摘要：目前智能电能表的新技术规范统一了单相、三相智能电能表的型式规范，对电能表的功能提出了新的技术要求，最显著的是统一了智能电能表必须具备DL645-2007通信协议。原有的电能表检测装置已经无法满足智能电能表检测的要求，需使用具有智能电能表检测功能的新型检测装置。
关键词：智能电能表；检测装置；应用
1 检测装置工作原理及其表位控制
智能电能表检测装置主要给被校表和标准表提供电压和电流信号的程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算、操作键盘、指示仪表、控制微机等组成；为了对目前智能电能表的载波通信功能的测试装置提供了不同厂家载波通信信道，可以完成电能表的载波功能测试。装置内部各模块间联接采用RS485总线形式，由控制计算机统一控制各模块工作，这样既加强了整体可靠性，又提高了装置的可扩充性。装置与计算机间的通信采用RS232接口，通过微机可以控制装置进行所有校表工作，同时完成误差采集、判断、化整、存储、打印等操作。在计算机或键盘的控制下，程控电源提供被校表和标准电能表工作所需的电压和电流；标准表的电能脉冲送入误差计算单元，误差计算单元同时采集被校表脉冲并计算出误差，算出的误差在本地显示并送至计算机显示并处理；计算机可以完成查询误差、检测电压和电流的输出、控制电源输出和档位、显示电压电流和功率、处理按键等工作；同时把采集到的数据进行显示处理。新装置主要增加了校验国家电网公司的费控智能电能表（负荷开关内置）的功能，每个表位增加了电流开路检测电路和继电器保护装置，各表位电压回路和电流回路都增加了控制继电器[1]。当电能表内置负荷开关断开时，电流流过续流电路（实际为输出短路的全波整流桥），由监测ＴＡ检测出电流信号，并给表位控制板一个电流开路信号，表位控制板控制保护继电器吸合。检测装置通过表位控制板可以完成选择表位的工作状态，使其处于工作状态或退出状态，在退出状态时该表位无电压和电流输出，而不影响其它任何表位工作所需的电压和电流，并且可以在任意表位挂表。当某表位所检电能表电流回路断开时，电流将通过外附的续流电路保持电流回路畅通，并通过检测ＴＡ由表位控制板控制电流继电器吸合维持电流回路继续工作，并给出开路信号，其它表位的工作状态不受影响。
2 智能电能表检测装置应用
2.1 安全认证功能测试
安全认证就是通过电能表内嵌安全模块采用加密保护方式进行身份认证、红外认证、对传输数据进行加密保护和MAC验证，做到数据机密性和完整性保护，有效防止重放攻击和非法操作。检测装置软件设计时，应对电能表进行身份认证时效性测试、身份认证失效测试、防攻击能力测试和红外认证功能测试。其中防攻击能力测试和红外认证功能测试是两个较复杂且关注度较高的检测项目，下面稍加解读。防攻击能力测试：①软件应对电能表分别使用正确分散因子（0000+表号）和异常分散因子（比如0000+表号加1）进行身份认证，用以检测电能表对于身份认证分散因子的校验情况；②身份认证通过以后，电能表进行费控相关操作时，软件应检测电能表进行报文（密文）错误MAC校验的执行情况[2]。
红外认证功能测试：①软件应在红外认证不通过或红外认证失效时，通过红外接口读取电能表的无需红外认证参数和需红外认证参数，电能表应仅支持读表号、通信地址、备案号、当前日期、当前时间、当前电能、当前剩余金额、红外认证查询命令，其它信息不允许读出，所有信息均不允许设置；②电能表使用红外通信接口操作前应进行红外认证操作，打开操作权限，该功能只能通过红外通信接口实现。软件应分别通过RS485和红外接口发送红外认证命令来检测电能表的此功能；③停电唤醒情况下，电能表应不支持红外认证功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆软件应通过红外接口，在电能表停电唤醒下发送红外认证命令检测电能表的此功能；④软件应通过红外接口，对电能表分别发送错误随机数的红外认证命令和正确随机数的红外认证命令，用以检测电能表对于随机数的校验功能；⑤红外认证是有时效的，软件应检测电能表红外认证时效（数据标识04001404）的可读可设置功能。
