張強忠 林凱迪 馬 杰 彭冠祺 黎宇騰

（南方電網(wǎng)廣東汕尾供電局，廣東汕尾 516600）

我國變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展較完善，在保障電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行中發(fā)揮重要作用。變電站整體數(shù)字化、信息化水平需要提高，以實現(xiàn)信息數(shù)字化和標準化[1]。為了實現(xiàn)變電站向數(shù)字化邁進，本研究設計了多功能、多適用場景的智能箱變藍牙鎖[2-3]。本研究將傳統(tǒng)鎖替換為基于藍牙連接技術的智能鎖，采用數(shù)字編碼技術及加密通信技術，提升安全性能；設計箱變管理系統(tǒng)監(jiān)管平臺，整合資源管理系統(tǒng)、線路保護系統(tǒng)、代維巡檢管理系統(tǒng)，可以實時在網(wǎng)頁端、客戶端對箱式變壓器進行監(jiān)管，靈活高效，廣泛適用于電力箱式變壓器、分電箱、高低壓配電柜、通信柜等場景[4-5]。

1 智能箱變藍牙鎖系統(tǒng)構架

硬件方面，智能箱變藍牙鎖在傳統(tǒng)箱式變壓器的基礎上，增設供電單元、S751e系列管理單元，按需增加箱變電氣參數(shù)、溫濕度、觸頭溫度等檢測傳感器，將傳統(tǒng)門鎖替換為GDE-XB-BTL智能鎖。智能箱變藍牙鎖搭配箱變管理系統(tǒng)，箱式變壓器的開關門信息、傳感器狀態(tài)、電量、資源使用情況等信息通過無線網(wǎng)絡自動上傳至服務器，操作人員可以在網(wǎng)頁端或客戶端管理系統(tǒng)進行門禁授權、遠程開門、資源維護等操作，實現(xiàn)電子鑰匙開鎖、藍牙開鎖、FSUD電控開鎖、NB遠程監(jiān)控開鎖或多種開鎖功能組合，使藍牙鎖的安裝、使用和管理簡單、方便、高效。

智能箱變藍牙鎖設計方案如圖1所示。

圖1 智能箱變藍牙鎖設計方案

2 實現(xiàn)流程

2.1 檢測模塊

為了實時監(jiān)控電力設備環(huán)境參數(shù)，使用S751e系列管理單元作為檢測模塊的主要單元。S751e系列管理單元是采用嵌入式高速ARM雙核處理器和實時操作系統(tǒng)的電氣智能終端，采用AC/DC 22 V供電，采用NB-LOT/4G與服務器通信，配備4.3寸彩色狀態(tài)顯示屏，可以實時檢測箱變高低壓側電流/電壓、觸頭溫度、環(huán)境溫濕度、箱門開關等狀態(tài)量，實時上報告警。模塊可以實現(xiàn)電子鑰匙開門權限判斷、遠程開門、藍牙開門檢測。不改變箱體外部構造的情況下，開孔尺寸為92 mm×92 mm，工作溫度范圍為-20 ℃～+70 ℃（帶屏）、-40 ℃～+80 ℃（不帶屏），工作濕度為5%～95%（不結露）。

2.2 感應模塊

選擇傳感器時，重點考慮S751e系列終端支持的傳感器。

門磁/行程開關傳感器用于檢測箱門的開關狀態(tài)，可以配合箱變操作規(guī)程指定箱門互鎖邏輯。電流電壓檢測傳感器用于檢測箱變高低壓兩側的電流電壓等電氣參數(shù)。溫度傳感器用于檢測箱變內的電纜分接頭、開關觸頭等溫度參數(shù)。溫濕度傳感器用于測量箱變內的溫、濕度信息。

2.3 門鎖模塊

門鎖模塊設計采用專門用于箱變的電子柜鎖-GDE-XB-BTL智能鎖，防護等級為IP65，適用于室內外箱變柜。鎖體內含藍牙及電控電路，電控電路用于外部DI口監(jiān)測鎖、舌狀態(tài)信號及DO口控制開鎖。藍牙配合鎖具管理平臺能夠實現(xiàn)鎖具的智能化管理，實現(xiàn)藍牙配對智能開鎖，智能鎖支持遠程開門、手機藍牙開門、無源電子鑰匙開門，具有鎖柄閉合檢測功能。分析鎖具設計結構，手柄90°旋轉時，單向鎖定行程25 mm，三點鎖定；在鎖體結構不變的情況下，通過調換定位件方向調節(jié)左右開門。工作電壓為DC12 V/3.7 V，工作溫度為-40 ℃～75 ℃，工作濕度為0～97%。

2.4 箱變管理系統(tǒng)

箱變管理系統(tǒng)整合了資源管理系統(tǒng)、線路保護系統(tǒng)、代維巡檢管理系統(tǒng)，可以實時在網(wǎng)頁端、客戶端對箱式變壓器進行監(jiān)管。管理系統(tǒng)的功能包含狀態(tài)統(tǒng)計、電子鑰匙管理、開關門記錄、遠程開門、用戶/部門管理、當前告警記錄等。

