基于“全周期管理”的西虹桥电缆智慧样板区建设研究

孙婕韵 夏慧 顾黄晶 谭晓天

摘 要：贯彻落实国家“双碳”战略和构建新型电力系统，核心关键是促进能源绿色低碳发展，打造智能数字电网。本文牢牢抓住以数字技术为电网赋能要求，运用“全周期管理”理念，融合“大云物移智”等先进信息技术，从“全程管理”和“全要素发力”两个维度，构建具有数字化特征的西虹桥电缆智慧样板区，为打造虹桥商务区“钻石型”配电网提供坚强支撑。相关研究成果提供了能源互联网升级的样板，为高标准打造一流电力发展环境、高水平服务智慧城市建设发挥了引领示范作用，具有十分重要的借鉴意义。

关键词：智慧样板区；电缆精益化管理；全程管理；全要素发力

中图分类号：F27     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.18.030

1 电缆智慧样板区建设研究背景

1.1 服务“双碳”目标、支撑新型电力系统建设的客观需要

实现“双碳”目标，能源是主战场。“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统。建设新型电力系统，电力是主力军。新型电力系统作为新一代电网，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等基本特征，在构建过程中需要以数字化改造升级传统电网，打造数字电网、智能电网。因此，西虹桥的电网建设需要以数字技术为电网赋能，力争打造能源互联网升级的样板，支撑新型电力系统建设，助力“双碳”目标实现。

1.2 推动输电专业管理数字化转型、智慧化升级的必然选择

输电线路作为电网的重要组成部分，是能源传输的重要载体，其正常运行直接关系到电网的安全稳定、电能的可靠供应。在能源革命和数字革命相融并进的背景下，有必要以数字化推动输电专业向智慧化方向发展，进一步完善智慧运检体系，保障线路安全稳定运行。因此，需要开展西虹桥电缆智慧样板区建设，推动传统电缆线路向智慧电缆线路的转变，传统电缆运检模式向智慧电缆运检模式的转变，传统管理方式向智慧管理方式的转变，为输电专业管理数字化转型、智慧化升级发挥示范引领作用。

1.3 支撑卓越全球城市建设、长三角一体化发展的迫切需求

上海虹桥商务区地处长三角地区的交通网络中心，承载着引领长三角一体化高质量发展和上海打造卓越的全球城市的核心功能。2022年11月，上海市出台《上海市促进虹桥国际中央商务区发展条例》，提出将虹桥商务区打造成国际贸易中心新平台、综合交通枢纽。城市发展、电力先行，需要将“大云物移智”等现代信息技术与传统电网技术深度融合，打造具有本质安全、全息互联、智能运检等特征的西虹桥电缆智慧样板区，保障区域高可靠性供电，支撑虹桥商务区引领长三角一体化发展，助力上海卓越全球城市建设。

2 基于“全周期管理”的电缆智慧样板区建设实践

图1 西虹桥电缆智慧样板区建设研究思路框架

“全周期管理”也称作“全生命周期管理”。2022年，十三届全国人大三次会议指出，“把全生命周期管理理念贯穿城市规划、建设、管理全程各环节”。因此，为适应虹桥商务区的新定位、新目标、新要求，充分运用“全周期管理”理论来开展西虹桥电缆智慧样板区建设。具体以“打造西虹桥电缆智慧样板区”为总体目标，以高压电缆精益化管理综合平台为支撑基础，从“全程管理”和“全要素发力”两个方面实施“全周期管理”的核心理念与举措，建设具有数字化特征的西虹桥电缆智慧样板区，为打造虹桥商务区“钻石型”配电网提供坚强支撑。研究思路框架如图1所示。

2.1 强化规划建设管理，落实电缆全程质量管控

2.1.1 围绕工程建设全流程，推进项目过程精细化管控

通过梳理电缆建设项目可研、初设、设计交底、施工、验收等全流程环节，明确新建电缆及通道工程在关键节点的管控要求，并纳入精益化管理综合平台生产准备及验收等模块，借助工程项目管理APP，实施项目建设过程信息化流转与精细化管控。

2.1.2 统筹工程建设全时段，推进工程进度匹配度管控

根据西虹桥电缆智慧样板区建设总体计划，按照项目实施前中后各个阶段，把项目可研、工程立项、物资供应、工程施工、工程验收等工作任务化整为零，进行目标分解，形成具有可操作性、科学性、针对性的目标计划管理系统。并考虑项目特殊管理要求对工程建设进度匹配度的影响，以确保计划设定均衡合理、项目实施稳妥有序。例如，在设定本次工程施工阶段目标时，充分考虑了执行电缆工程“首件验收制”的时间需要，保障整体工程进度不受影响。

