吴鹤雯，罗文清，赖宝鹏，蔡长春，贾进民

一种智能五防解锁钥匙管理系统的研发

吴鹤雯，罗文清，赖宝鹏，蔡长春，贾进民

（国网福建省电力有限公司漳州供电公司，福建 漳州 363000）

随着中国电网发展及智能管理系统技术的推广，国家电网公司已经在变电站运行维护工作中采用了多种智能系统管理手段。提出一种智能五防锁钥匙管理系统，通过解锁钥匙箱密码生成系统及终端密码解锁APP，能有效解决目前五防锁使用及管理存在低下、松散的问题，提高五防解锁钥匙的管理效率，规范使用过程，防止人员在未授权的情况下擅自使用五防解锁钥匙，保证电网系统安全、统一、高质量运维。

智能系统；五防锁；终端密码；终端解锁APP

随着电力系统的高速发展，作为电力系统中重要组成部分的变电站也逐渐走向一体化及数字化。因此在变电站中各种电气设备尤其是高压设备的使用操作及运营显示十分重要。然而在日常操作中，由于人为等因素影响，电气误操作的情况时有发生，给变电站的稳定运维带来了一定的安全隐患。

为了保证电力系统的安全运行，一般变电站为了避免各种人为误操作的事故，都会使用五防锁。五防锁是一种高压开关设备用锁，该锁强制运行人员按照既定的安全操作程序，对电气设备进行正确的操作，从而避免了误操作事故的发生。但在实际操作中对于五防锁的使用规范却并不完善，在使用过程中容易发生无关人员在未授权的情况下擅自使用五防锁解锁钥匙等情况，造成管理效率低下、管理规范松散等问题。同时传统的五防锁人手管理已经无法跟上智能电网的发展趋势，为电网管理人员带来管理上的漏洞。

1 研发思路

现阶段，传统的五防锁使用管理手段相对落后并单一，无法满足智能化电网及人员使用复杂化的要求。本项目研发的系统旨在突破传统管理技术的瓶颈，设计一款能够通过智能系统对五防解锁钥匙进行有效管理的高效技术系统。为了验证研究课题的可行性和实用性，项目组调研了漳州地区四所变电站，通过多番研究最终根据以下五点内容进行项目的研发：系统硬件数字化管理功能、系统软件终端解锁APP功能、密码算法研制及生成、产品结构的稳定性及合理性、数据储存的安全性。

2 研制要求

本项目的研究方向聚焦于智能五防解锁钥匙管理系统的开发中，对于研制要求需要达到以下技术指标：采用一种非线性的密匙生成算法，结合借用人输入相关信息，生成唯一解锁密码；远方就地软件采用同一套解锁密码生成算法，避免了数据网络传输可能存在的数据安全问题。同时，密码时效性需要基于时间同步或其他方式，本装置可以实现在不联网的情况下实现盒子时间与APP时间同步，保证密匙时效性有效。

3 具体实施

3.1 实施方案

由于变电站解锁钥匙箱解锁密码在数据传递中需要可靠的安全性，设计的密码算法不能通过外网直接进行数据传输，本项目在这方面设计了远方就地软件采用同一套解锁密码生成算法，避免了数据网络传输可能存在的数据安全问题。方案的实施包括：①硬件设计。研发本地五防解锁钥匙箱，包括装置的电源设计、控制器设计、人机界面设计，产品外观设计和组建结构设计等。②软件设计。研发就地化数据库设计（包括开锁记录查询功能、告警功能、计时功能、自动锁定功能等）、人机界面操作软件设计等。③解锁APP设计。研发终端解锁APP，该APP上生成的密码用于对钥匙箱进行开锁，其算法与本地钥匙箱算法保持同步。④密码算法研究。研发一种非线性密匙算法，生成唯一不重复的密码，加密与解密运用统一算法。⑤产品样机设计。研发原型样机，适用于变电站实际现场。

