國網北京市電力檢修公司、國網北京市電力公司的研究人員劉皓、閆春江等，在2018年第4期《電氣技術》雜志上撰文指出，隨著智能電網在全世界各個國家和區域推進，電纜作為一種重要的電力輸送載體，廣泛應用于電力傳輸領域中。

　　為了保證電力系統安全可靠運行，本文提出了電力電纜網精益化管理系統，該系統可以實時監控電纜的運行載流量、電壓等級、電纜隧道環境溫度等的相關信息，同時集成了設備相關參數、地理信息數據、電源系統數據、電纜負荷數據，并且這些數據匯入監控中心，通過系統分析可以實現提前預測電纜的運行狀態，從而能實現智能檢測和快速定位，減少停電時間。

　　本研究對提高了電纜運維管理的技術水平，實現電纜的精益化、智能化管控等方面具有重要意義，并且具有較高的實際工程意義。

　　在電力傳輸系統中，電纜作為重要的電力輸送載體，其質量和狀態對供電可靠性具有非常重要的意義及影響。隨著城市化建設進程的不斷推進，電力電纜已經成為城市供電的主動脈，而電纜隧道作為電纜的鋪設通道，其安全穩定運行是維系整個社會經濟穩定、政治文化秩序、正常工農業生產的關鍵因素之一[1-4]。

　　隨著智能電網建設的推進，電纜運行情況在線監測可提前評估電纜的運行狀態，并防止電纜故障造成較大的損失[5-7]。同時隧道作為電纜的通道，一旦發生隧道火災，就會造成嚴重損失，而且修復時間長，危害嚴重。因此必須從源頭上控制，狠抓管理，重視技術管理，從而避免火災的發生[8-11]。電纜網精益化管理系統的建立可以實現提前預警，故障后快速恢復，大大提高供電可靠性。

　　本文首先闡述了電纜網精益化管理系統目標，接著給出了總體構架，關鍵技術，最后結合實例給出了電纜網精益化管理系統取得的成效，為電纜精益化、智能化管控提供了理論依據。

　　1 電纜網精益化管理系統目標

　　1)基礎數據建設目標

　　電纜網精益化管理系統覆蓋的數據包括管道和電纜相關設備的設施數據、動態監測數據、地圖數據、規劃數據等。建設目標包括：

　　(1)通過建立規范化的數據標準體系，以圖形資源為核心，實現設備設施的"圖數一體化"，達到"源端維一、共維共享"的數據管理目標。

　　(2)以圖形資源為基礎，通過對實時監控信息、運行狀態監測信息的有機整合，建立靜態、動態數據交互的管網資源數據模型。

　　2)業務應用建設目標

　　以北京公司管道及電纜網生產、經營管理和業務流程優化為驅動，以貫穿規劃設計、輔助工程建設、運行監測、運維檢修等環節的全過程閉環管理為主線，實現生產過程自動化、業務流程互動化，全方位支撐管道及電纜網業務融合發展。

　　3)決策分析建設目標

　　通過管道及電纜網相關業務集成及數據融合，建立覆蓋戰略層、經營層、作業層的智能決策分析體系，為管理層、業務操作和控制人員提供決策支持，全面支撐管道及電纜網規劃建設和穩定運行[12]。

　　2 電纜網精益化管理系統總體架構

　　根據國家電網公司"SG186"工程總體設計要求和目前系統應用情況，電纜精益化管理系統通過數據中心、數據交換、企業服務總線實現與其他業務應用系統的橫向集成。通過企業服務總線為生產等業務應用提供服務支撐，實現電纜精益化管理系統與業務應用系統的緊密集成。

　　通過與北京電網GIS平臺進行服務調用數據交換完成管道及電纜空間數據的共享與交換。電纜精益化管理系統的總體架構由業務架構、應用架據、技術架構、物理架構、安全架構和應用集成等部分組成。系統總體架構如圖1所示。

　　1)業務架構

　　業務架構由圖形資源管理、生產業務管理、狀態監控管理三大部分組成，通過對業務模型的分解，利用系統分析的方法，對電纜精益化管理系統的業務應用過程和目標進行分析抽象和歸納，形成電纜精益化管理系統的功能模塊及對應的功能域。

　　2)數據架構

　　電纜精益化管理系統數據構成包括基礎地理數據、圖形空間數據、屬性數據、拓撲數據、配置數據、接口數據、業務數據及文件數據。

　　數據按照應用特點分為：基礎地理空間數據、圖形空間數據、屬性數據、拓撲數據、配置數據、接口數據、業務數據、文檔數據及監控數據9種 類型。

　　3)技術架構

　　電纜精益化管理系統是在PMS2.0圖數一體化管理基礎上進行業務擴展，增加對管道、電纜的一體化管理，實現對輔助工程建設、運維檢修、運行監測等業務應用的支撐。

　　隨著管道及電纜精細化、規范化管理要求的提出，需要在可視化基礎上進行臺賬維護，實現管道設施、電纜設備的圖形、拓撲、設備臺帳的一體化維護，實現對PMS2.0電纜設備維護的有力支撐、管道設施維護的有力補充。

