一種智能五防解鎖鑰匙管理系統的研發

吳鶴雯，羅文清，賴寶鵬，蔡長春，賈進民

一種智能五防解鎖鑰匙管理系統的研發

吳鶴雯，羅文清，賴寶鵬，蔡長春，賈進民

（國網福建省電力有限公司漳州供電公司，福建 漳州 363000）

隨著中國電網發展及智能管理系統技術的推廣，國家電網公司已經在變電站運行維護工作中采用了多種智能系統管理手段。提出一種智能五防鎖鑰匙管理系統，通過解鎖鑰匙箱密碼生成系統及終端密碼解鎖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，規范使用過程，防止人員在未授權的情況下擅自使用五防解鎖鑰匙，保證電網系統安全、統一、高質量運維。

智能系統；五防鎖；終端密碼；終端解鎖APP

隨著電力系統的高速發展，作為電力系統中重要組成部分的變電站也逐漸走向一體化及數字化。因此在變電站中各種電氣設備尤其是高壓設備的使用操作及運營顯示十分重要。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有發生，給變電站的穩定運維帶來了一定的安全隱患。

為了保證電力系統的安全運行，一般變電站為了避免各種人為誤操作的事故，都會使用五防鎖。五防鎖是一種高壓開關設備用鎖，該鎖強制運行人員按照既定的安全操作程序，對電氣設備進行正確的操作，從而避免了誤操作事故的發生。但在實際操作中對于五防鎖的使用規范卻并不完善，在使用過程中容易發生無關人員在未授權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、管理規范松散等問題。同時傳統的五防鎖人手管理已經無法跟上智能電網的發展趨勢，為電網管理人員帶來管理上的漏洞。

1 研發思路

現階段，傳統的五防鎖使用管理手段相對落后并單一，無法滿足智能化電網及人員使用復雜化的要求。本項目研發的系統旨在突破傳統管理技術的瓶頸，設計一款能夠通過智能系統對五防解鎖鑰匙進行有效管理的高效技術系統。為了驗證研究課題的可行性和實用性，項目組調研了漳州地區四所變電站，通過多番研究最終根據以下五點內容進行項目的研發：系統硬件數字化管理功能、系統軟件終端解鎖APP功能、密碼算法研制及生成、產品結構的穩定性及合理性、數據儲存的安全性。

2 研制要求

本項目的研究方向聚焦于智能五防解鎖鑰匙管理系統的開發中，對于研制要求需要達到以下技術指標：采用一種非線性的密匙生成算法，結合借用人輸入相關信息，生成唯一解鎖密碼；遠方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數據網絡傳輸可能存在的數據安全問題。同時，密碼時效性需要基于時間同步或其他方式，本裝置可以實現在不聯網的情況下實現盒子時間與APP時間同步，保證密匙時效性有效。

3 具體實施

3.1 實施方案

由于變電站解鎖鑰匙箱解鎖密碼在數據傳遞中需要可靠的安全性，設計的密碼算法不能通過外網直接進行數據傳輸，本項目在這方面設計了遠方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數據網絡傳輸可能存在的數據安全問題。方案的實施包括：①硬件設計。研發本地五防解鎖鑰匙箱，包括裝置的電源設計、控制器設計、人機界面設計，產品外觀設計和組建結構設計等。②軟件設計。研發就地化數據庫設計（包括開鎖記錄查詢功能、告警功能、計時功能、自動鎖定功能等）、人機界面操作軟件設計等。③解鎖APP設計。研發終端解鎖APP，該APP上生成的密碼用于對鑰匙箱進行開鎖，其算法與本地鑰匙箱算法保持同步。④密碼算法研究。研發一種非線性密匙算法，生成唯一不重復的密碼，加密與解密運用統一算法。⑤產品樣機設計。研發原型樣機，適用于變電站實際現場。

