电力物联网网络攻击抵御系统及其控制方法与流程

技术特征：
1.电力物联网网络攻击抵御系统，包括变压器油枕、变压器油箱、密封设置在变压器油箱内的变电部件以及下端分别连接在变电部件上端的左右正对排列布置的电源输入柱和电源输出柱，电源输入柱的下端和电源输出柱的下端均密封在变压器油箱内；其特征在于，还包括变压器故障监控平台、控制器、存储器、能检测变压器油箱内异常故障的故障感知装置、电力物联网通讯的安全隔离模块；故障感知装置包括集气故障检测触发机构、气体颜色观察机构、气体气味检测机构、气体体积检测机构、气体可燃性检测机构和气泡水平坐标定位检测机构；所述集气故障检测触发机构包括装满有变压器油的密封箱和设有一号单向电磁阀的一号竖直管；在密封箱的上箱壁上设有上箱孔，一号竖直管的外管壁下端密闭固定连接在上箱孔内；在位于一号单向电磁阀上方的一号竖直管的侧管壁上设有侧壁排气孔；所述密封箱设置在变压器油箱的上方，密封箱的箱进油孔通过一根箱进油管连接在变压器油枕的出油口上，密封箱的箱出油孔通过一根箱出油管连接在变压器油箱的进油口上，气体颜色观察机构的进气端连接在一号竖直管的上管口上，气体气味检测机构设置在气体颜色观察机构内，气体体积检测机构设置在气体颜色观察机构内，气体可燃性检测机构的进气端连接在一号竖直管的侧壁排气孔上，气泡水平坐标定位检测机构设置在变压器油箱内；气泡水平坐标定位检测机构包括若干个激光灯和与激光灯个数相等且一对一设置的若干个光电传感器；每个激光灯发出的激光都能被对应的光电传感器一对一检测到，并且若干个激光灯发出的若干条激光光束为纵横交错布置，从而使得若干条纵横交错布置的激光光束在位于变电部件上方的变压器油箱内形成水平布置的光网；并且光网的每条光束的中心线均落在同一个水平面内，从而使得该光网是由若干条纵横交错的光束组成一个水平布置的光网，进而使得光网中的任意两条光束的交叉点在二维坐标平面内的位置是能唯一确定的；气泡水平坐标定位检测机构还包括分别与每个光电传感器相绑定的地址编码器；安全隔离模块包括从模块、主模块、数据总线和通信模块；从模块和主模块由一根数据总线相连接，从模块与故障感知装置相连接，主模块与通信模块相连接；从模块、主模块、通信模块、一号单向电磁阀的控制端、集气故障检测触发机构的控制端、气体颜色观察机构的控制端、气体气味检测机构的控制端、气体体积检测机构的控制端、气体可燃性检测机构的控制端、气泡水平坐标定位检测机构的控制端、每个光电传感器、每个地址编码器、存储器和通信模块分别与控制器相连接；控制器通过通信模块与变压器故障监控平台通信连接。2.根据权利要求1所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，集气故障检测触发机构还包括箱进油孔设置在密封箱的右箱壁下端，箱出油孔设置在密封箱的右箱壁上端；变压器油枕的出油口所在位置要高于密封箱的上端面所在位置，变压器油箱的进油口所在位置要低于密封箱的下端面所在位置；密封箱的上箱壁内顶面为朝上拱的球壁面，箱出油孔位于上箱壁的中心；一号竖直管的下管口与上箱孔的下孔口对齐；在一号单向电磁阀的下表面上固定设有拉力传感器，在密封箱内还设有能漂浮在变压器油上的浮力球；一根一号弹簧的上端固定连接在拉力传感器的拉钩上，该一号弹簧的下端固定连接在浮力球上，并且一号弹簧在竖直自然长度状态下时浮力球的上表面正好接触密闭压在一号竖直管
