SEL-3354保護管理機在廠用電系統中的應用

摘要：在詳細分析SEL-3354保護管理機功能特點的基礎上，對該裝置在微機保護系統中的幾種應用方案進行討論，闡述了它們的優勢和普遍借鑒意義，并結合SEL系列微機保護裝置在三門核電項目中的具體應用，介紹整個中低壓系統的保護配置、功能及通信實現方式，提出優化方案，為后續項目提供參考。

關鍵詞：SEL-3354;微機保護;通信;Modbus協議

0? ? 引言

計算機特別是微機處理器的出現及其在電力系統中的應用，為大機組電廠常規監控系統的改進及電廠自動化水平的提高提供了先進而有效的技術手段。三門核電為了更有效地對廠用電系統的各項參數（如電流、電壓、功率、溫度及各種報警信息等）進行監視，首次采用了美國SEL公司的SEL-3354保護管理機對下游的SEL系列微機保護進行實時的數據采集，并通過Modbus通信與上位機進行數據交換，以實現主控室對全廠重要設備的實時監控。

1? ? SEL-3354保護管理機

1.1? ? SEL-3354保護管理機功能特點分析

SEL-3354保護管理機可以為變電站和電廠提供所需的數據采集和傳輸特性，能與基于微處理器的設備進行通信，既可作為一種簡單、智能的端口切換器，也有復雜的通信和數據處理功能[1]。

（1）SEL-3354保護管理機共有16個標為“COM1”到“COM16”的EIA-232/485背板串口、2個標為“ETH1/ETH2”的光纖通信口和1個標為“PORT F”的面板以太網口。除PORT F口只能用于和主機設備通信外，其他16個COM串口可以選擇和SEL保護裝置或其他智能電子設備、串行打印機或主機設備（包括RTU、PC機或非智能終端）進行通信。

（2）SEL-3354保護管理機支持Modbus RTU/TCP、DNP、103、SEL等多種通信協議，能并發地處理所有端口的操作，允許多個用戶同時與SEL-3354進行通信[2]。

（3）SEL-3354保護管理機能接收、緩沖、解析數據，并能對這些數據作出響應，通過發送制式報文或自定義報文向端口上連接的設備請求數據[3]。

1.2? ? SEL-3354保護管理機的幾種應用方案

通過對SEL-3354保護管理機功能特點的分析，發現它的通信處理能力和數據庫性能使其能從各種設備采集數據，將數據解析成有用的部分，只將所需數據傳送到其他設備或系統，這正是電廠綜合自動化的基本思路。SEL-3354的網絡功能使其能作為小型電站數據綜合的通信網絡，也可作為大型電站網絡中的子網集約裝置。目前，SEL-3354保護管理機在構建電廠微機繼電保護系統底層網絡時主要有3種應用方案。

方案一：將SEL-3354作為數據集中裝置，接受RTU（Remote Terminal Unit，遠程數據終端）的查詢和控制，通過連接現場的SEL繼電保護裝置或其他智能儀表，并選擇合適的COM口接Modem連接RTU、打印機，Port F連接本地終端，IRIG-B連接時鐘源，形成一個單獨的數據網絡，實現對下游各類型保護裝置的監視與控制，適用于小型變電站或電廠。

方案二：將SEL-3354與其他SEL系列或各種非SEL智能電子設備組成一個可實現數據交換、設備控制功能的小型網絡，并將其作為整個電廠控制網絡中的一個子網，由SEL-3354接到主網網絡。對于小型的自動化系統，可以考慮直接使用結構，以簡化設計和安裝。

方案三：基本應用方式，將SEL-3354作為SEL設備的數據集中裝置，起到端口切換、數據傳遞、解析、處理和存儲的作用，并同步所連接的時鐘，同時作為現場測控層串口通信網絡總線上的一個節點。三門核電即采用這種方式。

2? ? SEL-3354保護管理機的實際應用

2.1? ? 保護配置

三門核電常規島和核島中低壓采用的是SEL系列微機保護裝置來實現對各電源進線、電動機、變壓器及變頻器等設備的保護和監控。

各種型號的SEL系列微機保護裝置分別適用于不同的電力設備，其主要特點是可以利用SELogic控制方程完成對保護開入/開出量及其他邏輯的控制編程，靈活實現所需保護功能，以滿足不同客戶的需求，使保護具有較大的適應性;并且通過不同的串行通信口，可以有效傳輸測量數據、保護元件及接點I/O狀態、事件報告、斷路器監視以及時鐘同步等關鍵信息。

