依照國家電網公司配電網“能帶不?！钡囊?，配電網不停電作業、應急電源車轉帶負荷的作業形式成為進一步提升供電可靠性的重要舉措。對于供電保障專業，配備的應急電源車確實提高了供電公司保障重要用戶及重要活動備用供電的能力。

然而，在傳統應用模式下，由于多數0.4kV應急電源車并不具備并機并網功能，所以在應用中會面對以下幾種情況：①應急電源車在接入及退出用戶側母排時很可能迫使用戶經歷多次短時停電；②應急電源車的接入只能縮短市電突然掉電期間的用戶停電時間；③在開展不停電更換用戶變壓器等復雜項目時，應急電源車使用受限。

由此可見，整體應用過程呈現出一種“后知后覺、被動局限”的特性。而這一特性在實際工作中的體現更為明顯，例如，600kW應急電源車為某公司重要視頻會議提供臨時電源，在電源車接入到退出用戶側的過程中迫使該公司經歷了多次短時間停電，對員工的正常辦公、使用電梯、用水等造成了影響。

然而，如果用戶為大型會場、生產車間、負壓病房等要求供電不可間斷的用戶，則傳統供電保障模式“無法實現市電與應急電源車的無間歇切換”的缺陷更為凸顯，即使數十秒內起動應急電源車進行供電，也無法消除停電造成的嚴重不良影響，甚至導致重大的生命、財產損失。

因此，研發一套低壓同期并網裝置十分必要。有關文獻所述方法均著眼于對控制系統及電纜接入型式的改進，整體兼容性和可操作性不強。本文研發一套0.4kV移動式并機并網裝置，易于操控，能夠搭配各型應急電源車，實現不停電接入和退出用戶母排，在市電掉電或對用戶變壓器、斷路器等更換、消缺時無間隙切換帶接用戶。

1 傳統供電保障模式分析

目前，應急電源車主要用于為重要用戶或者重要活動提供應急保障、發電服務，其工作模式主要有短時間停電模式和不停電模式兩種。

1.1 短時間停電模式

1）固定供電保障點

通過分析任務量的頻次，篩選出需要經常執行供電保障任務的用戶，例如寧臥莊賓館、甘肅大劇院、省培訓中心等。針對這些用戶，相關人員編制包括用戶概況、用戶電源及接線情況、保障方案等在內的“一戶一冊”，并及時與用戶協商后外置固定的帶有斷路器的插接箱，正常情況下該斷路器是分閘狀態，其上樁頭接至用戶配電室的母排。固定式插接箱如圖1所示。

圖1 固定式插接箱

2）臨時確定供電保障接入點

對于臨時申請供電保障的用戶，如露天演唱會、變電站的站用變消缺、技能競賽等，現場工作人員必須掌握用戶電源及運行方式、最大負荷、現場環境、應急電源車停放位置、電纜線徑長度及接入點、保電時長等信息。

其工作開展模式可簡述為：當接到供電保障任務時，先由工作負責人進行現場勘查，再通知工作人員準備工器具及應急電源車，車輛停至現場后，由工作人員完成接線、機組試起動操作、安全措施布置及現場值守工作。與固定供電保障接入點方式相比，這種方式在電源車輸出端接入及退出用戶母排前必須先斷開用戶母排總開關。此外，在現場也能夠見到移動式插接箱，主要起中間轉接作用，適用于應急電源車無法靠近供電保障接入點或是整根電纜長度不夠的情況。

3）轉帶低壓用戶

不停電更換用戶變壓器是配電網不停電作業中的第四類復雜項目。實施方案一般有兩個，一是利用移動箱變車帶電搭接旁路，二是利用應急電源車轉帶低壓用戶。由于應急電源車不具備并網功能，作業流程局限為先向配電網調度申請拉開用戶變壓器低壓側零克、高壓側跌落式熔斷器，再在用戶側接入應急電源車并起動發電，待新的用戶變壓器安裝完成后，退出應急電源車，然后向配電網調度申請合上高壓側跌落式熔斷器、低壓側零克，恢復對用戶供電。整個作業過程中，雖然減少了用戶停電時間，增加了供電量，但實質上仍然屬于停電更換用戶變壓器的類別。

1.2 不停電模式

對于一些特殊用戶，如電視轉播、視頻會議等，要求保證中途不停電，在線式不間斷電源（uninter- ruptible power supply, UPS）車能夠實現市電與蓄電池組的無間隙切換。當其接入供電保障點時，必須有一路市電接至UPS車市電輸入端。正常運行時，用戶負載由市電經UPS的整流逆變單元的輸出供電。在市電異常或中斷時，蓄電池組經逆變器輸出穩定交流電壓，為用戶供電，300kV?A UPS可保障滿載0.5h供電。

