基于综合不停电作业场景的应急发电技术及应用

钱 忠，苏 伟，刘永奇，樊子晖

(1.国网上海市电力公司嘉定供电公司，上海 201800；2，上海市南电力(集团)有限公司，上海 200233)

随着社会经济飞速发展，连续、可靠供电已经成为社会的基本需要，一般用户侧停电可大体分为以下情况，突发性故障导致的抢修停电，配合市政工程建设导致的计划性停电，电网检修导致的计划性停电，为有效降低停电时长，综合不停电作业法应运而生，并在短时间内得到快速发展。

综合不停电作业法是指利用旁路电缆、应急电源车、移动箱变车等设备，在电网检修过程中，对检修区域的用户进行提前负荷转接，对负荷进行转供，有效减少停电时长，将用户影响降到最低[1]。

以上海市为例，在上海电力以“世界观察中国电力的窗口”定位，启动国际领先城市配电网建设之际，着力打造支撑韧性城市建设的国际领先“不停电”配电网任务艰巨而重要。因此上海市电力公司坚持利用“转、切、带、发”综合不停电作业法，全力减低用户停电时长，提升供电可靠性。

“转、切、带、发”综合不停电作业法具体分为四种作业方向，转：利用坚强灵活网架结构，将用户负荷转移，不影响待停电检修设备所带负荷；切：对大型工程作业，在施工力量无法满足作业要求的情况下，通过“化大为小，化小为零”，把长线路切分，分时段分批次开展带电作业；带：在网架达不到转移负荷要求的情况下，对这部分无法转移负荷，采用带电作业方式，实现用户不停电；发：在不具备带电作业条件的情况下，如作业空间不够，利用发电车或发电机对低压用户进行供电，避免作业过程中用户停电。

现阶段上海市电力公司全负荷转移比例达59.10%,带电作业化率达89.71%，不停电作业比例占比90.91%，因此“转、切、带”三方面成绩较为突出，而应急发电作业方面仍存在部分局限性，缺乏对应的体系化发电方案，本文将以上海市实际情况为例，梳理出一套应急发电综合方案，包括前期现场勘查、负荷统计测算、发电作业范围综合分类三部分，从而提升应急发电作业的系统性。

1 应急发电作业前现场勘查

1.1 针对用户现场环境勘察

针对用户进行现场环境勘察，主要包括应急电源车或其他电源停放位置选择，作业现场要远离易燃易爆等危险品，作业地点环境应通风良好，便于施放电缆等。

此方面的现场勘查是应急发电作业能否进行的基本之一，也是应急发电作业现场安全措施制定的基础，例如在采取应急电源车发电时，前期环境勘查发现发电场所空间狭小，通风不便，在作业开始前便需制定通风方案，保障应急电源车在作业过程中整体温度控制在合理范围内。

1.2 针对用户侧负载类型勘察

在进行应急发电前需对用户侧负荷类型进行现场勘查，可将用户侧设备分为重要设备，一般设备以及危险设备，从而针对不同设备类型进行针对性发电计划。

重要设备为用户侧必备设备，是应急发电作业负荷供给中的重点对象，如居民区中的家用呼吸机、家用透析仪等重要医疗设备；生产类用户的生产机器、数据记录仪器；重点科研单位中的实验器械、实验数据存储装置以及无法中断的长时间实验等，该类负载设备若停电会对用户生产、生活造成极大影响。针对此类设备要勘察明确，包括数量、基本功率范围、负载情况等，并综合此类设备进行应急发电方式选择。

一般性设备为用户侧可切除的设备，如厂区内的路灯，空调等，此类设备不是应急发电作业负荷重点供电对象，可进行选择性供电，且在应急发电过程中可根据实际情况进行供电或切除，从而起到调整负荷的作用，使应急电源车的输出负载保持在合理区间，辅助完成整个应急保电作业。

危险性设备为应急发电过程中必须要停用的设备，如小区内部电梯、生产用户的空气压缩泵及部分频繁启动的大功率器械等，该类设备在应急发电过程中，如若供电中断会产生不必要的危险，如电梯困人等。且该类机械如若使用不当会产生冲击电压、冲击电流，造成应急电源车等发电设备紧急停机，该类设备必须勘察明确并在作业时根据实际情况拟定错峰使用方案。

1.3 针对用户侧接线装置勘察

在应急发电作业前期现场勘查时，需对用户侧接线装置进行详细勘察，如用户侧母排形式、用户侧接地闸刀状况，进线电缆连接情况等。针对用户侧接线装置的现场勘查可为应急发电作业配套装置的准备提供参考。

