計量用合并單元加密驗證裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及計量用合并單元加密驗證裝置及方法，包括與所述合并單元的輸出端相連的SV報文解析模塊、與所述SV報文解析模塊相連的數(shù)據(jù)處理模塊、與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊以及與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的加密卡，其中所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與所述合并單元的輸入端相連。本發(fā)明驗證計量用合并單元內(nèi)部加密數(shù)據(jù)是否被調(diào)用，驗證加密機制，防止計量用合并單元內(nèi)部數(shù)據(jù)被修改，保證了計量用合并單元計量的準確性和公正性。
【專利說明】
計量用合并單元加密驗證裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備加密技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種計量用合并單元加密驗證裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合并單元(Merging Unit，MU)對一次互感器傳輸過來的電氣量進行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號按照特定格式轉(zhuǎn)發(fā)給間隔層設(shè)備使用的裝置。合并單元是電子式電流、電壓互感器的接口裝置，在一定程度上實現(xiàn)了過程層數(shù)據(jù)的共享和數(shù)字化，它作為遵循IEC61850標準的數(shù)字化變電站間隔層、站控層設(shè)備的數(shù)據(jù)來源，作用十分重要。隨著數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的推廣和工程建設(shè)，對合并單元的功能和性能要求越來越高。
[0003]由于合并單元或計量用合并單元的內(nèi)部核心數(shù)據(jù)可更改，經(jīng)過計量校準機構(gòu)校準后的合并單元或計量用合并單元的誤差可隨意更改，直接影響到儀器測量的精度，導(dǎo)致量值不能準確傳遞，同時計量數(shù)據(jù)采用明文傳輸有較大的風(fēng)險。因此在合并單元或計量用合并單元的內(nèi)部增加數(shù)字加密技術(shù)，在沒有合法授權(quán)的情況下，合并單元的廠家或個人無權(quán)修改合并單元內(nèi)的誤差模型參數(shù)，防止其誤差模型參數(shù)被人為修改導(dǎo)致誤差的改變。為了驗證數(shù)字加密技術(shù)的可靠性和適用性，本發(fā)明提出計量用合并單元加密驗證裝置及方法，它能授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù)更改權(quán)限，并能檢驗加密的誤差模型參數(shù)是否被計量用合并單元調(diào)用，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功會K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何提供一種授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部核心數(shù)據(jù)更改權(quán)限，并能檢驗加密的核心數(shù)據(jù)是否被計量用合并單元調(diào)用，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能的計量用合并單元加密驗證裝置及方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種計量用合并單元加密驗證裝置，包括與所述合并單元的輸出端相連的SV報文解析模塊、與所述SV報文解析模塊相連的數(shù)據(jù)處理模塊、與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊以及與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的加密卡，其中所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與所述合并單元的輸入端相連。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，所述SV報文解析模塊采用32位單片機，且所述32位單片機外置有網(wǎng)口芯片，用于接收所述合并單元輸出的SV報文。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，所述SV報文包含一次側(cè)互感器的電氣量采樣值。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括CPU模塊，所述CPU模塊接收所述SV報文解析模塊的輸出信號，所述輸出信號包括一次側(cè)互感器的電氣量采樣值。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊采用接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器與所述合并單元的輸入端相連。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述加密卡包括ESAM安全模塊，在所述ESAM安全模塊中配置有加密芯片和存儲器。
[00?1 ] 在本發(fā)明的一個實施例中，還包括用于顯不一次側(cè)互感器的電氣量米樣值和該電氣量采樣值誤差的人機交互模塊，且所述人機交互模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。
[0012]本發(fā)明還提供了一種計量用合并單元加密驗證方法，其步驟如下:步驟S1:數(shù)據(jù)處理模塊通過協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與待檢合并單元建立連接后，所述數(shù)據(jù)處理模塊與被檢合并單元進行密鑰交換，實現(xiàn)參數(shù)修改授權(quán)，所述數(shù)據(jù)處理模塊讀取被檢合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù);步驟S2: SV報文解析模塊接收被檢合并單元的輸出信號；步驟S3:所述數(shù)據(jù)處理模塊改變其中某些參數(shù)，且完成數(shù)據(jù)加密，并通過所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送給被檢合并單元進行保存;步驟S4:所述SV報文解析模塊再次接收被檢合并單元的輸出信號；步驟S5:所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)誤差模型參數(shù)綜合判斷被檢合并單元是否調(diào)用加密的誤差模型參數(shù)。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述誤差模型參數(shù)以及最終判定結(jié)果通過人機交互模塊顯示讀取。
