广东电网有限责任公司佛山顺德供电局容桂供电所 528305
摘要：随着现代化智能电网建设进度的加快，智能电能表获得了广泛的应用。本文通过对费控电能表功能检测过程中出现的若干问题进行分析。分析发现，MAC挂起功能检测合格率会受被试表计数量、通信延时以及服务器处理能力的影响，对此从测试方法和软硬件方面提出了解决方法。针对4种常见的拉合闸功能测试不合格情况，从通信、密钥、工作电压、微断路器主回路和反馈信号端子回路等方面逐一分析了原因并提出解决方法。研究结果对费控电能表费控功能测试工作有指导意义。
关键词：电能表；费控功能；功能检测；问题分析
引 言
费控电能表计算出的数据准确度较高，利用电子式多功能电表，以及身份认证与数据加密传输的帮助，保障其安全程度较高，所以近年来在南方电网得到推广与应用。为确保表计的供货品质，应依据相关技术要求对费控电能表的费控功能进行检测。本文研究了费控电能表在货抽检时遇到的相关问题，认真分析了发生问题的原因，以期对费控电能表的功能检测有所助益。基于此，笔者结合自身工作实践，就此展开以下几点探究性的分析。
一 智能电能表费控功能
传统的用电模式中，用户先用电、再抄表，之后付费，这种管理方式中表现出较多的问题，例如每年负责电力抄表的人数较多，采用人工抄表的方法很容易出现抄错、估抄和算错的问题。近年来，随着科学技术的发展，电力企业针对传统电力收费模式进行了改进，积极应用智能电能表，融合了通信技术和计算机技术，逐渐取代了传统的电能表。智能电能表以智能芯片结构为中心，综合应用计算机技术和电子通信技术，发挥电功率计量、计时、计费和上位机通信等智能化功能。 智能电能表不断完善的同时，被广泛应用于电力企业中。结合目前国内的智能电表应用现状，由于抄表方式的不同，可以将智能电能表分为远程自动抄表系统和IC卡电能收费系统两种。应用远程自动抄表系统可以保证管理端自动获取用户的用电信息，避免人工操作过程中出现的问题，应用远程自动抄表系统的过程中可以直接将用户的用电信息快速发送到电力管理部门，管理部门的中央系统获取用电信息，电力管理人员通过智能化系统实时监控用户的用电信息，可以及时发现电力故障或者窃电问题。 应用IC卡电能收费系统可以通过芯片获取用户的用电信息，该系统具有较高的可靠性，使用寿命长，应用成本较低，现已被广泛应用于电力集抄系统中。另外，IC卡电力收费系统具有较高的安全性，收费准确。
二 检测方法
为了更好地预防智能电表的费控功能出现异常，及时的将其故障排除，当务之急就是做好其检测工作。由于智能电表不仅能节省大量的人力物力财力，而且还应实时监控用户用电的情况，有助于故障的发现和处理，为窃电现象的遏制起到了决定性的作用。然而在实际应用过程中，某些智能电表虽然通过了安全认证，但是费控功能又没有实现的情况，而这就需要加强对其的检查，才能及时的排出故障。在实际检测工作中，由于智能电表的安全认证试验已经结束，此时就需要伏远程对其下达拉闸的指令，并检查其能否处于拉闸的状态，若拉闸成功，那就就在远程对其下达允许合闸的命令，并对其能否允许合闸进行检查，若拉闸和合闸检测工作成功之后，就应操作检定装置向电表发起更新密钥的命令，当密钥更新之后，利用原有的密钥进行试验，检查该密钥是否可以远程控制电能表，若原有的密钥不能远程控制，就说明密钥更新成功。若可以远程控制，则说明密钥密钥更新成功，就应对上述步骤进行检测，并对故障逐一排除，才能确保其始终处于最佳的运行状态。
三 费控电能表费控功能检测问题分析
3.1 MAC 挂起功能检测问题
费控电能表更新通信数据的密钥时，要验证密钥里面MAC是否有效，只有经过检测才能开始进行后续操作。应用不符合电能表安全模块的密钥，MAC无法对电能表进行校验和测试，容易造成校验失败，不能设置参数。按照相关的协议要求，MAC的验证错误次数超过200 次，需要挂起电能表，这时费控电能表不能远程设置参数，在每天的零时，电能表智能更改挂起状态。电能表挂起前、挂起后 LCD 面板状态如图 1所示。
图2 电能表挂起前后的LCD面板状态
