随着人们环保意识的提高和核电安全性的进步,核电在全世界的应用呈现出快速增长的态势。在核电自动化系统中,核输配电数据采集、监测与控制SCADA系统是重要的组成部分。在核输配电系统中,开关柜内的配电自动化远方终端RTU是SCADA系统的基石和先进程度的表征。因此,在第三代先进核电技术国产化进程中,开展高可靠性核输配电系统RTU的研究具有重要意义和广阔前景。首先,根据电力行业相关标准的要求,以系统可靠性、适应性和可扩展性为基本原则,结合核电站对系统可靠性的极高要求,设计了一款高可靠RTU。该RTU选用低功耗、高性能AT91SAM9G20作为CPU,高可靠性、高实时性嵌入式VxWorks作为操作系统,具备电能量数据采集、开关量输入输出、温湿度测量等功能;采用IEC 60870-5-104通信规约,支持RS485、以太网、GPRS等多种通信方式。其次,针对标准AES算法的轮密钥固定和ECB模式下相同明文块对应的密文块相同的问题,提出了一种基于双混沌映射的动态初始密钥AES算法。该算法利用Henon和Logistic双混沌映射迭代产生动态的初始密钥并用密钥扩展程序扩展为其中一个明文块的密钥,与目前已有的混沌AES算法相比,该算法在混沌量化密钥、密钥扩展和明文尾端处理3方面更合理,效率更高且密钥空间更大;此外,该算法在混沌量化密钥的过程中还加入了明文的特性,实现了“一块一密”和一定程度上“一次一密”的设计指标,而且没有增加密钥管理的负担。最后,基于该算法和HMAC-SHA256算法,设计了一种基于IEC 60870-5-104规约的核电站安全通信机制,为核输配电系统信息安全研究提供了一种先进策略。实验证明,RTU的功能和技术指标均达到了电力行业相关标准的要求及核电站对系统可靠性的极高要求;基于双混沌映射的动态初始密钥AES算法相比标准AES算法,虽然效率略有下降但安全性更高,且密文通过了扑克检测、单比特频数检测、块内频数检测、游程总数检测和自相关检测,具有良好的随机性;基于IEC 60870-5-104的核电安全通信机制可有效防止电力数据在传输过程中被窃取、篡改、伪造或重放,极大地提升了 RTU网络通信的安全性。