一种用于配电网的信息安全模块

技术领域

本发明涉及低压电路系统的信息安全，特别是涉及一种用于配电网的信息安全模块。

背景技术

电力线是当今最普通、覆盖面最广的一种物理媒介，由其构成的电力网是一个近乎天然的物理网络。如果在电力线路上加载载波通信信号，可以利用电力线路顺利实现通信数据传输。电力载波通信是唯一不需要线路投资的有线通信方式，它以电力网作为信道，实现数据传递和信息交换。

在电力线载波通信日趋成熟的时代，由于绝大多数的数据存储、处理设备（如计算机、打印机、复印机、传真机，工厂的数控机床等）离不开电力线，如果电力载波通信信道是以不为人们所知而建立的一条隐蔽通道，那么这些设备间处理的所有数据的信息安全就无密可保，这必将带来极大的安全隐患。

对信息安全有高要求的使用单位，不仅需要做好互联网的信息安全防护，还需做好电力系统的信息安全防护。因此，提供一种电力线路信息防窃密设备，用于对利用电力线载波通信作为隐蔽通信信道可能的技术窃密、泄密行为进行有效防护有着非常重要的社会需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于配电网的信息安全模块，通过电容、磁轭线圈、电阻等元件，对流经回路的电力载波通信信号进行多重滤波和多重阻隔，且不影响正常的工频电流，有助于保障配电网信息安全。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于配电网的信息安全模块，包括塑料外壳和设置于塑料外壳内的模块电路板；

所述模块电路板的上表面设置有四个接线端子，所述接线端子的一端与模块电路板焊接，另一端贯穿所述塑料外壳的顶板并延伸到塑料壳体外；所述塑料外壳的底板上设置有至少一个浇筑孔。

优选地，所述四个接线端子中，其中两个接线端子作为信息安全模块的输入端口，用于连接电力输入线路的L线和N线；另外两个接线端子作为信息安全模块的输出端口，用于连接电力输出线路的L线和N线。

优选地，所述塑料外壳的底板下表面上还设置有导向槽，所述导向槽中设置有在导向槽中滑动的定位卡子，所述塑料外壳的底板上设置有定位孔，所述定位卡子带有与所述定位孔相配合的定位销，所述销与定位孔配合锁定定位卡子在导向槽中的位置。所述定位卡子上设置有Z型弹性条，所述定位销位于Z型弹性条上。

所述模块电路板上集成有信息安全电路，所述信息安全电路包括第一差模信号抑制单元、共模信号抑制单元和第二差模信号抑制单元；

所述第一差模信号抑制单元包括磁轭线圈L1和磁轭线圈L2；所述共模信号抑制单元包括共模磁轭线圈L3、共模磁轭线圈L4、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2和电阻R3；所述第二差模抑制单元包括磁轭线圈L5和磁轭线圈L6；

所述磁轭线圈L1的第一端连接到信息安全模块输入端口的L线，磁轭线圈L1的第二端与所述共模磁轭线圈L3的第一端连接；所述磁轭线圈L2的第一端连接到信息安全模块输入端口的N线，磁轭线圈L2的第二端与所述共模磁轭线圈L3的第二端连接；

所述共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端连接，共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端连接，所述电阻R2的一端连接在共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端之间，电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的一端连接在共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端之间，电阻R3的另一端接地，所述电阻R1、电容C3、电容C4的第一端均连接在共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端之间，电阻R1、电容C3、电容C4的第二端均连接在共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端之间；

所述共模磁轭线圈L4的第三端与所述磁轭线圈L5的第一端连接，磁轭线圈L5的第二端连接到信息安全模块输出端口的L线，所述共模磁轭线圈L4的第四端与所述磁轭线圈L6的第一端连接，磁轭线圈L6的第二端连接到信息安全模块输出端口的N线。

所述磁轭线圈L1的第一端与磁轭线圈L2的第一端之间连接有电容C1，所述磁轭线圈L1的第二端与磁轭线圈L2的第二端之间连接有电容C2。

所述磁轭线圈L5的第一端与磁轭线圈L6的第一端之间连接有电容C5，所述磁轭线圈L5的第二端与磁轭线圈L6的第二端之间连接有电容C6。

所述共模磁轭线圈L3由两组线圈和一个圆环型磁芯组成，两组线圈绕制在同一个圆环型磁芯上，其绕制匝数、绕制方向一致；其中，第一组线圈的一端作为共模磁轭线圈L3的第一端，第一组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L3的第三端；第二组线圈的一端作为共模磁轭线圈L3的第二端，第二组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L3的第四端。

