基于綜合不停電作業場景的應急發電技術及應用

錢 忠，蘇 偉，劉永奇，樊子暉

(1.國網上海市電力公司嘉定供電公司，上海 201800；2，上海市南電力(集團)有限公司，上海 200233)

隨著社會經濟飛速發展，連續、可靠供電已經成為社會的基本需要，一般用戶側停電可大體分為以下情況，突發性故障導致的搶修停電，配合市政工程建設導致的計劃性停電，電網檢修導致的計劃性停電，為有效降低停電時長，綜合不停電作業法應運而生，并在短時間內得到快速發展。

綜合不停電作業法是指利用旁路電纜、應急電源車、移動箱變車等設備，在電網檢修過程中，對檢修區域的用戶進行提前負荷轉接，對負荷進行轉供，有效減少停電時長，將用戶影響降到最低[1]。

以上海市為例，在上海電力以“世界觀察中國電力的窗口”定位，啟動國際領先城市配電網建設之際，著力打造支撐韌性城市建設的國際領先“不停電”配電網任務艱巨而重要。因此上海市電力公司堅持利用“轉、切、帶、發”綜合不停電作業法，全力減低用戶停電時長，提升供電可靠性。

“轉、切、帶、發”綜合不停電作業法具體分為四種作業方向，轉：利用堅強靈活網架結構，將用戶負荷轉移，不影響待停電檢修設備所帶負荷；切：對大型工程作業，在施工力量無法滿足作業要求的情況下，通過“化大為小，化小為零”，把長線路切分，分時段分批次開展帶電作業；帶：在網架達不到轉移負荷要求的情況下，對這部分無法轉移負荷，采用帶電作業方式，實現用戶不停電；發：在不具備帶電作業條件的情況下，如作業空間不夠，利用發電車或發電機對低壓用戶進行供電，避免作業過程中用戶停電。

現階段上海市電力公司全負荷轉移比例達59.10%,帶電作業化率達89.71%，不停電作業比例占比90.91%，因此“轉、切、帶”三方面成績較為突出，而應急發電作業方面仍存在部分局限性，缺乏對應的體系化發電方案，本文將以上海市實際情況為例，梳理出一套應急發電綜合方案，包括前期現場勘查、負荷統計測算、發電作業范圍綜合分類三部分，從而提升應急發電作業的系統性。

1 應急發電作業前現場勘查

1.1 針對用戶現場環境勘察

針對用戶進行現場環境勘察，主要包括應急電源車或其他電源停放位置選擇，作業現場要遠離易燃易爆等危險品，作業地點環境應通風良好，便于施放電纜等。

此方面的現場勘查是應急發電作業能否進行的基本之一，也是應急發電作業現場安全措施制定的基礎，例如在采取應急電源車發電時，前期環境勘查發現發電場所空間狹小，通風不便，在作業開始前便需制定通風方案，保障應急電源車在作業過程中整體溫度控制在合理范圍內。

1.2 針對用戶側負載類型勘察

在進行應急發電前需對用戶側負荷類型進行現場勘查，可將用戶側設備分為重要設備，一般設備以及危險設備，從而針對不同設備類型進行針對性發電計劃。

重要設備為用戶側必備設備，是應急發電作業負荷供給中的重點對象，如居民區中的家用呼吸機、家用透析儀等重要醫療設備；生產類用戶的生產機器、數據記錄儀器；重點科研單位中的實驗器械、實驗數據存儲裝置以及無法中斷的長時間實驗等，該類負載設備若停電會對用戶生產、生活造成極大影響。針對此類設備要勘察明確，包括數量、基本功率范圍、負載情況等，并綜合此類設備進行應急發電方式選擇。

一般性設備為用戶側可切除的設備，如廠區內的路燈，空調等，此類設備不是應急發電作業負荷重點供電對象，可進行選擇性供電，且在應急發電過程中可根據實際情況進行供電或切除，從而起到調整負荷的作用，使應急電源車的輸出負載保持在合理區間，輔助完成整個應急保電作業。

危險性設備為應急發電過程中必須要停用的設備，如小區內部電梯、生產用戶的空氣壓縮泵及部分頻繁啟動的大功率器械等，該類設備在應急發電過程中，如若供電中斷會產生不必要的危險，如電梯困人等。且該類機械如若使用不當會產生沖擊電壓、沖擊電流，造成應急電源車等發電設備緊急停機，該類設備必須勘察明確并在作業時根據實際情況擬定錯峰使用方案。

1.3 針對用戶側接線裝置勘察

在應急發電作業前期現場勘查時，需對用戶側接線裝置進行詳細勘察，如用戶側母排形式、用戶側接地閘刀狀況，進線電纜連接情況等。針對用戶側接線裝置的現場勘查可為應急發電作業配套裝置的準備提供參考。