在应急发电作业过程中可根据前期用户侧接线装置形式的现场勘查情况进行接线形式选择，如铜制接线耳连接、母排直连或进线电缆直连等形式，从而制定相应的作业要点及现场安全措施，保障应急发电作业安全有序进行。

应急发电前的现场勘查尤为重要，针对用户侧现场环境、复合类型及接线装置的勘察是应急发电作业电源选择、接线装置选择、作业设备选择及作业安全措施制定等工作的依据，可保障应急发电作业顺利进行，有效提升作业应急能力，提升作业效率及安全性。

2 应急发电作业前负荷统计测算

2.1 用户侧负荷分时统计

对一般用户而言，用户侧负荷是有迹可循的，在不同季节，不同时间会呈现出规律性波动。

应急发电作业计划阶段，需就用户侧负荷情况进行分时统计，明确用户负荷规律，并将用户侧负荷切割为多个时段，并针对不同用户类型进行负荷划分，如部分生产用户，用电高峰期大致为9：00～11：00，13：00～17：00，此期间内生产用户负荷较大；部分小区内用电高峰期大致为6：00～9：00，18：00～23：00等。对部分特殊用户则需结合用户内生产计划进行合理统计，如拟投入生产机器数量、设备功率等。

用户侧负荷分时统计可形成针对应急发电用户的负荷分布图，并依据该负荷分布图结合自身应急发电设备进行应急发电方案制定，包括应急发电时间、应急发电电源输出功率选择等。

2.2 应急发电负荷调控

在进行用户侧负荷统计后可形成用户负荷分布图，在作业前要制定用户负荷调控方案，在应急发电过程中要根据实际情况进行用户侧负荷调控。

综合不同时段进行主要负荷类型统计，如针对部分生产用户可划分为生产负荷、办公负荷及其它备用负荷等，在生产时段切除部分其它备用负荷，主要供给生产及办公负荷，在午休等时间主要供给其它备用负荷，切除部分办公负荷等。在进行应急发电作业时，综合电源输出功率，根据不同时段负荷情况灵活调整三类负荷的投入比例，从而将电源侧输出功率调整至最佳输出区间，防止出现负载过高或过低导致的电源侧设备突然停机，提升作业安全性。

3 应急发电作业模块化组合方案

3.1 应急发电作业作业面划分

以上海市嘉定区电网为例，在对现役变压器负荷情况进行统计分析，现阶段变压器型号315 kVA 及400 kVA两种占比约为52%，以两种变压器为例，实际最大负载率在50%以下区间的变压器占比约为73.04%，且各时段负载差异性较大，最大负载率出现时间较短，大功率应急电源车或高压取电方式完全可以满足同时支撑多个应急发电用户。

据此可将应急发电作业分为“点对点”、“点对多点”、“点对面”和“点面结合”等4种应急发电模式。①在对单一重要用户进行保发电时，采用点对点保发电模式，利用多功能接入装置，进一步压缩停电时长；②当对距离较近多个重要用户进行保发电时，在负荷允许范围内，采用应急电源车双电源开关柜及多功能接入装置结合，实现对较近多点同时进行保发电服务；③针对低压台区，利用柔性电缆登杆技术，配合柔性电缆登杆装置，实现应急电源车对台区进行保发电作业；④在多台变压器输出负荷允许范围内，利用“点对多点”及“点对面”相结合发电模式，利用高压取电及移动箱变车等装置组合的形式，对多个低压台区进行保发电作业，形成应对不同工况的应急发电体系，将应急发电覆盖面最大化。

3.2 应急发电作业取电方式选择

根据用户侧需求及技术手段不同，可将应急发电作业取电方式分为低压发电及高压取电两种。

低压发电形式可选择不同型号应急电源车发电、便携式发电机发电等，此种取电形式针对低压且用户侧负荷在发电机组输出功率之内的用户。

高压取电形式可选择旁路电缆配电线路取电、环网柜取电等，此种取电形式针对部分高压用户或用户侧负荷较高，应急电源车等不满足负荷需求的用户。

3.3 应急发电作业连接方式选择

应急发电作业连接方式需结合现场实际情况进行选择，主要考虑点为电源与用户间连接距离及载流能力。

主要连接形式可分为临时电缆连接、电缆分支箱连接等，如在针对部分老旧小区进行应急发电作业时，受地理因素限制，应急电源车等大型特种车辆无法进入，则需利用临时电缆、或电缆分支箱等进行延长连接。