箱變管理系統(tǒng)APP界面如圖2所示。箱變管理系統(tǒng)后臺界面如圖3所示。

圖2 箱變管理系統(tǒng)APP界面

圖3 箱變管理系統(tǒng)后臺界面

智能箱變藍牙鎖系統(tǒng)功能如圖4所示。

圖4 智能箱變藍牙鎖系統(tǒng)功能

智能箱變藍牙鎖裝置通過鎖具的編碼技術、藍牙通信技術、遠程遙控鎖具的技術、群鎖管理系統(tǒng)應用技術，結合可遠程管理的智能箱變鎖及群鎖管理系統(tǒng)，有效解決配電系統(tǒng)中高低壓配電箱的開鎖操作權限問題，實現(xiàn)箱變內的作業(yè)授權可控、操作記錄可以追溯等精細化管理功能。

3 應用場景

智能箱變藍牙鎖可以識別設定的電子鑰匙的權限操作范圍、操作時限，防止越權操作；有效識別使用者身份，明確管理責任，防止鑰匙被盜，記錄鎖具操作信息，確保鑰匙使用安全；支持藍牙鑰匙就地開鎖、遠程遙控開鎖，可擴展移動終端應用程序開鎖；遠程通信及報警功能，配合遠程管理系統(tǒng)，實時上傳開關狀態(tài)、可執(zhí)行開鎖具操作，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、操作記錄追溯等精細化管理功能。

3.1 開鎖場景

開鎖是智能箱變藍牙鎖系統(tǒng)最重要、最核心的功能，開鎖方式多樣，支持電子鑰匙開鎖、藍牙開鎖、FSUD電控開鎖、NB遠程監(jiān)控開鎖，或多種開鎖功能組合。

（1）電子鑰匙開關鎖。

智能箱變藍牙鎖能夠對電控鎖的無源鎖芯進行編碼；通過后臺管理平臺對鑰匙分配開鎖權限；工作人員通過個人賬戶，鑰匙與手機藍牙連接，下載開鎖任務；將電控機柜鎖的鎖芯蓋板用特殊工具起開；鑰匙插入鎖芯，“嘀”一聲響和鑰匙指示燈變成綠色，旋轉鑰匙，進行開鎖；手柄彈起，旋轉90°外拉手柄，機柜門打開。

其中，電子鑰匙的工作電壓為4.2 V，充電電壓為5 V，工作溫度為-40 ℃～+80 ℃，外殼材質為鋅合金+ABS，鑰匙頭材質為不銹鋼304。

（2）藍牙開關鎖。

打開手機APP，設置登錄網(wǎng)絡地址和網(wǎng)絡端口，登錄用戶；連接藍牙配對，連接藍牙標志顯示綠色表示藍牙連接成功；點擊開鎖，蜂鳴器響指示燈亮用手輕按把手，把手自動彈起，鎖具打開，旋轉把手將門打開。

（3）電控開關鎖。

通過DO端口直連控制XB-BTL箱變鎖，根據(jù)遙控下發(fā)開鎖指令，把手上指示燈點亮，輕按把手，把手自動彈起，鎖具打開，旋轉把手將門打開；將電控鎖把手按下，把手自動上鎖，上傳把手信號和門磁信號至遠程平臺，通過對比分析確認機柜門是否上鎖。

（4）485開鎖。

遠程控制終端發(fā)送485開鎖指令；鎖具接收指令，蜂鳴器響指示燈亮，用手輕按把手，把手自動彈起，鎖具打開，旋轉把手將門打開。

（5）對比分析。

與傳統(tǒng)箱變門鎖相比，智能箱變藍牙鎖采用無鎖孔設計，杜絕技術開啟，采用80位隨機數(shù)產(chǎn)生編碼，零互開率。管理中心呈現(xiàn)數(shù)字化特點，開關鎖信息記錄清晰，安全性高。開鎖方式可由操作人員組合設定，鑰匙丟失后只需重新編碼，無須更換鎖芯，靈活性高。

3.2 遠程開門場景

操作人員預先在管理中心制定遠程開門計劃，并按照計劃時間到達箱變，S751e檢測電子鑰匙/手機客戶端藍牙并配對，配對成功可以完成遠程開鎖，將開關門信息傳回管理中心。

3.3 告警實時上報場景

箱變出現(xiàn)非法開門、電量不足、通信異常等告警時，告警信息會回傳至管理中心，并展現(xiàn)在操作人員的網(wǎng)頁端/客戶端管理中心。

4 結語

智能箱變藍牙鎖系統(tǒng)是基于藍牙連接技術的智能鎖，實現(xiàn)無鎖孔設計，杜絕技術開啟；采用數(shù)字編碼技術及加密通信技術，80位隨機數(shù)產(chǎn)生編碼，實現(xiàn)零互開率，將開鎖記錄及箱變參數(shù)數(shù)字化，明確管理責任，安全性高，靈活性好。