風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控安全通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、風(fēng)電場作為一種分布式能源系統(tǒng),是利用風(fēng)力來驅(qū)使風(fēng)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)發(fā)電而產(chǎn)生電能,這一過程中,風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電、監(jiān)視、控制、維護(hù)、并網(wǎng)等操作都具有很多特殊性,且各廠商制造的風(fēng)電機(jī)組利用其私有協(xié)議與外界系統(tǒng)通信:這給風(fēng)電場的統(tǒng)一監(jiān)控管理、風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行制造了難題。
　　為此,本文遵循風(fēng)電場監(jiān)控通信國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61400-25和電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)與通信安全國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62351,構(gòu)建監(jiān)控安全通信系統(tǒng)對風(fēng)電機(jī)組有關(guān)數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息有效管

2、理、控制,以便實時對風(fēng)電場整體狀況以及風(fēng)電機(jī)組運行情況進(jìn)行安全訪問和監(jiān)視控制。本文重點對該監(jiān)控安全通信系統(tǒng)整體架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計,對系統(tǒng)中訪問控制模塊和通信安全模塊進(jìn)行了具體研究,并給出了關(guān)鍵實現(xiàn)。本文工作具體表現(xiàn)在:
　　(1)針對風(fēng)電場監(jiān)控通信需求,根據(jù)IEC61400-25標(biāo)準(zhǔn)中提出的信息模型、信息交換模型以及向通信協(xié)議的映射,在ARM上構(gòu)建微型嵌入式服務(wù)器(包括基于C/S模式實施實時通信的MMS通信服務(wù)器和基于B/S模式實

3、施非實時通信的Web通信服務(wù)器);用戶通過MMS客戶端/Web瀏覽器與嵌入式服務(wù)器端進(jìn)行通信,保證信息交互的完整性的同時能有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性,實現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組中數(shù)據(jù)和狀態(tài)的監(jiān)視和控制。
　　(2)針對風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控通信安全需求,根據(jù)IEC62351標(biāo)準(zhǔn)中建議的RBAC技術(shù)和SSL技術(shù)設(shè)計監(jiān)控安全通信系統(tǒng)中訪問控制模塊和通信安全模塊;訪問控制模塊由身份驗證組件和角色—權(quán)限解析組件構(gòu)成,驗證客戶端用戶身份后為用戶分配相應(yīng)的權(quán)限,實現(xiàn)

4、對登陸到風(fēng)電機(jī)組用戶身份認(rèn)證和授權(quán);通信安全組件由適合嵌入式環(huán)境的MatrixSSL編程,通過證書認(rèn)證、加解密算法、MAC認(rèn)證等安全功能,實現(xiàn)監(jiān)控通信過程中機(jī)密性、完整性、可用性、不可否認(rèn)性等。
　　(3)針對訪問控制模塊和通信安全模塊具體實現(xiàn)時的安全問題,采用硬加密技術(shù),通過加載密碼算法芯片驅(qū)動程序,利用API接口函數(shù)調(diào)用國家密碼算法芯片中的密碼算法(散列函數(shù)SCH算法、對稱密碼算法SSF33算法、非對稱密碼算法ECC算法)來完

5、成密鑰管理、算法執(zhí)行及高速率數(shù)據(jù)加解密等流程,實現(xiàn)符合國家安全利益需求的密碼運算功能。
　　(4)針對遵循IEC61400-25標(biāo)準(zhǔn)和IEC62351標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控安全通信系統(tǒng),從軟硬件兩方面對系統(tǒng)具體實現(xiàn),并通過一系列驗證軟件來測試各模塊的可用性和準(zhǔn)確性,最后通過實例分析論證該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控通信并滿足安全性。此系統(tǒng)的實現(xiàn),對風(fēng)電機(jī)組制造商自主開發(fā)先進(jìn)的安全的標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)電機(jī)組及增強(qiáng)其市場競爭力具有積極意義。隨著技術(shù)