　　通過構建管道設施及電纜設備參數與圖形拓撲的一體化管理，定義規范的錄入及審核流程，建立靈活的設備以及圖形版本管理機制，保證了管網資源圖數一致性與完整性，實現管道及電纜網管理系統與PMS2.0的無縫兼容。系統在調研、設計、開發階段以PMS2.0架構、數據模型、技術路線為主要參考，設計出該系統特有的業務應用模型，為后續PMS應用集成及數據融合提供支持。

　　電纜精益化管理系統的總體技術架構分為數據層、數據訪問層、應用邏輯層、應用服務層、表現層。其中數據層是各類數據的物理存儲。

　　4)物理架構

　　電纜精益化管理系統部署方式采用集中部署方式，將服務器部署在市公司，下屬公司客戶端通過廣域網訪問部署在集中部署的服務器。生產業務模塊與監控模塊采取分開部署方式。具體軟硬件部署方案如圖2所示。

　　5)與PMS2.0集成

　　系統與PMS2.0關系設計如下：

　　(1)PMS2.0管理庫是由生產業務庫和圖形資源庫兩部分組成，管道及電纜網管理庫是基于PMS2.0的架構進行設計，其設備圖形數據、生產業務數據均統一在系統資源庫中進行存儲。

　　(2)PMS2.0生產業務數據和電網資源圖形數據均是由生產業務系統進行維護。管道及電纜網設備圖形數據、生產業務數據也是根據PMS2.0的數據規范進行設計，并且系統中涉及到的管道網、電纜網生產業務數據和圖形數據既包含了PMS2.0的數據模型又包含了北京電力公司的數據要求。

　　(3)電纜精益化管理系統包含PMS2.0數據，所以與PMS2.0是一對一的關系，通過建立同步服務將生產業務數據和圖形數據同步到PMS2.0管理庫中，為PMS2.0管理庫提供管道網及電纜網數據。PMS2.0不包含的業務和圖形數據不通過同步服務進行推送，依然保留在系統資源庫中，例如有限空間作業、反外力、管道設備(通風亭、監控井蓋、測溫光纖等)。

　　6)與監控設備集成

　　電纜精益化管理系統中運行監測功能需要與運行監控主站系統集成，其集成思路如下。電纜精益化管理系統由B/S系統獨立運行，負責與監控各主站數據連接，匯集主站監測數據;集中實現數據的遠傳和數據的安全接入;轉發主站系統對管道及電纜網監控設備的狀態監測，提供統一的遠程交互控制節點，并進行監測數據分析。

　　3 電纜網精益化管理系統關鍵技術及業務提升點

　　1)電網圖形一體化

　　電網圖形一體化針對不同電壓等級電力系統設備構造相互統一的圖像存儲、連接和展示關系。電纜精益化管理系統將建立并且統一設備分類和標識、數據存儲、設備模型和圖元標準等方面，從而達到電網圖形一體化的目標[13]。

　　2)管道及電纜網最小單元精益化管理

　　建立電纜及管道網最小單元精益化管理思路，規范電纜段、電纜通道最小管理單元，同時終端、中間接頭、接地箱、交叉互聯箱以及井蓋監控、水位監測、氣體監測、視頻監控、接地電流監測、測溫等監控裝置統一納入到設備管理體系中。

　　3)地下管網系統數據管理

　　地下管網數據管理的思路包括了以下7個環節：數據采錄、數據分析、數據轉換、數據處理、數據管理、數據應用以及深化應用。同時，為了保證系統的順利使用，配套了完整的作業標準、數據規范、命名標準、流程規范和接口規范。

　　4)管道及電纜網空間數據時態化管理

　　由于電纜精益化管理系統在互聯網等領域可為多名用戶及工作人員提供網絡分析處理、電網整理規劃和地圖瀏覽等多項在線服務，因此針對不同用戶的不同需求，可提供不同的視圖以及數據信息，即不同時態的電網空間數據。

　　電纜精益化管理系統對時態的支持包括[14]：(1)管道及電纜網資源變更管理，包括運行狀態變更和運行位置變更。(2)支持管道及電纜網數據時間維度的版本管理、歷史版本回溯。