2.1.3 针对工程建设全环节，推进施工作业智慧化管控

针对西虹桥电缆智慧样板区电缆工程通道施工、电缆敷设、附件安装和通道測绘等全程环节实施数字化管控。通过视频实时接入建设、施工、监理、运维等单位开展过程监控，采用人脸识别、数字化采集等方式，加强附件安装管控能力。例如，本次工程建设中通过图像识别、边缘计算技术，支撑在电缆附件安装环节把好施工人员资质审核关。

2.2 强化运行维护管理，推进电缆智慧运检体系建设

2.2.1 加大装备配置和平台应用，建立电缆智能监测体系

建立完善西虹桥电缆智慧样板区电缆本体及通道环境智能监测体系，通过推进光纤测温、高频局放、智能井盖、智能巡检机器人等电缆及通道运行环境监控装备、仪器仪表的安装配置，将区域内电缆线路建成实时感知和全息互联的智慧电缆通道，为进一步状态评估与管控提供数据基础。同时，借助精益化管理综合平台，对区域内电缆设备运行状态进行监控与管理，开展实时分析、状态诊断、自动预警和远程操作，确保电缆设备故障及时发现和快速处置。

2.2.2 推动移动巡检和机器代人，建立高效智慧运检模式

以实现智能巡检为目标，依托“数字化班组”建设，在西虹桥电缆智慧样板区加大状态监测、巡检装备应用，推进电缆通道机器代人，构建电缆及通道智能巡检体系。同时，深化应用精益化管理综合平台，支撑电缆故障后精确定位、电缆运行状态动态评估运维，打造“一终端、一平台、一看板”的高效智慧运检模式，提高电缆线路及通道的运检质量。

2.2.3 搭建决策平台和评估模型，建立多维度智能决策引擎

以实现西虹桥电缆智慧样板区电缆及通道差异化运维管理为目标，融合作业流程、状态监测和系统运行等多源数据流，建立多维度状态智能决策云平台。基于高压电缆专业精益化管理平台应用，开展各类感知终端采集及运检作业数据的集中监控和报表统计，并充分挖掘数据价值，辅助运维人员决策。同时，搭建设备状态评估模型，建立多维度状态智能决策引擎，实时动态评估设备最新状态，及时发现设备缺陷和隐患，对运维检修策略提供科学建议。

2.3 拓展区域场景应用，提升电缆智慧样板区服务效能

2.3.1 拓展巡检智慧物联场景应用，打造“天地一体”巡检体系

以提升电缆及通道巡检质效为目标，基于西虹桥电缆智慧样板区电缆线路运维实际情况，打造“天地一体”巡检体系，实现电缆线路巡检智能高效、安全可控。針对因工程施工导致电缆线路受外力损坏的问题，在重要电缆通道和固定隐患点加装警示牌可视化装置，并与光纤振动等防外破监测系统联动，实现全天候的违章自动监拍、隐患自主预警，提高电缆外破隐患管理水平。同时，采用无人机并搭载多类型智能感知传感器，对人员和车辆难以到达的区段开展立体巡视，确保电缆通道巡视无盲区、无死角，弥补人工巡检的空白，进一步提高巡检质量。

2.3.2 拓展保电智慧物联场景应用，打造全景智慧保电新模式

依托西虹桥电缆智慧样板区各类智能感知终端，积极参与保电“大脑中枢”——全景智慧供电保障系统建设。各类智能感知终端监测汇总的数据流全面支撑全景智慧供电保障系统日常保电和应急指挥的工作需求，助力打造全景智慧保电新模式。通过对电网态势、设备运行、关键指标的不间断监测，对供电保障、工作指挥、资源调度的全景化监控，辅助指挥人员更全面直观地掌握各类电网信息，有效预防电网故障或异常，提高供电保障水平。目前，该系统已有效支撑5届进博会保电工作。

2.3.3 拓展共享智慧物联场景应用，打造资源共享生态圈

以推动资源共享和高效利用为目标，打造西虹桥电缆智慧样板区地下通道和数据资源共享生态圈。在地下通道资源共享方面，基于电缆精益化管理综合平台，实现样板区内电缆通道内光缆孔位、通信资源占用率、使用单位的查询及展示。规范光缆在工井内布置，提升通道光缆敷设容量，推进公司光缆资源的共享。在数据资源共享方面，不断整合各类感知设备监测数据信息，挖掘数据资源的潜在价值，在做好数据保密的前提下，对外提供数据增值服务，推动数据资源开放共享，促进智慧城市建设。

