特高压智慧供应链一体化管理和应用

梅国强，黄若函，胡月峰

（国网浙江省电力有限公司 检修分公司，浙江 杭州 310009）

1 特高压供应链的底层物资现状

特高压技术的广泛使用极大程度提高了远距离、大容量输电的效率，减少了输电损耗，降低了输电成本，实现了更大范围的资源优化配置，有力推动了国家能源的高效开发和利用，促进了经济与社会的可持续发展；相应地，也对大型电网企业设备运维检修管理水平提出了更高的要求。特高压设备及物资是电网安全运行的基础,也是其稳定运营、应急修复的基本支撑,在电网安全保障方面具有举足轻重的作用。由于特高压设备的运维检修工作具有责任重、技术高、跨度长等特点，如何充分发挥专业化运维检修资源的优势，建立智慧模式的物资管理机制，对大型电网企业提高设备管理水平、保障电力安全和优质服务都具有重要意义，也是客观需求所在。

特高压设施设备种类繁多，部分物资存在长度与重量之间计量单位的换算，而且钢绞线等线缆类物资由于没有刻度，需要通过密度、周长、重量等可知参数进行计算并得出数量值，这些都会造成一定程度的偏差；部分废旧及铁附件类物资难以实现完整的称重盘点，主要通过目视及照片固化的形式进行确认。同时，很多地区存在大量的呆滞物资（存在仓库或其他地方过久而未进入运转状态），占用了仓库储备库存，物资也没有得到及时充分地利用，造成了大量资源的浪费；加之物流信息的相对独立形成了孤岛，增加了唤醒呆滞物资的难度。

2 特高压智慧供应链一体化管理

以上各类问题总结起来就是种类多、规格多、供应商多，给物资的分类、仓储、检测、调运、配送及使用状态管理、报废管理带来较大的挑战。面对此种情形，就愈发难以适应电力发展新形势下的精益化管理要求，物资管理成为当前供电企业提质增效的关键环节之一。而电网企业是在一个集成式的综合系统环境下，全面管理庞大的供应链中的生产、采购和履约活动[1]。因此，在这个从采购、制造、销售、实施等全流程始终贯穿一体化思想的供应链里，利用数字化、信息化等技术手段和互动化管理方式实现智慧供应链一体化管理，达到物资精细管理的目的。

智慧供应链一体化是利用现代供应链的管理方法和技术有机地与物联网技术、信息化技术结合，在供应链上各个环节的企业间构建的，能够实现供应链的智能化、网络化和自动化的技术与管理综合集成系统，减少中途时间的停滞，确保整个供应链流程高效运作[2]。电力行业中的智慧供应链一体化是将信息技术、物联网技术和电力管理进行综合集成，系统化地整合运用现代技术，管理整条供应链上的企业和部门，从而实现精确地指导现代电力供应链管理与运营。

特高压智慧供应链一体化以“WMS+TMS”系统（仓储管理系统和运输管理系统）平台为核心，对供应链中库内和配送至施工现场的物资实施精准化管理。它向上对接企业的ERP 系统，横向贯穿生产管理系统，通过收集、计算与解析，整合不同专业、原本分散割裂的数据和信息，高效汇聚海量数据，建立数据管理域、处理域、分析域，实现业务处理系统各个分散数据库的合并、发展与提升，在应用层提供逻辑统一的数据支持[3]。通过物联网与信息技术向供应商、承运商、协同机构开放，实现物资全流程信息多端互联，实现数据实时共享，展示出数据汇聚和融合的价值，并体现跨部门协调指挥的职能。具体来讲，建立一整套的供应链一体化管理系统，对招标采购、合同履约、仓储配送、现场实施、应急供应、废旧管理等关键业务在内的全流程信息进行整合监控、实时跟踪显示，把碎片化、分散的信息整合在一起，直观展现供应链各个环节的运作情况，对物资供应、资金支付进度、库存物资状态、出库物资配送安装进度等关键指标做到全程有效监控，有效解决因物资供应状态不清、实时信息沟通不畅、物资配送方案不明等情况，出现供应链流程停滞、实施工期被压缩，施工进度受阻的问题。

以特高压设备换流阀的制造为例，它作为交直流电能转换的核心单元，提高换流阀的外绝缘耐压能力成为关键技术难题，大到屏蔽罩小到螺栓都会影响阀内电场分布。结合原材料的采购、到设计、制造、安装，甚至后续的安全监测，这都需要多个企业和部门提供相关经验和技术支持，他们之间整合成一体，得到一个最佳优化；满足在地域差异、电压等级不同导致的外界条件变化下的各类换流阀，就亟需实现特高压供应链一体化。不仅是制造，从该设备招标开始，履行合同、运输存储、配送安装等做到全流程监控、精细化管理，设备当前信息通过网络、信息化技术手段实时传递至平台，平台就可以实时了解设备的流程状态、数量、地理位置、运行异常等信息，能在关键节点上做到有效监控，及时发现问题，协调各部门及时推进各项工作进度。

3 特高压智慧供应链一体化应用场景分析

特高压智慧供应链一体化的应用场景主要包括基础建设物资性能、规格、数量需求；设备安全高效运行的维护工具、设备老化或升级更新；设备在用情况下的可靠性动态跟踪；物资回收及二次利用、废旧报损的流程与节点管控。从物资的计划、采购、生产、检测、入库、使用、在用、回收形成一个闭环的供应链流程，减少人工的干预和可能的差错，通过大数据分析、模糊研判、智能预警等模块，输出可视化、可量化的指标。

