闭锁装置

分类及特点

1、机械闭锁是在开关柜或户外闸刀的操作部位之间用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求。机械闭锁在操作过程中无需使用钥匙等辅助操作，可以实现随操作顺序的正确进行，自动地步步解锁。在发生误操作时，可以实现自动闭锁，阻止误操作的进行。机械闭锁可以实现正向和反向的闭锁要求，具有闭锁直观，不易损坏，检修工作量小，操作方便等优点。

机械闭锁只能在开关柜内部及户外闸刀等的机械动作相关部位之间应用，与电器元件动作间的联系用机械闭锁无法实现。对两柜之间或开关柜与柜外配电设备之间及户外闸刀与开关（其他闸刀）之间的闭锁要求也鞭长莫及。所以在开关柜及户外闸刀上，只能以机械闭锁为主，还需辅以其他闭锁方法，方能达到全部五防要求。

2、程序锁(或称机械程序锁)是用钥匙随操作程序传递或置换而达到先后开锁操作的要求。其最大优点是钥匙传递不受距离的限制，所以应用范围较广。程序锁在操作过程中有钥匙的传递和钥匙数量变化的辅助动作，符合操作票中限定开锁条件的操作顺序的要求，与操作票中规定的行走路线完全一致，所以也容易为操作人员所接受。

程序锁在使用中所暴露的问题是：①某些程序锁功能简单，只能在较简单的接线方式下采用，由于不具备横向闭锁功能，在复杂的接线方式下根本不能采用；②具有较灵活闭锁方式的程序锁虽然能满足复杂的接线，但在闭锁方案中必须设置母线倒排锁，使得操作过程十分复杂；③在大容量的变电站中，隔离开关分合闸采用按钮控制电动机正反转，而程序锁对按钮无法进行程序控制；④程序锁也需要众多的程序钥匙，由于安装不规范、生产工艺及材料差等问题，使程序锁易被氧化锈蚀、发生卡涩，致使一定时间内失去闭锁功能；⑤倒闸操作中，分、合两个位置的精度无法保证；⑥程序锁使用时，必须从头开始，中间不能间断。所以程序锁现在已不采用。

3、电气闭锁是通过电磁线圈的电磁机构动作，来实现解锁操作，在防止误入带电间隔的闭锁环节中是不可缺少的闭锁元件。电气闭锁的优点是操作方便，没有辅助动作，但是在安装使用中也存在以下几个突出问题：①一般来说电磁锁单独使用时，只有解锁功能没有反向闭锁功能。需要和电气联锁电路配合使用才能具有正反向闭锁功能；②作为闭锁元件的电磁锁结构复杂，电磁线圈在户外易受潮霉坏，绝缘性能降低，增加了直流系统的故障率；③需要敷设电缆，增加额外施工量；④需要串入操作机构的辅助触点。根据运行经验，辅助触点容易产生接触不良而影响动作的可靠性；⑤在断路器的控制开关上，一般都缺少闭锁措施。

4、微机防误闭锁装置

自上世纪90年代初，微机技术就进入了防误闭锁领域。微机防误闭锁装置是一种采用计算机技术，用于高压开关设备防止电气误操作的装置。经过10多年来的发展，微机防误闭锁装置已逐渐成熟，并已在电力系统中广泛推广。微机防误系统通过软件将现场大量的二次闭锁回路变为电脑中的五防闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化，并可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能，应该说是电气设备防误闭锁技术的飞跃。

原理及特点

风门闭锁原理示意图，见图。

闭锁装置原理

装置构成

本装置由连杆、A、B两根传动杆、A、B两块挡板、轴承、钢丝绳、滑轮、配套螺栓、滑动轨道板组成。本装置是一种纯机械式装置，不需要外部提供任何动力。在外力的作用下（打开风门时）通过拉动一端与风门门扇相连的钢丝绳，带动传动杆将挡板顶起并卡死，实现快速闭锁另一道风门，从源头上防止了两道风门同时打开的情况。

使用效果

1）平衡风门机械闭锁装置为一种纯机械式装置，不需要外部提供任何动力，实现了巷道风门的可靠闭锁，保证了通风系统的稳定运行。且维修简单，实用性强。

2）机械闭锁装置是利用废旧物资加工而成，在保证实现废旧利用，矿井通风稳定的同时，大大降低了矿井的成产成本，提高了企业的经济效益。

应用

微机防误闭锁装置经过近十几年的发展，已被广大的电力系统的用户所接受，在110kV以上电压等级变电站，微机五防已成防误闭锁的主流产品。生产微机五防的厂家也在不断增加，产品的种类越来越多。但从目前国内微机防误产品使用情况来讲，各类装置在基本原理上大同小异，下面就微机防误闭锁装置的原理及在变电站中的常规应用做一个概要的介绍。

结构和流程

闭锁装置

1）电脑钥匙解锁；

2）通过遥控闭锁控制单元等直接控制智能锁具解锁；

3）通过通讯接口对监控系统执行解锁。

运行人员按照防误主机及电脑钥匙的提示，依次对设备进行操作。对不符合程序的操作，设备拒绝解锁，操作无法进行，从而防止误操作的发生。通过跟踪现场设备的实际状态、接收电脑钥匙的回传信息，防误主机对当前操作进行确认后，进行下一步操作，直到操作任务结束。

原理和特点

1、站控层的工作原理

站控层由防误主机构成，防误主机使用规则库对模拟预演操作进行闭锁逻辑判断，记录符合防误闭锁规则的模拟预演操作步骤，生成实际操作程序，完成操作票的模拟、防误逻辑的判断、实时状态的采集等核心控制功能。根据其操作界面的不同，可分为两类：