　　5)業務提升點

　　(1)電氣拓撲與溝道拓撲聯動。系統建立了電纜網電氣連接拓撲關系，并通過斷面與隧道信息關聯，實現兩者間的快速關聯檢索。

　　(2)設備狀態與業務流程聯動。業務流程與設備信息關聯，在斷面管理、有限空間作業管理等流程中可快速調閱相關設備的狀態及位置信息。

　　(3)靜態信息與動態信息聯動。系統將設備臺帳與實時監測的狀態信息進行了關聯，并實現了可視化預警功能。

　　(4)采用空間數據可視化技術，研究空間數據可視化算法與最短路徑算法，實現了GIS空間數據可視化與最短路徑分析功能。

　　(5)通過對已建管道資源實施的有效管理，準確統計埋設中已經占用的孔位和未占用孔位比例。在掌握具體管道占用信息的情況下，可在電纜鋪設路徑規劃中對依據已孔位占用情況對所在斷面進行加權處理，優化電纜鋪設路徑規劃算法結。

　　4 電纜網精益化管理系統取得的成效

　　4.1 電纜網精益化管理系統取得的成效

　　電纜精益化管理系統包括電纜圖形資源管理、生產業務管理、狀態監控管理三大功能模塊。

　　工程組織單位在斷面模塊中編制斷面審批單。管道運維單位在斷面模塊中對審批單進行審核。運檢部在斷面模塊中對審批單進行批復。工程組織單位依據斷面審批單敷設電纜，并完成驗收工作。斷面批復3個月后工程未驗收，則系統預警。

　　流程中增加逾期預警功能，為通道資源釋放提供了保障，確保通道資源合理利用。

　　風險及隱患管理。傳統管理模式只是采用手工記錄方式，管理較為粗狂。利用電纜精益化管理系統，可以將風險及隱患臺賬信息化處理，并與地理信息系統結合，在地圖上選取、展示隱患設備，提高隱患管理的精益化水平。圖3為隱患信息與地理信息系統展示。

　　圖3 隱患信息與地理信息系統展示圖

　　狀態監控包括接地電流監測、視頻監控、實時負荷、井蓋監控、溫度監控、水位監測、氣體監測等.

　　通過電纜精益化管理系統，可以實現對報警設備的全局可視化管理，即在地理信息圖上直觀查詢當前各類型監控裝置(溫度、水位、氣體、井蓋、視頻)報警情況，提高監控工作效率，如圖6所示。

　　通過電纜精益化管理系統，可以實現對前端監控設備實時狀態和歷史狀態的查詢、統計和分析，為設備缺陷處理及數據分析提供了數據支撐，解決了以往只能分別讀取不同監控設備運行狀態的問題，提高了工作效率，如圖7所示。

　　4.2 管理提升點

　　1)對于運行管理，系統實現對井蓋、溫度、負荷、水位、氣體、視頻、接地電流等狀態信息的實時監控，為兩級調度和運行監控人員提供信息服務和實時預警。

　　2)對于資源管理，系統可快速查閱任意溝道斷面的占用情況，可為電纜網規劃提供自動路徑優化功能，同時為營銷客戶報裝提供透明的斷面信息和最優路徑，批復資源逾期預警。

　　3)對于安全管理，系統實現了業務流程與井蓋監控的關聯閉鎖，未履行審批手續的入溝作業均無法打開井蓋，確保有限空間作業安全，同時也提供了各類隱患的錄入、定位及預警功能，保障設備運行安全。

　　4)對于故障研判，系統基于GIS的地理信息可實現任意位置的模糊查詢和快速定位，為應對路面塌陷等突發事件提供信息支持，提高故障研判及應急處置能力，為客服和運檢專業提供信息服務。

　　5)對于重要客戶管理，系統實現了電源追溯功能，便于為政治保電及應急處置提供信息服務，提升重要客戶的服務保障能力。

　　5 結論

　　隨著電纜精益化管理系統功能的實現，可對電纜網運行管理、資源管理、安全管理、故障研判、重要客戶服務等業務提供數據和信息支撐，同時也為調度、監控、安監、規劃、運檢、營銷、客服等專業提供服務，實現專業間的緊密融合。

　　管道及電纜網精益化管理系統的建設在我國電力系統發展中具有重大意義。其建設將有效解決當前生成發展模式存在的缺漏和弊端，對提高運行安全、運維管理、檢修維護、設備在線監測等多個方面精益化水平具有促進作用，改善各項電網工作業務流程的優化，為管理效率和效益雙豐收提供有力保障。同時其建設對地下電纜及管道管理發展具有巨大助益，從而為北京市地下電網的安全可靠運行奠定了夯實的基礎。

　　基礎數據準確是實現電纜精益化管理的基礎，在后續工作中，北京公司一方面將針對存量數據開展普查，重點普查電纜拓撲和通道資源占用情況;另一方面，按照精益化管理要求嚴格控制增量數據規范性和準確性，從而為實現電纜精益化管理目標奠定堅實的基礎。