适用于公用网络通信的电力终端自动接入管控体系研究

并网电站以及大型风光互补电将会在公共电力有更大的发展空间。电动汽车的发展也会给光伏发电迎来新的起点，在未来，光伏发电有可能得到更大规模的发展。6 结语

环境污染问题会带来很多其他的问题，化石能源的开发利用也到了一定程度，能源危机的与环境污染问题分不开。太阳能作为一种可再生的绿色能源一直受到高度的重视，而太阳能发电技术的应用则可以充分发挥出太阳能的优势。对于环境污染的改善也具有非常的意义。如何利用现有的技术和资源，更多地将光伏发电并网的也要关注起来，让太阳能在未来的经济发展中也可以占有一席之地。同时在应用中确定太阳能光伏并网发电施工技术和控制施工流程，这样可使得此技术更加优化进而推动光伏产业的不断发展。

参考：JIBRAN K,ARSALAN M H.Solar power tech-nologies for sustainable electricity generation a review[J].Renewable and sustainable energy re-views,2016(55):414-425；YE M D,WEN X R,WANG M Y,et al.Recent advances in dye-sensitized solar cells:from photoanodes,sensitizers and electrolytes to counter electrodes[J].Materials today,2015,3(18):155-162。

5 光伏发电的趋势及展望

技术层面，负责能量转换的光伏发电技术可以将光能转换为电能，刚好达到了可持续发展的能源系统的要求。虽然该技术还未成熟，还在不断的完善的阶段。但稳定增长和高增长率会随着技术的不断完善尽快的得到实现，为提供更加安全可靠的电力供应不断发展。未来科技的发展会带来发电成本的降低。未来市场上会层出不穷的涌现出更强的技术更好的的材料。更好的发展则会引导模块的转换效率将不断地上升。最后光伏模块的转换效率可达到30%～50%，可以更加全面的合理地利用太阳辐射能量。通信领域和边远地区在光伏发电系统中多被选择为主要应用地区，未来的应用范围可以扩充至水泵，工业领域以及屋顶发电系统等领域。常规电力越发紧张，光伏发电逐渐向公共电力规模不断靠近，屋顶光伏发电系统，大型光伏电站，中心引言：未来高度信息化、自动化和智能化的智能电网，需要在现有主网自动化设备和信息管控系统的基础上，新增大量新型智能终端（以下称“电力终端”）。这些电力终端未来将广泛应用于配电自动化、计量自动化、设备在线监测、环境质量感知、大规模储能、电动汽车充电、分布式电源监控以及微网和虚拟电网等诸多领域，是智能电网不可或缺的重要组成部分。本文研究一种适用于公用网络通信的电力终端自动接入管控体系，包含实现网络安全、终端管控、终端互动三大功能需求的技术体系。

维护的工作量都非常的大。以往使用的通信协议中只能实现数据之间的传输，并没有对数据关联进行说明，需要人工进行配电终端与主站之间数据点表的核对工作，但是工作量很大。实现设备自动辨识、设备校验等终端管控功能将有效降低电力终端的管理难度与强度。

1.3 终端互动

智能电网需要电力自动化终端的互动功能，但是公用网络通信接入方式下终端之间彼此难以知道对方是否合法，无法建立通信请求、终端之间不能进行互动（终端与终端之间的通信，终端与终端之间的自治控制、终端与终端之间的信息交换）。

云南电网有限责任公司电力科学研究院1 管控体系的要求与需求分析

1.1 网络安全

国家发展和改革委员会2014年第14号令《电力监控系统安全防护规定》，要求电力监控系统安全防护工作应当落实国家信息安全等级保护制度，按照国家信息安全等级保护的有关要求，坚持“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则，保障电力监控系统的安全。国家能源局国能安全〔2015〕36号《电力监控系统安全防护总体方案》强调安全防护主要针对电力监控系统，即用于监视和控制电力生产及供应过程的、基于计算机及网络技术的业务系统及智能设备，以及作为基础支撑的通信及数据网络等。基于公网的电力终端接入系统同样需满足上述要求。

1.2 终端管控

电力自动化终端与主站之间的“三遥”数据需要人工进行数据点表的核对，大量终端的接入导致电网自动化施工、

2 管控体系的系统架构

图1是针对本文需求提出的电力自动化终端公网安全接入网络架构解决方案示意图。此方案完全符合《电力监控系统安全防护总体方案》要求，也符合系统验证方所在南方电网公司最新的《南方电网电力监控系统网络安全三年（2018-2020）规划》以及《南方电网配电自动化系统安全防护技术规范》要求。

张旭东孙暄李孟阳适用于公用网络通信的电力终端自动接入管控体系研究 • 84 •

ELECTRONICS WORLD・探索与观察图1 电力自动化场景下的系统构架图

系统中各设备主要功能如下：管控集中器通过与配电终端管控单元建立VPN隧道，对配电主站与配电终端进行双向认证加密，实现双向身份鉴别；手持管理终端通过图像识别的方式辨识终端类型，使用手持管理终端可以在终端设备现场进行维护和管理；终端管控中心对管控集中器和终端管控单元进行集中管理；证书管理中心支持数字证书申请、签发和撤销的远程管理；终端管控单元部署在使用公网通信的电力自动化终端设备处，负责实现电力自动化终端设备的网络通信信息采集、纵向加密认证、执行管控中心命令、支持电力自动化终端设备间横向（点到点）通信的功能。

