一种微电网远程数据管理方法

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种微电网远程数据管理方法。

背景技术

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，本发明中所指微电网是指由光伏、柴发、储能系统组成的小型发配电系统。

微电网主要运行在电力欠发达地区如海岛地区等，由于自然环境较差，给微电网监控维护带来了较多难处，传统的运营监控系统采用本地就近监控，主要通过网线或485串口线等方式接入，这种方式大大限制了运维方式的灵活性，如空间受限、数据传输距离受限等。随着无线网络、互联网、云计算等技术的兴起，当前已经普遍采用无线数据传输进行监控的方式，但在这些方式中多数都是采用如下两种方式：

方式1、在数据源侧增加无线数据传输单元(DTU)，同时在远端增加网络服务器，将数据透传至服务器，然后定制解析数据供应用端使用，其原理见图1；

方式2、在数据源侧增加无线数据传输单元(DTU),将数据传输至公有云平台，如阿里云等，然后根据该共有平台提供的方法定制数据处理供应用端使用。其原理见图2。

以上两种方式都存在一定弊端，方式1中需要在服务器端定制开发数据解析程序，该程序根据现场数据的不同而不同，同时需要考虑传输安全性等，需要进行个性化开发，具有较大的复杂度和专业性。方式2需要结合所使用的共有云平台接口，获取相关数据进行处理，利用第三方平台虽然减少了数据量大带来的性能冲击，但由于三方平台是针对所有行业数据进行处理的，无行业针对性，所以需要定制开发相关解析程序，这无疑增加了应用复杂度。

因此，有必要提供一种新的微电网远程数据管理方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种在易用性、安全性、经济性等各方面都进行了大幅改善，可大大提高使用便捷性,做到即插即用的微电网远程数据管理方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的微电网远程数据管理方法包括以下步骤：

S1：约定上传数据内容，数据内容包括：光伏、柴发、储能和负载，在DB以及Redis中建立与之想对应的字段；

S2、创建CA文件，该文件分为私钥、公钥、证书三个，根据客户通信管理机编号Qid,注册生成唯一的绑定关系文件，所述CA文件需要安装至通讯管理机，从而与服务端绑定；

S3、通信管理机客户端导入相关配置文件，包括证书文件、数据南向采集配置文件、北向连接相关配置文件；

S4、根据约定的六元组服务端校验客户端的合法性；

S5、服务端验证及数据处理：

服务端接收请求后启动数据连接校验程序，根据客户端上传的密码等信息，利用验证树的根hash和各个连接设备resultid来校验结果是否合法。

优选的，所述S1中：所述光伏包括当前总功率，总发电量，当日发电量，二氧化碳减排量，直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、频率、功率因数，逆变器内温度；所述柴发包括当前总功率，总发电量，三相电压、三项电流、电网频率、功率因数、油温、油压、转速；所述储能包括放电功率、充电功率、总充电量、总放电量、SOC、SOH、电池温度、充电时间、放电时间；所述负载包括有功功率、无功功率、电压、电流、频率。

优选的，所述S4中根据约定的六元组服务端校验客户端的合法性包括将username、Password、Topic、StationId、DeviceID和GroupID作为参数。

优选的，将username、Password、Topic、StationId、DeviceID和GroupID作为参数进行判断的规则：

False if(username)！＝target_username

False if(password)！＝target_password

False if(topic)！＝target_topic

Result＝False if(StationID)！＝target_StationID

False if(DeviceID)！＝target_DeviceID

False if(GroupID)！＝target_GroupID

True

只有所有条件都满足且结果返回true时校验通过，其中：

Username：请求连接客户端的用户名；

Password：请求连接时服务端的密码；

Topic：本次连接该微网系统的数据主题；

StationId：请求连接的微电网电站ID；

DeviceID：请求连接的客户端设备ID；

GroupID：表示请求客户端获得的CA证书组编号。

与相关技术相比较，本发明提供的微电网远程数据管理方法具有如下有益效果：

本发明提供一种微电网远程数据管理方法，解决了光伏、柴发、储能构成的微电网领域远程数据处理及监控中存在的易用性问题、安全性问题和专业性操作问题，做到了即插即用、随时部署，随时访问。

附图说明

图1为现有的微电网无线数据传输进行监控一种方式的原理图；

图2为现有的微电网无线数据传输进行监控另一种方式的原理图；

图3本发明提出的微电网远程数据管理方法分别在数据源侧和中央服务端增加硬件和软件的原理图；

图4为本发明提出的微电网远程数据管理方法的流程图；

图5为本发明提出的服务端接收请求后启动数据连接校验程序的原理图；

图6为本发明提出的数据首先进入MQ，消费模块获取后实时数据按照步骤S1约定的数据类型写入redis，同时提供给WEBServer，历史数据进入DB做持久化的具体原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1-6，本发明提出的方法分别在数据源侧和中央服务端增加硬件和软件，见图3，其主要内容为：

