一、现状及问题
近年来，电网建设经历了高速发展，变电站数量持续增长，一线人员生产任务日益繁重，倒闸操作采用人工方式，操作前需经写票、审核、模拟、五防验证等工作，流程复杂、重复性工作量大、无效劳动多、操作效率低，耗费大量人力、物力，加剧了人员数量及结构矛盾，难以适应当前电网的发展需要。
顺控操作在国外已是成熟技术，但在国内没有得到推广应用，其主要原因，一是国内大部分变电站隔离开关不具备电动操作条件，设备改造投资费用高；二是跟一次设备有关的二次设备无法远方遥控操作；三是一次设备是否操作到位检测技术不成熟；四是监控系统进行顺控操作参与的信息不全面，特别是冷备转运行时，需要的接地线状态缺失；五是变电站五防逻辑各自为政，缺乏统一的规范，导致审核、验收、维护较为麻烦。
随着自动化技术水平的提高，以及智能变电站建设的推广普及，一些重要变电站的一次设备和二次设备已经具备很高的可靠性和可控性，顺控操作逐渐具备了推广应用的条件。通过顺控操作，可提高运检工作效率和操作正确率，有效防止运检过程中的误操作，是无人值守变电站未来技术发展方向。
二、设计思路
针对上述问题，优特公司结合目前国内变电站现状，根据国家电网《智能变电站顺序控制技术导则》，参考集中式顺控操作方案，结合优特公司二十多年研制综合自动化和微机防误产品的经验，提出变电站顺控操作解决方案，在保留原有监控系统的基础上，通过单独增加顺控主机实现站端和远端的顺控操作。
顺控操作要求站内监控系统具备顺控操作票管理、防误闭锁、远方投退软压板及远方切换定值区、位置状态不同源判断等功能。而传统的监控系统不具备或不完全具备上述功能，在原有监控系统上升级改造涉及的工作量巨大，改造时存在极大的安全风险，所以在既有变电站升级改造中，本方案采用独立增加顺控主机的方式。
在优特公司微机防误闭锁、两票管理等成熟产品和技术的基础上，对顺控操作智能成票、票流程控制、拓扑防误验证等技术进行创新研究，解决逻辑公式不规范的问题，提高顺控操作票智能化程度；结合优特公司智能压板管理、空开监控管理、接地线管理等技术，对二次设备进行监视和控制，对检修安全措施进行管控，解决二次设备不能遥控和顺控操作信息不全的问题；借助视频智能分析技术识别一次设备状态，作为一次设备状态不同源判断的第二判据，解决一次设备是否操作到位检测技术不成熟的问题。扩展顺控实施范围并提高顺控操作安全性，实现顺控操作更加安全、高效、灵活、智能的目标。
三、顺控操作解决方案
在保留原有监控系统的基础上，单独增加顺控主机。顺控主机包含防误闭锁功能，同时实现站端的顺控功能和运维远端的调取顺控操作票、启动顺控操作等功能。
或者采用利旧原则，保留原有防误系统不变，如果原防误系统已经采集了接地线和二次设备状态，顺控主机不再单独采集，而是通过标准IEC104规约从变电站微机防误系统中获取。
3.1 系统结构
（1）变电站
在变电站新增顺控操作屏柜和安全管控屏柜，屏柜通过双网冗余接入Ⅰ区站控层网络，实时采集一二次设备信息、在线监测信息、接地线状态等信息，与原有监控系统通信获取变电站的实时信息，具有完善的防误功能和顺控操作功能。顺控操作屏柜与III区辅助监控通过信息交互，实现报警、操作联动视频和视频智能分析功能，视频分析结果参与顺控操作判据。
Ⅰ区运检网关机通过双网冗余接入站控层网络，在前端增设纵向加密装置及路由器，实现站内数据的安全接入；Ⅰ区运检数据网关机采用IEC104规约与地市公司（省检修公司）Ⅰ区集中控制服务器间的数据信息交换，实现远方调取顺控操作票、远方启动顺控操作的功能。
III区站控层网络的视频分析服务器数据通过横向隔离装置接入Ⅰ区站控层网络的顺控主机。
n 顺控操作屏柜
