新型电力系统终端通信协议的逆向分析及模糊测试

现有新型电力系统终端大都采用第三方厂商私有协议，难以对其进行解析分析。针对现有新型电力系统终端常用的Modbus协议开展逆向分析解析，基于协议分层的特点，通过从网络报文头部字段提取未知协议的有效字段部分，基于统计N-gram算法对协议字段进行分词，利用协议关键词构建Modbus协议状态机。对协议源码编译插桩，通过生成随机测试用例对Modbus服务器端程序进行模糊测试，并对测试崩溃结果进行了分析。实验结果表明，该方法能对新型电力系统终端的私有协议进行快速逆向识别和模糊测试，有较高的实用价值。     

基于Modbus协议的三相电能表设计

作为标准、开放的总线协议,Modbus支持多种电气接口和传输介质,且帧格式简单,通俗易懂,在各个领域得到广泛应用。文章介绍了Modbus协议的原理、优势,以SoC电能表整体解决方案为依据,选用MCF51EM256为核心设计了一款针对高功率、大用户的三相电能表,并结合电力系统使用习惯,给出了基于Modbus协议的实现方案。本设计能与其他Modbus设备兼容,可以方便地接入Modbus通信网络,实现电力系统配电自动化、网络化和信息化。     

基于单片机的Profibus-DP与Modbus协议转换设计实现

随着采用Modbus RTU协议的设备越来越多,为能跟上网络自动化的发展,设计了一种Modbus协议与Profibus-DP协议转换装置,通过它实现Modbus网络与Profibus-DP网络互联。介绍Profibus-DP和Modbus两种现场总线的协议模型,分析了两种现场总线协议的转换方法,提出了转换器的电路设计和单片机系统软件设计,并通过实验证明了转换器数据转换的正确性和实用性。     

基于深度神经网络的电力无线终端安全接入测试

新型电力系统的外部无线终端容易被攻击者通过物理接触发动内部网络渗透攻击，传统的设备安全测试对提升接入设备的安全性能收效甚微，且容易产生较高的假阳率。提出一种基于深度神经网络的无线接入安全测试方法，采用堆叠稀疏自编码器实现测试数据集的特征降维，并选取合适的特征维数进行训练，将选取的特征作为深度神经网络的输入层，构建高效测试用例，监测并发现异常状态。实验表明，该方法准确率达到90%，可以高效发现电力移动设备接入环境的异常。     

数字式保护虚拟测试仪的设计与实现

提出了一种新的数字式保护测试方法,基于虚拟测试仪实现对数字式保护原理和逻辑功能的测试。应用在产品研发阶段,与传统数字式保护测试方法相比,实现了测试数据的完全再现,具有灵活性、快速性、可追溯性。本文详细介绍了虚拟测试仪在数字式保护测试中的应用和基于LabVIEW虚拟测试仪的实现方法。     

基于数字信号处理器的保护装置与触摸屏的通信设计

随着数字信号处理技术在电力系统中的广泛应用,以及电力系统对智能保护装置提出的新的需求,选用TMS320F28335为核心处理器、和利时触摸屏为人机交互界面,开发了一种基于Modbus协议的通信方法。介绍了Modbus协议的通信帧格式,给出了数字信号处理器与触摸屏的硬件连接方式,并编写了结合数字信号处理器中串行通信接口功能的Modbus通信程序,实现了数据通信及通过触摸屏读取实时信号、更改整定值、检测设备状态等功能。     

新能源场站并网测试系统数据分段技术研究

新能源场站的并网测试是评估新能源场站性能及其对电网影响的重要手段。针对传统测试方法效率较低的问题,设计了一套新能源场站并网测试系统,集成数据采集装置与数据分析模块,实现测试数据的分析并自动生成测试报告。在测试数据识别中,又提出了一种基于奇异值分解的测试数据自动分段方法,该方法能准确识别测试数据的过渡段边界,可用于不同测试项目的测试数据区间分段。通过仿真和实际数据验证,该方法具有良好的准确率,能够自动对数据进行分段,提高了测试效率。     

