智能電能表的新一代“身份證”

　　摘要：目前，智能電網(wǎng)已進入全面建設(shè)階段。智能電能表作為智能用電環(huán)節(jié)的重要節(jié)點，承載著智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行所需的信息采集、數(shù)據(jù)分析、指令下發(fā)、指令執(zhí)行等功能。推廣高安全電子封印并建設(shè)計量設(shè)備電子封印管理系統(tǒng)對于提升智能電能表自動化管理效率、促進電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級具有重要意義。本文在介紹計量設(shè)備電子封印管理系統(tǒng)組成及功能的基礎(chǔ)上，對電子加密封印特性、工作原理、工作流程進行了詳細(xì)闡述，為電網(wǎng)設(shè)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(gòu)建智能電網(wǎng)的重要組件，與千家萬戶有著密切的聯(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6000萬只的數(shù)量增長，如何對數(shù)量如此巨大的電能表進行全生命周期管理成為智能電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素之一?；赗FID技術(shù)和密碼安全技術(shù)實現(xiàn)的電子封印成為智能電能表的新一代“身份證”，為實現(xiàn)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、自動化、數(shù)字化、互動化特征，將實現(xiàn)“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“四線一庫”，包括單相智能電能表自動化檢定流水線、三相智能電能表自動化檢定流水線、低壓電流互感器自動化檢測流水線、用電采集終端自動化檢測流水線和智能化倉儲庫房，各網(wǎng)省電力公司計量中心已按照統(tǒng)一部署開展專業(yè)化自動檢定線的建設(shè)工作。計量設(shè)備電子封印管理系統(tǒng)作為“四線一庫”建設(shè)的重要管理系統(tǒng)^[3]，承擔(dān)著生產(chǎn)、調(diào)度等環(huán)節(jié)自動化管理的重任，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，滿足國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)調(diào)度一體化平臺建設(shè)的需求，實現(xiàn)高安全、低成本、易追溯等方面的目標(biāo)，具有重要意義。

　　1 計量設(shè)備電子封印管理系統(tǒng)

　　2012年底，國網(wǎng)公司制定《電力多業(yè)務(wù)應(yīng)用電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)規(guī)范》，主要針對電力業(yè)務(wù)的電子標(biāo)簽進行管理，以規(guī)范電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)和通信的管理工作。

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

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　計量設(shè)備電子封印管理系統(tǒng)包含三大子系統(tǒng)：密鑰管理系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電子封印、密碼機、PSAM卡、封印發(fā)行機、手持終端、固定式讀寫器、服務(wù)器等硬件設(shè)備，結(jié)合計量設(shè)備的日常管理，實現(xiàn)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(shè)備電子封印管理系統(tǒng)架構(gòu)圖。

　　1.2 系統(tǒng)功能

　　(1)密鑰管理系統(tǒng)

　　密鑰管理系統(tǒng)是為了RFID電子封印安全應(yīng)用而設(shè)計的安全系統(tǒng)，考慮到電子封印在業(yè)務(wù)應(yīng)用上的實時性、快捷性等要求，密鑰管理系統(tǒng)采用對稱加密體制。根據(jù)智能電能表電子封印的應(yīng)用特點，從安全的角度為具體應(yīng)用場景進行密鑰保護方案設(shè)計，實現(xiàn)密鑰的生成、傳遞、備份、恢復(fù)、更新、應(yīng)用的全生命周期的管理。

　　(2)生產(chǎn)系統(tǒng)

　　生產(chǎn)系統(tǒng)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(tǒng)采用一級部署的方式，通過自動化發(fā)行設(shè)備完成對電子封印和PSAM卡的生產(chǎn)，建立相應(yīng)的文件結(jié)構(gòu)和初始化密鑰的灌裝。結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，建立發(fā)行子系統(tǒng)，將電子封印和PSAM卡發(fā)行部分獨立出來，滿足批量發(fā)行的生產(chǎn)需要。根據(jù)密鑰體系安全的要求，生產(chǎn)所用密碼機由密鑰管理系統(tǒng)發(fā)行，并經(jīng)過嚴(yán)格的流程發(fā)放到生產(chǎn)車間供發(fā)行系統(tǒng)使用。