其中工作电源为输入电压220 V，允许偏差+15%，﹣20%，存储开锁记录大于5条；解锁钥匙长度大于等于 5位。

管理系统结构和操作界面分别如图1、图2所示。管理系统照片如图3、图4所示。

3.2 技术参数

3.2.1 工作电源

输入电压220 V（允许偏差+15%，﹣20%），钥匙盒采用标准220 V市电供电，在波动范围内，装置能可靠工作，不影响盒子的开启、关闭与控制器的运行。

图1 管理系统结构图

图2 管理系统操作界面

图3 管理系统照片1

图4 管理系统照片2

3.2.2 存储开锁记录

记录条数大于5条，钥匙盒就地端存储开锁记录，存储信息有开锁人、开锁时间、解锁授权人，失电后数据不丢失。

3.2.3 解锁钥匙

解锁钥匙组成复杂多样，具备单次有效性与时效性，包含数字与字母，位数为6位及以上，区分大小写；要求一次性使用，且超时5 min自动作废。

3.2.4 终端解锁APP可适用于安卓系统

考虑安卓手机用户量比较大，要求所开发解锁APP适用于安卓系统。

3.2.5 终端解锁APP权限分级

终端解锁APP权限分级包括超级权限账号与普通权限账号，超级权限账号支持对其他账号的操作。

4 技术关键及创新

本项目研发的智能五防解锁钥匙管理系统设计技术关键如下。

4.1 解锁密码生成算法设计

为规范解锁钥匙箱解锁密码“一申请一使用”的使用，根据借用人输入的信息生成的密码需具有唯一性的特点，如何根据输入的不同信息开展密码算法设计是技术关键难点。

4.2 本地端与终端非网络联接，两端密码时效性一致

变电站解锁钥匙箱解锁密码在数据传递中需要可靠的安全性，设计的密码算法不能通过外网直接进行数据传输，本地端与终端之间如何进行密码生成与解锁的时效性匹配是技术关键难点。

项目的创新点在于：采用一种非线性的密匙生成算法，结合借用人输入相关信息，生成的唯一解锁密码；远方就地软件采用同一套解锁密码生成算法，避免了数据网络传输可能存在的数据安全问题。同时，密码时效性需要基于时间同步或其他方式，本装置可以实现在不联网的情况下实现盒子时间与APP时间同步，保证密匙时效性有效。

5 产品效果及前景

5.1 经济效益高

五防锁作为变电站高压开关设备用锁，其使用规范能有效保证变电站运维设备的安全运行，强制运行人员按照既定的安全操作程序，从而避免了误操作事故的发生。通过本项目成果的推广使用，能有效防止在使用过程中发生无关人员在未授权的情况下擅自使用五防锁解锁钥匙等情况，防止因事故发生而引起不可估量的经济损失以及给公司带来反面的社会影响。

5.2 社会效益好

本项目智能五防解锁钥匙管理系统的应用可提高对五防锁的使用规范，提高工作效率，提高智能电网运行与维护的一体化，提高电网供电可靠性，保障整个社会的稳定可靠供电，社会效益显著。

本项目成果已在漳州公司输配变部门得到充分测试和应用，收到良好的应用效果。系统具有优良的使用性能，应用前景广阔，可推广应用到各个地市公司，社会效益和经济效益将会被放大数十倍。

6 结束语

五防锁作为变电站高压开关设备用锁，规范使用能有效保证变电站运维设备的安全运行，强制运行人员按照既定的安全操作程序，从而避免了误操作事故的发生。通过本项目成果的推广使用，能有效防止在使用过程中发生无关人员在未授权的情况下擅自使用五防锁解锁钥匙等情况，提高管理效率，规范操作流程，为智能电网的发展提供了必要的技术保证。

［1］尤田柱.配电网安全防护技术［M］.北京：中国电力出版社，2015.

［2］刘有为.智能高压设备［M］.北京：中国电力出版社，2019.

［3］陈祖斌.电网企业级管理信息系统运维体系及实践［M］.北京：中国财富出版社，2016.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.045

2095－6835（2020）01－0116－02

〔编辑：严丽琴〕