基于模糊系统的接触电阻建模方法

接触电阻是衡量电接触可靠性的重要参数。为此针对接触电阻的特点,提出了基于模糊系统的接触电阻建模方法。该方法通过试验得到训练数据与测试数据。将基本蚁群算法与递推最小二乘算法结合形成改进算法。采用训练数据调整模糊系统参数,算法分别为递推最小二乘算法、基本蚁群算法、改进算法。与其他两种算法相比,改进算法的收敛误差减小1倍以上。利用训练数据建立接触电阻的回归分析模型,并通过测试数据对各模型进行测试。改进算法训练模糊系统所得接触电阻模型的测试误差比其他模型减小10%。测试结果说明用改进算法训练模糊系统的方法计算接触电阻是可行的。     

基于迁移学习的电力系统暂态稳定自适应预测EI北大核心CSCD

基于人工智能的电力系统暂态稳定预测,通常需要用离线生成的大量暂稳样本对预测模型进行训练,然后根据系统的实时响应进行在线预测。但当系统的运行方式和拓扑结构发生较大变化时,预测模型的精度会显著下降,亟需一种能跟踪系统变化的自适应暂稳预测方法。针对该问题,将迁移学习引入电力系统暂稳预测,基于卷积神经网络提出了一种自适应预测方法。首先利用离线生成的大量暂稳样本训练并得到基于卷积神经网络的预训练模型。当系统运行方式和拓扑结构发生较大变化时,保持预训练模型的网络结构不变,将其中的2个卷积层、2个池化层和全连接层的网络参数迁移至新模型;提出了一种最小均衡样本集的变步长生成方法,用新生成的最小均衡样本集训练分类层参数,从而快速得到新的预测模型。新英格兰10机39节点系统的测试结果表明:所提方法能自适应跟踪系统运行方式和拓扑结构的变化,有效更新预测模型且大幅减少新模型的训练时间,为基于人工智能的电力系统暂态稳定自适应预测提供了一条新思路。     

层次型结构片上网络测试方法研究

使用HDL硬件描述语言建模了在FPGA芯片中可综合实现的二维网状片上网络,在此基础上建立了片上网络测试平台。提出了一种新颖的基于全扫描和逻辑内建自测试的层次型结构片上网络测试方法,论述了层次型结构和非层次型结构SoC芯片测试方法的差异,给出了与IEEEStd.1500标准兼容的测试壳设计,测试响应特征分析使用空间和时间数据压缩技术。实验结果显示本文所提出测试方法能有效地减少测试时间和测试数据量,从而降低了整体测试成本。该方法适用于不同类型的片上网络。     

智能断路器中Modbus/TCP协议的实时性能测试

将Modbus/TCP通信协议应用于低压智能断路器,进行了Modbus/TCP通信协议实时性能的研究,从理论上分析了Modbus/TCP通信网络的链路建立和数据传输时间。通过在实验室利用智能断路器作为从站设备搭建了Modbus/TCP通信网络的实时性测试平台,对Modbus/TCP通信协议进行了实时性测试,根据测试数据详细分析了Modbus/TCP通信协议的通信实时性能,满足智能配电开关设备的通信要求,最终从测试结果分析中验证了在现有低压开关设备中采用Modbus/TCP通信协议的可行性和有效性,对低压配电系统的智能化和信息化的实现具有一定的现实意义。     

Modbus协议在电动机保护装置中的应用

作为工业控制领域常用的通信协议-Modbus,在工业控制领域显示了巨大的影响力,在电力行业,由于其特殊性和独特的应用习惯,需要将Modbus协议自身的特点与电力习惯很好地结合,这样才能开发出满足电力系统需要的产品,从而使产品更具有市场竞争力,从实际使用的角度出发,全面地分析了电动机保护通信的过程和数据,提出一种既符合Modbus规约、又符合电力系统习惯的使用方法。     

基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制

针对电力系统暂态稳定预防控制在线计算的复杂性,提出一种基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制方法。通过将暂态稳定预防控制建模为样本空间映射问题,该方法利用数据驱动方法训练生成模型,建立从暂态失稳运行空间到暂态稳定运行空间的映射。模型通过调整电网中发电机的有功出力,提高电网的暂态稳定裕度,使电网运行点满足暂态稳定校核的要求。与传统优化建模方法相比,所提方法通过神经网络的前馈推断求解控制策略,无需迭代求解,极大地提高了求解效率。基于新英格兰39节点系统的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于Modbus协议的PLC与CAN总线通信方法及实现

在CAN总线控制系统中,基于Modbus协议的PLC与CAN总线通信的方法,给出了面向实际应用的PLC的Modbus通信协议和CAN总线报文协议,介绍了具体的实现方法,并在实际系统中得到了应用和验证.     

