智能電能表的新一代“身份證”

　　摘要：目前，智能電網已進入全面建設階段。智能電能表作為智能用電環節的重要節點，承載著智能電網安全穩定運行所需的信息采集、數據分析、指令下發、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化管理效率、促進電網產業技術升級具有重要意義。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、工作流程進行了詳細闡述，為電網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的重要組件，與千家萬戶有著密切的聯系。目前，全國已安裝智能電能表近2.8億只，且以每年超過6000萬只的數量增長，如何對數量如此巨大的電能表進行全生命周期管理成為智能電網安全、穩定運行的關鍵因素之一。基于RFID技術和密碼安全技術實現的電子封印成為智能電能表的新一代“身份證”，為實現安全、可靠、高效、經濟的智能電網提供了強有力的技術保障。

　　引言

　　2009年5月，中國正式提出“堅強智能電網”的概念，計劃于2020 年基本建成中國的堅強智能電網^[1]。智能電網以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、數字化、互動化特征，將實現“電力流、信息流、業務流”高度一體化融合^[2]。

　　目前，國家電網公司正在籌建“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，各網省電力公司計量中心已按照統一部署開展專業化自動檢定線的建設工作。計量設備電子封印管理系統作為“四線一庫”建設的重要管理系統^[3]，承擔著生產、調度等環節自動化管理的重任，對于有效提升電力計量封印產品的質量和智能化水平，滿足國家電網公司生產調度一體化平臺建設的需求，實現高安全、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，國網公司制定《電力多業務應用電子標簽數據規范》，主要針對電力業務的電子標簽進行管理，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管理智能電能表等類型的計量設備，要求封印與被施封的設備資產綁定，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。傳統封印產品主要以鉛封為主，鉛污染、封印設備易仿制、安全性能低等一系列問題，嚴重制約了一體化建設的順利開展。基于RFID(Radio Frequency Identification)技術實現的電子封印產品，采用環保型材料，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，配合專用的手持終端和主站管理軟件及業務操作平臺，實現了全面的信息化、自動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、生產系統、業務系統。該系統采用電子封印、密碼機、PSAM卡、封印發行機、手持終端、固定式讀寫器、服務器等硬件設備，結合計量設備的日常管理，實現電子封印從生產發行、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務應用上的實時性、快捷性等要求，密鑰管理系統采用對稱加密體制。根據智能電能表電子封印的應用特點，從安全的角度為具體應用場景進行密鑰保護方案設計，實現密鑰的生成、傳遞、備份、恢復、更新、應用的全生命周期的管理。

　　(2)生產系統

　　生產系統主要用于發行電子封印、PSAM卡，完成電子封印和PSAM卡的密鑰灌裝。生產系統采用一級部署的方式，通過自動化發行設備完成對電子封印和PSAM卡的生產，建立相應的文件結構和初始化密鑰的灌裝。結合實際生產的需要，建立發行子系統，將電子封印和PSAM卡發行部分獨立出來，滿足批量發行的生產需要。根據密鑰體系安全的要求，生產所用密碼機由密鑰管理系統發行，并經過嚴格的流程發放到生產車間供發行系統使用。