基于信息化分析电厂电气运行的安全技术策略

引言：随着能源互联网和智能电网的快速发展,电厂电气运行面临着设备复杂性增加、数据量激增、人员技能要求提高等一系列新挑战。传统的事后诊断与定期检修策略已难以适应当前形势,亟须引入信息化手段,构建动态、智能、全生命周期的安全防护体系。本文将从风险评估与预警、物理层防护、数据安全管控、应急保障四个维度,探讨电厂电气安全的关键技术策略,为行业数字化转型提供参考。

1、基于多源数据融合的电气运行风险动态评估体系

1.1 智能化数据采集与多维度特征提取

电厂电气运行安全的基石在于全面、准确地感知设备状态与人员行为,因此构建异构数据的智能采集与融合平台至关重要。通过搭建集成DCS、SIS、EAM等多源系统的数据流管道,整合设备工况参数、操作日志、环境变量等 12 类数据,实现毫秒级实时采集与边缘计算节点部署,为后续分析奠定坚实的数据基础。创新性地开发三维可视化风险热力图生成系统,集成温度、振动、绝缘强度等8 类阈值预警参数,直观呈现设备健康状态的动态演变,并支持故障模式的仿真推演,极大提升风险感知的直觉性与预见性。接入UWB定位、AI视频监控等先进系统,通过建立操作轨迹与设备状态的关联模型,有效识别未授权越区、工具遗留等异常操作模式,将人因风险的管控前移形成多维度立体化的特征提取能力。

1.2 基于机器学习的设备状态诊断模型

传统的时基维护与定期检修策略难以应对日益复杂的电气系统,亟须引入智能诊断技术以实现状态评估由“事后”向“事前”的跨越式提升。以机器学习算法为核心,构建一系列设备状态诊断模型。改进型LSTM诊断算法,创新性地融合时序振动数据与静态绝缘参数,形成对变压器、发电机等关键设备剩余寿命的预测能力,可实现故障前 72 小时的前瞻性预警。构建覆盖短路、误操作、静电事故等6 类高频风险的知识图谱案例库,利用语义推理实现对新型故障模式的类比诊断与处置方案推荐,极大丰富诊断的广度与深度[1]。为确保模型预测的可靠性,在数字孪生环境中开展多场景压力测试,模拟雷击、过载等极端工况,将误报率控制在 0.5% 以下,为后续决策提供有力支撑。

1.3 动态风险评估与预警机制

面对电气运行风险的动态性与复杂性,单一维度的静态评估方法难以适应实际需求。为实现风险管控的动态闭环,以“三维九域”风险矩阵为抓手,建立涵盖设备健康度、操作合规性、环境适应性的综合评估模型。通过设备健康度打分(0-100 分)、操作合规性实时数据采集、环境适应性指标量化(温湿度/腐蚀指数),动态生成风险指数RISK-IEP,直观呈现系统的安全运行状态。在此基础上,构建分级预警响应体系:当风险值处于 60-79(蓝色预警)时,系统自动推送巡检工单至移动端APP;进入 80-89 区间(黄色预警),则启动跨部门协同处置流程;当风险值 (红色预警),则触发全厂级应急响应预案,最大限度降低事故影响。同时,为优化安全投入的经济性,开发成本量化模块对不同风险等级对应的设备损耗、事故赔偿、停电损失等12 项指标进行测算,为管理决策提供有力参考。

2、全生命周期安全防护体系构建与实施

2.1 物理层安全防护技术集成

电厂电气安全防护的根本在于构建全方位、立体化的物理层防护体系,涵盖智能防误操作、全生命周期设备管理、环境适应性改造等关键领域。智能防误操作系统从硬件和软件两个层面入手:在硬件层面,部署万兆光网+工业PON双冗余通信网络,确保防误闭锁装置的毫秒级响应能力;软件层面则开发操作票智能核验系统,通过集成设备状态、保护定值、检修状态等 7类实时数据,将违规操作概率降至 0.03% 以下。在设备全生命周期防护方面,对新建设备嵌入NB-IoT传感器实现出厂参数的区块链存证,消除参数篡改风险[2];对于存量老旧设备,则部署智能诊断终端,利用边缘计算功能实时监测绝缘老化率,准确预判故障风险。此外,针对环境适应性改造,在高湿区域安装分布式湿度调控单元(精度 :±2%RH ),在易燃区域配置光纤测温 .+ 红外成像双模火灾预警系统,最大限度降低外部环境引发的安全隐患。

2.2 数据安全与智能管控平台

电气运行数据是安全管理的核心资产,但其海量性、敏感性也对数据安全提出更高要求。工业互联网安全架构的建设需多管齐下:在网络层构建“生产控制大区-管理信息大区-公共互联网”的三级隔离体系,并部署量子加密网关,全面防范外部入侵;数据层面则建立敏感数据(如继电保护定值)的动态脱敏机制,真正落实“需知即见”的权限管控。智能运维中台作为数据流转和分析的核心枢纽,其功能模块的完备性至关重要。两票管理系统通过集成设备台账、保护定值、检修记录等数据,自动生成标准化操作票,将人工录入错误率降至 0.3% 以下;承包商管理模块则建立含 500+ 违规记录的黑名单数据库,通过电子围栏 ⁺ 人脸识别双重认证,严格把控外部人员准入。此外,区块链技术在安全管理中大有可为:采用Hyperledger Fabric架构实现操作日志的不可篡改存证,并建立包含 200+⋅ 事故案例的链上知识库,为事故智能归因分析提供数据支撑。

2.3 管理制度与应急保障机制

技术手段的应用归根结底要落实到管理制度和应急保障机制建设中。标准化作业体系是安全管理的基石,《智能巡检操作规范 2.0》的颁布实施,明确无人机巡检(GIS设备)、机器人巡检(GIS室)、人工巡检(变压器)的 17类标准流程,并通过移动端电子工票系统,集成扫码验票、定位校验、过程录像等功能,为规范操作提供可靠抓手。在应急响应方面,建立分级响应机制:对于机组跳闸等I级事件,自动启动柴油发电机30 秒自启动程序,并同步推送至调度中心大屏;针对局部故障等Ⅱ级事件,则触发设备自动隔离 ^⋅+ 人工处置双重流程,将处置时间压缩至 15 分钟内。人是安全管理的主体,提升人员能力是确保制度落地的关键[3]。VR实训系统通过构建 36 种典型事故场景,将年人均培训时长提升至 40 小时以上;建立涵盖理论考试 (30%) 、实操评估(50%) 、应急处置 (20%) )的360 度数字化考核体系,强化培训实效,为电气安全运行提供坚实的人才保障。

结束语：电厂电气运行安全是一项复杂的系统工程,需要技术创新与制度建设双管齐下,多学科融合发展。本文从信息化出发,提出了风险动态评估、全生命周期防护、智能管控等关键策略,但仍需在工程实践中不断完善提升。未来,应进一步加强跨领域人才培养,推动物联网、边缘计算、区块链等新技术在电气安全中的深度应用,并强化国际交流合作,借鉴先进经验,共同推动能源电力行业的安全、高效、可持续发展。

参考文献：

[1]丁春生.火电厂电气设备稳定运行的策略研究[J].产品可靠性报告,2025,(04):100-101.

[2]李阳芳.电厂电气自动化中分散控制系统的应用分析[J].通讯世界,2025,32(03):88-90.

[3]雷铭.智能控制技术在电气设备运行中的应用[J].集成电路应用,2025,42(02):150-151.