CN210469377U - 一种跨空间级联监控*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种跨空间级联监控***，包括上位机、入侵检测电路和无线传感器，以及采用星形联结或链形联结两种联结模式连接的多个一次设备和二次设备；所述多个一次设备和二次设备之间通过级联端口相连；所述二次设备通过控制网络与双向连接的无线传感器和入侵检测电路级联；所述入侵检测电路通过通信网络与上位机连接。该***的一次、二次设备之间以级联方式连接，采用跨空间级联故障的应急处理方式，实现故障检测和数据传输的目的；本实用新型的提出，大大改善了运维部门对信息***安全状况的感知水平，为信息安全稳定运行提供技术保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及安全防护技术，尤其涉及一种跨空间级联监控***。
背景技术
随着近年来信息通信技术在电力***中广泛应用，越来越多的信息设备和信息***被大规模部署在电力***中，并发挥着无可替代的重要作用，电力***向着更加智能化、自动化、互动化的方向高速发展。电力***涵盖的范围也由传统的一次设备和二次设备拓展到信息设备和信息***。现在的电力***实现了信息空间与物理能量***的深度融合与智能化协同工作，初步形成了电力信息物理***的雏形。但电力信息物理***的安全防护问题不容忽视，特别是近几年发生的“北美8.14大停电”、伊朗震网病毒事件、乌克兰电网遭恶意攻击停运等事故表明跨空间级联故障已经成为危害电力信息物理***正常运行的重要威胁因素。
跨空间级联故障的主要特征是其故障源头在信息空间，故障的最终影响点在电力***，其产生和传播过程跨越了信息空间和电力***，其危害性比传统电力***故障更高。但目前缺少面向跨空间级联故障的检测装置，使得难以对其进行有效的告警及安全防护，电力信息物理***的安全稳定运行得不到可靠保障。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种跨空间级联监控***，以实现针对电力信息物理***运行状态的安全监控，保障其安全稳定运行。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种跨空间级联监控***，所述***包括：上位机、入侵检测电路和无线传感器，以及采用星形联结或链形联结两种联结模式连接的多个一次设备和二次设备；所述多个一次设备和二次设备之间通过级联端口相连；所述二次设备通过控制网络与双向连接的无线传感器和入侵检测电路级联；所述入侵检测电路通过通信网络与上位机连接。
优选的，所述入侵检测电路包括依次连接的微控制器、告警装置和存储器；
所述微控制器作为入侵检测电路的核心，其外部设有触摸端口，其内部集成A/D转换器、SPI接口和通用I/O；
所述告警装置包括串联连接的指示灯和蜂鸣器；
所述微控制器包括并行工作的多个故障判断子单元，所述故障判断子单元之间通过GOOSE信号通信。
进一步地，所述二次设备经由入侵检测电路与上位机建立通信，通过RS485通信接口与存储器双向连接。
进一步地，所述入侵检测电路通过无线传感器采集异常信号，所述无线传感器的输出端连接有电阻器，稳压二极管，电位器，二极管和电容。
优选的，所述无线传感器，其一端通过下行通信接口与入侵检测电路的信号输入端相连，另一端通过上行通信接口与上位机的信号输出端连接；其中，
所述上行、下行通信接口包括RS232串口和以太网接口。
优选的，所述二次设备由两组器件级联结构和子模块级联结构组成方式包括：
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，所述两组器件级联结构串联；其中一组器件级联结构的一端连接至交流端子，另一组器件级联结构的一端作为上桥臂变换单元结构时连接至直流正极端子，作为下桥臂变换单元结构时连接至直流负极端子；所述子模块级联结构的一端连接至两组器件级联结构之间的公共点，另一端连接至接地点；
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，其中一组器件级联结构的一端连接至交流端子，另一端与子模块级联结构的一端连接；另一组器件级联结构的一端连接至接地点，另一端与子模块级联结构的一端连接；所述子模块级联结构的另一端连接至直流正极端子或直流负极端子；
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，其中一组器件级联结构的一端连接至直流正极端子或直流负极端子，另一端与子模块级联结构的一端连接；所述子模块级联结构的另一端连接至交流端子；另一组器件级联结构的一端连接至接地点，另一端连接至器件级联结构与子模块级联结构之间的公共点。