的下管口上，并且此时拉力传感器检测到浮力球的拉力为零；拉力传感器与控制器相连接。3.根据权利要求1所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，从模块包括数据汇聚层，主模块包括数据转换层和网络攻击阻断层，通信模块包括数据发送层；数据汇聚层通过故障感知装置的对应接口模组，接收对应的数据并发送给数据转换层；数据转换层是由从模块对数据汇聚层接收到的传输数据流进行检错、纠错、数据安全检测、编码、重新打包，发送给数据发送层，让主模块对数据汇聚层接收到的传输数据流进行检错、纠错、数据安全检测、解码，按照故障感知装置的标准协议发送数据到网络攻击阻断层，完成一次隔离网络安全数据传输；网络攻击阻断层是对接收到的数据或操做指令进行安全判断，如果是非法数据，非法指令，网络攻击，非法ip，非安全端口访问等非安全数据，发送远程报警指令，并物理切断通讯总线，做到真正关断网络；阻断非开放性端口和服务的访问，截断非法恶意扫描端口，切断可能的攻击入口，封堵可疑ip；通过目录权限对信号进行过滤，禁止非法权限获取的网络攻击；数据发送层是对数据转换层上送来的安全数据挂载到数据总线，按总线通讯协议，对数据进行打包，帧编码经电平转换后点对点发出；对主从模块传输数据进行检错、纠错，如果发送失败、出错后启动重发机制。4.根据权利要求1或2所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，气体颜色观察机构包括：一根透明竖直玻璃管的下管口对接连接在一号竖直管的上管口上，在透明竖直玻璃管内密闭上下滑动设有密封滑块；从而在一号单向电磁阀和密封滑块之间的透明竖直玻璃管管腔内形成气体颜色观察腔；一个遮光罩的罩口密闭连接在密封箱的上箱壁外表面上，并将透明竖直玻璃管密封在遮光罩内；在位于透明竖直玻璃管右方的遮光罩内设有a背景布，在位于透明竖直玻璃管左方的遮光罩内设有一号摄像头；在遮光罩内设有照明灯；照明灯的控制端和一号摄像头的控制端分别与控制器相连接。5.根据权利要求4所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，气体气味检测机构包括气味检测传感器，气味检测传感器设置在位于一号单向电磁阀处的气体颜色观察腔内，气味检测传感器与控制器相连接；气体体积检测机构包括：在透明竖直玻璃管内的上端朝下设有用于检测密封滑块高度位置的测距传感器，在位于测距传感器下方的透明竖直玻璃管的内壁上固定设有限位块；测距传感器与控制器相连接。6.根据权利要求1或2所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，气体可燃性检测机构包括：一根设有二号单向电磁阀的点火检测导气管的进气口密闭固定对接连接在一号竖直管的侧壁排气孔上；在点火检测导气管的出气口一侧方设有可远程控制点火的点火装置，并且点火装置能点燃从点火检测导气管的出气口喷出的可燃气体；在点火检测导气管的出气口侧上方设有二号摄像头；点火检测导气管的出气口朝上布置，在点火检测导气管的出气口上方设有温度传感器；二号单向电磁阀的控制端、点火装置的控制端、二号摄像头和温度传感器分别与控制器相连接。7.根据权利要求1所述的电力物联网网络攻击抵御系统，其特征在于，气泡水平坐标定位检测机构包括：在位于变压器油箱内的电源输入柱上固定套设有一个呈正方形状的一号反光圈，在位于变压器油箱内的电源输出柱上固定套设有一个呈正方形框形状的二号反光圈；一号反光圈由长度完全相等的一号左上反光板、一号左下反光板、一号右下反光板和