基于SM9的配电网Modbus报文安全性分析及改进

为了确保智能配电网系统中信息的安全，越来越多的密码算法被应用在通信工程中。针对基于SM2的配电网Modbus报文安全性研究，指出其易受重放攻击和篡改攻击，并有几处描述错误。为改进基于SM2的方法，提出了一种适用于Modbus TCP（transmission control protocol）报文的基于国密算法SM9标识算法的协议。首先介绍了SM9数字签名过程，进而将其应用到Modbus TCP报文通信中，并加入时戳机制，对改进的协议进行了安全性分析。最后，采用C语言实现签名方案，并与几种签名方案进行效率比较。结果表明：改进后的协议不仅可以抵抗重放攻击和消息篡改攻击，保证报文通信过程中的数据完整性和来源可靠性，而且在运行效率方面具有较强的优势。     

基于DSP的直流无刷电机数字控制系统的设计

为满足高性能实时测控系统的要求,设计由数字信号处理器和通用监控系统MCGS组成的应用于无刷直流电机(BLDCM)的数字控制系统.详细阐述了用DSP实现电机控制的原理和方法,介绍了由MCGS构成的PC机和以DSP为核心的下位机之间利用莫迪康总线(Modbus)通信协议实现串行通信的具体过程.该方案利用了DSP外设接口丰富、运算速度快及MCGS界面友好、结构简单等优点,不但实现了电机转速和电流的实时采集和分析,而且对电机控制参数进行了在线调试.实验结果表明,这种控制方法可靠、易于实现.     

基于Modbus总线的企业智能供配电系统的设计与实现

以实例给出了企业供配电系统中微机保护装置、智能断路器与Modbus通信的硬件接线。阐述了供配电系统中Modbus通信协议的模式和功能代码的应用,并设计实现了该供电系统的组态监控界面。运行结果表明,以Modbus现场总线建立的企业智能供配电系统具有良好的开放性、灵活性,能够实现企业供配电系统的智能监测与自动控制。     

Modbus总线通信调试系统设计与实现

针对国内Modbus产品功能不完备、兼容性较差的问题,设计并实现了一种Modbus总线通信调试系统。在分析Modbus串行链路规范及应用层协议的基础上,针对Modbus通信开发过程中的关键问题,分别设计了相应调试项目内容;给出了系统结构,重点描述了调试项目设计、基于以C8051F023单片机为核心开发的只读/读写两种类型的Modbus典型节点的硬件设计、软件模型和编程示例。系统提供了多个典型的通信调试项目,可测试Modbus主站/从站产品的通信性能,帮助开发人员深入了解Modbus协议,快速开发符合Modbus协议产品。     

基于生成对抗网络的综合能源负荷场景生成方法

综合能源负荷场景生成是研究能源计量、规划运行等领域问题的基础,具有重要意义。但由于数据采集困难、综合能源负荷多能耦合等因素的限制,综合能源负荷场景的多样化生成仍是一大难题。提出了一种基于生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)的综合能源负荷场景生成方法。首先建立梯度惩罚优化的Wasserstein生成对抗网络模型,解决综合能源负荷的高随机性可能带来的不收敛或模式崩溃问题。其次,基于深度长短期记忆(long short-term memory, LSTM)的循环神经网络构建生成对抗网络的生成器和判别器,使模型更适用于复杂综合能源负荷数据生成。算例结果表明,所提模型的生成负荷场景在概率分布、曲线标志性特征和冷热电负荷之间相关性等方面相较于蒙特卡洛法和原始生成对抗网络均获得了较好结果,可以在不同模式下生成具有多样性且逼真的负荷场景。     

多功能微机保护实验培训装置通信设计

简单、可靠地实现多功能微机保护实验培训装置内部模块之间的数据传递,关系着整套装置的稳定性和可靠性.为此,针对装置的内部通信进行了研究.在详细介绍Modbus协议及其报文的基础上,研究了在装置中采用Modbus协议实现内部通信的方法.并根据装置内部通信的数据类型和数据传输特点,精简了报文格式,改进了通信方法.此方法一方面保证了Modbus协议的可靠性,另一方面提高了内部通信速度,具有很强的实用性.