基于“全周期管理”的西虹橋電纜智慧樣板區建設研究

孫婕韻 夏慧 顧黃晶 譚曉天

摘?要：貫徹落實國家“雙碳”戰略和構建新型電力系統，核心關鍵是促進能源綠色低碳發展，打造智能數字電網。本文牢牢抓住以數字技術為電網賦能要求，運用“全周期管理”理念，融合“大云物移智”等先進信息技術，從“全程管理”和“全要素發力”兩個維度，構建具有數字化特征的西虹橋電纜智慧樣板區，為打造虹橋商務區“鉆石型”配電網提供堅強支撐。相關研究成果提供了能源互聯網升級的樣板，為高標準打造一流電力發展環境、高水平服務智慧城市建設發揮了引領示范作用，具有十分重要的借鑒意義。

關鍵詞：智慧樣板區；電纜精益化管理；全程管理；全要素發力

中圖分類號：F27?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.18.030

1?電纜智慧樣板區建設研究背景

1.1?服務“雙碳”目標、支撐新型電力系統建設的客觀需要

實現“雙碳”目標，能源是主戰場。“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，構建以新能源為主體的新型電力系統。建設新型電力系統，電力是主力軍。新型電力系統作為新一代電網，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征，在構建過程中需要以數字化改造升級傳統電網，打造數字電網、智能電網。因此，西虹橋的電網建設需要以數字技術為電網賦能，力爭打造能源互聯網升級的樣板，支撐新型電力系統建設，助力“雙碳”目標實現。

1.2?推動輸電專業管理數字化轉型、智慧化升級的必然選擇

輸電線路作為電網的重要組成部分，是能源傳輸的重要載體，其正常運行直接關系到電網的安全穩定、電能的可靠供應。在能源革命和數字革命相融并進的背景下，有必要以數字化推動輸電專業向智慧化方向發展，進一步完善智慧運檢體系，保障線路安全穩定運行。因此，需要開展西虹橋電纜智慧樣板區建設，推動傳統電纜線路向智慧電纜線路的轉變，傳統電纜運檢模式向智慧電纜運檢模式的轉變，傳統管理方式向智慧管理方式的轉變，為輸電專業管理數字化轉型、智慧化升級發揮示范引領作用。

1.3?支撐卓越全球城市建設、長三角一體化發展的迫切需求

上海虹橋商務區地處長三角地區的交通網絡中心，承載著引領長三角一體化高質量發展和上海打造卓越的全球城市的核心功能。2022年11月，上海市出臺《上海市促進虹橋國際中央商務區發展條例》，提出將虹橋商務區打造成國際貿易中心新平臺、綜合交通樞紐。城市發展、電力先行，需要將“大云物移智”等現代信息技術與傳統電網技術深度融合，打造具有本質安全、全息互聯、智能運檢等特征的西虹橋電纜智慧樣板區，保障區域高可靠性供電，支撐虹橋商務區引領長三角一體化發展，助力上海卓越全球城市建設。

2?基于“全周期管理”的電纜智慧樣板區建設實踐

圖1?西虹橋電纜智慧樣板區建設研究思路框架

“全周期管理”也稱作“全生命周期管理”。2022年，十三屆全國人大三次會議指出，“把全生命周期管理理念貫穿城市規劃、建設、管理全程各環節”。因此，為適應虹橋商務區的新定位、新目標、新要求，充分運用“全周期管理”理論來開展西虹橋電纜智慧樣板區建設。具體以“打造西虹橋電纜智慧樣板區”為總體目標，以高壓電纜精益化管理綜合平臺為支撐基礎，從“全程管理”和“全要素發力”兩個方面實施“全周期管理”的核心理念與舉措，建設具有數字化特征的西虹橋電纜智慧樣板區，為打造虹橋商務區“鉆石型”配電網提供堅強支撐。研究思路框架如圖1所示。

2.1?強化規劃建設管理，落實電纜全程質量管控

2.1.1?圍繞工程建設全流程，推進項目過程精細化管控

通過梳理電纜建設項目可研、初設、設計交底、施工、驗收等全流程環節，明確新建電纜及通道工程在關鍵節點的管控要求，并納入精益化管理綜合平臺生產準備及驗收等模塊，借助工程項目管理APP，實施項目建設過程信息化流轉與精細化管控。

