张强忠 林凯迪 马 杰 彭冠祺 黎宇腾

（南方电网广东汕尾供电局，广东汕尾 516600）

我国变电站自动化系统发展较完善，在保障电网的安全经济运行中发挥重要作用。变电站整体数字化、信息化水平需要提高，以实现信息数字化和标准化[1]。为了实现变电站向数字化迈进，本研究设计了多功能、多适用场景的智能箱变蓝牙锁[2-3]。本研究将传统锁替换为基于蓝牙连接技术的智能锁，采用数字编码技术及加密通信技术，提升安全性能；设计箱变管理系统监管平台，整合资源管理系统、线路保护系统、代维巡检管理系统，可以实时在网页端、客户端对箱式变压器进行监管，灵活高效，广泛适用于电力箱式变压器、分电箱、高低压配电柜、通信柜等场景[4-5]。

1 智能箱变蓝牙锁系统构架

硬件方面，智能箱变蓝牙锁在传统箱式变压器的基础上，增设供电单元、S751e系列管理单元，按需增加箱变电气参数、温湿度、触头温度等检测传感器，将传统门锁替换为GDE-XB-BTL智能锁。智能箱变蓝牙锁搭配箱变管理系统，箱式变压器的开关门信息、传感器状态、电量、资源使用情况等信息通过无线网络自动上传至服务器，操作人员可以在网页端或客户端管理系统进行门禁授权、远程开门、资源维护等操作，实现电子钥匙开锁、蓝牙开锁、FSUD电控开锁、NB远程监控开锁或多种开锁功能组合，使蓝牙锁的安装、使用和管理简单、方便、高效。

智能箱变蓝牙锁设计方案如图1所示。

图1 智能箱变蓝牙锁设计方案

2 实现流程

2.1 检测模块

为了实时监控电力设备环境参数，使用S751e系列管理单元作为检测模块的主要单元。S751e系列管理单元是采用嵌入式高速ARM双核处理器和实时操作系统的电气智能终端，采用AC/DC 22 V供电，采用NB-LOT/4G与服务器通信，配备4.3寸彩色状态显示屏，可以实时检测箱变高低压侧电流/电压、触头温度、环境温湿度、箱门开关等状态量，实时上报告警。模块可以实现电子钥匙开门权限判断、远程开门、蓝牙开门检测。不改变箱体外部构造的情况下，开孔尺寸为92 mm×92 mm，工作温度范围为-20 ℃～+70 ℃（带屏）、-40 ℃～+80 ℃（不带屏），工作湿度为5%～95%（不结露）。

2.2 感应模块

选择传感器时，重点考虑S751e系列终端支持的传感器。

门磁/行程开关传感器用于检测箱门的开关状态，可以配合箱变操作规程指定箱门互锁逻辑。电流电压检测传感器用于检测箱变高低压两侧的电流电压等电气参数。温度传感器用于检测箱变内的电缆分接头、开关触头等温度参数。温湿度传感器用于测量箱变内的温、湿度信息。

2.3 门锁模块

门锁模块设计采用专门用于箱变的电子柜锁-GDE-XB-BTL智能锁，防护等级为IP65，适用于室内外箱变柜。锁体内含蓝牙及电控电路，电控电路用于外部DI口监测锁、舌状态信号及DO口控制开锁。蓝牙配合锁具管理平台能够实现锁具的智能化管理，实现蓝牙配对智能开锁，智能锁支持远程开门、手机蓝牙开门、无源电子钥匙开门，具有锁柄闭合检测功能。分析锁具设计结构，手柄90°旋转时，单向锁定行程25 mm，三点锁定；在锁体结构不变的情况下，通过调换定位件方向调节左右开门。工作电压为DC12 V/3.7 V，工作温度为-40 ℃～75 ℃，工作湿度为0～97%。

2.4 箱变管理系统

箱变管理系统整合了资源管理系统、线路保护系统、代维巡检管理系统，可以实时在网页端、客户端对箱式变压器进行监管。管理系统的功能包含状态统计、电子钥匙管理、开关门记录、远程开门、用户/部门管理、当前告警记录等。

