论智能电能表应用的安全性

岑泽富

摘 要：现代社会是智能技术不断发展的社会，智能技术被用于各行各业，发挥着不可替代的优势作用，电量计量系统被逐渐智能化，智能电表被应用于电力系统，对电力电量的计量发挥着十分重要的作用。但是，智能电表必须要确保安全地应用。本文分析了智能电表应用的安全性。

关键词：智能电表；应用；安全性

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0048-02

智能电表具有智能化特征，实际使用中在多方面体现出由于传统电能表的特点，然而，智能电表能否安全地被使用，提高其使用的安全性。智能电表安全的应用最关键是要选择先进的技术，提高智能电表使用的安全性。

1 旧式电能表的安全问题

传统电能表由于技术有限，多采用感应电能表，其安全度不高，保护方法单一，最常见的就是设置封印，其保护程度有限，这是因为封印易于仿制，而且也可能无痕迹地打开，即便出现窃电也难以拿到证据，而且铅印的投入较大，对环境带来不利影响。随着电子科技的应用，电能表安全保护得以强化，然而，也存在一定的弱点，通常选择开放式的通讯协议，通过设置密码的方式来保护其安全，如果电能表的相关信息、数据被非法窃取、恶意修改等则将对电表带来安全隐患，使得电费计量失准，甚至引发客户与供电企业之间的矛盾。预付费电能表如果遭到非法攻击，也可能出现误动作现象，进而影响电能表的安全。

2 智能电表应用的安全性

和普通的旧式电表不同，智能电表不仅能够进行电能计量，也具有电费计算、扣除以及报警、开关控制等性能，一般依照相数划分包括：单相和三相智能表，计费也分成远程计费与本地费控，可见智能电表在计费与费控方面体现出自动化优势，根据用户的用电量来自动计算出其电费，当电费余额不足时，则会自动发出警报信号，以此来控制客户的用电状态，欠费时系统则将自动切断供电。智能电表的远程费控功能体现出独到的优势，因为能够把所计量的电量信息、数据等凭借电力载波传输至后方软件平台，此软件能够算出电费，而且发送警报信号、跳闸命令等，这些信号和命令再通过不同信道来上传至电能表，从而达到对用户的用电控制。本地费控则是将一些关键的计量信息，例如：电费、电价等参数等传输、存至智能电表内存系统，智能电表可以自行计量电量和电费，而且这一费控模式有着良好的充值作用，用户能够借助信息系統、客户端或者IC卡等充电费。近年来，我国在智能电表安全使用方面也做出了全新的规定，对生产智能电表的企业、厂家等给出了明确的生产标准与规范，具体体现在：

2.1 智能防伪封印系统

智能电表通常采用防伪标志，一般选择电子铅封，这一系统具有良好的安全性，具体体现在：良好的安全性，其中rfid芯片能够设置密码，从而达到防伪的目标，预防仿造，同时，其结构更加紧凑、精致、巧妙，采用一次性开启与运转，封存自动闭锁，无法开启，同时，rfid芯片能够存入一些电表信号，无需接触就读出示数，同智能电表的封印结合，从而达到智能电表的智能化、信息化管理，此电表的材质一般为非金属材质，预防火灾、质地较轻，无需借助铅封，便于操作。智能防伪封印系统为智能电表的主系统，其运行过程为：利用智能封印软件，通过手机来下载一个供电服务的APP，其中容纳了供电局、供电所以及计量单位等的监督控制，这样就能让专门的巡视小组来以月度、季度等为单位来检查电能表封印，一旦发现封印出现异常，则可以及时地采取措施来解决困难。

2.2 智能电表数据信息的交互

智能电表是整个电力系统的计量终端设备，负责对电力系统的相关数据、信息等的收集、计量，同时，也要承担起向外部供应关键信息的任务，信息高度保密，交互信息如果被不合理利用、泄漏等则将带来一定的经济损失，以往的信息安全防护方法已经无法达到信息交互的目标，主站和智能电表将的一些关键数据，例如：控制质量、信号、参数等在传递前需要进行身份认证，同时，也要设置密码，从而实现电力系统信息建设的安全防护目标。对外数据的交互通常选择载波、无线通讯等模式，因为信道相对狭窄，而且嵌入式资源数量较少，对此就要对加密方式来特殊设计。现代化的加密一般包括：对称加密，其高速率、不足之处就是密实不方便传输，例如：AES，或者选择非对称加密模式，优势为：便于调换钥匙，不足之处为：需要更多的加密时间，例如：BSA为典型代表。要想确保数据、信息的高效、及时传输，而且照顾到电能表数据技术、运用等的现实情况，可以选择两种加密模式配合使用。

2.3 智能电表密匙交互过程

2.3.1 首次交互阶段

主要是指主站同计量表尚未出现数据交互现象，通常是智能电表从初始安装、预备接入的时间段，此时要求主站第一次传输数据密匙，使之抵达智能表，而且要想确保数据密匙达到足够安全，实际的数据传输则应借助安全通道。交互流程与方法体现为：主站与智能电表各自形成非对称加密密匙对，而且公共密匙传输给对方，并对应记录下主密匙PKB、私密匙SKB。主站能够自动化出现一个数据密匙。智能电表获得来自于主站的相关信息、数据，则可以通过SKB来解除密码，获得认证以后，再借助PKA来解密，并进行验证，获得验证资格则将保存密匙，同时，将其返回主站。各方的密匙交换过后，则可以借助KEY来实现用电信息的数据加密传输。

2.3.2 交互过程密匙更新

智能电表同主站系统连接以后，要想保证信息、数据等的安全，则需要经常性地变换数据密匙KEY，然而，要想控制宽带与计算资源等的使用，则可以选择AES密匙扩展算法，也就是从主钻传出密匙信号，智能电表和主站之间来实现信息的调整与更新。AES密码拓展体现出多方面的优势，例如：简单、易操作、高效等。然而，也能凭借其中任何一轮子密钥来对应识别其中的不足。

数据加密选择了特殊的算法与连接模式，具体为：AES算法、GCM连接模式，其中存在保密功能与认证功能，前者主要选择CTR模式，也就是选择加密随机向量。智能电表的信息安全交互方案体现出良好的安全性，体现在：双向实体认证、密钥扩展单向策略等。

2.4 安全记录功能

智能电能表具有自动化存储、记忆功能，电能表在实际工作中可能面临各种问题，例如：断相、电流不平衡、电源故障以及开关故障等，一切问题都将在智能电表中形成记录，形成了多项记录，如：开表盖记录、开端扭盖记录等，智能电能表能够形成更加细致、清晰的记录，例如：事件出现的具体时刻、发生的次数等，也能利用通讯模式来将这些信息、信号等上传并报告给相关部门，供电企业则能够动态地掌控电能表的工作模式、运行状态，当看到异常问题时则方便采取措施，加以处理，从而保证电能表的安全、高效、稳定地工作。

3 总 结

智能化技术的发展推动了智能电表的应用，智能电表同普通电表相比不仅具有智能化优势，实际使用中也为电量自动化计量等提供支持，最关键是要保证智能电表的安全使用，从而确保智能电表被安全使用，提高其运用价值，发挥智能电表自身应用的作用。

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收稿日期：2018-3-5