安全加密芯片NRSEC3000应用于特高压导线的舞动检测仪介绍

随着特高压电网的广泛兴建，输电线路的运行管理越来越复杂，导线舞动事故的发生也日益频繁。舞动常引起导线断股、断线、金具严重磨损、脱落、杆塔倾倒、线路跳闸等严重事故，容易造成电网大面积停电，给电网运行造成重大经济损失。为了及时掌握架空输电线路导线的运动变化情况，须在易发生舞动区域相关线路上部署导线舞动检测仪，实时采集导线舞动数据。通过输电线路舞动检测仪检测数据，对重要线路，特殊线路的导线舞动现象进行实时监测，为线路巡检人员提供输电线路运行信息。由于特高压输电线路的相邻铁塔之间档距较长，舞动检测仪却需要均匀安装在档距之间，为便于施工人员安装，保证检测仪的检测准确度，舞动检测仪的电池容量受到极大限制，因此具有无线传输、超低功耗特点的物联网技术被广泛应用于电力设备的监测中。

目前，常用的舞动监测方法主要有基于位移传感器、加速度传感器的导线舞动监测装置，传统的基于差分GPS的输电线路舞动监测方法，基于无线GSM传输模块的导线舞动信息数据的监测系统，还有基于视频分析技术的导线舞动在线监测系统，或者采用分布式光纤传感器测得线路动态；参考文献“ 黄新波 ,赵隆 ,周柯宏等 .采用惯性传感器的输电导线舞动监测系统[J] .高电压技术 .2014 ,05(05):1312-1319”中，对舞动监测系统的硬件设计和舞动定位算法进行了详细分析，提出一种惯性传感器的输电导线舞动监测系统。



经市场调研发现，现存的舞动检测仪存在以下诸多不足之处，比如检测仪电源供给不稳定，系统功耗高，往往三年左右就需要更换电池，造成巡检人员劳动强度高，现场安装施工成本高；检测仪本身重量大，对导线连接处有磨损；舞动检测仪采集精度不够，只采集XY轴方向的数据；舞动检测仪数据采集、传输过程中数据没有加密，无法接入电力专网，存在数据安全风险问题。近几年随着电力物联网的推广，对设备的功耗、数据采集精度、数据安全等要求更加严格，具体为：对设备的功耗提出更高要求，使用寿命要求提高到十年以上，因此必须进行低功耗设计；对数据精度提出新的要求，要求导线舞动数据需要采集Z轴方向；检测仪的采集数据必须进行加密处理，才可以接入电力专网。因此，本领域亟需一种新型舞动检测仪以解决上述问题。

本文介绍一种适用于特高压导线的舞动检测仪，在保持低功耗的同时还能够提高数据采集精度和数据安全性。方案如下：

适用于特高压导线的舞动检测仪，所述检测仪包括STM32L5主芯片、MEMS加速度传感器、加密芯片和SemtechLoRa芯片；MEMS加速度传感器、加密芯片和所述SemtechLoRa芯片均与所述STM32L5主芯片连接；STM32L5主芯片用于发送采集指令给所述MEMS加速度传感器，以使MEMS加速度传感器根据所述采集指令采集导线在XYZ三个方向上的加速度和角加速度；STM32L5主芯片还用于对MEMS加速度传感器采集的导线在XYZ三个方向上的加速度和角加速度进行处理，得出舞动的振幅和频率；加密芯片用于对STM32L5主芯片发送的振幅和频率进行加密，并将加密后的振幅和频率发送至STM32L5主芯片；SemtechLoRa芯片用于接收STM32L5主芯片发送的加密后的振幅和频率，并将加密后的振幅和频率发送至数据接收基站。

高能胶体电池与电源转换芯片连接；电源转换芯片分别与STM32L5主芯片、MEMS加速度传感器、加密芯片和Semtech LoRa芯片连接；所高能胶体电池通过电源转换芯片分别为STM32L5主芯片、MEMS加速度传感器、加密芯片和Semtech LoRa芯片供电。

加密芯片的型号为NRSEC3000，安全芯片NRSEC3000采用32位嵌入式RISC架构的CPU。特点是低功耗、高性能、高代码密度，具有独立的存储器保护单元（mpu）和存储器加密单元（meu），是高性能、低功耗、具有丰富的内部协处理器和对外接口的安全芯片。

 

芯片内部实现了国家商用密码产品所需的SM2和SM1算法专用加密模块、DES/3DES加密模块和RSA公钥算法引擎。另外，芯片提供32位硬件加密处理器，可用于实现公钥算法，摘要算法以及AESDES等对称算法。芯片内嵌32位真随机数发生器TRNG，可满足COS开发者的密码学应用，可节约软件开销，提高软件实现效率。

下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

 

审核编辑：刘清