孫文龍　陳曉偉　劉濤　丁毅飛

關(guān)鍵詞：計量自動化；智能電網(wǎng)；主動安全注冊；自動建檔

1概述

目前，我國已基本建成全覆蓋的智能化計量自動化系統(tǒng)，并提出了新型電力系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)。苗翯認(rèn)為計量自動化系統(tǒng)通過收集、處理和實(shí)時監(jiān)測電力用戶的用電信息，既保障了用戶可以準(zhǔn)確查詢自身的用電數(shù)據(jù)，也滿足了自身的業(yè)務(wù)管理需求。

在此基礎(chǔ)上，電網(wǎng)公司提出了新一代電力系統(tǒng)理念，需要安全可靠的新技術(shù)推動中國電網(wǎng)的發(fā)展。馬政等指出建設(shè)好新一代電網(wǎng)，自動化和現(xiàn)代化的管理必不可少，提高管理過程中的安全性非常重要。劉晨等也認(rèn)為新時代下，我國電力計量系統(tǒng)應(yīng)該更加智能化、信息化，便于統(tǒng)一的管理和維護(hù)。

現(xiàn)有的電力計量采集系統(tǒng)存在很多不足。王雪晶等提出在集中器和電表安裝完畢后，由營銷系統(tǒng)手動下發(fā)檔案到計量自動化系統(tǒng)，再由計量自動化系統(tǒng)將電表檔案信息下發(fā)到集中器，緊接著由集中器根據(jù)下發(fā)的檔案尋址電表，將電表接入電力系統(tǒng)。王梓嫣認(rèn)為該方式需要在營銷系統(tǒng)手動生成檔案，由營銷自動自上而下下發(fā)，涉及的中間流程較多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全性差，可能會有檔案信息錯誤的問題。辛培哲等發(fā)現(xiàn)接入電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹芷谳^長，并且現(xiàn)場安裝會存在更換電表的情況。更換電表后，還需要手動下發(fā)電表檔案到集中器。該方式大大增加了維護(hù)人員的工作量，而且會降低遠(yuǎn)程抄表的工作效率和成功率。

基于上述情況，趙俊等指出計量自動化系統(tǒng)需要進(jìn)一步提升其自主性和安全性，所以需要擴(kuò)展相關(guān)安全協(xié)議加以完善。董重重等提出集中器的諸多脆弱性分析，認(rèn)為智能電網(wǎng)下電力計量系統(tǒng)中集中器和主站之間的交互應(yīng)該更為合理和安全。張興忠等建議進(jìn)一步完善整體的注冊和建檔，提升整體的性能與效率。

因此，本文提出了一種計量自動化系統(tǒng)中設(shè)備主動安全注冊及自動建檔機(jī)制，主站端初始化導(dǎo)入設(shè)備的認(rèn)證信息，設(shè)備在現(xiàn)場安裝完畢后向主站發(fā)送注冊信息，主站根據(jù)設(shè)備認(rèn)證信息校驗設(shè)備的合法性，校驗通過后向設(shè)備發(fā)送確認(rèn)信息，并進(jìn)行建檔，同時向營銷系統(tǒng)推送設(shè)備建檔信息，從而完成更加智能與安全的主動注冊及建檔機(jī)制。

2流程設(shè)計

首先，在現(xiàn)有計量自動化系統(tǒng)（簡稱主站）和集中器、集中器和電表通信協(xié)議的基礎(chǔ)上擴(kuò)展設(shè)備注冊的相關(guān)協(xié)議。相關(guān)協(xié)議指電力系統(tǒng)中國內(nèi)或者國際上相關(guān)組織機(jī)構(gòu)定義的通信協(xié)議，本文以DLMS/COSEM通信協(xié)議展開。

設(shè)備安裝前向主站系統(tǒng)導(dǎo)入設(shè)備相關(guān)的認(rèn)證信息，如設(shè)備通信密鑰等信息，此密鑰為集中器的出廠密鑰，此舉為了確保注冊的安全性?？傮w的電表注冊時序圖如圖1所示。

整個系統(tǒng)由營銷系統(tǒng)、主站、集中器以及電表組成，電表注冊時序圖如圖1所示。主要流程為，主站先導(dǎo)入設(shè)備認(rèn)證信息，集中器在安裝后，主動向主站上發(fā)送注冊信息，包括集中器的設(shè)備地址、所屬臺區(qū)、生產(chǎn)廠商、位置信息等。集中器注冊成功后，主站向營銷系統(tǒng)推送檔案。電表和集中器的關(guān)系是多對一的。每個電表在安裝后，向附近信號強(qiáng)的集中器發(fā)起入網(wǎng)。集中器在接到信息后向主站上送電表注冊信息，若注冊成功，主站會下發(fā)注冊成功信息給集中器，然后主站會把電表檔案信息推送給營銷系統(tǒng)。在所有部分注冊建檔都完畢后，集中器負(fù)責(zé)抄送電表數(shù)據(jù)，響應(yīng)保存的電表數(shù)據(jù)給主站，最后主站抄讀集中器內(nèi)每個電表的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的主動安全注冊和自動建檔。圖2為主站集中器注冊流程圖。