进一步地，所述上位机通过SPI接口配置存储器，通过通用I/O设置微控制器的发送和接收模式；当接收到控制中心输出的模拟信号时，启动A/D转换器。
进一步地，所述存储器包括分类器，以及分别与所述分类器连接的开关量异常数据单元、线路异常数据单元和超负荷数据单元。
与最接近的现有技术比，本实用新型提供技术方案具有以下有益效果：
本***提出的方案，能够实时以获取跨空间级联连接方式连接的线路状态及故障信息，实现了信息***中各类跨空间级联故障的实时检测和精确告警，改善了运维人员对信息物理***运行安全状况的感知水平，由此提升了运维人员对于信息物理***安全防护的技术能力，为电力信息***的安全稳定运行提供技术保障。
采用无线传感器测量线路温度是否过载，以无线方式传输监测数据，并利用热电发生器及能量收集器将温差转换成电能为无线传感器供电，具有成本低、免维护、安装方便、安全程度高等优点。
附图说明
图1为本实用新型提供的跨空间级联故障检测***整体架构示意图；
图2为本实用新型提供的入侵检测电路结构示意图；
图3为具体实施例中的跨空间级联故障的形成过程流程图；
图4是本实用新型提供的二次设备的三相结构图；
图中：1、一次设备，2、二次设备，3、上位机，4、入侵检测电路，41、微控制器，411、A/D转换器，412、SPI接口，413、通用I/O，42、告警装置，421、指示灯，422、蜂鸣器，43、存储器，431、分类器，432、开关量异常数据单元，433、线路异常数据单元，434、超负荷数据单元，5、无线传感器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
一次设备是指直接与高压侧相关的所有电力设备，如变压器，隔离开关，断路器，互感器等等，二次设备是指与控制保护相关的电力设备，如电表、保护继电器、通讯设备等等。
图3中揭示了跨空间级联故障的形成过程，不难看出信息安全攻击和威胁可引发信息空间故障，进而诱使电力二次设备出现故障，并最终导致电力一次设备出现故障，从而将信息安全攻击和威胁的危害性从信息空间传导到电力***，并形成跨空间级联故障。
具体的，本实用新型提出一种跨空间级联监控***，如图1。以发现各类可引发跨空间级联故障的信息安全攻击和威胁，实现从跨空间级联故障的爆发源头进行监控。
本实施例具体包括上位机3、入侵检测电路4和无线传感器5；以及采用星形联结或链形联结两种联结模式连接的多个一次设备1和二次设备2；所述多个一次设备和二次设备之间通过级联端口相连；所述二次设备通过控制网络与双向连接的无线传感器和入侵检测电路级联；所述入侵检测电路通过通信网络与上位机连接；
无线传感器5，其一端通过下行通信接口与入侵检测电路4的信号输入端相连，另一端通过上行通信接口与上位机3的信号输出端连接；
上位机和入侵检测电路之间采用星形联结或链形联结两种联结模式，所述上位机和入侵检测电路通过RS485总线直接相连，或者通过级联端口和入侵检测电路间接相连。
如图2所示，入侵检测电路4，包括依次连接的微控制器41、告警装置42和存储器43。
入侵检测电路4经由微控制器41与上位机3进行通信；所述上位机3通过上行通信接口与存储器43双向连接；其中，
所述上行通信接口包括RS232串口和以太网接口。
微控制器41作为入侵检测电路核心，其内部集成A/D转换器411、SPI接口412和通用I/O 413。
上位机3通过SPI接口配置存储器43和无线信号，通过通用I/O 413设置微控制器41的发送和接收模式；当接收到控制中心输出的模拟信号时，启动A/D转换器411。
告警装置42包括串联连接的指示灯421和蜂鸣器422。
所述存储器43包括分类器431，以及分别与所述分类器431连接的开关量异常数据单元432、线路异常数据单元433和超负荷数据单元434。
入侵检测电路4可以为绿盟网络入侵检测***NSFOCUS NIDS、网御星云TD3000入侵检测***和启明星辰天阗NS100入侵检测***的一种或多种。
其中，启明星辰的天阗NS100的工作参数如下：
最大检测率：80Mbps；
最大并发连接数：20万；
每秒新建连接数：4万；
处理能力：80M；
协议自识别：支持非常规端口的HTTP，FTP，POP3，SMTP，TELNET协议识别；
接口：标配1个10M/100M电口，最大2个10M/100M电口；
电源：100-240V；
输入电流：4-2A；
功率：180W。
跨空间级联故障存储器包含各种信息安全攻击和威胁，以及各类电力***一次设备故障，如表1和表2。