（1）计算机式微机防误闭锁装置

这种模式的操作界面为计算机（工控机或商用PC机），它具有配置比较灵活，安装简单，一次主接线图更改方便的优点，但PC机采用开放式结构，易受病毒感染，易出现死机，不易维护，同时受显示屏大小尺寸限制，一次主接线图不够直观，只能局部显示，或放大显示。它适用于35KV以下的变电站或小型发电厂。

（2）模拟屏型微机防误闭锁装置

这种模式的操作界面为灯开关触摸式模拟屏，集模拟屏、信号返回屏、控制屏于一身，代替原有的三种屏的功能，取消了大量的控制电缆，可以看作可触摸的大屏幕操作屏，当监控主机或监控网络的软硬件故障时，可作为监控备用主站使用，这类装置可靠性高、显示清晰，特别有利于事故处理。它适用于主控室空间较大的110KV及以上的变电站或发电厂。

2、间隔层

间隔层由电脑钥匙和遥控闭锁装置构成，用于接受防误主机生成的操作票，控制操作票严格按操作顺序进行，操作结束后将操作执行信息回传给防误主机。电脑钥匙负责对机械锁、电编码锁等常规锁具的闭锁，遥控闭锁装置负责对遥控闭锁继电器的解锁操作。

3、过程层

过程层主要由各类闭锁锁具组成，完成闭锁各种设备的功能，根据不同的结构和应用场合，可分为机械编码锁用于隔离开关、接地刀闸、临时接地线、网门的闭锁。它分为挂锁和固定锁两种。挂锁具有安装、维护、操作方便的优点，固定锁主要是指采用固定方式安装的闭锁锁具，一般分为户内安装型和户外内安装型两种，主要用于户内开关柜等闭锁以户外手动操作机构闭锁。

电编码锁用于断路器、电动隔离开关和电动接地刀闸的电气操作回路的闭锁。电编码锁在电气原理上相当于一个常开接点，通常被串入到相应的电气操作回路中。由于原有的操作回路被切断，因此操作前必须先通过电脑钥匙解锁。电编码锁分常规和返方式两种。返回式电编码锁增加了设备位置检测电路，不仅具有电编码锁功能，电脑钥匙在操作完成后可通过该检测电路继续检测设备是否到位。智能锁具分为遥控闭锁继电器和电控锁两类，遥控闭锁继电器主要用于闭锁断路器和电动刀闸的远方遥控，电控锁主要用于闭锁临时接地线、网门、柜门、间隔门等设备，它具有采集设备状态的特点。

闭锁方式

国家电网公司在《防止电气误操作安全管理规定》中指出：“4.2.3操作控制功能可按远方操作、站控层、间隔层、设备级的分层操作原则考虑。无论设备处在哪一层操作控制，设备的运行状态和选择切换开关的状态都应具备防误闭锁功能。”比如电动操作的电气设备（如：断路器、电动刀闸等）就可在多处操作，可远方遥控操作（集控中心、主控室）、站控层操作（测控柜）、间隔层操作（汇控箱、端子箱）、设备层操作（电脑钥匙箱）。这就要求设备无论在哪一层操作控制，都应具备防误闭锁功能。

根据这一原则，在变电站的微机防误闭锁方式选择时，就需要根据设备的操作方式，提供完备的闭锁方案，确保设备在任何地方操作都具备完善的闭锁措施。

（1）临时接地线、网门、柜门、间隔门的闭锁：这类设备通常采用机械锁的方式来实现闭锁，由于监控系统没有采集这些设备，在要求所有设备状态在线的情况下，也可采用电控锁的方式来实现闭锁。

（2）隔离开关、接地刀闸等手动操作机构的闭锁：对这类常规的手动操作设备采用的闭锁方式还是机械闭锁，由于手动操作存在设备操作是否到位的问题，所以可以考虑在设备上增加状态检测器来检测设备是否操作到位，或增加验电器来检验线路是否带电等。

（3）断路器、电动刀闸等电动操作机构的闭锁：对于这类电动操作设备，由于操作方式存在多种多样，在闭锁方案设计时要注意以下几点：远方操作（集控中心、主控室）应采用遥控闭锁终端实现电气回路强制闭锁；间隔层操作（汇控柜、端子箱）可采用电编码锁闭锁电气操作回路；也可采用闭锁盒将就地操作按钮罩住实现强制闭锁；设备层操作（电脑钥匙箱）可采用电编码锁闭锁电气操作回路，也可采用机械编码锁闭锁电脑钥匙箱门的方式。

注意事项

1、确保防误主机与现场设备的位置时刻保持一致

在任何情况下，都应保持防误主机与现场设备的位置保持一致。在正常操作的情况下，操作完毕后使用电脑钥匙及时回传，并保证监控系统发送给防误主机的实遥信正确无误。特别需要注意的是使用解锁钥匙操作时，应在防误主机和现场设备之间进行人工对位，确保两者位置一致。

2、确保唯一操作权

唯一操作权是指一个设备能够同时被多个对象操作时谁有优先的操作权限，只有获得了操作权的对象才能够对该设备进行操作。对于无人值班站此问题尤其突出，设备往往存在就地手动操作、就地远方操作、集控中心远方操作等方式，如果不解决唯一操作权限的问题，电动机构的闭锁就不能称为完善的闭锁。微机防误闭锁装置应通过控制遥控闭锁和监控后台通讯实施闭锁监控，解决操作权限唯一的问题。