智能電能表的新一代“身份證”

　　摘要：目前，智能電網(wǎng)已進(jìn)入全面建設階段。智能電能表作為智能用電環(huán)節的重要節點(diǎn)，承載著(zhù)智能電網(wǎng)安全穩定運行所需的信息采集、數據分析、指令下發(fā)、指令執行等功能。推廣高安全電子封印并建設計量設備電子封印管理系統對于提升智能電能表自動(dòng)化管理效率、促進(jìn)電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級具有重要意義。本文在介紹計量設備電子封印管理系統組成及功能的基礎上，對電子加密封印特性、工作原理、工作流程進(jìn)行了詳細闡述，為電網(wǎng)設備智能化管理提供了典型解決方案，該方案對于其他行業(yè)同樣具有極強的推廣意義。

　　編者按：智能電能表是構建智能電網(wǎng)的重要組件，與千家萬(wàn)戶(hù)有著(zhù)密切的聯(lián)系。目前，全國已安裝智能電能表近2.8億只，且以每年超過(guò)6000萬(wàn)只的數量增長(cháng)，如何對數量如此巨大的電能表進(jìn)行全生命周期管理成為智能電網(wǎng)安全、穩定運行的關(guān)鍵因素之一?；赗FID技術(shù)和密碼安全技術(shù)實(shí)現的電子封印成為智能電能表的新一代“身份證”，為實(shí)現安全、可靠、高效、經(jīng)濟的智能電網(wǎng)提供了強有力的技術(shù)保障。

　　引言

　　2009年5月，中國正式提出“堅強智能電網(wǎng)”的概念，計劃于2020 年基本建成中國的堅強智能電網(wǎng)^[1]。智能電網(wǎng)以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、數字化、互動(dòng)化特征，將實(shí)現“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合^[2]。

　　目前，國家電網(wǎng)公司正在籌建“四線(xiàn)一庫”，包括單相智能電能表自動(dòng)化檢定流水線(xiàn)、三相智能電能表自動(dòng)化檢定流水線(xiàn)、低壓電流互感器自動(dòng)化檢測流水線(xiàn)、用電采集終端自動(dòng)化檢測流水線(xiàn)和智能化倉儲庫房，各網(wǎng)省電力公司計量中心已按照統一部署開(kāi)展專(zhuān)業(yè)化自動(dòng)檢定線(xiàn)的建設工作。計量設備電子封印管理系統作為“四線(xiàn)一庫”建設的重要管理系統^[3]，承擔著(zhù)生產(chǎn)、調度等環(huán)節自動(dòng)化管理的重任，對于有效提升電力計量封印產(chǎn)品的質(zhì)量和智能化水平，滿(mǎn)足國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)調度一體化平臺建設的需求，實(shí)現高安全、低成本、易追溯等方面的目標，具有重要意義。

　　1 計量設備電子封印管理系統

　　2012年底，國網(wǎng)公司制定《電力多業(yè)務(wù)應用電子標簽數據規范》，主要針對電力業(yè)務(wù)的電子標簽進(jìn)行管理，以規范電子標簽數據和通信的管理工作。

　　計量設備電子封印管理系統主要用來(lái)管理智能電能表等類(lèi)型的計量設備，要求封印與被施封的設備資產(chǎn)綁定，杜絕巡檢過(guò)程中所存在的漏檢、不檢問(wèn)題，完善巡檢督查監察，有效地杜絕因用戶(hù)破壞、偽造封印而造成違章用電及非法竊電事件。傳統封印產(chǎn)品主要以鉛封為主，鉛污染、封印設備易仿制、安全性能低等一系列問(wèn)題，嚴重制約了一體化建設的順利開(kāi)展?；赗FID(Radio Frequency Identification)技術(shù)實(shí)現的電子封印產(chǎn)品，采用環(huán)保型材料，具有全球唯一的數字標識號，安裝于電力計量設備中具有自鎖、防撬、防偽等功能，配合專(zhuān)用的手持終端和主站管理軟件及業(yè)務(wù)操作平臺，實(shí)現了全面的信息化、自動(dòng)化和智能化管理流程。

　　1.1 系統組成

　　計量設備電子封印管理系統包含三大子系統：密鑰管理系統、生產(chǎn)系統、業(yè)務(wù)系統。該系統采用電子封印、密碼機、PSAM卡、封印發(fā)行機、手持終端、固定式讀寫(xiě)器、服務(wù)器等硬件設備，結合計量設備的日常管理，實(shí)現電子封印從生產(chǎn)發(fā)行、安裝、報廢的全流程管控。圖1為計量設備電子封印管理系統架構圖。

　　1.2 系統功能

　　(1)密鑰管理系統

　　密鑰管理系統是為了RFID電子封印安全應用而設計的安全系統，考慮到電子封印在業(yè)務(wù)應用上的實(shí)時(shí)性、快捷性等要求，密鑰管理系統采用對稱(chēng)加密體制。根據智能電能表電子封印的應用特點(diǎn)，從安全的角度為具體應用場(chǎng)景進(jìn)行密鑰保護方案設計，實(shí)現密鑰的生成、傳遞、備份、恢復、更新、應用的全生命周期的管理。

　　(2)生產(chǎn)系統

　　生產(chǎn)系統主要用于發(fā)行電子封印、PSAM卡，完成電子封印和PSAM卡的密鑰灌裝。生產(chǎn)系統采用一級部署的方式，通過(guò)自動(dòng)化發(fā)行設備完成對電子封印和PSAM卡的生產(chǎn)，建立相應的文件結構和初始化密鑰的灌裝。結合實(shí)際生產(chǎn)的需要，建立發(fā)行子系統，將電子封印和PSAM卡發(fā)行部分獨立出來(lái)，滿(mǎn)足批量發(fā)行的生產(chǎn)需要。根據密鑰體系安全的要求，生產(chǎn)所用密碼機由密鑰管理系統發(fā)行，并經(jīng)過(guò)嚴格的流程發(fā)放到生產(chǎn)車(chē)間供發(fā)行系統使用。