新型配电箱门锁在智能配电台区中的应用＊

石 勇，邹永龙，章金明

（长兴县供电局，浙江 长兴313100）

0 引言

老款的配电箱门锁普遍采用传统的普通挂锁.挂锁作为锁具已有百年的历史，针对普通挂锁的改革和创新也在不断的进行之中.但由于其结构上的制约，使它的缺陷长期存在，低压配电箱采用普通挂锁出现问题也就不足为奇了.一是一一对应的关系难以实现.由于低压配电箱数量较多且分布广，因此采用一对一的钥匙开启每个配电箱门锁就变得不太现实，所以目前基本上采用通用钥匙的方式进行配电箱门锁的开启操作，一把钥匙可以打开一个区域（供电营业所）内所有低压配电箱的门锁.二是容易遭受人为破坏.由于挂锁在结构上存在容易被破坏的弱点，在一些特殊情况（如低压线路失电）下，某些急于用电的用户，往往不通知供电运行人员，采取破坏配电箱挂锁的方式，擅自开箱操作供电设备强行送电.三是锁具自身故障（损坏）时有发生.普通挂锁由于其材质、结构的原因，易锈蚀、易受损的情况在所难免，使开启和扣锁操作困难，给运行维护带来消极影响.四是运行管理手段受制约.普通挂锁只能起到开门、锁门作用，没有记录开、闭锁信息等功能，难以实现对运行人员的有效督促和管理；一般供电营业所运行维护人员都有几十人，大家都用通用钥匙开闭配电箱门锁，平时的巡视检查和运行维护工作都由手工记录，运行维护人员日常的真实工作状态和工作质量就不能很好的反应出来.这些问题无论对设备还是人身的安全都是潜在的安全隐患.所以一个小小的配电箱门锁也就成了一直困扰供电部门运行管理的现实问题.新型配电箱门锁可以有效解决这些问题，值得在智能配电台区建设中推广应用.

1 新型配电箱门锁构成及其软件系统方案

1.1 新型配电箱门锁的构成

新型配电箱门锁及其系统由智能配电箱门锁（包括紧急开门装置）、门禁卡、智能控制终端、主站（监控服务器）和运行管理人员工作计算机等构成，图1是其系统工作示意图.

（1）智能配电箱门锁：在配电箱门上安装读卡器、控制器和锁具，控制器根据卡片所设置的信息开启低压配电箱门，控制器带时钟显示，以便时间校对；读写卡设备必须防水、防高温，是装置在箱体上的设备，安全可靠.在极端停电的状态下通过外接备用电源，通过卡片控制门锁开启.

（2）信息传输部分：由二种方式实现信息传输，一种是智能配电箱门锁与智能控制终端采用485通讯，智能控制终端与主站（监控服务器）通过GPRS无线传输；另一种信息传输方式是指将设备运行人员的巡检信息通过门禁卡片将信息带回供电营业所或有关部门，通过专用数据采集器，将卡片上的信息采集到软件系统中，通过软件来查询信息.在智能配电台区应用中采用前者.

（3）后台管理部分：包括开发一套有针对性的专用软件计设备，对各级门禁卡片进行授权处理；维运及管理人员通过管理系统进行配电箱门锁状态（开锁、扣锁）信息查询、统计、分析等，并形成相关报表，实现对运行维护人员的管理和考核.

1.2 软件系统方案

（1）通过门禁卡（电子钥匙）存储门禁信息进行联网：管理部门通过发卡机将各级人员的权限（即可以合法开启的低压配电箱的范围）写在卡里，这些人员可以持卡（电子钥匙）开启相应的低压台区配电箱门锁进行巡检工作，而且各级人员开启相关配电箱（柜）门锁的时间均被记录存贮在卡里，通过采集器可以适时将各级人员的开门信息（包括时间、台区名称）录入电脑中备查.这个方案的优点是无需联网，无其他任何通讯费用，大大降低了设备成本及通讯成本，且信息完整（可分级）、操作简便［1］.缺点是开锁信息不能实时传输，需要对卡片（电子钥匙）进行信息采集.

（2）通过GPRS进行联网：利用配电台区智能控制终端，通过GPRS实现主站（服务器）、运行管理人员与智能配电箱（柜）门锁实时状态信息的无线传输，只要手机信号可以覆盖到的地区都可以进行联网，能够实时传输配电箱门锁巡检（开闭）信息.其缺点是如果无线通讯被干扰或中断，信息无法及时传到主站；需要额外承担数据通讯所产生的流量费用.

上述两种方案均有自身的优点与缺点，在实际应用中可根据具体情况选择采用何种方式.智能配电台区具有多种智能化功能，而实现这些功能大多通过GPRS进行联网，因此在智能配电台区建设中可对原公变终端进行升级，采用GPRS方式进行联网.

2 新型配电箱门锁的主要功能及性能

2.1 主要功能

（1）新型配电箱门锁一体机具备读卡和电控门锁功能，通过非接触式的射频CPU 卡与读卡设备进行数据交换来实现开关配电箱门.电控门锁要求采用阴极电子门锁，通电开门.

（2）能够实现权限管理.系统可对射频卡进行身份设定，读卡设备要求能够识别开门人身份，对无开门权限的射频卡应拒绝开门，并发送告警信息给主站.

