唐達(dá)獒

（泰州供電公司，江蘇 泰州 215300）

0 引言

泰州地區(qū)共有130座110kV及35 kV變電站，由于變電站建設(shè)周期不同，門鎖、設(shè)備箱柜鎖沒有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的規(guī)劃，存在種類繁多、質(zhì)量參差不齊、鑰匙數(shù)量龐大的問題，變電站門鎖和鎖具的運(yùn)行已給變電站的日常運(yùn)行管理帶來了眾多不便。因此，實(shí)現(xiàn)變電站現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、管理規(guī)范化以及保障變電站現(xiàn)場(chǎng)安全管理勢(shì)在必行。

1 變電站鎖具智能化必要性

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐加快，泰州電網(wǎng)管理進(jìn)入“三集五大”的新模式。尤其在變電站全面無人值守模式下，跨地域的大區(qū)域化管理組織結(jié)構(gòu)不僅對(duì)變電站所有區(qū)域通道門和設(shè)備箱門提出限時(shí)限定工作區(qū)的授權(quán)控制管理需求，而且對(duì)變電站的防盜、防誤開設(shè)備箱、鎖具高可靠性的運(yùn)行安全管理也提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，電網(wǎng)的各個(gè)變電站通道門、設(shè)備箱柜門的傳統(tǒng)鎖具種類繁多、鑰匙數(shù)量龐大以及鎖具防盜等級(jí)低給調(diào)度人員、值班人員以及設(shè)備檢修人員日常工作帶來很大不便。

因此，對(duì)泰州所轄變電站現(xiàn)有的傳統(tǒng)鎖具進(jìn)行整體優(yōu)化，采用智能化、集控式、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)整體安全控制，不但能夠解決各類現(xiàn)場(chǎng)工作中使用鑰匙繁亂無序的問題，而且簡化為一把智能芯片授權(quán)鑰匙可以依據(jù)具體情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)授權(quán)許可和遠(yuǎn)方授權(quán)許可雙結(jié)合許可方式，有效防止人員誤入帶電間隔和因誤走錯(cuò)進(jìn)而引發(fā)誤操作的安全隱患，提高變電站安全生產(chǎn)管理水平。

2 變電站鎖具實(shí)現(xiàn)智能化控制研究方向

（1）分析進(jìn)入變電站管理和工作的權(quán)限，梳理、優(yōu)化管理流程，確定各級(jí)人員權(quán)限。（2）研究變電站內(nèi)各種鎖具的授權(quán)控制技術(shù)，分析各類設(shè)備小室和各種設(shè)備的安全屬性，設(shè)計(jì)安全控制管理的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)變電站所有鎖具的智能化集中控制管理。（3）研發(fā)專業(yè)化程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站出入、檢修指定工作區(qū)域、運(yùn)行巡視、解鎖現(xiàn)場(chǎng)審批等工作授權(quán)，以流程和授權(quán)控制使工作人員明確工作范圍和職責(zé)，以“事前出入授權(quán)，事后追蹤記錄”的技術(shù)手段杜絕“權(quán)限不清”的安全隱患。

3 變電站鎖具實(shí)現(xiàn)智能化控制管理權(quán)限的主要內(nèi)容

通過分析變電站各類小室和各種設(shè)備的安全屬性可以將鎖具劃分為4大控制區(qū)域，各區(qū)域之間存在著梯級(jí)權(quán)限的邏輯關(guān)系，即：變電站大門（最低層）、站內(nèi)建筑物房門（次低層）、設(shè)備箱柜（中間層）、解鎖鑰匙箱（最高層）。再進(jìn)一步分析，設(shè)備箱柜（中間層）有部分設(shè)備箱存在機(jī)構(gòu)操作，這部分設(shè)備箱可以劃分為獨(dú)立防誤控制分區(qū)，即：每一個(gè)設(shè)備箱為一個(gè)獨(dú)立的控制小區(qū)，對(duì)應(yīng)該控制小區(qū)設(shè)計(jì)出一把獨(dú)立的防誤機(jī)械權(quán)限鑰匙，是一一對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系，與其他設(shè)備無關(guān)。

