吳鶴雯，羅文清，賴寶鵬，蔡長(zhǎng)春，賈進(jìn)民

一種智能五防解鎖鑰匙管理系統(tǒng)的研發(fā)

吳鶴雯，羅文清，賴寶鵬，蔡長(zhǎng)春，賈進(jìn)民

（國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司漳州供電公司，福建 漳州 363000）

隨著中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展及智能管理系統(tǒng)技術(shù)的推廣，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)在變電站運(yùn)行維護(hù)工作中采用了多種智能系統(tǒng)管理手段。提出一種智能五防鎖鑰匙管理系統(tǒng)，通過解鎖鑰匙箱密碼生成系統(tǒng)及終端密碼解鎖APP，能有效解決目前五防鎖使用及管理存在低下、松散的問題，提高五防解鎖鑰匙的管理效率，規(guī)范使用過程，防止人員在未授權(quán)的情況下擅自使用五防解鎖鑰匙，保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全、統(tǒng)一、高質(zhì)量運(yùn)維。

智能系統(tǒng)；五防鎖；終端密碼；終端解鎖APP

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，作為電力系統(tǒng)中重要組成部分的變電站也逐漸走向一體化及數(shù)字化。因此在變電站中各種電氣設(shè)備尤其是高壓設(shè)備的使用操作及運(yùn)營(yíng)顯示十分重要。然而在日常操作中，由于人為等因素影響，電氣誤操作的情況時(shí)有發(fā)生，給變電站的穩(wěn)定運(yùn)維帶來了一定的安全隱患。

為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，一般變電站為了避免各種人為誤操作的事故，都會(huì)使用五防鎖。五防鎖是一種高壓開關(guān)設(shè)備用鎖，該鎖強(qiáng)制運(yùn)行人員按照既定的安全操作程序，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行正確的操作，從而避免了誤操作事故的發(fā)生。但在實(shí)際操作中對(duì)于五防鎖的使用規(guī)范卻并不完善，在使用過程中容易發(fā)生無(wú)關(guān)人員在未授權(quán)的情況下擅自使用五防鎖解鎖鑰匙等情況，造成管理效率低下、管理規(guī)范松散等問題。同時(shí)傳統(tǒng)的五防鎖人手管理已經(jīng)無(wú)法跟上智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，為電網(wǎng)管理人員帶來管理上的漏洞。

1 研發(fā)思路

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的五防鎖使用管理手段相對(duì)落后并單一，無(wú)法滿足智能化電網(wǎng)及人員使用復(fù)雜化的要求。本項(xiàng)目研發(fā)的系統(tǒng)旨在突破傳統(tǒng)管理技術(shù)的瓶頸，設(shè)計(jì)一款能夠通過智能系統(tǒng)對(duì)五防解鎖鑰匙進(jìn)行有效管理的高效技術(shù)系統(tǒng)。為了驗(yàn)證研究課題的可行性和實(shí)用性，項(xiàng)目組調(diào)研了漳州地區(qū)四所變電站，通過多番研究最終根據(jù)以下五點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目的研發(fā)：系統(tǒng)硬件數(shù)字化管理功能、系統(tǒng)軟件終端解鎖APP功能、密碼算法研制及生成、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及合理性、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的安全性。

2 研制要求

本項(xiàng)目的研究方向聚焦于智能五防解鎖鑰匙管理系統(tǒng)的開發(fā)中，對(duì)于研制要求需要達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)：采用一種非線性的密匙生成算法，結(jié)合借用人輸入相關(guān)信息，生成唯一解鎖密碼；遠(yuǎn)方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸可能存在的數(shù)據(jù)安全問題。同時(shí)，密碼時(shí)效性需要基于時(shí)間同步或其他方式，本裝置可以實(shí)現(xiàn)在不聯(lián)網(wǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)盒子時(shí)間與APP時(shí)間同步，保證密匙時(shí)效性有效。

3 具體實(shí)施

3.1 實(shí)施方案

由于變電站解鎖鑰匙箱解鎖密碼在數(shù)據(jù)傳遞中需要可靠的安全性，設(shè)計(jì)的密碼算法不能通過外網(wǎng)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，本項(xiàng)目在這方面設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸可能存在的數(shù)據(jù)安全問題。方案的實(shí)施包括：①硬件設(shè)計(jì)。研發(fā)本地五防解鎖鑰匙箱，包括裝置的電源設(shè)計(jì)、控制器設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)，產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)和組建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。②軟件設(shè)計(jì)。研發(fā)就地化數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（包括開鎖記錄查詢功能、告警功能、計(jì)時(shí)功能、自動(dòng)鎖定功能等）、人機(jī)界面操作軟件設(shè)計(jì)等。③解鎖APP設(shè)計(jì)。研發(fā)終端解鎖APP，該APP上生成的密碼用于對(duì)鑰匙箱進(jìn)行開鎖，其算法與本地鑰匙箱算法保持同步。④密碼算法研究。研發(fā)一種非線性密匙算法，生成唯一不重復(fù)的密碼，加密與解密運(yùn)用統(tǒng)一算法。⑤產(chǎn)品樣機(jī)設(shè)計(jì)。研發(fā)原型樣機(jī)，適用于變電站實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)。

其中工作電源為輸入電壓220 V，允許偏差+15%，﹣20%，存儲(chǔ)開鎖記錄大于5條；解鎖鑰匙長(zhǎng)度大于等于 5位。

管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作界面分別如圖1、圖2所示。管理系統(tǒng)照片如圖3、圖4所示。

