變電站防誤解鎖鑰匙管理系統

陳行曉，陳群鋒，葉東冬，羅征宇

（國網浙江省電力有限公司超高壓分公司，浙江杭州 311232）

0 引言

為了實現變電站內設備的“五防”功能，減少誤操作事故的發生，配置了防誤操作閉鎖裝置，通過預先設定了閉鎖功能程序的機械裝置，安裝在需要防誤操作的電氣設備上來實現防誤操作的功能。而防誤解鎖鑰匙是防誤裝置的組成部分，是變電站在緊急事故處理、防誤裝置故障、異常退出等情況下，為縮短處理時間、減少停電和設備損壞，必須在解鎖狀態或非程序情況下操作的專用設備。其管理的好壞，將直接影響變電站的安全運行[1]。

對防誤操作解鎖鑰匙的管理主要是將解鎖鑰匙集中到鑰匙箱內，并貼上標簽，取用時，在紙質上做相應的記錄。這種方式存在操作記錄不完整、缺乏強制性閉鎖、事后難追溯等一系列不足。同時，因防誤解鎖工具混亂使用而引發的惡性誤操作事故仍時有發生，給電力安全生產埋下重大隱患[2]。

因此，設計一種新型解鎖鑰匙管理箱取代傳統的鑰匙箱，避免鑰匙取用的隨意性，實現解鎖過程有監督，杜絕因盲目解鎖造成惡性誤操作事件。

1 系統需求分析

通過分析歷年發生的電力系統事故，凡是涉及到解鎖鑰匙的，往往都是由于人員未經許可，私自解鎖，缺少了許可、監護等一系列確認環節，完全靠解鎖人員自行把握，人為主觀錯誤造成嚴重誤操作事故。因此，在防誤解鎖整個流程中，需要將2個環節進行相關的設定，從而解決目前存在的問題：

避免解鎖鑰匙隨意取用的發生，就需要將鑰匙的存儲進行鎖存。若需取用，必須獲取開啟方式才能取用，且其開啟方式不能由現場直接獲取。

需要經過防誤解鎖批準人的同意，以及在防誤解鎖專責人的監督下實現解鎖。這就需要加強鑰匙鎖存的管理，只有防誤解鎖批準人才能獲取解鎖鑰匙存儲地方的開鎖方法（鑰匙或者密碼等），再由防誤解鎖批準人將其給與現場防誤解鎖專責人，并在防誤解鎖批準人的監護下進行解鎖操作。

2 系統總體設計

為了滿足系統的上述2條要求，本文設計了一套新型防誤解鎖鑰匙管理系統。該系統主要由以下2部分構成。

安裝在變電站現場的防誤解鎖鑰匙管理柜，用于變電站現場解鎖鑰匙的鎖存，在沒有獲取授權密碼的情況下，無法取出防誤解鎖鑰匙。

遠程防誤解鎖管理系統后臺，接收變電站現場防誤解鎖鑰匙管理箱發送的請求解鎖指令，在后臺自動生成隨機的解鎖密碼，并將其發送至事先設定的防誤解鎖批準人的手機上，由防誤解鎖批準人通知防誤解鎖專責人進行監護，并將密碼發送至防誤解鎖專責人的手機上，在其監護下進行解鎖操作[3]。防誤解鎖鑰匙管理系統結構示意圖如圖1所示。

圖1 防誤解鎖鑰匙管理系統

整個解鎖流程中，沒有防誤解鎖批準人的同意以及防誤解鎖專責人的監護，整個解鎖流程是中斷的，現場工作人員無法獲取解鎖鑰匙，避免了現場工作人員在未經防誤解鎖批準人的同意，沒有現場監護情況下獨自進行解鎖操作，使得現場的解鎖事件在可控范圍內。

3 防誤解鎖鑰匙管理柜的控制[4]

本設計中，位于變電站現場的防誤解鎖鑰匙管理柜主要實現以下3部分的控制，防誤解鎖鑰匙管理柜結構如圖2所示。

圖2 防誤解鎖鑰匙管理柜結構圖

人機交互控制：用于控制鍵盤的輸入以及液晶顯示器的顯示。

通信控制：用于變電站現場防誤解鎖鑰匙管理柜同遠程后臺之間的數據通信。

防誤解鎖鑰匙鎖存控制：用于鎖存防誤各個解鎖鑰匙，開鎖后方可取用鑰匙。

考慮到防誤解鎖鑰匙管理柜的上述需求，在本裝置中采用意法半導體STM32F103C4T6單片機作為主控芯片。通過與按鍵、液晶顯示器的連接，完成按鍵輸入和內容的顯示。

為了方便放置防誤解鎖鑰匙管理柜，減少布線，在本設計中采用無線通信。同時，考慮到所涉及的通信數據量不大，在本裝置中采用NB-IoT來實現防誤解鎖鑰匙管理柜和遠程后臺之間的數據通信。

為了避免現場防誤解鎖鑰匙的隨意取用，使用痕跡無可靠的記錄等問題，在設計防誤解鎖鑰匙管理柜時，考慮通過相應的電磁機構對現場的防誤解鎖鑰匙進行鎖存，并通過主控芯片進行控制，只有當授權解鎖的密碼輸入正確時，才能打開解鎖鑰匙鎖存裝置，取用鑰匙，同時對取用的相關信息進行存儲，便于日后查詢使用。

4 解鎖鑰匙管理柜的解鎖流程

解鎖流程如圖3所示。

圖3 防誤解鎖鑰匙啟用流程

通過輸入按鍵選擇啟用鑰匙菜單，然后選擇解鎖的申請人并輸入個人密碼，正確后再選擇需要解鎖的間隔，然后選擇操作點（如隔離開關、接地閘刀等）。根據“五防”誤解鎖的劃分，選擇需要解鎖的原因，再根據相應的解鎖鑰匙鎖存位置，選擇鑰匙位置編號，確定后再選擇授權人。

此時，遠程后臺會給授權人發送相關的短信，并生成一個解鎖密碼。授權人在獲取了解鎖的相關信息后，再聯系現場防誤解鎖專責人，對解鎖的相關情況進行確認。防誤解鎖專責人對現場情況檢查確認后，聯系防誤解鎖批準人對現場情況進行匯報，防誤解鎖批準人同意后，將解鎖密碼給與防誤解鎖專責人，并要求其對現場解鎖過程進行監護。

5 結束語

在分析了目前變電站防誤解鎖鑰匙的管理情況以及存在問題的前提下，設計了防誤解鎖鑰匙管理系統。該系統將解鎖鑰匙和授權密碼分離，實現了解鎖必須經過防誤解鎖批準人的同意以及防誤解鎖專責人的監護才能實施的動能，避免現場人員不經許可就能隨意解鎖的弊端，實現了現場解鎖過程的可控、在控，提高變電站運行的安全性。