本发明涉及能源装备工控网络安全领域，具体涉及一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法。
背景技术：
1、随着《网络安全法》、《数据安全法》、《个人信息保护法》和《关键信息基础设施安全保护条例》等一系列法律法规的颁布实施，网络安全深入各行各业。目前，针对工控系统的网络安全防护是通过部署防火墙、威胁检测系统、主机卫士等设备，采用配置白名单机制、过滤信息层通讯报文对工控网络加固，这种方式对网络安全防护有一定的积极效果，但是无法有效防止合法工控设备发出的非法操作指令，从而破坏工艺流程损毁能源装备、无法防止人为恶意操控能源装备、更无法防止因能源装备自身的控制回路失效失控而造成的安全事件。
2、电磁阀是能源装备（汽轮机、燃气轮机、风力发电机）的关键控制部件，主要实现电液信号转换、运行工况切换、紧急停机等。现有的对电磁阀及其控制回路检测方式有两种，一种是安排运维人员定期巡检，另一种是在控制回路中串入电磁阀监视模块。然而，运维工程师巡检仅能在能源装备启机前、停机后，对电磁阀及其控制回路进行拆卸测量排查故障。在能源装备正常生产过程中，仅能通过电磁阀的外观判断其好坏，无法真实地掌握电磁阀及其控制回路的内在故障信息，导致试验工况或需紧急停机工况出现电磁阀对控制指令“拒动”的现象。
3、现有技术中，如专利号cn205808433u，名称为“一种电磁阀工作状态检测装置”，提供的一种利用电磁阀开和关的状态下电感量变化来检测电磁阀是开还是闭状态原理，在线检测小功率电磁阀的工作状态的方法，此种方案存在如下缺点：①要求将检测装置串入电磁阀回路，由于检测装置本身存在故障的概率，增加了整个电磁阀回路的故障率；②通过220vac转24vdc为电磁阀提供驱动供电，仅能驱动小功率电磁阀，无法驱动大功率、高电压等级的能源装备电磁阀（35w/220vdc）。
4、又如专利号cn103148280a，名称为“电磁阀故障在线监测设备”，提供的一种利用在线检测bts功率器件的驱动电流，判断电磁阀的工作状态，此种方案存在如下缺点：①同专利号cn205808433u样，要求将检测装置串入电磁阀回路，由于检测装置本身存在故障的概率，增加了整个电磁阀回路的故障率；②通过检测bts功率器件的驱动电流，仅能检测电磁阀线圈的通断状态，无法判断电磁阀线圈所驱动的铁芯真实的工作状态。
5、此外，能源装备（汽轮机、燃气轮机、风力发电机等）具有很多不同功能的电磁阀，例如用于紧急停机的高压遮断电磁阀，用于日常阀门活动试验的试验电磁阀，用于快速关闭调门防止设备超速的快关电磁阀，这些电磁阀必须严格按照机组的各工况带电/失电逻辑真值表工作，否则会造成严重的安全事故、巨大的经济损失。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有技术中缺乏对电磁阀的系统综合性状态监测的问题，提出一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，通过各工况下能源装备电磁阀状态真值表，表决针对能源装备的网络攻击、社会工程学攻击等安全事件，实现能源装备的本质安全。
2、为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
3、一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，包括如下步骤：
4、设备连接步骤，包括根据电磁阀的工作类型，将在线检测装置的检测探针并联接入电磁阀回路中的相应位置；
5、标定步骤，包括强制继电器柜控制指令，控制电磁阀受电或失电，以对在线检测装置中的检测电路初始值进行标定；
6、参数配置步骤，包括将各个检测通道的标定值以及能源装备所有电磁阀在各个工况下的状态真值表进行存储；
7、在线诊断步骤，包括利用在线检测装置对电磁阀回路及其安全状态实施检测，并将检测结果结合状态真值表，表决能源装备的安全状态；
8、状态预警步骤，包括将能源装备的安全状态通过通讯协议传输到其他网络安全系统，若存在网络攻击或非法操作，则进行实时预警。
9、进一步的，设备连接步骤中，当电磁阀的工作类型为常带电时，将检测探针并联接入电磁阀回路中熔断器的下游；当电磁阀的工作类型为常失电时，将检测探针并联接入电磁阀回路中熔断器的上游。
10、进一步的，所述的利用在线检测装置对电磁阀回路及其安全状态实施检测，包括：
11、步骤a、采用高压检测电路检测电磁阀回路是否带电，同时屏蔽放电检测与相位检测，并输出检测结果；
12、步骤b、若电磁阀回路失电，则在失电瞬间，采用放电检测电路检测电磁阀的放电时间，用以判断电磁阀阀芯的工作状态；
13、步骤c、当电磁阀回路放电完毕后，采用相位检测电路向电磁阀回路输入激励源检测其相位差，用以根据相位差获取电磁阀感抗从而判断电磁阀线圈是否完好。
14、进一步的，步骤a中，所述高压检测电路并联接入电磁阀回路中，高压检测电路包括光电耦合器u27、晶闸管irf2和光电耦合器u29；所述光电耦合器u27将低电压的hvpwm信号转换成控制电路连接并向电路中输入高压驱动晶闸管irf2的门极控制信号，进而使电磁阀回路电压降低；再通过滤波电路驱动光电耦合器u29，并将高压检测信号传入fpga/mcu电路。
15、进一步的，步骤b中，当电磁阀失电瞬间，电磁阀与放电检测电路中的续流二极管d33、水泥电阻r66组成放电回路，通过π型滤波电路，再通过采样电阻r69、仪表放大器，将放电电量传入fpga/mcu电路进行a/d转换，以计算放电电量以及电磁阀的阀芯工作状态。
