高安全性加密系统在智能电表中的应用

智能电能表在国家电网中具有至关重要的地位。为保证智能电能表相关处理信息的安全传输,提出了一种基于智能电能表的高安全性加密系统。该高安全性加密系统是建立在椭圆曲线密码系统基础之上,采用从底层开发的方法从下往上,层层突破,实现了加密系统的最优化设计。在结构的设计完成后,该系统首先在基于可编程逻辑器件上进行模拟仿真,发现该系统取得了优异结果。接着,该密码系统在智能电能表上进行检测。经具体实践测试,该加密系统对电能表的信息安全保护能力有较大提高。综合实验表明,所提出的新型高安全性加密系统在智能电能表中具有较好的实践应用性,不仅效果显著,而且值得大力推广应用。     

数字签密技术在智能电网中的应用

为了减少智能电网安全体系中的数字证书存储空间和计算开销,提高加密与签名的耦合度,在分析智能电网数据传输中的安全性的基础上,提出智能电网与无证书数字签密体制间角色的映射方法,构建智能电网无证书签密应用环境,并以椭圆曲线密码为基础,设计一种面向智能电网的数字签密安全方案。智能电网通信中引入的可信第三方与智能节点共同产生的密钥对,提高了通信的安全性,将加密过程融入签名过程中,提高了通信的传输效率。与智能电网现有密码算法在安全上相比,该方案具有消息的保密性、完整性、抗否认性和抗伪造型等特点。经应用场景测试,该方案可以满足智能电网数据传输的时间需求。     

智能电能表全性能试验管理信息系统设计与实现

智能电能表作为坚强型智能电网的重要组成部分,在整个电网建设中起着十分重要的作用。针对智能电能表全性能试验的自动化和信息化程度不高的问题,基于C/S和B/S混合构架对智能电能表全性能试验管理信息系统进行设计,并搭建数据库对所设计的系统进行了软件实现。测试结果表明,该信息系统安全稳定,满足了实际应用的需求。     

基于LoRa技术的智能电能表研究

针对目前的智能电能表的无线通信方式无法同时兼顾低功耗和远距离的问题,文中研究了基于LoRa技术的智能电能表,对电能表整体架构及各模块进行详细设计,以FM3308芯片为控制核心,以高精确度的采样电路对被计量线路的电压和电流进行采样,采用高速、多功能电能计量专用集成电路,对电压和电流采样信号进行计量,通过LoRa技术实现低功耗、远距离的通信,使用ESAM加密芯片实现加密安全,并且从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计。文章设计实现的LoRa智能电能表同时实现了远距离传输和低功耗特性,优秀的抗干扰能力有利于实现远距离的集中抄表行为,可以大大降低中继器的布置,在降低设计要求的同时减少了成本投入,有助于推动智能电网的建设。     

有限域乘法算法的分析和比较

在椭圆曲线密码系统的实现过程中,不可避免的要进行有限域上的乘法运算,它是有限域的关键运算之一,目前实现算法基本有4种:比特串行乘法器、并行乘法器、混合乘法器、KOA多项式乘法。本文通过分析和比较4种算法的优缺点,找出最适合椭圆曲线密码系统的模乘运算,最大限度提高ECC密码体制硬件实现的性能。     

智能电能表嵌入式系统的新型知识产权保护方法

嵌入式系统在智能电能表中作为核心处理部件而广泛使用。随着关于嵌入式系统的安全问题逐渐受到重视,如何保护这些在智能电能表中嵌入式系统的知识产权(产品不被竞争对手非法克隆和复制)也显得越来越关键。从基于智能电能表的基本嵌入式平台入手(基于FPGA的平台),提出基于硬件混淆技术(hardware obfusca-tion)的新型知识产权保护方法。该方法主要采取了两个阶段的技术:在第一阶段采用物理不可克隆函数(physicalunclonable function,PUF)的结构来实现产生一组数据,该组数据接着用来启动第二阶段的一个基于硬件混淆技术的有限域GF(2~m)乘法器。该乘法器是以捆绑嵌入的方式与嵌入式系统中的硬件结构进行结合。经实际检测,该设计方法在具体的模拟攻击中不仅效果好,而且占用资源低,值得在同类产品中大力推广使用。     

一种具有剩余电流实时监测功能的新型智能电能表设计方案

提出了一种可实时监测剩余电流的智能电能表设计方案。该方案在现有的智能电能表硬件设计基础上进行改进,增加了对剩余电流的测量、报警、超限记录等功能,结合现有的智能电网用电数据采集系统对用户的剩余电流信息进行采集和统计,实现对用户线路的剩余电流超限故障进行诊断、定位和预警。该设计提高了低压配网的用电安全,保障用户用电的人身与财产安全,深化了用电信息采集系统应用功能。     

