摘要：在详细分析SEL-3354保护管理机功能特点的基础上，对该装置在微机保护系统中的几种应用方案进行讨论，阐述了它们的优势和普遍借鉴意义，并结合SEL系列微机保护装置在三门核电项目中的具体应用，介绍整个中低压系统的保护配置、功能及通信实现方式，提出优化方案，为后续项目提供参考。

关键词：SEL-3354;微机保护;通信;Modbus协议

0    引言

计算机特别是微机处理器的出现及其在电力系统中的应用，为大机组电厂常规监控系统的改进及电厂自动化水平的提高提供了先进而有效的技术手段。三门核电为了更有效地对厂用电系统的各项参数（如电流、电压、功率、温度及各种报警信息等）进行监视，首次采用了美国SEL公司的SEL-3354保护管理机对下游的SEL系列微机保护进行实时的数据采集，并通过Modbus通信与上位机进行数据交换，以实现主控室对全厂重要设备的实时监控。

1    SEL-3354保护管理机

1.1    SEL-3354保护管理机功能特点分析

SEL-3354保护管理机可以为变电站和电厂提供所需的数据采集和传输特性，能与基于微处理器的设备进行通信，既可作为一种简单、智能的端口切换器，也有复杂的通信和数据处理功能[1]。

（1）SEL-3354保护管理机共有16个标为“COM1”到“COM16”的EIA-232/485背板串口、2个标为“ETH1/ETH2”的光纤通信口和1个标为“PORT F”的面板以太网口。除PORT F口只能用于和主机设备通信外，其他16个COM串口可以选择和SEL保护装置或其他智能电子设备、串行打印机或主机设备（包括RTU、PC机或非智能终端）进行通信。

（2）SEL-3354保护管理机支持Modbus RTU/TCP、DNP、103、SEL等多种通信协议，能并发地处理所有端口的操作，允许多个用户同时与SEL-3354进行通信[2]。

（3）SEL-3354保护管理机能接收、缓冲、解析数据，并能对这些数据作出响应，通过发送制式报文或自定义报文向端口上连接的设备请求数据[3]。

1.2    SEL-3354保护管理机的几种应用方案

通过对SEL-3354保护管理机功能特点的分析，发现它的通信处理能力和数据库性能使其能从各种设备采集数据，将数据解析成有用的部分，只将所需数据传送到其他设备或系统，这正是电厂综合自动化的基本思路。SEL-3354的网络功能使其能作为小型电站数据综合的通信网络，也可作为大型电站网络中的子网集约装置。目前，SEL-3354保护管理机在构建电厂微机继电保护系统底层网络时主要有3种应用方案。

方案一：将SEL-3354作为数据集中装置，接受RTU（Remote Terminal Unit，远程数据终端）的查询和控制，通过连接现场的SEL继电保护装置或其他智能仪表，并选择合适的COM口接Modem连接RTU、打印机，Port F连接本地终端，IRIG-B连接时钟源，形成一个单独的数据网络，实现对下游各类型保护装置的监视与控制，适用于小型变电站或电厂。

方案二：将SEL-3354与其他SEL系列或各种非SEL智能电子设备组成一个可实现数据交换、设备控制功能的小型网络，并将其作为整个电厂控制网络中的一个子网，由SEL-3354接到主网网络。对于小型的自动化系统，可以考虑直接使用结构，以简化设计和安装。

方案三：基本应用方式，將SEL-3354作为SEL设备的数据集中装置，起到端口切换、数据传递、解析、处理和存储的作用，并同步所连接的时钟，同时作为现场测控层串口通信网络总线上的一个节点。三门核电即采用这种方式。

2    SEL-3354保护管理机的实际应用

2.1    保护配置

三门核电常规岛和核岛中低压采用的是SEL系列微机保护装置来实现对各电源进线、电动机、变压器及变频器等设备的保护和监控。

各种型号的SEL系列微机保护装置分别适用于不同的电力设备，其主要特点是可以利用SELogic控制方程完成对保护开入/开出量及其他逻辑的控制编程，灵活实现所需保护功能，以满足不同客户的需求，使保护具有较大的适应性;并且通过不同的串行通信口，可以有效传输测量数据、保护元件及接点I/O状态、事件报告、断路器监视以及时钟同步等关键信息。