2.2 自动插卡器应用
自动插卡器由底座、控制电池、滑杆、导轨、仿真卡片等组成。其中，仿真卡片上的卡片触点用来与电能表卡座触点接触，进行数据交互。控制电池固定在底座上，在控制电池上安装有电磁铁，电磁铁铁芯与滑杆相连，滑杆顶端是插卡开关，滑杆可通过在导轨内滑动使插卡开关与卡座位置开关接触实现自动插卡动作。此外，控制电池上集成有单片机控制器和IC卡模块，单片机控制器通过通信接口与上位机进行通信，进行插卡、拔卡控制；IC卡模块与上节叙述到的发卡仿真器的信号输出单元相连[3]。自动插拔卡过程为：自动插卡器插入电能表IC卡卡槽内，IC卡卡槽中的弹簧片将插卡装置夹住，当上位机发出插卡指令后，电磁铁线圈通电，产生磁力，推动铁芯向前移动，铁芯推动滑杆克服弹簧阻力在导轨内向前移动，滑杆顶端的插卡开关也随之向前移动，直到与卡座位置开关接触，此时，仿真卡片上的卡片触点与电能表卡座触点接触，完成插卡动作。反之，当需要拔卡时电磁铁线圈断电，磁力消失，弹簧推动滑杆向回移动，完成拔卡动作。
2.3 远程密钥更新功能测试
密钥更新实现密钥状态的切换，包括密钥的下装与恢复，电能表内所有密钥只能通过远程方式更新。检测装置软件设计时，应对电能表进行错误参数的密钥更新测试、正确参数的密钥下装测试和正确参数的密钥恢复测试。其中错误参数的密钥更新测试和正确参数的密钥下装测试是两个较复杂且关注度较高的检测项目，下面稍加解读。错误参数的密钥更新测试：密钥更新报文中密钥总条数、密钥状态、密钥编号、MAC校验等信息需要验证其正确性。1）软件应向电能表发送密钥总条数不等于参变量中的密钥总条数的密钥更新报文，用以检测电能表对于报文中密钥总条数的验证情况[4]。2）发送所有密钥的密钥状态不全一致的密钥更新报文，用以检测电能表对于报文中密钥状态的验证情况。3）发送不同编号密钥的条数不等于密钥总条数的密钥更新报文，用以检测电能表对于报文中密钥编号的验证情况。4）发送每帧报文MAC错误的密钥更新报文，用以检测电能表对于报文中MAC校验的验证情况。
正确参数的密钥下装测试：①软件应检测在正常情况下电能表的密钥下装功能；②软件应控制电源在密钥更新过程中出现断电重启，重启后电能表的密钥自动补更新功能；③密钥更新成功后，软件应判断电能表是否对密钥更新操作进行正确记录。
总结：
本文设计的新型智能电能表自动检测装置已应用于实践。经测试，该自动检测装置很好地实现了安全认证功能、自动插卡器、远程密钥更新功能测试等功能，具有自动化程度高、重复性操作少等特点；较好地解决了目前电力检测部门电能表检测工作量大等问题，使过去需要耗费大量人力和较长工作时间的电能表批量检测工作得到彻底改变。
参考文献：
[1]祝永晋，马吉科.一种适用于大规模智能电能表检测的密码机集群方案[J].江苏科技信息，2016（29）：57-59.
[2]楼轶.PCB板检测装置设计与应用[D].华北电力大学（北京），2015.
[3]严杭立.智能电能表检测技术的研究及应用[J].电子制作，2015（05）：215.
[4]孙志强，赵兵，翟峰，吕英杰，徐文静.国家电网公司智能电能表检测装置软件设计技术规范解读[J].智能电网，2014，2（09）：52-58.
论文作者:周慧琼,段志尚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/25
标签：密钥论文; 电能表论文; 装置论文; 电流论文; 功能论文; 测试论文; 智能论文; 《基层建设》2019年第5期论文;