顺控操作屏柜包括顺控主机、Ⅰ区运检网关机、交换机、纵向加密装置及路由器等装置。变电站所有操作票全部存储在站端的顺控主机上，站端发起顺控操作任务后，根据操作对象、当前状态和目标状态由顺控主机自动生成操作票，再由顺控主机负责解析操作票，将操作票分解成单步遥控命令下发，操作过程中的程序化控制、操作条件判断和各类遥信、遥测的数据交换，都在顺控主机内完成。站端顺控主机同时还向远端（地市公司或运维）提供调取顺控操作票、启动顺控操作功能。
n 安全管控屏柜
安全管控屏柜中包括智能防误装置、电脑钥匙、在线监测信息采集、二次状态采集和控制、接地线状态采集等装置。安全管控屏柜除了具有原微机防误系统的全部功能外，为满足顺控操作要求，新增了二次状态采集与控制、接地线状态采集、隔离开关触头位置检测等功能，为设备能控、控到位，提供辅助决策。
（2）地市公司（省检修公司）
在地市公司（省检修公司）设置Ⅰ区集中控制服务器，通过104规约与变电站进行顺控数据交互，支持多个变电站、运维班工作站的扩展接入。Ⅰ区集中控制服务器配置一台工作站，对顺控相关数据进行管理。
在Ⅰ区集中控制服务器前端增设纵向加密装置及路由器，实现数据的安全接入。
（3）运维班
在变电站所属运维班设置工作站，通过地市公司（省检修公司）Ⅰ区集中控制服务器授权，实现变电站运维班顺控功能。
在运维班工作站的前端增加纵向加密装置及路由器，实现数据的安全接入。
四、功能特点
4.1 系统完整
u 集成度高：本方案集成了后台监控、保护测控、视频监控、防误闭锁、操作票管理、二次设备监控、检修安措、在线监测等变电站运维主流业务；
u 覆盖面广：系统覆盖变电站、运维中心、运维班组等变电运维职能部门，预留与当地监控、调度及其它部门的接口；
u 功能完善：通过智能化顺控主机以及相关软硬件设备，将变电站监测、控制、防误、视频有机结合，整体性解决顺控操作中一次设备不同源检测、二次设备状态采集、操作电源远方控制、软压板和定值区远方投退、在线验电及状态采集、接地线状态采集、智能拓扑防误等技术难点，有效提高运检工作效率和操作正确率，防止运检过程中的误操作。
4.2 安全可靠
系统具有高度的安全性和可靠性设计。
u 系统安全：设计时通过采用面向对象的软件设计技术、基于SOA（面向对象服务）的开发框架、分布式数据库技术，以及加装防病毒软件、加固操作系统等技术手段，选用各种具有多年实施经验的应用功能，来保证系统安全性和可靠性；
u 设备安全：通过选用技术成熟、应用广泛、性能高端的嵌入式系统硬件设备来保证系统各结构层设备的安全；
u 作业安全：通过操作权管理、拓扑防误验证、更丰富的操作前后条件检查保证顺控操作执行安全，通过控制电源空开控制消除隔离开关控制电源长期带电存在的安全隐患，通过接地线状态采集保证从检修状态到运行状态安全转换，通过视频联动监视保证操作过程全程可视；
u 网络安全：通过分区控制、纵向加密、横向隔离等技术和设备，保证系统网络信息安全；
u 通信安全：通过双网冗余、标准化接口等技术手段，提升系统通信可靠性，采用通信串口隔离、报文校验等措施，过滤路由数据和防止非法访问。
4.3 高效智能
本方案通过智能成票、票流程控制、拓扑防误验证、不同源判断、二次设备在线监测、空开控制、视频智能分析、视频联动监视等技术，实现从接收顺控任务生成顺控操作票，到完成操作前验证、执行顺控操作和操作后确认全过程的高效智能闭环管控。
u 程序化操作：顺控主机根据操作票对变电站设备进行程序化操作，依据设备的执行结果信息的变化来判断每步操作是否到位，确认到位后自动或半自动执行下一指令，直至执行完成所有的指令；