箱变管理系统APP界面如图2所示。箱变管理系统后台界面如图3所示。

图2 箱变管理系统APP界面

图3 箱变管理系统后台界面

智能箱变蓝牙锁系统功能如图4所示。

图4 智能箱变蓝牙锁系统功能

智能箱变蓝牙锁装置通过锁具的编码技术、蓝牙通信技术、远程遥控锁具的技术、群锁管理系统应用技术，结合可远程管理的智能箱变锁及群锁管理系统，有效解决配电系统中高低压配电箱的开锁操作权限问题，实现箱变内的作业授权可控、操作记录可以追溯等精细化管理功能。

3 应用场景

智能箱变蓝牙锁可以识别设定的电子钥匙的权限操作范围、操作时限，防止越权操作；有效识别使用者身份，明确管理责任，防止钥匙被盗，记录锁具操作信息，确保钥匙使用安全；支持蓝牙钥匙就地开锁、远程遥控开锁，可扩展移动终端应用程序开锁；远程通信及报警功能，配合远程管理系统，实时上传开关状态、可执行开锁具操作，实现远程监控、操作记录追溯等精细化管理功能。

3.1 开锁场景

开锁是智能箱变蓝牙锁系统最重要、最核心的功能，开锁方式多样，支持电子钥匙开锁、蓝牙开锁、FSUD电控开锁、NB远程监控开锁，或多种开锁功能组合。

（1）电子钥匙开关锁。

智能箱变蓝牙锁能够对电控锁的无源锁芯进行编码；通过后台管理平台对钥匙分配开锁权限；工作人员通过个人账户，钥匙与手机蓝牙连接，下载开锁任务；将电控机柜锁的锁芯盖板用特殊工具起开；钥匙插入锁芯，“嘀”一声响和钥匙指示灯变成绿色，旋转钥匙，进行开锁；手柄弹起，旋转90°外拉手柄，机柜门打开。

其中，电子钥匙的工作电压为4.2 V，充电电压为5 V，工作温度为-40 ℃～+80 ℃，外壳材质为锌合金+ABS，钥匙头材质为不锈钢304。

（2）蓝牙开关锁。

打开手机APP，设置登录网络地址和网络端口，登录用户；连接蓝牙配对，连接蓝牙标志显示绿色表示蓝牙连接成功；点击开锁，蜂鸣器响指示灯亮用手轻按把手，把手自动弹起，锁具打开，旋转把手将门打开。

（3）电控开关锁。

通过DO端口直连控制XB-BTL箱变锁，根据遥控下发开锁指令，把手上指示灯点亮，轻按把手，把手自动弹起，锁具打开，旋转把手将门打开；将电控锁把手按下，把手自动上锁，上传把手信号和门磁信号至远程平台，通过对比分析确认机柜门是否上锁。

（4）485开锁。

远程控制终端发送485开锁指令；锁具接收指令，蜂鸣器响指示灯亮，用手轻按把手，把手自动弹起，锁具打开，旋转把手将门打开。

（5）对比分析。

与传统箱变门锁相比，智能箱变蓝牙锁采用无锁孔设计，杜绝技术开启，采用80位随机数产生编码，零互开率。管理中心呈现数字化特点，开关锁信息记录清晰，安全性高。开锁方式可由操作人员组合设定，钥匙丢失后只需重新编码，无须更换锁芯，灵活性高。

3.2 远程开门场景

操作人员预先在管理中心制定远程开门计划，并按照计划时间到达箱变，S751e检测电子钥匙/手机客户端蓝牙并配对，配对成功可以完成远程开锁，将开关门信息传回管理中心。

3.3 告警实时上报场景

箱变出现非法开门、电量不足、通信异常等告警时，告警信息会回传至管理中心，并展现在操作人员的网页端/客户端管理中心。

4 结语

智能箱变蓝牙锁系统是基于蓝牙连接技术的智能锁，实现无锁孔设计，杜绝技术开启；采用数字编码技术及加密通信技术，80位随机数产生编码，实现零互开率，将开锁记录及箱变参数数字化，明确管理责任，安全性高，灵活性好。