一号右上反光板依次连接合围而成；二号反光圈由长度完全相等的二号左上反光板、二号左下反光板、二号右下反光板和二号右上反光板依次连接合围而成；并且一号左上反光板的长度、一号左下反光板的长度、一号右下反光板的长度、一号右上反光板的长度、二号左上反光板的长度、二号左下反光板的长度、二号右下反光板的长度和二号右上反光板的长度都完全相等；从而使得一号反光圈和二号反光圈都为结构相同大小相等并且呈正方形框形状的反光圈；一号反光圈和二号反光圈均位于变电部件的正上方，一号反光圈和二号反光圈为左右水平正对布置；一号反光圈的左转角顶点、一号反光圈的右转角顶点、二号反光圈的左转角顶点和二号反光圈的右转角顶点均落在同一条一号水平直线上；从而使得一号右下反光板的反光面所在平面与二号左下反光板的反光面所在平面之间的夹角为直角；一号右上反光板的反光面所在平面与二号左上反光板的反光面所在平面之间的夹角为直角；在一号右下反光板的反光面上等间距固定设有若干个垂直于一号右下反光板反光面的一号右下回反光片，并且一号右下回反光片的反光面朝前布置；在一号右上反光板的反光面上等间距固定设有若干个垂直于一号右上反光板反光面的一号右上回反光片，并且一号右上回反光片的反光面朝后布置；在二号左下反光板的反光面上等间距固定设有若干个垂直于二号左下反光板反光面的二号左下回反光片，并且二号左下回反光片的反光面朝前布置；在二号左上反光板的反光面上等间距固定设有若干个垂直于二号左上反光板反光面的二号左上回反光片，并且二号左上回反光片的反光面朝后布置；若干个激光灯中包括若干个左激光灯、若干个前激光灯和若干个后激光灯；若干个光电传感器中包括若干个右光电传感器、若干个前光电传感器和若干个后光电传感器；在变压器油箱内的左箱壁上水平间隔设置若干个水平朝右定向照射的左激光灯，在变压器油箱内的右箱壁上水平间隔设置若干个右光电传感器；在变压器油箱内的前箱壁上水平间隔设置若干个水平朝后定向照射的前激光灯，在变压器油箱内的前箱壁上还水平间隔设置若干个前光电传感器；在变压器油箱内的后箱壁上水平间隔设置若干个水平朝前定向照射的后激光灯，在变压器油箱内的后箱壁上还水平间隔设置若干个后光电传感器；并且左激光灯、右光电传感器、前激光灯、前光电传感器、后激光灯、后光电传感器、一号反光圈、二号反光圈、一号右下回反光片、一号右上回反光片、二号左下回反光片和二号左上回反光片均位于同一水平面上；任意一个左激光灯发出的一条光束，或能被右光电传感器一对一检测到或能经过一号左下反光板反射后被前光电传感器一对一检测到，或能经过一号左上反光板反射后被后光电传感器一对一检测到；任意一个前激光灯发出的一条光束，或能经过二号右下反光板反射后被右光电传感器一对一检测到，或能依次经过一号右下反光板反射和二号左下反光板反射后被前光电传感器一对一检测到，或依次经过一号右下回反光片反射和一号右下反光板反射后被前光电传感器一对一检测到，或依次经过二号右下回反光片反射和二号右下反光板反射后被前光电传感器一对一检测到，或能被后光电传感器一对一检测到；任意一个后激光灯发出的一条光束，或能经过二号右上反光板反射后被右光电传感器
一对一检测到，或能依次经过一号右上反光板反射和二号左上反光板反射后被后光电传感器一对一检测到，或依次经过一号右上回反光片反射和一号右上反光板反射后被后光电传感器一对一检测到，或依次经过二号左上回反光片反射和二号左上反光板反射后被后光电传感器一对一检测到；每个右光电传感器、每个前光电传感器和每个后光电传感器分别与控制器相连接。8.