1、/基于北斗短报文的电力通信信息压缩传输方法研究张焕彬辛拓梁佳鑫（.泰斗微电子科技有限公司.深圳供电局.惠州市鸿业电力信息科技有限公司）*1摘要：由于传统电力信息专线通道的传输效率较低，无法满足配电网实时调度管理需求，提出基于北斗短报文的电力通信信息压缩传输方法研究。通过压缩电力通信信息提升传输效率，基于北斗短报文传输压缩信息，确保电力信息的安全性与完整性。实验结果表明：本文所提方法传输电力通信信息的传输时延为 .、丢包率为 .，验证此方法传输效率较高、传输效果较好。关键词：北斗短报文；电力通信；信息压缩；传输方法 引言当下，电能已经逐渐成为全球能源发展的主要趋势。随着分布式电源接入电网技术的不
2、断发展，我国各配电网以及分布式光伏电站总装机容量日益增多，已经达到了不容忽视的规模。同时，很多非统调电站中缺乏智能化、自动化的通信设备，均制约着电力信息的传输效率，且不利于分布式电源的发展。为满足电力信息的实时采集与传输需求，电网以及分布式光伏电站中的电力信息采集传输通道应具备安全稳定等特点。因此，我国能源局进一步加强中小电厂的发电数据采集与统计工作，着重于信息传输通道的相关研究。文献 中设计一种基于 系统的数据传输方法，可解决传输通道存在冗余的问题；文献 中提出一种信息传输通道及时选择的方案，可有效提升信道利用率。在人们生活水平随着电力生产发展而逐渐提高的背景下，对电力通信信息传输方法的研究
3、刻不容缓。压缩电力通信信息旋转门（）算法作为最为常见的压缩算法 ，虽然压缩效率较高，但无法保证压缩精度，因此，本文在 算法基础上，结合 算法控制压缩精度，从而保证电力信息的完整性。算法主要针对浮点型信息，首先确定并保存电力信息的起始点，并以压缩精度参数为距离，在起始点上下确定两个支点，类似于两扇门的门轴，所以此压缩算法称为旋转门算法；然后利用这两个支点进行电力信息的压缩，压缩起始阶段，这两个支点处的门处于关闭状态，在压缩过程中，这两扇门转换为开启状态，但无法往内部开启，只可以向外部开启；如果电力信息中数据点数量较多，支点处的门将会旋转打开，进行信息压缩，当两扇门处于平行状态时，停止压缩，此时会
4、就停止前的信息点进行存储，并作为下一段压缩工作的起始点。利用旋转门对电力信息进行压缩之后，通过线性插值将存储的关键数据点进行重建，进而得到压缩后的电力信息。在 压缩过程中，压缩精度参数是关键因素，如果此参数过小，会导致压缩比较低，压缩效果较差，如果此参数过大，会导致压缩比过高，进而出现压缩误差。因此，本文通过 算法控制压缩精度，保证压缩信息的精准度。算法属于一种较为成熟的控制策略，其利用定值与反馈值之间的偏差数据，与积分数据和微分数据进行线性组合，生成控制量，将此控制量作用于压缩的电力 信 息 上，进 而 控 制 压 缩 精 度，表 达 式 如 下所示：（）（）（）（）（）其中：（）（）（）（
5、）式中，（）表示定值 （）与反馈值 （）之间电气技术与经济 研究与开发*基金项目：面向智能电网的北斗精准时空量服务关键技术研究（项目编号：）。/的偏差参数；表示信号采样时间参数；（）表示被控制对象；表示偏差比例系数值；表示积分数据的时间常数值；表示微分数据的时间常数值。利用式（）控制电力信息的压缩数据，即使旋转门算法的压缩精度参数出现误动作，对电力信息的压缩结果也不会产生较大影响，压缩后的电力信息可以提升通信传输效率。基于北斗短报文传输信息基于北斗短报文 的电力信息通信传输协议主要包含密钥协商与加密传输两个步骤。信息的发送方与接收方之间需要建立安全的通信道，而本文引入的北斗短报文技术可以利用北