2.1.2?統籌工程建設全時段，推進工程進度匹配度管控

根據西虹橋電纜智慧樣板區建設總體計劃，按照項目實施前中后各個階段，把項目可研、工程立項、物資供應、工程施工、工程驗收等工作任務化整為零，進行目標分解，形成具有可操作性、科學性、針對性的目標計劃管理系統。并考慮項目特殊管理要求對工程建設進度匹配度的影響，以確保計劃設定均衡合理、項目實施穩妥有序。例如，在設定本次工程施工階段目標時，充分考慮了執行電纜工程“首件驗收制”的時間需要，保障整體工程進度不受影響。

2.1.3?針對工程建設全環節，推進施工作業智慧化管控

針對西虹橋電纜智慧樣板區電纜工程通道施工、電纜敷設、附件安裝和通道測繪等全程環節實施數字化管控。通過視頻實時接入建設、施工、監理、運維等單位開展過程監控，采用人臉識別、數字化采集等方式，加強附件安裝管控能力。例如，本次工程建設中通過圖像識別、邊緣計算技術，支撐在電纜附件安裝環節把好施工人員資質審核關。

2.2?強化運行維護管理，推進電纜智慧運檢體系建設

2.2.1?加大裝備配置和平臺應用，建立電纜智能監測體系

建立完善西虹橋電纜智慧樣板區電纜本體及通道環境智能監測體系，通過推進光纖測溫、高頻局放、智能井蓋、智能巡檢機器人等電纜及通道運行環境監控裝備、儀器儀表的安裝配置，將區域內電纜線路建成實時感知和全息互聯的智慧電纜通道，為進一步狀態評估與管控提供數據基礎。同時，借助精益化管理綜合平臺，對區域內電纜設備運行狀態進行監控與管理，開展實時分析、狀態診斷、自動預警和遠程操作，確保電纜設備故障及時發現和快速處置。

2.2.2?推動移動巡檢和機器代人，建立高效智慧運檢模式

以實現智能巡檢為目標，依托“數字化班組”建設，在西虹橋電纜智慧樣板區加大狀態監測、巡檢裝備應用，推進電纜通道機器代人，構建電纜及通道智能巡檢體系。同時，深化應用精益化管理綜合平臺，支撐電纜故障后精確定位、電纜運行狀態動態評估運維，打造“一終端、一平臺、一看板”的高效智慧運檢模式，提高電纜線路及通道的運檢質量。

2.2.3?搭建決策平臺和評估模型，建立多維度智能決策引擎

以實現西虹橋電纜智慧樣板區電纜及通道差異化運維管理為目標，融合作業流程、狀態監測和系統運行等多源數據流，建立多維度狀態智能決策云平臺。基于高壓電纜專業精益化管理平臺應用，開展各類感知終端采集及運檢作業數據的集中監控和報表統計，并充分挖掘數據價值，輔助運維人員決策。同時，搭建設備狀態評估模型，建立多維度狀態智能決策引擎，實時動態評估設備最新狀態，及時發現設備缺陷和隱患，對運維檢修策略提供科學建議。

2.3?拓展區域場景應用，提升電纜智慧樣板區服務效能

2.3.1?拓展巡檢智慧物聯場景應用，打造“天地一體”巡檢體系

以提升電纜及通道巡檢質效為目標，基于西虹橋電纜智慧樣板區電纜線路運維實際情況，打造“天地一體”巡檢體系，實現電纜線路巡檢智能高效、安全可控。針對因工程施工導致電纜線路受外力損壞的問題，在重要電纜通道和固定隱患點加裝警示牌可視化裝置，并與光纖振動等防外破監測系統聯動，實現全天候的違章自動監拍、隱患自主預警，提高電纜外破隱患管理水平。同時，采用無人機并搭載多類型智能感知傳感器，對人員和車輛難以到達的區段開展立體巡視，確保電纜通道巡視無盲區、無死角，彌補人工巡檢的空白，進一步提高巡檢質量。

2.3.2?拓展保電智慧物聯場景應用，打造全景智慧保電新模式

依托西虹橋電纜智慧樣板區各類智能感知終端，積極參與保電“大腦中樞”——全景智慧供電保障系統建設。各類智能感知終端監測匯總的數據流全面支撐全景智慧供電保障系統日常保電和應急指揮的工作需求，助力打造全景智慧保電新模式。通過對電網態勢、設備運行、關鍵指標的不間斷監測，對供電保障、工作指揮、資源調度的全景化監控，輔助指揮人員更全面直觀地掌握各類電網信息，有效預防電網故障或異常，提高供電保障水平。目前，該系統已有效支撐5屆進博會保電工作。