3 功能实现关键技术

3.1 加密隧道技术

网络隧道技术指的是利用一种网络协议来传输另一种网络协议，它主要利用网络隧道协议来实现这种功能。网络隧道技术涉及了三种网络协议，即网络隧道协议、隧道协议下面的承载协议和隧道协议所承载的被承载协议。隧道协议常用于建立VPN（虚拟专网）。隧道协议分为二层隧道协议和三层隧道协议。常用的二层隧道协议包括PPTP和L2TP，常用的三层隧道协议包括GRE和IPsec。IPsec是IETF制定的为保证互联网上传送数据的安全保密性的框架协议，包括报文验证头协议（AH）和报文安全封装协议（ESP）两个协议。IPsec支持隧道（tunnel）模式和传送（transport）模式两种工作方式。

IPsec用于安全性要求比较高领域。南方电网《电力监控系统安全防护技术规范》要求配网主站安全防护设备应能与配网终端安全防护设备建立国密标准的IPSec隧道实现数据的IP层加密和双向认证；南方电网《电力监控系统网络安全三年（2018-2020）规划》要求配网加密认证网关应能与配网终端安全模块建立VPN隧道实现数据的IP层加密和双向认证，其中VPN隧道实现的密码算法应采用国产商用密码算法，数字证书采用X.509格式。本文使用APN+VPN技术，实现非法设备识别、隔离等必备的网络安全处置手段。此外本项目计划研究网络安全等保在电力行业运用与提升改良。

3.2 数字加密技术

数据加密技术必须在保证信息安全的同时不影响信号的传输速率。数字证书是目前国际上最成熟并得到广泛应用的信息安全技术。通俗地讲，数字证书就是个人或单位在网络上的身份证。在本文的研究中，数字证书管理系统为设备签发符合X.509和国密标准的证书，此证书可以作为设备的身份ID。基于数字证书的信任链机制，设备之间能够确认彼此的合法性。X.509是密码学里公钥证书的格式标准。 X.509证书己应用在包括TLS/SSL在内的众多互联网协议里。同时它也用在很多非在线应用场景里，比如电子签名服务。X.509证书里含有公钥、身份信息和签名信息。对于经由可信的证书签发机构签名或者可以通过其它方式验证的证书，证书的拥有者就可以用证书及相应的私钥来创建安全的通信，或者对文档进行数字签名。3.3 基于CIM模型映射的设备辨识技术

本文采用以设备容器（EquipmentContainer）、核心命名（Naming）建立设备描述的CIM模型，并通过基于UML的模型工具将其转换为XML文本格式。不同类型的电力终端都有其通用的CIM模型（在面向对象编程中是类的概念，对应到数据库中会形成设备类型表）。单个终端在用户使用前，需在资产管理系统中注册出库（类似于面向对象编程中是类的实体化，对应到数据库就是设备使用表的一条包含设备码的记录）。当电力终端与终端管控单元第一次上电运行发送上行报文时，终端管控中心将比对上述信息中第一次需要比对的内容。当比对内容完全一致后，终端管控中心将记录通讯控制器发来的GPS位置信息，并下发系统给此终端的设备编号，完成基于CIM模型自动映射的设备自动辨识。3.4 基于对准则融合的设备校验技术

为了设备安全、稳定运行，防止设备在检修中被错误更换、参数被修改，本文对系统加入设备校验功能。设备校验主要包括三部分：第一是基于CIM模型的设备配置参数校验；第二是GPS位置信息校验；第三是系统动态码校验。

终端管控单元具有存储功能，能存储设备注册时的设备型号、配置参数、位置信息，终端管控中心对设备修改参数后管控终端也随之修改存储信息，使终保持终端管控单元和终端管控中心对设备的记录一致。3.5 基于CIM模型拓扑包的终端互联技术

本文扩展的电力终端互联模型构建有CIM模型的拓扑包，每个电力终端的CIM模型可以增加通信网络拓扑连接属性，确定它与其它终端的互联通讯关系。以上设备通信网络拓扑关系存储在系统中，并可以更改下发至各个终端管控单元。而电力终端在网络中有两种连接方式，一种是在同一个网段内地址固定的方式（包括局域网内固定IP地址、485网络或LORA网络固定设备地址等方式），此种方式只要按照系统确定的拓扑关系进行信息交互即可。另一种是都是公网的动态IP地址，这就需要终端管控中心在与各个终端管控单元进行TCP/IP连接时，要将已连接的需要进行互联的终端同时下发对方终端的IP地址，即可实现动态IP地址终端的信息互联。4 结束语

本文是适用于公用网络通信的电力终端自动接入管控体系研究，可接入的电力终端主要包括配电自动化终端、设备在线监测/环境质量监测、分布发电逆变器控制器、微网控制器、电能表、负荷控制终端、充电桩/站控制器等7类电力自动化终端设备。该管控体系可以广泛应用于在分布式能源接入、微电网和物联网智能状态感知等智能电网新场景。本研究同样为将来海量的物联网智能终端提供适用于公用网络通信的安全接入、状态管控、端到端互动等方面的技术支撑。基金项目：云南电网有限责任公司科技项目“基于电网专用通信协议的网络接入控制技术研究”（YNKJXM20180408）。

作者简介：张旭东（1991—），男，硕士研究生，工程师，现供职于云南电网有限责任公司电力科学研究院，研究方向：电力系统自动化、新能源发电与并网。

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