介紹一種具有加密功能的FTU融合終端

配網自動化饋線終端（FTU）主要用于開斷、關合電力系統(tǒng)中的負荷電流、過載電流及短路電流，適用于變電站及工礦企業(yè)配電系統(tǒng)中的保護和控制，以及農村電網等頻繁操作的場所?？梢酝瓿砷_閉所、開關站、電纜分界室及配電室、低壓變電站內部饋線的監(jiān)控，能夠識別饋線故障，與配電網自動化主站或子站系統(tǒng)配合，可實現(xiàn)多條線路的采集與控制，故障檢測、故障定位、故障區(qū)域隔離及非故障區(qū)域恢復供電，有效提高供電可靠性。

FTU 是裝設在饋線開關旁的開關監(jiān)控裝置。這些饋線開關指的是戶外的柱上開關，例如10kV線路上的斷路器、負荷開關、分段開關等。一般來說，1臺FTU要求能監(jiān)控1臺柱上開關，主要原因是柱上開關大多分散安裝，若遇同桿架設情況，這時可以1臺FTU監(jiān)控兩臺柱上開關。

隨著能源互聯(lián)網建設的不斷推進，新型電力用能設施大量接入，電網形態(tài)越來越復雜，對電網通信安全也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的饋線終端的通訊方式多采用RS232、RS485或電力專線，因此在數據傳輸過程中存在安全隱患。

為解決上述問題，本文介紹一種具有加密功能的FTU融合終端，包括控制模塊以及與控制模塊連接的計量模塊、第一加密模塊、第二加密模塊、通訊模塊；

FTU數據傳輸功能如下：

能與上級站進行通信，將采集和處理信息向上發(fā)送并接受上級站的控制命令。

和上級的校時。

其他終端的信息向上轉發(fā)。

電能量信息向上轉發(fā)。

主動上傳事故信息（可選功能）。

具有當地維護通信接口。

通信規(guī)約：支持DL/T 634.5101-2002（IEC60870-5-101）、DL/T634.5104-2002（IEC60870-5-104）、DL/T 451-91循環(huán)式遠動規(guī)約、DNP3.0、SC1801、MODBUS等多種通信規(guī)約，并可按需要進行擴充。

通信接口：RS-232/485、工業(yè)以太網、CAN。

通信信道：可支持光纖、載波、無線擴頻、無線數傳電臺、CDMA、GPRS以及ADSL等多種通訊形式，由用戶任選。

計量模塊實時采集饋電線路中線路數據，并將線路數據傳輸到控制模塊；控制模塊接收線路數據后將線路數據傳輸到第一加密模塊；第一加密模塊對線路數據加密并傳輸到第二加密模塊所述第二加密模塊對加密后的線路數據進行量子加密并傳輸到通訊模塊；通訊模塊將量子加密后的線路數據傳輸到主站。

發(fā)送數據時，首先經過第一加密模塊進行第一次加密，隨后經過第二加密模塊進行第二次加密，再通過通訊模塊發(fā)送，從而保證了數據傳輸的安全性。二次加密的方式更加提供了數據傳輸的安全性。

在本例中，第二加密模塊調用安全加密芯片進行數據加密，然后由密鑰云終端進行二次加密，通過5G/有線網絡將數據上傳至主站前置服務器，前置服務器確認加密消息，發(fā)到密鑰服務器解密，然后返回至前置服務器，再發(fā)送到第一加密模塊進行解密。

裝置中通訊模塊采用5G通信模塊，5G通訊模塊接收主站發(fā)來的加密報文發(fā)送至控制模塊，控制模塊轉發(fā)至第一加密模塊進行解密，解密后的明文返回至控制模塊，控制模塊分析明文并回復報文，回復的報文發(fā)送至第一加密模塊進行加密，再將加密后的經5G通訊模塊反饋給配網主站。

在本例中，第一加密模塊型號為NRSEC3000、下圖是具有加密功能的FTU融合終端的整體框架圖。

安全芯片NRSEC3000采用32位嵌入式RISC架構的CPU。特點是低功耗、高性能、高代碼密度，具有獨立的存儲器保護單元（mpu）和存儲器加密單元（meu），是高性能、低功耗、具有豐富的內部協(xié)處理器和對外接口的安全芯片。

芯片內部實現(xiàn)了國家商用密碼產品所需的SM2和SM1算法專用加密模塊、DES/3DES加密模塊和RSA公鑰算法引擎。另外，芯片提供32位硬件加密處理器，可用于實現(xiàn)公鑰算法，摘要算法以及AESDES等對稱算法。芯片內嵌32位真隨機數發(fā)生器TRNG，可滿足COS開發(fā)者的密碼學應用，可節(jié)約軟件開銷，提高軟件實現(xiàn)效率。

NRSEC3000產品特點

1、芯片擁有豐富的對外接口，包括：7816（智能卡接口、一種串口，半雙工）主/從收發(fā)器，可實現(xiàn)t=0和t=1協(xié)議，支持多種通信速率；硬件spi（一種串口，全雙工）主/從模塊。

2、芯片提供增強的安全特性。通過對存儲器管理單元mmu進行配置，完成工作模式設置及相關權限設置，可實現(xiàn)由硬件保證安全性的一卡多應用。另外，芯片提供了包括電壓、頻率檢測機制，程序和數據加密存儲機制以及代碼保護機制等安全機制，以對抗物理攻擊、剖片探測等。

3、芯片是高性能、低功耗、具有豐富的內部協(xié)處理器和對外接口。

產品性能

SM2簽名：2.34s/次

SM 1加解密：3.38mb/s

SM2密鑰產生：1.62 s/次

SM 2簽名驗證：4.68s/次

SM 2公鑰運算：4.67s/次

SM2私鑰運算：1.63 s/次

審核編輯：湯梓紅