孙文龙　陈晓伟　刘涛　丁毅飞

关键词：计量自动化；智能电网；主动安全注册；自动建档

1概述

目前，我国已基本建成全覆盖的智能化计量自动化系统，并提出了新型电力系统建设目标。苗翯认为计量自动化系统通过收集、处理和实时监测电力用户的用电信息，既保障了用户可以准确查询自身的用电数据，也满足了自身的业务管理需求。

在此基础上，电网公司提出了新一代电力系统理念，需要安全可靠的新技术推动中国电网的发展。马政等指出建设好新一代电网，自动化和现代化的管理必不可少，提高管理过程中的安全性非常重要。刘晨等也认为新时代下，我国电力计量系统应该更加智能化、信息化，便于统一的管理和维护。

现有的电力计量采集系统存在很多不足。王雪晶等提出在集中器和电表安装完毕后，由营销系统手动下发档案到计量自动化系统，再由计量自动化系统将电表档案信息下发到集中器，紧接着由集中器根据下发的档案寻址电表，将电表接入电力系统。王梓嫣认为该方式需要在营销系统手动生成档案，由营销自动自上而下下发，涉及的中间流程较多，导致数据安全性差，可能会有档案信息错误的问题。辛培哲等发现接入电力网络拓扑的周期较长，并且现场安装会存在更换电表的情况。更换电表后，还需要手动下发电表档案到集中器。该方式大大增加了维护人员的工作量，而且会降低远程抄表的工作效率和成功率。

基于上述情况，赵俊等指出计量自动化系统需要进一步提升其自主性和安全性，所以需要扩展相关安全协议加以完善。董重重等提出集中器的诸多脆弱性分析，认为智能电网下电力计量系统中集中器和主站之间的交互应该更为合理和安全。张兴忠等建议进一步完善整体的注册和建档，提升整体的性能与效率。

因此，本文提出了一种计量自动化系统中设备主动安全注册及自动建档机制，主站端初始化导入设备的认证信息，设备在现场安装完毕后向主站发送注册信息，主站根据设备认证信息校验设备的合法性，校验通过后向设备发送确认信息，并进行建档，同时向营销系统推送设备建档信息，从而完成更加智能与安全的主动注册及建档机制。

2流程设计

首先，在现有计量自动化系统（简称主站）和集中器、集中器和电表通信协议的基础上扩展设备注册的相关协议。相关协议指电力系统中国内或者国际上相关组织机构定义的通信协议，本文以DLMS/COSEM通信协议展开。

设备安装前向主站系统导入设备相关的认证信息，如设备通信密钥等信息，此密钥为集中器的出厂密钥，此举为了确保注册的安全性。总体的电表注册时序图如图1所示。

整个系统由营销系统、主站、集中器以及电表组成，电表注册时序图如图1所示。主要流程为，主站先导入设备认证信息，集中器在安装后，主动向主站上发送注册信息，包括集中器的设备地址、所属台区、生产厂商、位置信息等。集中器注册成功后，主站向营销系统推送档案。电表和集中器的关系是多对一的。每个电表在安装后，向附近信号强的集中器发起入网。集中器在接到信息后向主站上送电表注册信息，若注册成功，主站会下发注册成功信息给集中器，然后主站会把电表档案信息推送给营销系统。在所有部分注册建档都完毕后，集中器负责抄送电表数据，响应保存的电表数据给主站，最后主站抄读集中器内每个电表的相关数据，实现了设备的主动安全注册和自动建档。图2为主站集中器注册流程图。

如图2所示，集中器首次安装上电后向主站发送注册信息，主站根据登录信息中的设备地址和主站保存的认证信息校验设备的合法性，若认证不通过，生成告警，向运维人员推送非法注册信息，记录集中器注册相关信息，若连续注册超过三次并认证失败，则主站生成黑名单并拒绝对应集中器接入主站系统，由运维人员确认相应信息并解决后解除黑名单限制。若认证通过，则根据注册信息中的台区、设备地址、供电单位编码等信息生成集中器档案，并向营销系统推送设备注册成功消息。

主站侧电表的注册流程如图3所示。图3中，在现场首次安装上电后搜寻周围可用的集中器.并尝试向信号最强的集中器发送注册信息，集中器根据自身的带载能力判断是否可接入电表，如果不可接入电表，则向电表返回拒绝注册信息，电表收到拒绝信息后间隔2“秒（n表示重试次数，最大为10）依次按信号强度重试发送注册帧，若超过10次注册失败，则等待30分钟后继续循环重试。若电表向集中器注册成功，则集中器需要将电表的注册信息上送到主站。

主站收到集中器上送的电表注册信息后，根据电表认证信息确认电表是否合法。若合法，则根据电表的注册信息和对应集中器的档案，向集中器下发注册成功命令，根据集中器对主站下发注册成功命令的响应帧进行处理。若集中器响应成功，集中器保存电表的档案信息，主站侧生成集中器和电表的对应关系，生成电表的档案信息，并向营销系统推送电表注册档案和关联集中器的档案变更信息，电表注册成功。若集中器响应失败，则主站10分钟进行重试，重试三次后集中器依旧返回失败，则生成告警信息推送到运维人员进行排查处理。若主站侧电表认证失败，则主站生成相应的电表注册认证失败告警信息推送到运维人员，并向集中器下发剔除对应电表的命令，集中器剔除保存的电表信息。

集中器在刪除电表信息后向对应的电表发送注册清除命令，并保存认证失败次数，若电表被剔除后在同一天向同一个集中器重新注册并且失败超过三次，则对应集中器在当天禁止对应电表的注册，防止电表频繁注册，并在第二天解除禁止信息，让电表重新执行响应的注册流程。

使用上述方式进行操作，主站和营销系统在整个过程中只需要交互一次，在主站维护设备档案认证信息保证安全的前提下，能够大大降低设备注册建档的维护成本，实现表计管理自动化；无须人工更改参数，保证数据的完整，极大地提升了设备接入电力采集网络的安全性和效率。

3总结

本文提出的计量自动化系统中的设备主动安全注册及自动建档机制，由主站端初始化信息，通过设备向主站发送注册信息，主站检验合法性，通过后确认信息，并建档以及向系统推送建档信息。这种方法极大增加了设备接入效率并降低设备维护成本，提高了安全性。

作者简介：孙文龙（1993—），男，汉族，宁夏人，学士，助理工程师，研究方向：电力计量自动化。