基于广域集群的储能通信控制方法、系统、设备及介质

技术领域

本申请涉及储能通信控制技术领域，尤其涉及一种基于广域集群的储能通信控制方法、系统、设备及介质。

背景技术

随着技术的发展，自动化装置广泛应用于电力系统，使得电力系统中各个自动化装置之间的相互通讯变得越来越多。电力自动化系统作为传输数据和信息的重要载体，以通信规约作为自动化设备间互联的基础。为了提高对电力自动化系统的通讯和维护作用，进一步了解不同通信规约的传输要求和研究传输报文，优化各个自动化装置的通讯规约显得非常关键。

目前，电力系统中的传统通信规约要求对控制对象单独、轮流下发控制指令，例如AGC(自动发电控制)、AVC(自动电压无功控制)等控制通信规约。然而当控制对象数量巨大时，可能出现在一个指令周期中无法完成对全部控制对象指令下发的情况，从而造成控制对象无法同步执行指令，进而不能达到预期控制效果。

发明内容

本申请提供了一种基于广域集群的储能通信控制方法、系统、设备及介质，以解决电力系统存在控制对象无法同步执行指令的情况的技术问题。

为了解决上述技术问题，第一方面，本申请提供了一种基于广域集群的储能通信控制方法，应用于储能通信控制系统，储能通信控制系统包括数据调度中心、纵向加密装置、储能交换机、指令集中解密装置和储能管理单元，储能通信控制方法包括：

利用纵向加密装置，通过非对称加密技术，对数据调度中心传输的控制报文进行加密，得到加密报文，控制报文中包含传输给至少一个储能管理单元的控制指令；

利用储能交换机，将加密报文传输至指令集中解密装置；

利用指令集中解密装置，对加密报文进行解密，得到每个储能管理单元的控制指令，并将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元。

在一些实现方式中，利用纵向加密装置，通过非对称加密技术，对数据调度中心传输的控制报文进行加密，得到加密报文，包括：

利用纵向加密装置，通过非对称加密技术计算纵向加密装置的加密密钥向量；

根据加密密钥向量，对控制报文进行加密，得到加密矩阵；

根据三阶斐波那契数列的递推矩阵，对加密矩阵进行变换，得到加密变换矩阵，加密变换矩阵为加密报文。

在一些实现方式中，利用纵向加密装置，通过非对称加密技术计算纵向加密装置的加密密钥向量，包括：

利用纵向加密装置，根据预设约定参数和纵向加密装置的第一私钥向量，计算纵向加密装置的第一公钥向量；

利用预设加密密钥计算公式，根据纵向加密装置的第一公钥向量和指令集中解密装置的第二公钥向量，计算加密密钥向量。

在一些实现方式中，利用指令集中解密装置，对加密报文进行解密，得到每个储能管理单元的控制指令，并将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元，包括：

利用指令集中解密装置，通过非对称加密技术计算指令集中解密装置的解密密钥向量；

根据三阶斐波那契数列的递推逆矩阵和解密密钥向量，对加密报文进行解密，得到解密矩阵；

基于预设验证策略，对解密矩阵进行验证；

若解密矩阵验证通过，则得到解密矩阵中的多个控制指令；

基于预设指令分配策略，将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元。

在一些实现方式中，利用指令集中解密装置，通过非对称加密技术计算指令集中解密装置的解密密钥向量，包括：

根据预设约定参数和指令集中解密装置的第二私钥向量，计算指令集中解密装置的第二公钥向量；

利用预设解密密钥计算公式，根据指令集中解密装置的第二公钥向量和纵向加密装置的第一公钥向量，计算指令集中解密装置的解密密钥向量。

在一些实现方式中，基于预设验证策略，对解密矩阵进行验证之后，还包括：

若解密矩阵验证不通过，则基于循环枚举法，重复对加密报文进行解密，直至解密矩阵中的每一列相等；

当解密矩阵中的每一列相等时，定位解密矩阵中的枚举值，枚举值所在列为控制指令。

在一些实现方式中，基于预设指令分配策略，将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元，包括：

基于预设功率指令计算公式，根据多个控制指令，计算每个储能管理单元的功率指令；

根据储能通信控制系统的广域集群，将功率指令以预设广播机制同步下发至每个储能管理单元。

第二方面，本申请还提供一种基于广域集群的储能通信控制系统，包括数据调度中心、纵向加密装置、储能交换机、指令集中解密装置和储能管理单元；

数据调度中心，用于向储能管理单元传输控制报文，控制报文中包含传输给至少一个储能管理单元的控制指令；

纵向加密装置，用于通过非对称加密技术，对数据调度中心传输的控制报文进行加密，得到加密报文；

储能交换机，用于将加密报文传输至指令集中解密装置；

指令集中解密装置，用于对加密报文进行解密，得到每个储能管理单元的控制指令，并将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元；

