CN204758672U - 一种具有esam加密功能的数字化电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了具有ESAM加密功能的数字化电能表，包括电能计量主CPU系统、2路100兆以太网口和2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外、支持IEC61850标准以及SNTP、IEC61850对时协议，可直接接受遵循IEC61850-9-1/9-2协议的数字采样信号，可直接接入智能变电站的GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或61588对时网络，无需中间任何协议转换设备可无缝接入智能变电站系统，数字电能表的程序文件升级与配置文件参数修改分开单独处理，配置文件的参数需要通过ESAM模块修改，同时两路RS485具备修改和加密电能表参数配置文件功能，并可自动判别差分电平AB的极性。

Description

一种具有ESAM加密功能的数字化电能表

技术领域

本实用新型涉及一种具有ESAM加密功能的数字化电能表。

背景技术

随着数字化电能表的不断发展，在数字化电能表功能越来越完善和丰富的同时对数字化电能表表计信息的安全可靠性要求也越来越高。

由于当前数字化电能表其系统结构特征，主CPU系统相当于专用计量芯片的功能对数字信号计算处理，算法、规约、和配置参数等信息都存放在相应的启动加载文件中，通过以太网接口可以直接读取电能表内文件信息，这样的系统文件结构方便对程序文件的维护升级和修改配置文件的参数，但配置文件中与电能计量收费相关的费率时段、电压、电流变比等参数的保密性较低。

国网对电子式电能表的招标逐步开始使用具有ESAM加密功能的电能表，在应用到变电站前需要通过加密机对电能表权限进行加密，禁止在现场应用中的任何对电表的参数设置，加密机通过RS485接口对电子式电能表加密，因此数字化电能表RS485信道需要复用修改配置和加密功能。

发明内容

本实用新型的目的是：增加数字化电能表计量配置参数的安全保密性。

本实用新型的技术解决方案是：使用ESAM模块对修改参数过程进行加密保护，将数字化电能表通过以太网口进行参数配置的方式修改为通过RS485进行参数配置并通过RS485进行权限加密。

一种具有ESAM加密功能的数字化电能表，包括电能计量主CPU系统、2路100兆以太网口和2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外、支持IEC61850标准以及SNTP、IEC61850对时协议，支持IEC61850-9-1/9-2协议、GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或61588对时网络，其特征在于：具有ESAM加密模块、电能数据大容量双存储模块和2路电能量脉冲输出，所述2路100兆以太网口、2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外和ESAM加密模块、电能数据大容量双存储模块、2路电能量脉冲输出分别与所述主CPU系统相连。本实用新型可直接接受遵循IEC61850-9-1/9-2协议的数字采样信号，可直接接入智能变电站的GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或61588对时网络，无需中间任何协议转换设备可无缝接入智能变电站系统，数字电能表的程序文件升级与配置文件参数修改分开单独处理，配置文件的参数需要通过ESAM模块修改，同时两路RS485具备修改和加密电能表参数配置文件功能，并可自动判别差分电平AB的极性。

本实用新型的有益效果是：增加数字化电能表计量配置参数的安全保密性，同时也可以实现与电子式电能表统一方式加密，利用现有加密机资源进行权限加密。由于ESAM采用标准国密SM1算法，加密过程采用内置真随机数发生器产生，避免了伪随机数因周期性而被侦测的可能，从而保证了加密过程的安全性。

附图说明

图1为本实用新型数字化电能表的结构框图。

图2为本实用新型数字化电能表ESAM加密系统接线原理图。

具体实施方式

本实施例的具有ESAM加密功能的数字化电能表，包括电能计量主CPU系统、2路100兆以太网口和2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外、支持IEC61850标准以及SNTP、IEC61850对时协议，可直接接受遵循IEC61850-9-1/9-2协议的数字采样信号，可直接接入智能变电站的GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或61588对时网络，不需要中间任何协议转换设备可以无缝接入智能变电站系统，数字电能表的程序文件升级与配置文件参数修改分开单独处理，配置文件的参数需要通过ESAM模块修改，具有ESAM加密功能，可将计量参数配置文件的配置过程在加密状态下进行，参数配置文件与外界完全隔离；同时两路RS485具备修改和加密电能表参数配置文件功能，并且可以自动判别差分电平AB的极性。