一、数据源侧增加基于ARM架构的可编程数据通信管理机sinosoargate，包括如下功能：

配置管理单元：根据配置文件中对预获取数据的内容进行处理。

数据采集单元：其作用是南向采集微电网数据管理单元数据，支持modbus/TCP、modbus/rtu、OPC/UA协议。

数据解析单元：数据采集到后按照配置中的各项参数进行数据解析，并打包组合为固定格式。

数据传输单元：数据经过运算解析后按照既定格式与中央服务器通信。

二、中央服务器侧安装自主研发的sinocloudcore平台软件，该平台可自动对接通信管理机数据并进行自动处理。主要包括如下内容：

定义数据六元组：

{username,

Password,

Topic,

电站ID,

设备编号,

数据组编号}，其作用是进行现场端设备和数据类型的识别。

CA授权单元：主要有两个功能，一是接收通讯管理机数据连接请求；二是自动编译和生成带有CA证书和数据连接公钥和私钥文件，从而与客户端通信管理机私钥形成一对一的绑定关系。

数据解析模块：该模块包含两个主要功能，首先对上传的数据进行解析，其次将解析后的数据存储。

数据服务模块：主要功能是提供数据对外服务，包括WEB服务API、实时数据存放redis等。

本专利提出的一种微电网数据管理方法执行步骤为：

S1:约定上传数据内容，数据内容包括：光伏：当前总功率，总发电量，当日发电量，二氧化碳减排量，直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、频率、功率因数，逆变器内温度。柴发：当前总功率，总发电量，三相电压、三项电流、电网频率、功率因数、油温、油压、转速。储能：放电功率、充电功率、总充电量、总放电量、SOC、SOH、电池温度、充电时间、放电时间。负载：有功功率、无功功率、电压、电流、频率。在DB以及Redis中建立与之想对应的字段，如下结构：

S2、创建CA文件，该文件分为私钥、公钥、证书三个，根据客户通信管理机编号Qid,注册生成唯一的绑定关系文件，该文件需要安装至通讯管理机，从而与服务端绑定。

S3、通信管理机客户端导入相关配置文件，包括证书文件、数据南向采集配置文件、北向连接相关配置文件。其中采集数据文件格式为：

其中:Field表示上传数据字段名称；

Type表示上传数据类型；

address表示数据地址。

采集数据配置信息格式为：

其中：Groupname表示发电设备类型，可表示PVdata、Gendata、Bessdata；Frequcy表示数据的采集频率，例如10S；Device_IP表示拟采集设备数据IP地址；Slave_id表示采集设备从站地址。

S4、根据约定的六元组服务端校验客户端的合法性，即将

{username、Password、Topic、StationId(电站ID)、DeviceID(设备编号)、GroupID(数据组CA编号)}作为参数进行判断，校验规则如下：

只有所有条件都满足且结果返回true时校验通过，其中：

Username：请求连接客户端的用户名；

Password:请求连接时服务端的密码；

Topic:本次连接该微网系统的数据主题；

StationId:请求连接的微电网电站ID；

DeviceID:请求连接的客户端设备ID；

GroupID:表示请求客户端获得的CA证书组编号。

S5、服务端验证及数据处理：

服务端接收请求后启动数据连接校验程序，根据客户端上传的密码等信息，利用验证树的根hash和各个连接设备resultid来校验结果是否合法，原理如图5所示，如果默认情况下该校验树存在所有的客户端节点信息，则信息量庞大，验证效率太低，所以执行从底部记录相关的target_data目标值，最后通过root_resultid验证即可。

数据处理：校验通过后将接收到的结构体信息进行拆包和分流，信息首先被按照预定义的规则解析，其解析方式为：

{"timestamp":now,"group_name":"Groupid1","values":{(.srcName):{(.tagName):{"raw_data":(.dataValue),"status":1}}}}

数据首先进入MQ,消费模块获取后实时数据按照步骤S1约定的数据类型写入redis，同时提供给WEBServer，历史数据进入DB做持久化，其原理如图6所示；

与相关技术相比较，本发明提供的微电网远程数据管理方法具有如下有益效果：

本发明提供一种微电网远程数据管理方法，解决了光伏、柴发、储能构成的微电网领域远程数据处理及监控中存在的易用性问题、安全性问题和专业性操作问题，做到了即插即用、随时部署，随时访问。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。