储能管理单元，用于根据控制指令，执行储能控制操作。

第三方面，本申请还提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，存储器用于存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的基于广域集群的储能通信控制方法。

第四方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的基于广域集群的储能通信控制方法。

与现有技术相比，本申请至少具备以下有益效果：

通过利用纵向加密装置，通过非对称加密技术，对数据调度中心传输的控制报文进行加密，得到加密报文，控制报文中包含传输给至少一个储能管理单元的控制指令，实现对数据在传输过程中实现安全加密，提高数据传输的安全性，避免因数据泄露而造成严重损失的风险；再利用储能交换机，将加密报文传输至指令集中解密装置，保证加密报文传输通路的安全性；最后利用指令集中解密装置，对加密报文进行解密，得到每个储能管理单元的控制指令，并将多个控制指令以预设广播机制同步下发至对应的储能管理单元，从而实现将1个报文中包含的多个EMU指令分解到单个EMU，便于通过广播机制实现一次性同步下发多个被控对象的控制指令，进而实现同步控制。

附图说明

图1为本申请实施例示出的基于广域集群的储能通信控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例示出的基于广域集群的储能通信控制系统的结构示意图；

图3为本申请实施例示出的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种基于广域集群的储能通信控制方法的流程示意图。本申请实施例的能源安全预警方法可应用于基于广域集群的储能通信控制系统，所述储能通信控制系统包括数据调度中心、纵向加密装置、储能交换机、指令集中解密装置和储能管理单元。该系统可集成于计算机设备，该计算机设备包括但不限于智能手机、笔记本电脑、平板电脑、桌上型计算机、物理服务器和云服务器等设备。如图1所示，本实施例的基于广域集群的储能通信控制方法包括步骤S101至步骤S103，详述如下：

步骤S101，利用所述纵向加密装置，通过非对称加密技术，对所述数据调度中心传输的控制报文进行加密，得到加密报文，所述控制报文中包含传输给至少一个储能管理单元的控制指令。

在本步骤中，数据调度中心与纵向加密装置通信连接；纵向加密装置均设置在对应的数据调度中心处；纵向加密装置与储能交换机通信连接；储能交换机与指令集中解密装置通信连接；指令集中解密装置与储能管理单元通信连接。优选地，纵向加密装置通过通信网络分别与路由器通信连接，路由器与储能交换机通信连接。

其中，纵向加密装置对数据调度中心所采集的数据进行加密；指令集中解密装置对接收到的加密数据指令进行解密和分配；指令集中解密装置与纵向加密装置进行密钥协商配置。

具体地，数据调度中心用于传输电网自动化信息、调度指挥指令、继电保护与安全自动装置控制信息。是确保电力系统安全运行的关键，在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了重要的作用，并有力的保障了电力生产、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装置、远动、电网调度自动化等通信需要，在电力生产及管理中的发挥着不可替代的作用。

路由器就像是十字路口的交警，指导网络数据包的发送路径。路由器能够理解不同的协议，可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址，把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址。

纵向加密装置使用的是非对称加密技术(Diffie－Hellman)，又称公开密钥加密技术，通过公开密钥加密数据，抗攻击能力强，可有效防止中间人破译和攻击。通过斐波那(Fibonacci)矩阵和Diffie－Hellman加密方法FBDH可实现容错性加密。即双方约定一个整数g，一个素数N。首先，各自产生一个私有密钥x和y，并计算出各自的公开密钥X和Y，X和Y相互交换。其次，公开密钥交换后，双方计算出用于加密和解密的密钥K