16、进一步的，所述相位检测电路包括光电耦合器u28和晶闸管irf1；所述晶闸管irf1的g脚与phypwm控制引脚连接，用于向失电状态下的电磁阀接入pwm激励信号；所述光电耦合器u28与晶闸管irf1连接，同时连接capsig端，用于将电磁阀回路的pwm信号传入fpga/mcu电路，fpga/mcu电路通过输入激励信号与反馈的pwm信号的相位差，计算电磁阀的感抗。
17、进一步的，所述光电耦合器u27的第1引脚经过r63电阻连接3.3v输入电源；第2引脚连接hvpwm控制引脚，用于调节脉冲，从而控制光电耦合器u27内发光二极管开关状态；第3引脚经过电阻r67与hvdcn连接；第4引脚与晶闸管irf2的d脚连接。
18、进一步的，所述光电耦合器u29的第1引脚与电阻r73连接，第2引脚与hvdcn连接，通过电感l2与电容c26组成的滤波电路，驱动光电耦合器u29，控制其发光二极管开关状态；第4引脚连接hvsig，用于将信号传入fpga/mcu电路。
19、进一步的，所述晶闸管irf1的d脚与二极管d35连接，光电耦合器u28的第1引脚与晶闸管irf1的s脚连接，第4引脚连接capsig端。
20、进一步的，所述仪表放大器的的第1引脚与电阻r71连接，第4引脚经过电阻r70与hvdcp连接，第7引脚连接aisig端。
21、综上所述，本发明具有以下优点：
22、1、本发明以并联方式将检测探针接入被测对象，实时检测电磁阀及其控制回路安全状态，降低了增加被测对象的系统故障点的风险；
23、2、本发明在电磁阀带电工况下，检测被测对象电压；在电磁阀失电工况下，向被测对象输入低电压激励信号主动测量被测对象的电感，从而获取电磁阀回路及其安装状态，实现电磁阀运行状态的监控；
24、3、本发明可以结合电磁阀各工况下的带电/失电运行真值表，系统综合监测电磁阀运行状态，对电磁阀工作状态发起的网络攻击或人为恶意强制信号的行为实时预警。
1.一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，设备连接步骤中，当电磁阀的工作类型为常带电时，将检测探针并联接入电磁阀回路中熔断器的下游；当电磁阀的工作类型为常失电时，将检测探针并联接入电磁阀回路中熔断器的上游。
3.如权利要求1所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，在线诊断步骤中，所述的利用在线检测装置对电磁阀回路及其安全状态实施检测，包括：
4.根据权利要求3所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，步骤a中，所述高压检测电路并联接入电磁阀回路中，高压检测电路包括光电耦合器u27、晶闸管irf2和光电耦合器u29；所述光电耦合器u27将低电压的hvpwm信号转换成控制电路连接并向电路中输入高压驱动晶闸管irf2的门极控制信号，进而使电磁阀回路电压降低；再通过滤波电路驱动光电耦合器u29，并将高压检测信号传入fpga/mcu电路。
5.根据权利要求3所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，步骤b中，当电磁阀失电瞬间，电磁阀与放电检测电路中的续流二极管d33、水泥电阻r66组成放电回路，通过π型滤波电路，再通过采样电阻r69、仪表放大器，将放电电量传入fpga/mcu电路进行a/d转换，以计算放电电量以及电磁阀的阀芯工作状态。
6.根据权利要求3所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，所述相位检测电路包括光电耦合器u28和晶闸管irf1；所述晶闸管irf1的g脚与phypwm控制引脚连接，用于向失电状态下的电磁阀接入pwm激励信号；所述光电耦合器u28与晶闸管irf1连接，同时连接capsig端，用于将电磁阀回路的pwm信号传入fpga/mcu电路，fpga/mcu电路通过输入激励信号与反馈的pwm信号的相位差，计算电磁阀的感抗。
7.根据权利要求4所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，所述光电耦合器u27的第1引脚经过r63电阻连接输入电源；第2引脚连接hvpwm控制引脚，用于调节脉冲，从而控制光电耦合器u27内发光二极管开关状态；第3引脚经过电阻r67与hvdcn连接；第4引脚与晶闸管irf2的d脚连接。
8.根据权利要求4所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，所述光电耦合器u29的第1引脚与电阻r73连接，第2引脚与hvdcn连接，通过电感l2与电容c26组成的滤波电路，驱动光电耦合器u29，控制其发光二极管开关状态；第4引脚连接hvsig，用于将信号传入fpga/mcu电路。
9.根据权利要求6所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，所述晶闸管irf1的d脚与二极管d35连接，光电耦合器u28的第1引脚与晶闸管irf1的s脚连接，第4引脚连接capsig端。
10.根据权利要求5所述的一种能源装备电磁阀回路及其安全状态在线诊断方法，其特征在于，所述仪表放大器的的第1引脚与电阻r71连接，第4引脚经过电阻r70与hvdcp连接，第7引脚连接aisig端。