如圖2所示，集中器首次安裝上電后向主站發(fā)送注冊信息，主站根據(jù)登錄信息中的設(shè)備地址和主站保存的認(rèn)證信息校驗設(shè)備的合法性，若認(rèn)證不通過，生成告警，向運(yùn)維人員推送非法注冊信息，記錄集中器注冊相關(guān)信息，若連續(xù)注冊超過三次并認(rèn)證失敗，則主站生成黑名單并拒絕對應(yīng)集中器接入主站系統(tǒng)，由運(yùn)維人員確認(rèn)相應(yīng)信息并解決后解除黑名單限制。若認(rèn)證通過，則根據(jù)注冊信息中的臺區(qū)、設(shè)備地址、供電單位編碼等信息生成集中器檔案，并向營銷系統(tǒng)推送設(shè)備注冊成功消息。

主站側(cè)電表的注冊流程如圖3所示。圖3中，在現(xiàn)場首次安裝上電后搜尋周圍可用的集中器.并嘗試向信號最強(qiáng)的集中器發(fā)送注冊信息，集中器根據(jù)自身的帶載能力判斷是否可接入電表，如果不可接入電表，則向電表返回拒絕注冊信息，電表收到拒絕信息后間隔2“秒（n表示重試次數(shù)，最大為10）依次按信號強(qiáng)度重試發(fā)送注冊幀，若超過10次注冊失敗，則等待30分鐘后繼續(xù)循環(huán)重試。若電表向集中器注冊成功，則集中器需要將電表的注冊信息上送到主站。

主站收到集中器上送的電表注冊信息后，根據(jù)電表認(rèn)證信息確認(rèn)電表是否合法。若合法，則根據(jù)電表的注冊信息和對應(yīng)集中器的檔案，向集中器下發(fā)注冊成功命令，根據(jù)集中器對主站下發(fā)注冊成功命令的響應(yīng)幀進(jìn)行處理。若集中器響應(yīng)成功，集中器保存電表的檔案信息，主站側(cè)生成集中器和電表的對應(yīng)關(guān)系，生成電表的檔案信息，并向營銷系統(tǒng)推送電表注冊檔案和關(guān)聯(lián)集中器的檔案變更信息，電表注冊成功。若集中器響應(yīng)失敗，則主站10分鐘進(jìn)行重試，重試三次后集中器依舊返回失敗，則生成告警信息推送到運(yùn)維人員進(jìn)行排查處理。若主站側(cè)電表認(rèn)證失敗，則主站生成相應(yīng)的電表注冊認(rèn)證失敗告警信息推送到運(yùn)維人員，并向集中器下發(fā)剔除對應(yīng)電表的命令，集中器剔除保存的電表信息。

集中器在刪除電表信息后向?qū)?yīng)的電表發(fā)送注冊清除命令，并保存認(rèn)證失敗次數(shù)，若電表被剔除后在同一天向同一個集中器重新注冊并且失敗超過三次，則對應(yīng)集中器在當(dāng)天禁止對應(yīng)電表的注冊，防止電表頻繁注冊，并在第二天解除禁止信息，讓電表重新執(zhí)行響應(yīng)的注冊流程。

使用上述方式進(jìn)行操作，主站和營銷系統(tǒng)在整個過程中只需要交互一次，在主站維護(hù)設(shè)備檔案認(rèn)證信息保證安全的前提下，能夠大大降低設(shè)備注冊建檔的維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)表計管理自動化；無須人工更改參數(shù)，保證數(shù)據(jù)的完整，極大地提升了設(shè)備接入電力采集網(wǎng)絡(luò)的安全性和效率。

3總結(jié)

本文提出的計量自動化系統(tǒng)中的設(shè)備主動安全注冊及自動建檔機(jī)制，由主站端初始化信息，通過設(shè)備向主站發(fā)送注冊信息，主站檢驗合法性，通過后確認(rèn)信息，并建檔以及向系統(tǒng)推送建檔信息。這種方法極大增加了設(shè)備接入效率并降低設(shè)備維護(hù)成本，提高了安全性。

作者簡介：孫文龍（1993—），男，漢族，寧夏人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：電力計量自動化。