在进行过渡连接时除连接长度外也需综合负荷电流考虑连接方式的载流能力，根据不同负荷情况合理选择柔性电缆的型号，从而达到安全有效连接。

3.4 应急发电作业切除设备替代

在计划检修过程中，采用应急发电作业可在设备停用时，用户侧不失电，若采用配电线路高压取电进行应急发电时，则需选择对应的切除设备进行功能替代。如在环网柜更换作业中，通常需利用移动环网柜车取代原有环网柜，在将移动环网柜车与用户侧相连。

在应急发电作业中，作为替代的设备的选择尤为重要，主要类型包括移动环网柜车、移动箱变车，移动开关柜车等，此类设备的选择既要综合切除设备的具体功能，更要兼顾所选取的取电模式，从而提升作业效率及安全性，保障在检修作业过程中用户侧平稳供电。

以“取电方式、连接方式、设备替代”为模块，相互组合，以应急发电作业“点对点”、“点对多点”、“点对面”和“点面结合”为标准组成四级应急发电模式，并根据实际情况组成应急发电技术方案，并与前期现场勘查及负荷监测调控想配合，最终形成应急发电方案，配合综合不停电作业开展，实现“停用户，不停设备”的最终目标，有效提升供电可靠性。

4 应急发电作业技术发展趋势

4.1 应急发电装置小型化

上海作为全国特大型城市，面临着交通压力突出、道路资源紧张的城市难题。传统不停电作业特种车辆，因车身体型较大无法驶入小巷、小区等狭小施工环境，影响不停电作业开展。因此针对大型城市中道路狭小和人口密集环境开展全系列不停电作业小型化特种车辆研究，通过技术创新和综合应用，提高道路资源利用率，拓展配网不停电作业检修范围，提高城市供电可靠性，是未来应急发电领域发展方向。

目前国内外对于不停电作业小型化特种车辆的研制主要集中在无支腿绝缘斗臂车，对于成套系列的小型化特种车辆未开展相关研究，尚无先例可循。

基于大型城市狭小道路环境使用场景，研制开发具备自行走功能的不停电作业小型化特种车辆，实现不停电特种车辆的系列化、成套化和专业化的技术原理有以下几点：小型化车身研制，根据作业台区信息和负载情况分析，制定车载装备最优选型方案，实现车载容量配比最优化、车身尺寸最小化、车身质量最轻化；基于“模块化”理念，确保成套小型化特种车辆外形尺寸基本一致，同时具备电缆快速插拔、设备容量拓展和组合功能；自行走底盘开发，运用电机驱动，无限遥控，液压控制等技术，合理控制自行走速度，提升车身移动稳定性和障碍通过性；配电自动化设备配置，按照智能配变终端拓展要求，具备自动核相、自动检相序、无压自投切和可视化操作等功能；根据现场实际需求情况，配置相应容量和等级的小型化特种车辆，优化资源配置，综合运用全系列不同类型不停电作业小型化车辆，达到最佳配置效果。

4.2 移动储能多功能电源车

储能系统是未来智能电网的重要组成部分，也是新能源大规模发展的关键技术。传统的柴油发电机电源车因环境污染大、启动时间长、供电质量差、发电成本及故障率高等问题，往往不能满足重大活动灵活保供电和抢险救灾等特殊领域应急供电需求； 而UPS电源车也因供电时间短、功率单向流动等问题，不能大面积推广使用。

2020年，150 kW/300 kW·h移动锂电储能多功能电源车在江苏启用。电源车可实 现亳秒级的充/放电转换，并离网平滑切换，满足电压波动1 V以内、频率波动0.1 Hz以内的高质量用电需求，应用于重要负荷保电、配网供电能力提升、不停电作业、电网黑启动等场景。通过与远程云平台交互，还可实现配网网络损耗、电能质量、短路电流的实时监测与分析[2]。

移动储能多功能电源车可实现对系统关键 数据实时监控、系统能量管理及远程数据监测分析等功能；可用于配网设备、营销、市政、环保、基建、通讯以及军事等领域，满足不停电作业支撑、重要负荷保供电、配网设备增容、户外应急保障电源等应用需求，应用前景广阔，是未来应急发电特种车辆的发展方向。

5 结语

应急发电作业是综合不停电作业开展的重要组成部分，是有效缩短用户停电时长，提升供电可靠性的重要技术手段，对于应急发电作业方案的梳理可将应急发电作业模块化、规模化，从作业前现场勘查到负荷统计测算，在到应急发电作业模块化装置组合形成四级应急发电方案，为全景应急发电作业提供技术依据。未来应当积极开展应急发电领域相关理论及实践的研究，进一步开发应急发电用创新设备及创新工艺，完善综合不停电作业体系，以高度的责任感和使命感，优化营商环境，助力国际领先能源互联网建设，向世界展现电网力量。