站內閉鎖電源裝置為閉鎖回路提供電源，是站內設備電氣聯鎖系統的“能量中樞”，其使用時間較長會導致設備老化、本身裝置無冗余等，系統內常發生因閉鎖電源裝置故障無法進行停復役操作的問題，一旦發生此類問題，需申請專人解除五防閉鎖或更換閉鎖電源裝置，無論是哪種方法，都將影響供電可靠性，且存在一定的風險。因此，如何提高閉鎖電源裝置的可靠性就成為一個亟待解決的問題。

1、站內防誤操作系統及閉鎖電源裝置概況

站內典型防誤操作系統由電氣五防、機械五防、電磁五防、帶電顯示器和解鎖鑰匙智能管理機組成。其中，電氣五防、電磁五防、帶電顯示器均由閉鎖電源裝置提供電源。圖1為典型電容器組成套柜閉鎖原理圖，由圖可見，BSM為閉鎖母線，當閉鎖電源裝置出現故障時，將導致無法進行倒閘操作的問題。

目前系統內典型站內閉鎖電源裝置基本安裝在交流屏或直流屏柜內，電源來自交流小母線，設置獨立空開，經內部整流后，輸出110 V直流供閉鎖母線上設備使用。現階段使用的直流閉鎖電源裝置存在以下問題：

（1）閉鎖電源內部整流模塊無冗余配置，一旦故障將導致閉鎖電源失電，進而導致閉鎖回路失電，相關設備無法操作。這將導致若干后果，如搶修消缺無法繼續進行，延誤送電時間等。

（2）電源僅來自交流屏出線空開，輸入電源單一。若進線空開因故跳閘，將導致閉鎖電源失電。

（3）閉鎖回路故障為零缺陷管理辦法中規定的危急缺陷，原則上處理時間不超過24 h，這給相關人員造成很大的運維壓力。

2、不間斷閉鎖電源裝置研發

2.1裝置改進措施

針對目前直流閉鎖電源裝置存在的若干問題，研制了一款高可靠性站用不間斷閉鎖電源裝置，該裝置采用交直流雙路輸入，由交流屏的交流電源供給交流輸入，直流屏獨立饋線供給直流輸入，在站用交流電正常情況下，直流輸入回路處于備用狀態，不消耗直流回路功耗，減少了對直流回路運行安全的影響，在交流電失電情況下自動切換直流供電，確保閉鎖回路不間斷供電。當交流恢復正常供電以后，裝置自動切換至交流輸入。

改進設施具備以下特點：交直流雙電源輸入方案，DC直流不間斷輸出；多重保護方式，使站內設備高壓閉鎖回路更可靠；主電路以電流型控制雙輸出式脈沖寬度調制器為核心；運用單端多晶體管正激變流技術、諧振零電壓零電流技術；使用MOSFET作為開關執行元件；具備故障發信功能，可接入站內信號屏柜，在裝置輸出過壓、欠壓、短路狀態下發信，進一步提高可靠性。

2.2交直流雙電源輸入方案研究

閉鎖電源裝置交直流雙電源輸入方案的施行，除了裝置本身技術因素外，還取決于變電站內實際情況能否滿足。

圖2為變電站內交直流電源典型設計的系統圖，圖中顯示，閉鎖電源模塊由交流饋線上獨立空開供電。研究典型設計發現，直流母線上存在大量備用空開，可供使用，同時空開容量也可滿足設計要求。因此，可通過直流母線上備用空開為閉鎖電源裝置供電，可實現交直流雙電源輸入。

統計轄區內75座35 kV以上變電站，閉鎖電源裝置典型安裝位置只有兩種，一種是安裝在交流屏上，另一種是安裝在直流屏上。這兩種安裝方式均能實現加裝直流輸入的功能，從而實現交直流雙輸入。圖3為變電站內閉鎖電源裝置典型安裝位置。

3、現場試驗應用

不間斷閉鎖電源裝置前期調研及軟硬件研發結束后，筆者選取了一個10 kV開關站進行試驗應用。圖4為不間斷閉鎖電源裝置現場試驗應用場景，由圖可見，裝置除了交流輸入外，還從直流屏備用空開處引入直流輸入，萬用表測量閉鎖母線電壓大小符合運行參數要求。