所述共模磁轭线圈L4也由两组线圈和一个圆环型磁芯组成，两组线圈绕制在同一个圆环型磁芯上，其绕制匝数、绕制方向一致；其中，第一组线圈的一端作为共模磁轭线圈L4的第一端，第一组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L4的第三端；第二组线圈的一端作为共模磁轭线圈L4的第二端，第二组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L4的第四端。

本发明的有益效果是：本发明通过电容、磁轭线圈、电阻等元件，对流经回路的电力载波通信信号进行多重滤波和多重阻隔，且不影响正常的工频电流，有助于保障配电网信息安全。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的仰视图；

图3为本发明的A-A剖视图；

图4为信息安全电路的原理示意图；

图5为本发明的应用原理示意图；

图中，1-输入端凹槽，2-接线端子，3-端子盖，4-塑料外壳，5-模块安装孔，6-输出端凹槽，7-底板，8-导向槽，9-定位卡子，10-定位孔，11-定位销,12-Z型弹性条，13-浇注孔，14-端子盖槽口，15-模块电路板，16-环氧树脂，17-顶板，18-螺孔凸台，19-底板固定条，20-螺钉，21-定位槽，22-安装导轨。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1~3所示，一种用于配电网的信息安全模块，包括塑料外壳4和设置于塑料外壳4内的模块电路板15；

所述模块电路板15的上表面设置有四个接线端子2，所述接线端子2的一端与模块电路板焊接，另一端贯穿所述塑料外壳4的顶板并延伸到塑料壳体外；所述塑料外壳4的底板7上设置有至少一个浇筑孔13。所述浇筑孔13用于注入液态环氧树脂，让液态环氧树脂浇注料充满塑料外壳4内腔，固化后的环氧树脂16将模块电路板15、接线端子2等部件完全封闭，阻隔外部环境的影响。

在本申请的实施例中，所述四个接线端子2中，其中两个接线端子作为信息安全模块的输入端口，用于连接电力输入线路的L线和N线；另外两个接线端子作为信息安全模块的输出端口，用于连接电力输出线路的L线和N线。

在本申请的实施例中，所述塑料外壳4的底板7下表面上还设置有导向槽8，所述导向槽8中设置有在导向槽8中滑动的定位卡子9，所述塑料外壳4的底板7上设置有定位孔10，所述定位卡子9带有与所述定位孔10相配合的定位销11，所述销11与定位孔10配合锁定定位卡子9在导向槽8中的位置。所述定位卡子9上设置有Z型弹性条12，所述定位销11位于Z型弹性条12上，通过Z型弹性条12的弹性力上保持定位卡子9对安装导轨22的夹持力。

在本申请的实施例中，塑料外壳的顶板17内壁设计有4个螺孔凸台18，模块电路板15通过螺钉20固定在螺孔凸台18上，使模块电路板15与外壳紧密地连接在一起；外壳的顶板上设置有与接线端子配合的凹槽结构，分别为输入端凹槽1和输出端凹槽6，在输入端凹槽1、输出端凹槽6的侧壁设置有端子盖槽口14，并利用端子盖3插接在端子盖槽口14中，使得端子盖3可以遮蔽接线端子2，避免操作人员误触带电的接线端子2；塑料外壳的顶板17与外壳底板7之间通过定位槽21确定组合定位状态，保证两者之间对位准确；在外壳底板7上设置有底板固定条19，通过环氧树脂16固化后包覆底板固定条19，将外壳的顶板17与外壳底板7紧密连接在一起；

在本申请的一些实施例中，外壳底板7上还设置了模块安装孔5，可以通过模块安装孔5将本申请的信息安全模块固定在安装板上；在本申请的另一些实施例中，还可以通过安装导轨22对信息安全模块进行安装，外壳的底板7设置导向槽8，定位卡子9可以在导向槽8中滑动。外壳底板7中设置有定位孔10，定位卡子9上有定位销11，定位销11与定位孔10形成契合关系，从而锁定定位卡子9在导向槽8中的位置，在该位置定位卡子9可以卡住安装导轨22，定位卡子9设置有Z型弹性条12，定位销11位于Z型弹性条12上，使得定位卡子9在锁定位置保持对安装导轨22的夹持力。

如图4所示，所述模块电路板10上集成有信息安全电路，所述信息安全电路包括第一差模信号抑制单元、共模信号抑制单元和第二差模信号抑制单元；

所述第一差模信号抑制单元包括磁轭线圈L1和磁轭线圈L2；所述共模信号抑制单元包括共模磁轭线圈L3、共模磁轭线圈L4、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2和电阻R3；所述第二差模抑制单元包括磁轭线圈L5和磁轭线圈L6；