6、斗卫星信号 保障电力信息传输的安全。利用北斗短报文传输电力信息的主要流程：首先对北斗终端进行初始化，然后进行密钥协商流程，也就是身份认证及确定密钥的过程，为了实现短报文信息的加密，本文引入 混沌映射算法，获取短报文信息加密所需的混沌序列，假设初始短报文信息为，加密密钥的控制参数为 ，可获得密钥参数的数学模型为：（），（）式中，表示短报文信息经过此混沌映射所获得的加密序列。电力信息的发送方与接收方进行密钥协商时，需要利用式（）协同商议获得密钥参数，双方均对密钥参数的获取结果产生影响，协商完成后，进入加密传输流程。在此过程中，发送方需要利用密钥参数对北斗短报文信息进行加密，然后传输至接收方，当接收
7、方收到信息之后，需要身份认证才可以查看信息，身份认证通过之后需要检验短报文信息的完整度，检验无误之后同样利用相同的密钥对密文进行解密，从而获得原始电力信息，整个电力信息通信传输协议流程结束。综上所述，基于北斗短报文传输电力信息的整个流程如图 所示。为确保电力信息通信传输协议的安全，在加密传输过程中如果出现问题，密钥会自动销毁，同时整个传输协议会自动停止，在电力信息的下一次传输时，需要再次从密钥协商流程开始，进行通信传输协议。利用北斗短报文来传输电力通信信息，不仅可以保证电力信息的安全，而且可以确保电力信息的完整。图 基于北斗短报文传输电力信息流程图 实例分析为了验证本文所提电力通信信息传输方法
8、的可行性，搭建测试环境进行验证实验，测试环境使用的北斗设备性能如下表所示。表北斗卫星通信终端设备性能指标序号性能指标参数尺寸 重量 电源电压 电源电流 带宽 频率 阻抗 在此环境下，选取两种传统方法作为对照组：基于 技术的通信信息传输方法、基于 算法通信信息传输方法。并采集 组不同大小电力信息作为实验数据，分别利用三种方法进行传输，获得传输时延与丢包率结果如图 和图 所示。电气技术与经济 研究与开发/图 三种方法的传输时延对比图图 三种方法的丢包率对比图如图 所示，算法下电力信息传输时延曲线随着信息量的增大呈大幅上升趋势，平均时延为.，技术下电力信息传输时延曲线变化较小，平均时延为 .，本文方
9、法下电力信息传输时延曲线较为稳定，平均时延为 .，较传统方法降低.、.，说明压缩方法可以大大提升通信传输效率。如图 所示，三种方法下的电力信息传输丢包率不会随信息量变化而变化，其中 算法与 技术下的平均丢包率为 .、.，而本文方法下的平均丢包率为 .，较传统方法降低了.、.，说明北斗短报文技术可以保障电力信息的完整性。由此验证了本文所提方法是有效的，且性能较为优越。结束语随着北斗卫星导航系统覆盖范围的扩张，北斗短报文技术逐渐被我国所重视，本文将其应用于电力通信信息传输方法中，不仅可以解决电力信息传输过程中的安全隐患问题，而且可以确保传输信息的完整性，通过实例应用验证了本文所提方法具有良好的传输效率，可以保证电力信息通信传输的稳定可靠。参考文献 龚利，蒋博，张卫伟，等.机车车地数据传输通道整合 方 案 研 究 机 车 电 传 动，（）：-.姜海涵，冯秋妍.应急通信异构网络信息传输信道即时选择方法 计算机仿真，（）：-.蒋文斌，符智，彭晶，等.一种基于 编码的深度学习梯度压缩算法 计算机科学，（）：-.陈慧，谭志强，鲍捷.基于北斗短报文通信的新能源监 测 系 统 设 计 电 测 与 仪 表，（）：-.朱向鹏，党超，刘涛，等.基于北斗报文通信系统的低轨航天器天基测控设计 航天器工程，（）：-.（收稿日期：2 0 2 2-1 1-1 7）电气技术与经济 研究与开发