[0014]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明計量用合并單元加密驗證裝置及方法，應(yīng)用于電力系統(tǒng)的數(shù)字計量系統(tǒng)中，授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù)更改權(quán)限，并能檢驗加密的誤差模型參數(shù)是否被計量用合并單元調(diào)用，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能，保證了計量用合并單元計量的準確性和公正性，為加快數(shù)字計量系統(tǒng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
圖1是本發(fā)明所述計量用合并單元加密驗證裝置的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例一:
請參考圖1所示，本實施例提供一種計量用合并單元加密驗證裝置，包括與所述合并單元10的輸出端相連的SV報文解析模塊11、與所述SV報文解析模塊11相連的數(shù)據(jù)處理模塊12、與所述數(shù)據(jù)處理模塊12相連的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13以及與所述數(shù)據(jù)處理模塊12相連的加密卡14，其中所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13與所述合并單元10的輸入端相連。
[0017]上述是本發(fā)明所述的核心技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明所述計量用合并單元加密驗證裝置，包括SV報文解析模塊11、數(shù)據(jù)處理模塊12、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13以及加密卡14，其中，所述合并單元10的輸出端與所述SV報文解析模塊11相連，所述SV報文解析模塊11用于接收所述合并單元10輸出的SV報文并解析所述SV報文，所述SV報文解析模塊11與所述數(shù)據(jù)處理模塊12相連，所述SV報文解析模塊11將解析后的SV報文發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊12，所述數(shù)據(jù)處理模塊12用于接收解析后的SV報文，并根據(jù)解析后的SV報文計算誤差模型參數(shù)值，所述數(shù)據(jù)處理模塊12與所述加密卡14相連，所述加密卡14用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊12發(fā)送的誤差模型參數(shù)值并對所述參數(shù)值進行加密，并將加密后的誤差模型參數(shù)值返回至所述數(shù)據(jù)處理模塊12內(nèi)，所述數(shù)據(jù)處理模塊12與所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊12將加密后的誤差模型參數(shù)值發(fā)送至所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13與所述合并單元10的輸入端相連，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13將加密后的誤差模型參數(shù)值轉(zhuǎn)換為符合所述合并單元10通訊協(xié)議格式的FT3報文，并將該FT3報文發(fā)送至所述合并單元10，且所述加密卡14對接收到的FT3報文進行解密，得到參數(shù)值，從而檢驗加密的誤差模型參數(shù)是否被計量用合并單元調(diào)用，并能授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部加密的誤差模型參數(shù)更改權(quán)限，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能，防止合并單元的廠家或者用戶隨意修改合并單元內(nèi)的誤差模型參數(shù)，有利于保證計量用合并單元計量的準確性和公正性，為加快數(shù)字計量系統(tǒng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
[0018]所述SV報文解析模塊11采用32位單片機，且所述32位單片機外置有網(wǎng)口芯片，用于接收所述合并單元10輸出的SV報文，所述SV報文解析模塊11與所述數(shù)據(jù)處理模塊12相連，所述SV報文解析模塊11將解析后的SV報文發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊12。本實施例中，所述SV報文包含一次側(cè)互感器的電氣量米樣值。
[0019]所述數(shù)據(jù)處理模塊12包括CPU模塊，所述CPU模塊接收所述SV報文解析模塊的輸出信號，所述輸出信號包括一次側(cè)互感器的電氣量采樣值，本實施例中技術(shù)人員依據(jù)實際工況要求計算電氣量采樣值的誤差，所述數(shù)據(jù)處理模塊12將該誤差發(fā)送至所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13中。
[0020]所述加密卡14包括ESAM安全模塊，在所述ESAM安全模塊中配置有加密芯片和存儲器，所述加密卡14接收所述數(shù)據(jù)處理模塊12發(fā)送的誤差模型參數(shù)值后，對該誤差模型參數(shù)進行加密或解密，所述存儲器用于存儲該參數(shù)值。