日常工作中進(jìn)入變電站的人員可以劃分為4類：一般人員、檢修人員、巡視人員、解鎖人員。依據(jù)工作流程劃分為4級(jí)管理控制權(quán)限：（1）一般人員：能被授權(quán)在指定時(shí)間內(nèi)出入變電站大門，不能進(jìn)入其他區(qū)域，主要指因工作需要進(jìn)入變電站的本單位人員、經(jīng)安監(jiān)部培訓(xùn)且考試合格的外來工作人員。（2）檢修人員：能被授權(quán)在指定時(shí)間內(nèi)出入變電站大門和指定的建筑物房門，無權(quán)進(jìn)入其他區(qū)域。檢修人員當(dāng)次檢修工作需要開啟指定的設(shè)備箱柜，由運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)授權(quán)借出本次工作相對(duì)應(yīng)的設(shè)備箱柜的獨(dú)立防誤鑰匙。主要指因工作需要進(jìn)入變電站的本單位人員、設(shè)備廠家維護(hù)人員、檢修人員。（3）巡視人員：任何時(shí)間均可進(jìn)入和開啟變電站大門和指定的建筑物房門、設(shè)備箱柜，無權(quán)開啟解鎖鑰匙箱。主要指公司領(lǐng)導(dǎo)、職能部室持有高壓巡視權(quán)的人員、變電運(yùn)行人員。（4）解鎖人員：任何時(shí)間均可進(jìn)入和開啟變電站大門和指定的建筑物房門、開啟設(shè)備箱柜和解鎖鑰匙箱。主要指具有解鎖審批權(quán)的人員。

4 變電站鎖具智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變電站鎖具系統(tǒng)由智能控制鎖、機(jī)械權(quán)限鎖、智能芯片鑰匙、智能授權(quán)中心、解鎖鑰匙專用箱等5部分組成。

4.1 智能卡電子門禁與機(jī)械權(quán)限控制技術(shù)進(jìn)行有效整合

根據(jù)智能控制管理權(quán)限的要求，首先設(shè)計(jì)和制造四級(jí)多區(qū)機(jī)械權(quán)限控制系統(tǒng)，在智能控制鎖和機(jī)械權(quán)限鎖內(nèi)置封裝機(jī)械密碼權(quán)限管理鎖芯，在智能授權(quán)鑰匙刻錄固化密碼權(quán)限信息。如圖1所示。其次，設(shè)計(jì)和制造智能卡電子門禁系統(tǒng)，將系統(tǒng)的讀卡器、CPU主控制存儲(chǔ)器、電鎖、通信接口電路進(jìn)行微型集成化IC芯片設(shè)計(jì)，封裝在智能控制鎖內(nèi)；將系統(tǒng)的讀卡器、CPU主控制存儲(chǔ)器、電源、通信接口電路微型集成化IC芯片設(shè)計(jì)，封裝在智能鑰匙上。智能控制鎖和智能授權(quán)鑰匙均設(shè)置唯一的ID識(shí)別碼，當(dāng)智能授權(quán)鑰匙插入智能控制鎖中，智能授權(quán)鑰匙對(duì)智能控制鎖內(nèi)的芯片電路供電，雙方自動(dòng)通信雙向識(shí)別；開閉門記錄同步保存在雙方的芯片里。智能授權(quán)鑰匙開啟機(jī)械權(quán)限鎖時(shí)，僅需核對(duì)鑰匙的密碼權(quán)限信息。圖2、圖3分別是智能控制鎖示意圖與智能芯片鑰匙示意圖。

圖1 機(jī)械權(quán)限鎖示意圖

4.2 網(wǎng)絡(luò)化分布式智能授權(quán)中心

圖2 智能控制鎖示意圖

圖3 智能芯片鑰匙示意圖

智能授權(quán)中心由網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng)管理軟件、智能編程器、編程管理鑰匙組成。智能編程器是連接系統(tǒng)管理軟件和編程管理鑰匙、智能授權(quán)鑰匙的智能讀寫裝置。編程管理鑰匙插入智能編程器后登錄軟件，軟件能自動(dòng)識(shí)別該鑰匙在系統(tǒng)中的管理權(quán)力，僅允許其發(fā)布權(quán)力范圍內(nèi)的授權(quán)命令等管理工作。智能授權(quán)鑰匙插入本地或遠(yuǎn)程智能編程器，能自動(dòng)接收各項(xiàng)授權(quán)命令，以及自動(dòng)向軟件發(fā)送自己芯片內(nèi)的記錄等數(shù)據(jù)。由于通信協(xié)議采用極高安全的私有加密技術(shù)，因此通信數(shù)據(jù)不用擔(dān)心被攔截和替換，保證高安全性。同時(shí)，即使網(wǎng)絡(luò)中斷，使用本地授權(quán)仍不影響工作。圖4是智能授權(quán)中心示意圖。

圖4 智能授權(quán)中心示意圖

4.3 帶一次性防偽解鎖鑰匙封的解鎖鑰匙專用箱

解鎖鑰匙專用箱門的設(shè)計(jì)采用智能控制鎖鎖定，解鎖審批人對(duì)解鎖操作人發(fā)出批準(zhǔn)授權(quán)許可后，解鎖操作人方可在指定時(shí)間內(nèi)開啟解鎖鑰匙專用箱門。同時(shí)設(shè)計(jì)一次性專用解鎖鑰匙封，該專用解鎖鑰匙封具有一次封存不可逆的特殊結(jié)構(gòu)，并激光刻錄唯一編號(hào)。一個(gè)專用解鎖鑰匙封封存一把解鎖鑰匙。