2.3.3?拓展共享智慧物聯場景應用，打造資源共享生態圈

以推動資源共享和高效利用為目標，打造西虹橋電纜智慧樣板區地下通道和數據資源共享生態圈。在地下通道資源共享方面，基于電纜精益化管理綜合平臺，實現樣板區內電纜通道內光纜孔位、通信資源占用率、使用單位的查詢及展示。規范光纜在工井內布置，提升通道光纜敷設容量，推進公司光纜資源的共享。在數據資源共享方面，不斷整合各類感知設備監測數據信息，挖掘數據資源的潛在價值，在做好數據保密的前提下，對外提供數據增值服務，推動數據資源開放共享，促進智慧城市建設。

2.4?強化基礎要素支撐，保障電纜智慧樣板區高效建設

2.4.1?打造數字化班組，優化班組作業和設備管理模式

面對虹橋商務區供電保障的高標準、高要求，打造數字化班組，優化班組作業模式、提升智慧服務水平，是提高西虹橋電纜智慧樣板區電纜運檢效率的必然選擇。為此，開發部署“智慧班組管理”應用，融合先進信息通信技術，實現人員、資源與計劃的合理分配和工作流程標準化、實時管控與遠程支持。依托數字化班組建設，開發數字化員工移動作業APP，打通“最后一公里”壁壘，實現電纜及通道移動巡檢和線上記錄維護，自動推送巡視、檢測等周期性工作計劃，自動預警巡檢超周期情況等多項功能，輔助人員進行決策。

2.4.2?開展數字孿生技術研究，促進輸電電纜電力物聯網產業發展

結合高壓電纜運維發展趨勢，充分利用物理模型、智能傳感器、運行歷史等數據，對電纜及通道的三維立體建模，構建數字孿生系統，完成虛擬設備與實體裝備的映射，提供全息人機交互模式，實現全面掌握電纜及通道狀態、人員作業開展情況，進一步支撐高壓電纜精益化、智能化運維管理。同時，將全息影像AR技術與電纜通道相結合，開展基于三維重建、全時空AR定位與可視化技術在電網通道工程中的融合應用工作，實現電纜排管全程智能管控。借助西虹橋電纜智慧樣板區建設，開展了一大批電纜智慧運維新技術的研究開發和試點應用，專業技術水平和研究成果得到進一步提升，有力促進輸電電纜物聯網產業發展。

2.4.3?建立組織保障機制，有序推進西虹橋電纜智慧樣板區建設

加強組織保障。統籌整合專業資源力量，建立包含“領導小組—工作小組—專業保障組”三層級的組織體系。其中，領導小組負責對西虹橋電纜智慧樣板區的規劃建設、運行維護和拓展應用工作進行全面總體指導和把關；工作小組負責方案的制定和具體實施，對西虹橋電纜智慧樣板區建設工作質量和進度進行把控；專業保障組包含通道測繪、通道施工、電纜敷設、附件安裝、運行維護和綜合保障六個專業組，負責對應專業的工作開展和質量保證。建立工作機制。在西虹橋電纜智慧樣板區規劃建設階段，建立周信息報送、周例會機制、技術監督、過程監控和調試驗收五項管理機制。在西虹橋電纜智慧樣板區運行維護和拓展應用階段，建立電纜設備主人負責制和高壓電纜通道區域聯防機制。落實設備到人，做到“每回線、每段通道”從建設、巡視、維護、檢測、驗收到檢修的專人全程負責到底，保障電纜運行安全。

3?結論與展望

3.1?研究結論

通過開展西虹橋電纜智慧樣板區的建設研究，進一步提高了區域內高壓電纜線路的供電可靠性，對虹橋商務區“打造國際一流營商環境”“建設基于人工智能和5G物聯的長三角城市大腦集群”“推動綠色低碳發展”“構建公共數據資源開放共享體系”等戰略落地貢獻了電力力量。同時，西虹橋電纜智慧樣板區的建設，將原有人工巡檢方式轉變為智能巡檢，推動高壓電纜由周期性檢測轉變為實時監測，不僅降低了電纜線路故障發生概率，節約電纜運維管理費用，減少故障停電損失，而且提升了電纜精益化管理水平，打造了高質量的電力保障。

3.2?未來展望

本文研究形成的基于“全周期管理”的西虹橋電纜智慧樣板區建設成果，助力打造了電纜專業電力物聯網的模型、高效智慧運檢的模式、數字化轉型的模板和通道資源共享的樣板，成為國際一流高壓電纜精益管理示范城市的踐行者。相關建設經驗成果已作為典型案例在臨港電纜通道進行推廣應用。未來，通過挖掘西虹橋電纜智慧樣板區各類感知設備監測數據的價值，可對外提供附加增值服務，推動數據資源開放共享，促進上海智慧城市建設。

參考文獻

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