在三门核电中，厂用电系统的保护配置、功能及通信信息如表1所示。

2.2    系统结构

三门核电在常规岛和核岛每段中压母线上分别配有两台SEL-3354保护管理机，每台SEL-3354通过9针串口线与下游各进线及馈线间隔的保护装置进行数据交换，与仪控DDS机柜下层的交换机Network Switch通过光纤连接，进行数据传输和报警显示。

三门核电厂用电系统总体网络结构及微机保护系统在整个仪控监视网络中的位置如图1所示。SEL-3354与下层的微机保护装置，上层仪控的交换机、数据处理服务器Datalink Drop及Ovation平台形成了一个完整的分布式集散控制监视系统。各SEL系列微机保护装置以SEL-3354为主站形成监控子网，同时SEL-3354还作为上层仪控系统的从站接入到Ovation平台，实现主控室对全厂中压系统设备运行状态的监视。

3    SEL-3354相比于其他厂用电系统监视方案的优点

3.1    厂用电系统传统监视模式

目前，各个电厂一般都是采用保护装置+多功能电度表或变送器等仪表相互配合来完成对厂用电系统的监视。无论是保护装置+多功能电度表还是保护装置+变送器的模式，都需要在每个设备间隔加装多功能电度表或变送器，不仅增加了设备成本，也使得柜内接线更加复杂，对调试和运行提出了更高的要求，同时也加大了设备出现故障的几率。并且在传统方式下，PLS/DCS仪控系统只能接收到就地设备的模拟量，开关量需要通过硬接线进行上传，而保护动作量只能通过保护装置进行传输，这样不仅又增加了控制电缆的数量，电缆桥架也需考虑更大的电缆敷设空间和载荷，再次增加了投资成本。

但是，在传统的厂用电系统监视模式下，每台设备的数据传输通道都是各自独立的，某个设备的损坏不会引起联锁反应，导致其他设备的数据通信中断，维护更加便捷。

3.2    保护管理机形式的厂用电系统监视模式

三门核电是首次采用保护管理机的形式来对下层微机保护装置的电流、电压及故障状态等运行参数进行集中处理、分析，并上传给仪控上位机进行监视。

相较于传统监视方式，三门核电厂用电系统采用的保护管理机模式更加符合电厂监控系统向智能化、网络化、自动化转变的发展方向，与上层监控系统的连接更加紧密，便于运行人员对全厂设备运行状况的监视和控制。并且在今后的运行过程中，如有新设备投运，只需将新设备的保护装置或其他智能仪表连接至SEL-3354保护管理机，便能将新设备加入到整个电厂的监控系统网络中。同时，保护管理机模式下的通信网络更加简洁，没有复杂的接线，没有额外的设备，并且比传统模式能传输更多的信息量，不仅是模拟量，更包括开关量、保护动作量等传统意义上的硬接点，尤其是保护动作量，通过保护管理机，主控室人员能看到某个设备具体是由哪种故障引起的动作跳闸，以便对设备故障作出快速、正确的反映，并及时通知维修人员。

尽管保护管理机的模式具有可操作性强、回路简单、传输信息量大等特点，但也存在着某一台保护管理机出现故障，而导致其连接的下层所有设备失去监控的风险。因此，该模式对保护管理机的质量、运行维护等提出了更高的要求，以免现场出现由于保护管理機故障而形成的监控真空。

4    结语

SEL-3354保护管理机在三门核电厂用电系统中的应用符合大型电厂监控网络向分散化、网络化和开放化转变的发展方向，其不仅加强了电厂仪控系统对下层设备的监视和数据处理，还提高了电厂人员对设备故障的响应速度。

[参考文献]

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

[2] 皮鲲，王仲东，黄剑，等.SEL智能仪表在下会坑电站的应用[J].中国仪器仪表，2002（1）：32-36.

[3] 皮鲲，王仲东，黄剑，等.基于SEL-2020通讯处理器的电站监控保护系统[J].仪表技术与传感器，2002（6）：24-26.

收稿日期：2020-03-13

作者简介：王能（1987—），男，浙江湖州人，工程师，研究方向：继电保护。