樣機安裝好后，進行了模擬故障試驗，模擬交流失電或整流模塊故障狀態下的工作情況，試驗應用情況如圖5所示。其中圖5（a）為正常運行狀態，可見交流輸入指示燈亮，圖5（b）為將交流輸入開關手動切除后，用以模擬交流輸入故障/閉鎖電源裝置內部整流模塊故障，裝置自動切換至直流輸入，可見圖5（b）中直流輸入指示燈亮起。經試驗驗證，該裝置達到設計目標，滿足站內運行條件，達到不間斷為閉鎖母線供電的高可靠性要求。

考慮存量變電站全站帶電情況，更換不間斷閉鎖電源裝置所需注意步驟及相關事項如下。

更換步驟：（1）斷開閉鎖電源裝置自身開關；（2）拉開各段閉鎖電源裝置空氣總開關；（3）拉開閉鎖電源裝置進線開關；（4）進行更換。

更換時注意事項：（1）開展現場勘察，開具正確工作票，履行工作許可制度，進行更換工作時實行工作監護制度等；（2）全站設備帶電，工作人員工作時正常活動范圍不應小于與帶電設備的安全距離；（3）做好安全措施，按照安規要求在更換設備的屏柜對面及兩側設備裝設遮欄或紅白帶；（4）由于更換閉鎖電源裝置會造成站內閉鎖電源短暫失去，因此要考慮避開正常倒閘操作時間。

4、結語

本文通過對目前站內防誤操作系統及閉鎖電源裝置的介紹以及對閉鎖電源接線方式的分析，總結出目前變電站內普遍采用的閉鎖電源裝置存在的問題，進而研制了一種高可靠性不間斷閉鎖電源裝置，可實現交直流雙輸入，閉鎖回路不停電輸出，保證了倒閘操作的不間斷，降低了停電時戶數，提高了供電可靠性。另外，本文還對裝置樣機進行了現場應用，探尋了推廣方式，羅列了裝置更換方法及注意事項，對相關人員有一定的參考價值。

防誤閉鎖裝置的比較

1、防誤閉鎖裝置的功能及發展

防誤閉鎖裝置是針對運行人員誤操作事故而采取的一種防范措施，通過對其操作回路閉鎖或操作機構閉鎖的方式，主要實現五防功能:

(1)防止帶負荷拉、合隔離開關;

(2)防止帶接地線或接地閘刀合閘;

(3)防止人員誤入帶電間隔;

(4)防止誤分、誤合斷路器;

(5)防止帶電掛接地線或合接地閘刀。

隨著電力科技的進步及安全要求，防誤閉鎖裝置經歷了一個較長的發展歷程:

（1）普通掛鎖(20世紀50—80年代)；

(2)電磁鎖(60一90年代);

(3)電氣閉鎖(80—90年代);

(4)機械程序鎖和微機防誤閉鎖裝置(現代主流閉鎖裝置)，并且在此基礎上發展了一些組合式防誤閉鎖裝置。

2、各種防誤閉鎖裝置的優缺點比較

2.1機械閉鎖

機械閉鎖是靠開關設備操作機構的機械結構相互制約，從而達到相互聯鎖的閉鎖方式。單一的斷路器—閘刀閉鎖早期多靠斷路器的機械聯桿實現與隔離開關的閉鎖;斷路器回路主隔離刀閘與接地刀閘之間的閉鎖。其特點是閉鎖可靠，不易發生誤操作。如果要實現斷路器與斷路器之間，或者斷路器與其它斷路器回路隔離開關的閉鎖就非常困難，不能滿足當今防誤閉鎖的要求。若要實現，則需采用電氣閉鎖或電磁閉鎖。

2.2電磁閉鎖

電磁閉鎖是利用斷路器、隔離開關、斷路器柜門等的輔助接點，接通或斷開需閉鎖的隔離開關、開關柜門等電磁鎖電源，使其操作機構無法動作，從而實現開關設備之間的相互閉鎖。這種閉鎖裝置原理簡單，實現便捷，非同一體的開關設備之間即可實現閉鎖;其在干燥的環境中運行比較可靠，在35kV及以下室內設備上使用較為廣泛。在其使用過程中，由于輔助轉換開關的原因不能正常切換，以及電磁鎖不能滿足密封要求而受潮銹蝕，使閉鎖常常失靈，進而增加了防誤裝置的不可靠性，因此，對于室外高壓開關設備要實現防誤閉鎖，大多采用電氣邏輯閉鎖。