基于智能电能表双向交互系统构建探讨

在电网公司智能电能表应用和用电信息采集系统建设取得了成效的基础上,进一步挖掘智能电能表的支撑能力,实现智能电能表与用户直接交互用电信息,用户与电网的实时互动,满足电力用户日益增长的互动化需求。通过对双向交互内容、现有智能电能表的改造、通讯组网方式、智能用电信息系统的扩展几方面进行探讨,提出了一种依托现有用采系统构建双向交互系统的建设方案。     

面向智能电网的低压端数字电能表监测系统

为了满足智能电网发展的需要,对电网运行信息进行实时的采集与监控,设计了一个面向智能电网的低压端数字电能表监测系统。该系统由信息采集系统、低压端数字电能表和电力服务系统三部分构成,其中低压端数字电能表内设计置有射频识别(RFID)芯片,使得监测系统能够将RFID技术应用于智能电网,利用其传输速度快、远距离识别目标、可对目标进行定位等优势,有效地解决了信息传输过程中的信息冲突安全性差及识别速度慢等问题,提高了电网的准确性、可靠性和安全性,保证了系统的正常运行,满足国民生产及人民生活的需求。     

国家电网智能电能表的低功耗设计

国家电网公司于2009年推行使用智能电能表,2013年智能电能表国家标准修订新增了部分功能。随着智能电能表在电网中日益庞大应用,智能电能表安全可靠和低功耗运行越显重要。文章从电能表的自身功率消耗入手,对不同电源电路进行分析,采用了宽电压、高可靠性、低功耗线性电源管理IC等设计,提高了电能表的可靠性和性价比,满足了智能电能表国家标准。使每户电能表在非通讯状态下功耗降低到0.4~0.6W以下,且降低了智能电能表电源部分元器件成本,对节能减排,提高供电企业经济效益具有重要意义。     

基于熵权-层次分析的智能电能表关键元器件选型方法

智能电能表作为智能电网中近用户侧的量测终端,是智能电网高级量测体系中与用户交互的核心环节,其可靠性需要重点关注.针对现有智能电能表的核心部件-元器件的选型依据主观经验选型的不足之处,提出一种智能电能表关键元器件选型方法,攻克经验选型方法中严重依赖于主观的不足之处.采用层次分析法设定智能电能表中元器件选择模型;针对层次分...     

基于层次分析法的智能电表器件选型

智能电表是智能电网的终端,它除了具备传统电表基本的计量功能之外,为了适应新能源与智能电网的使用,还具备通信功能、故障预测、相位检测等智能化功能。但是,关于智能电表的基本核心器件的选型,目前还没有统一的标准,基于此,本文提出一种基于层次分析法的对智能电表元器件选型方案,该方案依据智能电网的发展需求和业务特征,具体分析了智能电网对智能电表的功能需求,并分别针对智能电表具体功能模块的需求特性设置准则层,从而选择出该智能电表所需最优的元器件,为智能电表元器件选型提供科学化依据,支撑智能电网的发展。     

基于复合核 SVM 的智能电表基本误差预测方法

智能电表作为电网的终端设备,其退化情况与工作环境、运行时间等因素密切相关.针对复杂变量条件下智能电表退化情况难以预测的问题,提出一种基于复合核支持向量机(support vector machine,SVM)的智能电表基本误差预测方法.首先对智能电表退化数据进行分析,采用皮尔逊相关性分析找出与智能电表基本误差相关性极强的环境变量.然后,为进一步提取数据退化特征,采用模糊C均值聚类算法对智能电表退化数据进行聚类,确定退化特征向量.最后,基于高斯径向基核函数与多项式核函数构造一种新的复合核SVM模型用以预测智能电表基本误差.结合新疆地区智能电表退化数据对复合核SVM模型性能进行验证,实验结果表明,复合核SVM模型可以准确预测复杂环境下智能电表的基本误差,其预测准确率高于贝叶斯方法、神经网络方法以及经典SVM方法.     