（3）系统满足运作、授权、设备监测与控制、网络管理、数据库管理、维修管理及系统数据的集中采集、统计、保存、查询等功能［2］.

（4）能够响应远程主站通过智能配变终端下发的开关门指令.

（5）应具备外接电源插口，防止在公变停电的情况下无法开关门.具备紧急开门功能，即在特殊情况下能够使用除了刷卡方式外的其他开关门措施.

（6）至少能存储最近20次的开关门记录，包括开关门时间及卡号.

2.2 技术性能

（1）新型配电箱门锁具有防锈蚀、防磁化、防破坏能力；带时钟显示，读卡设备防水、防高温，安全可靠.

（2）具备至少两路门锁，以实现对综合配电箱体多门控制；输入／输出回路要求：RS-485端子1组，通讯速率可调，最高速率应不低于9600bps.

（3）工作电源：正常工作电压卫220V（1±20%）.在系统故障（供电时断一相电或二相电）时，设备应能正常工作.

（4）电源影响：（a）当电源电压为220V （1±20%）时，功能应不受影响；（b）当电源波形总畸变率≤5%时，功能应不受影响；（c）当频率在49.0Hz～51.0Hz范围内变动时，功能应不受影响.

（5）在正常使用条件下应能连续正常运行.极限工作温度下应能保持功能正常.

（6）平均无故障工作时间MTBF≥50000h，电磁门锁开关次数要求在10万次以上.

3 新型配电箱门锁的应用

3.1 使用条件

（1）系统标称电压：3×220V／380V.

（2）系统接线方式：三相四线.

（3）环境条件：（a）正常工作温度：－15℃～＋70℃；（b）极限工作温度：－20℃～＋75℃；（c）相对湿度：≤98%；（d）大气压力：79.5kPa～106.0kPa（海拔2000m 及以下）.

3.2 功能应用

（1）实现运行人员信息管理.包括对管理和运检人员的基本信息登记入库、姓名、身份证号、联系方式、职务等.

（2）实现配电箱站点信息规划管理.建立配电箱站点台帐，保证配置站点与控制器之间的唯一对应关系.

（3）实现门禁卡片权限管理.对设备管理及维运人员实行授权管理，设置各级人员相应权限范围的门禁卡片，智能配电箱门锁控制器通过判断门禁卡片权限响应是否开（扣）锁指令，以实现权限管理.

（4）实现对配电箱巡检信息的实时采集.通过GPRS无线通讯，实时采集各级人员对配电箱门锁的开扣锁信息即配电箱的巡检信息.

（5）实现查询汇总管理.几乎将所有常用功能的操作浓缩到总控制台界面上，并且通过一目了然的按钮和快捷菜单便捷地实现相关操作［3］，可以按不同条件查询配电箱巡检信息，并可生成统计分析报表.

图2是按配电台区（即按站点编码，如5＃台区）名称查询配电箱门锁开锁信息，即配电箱的巡检信息画面.

图2 按配电台区查询的画面

图3是按人员（门禁卡片编码）名称查询的画面.

图3 按人员查询的画面

图4是查询所有人员（所有台区）的巡检信息的画面.

图4 按人员查询的画面的画面

图5是查询异常信息，即一个巡检周期少于设定下限值或多于设定上限值的画面.

（6）实现对运行人员日常巡检工作的管理和考核，制定低压台区（配电箱）巡检管理办法，并根据运行维护工作情况对各级人员进行管理和考核.

3.3 应用效果对比

实施前，配电台区配电箱防护普遍采用普通挂锁的形式，在实际运行中暴露出以下问题：①配电箱门锁处于露天环境，其结构决定了容易遭受腐蚀的弊端，给开启上锁的操作带来不便.②容易遭受人为破坏，破坏方式主要有撬锁、损坏配电箱门把手、锁环等.③目前的配电箱锁的开启信息不能存储也无法采集，运行维护管理工作受制约.实施后，新型配电箱门锁一体机具有防锈蚀、防磁化、防破坏能力，没有发生锁具因受损而无法开启的现象，没有发生被人为破坏撬锁的现象.新型配电箱门锁管理系统利用配变智能控制终端通过GPRS无线通讯手段，实现了配电箱巡检（开、扣锁）信息的传输、查询、统计与分析等，并生成相关报表，同时配合出台相关的运维制度，提高了日常运行维护工作质量和运行管理工作水平.

新型配电箱门锁在智能配电台区中的应用，丰富了智能台区建设功能，完善了巡检管理手段，使各低压台区配电箱等设备更具安全性，原普通挂锁容易锈蚀受损等问题迎刃而解，配电箱门锁的开闭操作更加简便，特别是能实时采集和查询各级人员包括运行维护人员、管理人员对低压台区配电箱的巡检、稽查信息，有效督促了运行人员的日常工作，切实提高了运行管理水平.今后我们将积极做好配变智能控制终端的深化应用工作，进一步完善新型配电箱门锁的应用功能，使其在智能配电台区建设中发挥更加积极的作用.

［1］孟俊岭.嵌入式TCP／IP协议的FPGA 实现［D］.西安电子科技大学，2008.

［2］宗振兴.基于51IP核SoC的设计与应用［D］.济南：山东大学，2008.

［3］王天石.面向成品油零售系统的智能型IC卡发卡系统的研究与实现［D］.首都师范大学，2008.