5 變電站鎖具智能化系統(tǒng)創(chuàng)新舉措

（1）基于變電站數(shù)量增加的可擴(kuò)展性架構(gòu)。系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)電子鎖芯的唯一編碼超過10萬個(gè)以上，機(jī)械密碼為19.7億，兩者相乘出的密碼足以滿足任何苛刻的授權(quán)管理。因此，系統(tǒng)可隨變電站數(shù)量同步擴(kuò)展。（2）系統(tǒng)管理控制信息實(shí)現(xiàn)鑰匙與鎖具一體化。采用了智能卡電子門禁系統(tǒng)和機(jī)械權(quán)限控制系統(tǒng)直接集成封裝在鑰匙和鎖具的分布式控制方式，突破機(jī)械鎖與智能卡電控鎖互不兼容的鴻溝，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。通過這種方式，既解決了機(jī)械鎖門禁技術(shù)的授權(quán)相對(duì)固定不靈活、授權(quán)鑰匙遺失帶來系統(tǒng)安全性下降的缺點(diǎn)，又解決了智能卡電子門禁需要布線和電源導(dǎo)致控制地點(diǎn)受限、層級(jí)不多、電控鎖易出故障、后期維修成本很高的缺點(diǎn)。（3）化繁為簡，對(duì)所有變電站進(jìn)行靈活的本地授權(quán)和遠(yuǎn)方授權(quán)。通過一把智能鑰匙即可控制全部的變電站，簡單便捷。本地和遠(yuǎn)方授權(quán)方式不僅實(shí)現(xiàn)了多張工作票的預(yù)先授權(quán)或?qū)崟r(shí)授權(quán)，而且可以讓監(jiān)控工作人員縮短其抵達(dá)變電所的時(shí)間。（4）技術(shù)性杜絕和防范因走錯(cuò)進(jìn)而引發(fā)誤操作事故的安全隱患，事后追蹤有據(jù)可查。通過事前管理和控制各類身份人員出入變電站指定區(qū)域，防止誤走錯(cuò)區(qū)域；通過事后追蹤鑰匙和鎖芯中的出入記錄對(duì)各類身份人員進(jìn)行監(jiān)督與控制。（5）系統(tǒng)軟件具有完善的管理功能和友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了變電站所有鎖具統(tǒng)一納入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的集中控制管理程序，具備身份驗(yàn)證、雙限工作（限定時(shí)間、限定區(qū)域）、記錄歸檔、遠(yuǎn)方許可等功能。當(dāng)鑰匙遺失，管理員可以刪除。當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，管理員可查詢事件發(fā)生地智能控制鎖內(nèi)的詳細(xì)記錄，作為證據(jù)。（6）具有良好的防盜性能，可靠性高且施工方便。智能控制鎖內(nèi)置微電子芯片和機(jī)械密碼權(quán)限鎖芯，獨(dú)特的合二為一，保證了必須是電子密碼授權(quán)和機(jī)械密碼權(quán)限雙重認(rèn)證成功，才能開啟智能門鎖，保安性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了現(xiàn)有的鎖具。即使是機(jī)械權(quán)限鎖，獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)式齒輪密碼扣盤鎖芯技術(shù)，真正地具有防技術(shù)性攻擊能力，且鎖芯無彈子和彈簧，可靠性極高。同時(shí)系統(tǒng)管理鎖安裝便捷，無須布線、無需電源，即裝即控。（7）解鎖鑰匙箱具有解鎖審批、啟用、封存的一體化功能，使用快捷方便、成本低。其有詳細(xì)的開啟和關(guān)閉箱門記錄、授權(quán)批準(zhǔn)命令發(fā)布詳細(xì)記錄，可事后查證。同時(shí)解鎖專用封具有唯一性和防偽特點(diǎn)，且只能被物理破壞，事后監(jiān)督簡單可行，是一種創(chuàng)新的技術(shù)性管理手段。

6 結(jié)語

鎖具管理是泰州供電公司貫徹推行標(biāo)準(zhǔn)化變電站建設(shè)的一項(xiàng)重要實(shí)踐成果，通過研制鎖具智能化集中控制管理系統(tǒng)，構(gòu)建運(yùn)行安全控制管理流程，實(shí)現(xiàn)了泰州變電站傳統(tǒng)的鎖具向智能化授權(quán)控制管理系統(tǒng)的升級(jí)，滿足了現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)工作的需要，有力地保障了泰州電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

［1］國家電網(wǎng)公司.防止電氣誤操作安全管理規(guī)定［M］.中國電力出版社，2006

［2］黃少雄，李斌.傳統(tǒng)變電站分階段實(shí)施數(shù)字化改造方案探討［J］.安徽電力，2009（4）

［4］孫謙.數(shù)字化變電站在濟(jì)南電網(wǎng)的應(yīng)用研究［D］.山東大學(xué)，2009（8）