高级量测体系(AMI)是智能电网的重要技术组成部分。由于AMI系统中智能电表用户众多,如果各电表厂家遵循着不同的通信协议标准,则智能电表之间、智能电表与量测管理中心之间的通信将存在互操作性问题。而且未来智能电表还可能与配电自动化系统、分布式电源监控系统进行信息交换。为了解决互操作性问题,需要让智能电表遵循同一种开放的、互操作性强的协议标准,进行统一的电表通信模型构建。另外,由于引入了开放的网络架构及通信技术,AMI系统遭受网络信息安全威胁的可能性大大增加,因此有必要采用基于密钥的加密、认证等安全措施。这些密钥的安全、有效管理,是AMI系统信息安全的重要保障。本文以这两个问题为研究对象,具体工作如下。(1)考虑到IEC61850标准具有良好的互操作性与可扩展性,以及在整个电力行业领域的应用前景,本文研究了IEC61850的通信建模方法,将通信模型分为信息模型和信息交互模型。首先,根据智能电表的具体功能需求,构建了智能电表服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象、数据属性等层次模型,并且探讨了信息建模的可行性以及不足之处；其次,根据智能电表的通信需求,参照抽象通信服务接口(ACSI),构建了智能电表的信息交互模型；最后,以计、测量值的报告模型为例,分析了基于IEC61850的智能电表通信建模过程。(2)根据AMI的密钥管理需求与难点,提出了一种适用于AMI系统的密钥管理方法。该方法基于密钥图构建密钥管理框架,采用层次化密钥架构,能同时适应AMI双向通信以及三种传输方式的密钥管理需求；考虑智能电表的计算与存储能力,采用对称密钥加密算法以及单向函数,减少了密钥及其相关数据的计算与存储开销；采用了基于量测数据与单向函数的密钥协商更新策略,减少了网间密钥分发开销,并降低了分发消息被截获的风险。经过安全性分析以及算法性能分析,所提出的密钥管理方法符合AMI系统安全需求及系统特性。