本实用新型的数字化电能表，采用双路直流电源冗余接入设计，确保不停运避免电能计量损失，当一路1路电源出现故障时，电能表可以利用第2电源正常工作，同时具内部芯片具有工作电压智能探测功能，当工作电压跌落或者升高到限值时，主CPU启动临时存储功能，确保当前电能量的安全存储，最大限度减少计费损失。

液晶显示屏采用240X128点阵大屏幕中文字库液晶显示屏，可以提供显示详尽的电能信息。

2路100兆光纤以太网口和2路10兆电以太网口支持9-1/9-2、GOOSE、MMS等IEC61850协议，支持SNTP、IEC61588网络对时协议，可以灵活支持智能变电站各种组网配置方式。

2路RS485通信口支持DLT645-1997/2007/2013协议，同时用于秘钥加密。

2路电能量脉冲输出用于电量累积脉冲输出指示，分别指示正向有功能能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能，1路多功能脉冲用于电能表时钟走时精度和费率时段切换、需量周期或滑差时间指示脉冲输出，还包括一路事件告警脉冲输出，例如可以用于断电告警事件脉冲输出。

ESAM加密模块用于对数字化电能表计量参数配置过程的加密操作，根据数据安全要求不同可以采用四种模式，明文、密文、明文加校验或密文加校验模式。

加密系统实现原理接线图如图2所示，主CPU引出复位信号线EM_RST、时钟信号线EM_CLK、数据线EM_DAT三根线与ESAM芯片连接，由于ESAM芯片是随系统上电就开始运行，因此EM_RST复位信号线与主CPU复位引脚直接相连，跟随系统上电一同复位运行，RS485接口通过ECH485差分电平转换芯片经过隔离电路与主CPU相连，具有自动判定差分信号AB极性的功能。这样主CPU系统与ESAM加密芯片、外部RS485电平通讯的加密机设备可以相互连通进行数据加密。

ESAM加密模块文件系统支持多层次目录结构，可以将不用类型的信息配置存放在不同的文件下，数字化电能表的配置参数时读取ESAM芯片中相应配置文件信息，主CPU系统参数配置文件接收读取的配置参数，ESAM芯片的文件信息由外部加密机设备以RS485方式写入，这样的参数配置的过程可以将电能表计量参数配置文件与外部隔离，解决了配置文件信息安全保密性不高的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有ESAM加密功能的数字化电能表，包括电能计量主CPU系统、2路100兆以太网口和2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外、支持IEC61850标准以及SNTP、IEC61850对时协议，支持IEC61850-9-1/9-2协议、GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或61588对时网络，其特征在于：具有ESAM加密模块、电能数据大容量双存储模块和2路电能量脉冲输出，所述2路100兆以太网口、2路10兆以太网口、2路RS485、1路红外和ESAM加密模块、电能数据大容量双存储模块、2路电能量脉冲输出分别与所述主CPU系统相连。

2.根据权利要求1所述的数字化电能表，其特征在于：数字化电能表采用双路直流电源冗余接入。

3.根据权利要求1所述的数字化电能表，其特征在于：2路100兆光纤以太网口和2路10兆电以太网口支持9-1/9-2、GOOSE、MMS等IEC61850协议，支持SNTP、IEC61588网络对时协议；2路RS485通信口支持DLT645-1997/2007/2013协议，同时用于秘钥加密。

4.根据权利要求1所述的数字化电能表，其特征在于：2路电能量脉冲输出用于电量累积脉冲输出指示，分别指示正向有功能能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能，1路多功能脉冲用于电能表时钟走时精度和费率时段切换、需量周期或滑差时间指示脉冲输出，还包括一路事件告警脉冲输出。

5.根据权利要求1至4之一所述的数字化电能表，其特征在于：所述ESAM加密模块用于对数字化电能表计量参数配置过程的加密操作，主CPU引出复位信号线EM_RST、时钟信号线EM_CLK、数据线EM_DAT三根线与ESAM芯片连接，ESAM芯片随系统上电开始运行，EM_RST复位信号线与主CPU复位引脚直接相连，随系统上电一同复位运行，RS485接口通过ECH485差分电平转换芯片经过隔离电路与主CPU相连，具有自动判定差分信号AB极性的功能。

6.根据权利要求5所述的数字化电能表，其特征在于：两路RS485具备修改和加密电能表参数配置文件功能，计量参数配置文件的配置过程在加密状态下进行，参数配置文件与外界完全隔离。