[发明专利]基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统

权利要求书

1.基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，用于新能源电厂和电网调度中心的数据通信；其特征在于：包含在电网调度中心边界设立的安全接入区，并利用正反向隔离装置和地市公司的数据采集与监视控制系统物理隔离；

所述安全接入区部署北斗接入网关；

新能源电厂将采集的数据通过正向隔离装置发送到北斗安全接入模块，北斗安全接入模块对数据进行加密，经北斗数传终端传送到电网调度中心的北斗多卡机，再经过北斗接入网关对数据解密，经采集服务器转换后利用正反向隔离装置传递到电网调度中心的主站；

北斗数传终端部署于室外，负责将来自采集终端的业务数据根据业务需求进行裁剪后转换为北斗短报文帧格式，然后通过北斗卫星导航系统发送至主站侧北斗多卡机。

2.如权利要求1所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：星间链路数据流为北斗用户终端至北斗导航卫星至北斗卫星导航系统地面总站至北斗卫星导航系统至北斗多卡机。

3.如权利要求1所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：所述北斗接入模块包括安全通信模块、认证模块和硬件加解密模块，所述北斗接入模块实现认证协商、业务数据转换处理、通信数据加解密。

4.如权利要求1所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：用于接受北斗导航卫星的信号的北斗多卡机部署于信息机房，北斗多卡机接收北斗数传终端发送来的北斗短报文数据帧，将北斗数据帧交由北斗前置服务器进行处理，北斗多卡机为具备鉴权功能的北斗多卡机。

5.如权利要求1所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：北斗接入网关在通信终端接入至北斗接入网关的过程中，在和通信终端的认证协商过程中认证终端身份后，对通信终端和北斗接入网关之间的通信数据进行加解密和转发，并将自身运行状态和通信终端状态汇总记录。

6.如权利要求1所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：所述北斗卫星导航系统通过北斗安全通信协议通讯；所述北斗安全通信协议采用商用密码算法中的SM4算法、SM2算法和SM3算法；其中SM4算法是对称加密算法，用于无线网络中的加密通信数据，保证通信的保密性；SM2算法是非对称加密算法，用于身份认证和验证数据完整性；SM3算法是哈希算法，用于生成消息摘要配合SM2算法进行数据完整性检查。

7.如权利要求6所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：所述北斗安全通信协议包括密钥协商流程和加密通信流程；

所述密钥协商流程是指北斗安全通信协议采用证书型密钥协商方式，使用SM2证书来实现通信双方的双向身份认证，通信的双方首先根据身份认证协议互相验证对方的合法性，保证只有合法终端才能建立通信通道，在此基础上利用密钥交换协议生成一个动态的安全的对称加密密钥；所述协商流程包含如下步骤：

(1)密钥协商请求报文的处理；

北斗数传终端首先通过硬件随机数发生器产生32字节的随机数X；然后以网关公钥为加密密钥，对随机数X进行SM2算法的加密运算生成随机数密文Apubkey(X)，并将随机数密文A通过北斗卫星通信发送到北斗接入网关；A的长度为128个字节，密钥协商请求报文1发送A的前64字节，密钥协商请求报文2发送A的后64字节；

(2)密钥协商确认报文的处理；

北斗接入网关接收到北斗数传终端发来的随机数密文A之后，对随机数密文A以网关私钥key为解密密钥进行SM2算法的解密操作得到明文随机数X；

经过上述密钥协商处理过程，北斗数传终端与北斗接入网关完成了整个密钥协商流程，完成了双向身份认证和协商出相同的会话密钥X，之后就可以使用会话密钥X通信过程进行安全加密防护。

8.如权利要求7所述的基于北斗电力应用的新能源电厂调度数据采集系统，其特征在于：所述加密通信流程包含如下步骤：

(100)北斗数传终端发送通信数据的处理；

北斗数传终端想要发送明文数据DATA1到北斗接入网关；由于SM4算法的特性，需要对明文数据DATA1进行填充处理；之后以会话密钥X为加密密钥对填充过后的DATA1进行SM4算法的加密操作得到密文数据G＝EX(DATA1)，将密文数据G通过北斗卫星通信发送给北斗接入网关；北斗接入网关接收到密文数据G后，首先通过CRC16算法对数据进行完整性校验，之后以会话密钥X为解密钥对密文数据G进行解密操作并根据规则进行反填充处理得到明文数据DATA1；

(200)北斗接入网关发送通信数据的处理；

北斗接入网关想要发送明文数据DATA2到北斗数传终端；由于SM4算法的特性，需要对明文数据DATA2进行填充处理；之后以会话密钥X为加密密钥对填充过后的DATA2进行SM4算法的加密操作得到密文数据H＝EX(DATA2)，将密文数据H北斗卫星通信发送给北斗数传终端；北斗数传终端接收到密文数据H后，首先通过CRC16算法对数据进行完整性校验，之后以会话密钥X为解密钥对密文数据H进行解密操作并根据规则进行反填充处理得到明文数据DATA2。