在應急發電作業過程中可根據前期用戶側接線裝置形式的現場勘查情況進行接線形式選擇，如銅制接線耳連接、母排直連或進線電纜直連等形式，從而制定相應的作業要點及現場安全措施，保障應急發電作業安全有序進行。

應急發電前的現場勘查尤為重要，針對用戶側現場環境、復合類型及接線裝置的勘察是應急發電作業電源選擇、接線裝置選擇、作業設備選擇及作業安全措施制定等工作的依據，可保障應急發電作業順利進行，有效提升作業應急能力，提升作業效率及安全性。

2 應急發電作業前負荷統計測算

2.1 用戶側負荷分時統計

對一般用戶而言，用戶側負荷是有跡可循的，在不同季節，不同時間會呈現出規律性波動。

應急發電作業計劃階段，需就用戶側負荷情況進行分時統計，明確用戶負荷規律，并將用戶側負荷切割為多個時段，并針對不同用戶類型進行負荷劃分，如部分生產用戶，用電高峰期大致為9：00～11：00，13：00～17：00，此期間內生產用戶負荷較大；部分小區內用電高峰期大致為6：00～9：00，18：00～23：00等。對部分特殊用戶則需結合用戶內生產計劃進行合理統計，如擬投入生產機器數量、設備功率等。

用戶側負荷分時統計可形成針對應急發電用戶的負荷分布圖，并依據該負荷分布圖結合自身應急發電設備進行應急發電方案制定，包括應急發電時間、應急發電電源輸出功率選擇等。

2.2 應急發電負荷調控

在進行用戶側負荷統計后可形成用戶負荷分布圖，在作業前要制定用戶負荷調控方案，在應急發電過程中要根據實際情況進行用戶側負荷調控。

綜合不同時段進行主要負荷類型統計，如針對部分生產用戶可劃分為生產負荷、辦公負荷及其它備用負荷等，在生產時段切除部分其它備用負荷，主要供給生產及辦公負荷，在午休等時間主要供給其它備用負荷，切除部分辦公負荷等。在進行應急發電作業時，綜合電源輸出功率，根據不同時段負荷情況靈活調整三類負荷的投入比例，從而將電源側輸出功率調整至最佳輸出區間，防止出現負載過高或過低導致的電源側設備突然停機，提升作業安全性。

3 應急發電作業模塊化組合方案

3.1 應急發電作業作業面劃分

以上海市嘉定區電網為例，在對現役變壓器負荷情況進行統計分析，現階段變壓器型號315 kVA 及400 kVA兩種占比約為52%，以兩種變壓器為例，實際最大負載率在50%以下區間的變壓器占比約為73.04%，且各時段負載差異性較大，最大負載率出現時間較短，大功率應急電源車或高壓取電方式完全可以滿足同時支撐多個應急發電用戶。

據此可將應急發電作業分為“點對點”、“點對多點”、“點對面”和“點面結合”等4種應急發電模式。①在對單一重要用戶進行保發電時，采用點對點保發電模式，利用多功能接入裝置，進一步壓縮停電時長；②當對距離較近多個重要用戶進行保發電時，在負荷允許范圍內，采用應急電源車雙電源開關柜及多功能接入裝置結合，實現對較近多點同時進行保發電服務；③針對低壓臺區，利用柔性電纜登桿技術，配合柔性電纜登桿裝置，實現應急電源車對臺區進行保發電作業；④在多臺變壓器輸出負荷允許范圍內，利用“點對多點”及“點對面”相結合發電模式，利用高壓取電及移動箱變車等裝置組合的形式，對多個低壓臺區進行保發電作業，形成應對不同工況的應急發電體系，將應急發電覆蓋面最大化。

3.2 應急發電作業取電方式選擇

根據用戶側需求及技術手段不同，可將應急發電作業取電方式分為低壓發電及高壓取電兩種。

低壓發電形式可選擇不同型號應急電源車發電、便攜式發電機發電等，此種取電形式針對低壓且用戶側負荷在發電機組輸出功率之內的用戶。

高壓取電形式可選擇旁路電纜配電線路取電、環網柜取電等，此種取電形式針對部分高壓用戶或用戶側負荷較高，應急電源車等不滿足負荷需求的用戶。

3.3 應急發電作業連接方式選擇

應急發電作業連接方式需結合現場實際情況進行選擇，主要考慮點為電源與用戶間連接距離及載流能力。

主要連接形式可分為臨時電纜連接、電纜分支箱連接等，如在針對部分老舊小區進行應急發電作業時，受地理因素限制，應急電源車等大型特種車輛無法進入，則需利用臨時電纜、或電纜分支箱等進行延長連接。