根据权利要求1所述的电力物联网网络攻击抵御系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：在变压器油箱内产生气体时，气体就会从变压器油箱内经过箱出油管进入到密封箱内的顶部，气体汇集在密封箱内的顶部越多，在位于密封箱内变压器油的上表面就会受到气体向下的挤压力，气体越多挤压力越大，位于密封箱内变压器油的上表面受到气体的挤压力后就会下降，下降的变压器油会通过箱进油管进入到变压器油枕内；浮力球是漂浮在变压器油的上表面上的，浮力球所处位置的高低会随变压器油的上表面高低而跟着变化；根据拉力传感器检测到的拉力大小即可知道在密封箱内变压器油的上表面高度，也就知道了密封箱内顶部有没有气体；当拉力传感器检测到的拉力大小在设定值h1以上时，控制器立即向变压器故障监控平台发出报警信号，变压器故障监控平台端的工作人员即可通过远程控制向控制器发出指令；在控制器的控制下，让一号单向电磁阀打开，二号单向电磁阀关闭，让位于密封箱内顶部的气体进入到透明竖直玻璃管的颜色观察腔内；当出现拉力传感器检测到浮力球的拉力在设定时长内一直大于零并且该拉力大小在该设定时长内没变化时，则说明此时变压器油枕内的变压器油上表面低于密封箱的上表面，说明变压器存在漏油问题，从而获得漏油信息；在拉力传感器检测到浮力球的拉力等于零时，让测距传感器测量密封滑块所在的高度位置获得颜色观察腔的容量，进而获得变压器故障产生了多少量的总气体量大小信息；然后关闭一号单向电磁阀，此时二号单向电磁阀仍然处于关闭状态，让照明灯打开，工作人员即可通过一号摄像头对颜色观察腔内的气体颜色进行观察或拍摄来获取气体颜色信息；同时让气味检测传感器对颜色观察腔内的气体进行气味检测来获取气体气味信息；然后打开二号单向电磁阀，此时一号单向电磁阀仍然处于关闭状态，并让点火装置对从点火检测导气管的出气口喷出的气体进行点火，工作人员即可通过二号摄像头对火焰进行观察或拍摄来获取气体燃烧信息，并同时让温度传感器对火焰大小进行检测来获取气体火焰温度信息；由于密封滑块的作用让气体从点火检测导气管的出气口喷出的流速是均匀的，温度传感器检测到的温度大则说明气体点燃后的火焰大，气体易燃烧；温度传感器检测到的温度大小则说明气体点燃后的火焰小，气体不易燃烧；工作人员即可在控制器的控制下，让抽油循环器启动，通过抽油循环器让变压器油箱内的变压器油循环设定时长后让抽油循环器停止，然后打开一号led灯，工作人员即可通过a摄像头对a透明管内的变压器油和b透明管内的变压器油进行观察或拍摄来获取液体颜色信息；从光网下方往上移动的气泡在穿过光网时，从气泡中穿过的至少两条光束就会发生折
射而改变对应光束的传播方向，导致穿过气泡的对应光束就不能被对应的光电传感器检测到；由于任意两条交叉光束经过气泡折射后就不能被对应的两个光电传感器检测到，并且接收任意两条交叉光束的两个光电传感器对应的两条光束的交叉点的位置是可预先确定的；因此如果在某段时间内，只要出现接收任意两条交叉光束的两个光电传感器检测不到光，就说明这段时间内有气泡从这两条交叉束光的交叉点处往上移动；如果在这段时间内有部分光电传感器检测不到光束，则说明在这段时间内有气泡穿过光网的一部分光束交叉点，进而说明在这段时间内有气泡产生；如果在这段时间内全部的光电传感器都能检测到光束，则说明在这段时间内没有气泡穿过光网，进而说明在这段时间内没有气泡产生；如果在这段时间内出现能检测到交叉光束的光电传感器的个数越少，则说明在这段时间内气泡穿过的光束交叉点的个数就越多，反之，如果在这段时间内出现能检测到交叉光束的光电传感器的个数越多，则说明在这段时间内气泡穿过的光束交叉点的个数就越少；如果两个以上的光电传感器检测不到两条交叉光束的时间越长则说明往上移动的气泡越多，并且该两条交叉光束的交点位置就是气泡在光网上的水平坐标位置；由于变压器的变电部件故障产生的气泡是从故障处往上移动后穿入光网的，所以确定了气泡在光网上的水平坐标位置就能确定气泡在变电部件上产生的大致水平位置，进而也就能大致确定变电部件的故障位置；从而获得表示变压器故障水平位置的气泡水平位置信息；并且变电部件故障严重程度的大小还能通过气泡多少来大致判断；