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（a）挂起后
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（b）挂起前
为测试费控电能表解密与MAC的校验状态，检测MAC挂起功能，程序如下：第一，进行身份认证，接着进行第1次对时，等待电能表时间过零时后进行195次MAC攻击；第二，再次进行对时，MAC 攻击 10 次；第三，第 3 次对时，等待电能表在新的一天第 4 次对时；第四，按照期望的响应状态评定检测 MAC 挂起功能有是否存在问题。检测 MAC 挂起功能，第 2 次的对时，一方面为了给之前的 10 次 MAC 攻击电能表状态检测留出足够的时间；另一方面，挂起电能表后，让表计经过新的一天，恢复到没有被挂起的状态，在第 4 次对时后能够成功完成功能检测。因此，第 2次对时就是为了留出足够的准备时间。在进行大规模多表位检测时，访问服务器基本是通过单线程，就算其连接接口是通畅的，可是因为通过轮询对时各表位，同时，检测系统处理多表位数据难度大与延迟响应，如果第2次对时留出的时间不充分，在第二条的零时才能进行 10 次 MAC 攻击，电能表会始终处于挂起状态，接下来 2 次对时工作也不会成功，无法回应，代表检测系统评定没有这项功能。如果电能表防止 MAC攻击的功能与有关参数都是正常的，那么问题是忽略了检测装置的访问客户端、延迟通信与处理器的工作水平，需要升级硬件配置，提高处理效率。因为测试单表位时没有这个问题，为确保同时测试的表计个数不会影响测试结果，应通过一样的检测设备测试相同的单相费控电能表。表计数量越少，MAC 挂起功能越能通过检验，表计数量越多，越容易出现不合格的情况。因此，可以考虑降低测试的表计个数，防止多路服务器压力过大，还能通过反复测试，增加合格率。为确保测试的合理性和科学性，设计测试计划时，要考虑表计的个数与服务器的工作水平。该时间的设置权可考虑作为可选参数对测试人员开放，由测试人员根据实际情况进行设置。同时，升级硬件配置，提高处理效率，也能让更多MAC 挂起功能通过检测。
3.2 拉合闸功能检测问题
检测过程中发现的常见问题主要包括以下情况：
①电能表为私钥状态，无法完成远程认证。出现这种问题时，应查看电能表是否正常。当有向主站输入数据的情况时，指示灯也是有反应的。如果指示灯无反应，表示主站和电能表无法通信，之后检查测试装置是否正在工作。然后考虑电能表密钥的原因，密钥在认证过程中只参与加解密运算，不在信道中进行传输，非法跟踪无法在通信过程中截获到密钥。如果不考虑其安装芯片与连接加密机，无法远程认证身份应该是因为密钥有误。电能表不能恢复密钥，必须退回原供电局恢复成公钥，再继续检测。
②电能表上电后液晶屏有反应，但无法拉闸。如果不考虑液晶屏自身发生问题，或欠费等情况，可能是电能表当前的供电电压超过了范围，导致电能表无法顺利工作，不能完成拉闸工作。
③电能表对时成功，可是发出跳闸指令后，LCD 没有表明已拉闸。这时如果不考虑电能表无法发出跳闸命令等问题，那么电能表应该是保电状态。此时即便接收拉闸指令也不会成功拉闸，而是返回拉闸失败的信息。
保电状态能够利用运行时的电能表查询，一旦发出解除保电指令，即可正常拉闸。
④电能表对时成功，发出合闸指令，LCD 无法表明已拉闸，即使指示灯亮，仍无法合闸。对反馈信号的要求包括：首先，如果反馈信号是半波整流，信号输出的平均电压太高时，电能表表示出非激励态；如果信号正向峰值的电压较小，电能表表示为激励态；其次，控制信号在非激励态，外置负荷开关闭合，能够正常供电，相反情况会停止供电。
结束语
随着费控电能表和密钥管理系统在南方电网的建设与发展，费控电能表的费控功能检测工作愈发关键。本文针对费控电能表的 MAC 挂起和拉合闸功能检测不合格的问题进行了分析，并提出解决方法，为费控电能表的费控功能检测工作提供指导。
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