[0021]本實施例中，所述加密卡14采用ESAM安全模塊作為硬件平臺，其安全性能達到國際ITSECE4級標準，具有防檢測，抗攻擊和自毀的功能。具體地，所述ESAM安全模塊是電力系統(tǒng)專用且具有加解密功能的安全芯片，能夠支持SMl、SM2、SM3、SM4等算法，具有加密，解密，簽名以及計算MAC和MAC驗證等功能。所述ESAM安全模塊同時是設(shè)備密鑰的存儲芯片，設(shè)備密鑰通過國家電網(wǎng)用電信息采集密鑰管理系統(tǒng)分發(fā)，設(shè)備存儲的密鑰數(shù)量與設(shè)備功能對應(yīng)，通過對設(shè)備密鑰的管理可以實現(xiàn)對設(shè)備權(quán)限的管理，因此所述ESAM安全模塊能夠保證傳輸數(shù)據(jù)的機密性和真實性。所述數(shù)據(jù)處理模塊12將數(shù)據(jù)明文發(fā)送給所述ESAM模塊，所述ESAM模塊使用SMl算法對數(shù)據(jù)明文進行加密或計算MAC，并把加密后的密文或者計算出的MAC值返回給所述數(shù)據(jù)處理模塊12。
[0022]所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13采用接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器與所述合并單元10的輸入端相連，所述接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器與所述合并單元10進行通訊，并將加密后的誤差轉(zhuǎn)換為符合所述合并單元10通訊協(xié)議格式的FT3報文，將該FT3報文發(fā)送至所述合并單元10，且所述加密卡14對接收到的FT3報文進行解密，得到電氣量采樣值的誤差，從而檢驗加密的誤差參數(shù)模型是否被計量用合并單元調(diào)用，并能授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部核心數(shù)據(jù)更改權(quán)限，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能。
[0023]本實施例中，所述計量用合并單元加密驗證裝置還包括人機交互模塊15，人機交互模塊15用于顯示一次側(cè)互感器的電氣量采樣值和該電氣量采樣值的誤差，其中所述人機交互模塊15與所述數(shù)據(jù)處理模塊12連接。
[0024]實施例二:
本實施例提供一種計量用合并單元加密驗證方法，其步驟如下:步驟SI:數(shù)據(jù)處理模塊12通過協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13與待檢合并單元10建立連接后，所述數(shù)據(jù)處理模塊12與被檢合并單元10進行密鑰交換，實現(xiàn)誤差模型參數(shù)修改授權(quán)，所述數(shù)據(jù)處理模塊12讀取被檢合并單元10內(nèi)部誤差模型參數(shù);步驟S2: SV報文解析模塊11接收被檢合并單元10的輸出信號；步驟S3:所述數(shù)據(jù)處理模塊12改變其中某些參數(shù)，且完成數(shù)據(jù)加密，并通過所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13發(fā)送給被檢合并單元10進行保存;步驟S4:所述SV報文解析模塊11再次接收被檢合并單元10的輸出信號；步驟S5:所述數(shù)據(jù)處理模塊12根據(jù)誤差模型參數(shù)和合并單元的輸出信號綜合判斷被檢合并單元10是否調(diào)用加密的誤差模型參數(shù)。
[0025]本實施例所述計量用合并單元加密驗證方法，所述步驟SI中，所述數(shù)據(jù)處理模塊12通過協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13與待檢合并單元10建立連接后，所述數(shù)據(jù)處理模塊12與被檢合并單元10進行密鑰交換，實現(xiàn)參數(shù)修改授權(quán)，并檢驗加密的可靠性，所述數(shù)據(jù)處理模塊12讀取被檢合并單元10內(nèi)部誤差模型參數(shù);所述步驟S2中，所述SV報文解析模塊11接收被檢合并單元10的輸出信號，該輸出信號包括一次側(cè)互感器的電氣量采樣值;所述步驟S3中，所述數(shù)據(jù)處理模塊12改變其中某些參數(shù)，且完成數(shù)據(jù)加密，形成加密后的誤差模型參數(shù)，其中數(shù)據(jù)是通過送到加密卡14中完成數(shù)據(jù)的加密，并通過所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊13發(fā)送給被檢合并單元10進行保存，并重啟合并單元;所述步驟S4中，所述SV報文解析模塊11再次接收被檢合并單元10的輸出信號，所述輸出信號包括一次側(cè)互感器的電氣量采樣值;所述步驟S5中，所述數(shù)據(jù)處理模塊12根據(jù)加密前以及加密后的誤差模型參數(shù)，再結(jié)合一次側(cè)互感器的電氣量采樣值的變化，綜合判斷被檢合并單元10是否調(diào)用加密的誤差模型參數(shù)，從而檢驗加密的誤差模型參數(shù)是否被計量用合并單元調(diào)用，并能授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù)更改權(quán)限，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能，防止合并單元的廠家或者用戶隨意修改合并單元內(nèi)的誤差模型參數(shù)，有利于保證計量用合并單元計量的準確性和公正性，為加快數(shù)字計量系統(tǒng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
[0026]本實施例中，所述誤差模型參數(shù)、檢測進度、一次側(cè)互感器的電氣量采樣值以及最終判定結(jié)果通過人機交互模塊15顯示讀取。
[0027]綜上，本發(fā)明所述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