在一些实施例中，所述步骤S101，包括：

利用所述纵向加密装置，通过所述非对称加密技术计算所述纵向加密装置的加密密钥向量；

根据所述加密密钥向量，对所述控制报文进行加密，得到加密矩阵；

根据三阶斐波那契数列的递推矩阵，对所述加密矩阵进行变换，得到加密变换矩阵，所述加密变换矩阵为所述加密报文。

在本实施例中，可选地，利用所述纵向加密装置，根据预设约定参数和所述纵向加密装置的第一私钥向量，计算所述纵向加密装置的第一公钥向量；利用预设加密密钥计算公式，根据所述纵向加密装置的第一公钥向量和所述指令集中解密装置的第二公钥向量，计算所述加密密钥向量。

示例性地，纵向加密装置与指令集中解密装置公开约定三个预设约定参数g，N和F

步骤S102，利用所述储能交换机，将所述加密报文传输至所述指令集中解密装置。

在本步骤中，储能交换机是一种用于电信号转发的网络设备，其它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，从而保证通信报文的传输安全。

步骤S103，利用所述指令集中解密装置，对所述加密报文进行解密，得到每个所述储能管理单元的控制指令，并将多个所述控制指令以预设广播机制同步下发至对应的所述储能管理单元。

在本步骤中，所述指令集中解密装置包含有指令解密和指令分配。其中，指令解密负责将数据调度中心传输给储能管理单元(EMU)的加密报文通过私有密钥进行解密，再将1个报文中包含的多个EMU指令分解到单个EMU，同时完成通信规约的转换，即将主站指令转换为EMU/PCS所能接收的modbus或CAN通信协议。指令分配负责将解密后的指令分配到各EMU或PCS，并通过内网IP地址，通过广域内部局域网，基于UDP modbus协议将分配后的指令转发给各EMU或PCS。

在一些实施例中，所述步骤S103，包括：

利用所述指令集中解密装置，通过所述非对称加密技术计算所述指令集中解密装置的解密密钥向量；

根据三阶斐波那契数列的递推逆矩阵和所述解密密钥向量，对所述加密报文进行解密，得到解密矩阵；

基于预设验证策略，对所述解密矩阵进行验证；

若所述解密矩阵验证通过，则得到所述解密矩阵中的多个所述控制指令；

基于预设指令分配策略，将多个所述控制指令以预设广播机制同步下发至对应的所述储能管理单元。

在本实施例中，可选地，根据预设约定参数和所述指令集中解密装置的第二私钥向量，计算所述指令集中解密装置的第二公钥向量；利用预设解密密钥计算公式，根据所述指令集中解密装置的第二公钥向量和所述纵向加密装置的第一公钥向量，计算所述指令集中解密装置的解密密钥向量。

示例性地，纵向加密装置与指令集中解密装置公开约定三个预设约定参数g，N和F

可选地，所述基于预设验证策略，对所述解密矩阵进行验证之后，还包括：

若所述解密矩阵验证不通过，则基于循环枚举法，重复对所述加密报文进行解密，直至所述解密矩阵中的每一列相等；

当所述解密矩阵中的每一列相等时，定位所述解密矩阵中的枚举值，所述枚举值所在列为所述控制指令。

在本可选实施例中，采用容错处理方式进行处理：由于一个数据通过加密密钥向量加密后形成三个加密数据，解密后也应该是三个数据，如发现三个数据不等，则采用循环枚举法，重复解密过程，直至三个数据相等，定位枚举值，选中该枚举值所在列值，得到M＝(m

可选地，所述基于预设指令分配策略，将多个所述控制指令以预设广播机制同步下发至对应的所述储能管理单元，包括：

基于预设功率指令计算公式，根据多个所述控制指令，计算每个所述储能管理单元的功率指令；

根据所述储能通信控制系统的广域集群，将所述功率指令以预设广播机制同步下发至每个所述储能管理单元。

在本可选实施例中，由于在实际情况下，储能管理单元运行状态会导致PCS功率限值下降，因此需对储能管理单元进行实时动态功率分配调整。此处采用一种基于SOC均衡控制的功率指令分配策略，预设功率指令计算公式：

P

其中，P

可选地，所述储能管理单元具有对UDPmodbus通信协议的接口，例如常规EMU本身基于modbus协议，其只要采用UDP模式，则可实现对UDPmodbus指令的接收。

为了执行上述方法实施例对应的基于广域集群的储能通信控制方法，以实现相应的功能和技术效果。参见图2，图2示出了本申请实施例提供的一种基于广域集群的储能通信控制系统的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，本申请实施例提供的基于广域集群的储能通信控制系统，包括数据调度中心201、纵向加密装置202、储能交换机203、指令集中解密装置204和储能管理单元205；