2.4 强化基础要素支撑，保障电缆智慧样板区高效建设

2.4.1 打造数字化班组，优化班组作业和设备管理模式

面对虹桥商务区供电保障的高标准、高要求，打造数字化班组，优化班组作业模式、提升智慧服务水平，是提高西虹桥电缆智慧样板区电缆运检效率的必然选择。为此，开发部署“智慧班组管理”应用，融合先进信息通信技术，实现人员、资源与计划的合理分配和工作流程标准化、实时管控与远程支持。依托数字化班组建设，开发数字化员工移动作业APP，打通“最后一公里”壁垒，实现电缆及通道移动巡检和线上记录维护，自动推送巡视、检测等周期性工作计划，自动预警巡检超周期情况等多项功能，辅助人员进行决策。

2.4.2 开展数字孪生技术研究，促进输电电缆电力物联网产业发展

结合高压电缆运维发展趋势，充分利用物理模型、智能传感器、运行历史等数据，对电缆及通道的三维立体建模，构建数字孪生系统，完成虚拟设备与实体装备的映射，提供全息人机交互模式，实现全面掌握电缆及通道状态、人员作业开展情况，进一步支撑高压电缆精益化、智能化运维管理。同时，将全息影像AR技术与电缆通道相结合，开展基于三维重建、全时空AR定位与可视化技术在电网通道工程中的融合应用工作，实现电缆排管全程智能管控。借助西虹桥电缆智慧样板区建设，开展了一大批电缆智慧运维新技术的研究开发和试点应用，专业技术水平和研究成果得到进一步提升，有力促进输电电缆物联网产业发展。

2.4.3 建立组织保障机制，有序推进西虹桥电缆智慧样板区建设

加强组织保障。统筹整合专业资源力量，建立包含“领导小组—工作小组—专业保障组”三层级的组织体系。其中，领导小组负责对西虹桥电缆智慧样板区的规划建设、运行维护和拓展应用工作进行全面总体指导和把关；工作小组负责方案的制定和具体实施，对西虹桥电缆智慧样板区建设工作质量和进度进行把控；专业保障组包含通道测绘、通道施工、电缆敷设、附件安装、运行维护和综合保障六个专业组，负责对应专业的工作开展和质量保证。建立工作机制。在西虹桥电缆智慧样板区规划建设阶段，建立周信息报送、周例会机制、技术监督、过程监控和调试验收五项管理机制。在西虹桥电缆智慧样板区运行维护和拓展应用阶段，建立电缆设备主人负责制和高压电缆通道区域联防机制。落实设备到人，做到“每回线、每段通道”从建设、巡视、维护、检测、验收到检修的专人全程负责到底，保障电缆运行安全。

3 结论与展望

3.1 研究结论

通过开展西虹桥电缆智慧样板区的建设研究，进一步提高了区域内高压电缆线路的供电可靠性，对虹桥商务区“打造国际一流营商环境”“建设基于人工智能和5G物联的长三角城市大脑集群”“推动绿色低碳发展”“构建公共数据资源开放共享体系”等战略落地贡献了电力力量。同时，西虹桥电缆智慧样板区的建设，将原有人工巡检方式转变为智能巡检，推动高压电缆由周期性检测转变为实时监测，不仅降低了电缆线路故障发生概率，节约电缆运维管理费用，减少故障停电损失，而且提升了电缆精益化管理水平，打造了高质量的电力保障。

3.2 未来展望

本文研究形成的基于“全周期管理”的西虹桥电缆智慧样板区建设成果，助力打造了电缆专业电力物联网的模型、高效智慧运检的模式、数字化转型的模板和通道资源共享的样板，成为国际一流高压电缆精益管理示范城市的践行者。相关建设经验成果已作为典型案例在临港电缆通道进行推广应用。未来，通过挖掘西虹桥电缆智慧样板区各类感知设备监测数据的价值，可对外提供附加增值服务，推动数据资源开放共享，促进上海智慧城市建设。

参考文献

［1］杜霞.电力物联网与地下电缆精益化管理[J].集成电路应用，2022，39（07）：298300.

[2]邵新炜.公司输电电缆项目运行维护精益管理研究[D].大连：大连理工大学，2021.

[3]赵亮.建设项目全生命周期节能驱动机制与多目标优化策略研究[D].徐州：中国矿业大学，2019.