与计算的噪声通道数量为M，故可选取的噪声通道组合方式数量构建噪声通道的集合R＝{B1，B2，…，BG}，其中，集合R中的元素Bi为M路噪声的各种不同组合，选定R中其中一个组合BD，其中的随机序号D通过D＝f3(X合成,A合成,G)获取；BD包含的M路噪声通道依次记为AE1，AE2...AEM。作为上述技术方案的进一步描述，所述基波合成量X、噪声合成量A和随机序号D的产生函数f1、f2、f3并可根据需求选定任意函数，一般地可选用：f3＝((int(X合成)modint(A合成))modG)+1，其中，int为取整函数。作为上述技术方案的进一步描述，所述随机数初始值记为K0＝1，获取第一次选取的M路噪声分量，计算第一次噪声结果Q1＝f4(BD)，计算第一次随机数K1＝K0Q1，下一采样周期重新采集新的噪声分量组合B′D；计算新的噪声结果Q2＝f4(B′D)，计算第二次随机数K2＝K1Q2；设定的迭代次数为T，重复以上步骤，最终的随机数结果为K＝KT-1QT。作为上述技术方案的进一步描述，所述计算噪声结果函数f4可根据需求选定任意函数，一般地可选用根据本专利技术实施例的另一个方面，本专利技术采集继电保护装置和安全自动装置等二次设备接入的多路电气量，并从中分离出周期性的电力系统基波信号与谐波信号，利用剩下的噪声信号作为随机数产生信息，同时为了进一步提高随机性，利用随机选择器选择多路噪声信息，经多次迭代计算，最终产生随机数。作为上述技术方案的进一步描述，所述接入的电气量，即电力系统中线路、主变等一次设备的电压或者电流交流模拟量，信号包含了基波信号、谐波信号以及各种噪声信号。作为上述技术方案的进一步描述，基于装置本身采集的电气量信息，通过傅里叶算法分离各路周期性的基波分量和谐波分量后，缓存剩余的N路噪声分量。本专利技术中：利用各路基波总量与噪声总量构建随机选择器，对缓存的所有噪声分量进行随机选择，选取多路噪声信息构建基础随机量，然后在每个采样周期进行相同的操作，并与上一次结果进行迭代相乘，使其结果不可预测，生成可靠的随机数K。综上所述，采用本专利技术技术方案，基于二次设备自身采集的电气量可产生可靠的真随机数，应用于各种要求使用真随机数的场合，例如加密系统中，且不需要增加额外的硬件开销。附图说明图1为本专利技术提出的一种基于电力系统的随机数产生方法的整体结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一参照图1，一种基于电力系统的随机数产生方法，包括如下步骤：S1：指定装置采集的N路电气量，设定用于计算的噪声路数记为M，则计算可选取的噪声组合方式数量另设定迭代次数记为T。S2：装置采集所述的N路电气量信息。S3：根据采集到的N路电气量，各路电气量信号总量满足：电气量信号总量＝基波分量+谐波分量+噪声分量；通过傅里叶算法计算出其中的基波分量与谐波分量，均为周期分量，从电气总量中分离，剩余噪声分量。S4：通过随机选择器选择用于计算的噪声组合，具体方法如下：取所有通道的基波合成量为X合成＝f1(X1，X2，…，XN)，噪声合成量为A合成＝f2(A1，A2，…，AN)，一般地，选取构建噪声的集合R＝{B1，B2，…，BG}，其中，集合R中的元素Bi为M路噪声的集合；选定R中其中一个组合BD，其中的随机序号D通过D＝f3(X合成,A合成,G)获取，一般地，f3选用以下公式：f3＝((int(X合成)modint(A合成))modG)+1，其中，int为取整函数；BD包含的M路噪声通道依次记为AE1，AE2...AEM。S5：随机数初始值记为K0＝1，计算第一次噪声结果Q1＝f4(BD)，一般地，选取计算第一次随机数K1＝K0*Q1。S6：为了提高生成随机数的不可预测性，根据设定的迭代次数对电气量数据进行多次采样，重复步骤S1-S5的过程进行多次迭代，最终生成的随机数结果K＝KT-1QT，其中T为设定的迭代次数，每次输出的新随机数均为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：包括系统采集N路电气量信息，对其分别进行去周期分量处理，形成N路噪声分量；/n从所述多路噪声分量中随机选择M路噪声分量进行函数运算，并对结果进行T次循环迭代，产生所需要的随机数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：包括系统采集N路电气量信息，对其分别进行去周期分量处理，形成N路噪声分量；
从所述多路噪声分量中随机选择M路噪声分量进行函数运算，并对结果进行T次循环迭代，产生所需要的随机数。


2.根据权利要求1所述的一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：所述电气量信息为电力系统中线路、主变等一次设备的电压或者电流模拟量，其表达式为：电气量信号总量＝基波分量+谐波分量+噪声分量；
特别地，当接入直流系统时，所述基波分量为直流常数量，谐波分量为零。


3.根据权利要求1所述的一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：所述M路噪声分量根据实际情况和具体应用需求可以任意选定，且M≤N；
所述迭代次数T根据实际情况和具体应用需求可以任意选定。


4.根据权利要求1和2所述的一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：所述基波分量与谐波分量均为周期分量，可通过傅里叶算法计算得出；
所述噪声分量为非周期分量，通过信号总量扣除基波分量与谐波分量得出。


5.根据权利要求1所述的一种基于电力系统的随机数产生方法，其特征在于：所述的随机选择信号产生机理为：
设定基波合成量X合成＝f1(X1，X2，…，XN)，其中Xi为第i路基波分量；
设定噪声合成量A合成＝f2(A1，A2，…，AN)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴华，黄立贤，于浩，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东;44