配电自动化通信系统的开发与实现

本文对国际标准规约IEC60870-5-101规约在配电自动化应用中的问题进行了探讨。结合实际工程,采用Visual C#作为开发工具,利用多线程串行通信技术,开发并实现了配电自动化通信系统,保证了FTU采集的数据的快速上传。通过测试,系统满足开发要求,目前该系统已成功运行。     

配电网自动化DTU终端的103规约的安全性分析

IEC 60870-5-103规约是应用于继电保护设备的信息接口配套标准,传输的主要内容是与继电保护有关的信息.该报文进行的是明文传输,缺乏加密措施和数字签名机制,安全性较低.为了验证以太网传输的103规约存在安全隐患和风险,搭建了主站与配电网自动化DTU终端的通信实验环境.运用ARP欺骗手段对系统进行了中间人攻击测试,实验的结果表明以太网传输的103规约具有中间人攻击的风险.为了提高协议的安全性,提出了一种基于非对称密码算法的双向身份认证机制,并采用对称加密机制、数字签名技术确保传输报文的机密性和完整性,最后通过仿真测试验证该方法的有效性.     

配电网IEC60870-5-104协议的抗中间人攻击算法

馈线终端单元（Feeder Terminal Unit,FTU）采用IEC60870-5-104协议进行远动信息传输。但是由于该104协议报文采用明文传输,缺乏基于数字签名的认证机制,导致其存在中间人攻击的安全隐患。为了验证104协议通信存在的问题,本文构建了馈线终端FTU与主站的通信系统,验证了中间人攻击截获的104协议数据,为了增强协议安全,提出了一种基于身份认证的（BM-RAP,Bellovin-Merri based RSA&AES Protocol）改进方法,在虚拟机实验环境下,完成一次主从站身份认证时间在20-80毫秒之间,实验结果表明,该方法增强了抵御中间人攻击的能力。     

基于DSP的以太网103规约在电力监控系统中的应用

在电力监控系统中,既要对电力数据进行高精度的实时采样,又需要和上位机进行标准通信.利用DSP强大的数据处理与通信能力,对基于以太网IEC60870-5-103规约的通信系统进行了研究与开发,完成了软硬件系统的设计.利用DSP完成采样、滤波和用户I/O控制.在以太网链路上,采用TCP报文与UDP报文相结合的方式完成裁剪后的103通信,在实际应用中取得了良好的效果.     

智能配电网故障定位系统设计与研究

针对现有的配电网故障定位系统存在准确性和可靠性不高等问题,提出了基于馈线终端单元(FTU)技术和遗传算法的配电网故障定位系统。系统由FTU和主站SCADA构成,其中FTU由主控模块、输入输出模块及通信模块等构成。FTU的硬件采用双CPU体系结构,主控模块以数字信号处理器DSP为核心,通过相电流突变量法进行故障判断;通信模块以32位ARM嵌入式处理器为核心,负责与主站进行实时通信以及外围事物管理。FTU的软件则基于μC/OS-II嵌入式操作系统,设计了多任务、多缓冲区的结构。主站的故障区段定位软件以遗传算法为核心,根据FTU传递来的故障电流信息迅速找到故障区段。仿真试验表明,该算法容错性和实用性强。     

光伏电站远程监控系统设计

本文主要论述分散式光伏电站远程监控系统的设计与实现。远程监控系统主要由基于B/S的三层体系结构主站、基于ARM的智能终端以及基于单片机的数据采集装置组成。数据采集装置主要采集光伏电站的电压电流等信息,通过RS232串口传给智能终端;智能终端分析处理采集的数据,通过GSM短信机制和主站通信,从而实现光伏电站的远程监控。     

基于GPRS的输电线路状态数据采集通信系统的设计与实现

设计了一种用于架空输电线路状态监测的数据采集通信系统.该系统利用SoC微控制器实现输电线路状态参数的采集,控制内嵌TCP/IP协议的Motorola G24无线通信模块通过公用移动通信网移动分组交换业务(GPRS)与监控主站进行数据通信.给出了合理的通信控制方案,实现了实时可靠的数据通信和数据采集控制.     