1.本發(fā)明所述計量用合并單元加密驗證裝置，包括SV報文解析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊以及加密卡，其中，所述合并單元的輸出端與所述SV報文解析模塊相連，所述SV報文解析模塊用于接收所述合并單元輸出的SV報文并解析所述SV報文，所述SV報文解析模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述SV報文解析模塊將解析后的SV報文發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于接收解析后的SV報文，并根據(jù)解析后的SV報文計算誤差模型參數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述加密卡相連，所述加密卡用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的誤差模型參數(shù)并對所述誤差模型參數(shù)進行加密，并將加密后的誤差模型參數(shù)返回至所述數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊將加密后的誤差模型參數(shù)發(fā)送至所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與所述合并單元的輸入端相連，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將加密后的誤差模型參數(shù)轉(zhuǎn)換為符合所述合并單元通訊協(xié)議格式的FT3報文，并將該FT3報文發(fā)送至所述合并單元，且所述加密卡對接收到的FT3報文進行解密，得到誤差模型參數(shù)，從而防止合并單元的廠家或者用戶隨意修改合并單元內(nèi)的誤差模型參數(shù)，有利于保證計量用合并單元計量的準確性和公正性，為加快數(shù)字計量系統(tǒng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
[0028]2.本發(fā)明所述計量用合并單元加密驗證裝置，所述加密卡采用ESAM安全模塊作為硬件平臺，其安全性能達到國際ITSECE4級標準，具有防檢測，抗攻擊和自毀的功能。具體地，所述ESAM安全模塊是電力系統(tǒng)專用且具有加解密功能的安全芯片，能夠支持SMl、SM2、SM3、SM4等算法，具有加密，解密，簽名以及計算MAC和MAC驗證等功能。
[0029]3.本發(fā)明所述計量用合并單元加密驗證方法，可以實現(xiàn)檢驗加密的誤差模型參數(shù)是否被計量用合并單元調(diào)用，并能授權(quán)合并單元或計量用合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù)更改權(quán)限，以及實現(xiàn)相關(guān)的秘鑰發(fā)行、授權(quán)管理及秘鑰交換等功能，防止合并單元的廠家或者用戶隨意修改合并單元內(nèi)的誤差模型參數(shù)，有利于保證計量用合并單元計量的準確性和公正性，為加快數(shù)字計量系統(tǒng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
[0030]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:包括與所述合并單元的輸出端相連的SV報文解析模塊、與所述SV報文解析模塊相連的數(shù)據(jù)處理模塊、與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊以及與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連的加密卡，其中所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與所述合并單元的輸入端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:所述SV報文解析模塊采用32位單片機，且所述32位單片機外置有網(wǎng)口芯片，用于接收所述合并單元輸出的SV報文。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:所述SV報文包含一次側(cè)互感器的電氣量采樣值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊包括CPU模塊，所述CPU模塊接收所述SV報文解析模塊的輸出信號，所述輸出信號包括一次側(cè)互感器的電氣量采樣值。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊采用接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器，所述接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器與所述合并單元的輸入端相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:所述加密卡包括ESAM安全模塊，在所述ESAM安全模塊中配置有加密芯片和存儲器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量用合并單元加密驗證裝置，其特征在于:還包括用于顯示一次側(cè)互感器的電氣量采樣值和該電氣量采樣值誤差的人機交互模塊，且所述人機交互模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接。8.一種計量用合并單元加密驗證方法，其步驟如下: 步驟S1:數(shù)據(jù)處理模塊通過協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與待檢合并單元建立連接后，所述數(shù)據(jù)處理模塊與被檢合并單元進行密鑰交換，實現(xiàn)參數(shù)修改授權(quán)，所述數(shù)據(jù)處理模塊讀取被檢合并單元內(nèi)部誤差模型參數(shù)； 步驟S2: SV報文解析模塊接收被檢合并單元的輸出信號； 步驟S3:所述數(shù)據(jù)處理模塊改變其中某些參數(shù)，且完成數(shù)據(jù)加密，并通過所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送給被檢合并單元進行保存； 步驟S4:所述SV報文解析模塊再次接收被檢合并單元的輸出信號； 步驟S5:所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)誤差模型參數(shù)和合并單元的輸出信號綜合判斷被檢合并單元是否調(diào)用加密的誤差模型參數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述計量用合并單元加密驗證方法，其特征在于:所述誤差模型參數(shù)以及最終判定結(jié)果通過人機交互模塊顯示讀取。
【文檔編號】G06F21/60GK105915514SQ201610229214
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】熊前柱, 胡浩亮, 李鶴, 李登云, 徐子立, 楊春燕, 聶琪, 雷民, 曹永峰, 付義倫, 李保豐, 梁曉兵, 翟峰
【申請人】中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司