這種模式雖然能夠極大地提高供電可靠性，但卻難以廣泛應用。一方面單輛UPS車的造價接近同容量應急發電車的2倍，各個地市公司的保有量很小。另一方面UPS車的使用條件較為苛刻，必須要先接入市電才能正常運行，且不能帶電進行接線操作。因此，在一些特殊的供電保障現場，會出現0.4kV應急電源車配合UPS車使用的情況，大大增加了保障人員的勞動強度、安全風險及精神壓力。

綜合以上分析可知，傳統供電保障模式對于允許短時間停電的用戶具有普遍適用性，能夠增強用戶的可靠用電信心。然而，目前應急電源車作業裝置以開關插接箱為主，功能單一，安全性、實用性及便攜性差，在實際操作中給用戶帶來多次短時間停電的事實與配電網“能帶不?！币蟛环Ｒ虼耍劳谐墒斓牟C并網技術，研發一套通用性強、操作便捷的0.4kV移動式并機并網裝置成為供電保障專業中的一項重點工作。

2 0.4kV移動式并機并網裝置

2.1 設計原理說明

依據發電機組并網運行條件，當檢測到待并網機組的電壓、相位及頻率與公網的一致或者在允許范圍內變化時，此時合并網開關，發電機組能夠并入公網運行，這種合閘方式為同期合閘或準同期合閘。基于該原理，研發一種脫離應急電源車原有控制系統的獨立控制器，在輸出端能夠采集市電的電壓、相位、頻率等作為基準參數，并經RS 485通信線向發電機組控制接口發送指令。

當發電機組需要并網運行時，在輸入端實時檢測比對機組輸出電壓、相位、頻率等參數是否與基準一致，若偏差較大時，則通過通信線調控機組調速、調壓模塊的直流電壓；若一致或者接近時，則自動合并網開關，從而實現市電與發電機組共同輸出為用戶供電。0.4kV移動式并機并網裝置的工作原理如圖2所示。

圖2 0.4kV移動式并機并網裝置工作原理

由圖2可知，該裝置通過信號線夾采集市電參數，發電機組輸出主回路經匯流夾鉗接至用戶母排。現有的應急電源車控制板處都預留有控制接口，只需簡單改造，便可形成機組參數調節的反饋機制。與自帶同期并網功能的發電車控制系統相比，研發人員將并網-脫網控制器獨立成產品，不僅減弱了整車控制系統的設計難度，而且一臺裝置能夠適配多輛應急電源車使用，降低了設備購置和運維成本。

裝置本身具備短路、過電流、接地等多種保護和參數監測功能，發生故障時能夠保護用戶設備、發電設備不受損壞。此外，產品結構緊湊，抗干擾性強，配有獨立的人機界面和功能手冊，并網操作簡單直觀，具有良好的通用性、兼容性。

2.2 工作流程說明

在現場中該裝置的工作過程如圖3所示。

圖3 0.4kV移動式并機并網裝置工作流程

當0.4kV移動式并機并網裝置配合應急電源車使用時，應急電源車與市電能夠疊加輸出，不會再造成用戶短時間停電。

2.3 產品介紹

成型的0.4kV移動式并機并網裝置外觀結構如圖4所示。整體采用不銹鋼材質的籠型結構，尺寸1 000mm×950mm×900mm，質量70kg，底盤帶有承重輪。進出線每相雙進雙出，均有相色標，并自帶核相功能。內部主回路和控制部分做封閉處理，外部具有信息顯示屏和控制屏，可供操作人員實時監測各類運行信息，操作方式有全自動和手動兩種方式可供選擇。

圖4 0.4kV移動式并機并網裝置外觀結構

3 應急電源車應用新方式

與傳統供電保障模式相比，配備0.4kV移動式并機并網裝置的應急電源車主動性更高，實用性更強，使實際工作方式產生了新的變化。

3.1 應急電源車不停電接入、退出

不論是經常性保電用戶還是臨時申請供電保障用戶，配置0.4kV移動式并機并網裝置的應急電源車可直接帶電接入、退出用戶母排，完全可以實現全過程不間斷供電。圖5為某供電保障現場接線圖。