所述磁轭线圈L1的第一端连接到信息安全模块输入端口的L线，磁轭线圈L1的第二端与所述共模磁轭线圈L3的第一端连接；所述磁轭线圈L2的第一端连接到信息安全模块输入端口的N线，磁轭线圈L2的第二端与所述共模磁轭线圈L3的第二端连接；

所述共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端连接，共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端连接，所述电阻R2的一端连接在共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端之间，电阻R2的另一端接地，所述电阻R3的一端连接在共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端之间，电阻R3的另一端接地，所述电阻R1、电容C3、电容C4的第一端均连接在共模磁轭线圈L3的第三端与共模磁轭线圈L4的第一端之间，电阻R1、电容C3、电容C4的第二端均连接在共模磁轭线圈L3的第四端与共模磁轭线圈L4的第二端之间；

所述共模磁轭线圈L4的第三端与所述磁轭线圈L5的第一端连接，磁轭线圈L5的第二端连接到信息安全模块输出端口的L线，所述共模磁轭线圈L4的第四端与所述磁轭线圈L6的第一端连接，磁轭线圈L6的第二端连接到信息安全模块输出端口的N线。

所述磁轭线圈L1的第一端与磁轭线圈L2的第一端之间连接有电容C1，所述磁轭线圈L1的第二端与磁轭线圈L2的第二端之间连接有电容C2。

所述磁轭线圈L5的第一端与磁轭线圈L6的第一端之间连接有电容C5，所述磁轭线圈L5的第二端与磁轭线圈L6的第二端之间连接有电容C6。

所述共模磁轭线圈L3由两组线圈和一个圆环型磁芯组成，两组线圈绕制在同一个圆环型磁芯上，其绕制匝数、绕制方向一致；其中，第一组线圈的一端作为共模磁轭线圈L3的第一端，第一组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L3的第三端；第二组线圈的一端作为共模磁轭线圈L3的第二端，第二组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L3的第四端。

所述共模磁轭线圈L4也由两组线圈和一个圆环型磁芯组成，两组线圈绕制在同一个圆环型磁芯上，其绕制匝数、绕制方向一致；其中，第一组线圈的一端作为共模磁轭线圈L4的第一端，第一组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L4的第三端；第二组线圈的一端作为共模磁轭线圈L4的第二端，第二组线圈的另一端作为共模磁轭线圈L4的第四端。

如图5所示，为本申请的信息安全模块串接在AC220V电力系统中的应用接线框图，输入电力设备通过电力输入线路连接信息安全模块，信息安全模块再通过电力输出线路连接负载电力设备。输入端载波通信模块连接输入端电力设备，输出端载波通信模块连接负载端电力设备。当输入端载波通信模块向电力系统输入电力载波通信信号，载波通信信号随系统工作电流经过信息安全模块，由于信息安全模块的滤波和阻隔作用，导致电力载波通信信号不能抵达负载端载波通信模块，达到防止输入端载波通信模块与负载端载波通信模块进行信息传输的目的。

本发明输入端可以接入AC220V电流。输入端后接电容、磁轭线圈、电阻等元件，相关元件组成功能性电路，对流经回路中电力载波通信信号进行多重滤波和多重阻隔，防止电力载波通信信号传输到输出端。而该电路对于AC220V电力系统的正常工频电流则无阻隔。

当电力载波通信信号从输入端进入电路，电容C1、电容C2并联接在L线与N线之间，对高频载波信号起到分频滤波作用，电容C1选取参数主要针对1kHz-100kHz电力载波通信信号滤波，电容C2选取参数主要针对100kHz-1MHz电力载波通信信号滤波。L线上的磁轭线圈L1与N线上的磁轭线圈L2形成差模信号抑制作用，磁轭线圈L1与磁轭线圈L2选取参数可以抑制1kHz-1MHz电力载波通信信号。

电容C2后端连接共模磁轭线圈L3，共模磁轭线圈L3由两组线圈和一个圆环型磁芯组成，一组线圈接在L线上。一组线圈接在N线上，两组线圈绕制在同一个磁芯上，其绕制匝数、绕制方向一致，两组线圈后端分别通过电阻R2、电阻R3与接地点连接，电阻R2与电阻R3参数一致。共模磁轭线圈L3与电阻R2、电阻R3组成共模信号抑制回路，选择相关元件参数可以通过共模抑制方式将1MHz-85MHz电力载波通信信号显著隔断。电容C3起到滤除杂散载波通信信号作用，电阻R1起到电位平衡作用，与电阻R2、电阻R3一起形成载波通信信号分流接地。

磁轭线圈L5、磁轭线圈L6、电容C5、电容C6、共模磁轭线圈L4、电容C4组成的回路，相较于上述回路为对称结构，其主要功能为对输出端进入的电力载波通信信号进行阻隔。

当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。