3.2 技術(shù)參數(shù)

3.2.1 工作電源

輸入電壓220 V（允許偏差+15%，﹣20%），鑰匙盒采用標(biāo)準(zhǔn)220 V市電供電，在波動(dòng)范圍內(nèi)，裝置能可靠工作，不影響盒子的開啟、關(guān)閉與控制器的運(yùn)行。

圖1 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 管理系統(tǒng)操作界面

圖3 管理系統(tǒng)照片1

圖4 管理系統(tǒng)照片2

3.2.2 存儲(chǔ)開鎖記錄

記錄條數(shù)大于5條，鑰匙盒就地端存儲(chǔ)開鎖記錄，存儲(chǔ)信息有開鎖人、開鎖時(shí)間、解鎖授權(quán)人，失電后數(shù)據(jù)不丟失。

3.2.3 解鎖鑰匙

解鎖鑰匙組成復(fù)雜多樣，具備單次有效性與時(shí)效性，包含數(shù)字與字母，位數(shù)為6位及以上，區(qū)分大小寫；要求一次性使用，且超時(shí)5 min自動(dòng)作廢。

3.2.4 終端解鎖APP可適用于安卓系統(tǒng)

考慮安卓手機(jī)用戶量比較大，要求所開發(fā)解鎖APP適用于安卓系統(tǒng)。

3.2.5 終端解鎖APP權(quán)限分級(jí)

終端解鎖APP權(quán)限分級(jí)包括超級(jí)權(quán)限賬號(hào)與普通權(quán)限賬號(hào)，超級(jí)權(quán)限賬號(hào)支持對(duì)其他賬號(hào)的操作。

4 技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新

本項(xiàng)目研發(fā)的智能五防解鎖鑰匙管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵如下。

4.1 解鎖密碼生成算法設(shè)計(jì)

為規(guī)范解鎖鑰匙箱解鎖密碼“一申請(qǐng)一使用”的使用，根據(jù)借用人輸入的信息生成的密碼需具有唯一性的特點(diǎn)，如何根據(jù)輸入的不同信息開展密碼算法設(shè)計(jì)是技術(shù)關(guān)鍵難點(diǎn)。

4.2 本地端與終端非網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，兩端密碼時(shí)效性一致

變電站解鎖鑰匙箱解鎖密碼在數(shù)據(jù)傳遞中需要可靠的安全性，設(shè)計(jì)的密碼算法不能通過外網(wǎng)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，本地端與終端之間如何進(jìn)行密碼生成與解鎖的時(shí)效性匹配是技術(shù)關(guān)鍵難點(diǎn)。

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于：采用一種非線性的密匙生成算法，結(jié)合借用人輸入相關(guān)信息，生成的唯一解鎖密碼；遠(yuǎn)方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸可能存在的數(shù)據(jù)安全問題。同時(shí)，密碼時(shí)效性需要基于時(shí)間同步或其他方式，本裝置可以實(shí)現(xiàn)在不聯(lián)網(wǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)盒子時(shí)間與APP時(shí)間同步，保證密匙時(shí)效性有效。

5 產(chǎn)品效果及前景

5.1 經(jīng)濟(jì)效益高

五防鎖作為變電站高壓開關(guān)設(shè)備用鎖，其使用規(guī)范能有效保證變電站運(yùn)維設(shè)備的安全運(yùn)行，強(qiáng)制運(yùn)行人員按照既定的安全操作程序，從而避免了誤操作事故的發(fā)生。通過本項(xiàng)目成果的推廣使用，能有效防止在使用過程中發(fā)生無(wú)關(guān)人員在未授權(quán)的情況下擅自使用五防鎖解鎖鑰匙等情況，防止因事故發(fā)生而引起不可估量的經(jīng)濟(jì)損失以及給公司帶來反面的社會(huì)影響。

5.2 社會(huì)效益好

本項(xiàng)目智能五防解鎖鑰匙管理系統(tǒng)的應(yīng)用可提高對(duì)五防鎖的使用規(guī)范，提高工作效率，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)的一體化，提高電網(wǎng)供電可靠性，保障整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定可靠供電，社會(huì)效益顯著。

本項(xiàng)目成果已在漳州公司輸配變部門得到充分測(cè)試和應(yīng)用，收到良好的應(yīng)用效果。系統(tǒng)具有優(yōu)良的使用性能，應(yīng)用前景廣闊，可推廣應(yīng)用到各個(gè)地市公司，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)被放大數(shù)十倍。

6 結(jié)束語(yǔ)

五防鎖作為變電站高壓開關(guān)設(shè)備用鎖，規(guī)范使用能有效保證變電站運(yùn)維設(shè)備的安全運(yùn)行，強(qiáng)制運(yùn)行人員按照既定的安全操作程序，從而避免了誤操作事故的發(fā)生。通過本項(xiàng)目成果的推廣使用，能有效防止在使用過程中發(fā)生無(wú)關(guān)人員在未授權(quán)的情況下擅自使用五防鎖解鎖鑰匙等情況，提高管理效率，規(guī)范操作流程，為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)保證。

［1］尤田柱.配電網(wǎng)安全防護(hù)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2015.

［2］劉有為.智能高壓設(shè)備［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2019.

［3］陳祖斌.電網(wǎng)企業(yè)級(jí)管理信息系統(tǒng)運(yùn)維體系及實(shí)踐［M］.北京：中國(guó)財(cái)富出版社，2016.

TM63

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.045

2095－6835（2020）01－0116－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