基于窄带物联网RTU管网终端的设计与应用

针对我国水资源浪费严重、利用率低、监控方式落后、数据采集困难等问题,提出了一种基于窄带通信技术的物联网远程终端设备(RTU)。该终端采用STM32芯片为微控制核心,下行通信采用M-Bus、RS—485等两种通信方式,采集下行压力、流量、水质指标数据;上行通信采用基于窄带物联网(NB-IoT)通信方式,即BC28无线模块来实现功能设计,将采集到的数据信息回传到主站系统。实验和应用表明:该终端节约了水司后期的管理维护成本,监控效果较好,提高了管网的智能化水平,具有良好的应用前景。     

CANBUS2.0B在配电网自动化中的应用

我国配电网自动化试点工作目前正在全国各地展开,其主干通讯网均采用光纤自愈环或光纤以太网结构,通讯协议大都采用IEC870-5-101规约。根据配电网终端信息量的不同,对于大型开闭所或配电所,使用多台FTU监控开闭所的全部信息,采用CANBUS现场总线技术实现FTU间隔层网络通信。CANBUS控制芯片SJA1000支持CAN2.0B协议,在原CAN2.0A协议的基础上扩展了ID的位数,又在过滤接收功能里增加了双滤功能,因而更加适用于具有多网络节点,需要实时传输信息,能够广播传输信息的配电网自动化终端层。     

IEC104规约与DL/T 645规约转换的设计与实现

介绍了DL/T 645规约与IEC60870-5-104规约转换的模型及其软件实现,实现了智能配变终端既能实时监测电能表的数据,又能实时与主站通信。经过反复调试运行,验证了该规约转换的可靠性。     

遥测站采用HTTP协议传输图片的应用研究

针对遥测站采用水利行业规约传输图片效率较低等问题,为在水文自动测报系统中基于移动通信网络或者有线嵌入式以太网灵活、高效地传输图片,介绍遥测站的数据特点、拍摄图片的常用压缩格式和传输方式,研究在遥测终端机中应用HTTP协议传输图片的过程。采用HTTP协议,将遥测终端机作为客户端与服务器建立起TCP连接,应用层按照HTTP协议将要发送的信息组织成请求报文进行发送,不考虑数据分包、失败重传和数据校验机制,由下层TCP/IP协议负责数据可靠传输,服务器将接收的二进制流数据保存成图片。相较于2种水利行业规约,采用HTTP协议传输图片,时效性更强,可以兼容很多互联网的通信应用,方便与各种服务接口对接。     

一种基于CCSDS AOS 协议的分包遥测调度算法

目前,大部分航天器都采用了基于CCSDS协议体系的分包遥测体制,具有较好的灵活性及较高的信道利用率.但是,传统的分包遥测体制大多只利用了协议体系中的包多路复用机制,在某些应用场景下,对下行遥测数据流的控制能力显得不足.提出了一种充分利用CCSDS AOS协议信道两级复用机制的遥测数据同步调度算法,在包调度层面进行分系统遥测帧速率控制,在虚拟信道层面进行系统遥测速率控制.相比传统的分包遥测体制,本算法具有更强的灵活性.通过仿真验证了算法的可行性.     

基于XML的电力二次设备异构规约建模与转换

电力系统中电力规约的可靠运行很大程度上关系到电力二次设备的数据传输与交换,规约的多样性对电网通信造成了很大影响.通过对IEC101,IEC104,DL/T645三种主流传统规约以及IEC61850规约的报文格式和传输流程的分析,设计了传统规约与IEC61850之间的报文字段映射机制.分析形式化描述方法,结合异构规约报文格式的特点,建立了规约抽象帧模型,并采用XML描述语言对规约抽象帧进行形式化的描述.采用工厂模式建立了电力二次设备异构规约的通信自动适配系统,实现规约间的匹配与转换.     