2.3電氣邏輯閉鎖

電氣回路邏輯閉鎖是利用斷路器、隔離開關等設備的輔助接點接入需閉鎖的隔離開關或接地刀閘等電動操作回路上，從而實現開關設備之間的相互閉鎖。電氣閉鎖的優點是操作方便，沒有輔助動作，其特點是二次回路復雜，安裝、維護工作量大。目前，室外高壓開關設備大多采用此類閉鎖裝置，但實際運行情況不太理想，主要存在設備輔助切換開關密封不好、銹蝕和切換不到位等因素。

2.4機械程序鎖

機械程序鎖是用鑰匙隨操作程序傳遞或置換而達到先后開鎖操作的要求。其最大優點是鑰匙傳遞不受距離的限制，故應用范圍較廣。程序鎖在使用中暴露出的問題是:①某些程序鎖功能簡單，只能在較簡單的結線方式下采用;②隔離開關分合閘采用按鈕控制電動機正反轉，而程序鎖對按鈕無法進行程序控制;③程序鎖也需要眾多的程序鑰匙，由于安裝不規范、生產工藝及材料差等問題，使程序鎖易被氧化銹蝕、發生卡澀;（4）倒閘操作中，分、合兩個位置的精度無法保證。

2.5微機防誤閉鎖

微機型防誤操作裝置是用于高壓開關設備防止電氣誤操作的裝置，通常主要由主機、模擬屏、電腦鑰匙、機械編碼鎖和電編碼鎖等功能元件組成。微機防誤閉鎖系統是將斷路器、隔離開關、接地刀閘（接地線)、開關柜門的輔助接點（或結合一次主接線模擬圖板）通過微機編碼鎖具實現的閉鎖。將開關設備操作程序或閉鎖邏輯通過軟件系統輸入程序鎖具進行倒閘操作，即在電動操作的刀閘或地刀機構箱的操作電源回路中加入微機五防接點，防誤功能由微機五防系統獨立完成。但要求微機五防系統要有防“空程（操作過程中漏項)”措施。其特點是具有使用靈活、功能齊全，能滿足各種特殊操作的要求，并且還具有語音報警、提示和數字顯示功能。但投資和維護量大。

3、總結

綜上所述，隨著科技的進步和安全的實用性考慮，由于機械閉鎖存在不可靠、解鎖鑰匙難以管理等諸多問題，加之電磁鎖在運用中的局限性，電氣邏輯閉鎖和微機防誤閉鎖得到了推廣和使用，使之成為當今主流的閉鎖手段。但是，傳統的電氣二次防誤閉鎖裝置與微機防誤閉鎖系統相比較，主要有以下幾點區別:

(1)電氣二次防誤閉鎖回路是一種現場電氣連鎖技術，通過相關設備的輔助接點連接實現閉鎖，是電氣閉鎖最基本的形式，閉鎖可靠。但其防誤功能隨二次接線而定，不易增加和修改，不能實現完全的“五防”功能，而且需要接入大量的二次電纜，接線方式較為復雜，運行維護較為困難。微機防誤閉鎖系統是通過防誤閉鎖系統微機軟件規則庫和現場鎖具實現防誤閉鎖的，一般不直接采用現場設備的輔助接點，接線簡。

(2)電氣閉鎖回路一般只能防止開關、隔離開關和接地刀閘的誤操作，而對誤入帶電間隔、接地線的誤掛接拆除得則無能為力，存在安全的真空地帶。

（3）微機防誤閉鎖系統可根據現場實際情況，編寫相應的“五防”規則程序，可以實現較為完整的“五防”功能，并杜絕不正常的操作行為發生。但其缺點是在微機防誤閉鎖系統故障而解除閉鎖時，“五防”功能完全失去。

來源： 四川水力發電 機電信息雜志王袤野 朱李超周超杰 黃建勇 孟琦斌

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