变电站防误解锁钥匙管理系统

陈行晓，陈群锋，叶东冬，罗征宇

（国网浙江省电力有限公司超高压分公司，浙江杭州 311232）

0 引言

为了实现变电站内设备的“五防”功能，减少误操作事故的发生，配置了防误操作闭锁装置，通过预先设定了闭锁功能程序的机械装置，安装在需要防误操作的电气设备上来实现防误操作的功能。而防误解锁钥匙是防误装置的组成部分，是变电站在紧急事故处理、防误装置故障、异常退出等情况下，为缩短处理时间、减少停电和设备损坏，必须在解锁状态或非程序情况下操作的专用设备。其管理的好坏，将直接影响变电站的安全运行[1]。

对防误操作解锁钥匙的管理主要是将解锁钥匙集中到钥匙箱内，并贴上标签，取用时，在纸质上做相应的记录。这种方式存在操作记录不完整、缺乏强制性闭锁、事后难追溯等一系列不足。同时，因防误解锁工具混乱使用而引发的恶性误操作事故仍时有发生，给电力安全生产埋下重大隐患[2]。

因此，设计一种新型解锁钥匙管理箱取代传统的钥匙箱，避免钥匙取用的随意性，实现解锁过程有监督，杜绝因盲目解锁造成恶性误操作事件。

1 系统需求分析

通过分析历年发生的电力系统事故，凡是涉及到解锁钥匙的，往往都是由于人员未经许可，私自解锁，缺少了许可、监护等一系列确认环节，完全靠解锁人员自行把握，人为主观错误造成严重误操作事故。因此，在防误解锁整个流程中，需要将2个环节进行相关的设定，从而解决目前存在的问题：

避免解锁钥匙随意取用的发生，就需要将钥匙的存储进行锁存。若需取用，必须获取开启方式才能取用，且其开启方式不能由现场直接获取。

需要经过防误解锁批准人的同意，以及在防误解锁专责人的监督下实现解锁。这就需要加强钥匙锁存的管理，只有防误解锁批准人才能获取解锁钥匙存储地方的开锁方法（钥匙或者密码等），再由防误解锁批准人将其给与现场防误解锁专责人，并在防误解锁批准人的监护下进行解锁操作。

2 系统总体设计

为了满足系统的上述2条要求，本文设计了一套新型防误解锁钥匙管理系统。该系统主要由以下2部分构成。

安装在变电站现场的防误解锁钥匙管理柜，用于变电站现场解锁钥匙的锁存，在没有获取授权密码的情况下，无法取出防误解锁钥匙。

远程防误解锁管理系统后台，接收变电站现场防误解锁钥匙管理箱发送的请求解锁指令，在后台自动生成随机的解锁密码，并将其发送至事先设定的防误解锁批准人的手机上，由防误解锁批准人通知防误解锁专责人进行监护，并将密码发送至防误解锁专责人的手机上，在其监护下进行解锁操作[3]。防误解锁钥匙管理系统结构示意图如图1所示。

图1 防误解锁钥匙管理系统

整个解锁流程中，没有防误解锁批准人的同意以及防误解锁专责人的监护，整个解锁流程是中断的，现场工作人员无法获取解锁钥匙，避免了现场工作人员在未经防误解锁批准人的同意，没有现场监护情况下独自进行解锁操作，使得现场的解锁事件在可控范围内。

3 防误解锁钥匙管理柜的控制[4]

本设计中，位于变电站现场的防误解锁钥匙管理柜主要实现以下3部分的控制，防误解锁钥匙管理柜结构如图2所示。

图2 防误解锁钥匙管理柜结构图

人机交互控制：用于控制键盘的输入以及液晶显示器的显示。

通信控制：用于变电站现场防误解锁钥匙管理柜同远程后台之间的数据通信。

防误解锁钥匙锁存控制：用于锁存防误各个解锁钥匙，开锁后方可取用钥匙。

考虑到防误解锁钥匙管理柜的上述需求，在本装置中采用意法半导体STM32F103C4T6单片机作为主控芯片。通过与按键、液晶显示器的连接，完成按键输入和内容的显示。

为了方便放置防误解锁钥匙管理柜，减少布线，在本设计中采用无线通信。同时，考虑到所涉及的通信数据量不大，在本装置中采用NB-IoT来实现防误解锁钥匙管理柜和远程后台之间的数据通信。

为了避免现场防误解锁钥匙的随意取用，使用痕迹无可靠的记录等问题，在设计防误解锁钥匙管理柜时，考虑通过相应的电磁机构对现场的防误解锁钥匙进行锁存，并通过主控芯片进行控制，只有当授权解锁的密码输入正确时，才能打开解锁钥匙锁存装置，取用钥匙，同时对取用的相关信息进行存储，便于日后查询使用。

4 解锁钥匙管理柜的解锁流程

解锁流程如图3所示。

图3 防误解锁钥匙启用流程

通过输入按键选择启用钥匙菜单，然后选择解锁的申请人并输入个人密码，正确后再选择需要解锁的间隔，然后选择操作点（如隔离开关、接地闸刀等）。根据“五防”误解锁的划分，选择需要解锁的原因，再根据相应的解锁钥匙锁存位置，选择钥匙位置编号，确定后再选择授权人。

此时，远程后台会给授权人发送相关的短信，并生成一个解锁密码。授权人在获取了解锁的相关信息后，再联系现场防误解锁专责人，对解锁的相关情况进行确认。防误解锁专责人对现场情况检查确认后，联系防误解锁批准人对现场情况进行汇报，防误解锁批准人同意后，将解锁密码给与防误解锁专责人，并要求其对现场解锁过程进行监护。

5 结束语

在分析了目前变电站防误解锁钥匙的管理情况以及存在问题的前提下，设计了防误解锁钥匙管理系统。该系统将解锁钥匙和授权密码分离，实现了解锁必须经过防误解锁批准人的同意以及防误解锁专责人的监护才能实施的动能，避免现场人员不经许可就能随意解锁的弊端，实现了现场解锁过程的可控、在控，提高变电站运行的安全性。