雙介質專變采集智能終端的研究

馬衛東

摘要：伴隨著新一輪能源革命的大潮，智能設備正越來越多的走進電力營銷領域。互聯網+形態的智能終端使得傳統的采集裝置功能得到極大的拓展，雙介質專變采集智能終端可以讓采集信息在多介質傳輸通道中連續傳播，避免了由于復雜環境下單一介質出現阻斷而導致的采集失敗問題，進而有效的提高了工作效率。

關鍵詞：雙介質專變采集;智能;終端;研究

1研究背景

無線公網（GPRS）是電力遠程抄表非常重要的通信方式之一，但由于無線公網信號覆蓋盲區的存在，約10%的遠程抄表采集終端無法實現數據傳輸，（山區中盲區高達40%-60%），采集盲區雖然所占比重不大，但所涉及的用戶多為大客戶（如山區礦廠等）。如不能有效解決盲區問題，則會影響電力負荷控制，進而造成用戶經濟損失，對公司的服務質量造成嚴重損害。

2技術原理及解決方案

2.1總體構想

電力線載波通信技術出現于上世紀二十年代，經過百年的發展，目前已經具有相當的規模和水平，進入上世紀90年代以來，我國電力事業和電力系統是以前所未有的速度迅猛發展，電網規模也越來越大，以數字載波通信、衛星通信、光纖通信為主的干線電力通信網絡已經初步形成，在多種通信手段競相發展的今天，電力線載波通信是地區網、省網的主要通信手段之一。電力線載波技術是以電力線作為傳輸通道的通信方式，也是電力系統中唯一不需要線路投資的有線通信方式，它具有經濟、穩定、可靠、不易破壞等特點。

雙介質專變采集裝置以電力線載波通信技術為基礎，穩定性好，抗干擾性強，徹底解決了無線公網覆蓋盲區遠程抄表的數據傳輸問題。

2.2技術原理

雙介質專變采集裝置采用電力線載波通信技術，利用電力線網絡作為信息傳輸媒介，通過載波方式將模擬或數字信號進行語音或數據傳輸的一種特殊通信方式。電力網作為電能量輸送的專用網絡，是國家基礎網絡之一，其網絡的建設質量、機械強度、安全經濟技術指標等方面都是經得起考驗的，它的覆蓋面之廣、容量之大是任何網絡都不能相比的。

主載波機接收到主站系統通過RS-232串口傳送過來的數據后，對該數據進行編碼、調制、濾波、放大等處理，放大后的載波信號通過載波信號接口傳送給耦合器設備，地埋電纜通過耦合器注入到線纜屏蔽層中，架空線通過裝置注入到架空線路與大地構成的信號傳輸回路中（高壓隔離電容的作用是隔離50HZ的工頻10KV高電壓，對于50K～500KHZ的載波信號是可以通過該電容的）。

電力架空線路的另一端從載波機安裝站點同樣安裝有耦合器設備，主載波機發送過來的載波信號經過耦合器設備傳送至從載波機，從載波機對載波信號進行放大、濾波、解調、解碼等處理還原出主載波機所發送的原始數據，再通過RS-232串口傳送給配電終端設備。

架空線利用相線與地構成的通道回路進行載波信號傳輸：

利用電纜屏蔽層左右載波信號媒介，通過電感耦合器將載波信號注入到電纜屏蔽層與大地之間構成的電路回路中，進行電纜端到端信號傳輸。

2.3解決方案

雙介質終端采集裝置載波通信支持一主多從方案。在一條10KV線路上，可以將一個有信號處的臺區作為主節點，將一個或多個無信號處的臺區作為從節點。

在主節點處需要的設備包括耦合器、主載波機和載波通訊管理機。在從節點處需要的設備包括耦合器、從載波機和從終端。

在有GPRS信號覆蓋的臺區安裝雙介質專變采集裝置主載波設備，主載波設備通過GPRS模塊連接主站;在無GPRS信號覆蓋的臺區安裝從載波設備，從載波設備通過串行口或485口連接集中器或者專變終端。

3關鍵技術

3.1 基于神經網絡的大數據服務器

智能終端的中心服務器采用神經網絡算法對來自各專變的多種電參數，環境參數進行綜合判斷，從而確定專變運行狀態及運維建議。

3.2 雙介質數據傳送體系

采用電力線載波和無線互聯網交替傳輸的方式跨越信號盲區，使得采集數據得以無障礙傳輸。

3.3 APP定位與協同排障

運維APP可以按照調度人員的指令提供異常終端的精確位置，運維人員到達后根據檢查狀況向調度人員核實異常原因，并現場遙控調整采集設備參數。

4 風險控制

a身份認證

本系統采用遠程密碼認證，在登錄系統時，系統的密碼是存儲在后臺數據服務器中，在本地輸入的密碼需要發送給遠端的后臺服務器，只有和服務器中的密碼一致，我們才被允許登錄系統。為了防止攻擊者采用離線字典攻擊的方式破解密碼，系統設置了在登錄嘗試失敗達到一定次數后鎖定賬號，在一段時間內阻止攻擊者繼續嘗試登錄。

c訪問授權

系統采用基于角色的訪問控制進行資源授權，其基本思想是，對系統操作的各種權限如菜單、按鈕和數據，不是直接授予具體的用戶，而是在用戶集合與權限集合之間建立一個角色集合。每一種角色對應一組相應的權限。一旦用戶被分配了適當的角色后，該用戶就擁有此角色的所有操作權限。這樣做的優勢是，不必在每次創建用戶時都進行分配權限的操作，只要分配用戶相應的角色即可，而且角色的權限變更比用戶的權限變更要少得多，這樣將簡化用戶的權限管理，減少系統的開銷。

d、關鍵數據加密

對系統數據庫中存儲的關鍵數據進行加密，將系統數據按照敏感字段安全需求程度不同劃分為兩類：一是登錄用戶的權限信息，包括登錄密碼等，采用不可逆加密算法進行加密，如MD5算法配合加密次數和“鹽”;二是實際的用戶的一些個人數據，如聯系人、電話號碼、住址等信息，采用可逆的加密算法進行加密，既考慮破解的難度，也考慮加加解密對系統的壓力。

e、會話管理

對訪問系統的會話進行統一的管理和控制，主要涵蓋三個方面的管理：一是會話超時管理，將超過設定閾值時間的無活動會話進行清理，既可以降低客戶端被非法使用的概率，又可以減輕系統壓力;二是會話清理間隔時間，定時清理失效會話，清理用戶直接關閉瀏覽器造成的孤立會話;三是登錄用戶數控制，確保同一個賬號只能同時一個在線。

5總結

雙介質專變采集智能終端通過以移動互聯網+電力網為載體，采集運維人員無需頻繁前往配電變壓器地點就可以通過統一平臺集中監控電纜運行狀態。節省了大量人員和資金的投入。通過智能平臺對數據的自動分析合理給出配變運行異常地點，及時派出運維人員檢查維護，將安全事故遏制在萌芽之中。對提高配電網運維水平具有明顯的促進作用，有效的提升了配電網電能輸送安全性，增進了用電客戶對電力部門服務水平的滿意度。