導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

智能電能表應(yīng)用安全性研究

文檔作者：李紅柳陳嬌文檔來源：國網(wǎng)成都供電公司客戶服務(wù)中心計量部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月21日
下載地址：點擊這里	文件大小： 489.28 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：489.28 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：基于Labview的智能電能表安全壽命預(yù)計軟…

上一篇：法國電網(wǎng)電能質(zhì)量承諾和電能質(zhì)量評估

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

《自動化與儀器儀表}2014年9期(總第179期)
智能電能表應(yīng)用安全性研究
李紅柳，陳嬌
(國網(wǎng)成都供電公司客戶服務(wù)中心計量部 成都錦江，610021)
摘要：電能表是測量電路中消耗電能的儀表，是供電企業(yè)和電力用戶進行電能貿(mào)易結(jié)算的計量器具，也是《計量法》規(guī)定實
施強制檢定的計量器具。因此，確保電能表安全、正確、可靠是電能表使用的前提。本文分析了傳統(tǒng)電能表在安全使用上的局限，
總結(jié)了智能電能表在防攻擊方面的措施，著重提出了一種基于混合加密的智能電能表數(shù)據(jù)信息安全交互方案，并進行了相關(guān)的分
析比較，從比較結(jié)果可以看出，采用眾多防攻擊措施的智能表在應(yīng)用的安全性上得到極大的提高。
關(guān)鍵詞：智能電能表；防攻擊；信息交互；信息安全；數(shù)據(jù)加密
DOI編碼：10．14016~．cnki．1001—9227．2014．09．027
AbBtract：Smart electricity meter Call be used to measure the energy in the electric circuit．It’S the instrument of measurement for
energy trade settlement between power supply companies and electric customers．Smart meter is also the instrument of measurement
which must pass the appraisement according to the“METROLOGY LAW ”．Therefore，security,accuracy and reliability is a prerequisite
for using smart meter．This paper analyzes the limitations of traditional electricity meter on the safe use and summarizes the steps in
terms of an ti-atack．We advance a security data tran smission solutions based on the hybrid encryption．These anti-attack measures adopted
by the smart meter Can greatly improve security．
K ：Smart Electricity Meter；Anti·atack；Information Exchange；Information Security
中圖分類號：TM933．4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—9227(2014)09—0027—03
0 引 言
電能表是測量電路中消耗電能的儀表，是供電企業(yè)和電力
用戶進行電能貿(mào)易結(jié)算的計量器具 ，電能表內(nèi)的用電信息被
用來作為計費的依據(jù)，個別不法分子為其自身的利益，置國家
法律和公民道德于不顧，肆于對電能表進行攻擊，使電能表不
能正常計量，從中獲取非法收益。
電能表的電能計量功能是電能表最基本的功能。從電能計
量的原理來看電能是電壓和電流、功率因數(shù)的乘積對時間的積
分。保證電壓、電流信號的精確測量，保證電能積分的過程連
續(xù)不間斷，以及其電能計量結(jié)果在電能表中的可靠存儲是電能
計量功能安全性需要考慮的重點。有較多傳統(tǒng)的竊電的方法是
針對電能表的這個環(huán)節(jié)進行攻擊的。
1 傳統(tǒng)電能表的安全隱患
圖1 傳統(tǒng)鉛封
在感應(yīng)式電能表時代，電能表的安全保護很弱，唯一的保
收稿日期：2014—07—27
作者簡介：李紅柳(1965一)，女，本科，高級工程師，主要從事
電能計量管理工作。
護措施就是封印技術(shù)f鉛封)如圖1所示。此種封印主要缺點，
一是很容易采購到，容易仿造；二是比較容易無痕開啟，竊電
取證比較困難；三是鉛是重金屬，成本高而且污染環(huán)境。
開始電子表應(yīng)用后，電表的保護措施得到了一定的加強，
但還存在著不少問題，如：電能表的通信都是采用開放式的通
信協(xié)議進行訪問，且基本未采取加密措施，因此很容易受到：
(1)電能表數(shù)據(jù)被竊取、篡改和通信主體身份偽造的安全威脅，
也存在著報文重放攻擊等安全威脅，從而導(dǎo)致電費計量錯誤，
引起電力公司和電力客戶的糾紛；(2)對于預(yù)付費的電能表，還