所述数据调度中心201，用于向所述储能管理单元205传输控制报文，所述控制报文中包含传输给至少一个储能管理单元205的控制指令；

所述纵向加密装置202，用于通过非对称加密技术，对所述数据调度中心201传输的所述控制报文进行加密，得到加密报文；

所述储能交换机203，用于将所述加密报文传输至所述指令集中解密装置204；

所述指令集中解密装置204，用于对所述加密报文进行解密，得到每个所述储能管理单元205的控制指令，并将多个所述控制指令以预设广播机制同步下发至对应的所述储能管理单元205；

所述储能管理单元205，用于根据所述控制指令，执行储能控制操作。

在一些实施例中，所述纵向加密装置202，包括：

第一计算模块，用于通过所述非对称加密技术计算所述纵向加密装置的加密密钥向量；

加密模块，用于根据所述加密密钥向量，对所述控制报文进行加密，得到加密矩阵；

变换模块，用于根据三阶斐波那契数列的递推矩阵，对所述加密矩阵进行变换，得到加密变换矩阵，所述加密变换矩阵为所述加密报文。

在一些实施例中，所述第一计算模块，具体用于：

根据预设约定参数和所述纵向加密装置的第一私钥向量，计算所述纵向加密装置的第一公钥向量；

利用预设加密密钥计算公式，根据所述纵向加密装置的第一公钥向量和所述指令集中解密装置的第二公钥向量，计算所述加密密钥向量。

在一些实施例中，所述指令集中解密装置204，包括：

第二计算模块，用于通过所述非对称加密技术计算所述指令集中解密装置的解密密钥向量；

解密模块，用于根据三阶斐波那契数列的递推逆矩阵和所述解密密钥向量，对所述加密报文进行解密，得到解密矩阵；

验证模块，用于基于预设验证策略，对所述解密矩阵进行验证；

判定模块，用于若所述解密矩阵验证通过，则得到所述解密矩阵中的多个所述控制指令；

分配模块，用于基于预设指令分配策略，将多个所述控制指令以预设广播机制同步下发至对应的所述储能管理单元。

在一些实施例中，所述第二计算模块，具体用于：

根据预设约定参数和所述指令集中解密装置的第二私钥向量，计算所述指令集中解密装置的第二公钥向量；

利用预设解密密钥计算公式，根据所述指令集中解密装置的第二公钥向量和所述纵向加密装置的第一公钥向量，计算所述指令集中解密装置的解密密钥向量。

在一些实施例中，所述指令集中解密装置204，还包括：

循环模块，用于若所述解密矩阵验证不通过，则基于循环枚举法，重复对所述加密报文进行解密，直至所述解密矩阵中的每一列相等；

定位模块，用于当所述解密矩阵中的每一列相等时，定位所述解密矩阵中的枚举值，所述枚举值所在列为所述控制指令。

在一些实施例中，所述分配模块，具体用于：

基于预设功率指令计算公式，根据多个所述控制指令，计算每个所述储能管理单元的功率指令；

根据所述储能通信控制系统的广域集群，将所述功率指令以预设广播机制同步下发至每个所述储能管理单元。

上述的基于广域集群的储能通信控制系统可实施上述方法实施例的基于广域集群的储能通信控制方法。上述方法实施例中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。本申请实施例的其余内容可参照上述方法实施例的内容，在本实施例中，不再进行赘述。

图3为本申请一实施例提供的计算机设备的结构示意图。如图3所示，该实施例的计算机设备3包括：至少一个处理器30(图3中仅示出一个)处理器、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述至少一个处理器30上运行的计算机程序32，所述处理器30执行所述计算机程序32时实现上述任意方法实施例中的步骤。

所述计算机设备3可以是智能手机、平板电脑、桌上型计算机和云端服务器等计算设备。该计算机设备可包括但不仅限于处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是计算机设备3的举例，并不构成对计算机设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器30还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31在一些实施例中可以是所述计算机设备3的内部存储单元，例如计算机设备3的硬盘或内存。所述存储器31在另一些实施例中也可以是所述计算机设备3的外部存储设备，例如所述计算机设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述计算机设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，可以理解的是，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意的是，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。