在進行過渡連接時除連接長度外也需綜合負荷電流考慮連接方式的載流能力，根據不同負荷情況合理選擇柔性電纜的型號，從而達到安全有效連接。

3.4 應急發電作業切除設備替代

在計劃檢修過程中，采用應急發電作業可在設備停用時，用戶側不失電，若采用配電線路高壓取電進行應急發電時，則需選擇對應的切除設備進行功能替代。如在環網柜更換作業中，通常需利用移動環網柜車取代原有環網柜，在將移動環網柜車與用戶側相連。

在應急發電作業中，作為替代的設備的選擇尤為重要，主要類型包括移動環網柜車、移動箱變車，移動開關柜車等，此類設備的選擇既要綜合切除設備的具體功能，更要兼顧所選取的取電模式，從而提升作業效率及安全性，保障在檢修作業過程中用戶側平穩供電。

以“取電方式、連接方式、設備替代”為模塊，相互組合，以應急發電作業“點對點”、“點對多點”、“點對面”和“點面結合”為標準組成四級應急發電模式，并根據實際情況組成應急發電技術方案，并與前期現場勘查及負荷監測調控想配合，最終形成應急發電方案，配合綜合不停電作業開展，實現“停用戶，不停設備”的最終目標，有效提升供電可靠性。

4 應急發電作業技術發展趨勢

4.1 應急發電裝置小型化

上海作為全國特大型城市，面臨著交通壓力突出、道路資源緊張的城市難題。傳統不停電作業特種車輛，因車身體型較大無法駛入小巷、小區等狹小施工環境，影響不停電作業開展。因此針對大型城市中道路狹小和人口密集環境開展全系列不停電作業小型化特種車輛研究，通過技術創新和綜合應用，提高道路資源利用率，拓展配網不停電作業檢修范圍，提高城市供電可靠性，是未來應急發電領域發展方向。

目前國內外對于不停電作業小型化特種車輛的研制主要集中在無支腿絕緣斗臂車，對于成套系列的小型化特種車輛未開展相關研究，尚無先例可循。

基于大型城市狹小道路環境使用場景，研制開發具備自行走功能的不停電作業小型化特種車輛，實現不停電特種車輛的系列化、成套化和專業化的技術原理有以下幾點：小型化車身研制，根據作業臺區信息和負載情況分析，制定車載裝備最優選型方案，實現車載容量配比最優化、車身尺寸最小化、車身質量最輕化；基于“模塊化”理念，確保成套小型化特種車輛外形尺寸基本一致，同時具備電纜快速插拔、設備容量拓展和組合功能；自行走底盤開發，運用電機驅動，無限遙控，液壓控制等技術，合理控制自行走速度，提升車身移動穩定性和障礙通過性；配電自動化設備配置，按照智能配變終端拓展要求，具備自動核相、自動檢相序、無壓自投切和可視化操作等功能；根據現場實際需求情況，配置相應容量和等級的小型化特種車輛，優化資源配置，綜合運用全系列不同類型不停電作業小型化車輛，達到最佳配置效果。

4.2 移動儲能多功能電源車

儲能系統是未來智能電網的重要組成部分，也是新能源大規模發展的關鍵技術。傳統的柴油發電機電源車因環境污染大、啟動時間長、供電質量差、發電成本及故障率高等問題，往往不能滿足重大活動靈活保供電和搶險救災等特殊領域應急供電需求； 而UPS電源車也因供電時間短、功率單向流動等問題，不能大面積推廣使用。

2020年，150 kW/300 kW·h移動鋰電儲能多功能電源車在江蘇啟用。電源車可實 現亳秒級的充/放電轉換，并離網平滑切換，滿足電壓波動1 V以內、頻率波動0.1 Hz以內的高質量用電需求，應用于重要負荷保電、配網供電能力提升、不停電作業、電網黑啟動等場景。通過與遠程云平臺交互，還可實現配網網絡損耗、電能質量、短路電流的實時監測與分析[2]。

移動儲能多功能電源車可實現對系統關鍵 數據實時監控、系統能量管理及遠程數據監測分析等功能；可用于配網設備、營銷、市政、環保、基建、通訊以及軍事等領域，滿足不停電作業支撐、重要負荷保供電、配網設備增容、戶外應急保障電源等應用需求，應用前景廣闊，是未來應急發電特種車輛的發展方向。

5 結語

應急發電作業是綜合不停電作業開展的重要組成部分，是有效縮短用戶停電時長，提升供電可靠性的重要技術手段，對于應急發電作業方案的梳理可將應急發電作業模塊化、規模化，從作業前現場勘查到負荷統計測算，在到應急發電作業模塊化裝置組合形成四級應急發電方案，為全景應急發電作業提供技術依據。未來應當積極開展應急發電領域相關理論及實踐的研究，進一步開發應急發電用創新設備及創新工藝，完善綜合不停電作業體系，以高度的責任感和使命感，優化營商環境，助力國際領先能源互聯網建設，向世界展現電網力量。