存在著受到攻擊后引起控制的誤動作，從而造成用戶用電安全
隱患；(3)實行階梯電價、費率電價的電能表的重要參數(shù)可能被
非法篡改，引起階梯電量、費率電量的計量不正確；f4)電能表
可以通過面板按鍵方式、RS485、紅外等接口進行數(shù)據(jù)查詢與
參數(shù)設(shè)置，但安全保護措施不足，只是通過簡單的按鍵組合操
作或固定密碼保護。
2 智能電能表的安全保護
智能電能表與傳統(tǒng)的普通電子式電能表功能上存在本質(zhì)區(qū)
別，它除具有傳統(tǒng)的電能計量功能以外，還集成了電費計算、
電費自動扣減、自動報警、開關(guān)控制等多種智能化功能，是智
能電網(wǎng)的重要組成部分。
智能電能表按相數(shù)分可以分為單相、三相智能電能表，根
據(jù)費控方式分為遠(yuǎn)程費控和本地費控智能電能表?！百M控”是
指智能電表能根據(jù)計量的電度電量，按照設(shè)定的電價參數(shù)自動
進行電費的計算，并根據(jù)計算結(jié)果發(fā)出報警或跳閘命令，從而
控制客戶用電情況?！斑h(yuǎn)程費控”是指智能電能表將計量的電
度電量信息通過電力載波、RS485、光纖等通信方式，傳送到
27
學(xué)兔兔 www.xuetutu.com
學(xué)兔兔 www.xuetutu.com
《自動化與儀器儀表)2014年9期(總第179期)
(2)交互過程密鑰更新階段是指在智能電能表接入主站系
統(tǒng)后，為了數(shù)據(jù)安全性，會定期更新數(shù)據(jù)密鑰KEY。但是為了
節(jié)省帶寬和計算資源，采用AES密鑰擴展算法，由主站發(fā)布主
密鑰更新命令，智能表進行與主站相對應(yīng)的更新。
通過對AES密鑰擴展算法的分析，可知AES密碼擴展具有
直接高效并且快速的優(yōu)點，但是也有通過其中任何一輪子密鑰
即可破解全部密鑰的缺陷，可以通過分析的其中的某一輪子密
鑰得到前幾輪的全部密鑰，也可通過得到的某一輪子密鑰用固
定算法推導(dǎo)出后一輪以致后面幾輪所有的密鑰。在原有的對密
鑰擴展改進算法的分析的基礎(chǔ)上，利用單向性策略，采用新的
密鑰擴展算法，引入隨機函數(shù)，加強密鑰生成的抗攻擊強度。
主要原理是對初始密鑰各數(shù)值進行移位后相加，生成的數(shù)值作
為隨機函數(shù)的種子，生成下一輪的各個密鑰，以此類推，生成
后續(xù)各輪密鑰。由于隨機函數(shù)的使用，加劇了密鑰的混亂程
度，并且使得無法逆向推導(dǎo)，有效地增加了抗攻擊強度。
1 W 1 wH I WM l 1 +j l
t【 成一個隨機數(shù)廣 作怍為刀 種 — 隧 L父珙 1j
【[■=[二__==[
W i+ 【1 w 1 1 w 5 1 w 1
圖5 改進的密鑰擴展算法
數(shù)據(jù)加密使用AES算法，采用GCM連接模式，帶有保密
和認(rèn)證兩部分。保密部分使用CTR模式的保密方式，即采用加
密隨機向量，與明文異或后輸出，明文本身并不進行加密；認(rèn)
證部分采用泛哈希(fhash)~數(shù)實現(xiàn)不可逆認(rèn)證的生成。這種模
式的優(yōu)點是通信雙方均不需要解密運算，只進行加密運算，同
時認(rèn)證輸人參量較多，防止第三方對信息進行篡改，實行欺
騙。完整的通信流程如圖6／i)~示。
圖6 AES—GCM通信流程
上述智能電能表數(shù)據(jù)信息安全交互方案具有以下安全性
特點：
①雙向?qū)嶓w認(rèn)證
主站和智能電能表通過非對稱加密算法實現(xiàn)數(shù)字簽名來進
行身份認(rèn)證，以保證雙方交互的可靠性。
② 密鑰擴展單向性策略
在原有AES密鑰擴展算法的基礎(chǔ)上，加入隨機函數(shù)，保證
了密鑰擴展的單向性，加強了密鑰抗攻擊強度。
③抗重放攻擊
使用AES—GCM進行數(shù)據(jù)加密需要帶有隨機變量作為輸
入，采用事件戳作為該值，接收方進行時間戳判斷，可有效地
抵抗重放攻擊。
2．3 安全記錄及負(fù)荷曲線”
智能電能表記錄電能表運行過程中發(fā)生的各種事件，包
括：失壓、失流、斷相、逆相序、潮流反向、掉電、需量超
限、電流不平衡、磁場干擾、電源異常、內(nèi)置負(fù)荷開關(guān)誤動
作、需量清零、編程記錄、校時記錄、開表蓋記錄、開端鈕
蓋記錄、電表清零、拉合閘等。同時能記錄事件發(fā)生的時間
和次數(shù)，并通過通信方式及時上報，電力公司可以實時掌握
電表的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異?？梢约皶r處置，確保電能表安全
正常運行 。
3 小結(jié)
本文分析了傳統(tǒng)電能表的安全隱患，介紹了智能電能表的
安全防護措施，著重提出了一種基于混合加密的智能電能表數(shù)
據(jù)信息安全交互方案。方案采用非對稱加密方式進行首次的數(shù)
據(jù)密鑰傳遞，改進的密鑰擴展算法進行后續(xù)的密鑰更新，同時
使用對稱加密算法進行數(shù)據(jù)加密，有效地兼顧了通信安全性和
計算效率。
智能防偽封印防止了智能電能表物理層面的破壞，數(shù)據(jù)交
互信息加密保證了通信信道的安全，安全記錄及負(fù)荷曲線對智
能電能表進行了安全紀(jì)錄。通過這三個方面的安全性保護，智
能電能表能有效地應(yīng)用于電力數(shù)據(jù)計量、數(shù)據(jù)信息安全傳遞和
用戶購電充值或控制指令的接收，提高整個電力系統(tǒng)的安
全性。
參考文獻
[11 ]GB／T 11150-20m(<交流電能表檢驗裝置》．>

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05