表1常见信息安全攻击与威胁
表2常见电力***一次设备故障
微控制器41包括并行工作的多个故障判断子单元，所述故障判断子单元之间通过GOOSE信号通信。
存储器43，包括分类器431，以及分别与所述分类器431连接的开关量异常数据单元432、线路异常数据单元433和超负荷数据单元434。
所述二次设备由两组器件级联结构和子模块级联结构组成方式包括：
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，所述两组器件级联结构串联；其中一组器件级联结构的一端连接至交流端子，另一组器件级联结构的一端作为上桥臂变换单元结构时连接至直流正极端子，作为下桥臂变换单元结构时连接至直流负极端子；所述子模块级联结构的一端连接至两组器件级联结构之间的公共点，另一端连接至接地点；
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，其中一组器件级联结构的一端连接至交流端子，另一端与子模块级联结构的一端连接；另一组器件级联结构的一端连接至接地点，另一端与子模块级联结构的一端连接；所述子模块级联结构的另一端连接至直流正极端子或直流负极端子；
所述两组器件级联结构与子模块级联结构呈星形连接，其中一组器件级联结构的一端连接至直流正极端子或直流负极端子，另一端与子模块级联结构的一端连接；所述子模块级联结构的另一端连接至交流端子；另一组器件级联结构的一端连接至接地点，另一端连接至器件级联结构与子模块级联结构之间的公共点。
综上实施例所述，通过针对电力信息物理***中信息安全攻击与威胁的实时、精确监测，实现跨空间级联故障的实时检测，并向运维人员发送告警信号，极大的提升了电力信息物理***的安全防护能力，改善了电力信息物理***的运行状态安全监控水平，可有效指导运维人员及时采取行之有效的防护措施，保障电力信息物理***安全稳定运行。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例应当理解：可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在本实用新型的权利要求保护范围之内。。
Claims (7)
1.一种跨空间级联监控***，其特征在于，所述***包括：上位机、入侵检测电路和无线传感器，以及采用星形联结或链形联结两种联结模式连接的多个一次设备和二次设备；所述多个一次设备和二次设备之间通过级联端口相连；所述二次设备通过控制网络与双向连接的无线传感器和入侵检测电路级联；所述入侵检测电路通过通信网络与上位机连接。
2.如权利要求1所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述入侵检测电路包括依次连接的微控制器、告警装置和存储器；
所述微控制器作为入侵检测电路的核心，其外部设有触摸端口，其内部集成A/D转换器、SPI接口和通用I/O；
所述告警装置包括串联连接的指示灯和蜂鸣器；
所述微控制器包括并行工作的多个故障判断子单元，所述故障判断子单元之间通过GOOSE信号通信。
3.如权利要求2所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述二次设备经由入侵检测电路与上位机建立通信，通过RS485通信接口与存储器双向连接。
4.如权利要求2所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述入侵检测电路通过无线传感器采集异常信号，所述无线传感器的输出端连接有电阻器，稳压二极管，电位器，二极管和电容。
5.如权利要求1所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述无线传感器，其一端通过下行通信接口与入侵检测电路的信号输入端相连，另一端通过上行通信接口与上位机的信号输出端连接；其中，
所述上行、下行通信接口包括RS232串口和以太网接口。
6.如权利要求3所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述上位机通过SPI接口配置存储器，通过通用I/O设置微控制器的发送和接收模式；当接收到控制中心输出的模拟信号时，启动A/D转换器。
7.如权利要求3所述的跨空间级联监控***，其特征在于，所述存储器包括分类器，以及分别与所述分类器连接的开关量异常数据单元、线路异常数据单元和超负荷数据单元。
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