u 智能成票：通过图形开票、手工开票、调用典型票和历史票等方式自由的对任意单个或多个间隔设备进行开票，开票时根据电气网络拓扑关系进行全面、动态、自动的防误操作校验，突破顺控操作只能在“运行、热备用、冷备用”三种状态间相互转换和检修操作、变压器及消弧线圈分接头等单步操作难以纳入顺控操作的技术壁垒，并且可以灵活配置操作票审批、审核等管理流程；
u 拓扑防误验证：顺控操作过程中，随着一二次设备状态变化，根据全站电气设备网络拓扑关系动态进行防误逻辑判断，解决多间隔复合操作或多任务交叉作业时的整体逻辑判断问题；
u 压板在线监测：通过非接触方式采集硬压板实时状态，并具有变位告警、防误闭锁等功能；
u 接地线状态实时采集：通过UT-net无线检测技术，实时采集接地线接地状态，可实现“检修状态”和其它运行方式的转变，扩展了顺控操作的应用范围；
u 空气开关在线监控：实时采集控制电源等空开的状态，参与顺控操作条件判断，可实现控制电源空开远方遥控，解决了隔离开关控制电源长期带电的安全隐患，提高隔离开关遥控操作的安全性。
通过这些新技术和功能，拓宽了系统的信息面，将操作条件检查扩展到二次设备，并将顺控操作运行方式扩展到检修操作，提升了顺控操作的整体效率和自动化程度，有力推动了顺控操作技术的发展。
4.4 信息全面
系统能采集变电站的各种一二次设备和辅助设备的遥信、遥测、脉冲、控制、遥视信号，并能自动分析、计算、统计、设置各种复合信息。
u 状态信号：包括通过不同方式采集的一次设备位置信号，与一次有关的软硬压板、空气开关、控制电源、切换把手等二次设备状态，还采集接地线状态、在线监测信号、其它各种告警和事故信息，以及系统自身运行产生的挂牌信息、系统逻辑判断结果、视频智能识别结果等信号；
u 模拟信号：包括保护测控或其它智能装置采集的电压、电流、频率、温湿度、压力、定值参数、在线测温、在线监测模拟量，以及系统统计结果、系统计算结果等；
u 视频信号：包括对变电站一二次设备及环境的视频监视，以此基础上的视频联动监视和视频智能分析识别。
4.5 多级校核
在顺控操作过程中采用多种校核方式进行全面的安全校核，系统的任何状态信号和模拟信号均可作为校核条件。校核方式主要包括常规校核、拓扑校核、潮流校核、高级应用校核以及操作权管理、多站、多班组、多任务管控。
u 常规校核：通过人工编写的以间隔防误为基础的逻辑公式，对操作前后条件进行安全校核；
u 拓扑校核：在变电站建立起以设备电气连接为核心的拓扑关系，由系统综合判断待操作设备与全站一二次设备的逻辑关系，进行智能安全校核。拓扑校核基于全站整体判断，由变电站的电气网络结构和运行方式来制定校核规则，解决常规校核中存在的防误判断不够全面、动态判断能力不足等问题，避免人工编写容易出现的逻辑错误、格式多变、验收困难等问题，具有全面、详细、规则统一等特点和更高的安全性能，而且非常有利于系统扩容；
u 操作权管理：保证设备在同一时间只能有一个节点具有操作权限，增加顺控操作的安全性；
u 多站、多班组、多任务管控：满足集控模式下多站协同操作、并行操作、交叉操作的安全管控。
4.6 不同源判断
针对顺控操作要求的一次设备是否操作到位不同源判断，系统可用多种检测技术手段。
u 传感器检测：通过压力传感器、位置传感器等方式检测一次设备隔离开关触头位置，与信号量相结合，对隔离开关是否操作到位，进行不同源判断。
u 视频智能分析：与变电站辅助监控系统通信接口，获取视频智能分析结果作为一次设备状态判定依据。通过分析设备位置指示灯、位置机械指示牌等获取设备状态，通过分析仪表读数获取电压、电流等运行参数，这些数据可辅助验证通过测控装置采集的信号量的正确性。通过智能分析隔离开关触头的分/合特征点获取触头位置状态，为不同源判断提供判据。
