智能电能表的新一代“身份证”

摘要：目前，智能电网已进入全面建设阶段。智能电能表作为智能用电环节的重要节点，承载着智能电网安全稳定运行所需的信息采集、数据分析、指令下发、指令执行等功能。推广高安全电子封印并建设计量设备电子封印管理系统对于提升智能电能表自动化管理效率、促进电网产业技术升级具有重要意义。本文在介绍计量设备电子封印管理系统组成及功能的基础上，对电子加密封印特性、工作原理、工作流程进行了详细阐述，为电网设备智能化管理提供了典型解决方案，该方案对于其他行业同样具有极强的推广意义。

编者按：智能电能表是构建智能电网的重要组件，与千家万户有着密切的联系。目前，全国已安装智能电能表近2.8亿只，且以每年超过6000万只的数量增长，如何对数量如此巨大的电能表进行全生命周期管理成为智能电网安全、稳定运行的关键因素之一。基于RFID技术和密码安全技术实现的电子封印成为智能电能表的新一代“身份证”，为实现安全、可靠、高效、经济的智能电网提供了强有力的技术保障。

引言

　　2009年5月，中国正式提出“坚强智能电网”的概念，计划于2020 年基本建成中国的坚强智能电网^[1]。智能电网以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、数字化、互动化特征，将实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合^[2]。

　　目前，国家电网公司正在筹建“四线一库”，包括单相智能电能表自动化检定流水线、三相智能电能表自动化检定流水线、低压电流互感器自动化检测流水线、用电采集终端自动化检测流水线和智能化仓储库房，各网省电力公司计量中心已按照统一部署开展专业化自动检定线的建设工作。计量设备电子封印管理系统作为“四线一库”建设的重要管理系统^[3]，承担着生产、调度等环节自动化管理的重任，对于有效提升电力计量封印产品的质量和智能化水平，满足国家电网公司生产调度一体化平台建设的需求，实现高安全、低成本、易追溯等方面的目标，具有重要意义。

1 计量设备电子封印管理系统

　　2012年底，国网公司制定《电力多业务应用电子标签数据规范》，主要针对电力业务的电子标签进行管理，以规范电子标签数据和通信的管理工作。

　　计量设备电子封印管理系统主要用来管理智能电能表等类型的计量设备，要求封印与被施封的设备资产绑定，杜绝巡检过程中所存在的漏检、不检问题，完善巡检督查监察，有效地杜绝因用户破坏、伪造封印而造成违章用电及非法窃电事件。传统封印产品主要以铅封为主，铅污染、封印设备易仿制、安全性能低等一系列问题，严重制约了一体化建设的顺利开展。基于RFID(Radio Frequency Identification)技术实现的电子封印产品，采用环保型材料，具有全球唯一的数字标识号，安装于电力计量设备中具有自锁、防撬、防伪等功能，配合专用的手持终端和主站管理软件及业务操作平台，实现了全面的信息化、自动化和智能化管理流程。

　　1.1 系统组成

　　计量设备电子封印管理系统包含三大子系统：密钥管理系统、生产系统、业务系统。该系统采用电子封印、密码机、PSAM卡、封印发行机、手持终端、固定式读写器、服务器等硬件设备，结合计量设备的日常管理，实现电子封印从生产发行、安装、报废的全流程管控。图1为计量设备电子封印管理系统架构图。

　　1.2 系统功能

　　(1)密钥管理系统

　　密钥管理系统是为了RFID电子封印安全应用而设计的安全系统，考虑到电子封印在业务应用上的实时性、快捷性等要求，密钥管理系统采用对称加密体制。根据智能电能表电子封印的应用特点，从安全的角度为具体应用场景进行密钥保护方案设计，实现密钥的生成、传递、备份、恢复、更新、应用的全生命周期的管理。

　　(2)生产系统

　　生产系统主要用于发行电子封印、PSAM卡，完成电子封印和PSAM卡的密钥灌装。生产系统采用一级部署的方式，通过自动化发行设备完成对电子封印和PSAM卡的生产，建立相应的文件结构和初始化密钥的灌装。结合实际生产的需要，建立发行子系统，将电子封印和PSAM卡发行部分独立出来，满足批量发行的生产需要。根据密钥体系安全的要求，生产所用密码机由密钥管理系统发行，并经过严格的流程发放到生产车间供发行系统使用。