变电站新型智能物联门锁研究

变电站新型智能物联门锁研究

刘畅 宋安君 卓之峰 刘军 艾士琪 罗何明

国网安徽省电力有限公司肥西县供电公司 安徽 肥西 231200

摘要：目前变电站维护中机械门锁不易操作，多数情况下对于进入变电站仍是传统管理方法，依赖人工记录分配钥匙，维护人员经常错拿或丢失钥匙，出现问题无法追溯到责任人，管理工作既耗时又费力。机械门锁无法在遭到外力破坏后向平台进行告警，运维人员不能实时掌握变电站门锁状态，存在安全隐患。基于上述现状，为满足电力系统智能化建设的需求，国网肥西县供电公司提出了研制一种新型变电站智能物联门锁。通过本文的研究，解决了传统开锁模式下存在的不足，并且大大缩短了变电站开锁的时间，实现了由平均62分钟缩减到36.57秒，大大降低了整体运维成本，提高了工作效率，解决了站多人少的问题。

关键词：变电站；新型智能物联门锁

1、新型变电站智能物联门锁的研发概况

《一种变电站门锁远程控制系统》：包括后台服务器、多个门锁装置、本地授权装置、多个电子钥匙和移动终端；在开锁时，门锁装置对电子钥匙进行验证，后台服务器对电子钥匙持有者进行验证，双重验证机制，确保是持有者本人进行操作，确保了变电站门锁系统的安全性。但电子钥匙仍需人为持有，仍存在安全管理风险。

《地理式变电站智能门锁系统》：优点在于能够实现对门锁的远程控制，实时了解门锁的开闭情况，并主动记录各类卡信息，主动上报异常门禁开、关事件实现了包括“门禁状态监测”、“门禁信息记录统计”、“门禁巡检”和“非法门开报警”等功能。

《基于智能移动平台的无人值班变电站门锁系统及方法》：该门禁系统依靠智能手机的软件通过广域网络向门禁服务器发出操作请求,利用移动基站发送信号给变电站前端的门禁控制器,实现开门操作,能够同时对同一区域内的多个变电站的多个门锁进行控制。

《一种具备物联网传输功能的变电站防护门锁》：所述主体的表面设置有摄像头，且摄像头的下方连接有外侧把手，所述外侧把手的表面安装有指纹识别块。该具备物联网传输功能的变电站防护门锁通过主体的表面安装有按键，按键的两侧设置有滑轨便于让滑盖对按键进行防护，通过滑盖可以避免按键内部进入灰尘，也避免碰撞到按键造成损坏。

《一种变电站自动开关门禁装置》：通过遥控装置和门锁装置实现了变电站门禁的智能化，通过无线信号进行门锁的打开及关闭控制，操作方便，实现了锁具通用，不用频繁的更换钥匙，有效的提高了变电站门禁管理水平，减少变电运维人员工作量。

2、变电站新型智能物联门锁研究

为减少变电站开锁授权时间及管理成本，通过借鉴查新，围绕目标，本文将“一种涵盖多种开锁方式且防雨淋、防尘，定期上传位置及状态，异常破坏可告警的变电站新型智能物联门锁”作为总体方案，通过锁具更迭和线上APP管控平台设计改变现有钥匙管理模式和进站授权流程。该门锁总体框架如图1所示。门锁涵盖多种开锁方式（远程、APP、蓝牙、电子钥匙），可实现无钥匙紧急开锁功能，远程授权遥控成功开锁时间不超过1min；具有防水防尘，定期自动上传位置及状态，异常破坏可自动告警，可有效减少变电站开锁授权时间及管理成本，解决站多人少的问题。