C波段基站式多目标遥测网络构建技术

随着航空工业的不断发展,现行航空测试使用的IRIG-106标准的S波段单向点对点的PCM数据传输体制已不能满足新技术、新测试发展的需求,需要突破现有传输体制,探索数据传输新模式;文中结合美国iNET标准,选定C波段作为遥测传输频段,在成熟的网络通信技术的基础上,开展C波段基站多目标遥测网络构建技术研究,主要从架构设计、接入体制、系统研制等方面进行了研究;最后通过构建C波段基站式多目标遥测网络飞行试验演示验证系统进行了验证;验证结果表明文中设计的系统能够实现遥测数据的传输;通过C波段基站式多目标遥测网络构建技术的研究,突破了传统遥测体制,实现了基于C波段的基站式遥测数据传输,为实现高速、双向、多目标空地数据传输提供基础。     

基于多种通信协议的高炉渣粒化监控系统设计

针对某炼铁厂高炉渣粒化监控系统在改造过程中存在新、老设备之间通信协议不兼容、现场设备分散性强的问题,设计了一种基于多种通信协议的高炉渣粒化监控系统。该系统采用多级网络、多协议的数据集成方式:具有ModBus通信接口的现场设备采用Profibus-ModBus协议总线桥完成ModBus RTU到Profibus的数据转换,具有Profibus-DP通信接口的现场设备通过各自的Profibus-DP通信板直接接入DP网络,具有AS-i通信接口的现场设备通过通信处理器将LOGO中的数据集成到Profibus-DP主站中,非智能通信设备通过由ET200M及I/O扩展模块组成的若干个远程I/O从站交换数据;在高炉渣粒化车间建立能够独立运行的过程监控PC站,对整个系统的重要工艺参数进行实时监控;将过程监控PC站的相关数据通过协议转换的方式集成到企业管理层的监控中心PC中。实际应用表明,该系统运行稳定可靠,达到了改造要求。     

面向水环境监测的无线传感器网络数据视频基站设计

基于无线传感器网络的水环境监测系统包括数据监测节点、数据视频基站、远程监测中心等三部分,可对水温、pH值、浊度、电导率、溶解氧等水环境参数和重点区域的视频信息进行感知、采集、处理和传输,进而实现对水库、湿地、湖泊、江河、海洋等大范围水域的监测。数据视频基站在监测网络中充当数据监测节点和CDMA网络之间的网关,是整个系统的通信枢纽。本文研究了一种基于ARM-DSP双处理器架构的数据视频基站,并阐述了其硬件系统和软件系统设计。该基站采用ZigBee和CDMA无线传输技术,实现了基站与传感器网络、基站与远程监测中心的双向高效通信,满足了水环境远程实时监测系统的要求,在工业控制、智能家居、医疗监护、智能交通等领域亦具有广阔的应用前景。     

热电厂能源与动力管理信息系统开发与应用

针对于某橡胶集团热电厂控制室分散,采集点位多,人力成本高,管理难度大等问题,详细介绍了基于西门子S7-1500PLC与Wincc的管理信息系统的方案设计,硬件设计及上位机组态软件设计;其中PLC建立分布式I/O负责热电厂中7个子系统中设备的数据采集,数据传输;系统中现场设备分为四类,包括三菱F700变频器、MODBUS设备、模拟量传感器、数字量传感器,现场设备与PLC建立通讯,采集数据;Wincc通过建立多客户机模式实现对系统的视频监控、画面监控、数据储存、数据报警和数据查询;整体通讯方案架构采用PROFIBUS-DP现场总线通讯协议,由ET200SP建立起PROFIBUS-DP从站,S7-1500PLC作为主站,为保证主站与从站之间的稳定通讯,采用光纤进行信号传输;多块PLC之间采用西门子特有的通讯方式:一块PLC作为IO Controller,其余PLC作为IO Device,可实现数据的交互;该系统运行稳定可靠,可减少企业人力成本,实现系统的信息化管理,具有广泛的应用价值和发展前景。