在三門核電中，廠用電系統的保護配置、功能及通信信息如表1所示。

2.2? ? 系統結構

三門核電在常規島和核島每段中壓母線上分別配有兩臺SEL-3354保護管理機，每臺SEL-3354通過9針串口線與下游各進線及饋線間隔的保護裝置進行數據交換，與儀控DDS機柜下層的交換機Network Switch通過光纖連接，進行數據傳輸和報警顯示。

三門核電廠用電系統總體網絡結構及微機保護系統在整個儀控監視網絡中的位置如圖1所示。SEL-3354與下層的微機保護裝置，上層儀控的交換機、數據處理服務器Datalink Drop及Ovation平臺形成了一個完整的分布式集散控制監視系統。各SEL系列微機保護裝置以SEL-3354為主站形成監控子網，同時SEL-3354還作為上層儀控系統的從站接入到Ovation平臺，實現主控室對全廠中壓系統設備運行狀態的監視。

3? ? SEL-3354相比于其他廠用電系統監視方案的優點

3.1? ? 廠用電系統傳統監視模式

目前，各個電廠一般都是采用保護裝置+多功能電度表或變送器等儀表相互配合來完成對廠用電系統的監視。無論是保護裝置+多功能電度表還是保護裝置+變送器的模式，都需要在每個設備間隔加裝多功能電度表或變送器，不僅增加了設備成本，也使得柜內接線更加復雜，對調試和運行提出了更高的要求，同時也加大了設備出現故障的幾率。并且在傳統方式下，PLS/DCS儀控系統只能接收到就地設備的模擬量，開關量需要通過硬接線進行上傳，而保護動作量只能通過保護裝置進行傳輸，這樣不僅又增加了控制電纜的數量，電纜橋架也需考慮更大的電纜敷設空間和載荷，再次增加了投資成本。

但是，在傳統的廠用電系統監視模式下，每臺設備的數據傳輸通道都是各自獨立的，某個設備的損壞不會引起聯鎖反應，導致其他設備的數據通信中斷，維護更加便捷。

3.2? ? 保護管理機形式的廠用電系統監視模式

三門核電是首次采用保護管理機的形式來對下層微機保護裝置的電流、電壓及故障狀態等運行參數進行集中處理、分析，并上傳給儀控上位機進行監視。

相較于傳統監視方式，三門核電廠用電系統采用的保護管理機模式更加符合電廠監控系統向智能化、網絡化、自動化轉變的發展方向，與上層監控系統的連接更加緊密，便于運行人員對全廠設備運行狀況的監視和控制。并且在今后的運行過程中，如有新設備投運，只需將新設備的保護裝置或其他智能儀表連接至SEL-3354保護管理機，便能將新設備加入到整個電廠的監控系統網絡中。同時，保護管理機模式下的通信網絡更加簡潔，沒有復雜的接線，沒有額外的設備，并且比傳統模式能傳輸更多的信息量，不僅是模擬量，更包括開關量、保護動作量等傳統意義上的硬接點，尤其是保護動作量，通過保護管理機，主控室人員能看到某個設備具體是由哪種故障引起的動作跳閘，以便對設備故障作出快速、正確的反映，并及時通知維修人員。

盡管保護管理機的模式具有可操作性強、回路簡單、傳輸信息量大等特點，但也存在著某一臺保護管理機出現故障，而導致其連接的下層所有設備失去監控的風險。因此，該模式對保護管理機的質量、運行維護等提出了更高的要求，以免現場出現由于保護管理機故障而形成的監控真空。

4? ? 結語

SEL-3354保護管理機在三門核電廠用電系統中的應用符合大型電廠監控網絡向分散化、網絡化和開放化轉變的發展方向，其不僅加強了電廠儀控系統對下層設備的監視和數據處理，還提高了電廠人員對設備故障的響應速度。

[參考文獻]

[1] SEL.Inc.SEL-3354 Embedded Automation Computing Platform Instruction Manual[Z]，2010-12-01.

[2] 皮鯤，王仲東，黃劍，等.SEL智能儀表在下會坑電站的應用[J].中國儀器儀表，2002（1）：32-36.

[3] 皮鯤，王仲東，黃劍，等.基于SEL-2020通訊處理器的電站監控保護系統[J].儀表技術與傳感器，2002（6）：24-26.

收稿日期：2020-03-13

作者簡介：王能（1987—），男，浙江湖州人，工程師，研究方向：繼電保護。