图1变电站新型智能物联门锁总体框架图

2.1、推送单元

由于变电站新型智能物联门锁涵盖多种开锁方式（远程、APP、蓝牙、电子钥匙），其中远程开锁涉及主站运维系统与智能门锁之间的信息交互。主站运维系统直接与管辖范围内各个变电站安装的具有同等传输能力的智能物联门锁之间进行信息交互。主站运维系统可直接管理各个变电站安装的智能物联门锁，精准调度，快捷获取门锁位置及状态信息。主站运维系统随着管理门锁的数量不断增加要处理的信息量更多，对系统性能要求更高。每个变电站的智能物联门锁都具有较强的传输能力，成本更贵，不利于大规模推广。虽然推送单元选择片区节省了费用，但却因可能存在的作为传输中枢的高优先级门锁出现信息传输故障情况，会耽误主站与低优先级门锁之间的信息交互，扩大影响的范围，得不偿失。推送单元选择站点，虽然增加了一些费用，但却极大的保障了主站系统精准调度各个变电站安装的智能物联门锁，快捷获取门锁位置及状态信息，节约了时间就等于节约了成本。

2.2、通讯技术

主站运维系统与管辖范围内各个变电站安装的智能物联门锁之间采用“4G Cat1技术”通讯。中速率、低延时、广覆盖、低功耗、可移动通讯，可以实现门锁涵盖多种开锁方式的功能，4G Cat1技术不仅可以实现本课题要求的门锁涵盖多种开锁方式的功能，在安全性上优于蓝牙BLE技术，在稳定性上优于NBIOT，在可持续发展性上优于2/3G无线模块，故采用 “通讯技术为4G Cat1”方案。

2.3、锁体外壳材质

变电站新型智能物联门锁采用不锈钢锁体+塑料锁壳设计。塑料外壳对智能门锁与主站运维系统之间传输的信号电磁屏蔽影响较小，信号失真率较低。塑料外壳强度硬度逊于不锈钢金属，但满足要求。虽然锁体外壳材质选择全不锈钢金属强度硬度更佳，但却对智能门锁与主站运维系统之间传输的信号电磁屏蔽影响较大，信号失真率较高，大大增加了远程精准遥控开锁的难度，得不偿失。而塑料外壳强度硬度满足要求，且对传输的信号电磁屏蔽影响较小，信号失真率较低。因而锁体外壳材质采用“塑料”方案。

2.4、锁具锁芯防护

变电站新型智能物联门锁锁芯防护采用304不锈钢滑盖设计。304不锈钢滑盖设计将锁芯隐藏于滑盖之内，具有更高的防水防尘防护等级。锁具锁芯防护采用304不锈钢滑盖设计，将锁芯很好地保护在防水防尘等级达到标准的不锈钢滑盖之内，考虑到变电站新型智能物联门锁宜具备较长的使用寿命，加装防水橡胶垫的锁芯防水防尘防护等级较低，不能满足长时间有效保证锁芯的防尘防水需求。因而锁芯防护采用“304不锈钢滑盖”方案。

2.5、驱动模式

变电站新型智能物联门锁自备可更换的电池，依靠自身电源实现功能。不需要电子钥匙充电唤醒，智能物联门锁可单独实现自身功能,节省了管理门锁人力、物力等传统模式的成本。较无源驱动增加了使用和维护电池的成本，电池缺电情况下只能依靠更换电池继续功能。电源驱动模式采用有源驱动设计，可以使智能物联门锁单独实现自身与主站系统信息交互等功能，能够满足节省管理门锁人力、物力等传统模式成本的初衷，而无源驱动与传统开锁方式类似，不能达到节省运维成本的目的。因而驱动模式采用“有源驱动”方案。

结束语

总而言之，变电站新型智能物联门锁投入使用前，变电运维人员携带钥匙开锁或者是进站人员去变电运维班组所在地取钥匙并做好纸质的进站登记。依赖人工记录分配钥匙，维护人员经常错拿或丢失钥匙，不仅工作效率低，出现问题无法追溯到责任人，存在管理隐患。采用变电站新型智能物联门锁后，可在智能物联平台授权运维人员或进站人员开锁权限，摆脱机械钥匙的传统人工管理方法，并且智能开锁可自动上传开锁日志，产生记录留痕，在受到外力破坏后可及时告警至平台管理人员，有效增强安全管理水平。通过对变电站新型智能物联门锁在相关工作中进行推广使用，大大减少人工记录分配钥匙，大幅度节省人力物力，缩短进站时间，提高劳动效率，为配电网开展作业与维护，提高电网供电可靠性有促进作用，对外树立了企业安全生产的良好形象。

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