圖5 某供電保障現場接線圖

由圖5可知，當接到為某單位的大禮堂進行保電的任務時，供電保障人員嚴格按照“先電源側，后負荷側”的接線順序，將市電參數檢測線接至低壓用戶總開關上樁頭處，將匯流夾鉗直接牢固卡至用戶母排。在保電時段，起動應急電源車輸出電壓，經并網裝置檢測符合并網條件時自動合并網開關，此時市電與機組疊加輸出電能。

一旦市電突然異?；蚬收鲜щ?，則斷開低壓用戶總開關，由應急電源車單獨為用戶負載供電。當市電恢復時，并網裝置一旦檢測到符合并網條件的情況，就會提示現場人員，此時手動合上用戶總開關。保電工作結束后，關停發電機組并斷開并網開關，然后帶電拆除檢測線和匯流夾鉗。整個供電保障全過程中，實現了用戶無感知用電。

當然，考慮到柴油發電機組噪聲大、耗油、連續供電時間短等因素，在實際保電工作中應急電源車只接入用戶母排而不起動，處于冷備用狀態。一旦市電失電，在斷開低壓用戶總開關后立即起動應急電源車，能夠在2、3min內為用戶供電。此種情況下，用戶雖然會經歷短時間停電，但明顯優于之前的作業方式。

3.2 應急電源車不停電轉帶用戶

在開展更換用戶變壓器、檢修柱上開關、帶電立桿等復雜綜合不停電作業項目時，對人員規模、工器具及設備投入、現場管控等要求較高。如果應急電源車能夠不停電轉帶用戶負荷，則作業點即可轉為停電作業方式，可以大大減輕現場勞動強度，降低作業風險，提高工作效率。圖6為某不停電更換用戶變壓器的作業現場接線圖。

圖6 某不停電更換用戶變壓器現場接線

由圖6可見，只需將應急電源車輸出端經并網裝置接入用戶負載母排處，然后起動發電機組，待該裝置檢測到滿足并網條件時自動合并網開關。此時，可先后拉開低壓用戶總開關和分支線跌落式熔斷器，用戶負載已完全由應急電源車轉帶成功。而待更換S11—400kV?A用戶變壓器兩側無電，屬于停電檢修現場。

更換完畢后，嚴格依照倒閘操作順序，申請先合上分支線跌落式熔斷器，待并網裝置檢測到符合并網條件時，再合上低壓用戶總開關。然后斷開并網開關，關停發電機組，拆除接線，用戶負載恢復市電供電。顯然，這是一種不同于利用移動箱變車帶電搭接旁路的作業方式，而且極大地簡化了操作過程，實現了用戶不停電及停電更換變壓器的雙重目的。

3.3 經濟效益及應用前景分析

在經濟效益上，該并網裝置不僅能夠提高工作效率，還能節約成本、增收電量。僅從購置成本分析，配置該并網裝置的0.4kV應急電源車能夠起到UPS車的作用。購置一輛UPS車成本約300萬，同容量0.4kV應急電源車約150萬，并網裝置約20萬，綜合節約購買成本約130萬。

在實際應用中，僅2019年蘭州公司轄區內進行停電更換的用戶變壓器約200臺，平均停電8h。若利用該裝置配合應急電源車轉帶用戶后，按更換變壓器平均容量300kV?A的60%計算，則至少多供電量17萬kW?h。

在行業地位及應用前景上，國網蘭州供電公司僅2020年度就執行供電保障任務82項，派出應急電源車輛330臺次，其中特級、一級保電任務占比達到一半以上，而且任務量有明顯的逐年遞增趨勢。一旦出現短時間停電情況，造成的不良影響將難以估量。因此，從技術上消除短時間停電風險十分必要。通過中國專利信息查詢平臺、知網等官方網站檢索關鍵詞“0.4kV移動式并機并網裝置”及市場調研發現，尚無此類裝置，市場拓展力強，競爭壓力小，應用前景廣闊。

4 結論

本文針對傳統供電保障模式下應急電源車并網能力不足的問題，研發了一種0.4kV移動式并機并網裝置。該裝置結構緊湊，操作簡單，通用性強，只需對已有的應急電源車輛進行簡單改造即可。具備并網功能的應急電源車在現場中有了新的應用方式，能夠不停電接入、退出用戶母排，實現了無間隙轉帶用戶，在技術上打通了供電保障全過程不停電的“最后一公里”，UPS不再是要求不間斷供電的重點行業單位的惟一選擇，在項目拓展上促進了帶電、保電專業融合。

本文編自2021年第12期《電氣技術》，論文標題為“基于0.4kV移動式并機并網裝置的應急電源車應用新方式”，作者為吳亞盆、穆宜 等。