3.1 特高压智慧供应链一体化应用到检修设备中

以某电力公司为例，根据每次检修完成记录的数据，对其中设备正常运行时间和故障出现的时间进行整理分析，掌握各种设备的热故障率，确定检修周期、检修等级，起到直接防止或延迟故障的作用，在时间周期和设备实际热故障概率、使用寿命等之间寻找最佳平衡点。通过智慧供应链平台，运用概率论及其随机处理的数字方法，来确定设备的可靠性，从而确定设备的检修内容和检修时间，研判和梳理统计来评定待检需求的必要程度。例如在某特高压换流站中的户外敞开式断路器在连续24个检修周期内发生热故障率见表1，故障率随时间的变化遵循浴缸曲线，如图1所示。

表1 某设备热故障率在连续24个检修周期的变化曲线

图1 某设备故障率随时间的变化曲线

在第五个检修周期a点之前，该设备处于初始故障期，设备的故障多由设计、制造过程中的缺陷引起，随着调试运行、各类故障的排除，设备逐渐运行正常进入a 和b 之间的阶段，而在第20 个检修周期b点之后设备逐渐老化，零部件磨损严重，故障又会增加。在Δt 时间范围内，发生故障的部件数量为c，而整个设备共包括N个设备，则故障率为：

平均无故障时间MTBF：

其中，MDT表示故障时间，则可靠性A、热故障率σ为：

若MTBF=1 000h，MDT=0.9h，则A=99.91%。

因此，整个设备无故障需要同时考虑平均无热故障的时间和平均热故障时间。对于该断路器而言，通过记录大量检修过程的数据对比其可靠性，在可靠性A 首次出现下降的时间点a 点，并在a 点之前的早期故障期加大检修力度，有效降低故障率，达到防止或延迟故障的目的。同时，在b点之后的耗损故障期，由于设备零部件的腐蚀、疲劳、磨损和老化，故障率也出现了明显提升，可在b点之前安排适用的检修，主动淘汰老旧设备来降低故障率。

通过一体化传递信息和数据分析，根据全面质量管理的要求和设备综合工程学的基本知识，确定检修工作流程及操作步骤。同时追踪多个户外敞开式断路器的检修数据，通过与同类型设备的历史数据比对，科学预测下个周期的故障率，在故障率异常时及时做出防范措施，做好检修工作。既要使电网设备尽可能长时间处于健康运行状态，又要使供电可靠性保持在最佳状态。充分利用智能硬件、软件和信息集成技术，对诸多历史参数、实时运行状态参数进行定性、定量分析，根据设备的寿命理论历史地、科学地分析设备寿命周期内故障可能性及使用存在安全隐患。进一步综合分析、优化组合，自动生成出设备警戒状态、变化趋势、检修成本，推荐设备的最佳检修时间和检修项目。例如对于换流站换流变压器，若采用解端子断引预试的方式进行预防性试验，来确认电气设备在长期运行中是否保持良好状态，由于变压器的数量众多（特高压每站24台在运），试验的工作量极大，且施工过程隐含设备损坏风险，因此通过以上硬件和软件获得的各类历史数据、运行参数等分析生成得到最佳检修时间和优先检查项目，按生成的变压器的检修时间和检修项目排序，依次进行检修，提升效率的同时也降低了变压器被损坏的风险。

3.2 特高压智慧供应链一体化应用到抢修中

电网设备设施检修是关系电网安全稳定的工作，所涉及的物资与工器具门类繁多。设备检修必须有足够的备件，以保证设备检修特别是应急抢修的需要。检修物资和工器具集中存储，一方面有利于统一管理和调配，提高周转与利用效率；另一方面由于区域跨度大、配送路径远，会在一定程度上影响工作效率，增加运输成本，尤其是在应急抢修情况下，如遇所在站点仓库备品备件不足或不齐，远距离调配耗时过长。

如在某输电线路上，出现事故需要应急抢修，需更换电压等级1 000KV的某型号的跳线间隔棒8支，而所在辖区的仓库仅有库存5支，传统跨区域配送的解决方案需花费大量的时间沟通、协商和配送，执行周期过长、工作效率过慢。其他仓库通过智慧供应链一体化管理，将运行设备和备品备件、工器具进行集中管理，各站点、各业务板块均能够对相关信息互通互享，及时协作、精确支撑，在本质上将设备与物资管理纳入整个生产、运行机制中。共享的信息就能使领料人在系统上观察到就近仓库可配送的跳线间隔棒，及时进行配送。而且从跳线间隔棒进入生产计划开始赋予唯一码，生产制作、运输销售、存储、配送、安装、回收、报废等过程全程跟踪，唯一码上更新物资状态，使该物资的实时信息推送至后台动态，确保物资供应执行全过程的跟踪，并且全过程做到了痕迹化，确保跳线间隔棒被准确安装至现场。同时，以“WMS+TMS”为核心的特高压智慧供应链一体化，在各区域仓库的备品备件达到设定的安全库存时，系统会及时提醒相应人员补足所缺备品备件，若仍存在所需抢修物资不足，根据系统提供的共享数据，优先调配满足条件就近仓库的物资。在应急抢修中，将各类物资的备品备件和工器具等统一管理，各个站点信息共享，能够按现场需要尽快匹配到最佳方案，体现智慧供应链一体化管理所带来的效率上的提升和生产运输成本的降低。

4 结语

特高压智慧供应链一体化以“WMS+TMS”系统运转为中心，特高压智慧供应链一体化平台通过物联网和信息技术获取产品的数据和信息[4]，优化当前物资计划、采购、运输、到库、在库、领用、安装验收、安全运行、退役、报废、残值回收等全生命周期管理；并在这个系统上分析数据、规划业务、预测需求，形成供应链策略优化机制[5]。特高压智慧供应链的一体化管理能整合物资资源，统筹协调了物资需求、合同、仓储、配送、供应商、废旧物资处置等信息资源，统计、分析物资供应全过程信息，为特高压电力安全、稳定运行提供物资保障和决策支持。