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

管理系統結構和操作界面分別如圖1、圖2所示。管理系統照片如圖3、圖4所示。

3.2 技術參數

3.2.1 工作電源

輸入電壓220 V（允許偏差+15%，﹣20%），鑰匙盒采用標準220 V市電供電，在波動范圍內，裝置能可靠工作，不影響盒子的開啟、關閉與控制器的運行。

圖1 管理系統結構圖

圖2 管理系統操作界面

圖3 管理系統照片1

圖4 管理系統照片2

3.2.2 存儲開鎖記錄

記錄條數大于5條，鑰匙盒就地端存儲開鎖記錄，存儲信息有開鎖人、開鎖時間、解鎖授權人，失電后數據不丟失。

3.2.3 解鎖鑰匙

解鎖鑰匙組成復雜多樣，具備單次有效性與時效性，包含數字與字母，位數為6位及以上，區分大小寫；要求一次性使用，且超時5 min自動作廢。

3.2.4 終端解鎖APP可適用于安卓系統

考慮安卓手機用戶量比較大，要求所開發解鎖APP適用于安卓系統。

3.2.5 終端解鎖APP權限分級

終端解鎖APP權限分級包括超級權限賬號與普通權限賬號，超級權限賬號支持對其他賬號的操作。

4 技術關鍵及創新

本項目研發的智能五防解鎖鑰匙管理系統設計技術關鍵如下。

4.1 解鎖密碼生成算法設計

為規范解鎖鑰匙箱解鎖密碼“一申請一使用”的使用，根據借用人輸入的信息生成的密碼需具有唯一性的特點，如何根據輸入的不同信息開展密碼算法設計是技術關鍵難點。

4.2 本地端與終端非網絡聯接，兩端密碼時效性一致

變電站解鎖鑰匙箱解鎖密碼在數據傳遞中需要可靠的安全性，設計的密碼算法不能通過外網直接進行數據傳輸，本地端與終端之間如何進行密碼生成與解鎖的時效性匹配是技術關鍵難點。

項目的創新點在于：采用一種非線性的密匙生成算法，結合借用人輸入相關信息，生成的唯一解鎖密碼；遠方就地軟件采用同一套解鎖密碼生成算法，避免了數據網絡傳輸可能存在的數據安全問題。同時，密碼時效性需要基于時間同步或其他方式，本裝置可以實現在不聯網的情況下實現盒子時間與APP時間同步，保證密匙時效性有效。

5 產品效果及前景

5.1 經濟效益高

五防鎖作為變電站高壓開關設備用鎖，其使用規范能有效保證變電站運維設備的安全運行，強制運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生。通過本項目成果的推廣使用，能有效防止在使用過程中發生無關人員在未授權的情況下擅自使用五防鎖解鎖鑰匙等情況，防止因事故發生而引起不可估量的經濟損失以及給公司帶來反面的社會影響。

5.2 社會效益好

本項目智能五防解鎖鑰匙管理系統的應用可提高對五防鎖的使用規范，提高工作效率，提高智能電網運行與維護的一體化，提高電網供電可靠性，保障整個社會的穩定可靠供電，社會效益顯著。

本項目成果已在漳州公司輸配變部門得到充分測試和應用，收到良好的應用效果。系統具有優良的使用性能，應用前景廣闊，可推廣應用到各個地市公司，社會效益和經濟效益將會被放大數十倍。

6 結束語

五防鎖作為變電站高壓開關設備用鎖，規范使用能有效保證變電站運維設備的安全運行，強制運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生。通過本項目成果的推廣使用，能有效防止在使用過程中發生無關人員在未授權的情況下擅自使用五防鎖解鎖鑰匙等情況，提高管理效率，規范操作流程，為智能電網的發展提供了必要的技術保證。

［1］尤田柱.配電網安全防護技術［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］劉有為.智能高壓設備［M］.北京：中國電力出版社，2019.

［3］陳祖斌.電網企業級管理信息系統運維體系及實踐［M］.北京：中國財富出版社，2016.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.045

2095－6835（2020）01－0116－02

〔編輯：嚴麗琴〕