电能表可靠性试验方法研究综述及展望

智能电能表是电力贸易结算的主要度量设备,其可靠性关系到产品电力企业与制造企业,电力用户与电网企业之间的安全性、经济性以及公正性等问题。智能电能表可靠性试验作为一种评估、提高可靠性的有效方法,贯穿了设计、制造、交付、使用、维护整个寿命周期,并随着不同的使用目的衍生出了一系列专用可靠性试验,具有广阔的研究和使用场景。简述了可靠性试验的发展历程,结合智能电能表发展过程综述了在学术界、制造业、用户方对智能电能表可靠性研究的研究历程,展望了在与国际接轨后满足IR46标准新一代电能表可靠性工作。     

基于碳化硅电源的双芯智能电能表的可靠性测试研究

基于碳化硅电源的双芯智能电能表是新技术在工程领域特别是电力行业的重要尝试。针对其缺少可靠性检测标准的问题,文中根据现有智能电能表运行环境,同时结合碳化硅开关电源和双芯智能电能表特点,通过对电能表各项应力分析,提出了其可靠性检测方案及相应具体方法。提出的检测方案对于确定基于碳化硅开关电源的双芯智能电能表整机的可靠性指标具有十分重要的指导意义,从而实现提升智能电网技术水平,保障电网安全稳定运行的目的。     

基于voting集成的智能电能表故障多分类方法

为提升智能电能表故障准确分类能力,助力维护人员迅速排除故障,本文提出基于投票法voting集成的智能电能表故障多分类方法。首先针对实际智能电能表故障数据进行编码预处理,基于皮尔逊系数法筛选智能电能表故障分类关键影响因素,结合SMOTE算法解决数据类别不平衡问题,由此建立模型所需数据集,再通过投票法进行模型融合,结合粒子群PSO确定各基模型的权重,据此构建基于XGBT+KNN+NB模型的智能电能表故障多分类方法。实测实验结果表明：本文提出方法能有效实现智能电能表的故障快速准确分类,与现有方法相比,在智能电能表的故障分类精确率、召回率及F1-Score均有明显提升。     

双向智能电能表功能需求和结构性能分析

研究了多功能电能表相关标准和智能电能表功能规范（Q／GDW354—2009）,结合智能电网用电环节发展的需求,针对数量巨大的单相智能电能表,提出几点新的功能需求;根据制作和调试智能电能表样机过程中的体会,对智能电能表主要组成部分和关键元器件进行了性能分析,总结了各组成部分设计与应用中需要注意的问题;最后结合最新技术的发...     

基于改进ECC的含电动汽车用户负荷信息保护方案

在智能电网的大趋势下,电力公司与用户之间的数据传输交换愈加频繁高效。通信网络经常遭受网络攻击或窃听,为确保用户的用电数据在传输过程中不被恶意篡改,提出一种面向电动汽车用户的信息保护方案。通过改进加法运算和标量乘运算对传统椭圆曲线加密算法（elliptic curve cryptography, ECC）做轻量级优化,克服电网双向互动环境中智能电表资源有限的问题。在此基础上,设计负荷分解算法作为加密方案的检验工具,分解加密后的电力数据。最后,通过仿真算例分析,验证了所提方案的可靠性和安全性。     

基于改进BP神经网络的低压配电台区智能电能表误差状态评估模型

针对配电网台区中智能电能表误差估计问题,基于粒子群优化BP神经网络提出智能电能表误差估计方法。所提方法从数据搜集和数据预测、预处理建立智能电能表误差估计模型;针对传统BP神经网络隐含层节点数制定的局限性,提出采用粒子群优化算法对隐含层节点数进行优化,并采用优化得到的隐含层节点数构建BP神经网络结构对训练样本数据进行训练,基于训练得到的BP神经网络对测试样本数据进行计算得到智能电能表误差数据。针对某地区典型配电网台区中智能电网运行误差估计问题,采用所建立的方法进行智能电能表运行误差的评估。仿真算例表明,所建立的模型能够有效评估智能电能表运行误差,相比于传统的评估方法,其评估准确性有显著提升。     

基于复带通滤波的智能电表量测算法及其DSP实现

智能电网中光伏、风电等分布式电源通过电力电子接口接入电网将对电网电能质量造成影响,尤其在分布式电源孤网运行时将致使网络中出现谐波、间谐波以及频率波动,进而影响电表的测量精度。针对智能电网高级量测体系(AMI)中对智能电表的要求,研究了一种基于高斯窗函数复带通滤波智能电表量测算法,该方法具有良好时频局部化特性,可以有效抑制频率波动、谐波、间谐波对于基波电气参数测量的影响。进一步地,在高性能的数字信号处理器平台(TMS320C6713DSK平台)上实现该量测算法,在测量基波电气量的同时还具有可进行电能质量监测的优点。测试结果表明,该算法可以在频率波动以及含背景谐波、间谐波条件下准确测得各待测电压电流波形的基波电气参数及电能计量数据,具有实时性好以及计算精度高等优势。