如果两条交叉光束的交叉点处气泡持续的时间越长或者在这个时段内接收不到交叉光束的光电传感器个数越多，则说明气泡量多，进而说明故障严重；如果两条交叉光束的交叉点处气泡持续的时间越短或者在这个时段内接收不到交叉光束的光电传感器个数越少，则说明气泡量少，进而说明故障不严重；从而获得标示变压器故障严重程度的气泡量信息；控制器借助通信模块将漏油信息、气体颜色信息、气体气味信息、总气体量大小信息、气体是否可燃烧信息、气体火焰温度信息、液体颜色信息、气泡水平位置信息和气泡量信息一并上传到变压器故障监控平台，变压器故障监控平台端的工作人员即可根据控制器上传来的信息对变压器故障进行管理；根据漏油信息即可知道变压器的漏油严重情况；根据总气体量大小信息即可知道变压器故障的严重情况；如果气体无色、气体无味、气体不可燃烧、气体无火焰温度，则说明在密封箱内顶部的气体是空气，从而说明变压器油箱存在密封不严故障；如果此时的气体量大则说明变压器的密封问题严重，如果此时的气体量小则说明变压器的密封问题不严重；如果气体黄色、气体无味、气体可燃烧、气体火焰温度低，则说明在密封箱内顶部的气体是由于变压器油箱内部的木质故障产生的气体，从而说明变压器油箱内部木质部分出现了故障；如果此时的气体量大则说明变压器油箱内部木质部分的故障严重，如果此时的气体量小则说明变压器油箱内部木质部分的故障不严重；并可根据气泡水平位置信息来大致判断变压器油箱内部变电部件上的哪部分木质出现了故障，并可根据气泡量信息来判断该部分木质处出现故障的严重程度；
如果气体淡灰色、气体有臭味、气体可燃烧、气体火焰温度高，并且是则说明在密封箱内顶部的气体是由于变压器油箱内部的纸质故障产生的气体，从而说明变压器油箱内部纸质部分出现了故障；如果此时的气体量大则说明变压器油箱内部纸质部分的故障严重，如果此时的气体量小则说明变压器油箱内部纸质部分的故障不严重；并可根据气泡水平位置信息来大致判断变压器油箱内部变电部件上的哪部分纸质出现了故障，并可根据气泡量信息来判断该部分纸质处出现故障的严重程度；如果气体灰黑色、气体无味、气体可燃烧、气体火焰温度较高，则说明在密封箱内顶部的气体是由于变压器油箱内部的铁质故障使绝缘油分解产生的气体，从而说明变压器油箱内部铁质部分出现了故障；如果此时的气体量大则说明变压器油箱内部铁质部分的故障严重，如果此时的气体量小则说明变压器油箱内部铁质部分的故障不严重；并可根据气泡水平位置信息来大致判断变压器油箱内部变电部件上的哪部分铁质出现了故障，并可根据气泡量信息来判断该部分铁质处出现故障的严重程度。

技术总结
本发明公开了电力物联网网络攻击抵御系统及其控制方法。属于变压器内部故障监测设备技术领域，具有远程监控管理能力，能利用变压器油箱内变电部件烧坏处产生的气体来对变压器内的故障水平坐标位置、故障类型、故障严重程度进行远程监控管理，能远程查看变压器油是否变质。密封箱设置在变压器油箱的上方，气体颜色观察机构的进气端连接在一号竖直管的上管口上，气体气味检测机构设置在气体颜色观察机构内，气体体积检测机构设置在气体颜色观察机构内，气体可燃性检测机构的进气端连接在一号竖直管的侧壁排气孔上，油色查看机构通过一根A绝缘导管和一根B绝缘导管与变压器油箱的箱腔形成连通回路连接，气泡水平坐标定位检测机构设置在变压器油箱内。机构设置在变压器油箱内。机构设置在变压器油箱内。


技术研发人员：郑宏 聂明军 鲍美军 李孟 赵阿龙 卢衍泓 詹江扬 杨智 郑一鸣 周建平 周国伟
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司
技术研发日：2020.12.31
技术公布日：2022/2/6