基于IEC61850標準的ACSI服務(wù)模型研究

摘要：為了適應(yīng)變電站自動化功能的需求，采用IEC61850標準，使用抽象通信服務(wù)接口ACSI和特殊通信服務(wù)映射SCSM技術(shù)建立了ACSI的服務(wù)模型。所建立的ACSI服務(wù)模型基本覆蓋變電站自動化系統(tǒng)的功能需要，能提供對模型中的數(shù)據(jù)進行讀寫、取代、報告、記錄等服務(wù)，實現(xiàn)了應(yīng)用和通信的分離。
關(guān)鍵詞：IEC 61850；ACSI；變電站；建模；邏輯節(jié)點

    目前在變電站中應(yīng)用最多的是CDT、60870-101、60870-104通信協(xié)議，其地址由遠動工程師預(yù)先分配，帶有隨意性，還存在著變更不方便、通信速率低、浪費信道資源等缺點，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這種現(xiàn)狀以很難適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。
    《變電站網(wǎng)絡(luò)與通信標準》(IEC61850)是新一代的變電站網(wǎng)絡(luò)通信體系，適應(yīng)分層的IED和變電站自動化系統(tǒng)。該標準根據(jù)電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點，制定了滿足實時信息傳輸要求的服務(wù)模型，采用抽服務(wù)接口、特定服務(wù)映射，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。采用面向?qū)ο?、面向設(shè)備建模和自我描述，以適應(yīng)功能擴展，滿足應(yīng)用開放瓦操作要求。采用配置語言，從信息源定義數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性，提供自我描述的數(shù)據(jù)對象及其
服務(wù)，具有面向未來的、開放的體系結(jié)構(gòu)。
    文中采用變電站中全球統(tǒng)一通信系列標準IEC61850，使用抽象通信服務(wù)接口ACSI和特殊通信服務(wù)映射SCSM技術(shù)建立ACSI的服務(wù)模型，所建的模型擬達到以下要求：覆蓋變電站自動化功能的需求，能提供對模型中的數(shù)據(jù)進行讀、取代、報告、記錄等服務(wù)，實現(xiàn)應(yīng)用和通信的分離。

1 數(shù)據(jù)集服務(wù)模型
    IEC61850-7是針對變電站中用于實現(xiàn)某種功能的服務(wù)模型，分為邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)模型。
1．1 邏輯節(jié)點的建模
    IEC 61850中定義了多種公共數(shù)據(jù)類，涵蓋了變電站中ACSI所有模型中邏輯節(jié)點所對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。在建模時，由邏輯設(shè)備所實現(xiàn)的功能模型列出邏輯節(jié)點，根據(jù)其屬性類型查詢公共數(shù)據(jù)類表，以得到兼容數(shù)據(jù)類。兼容數(shù)據(jù)是公共數(shù)據(jù)類的實例化，并有唯一的實例名，其過程如圖1所示。

1．2 過程抽象
    過程抽象是指任何一個有明確功能的服務(wù)都可被使用者作為單個的實體看待，盡管這個操作實際上可能由一系列更低級的操作來完成。實際應(yīng)用中根據(jù)對象名LN利用對象引用LN／LNO．Rp將組成類實例的整個路徑名的全部實例名串起來構(gòu)建間隔層、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)屬性的ACSI分層。以邏輯設(shè)備線路差動保護裝置為例如圖2所示。

    命名變量PDIF代表邏輯節(jié)點電流差動保護并包括這個命名變量組件的全部DATA。每個組件例如啟動值PDIF$Op又映射到稍為復(fù)雜的數(shù)據(jù)屬性PDIF$Op$phsA、PDIF$Op$phsB、PDIF$Op$phs、PDIF$Op$general、PDIF$Op$neut等。許多服務(wù)直接按多信息模型的屬性進行操作，即多包含在邏輯節(jié)點中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)屬性進行操作。由客戶直接對PDIF$Op$phsA進行讀取數(shù)據(jù)操作以通過服務(wù)GetDataSetValuesPDIF$Op或者服務(wù)Get DataValues PIOC$Op$phsA完成，意味著服務(wù)對客戶請求的操作沒有IED的特定約束。

2 ACSI的服務(wù)模型
    變電站系統(tǒng)化的功能是指必須在變電站執(zhí)行的任務(wù)，主要完成變電站設(shè)備及其饋線的控制、保護和監(jiān)視功能。IEC61850定義了抽象通信服務(wù)接口ACSl，基本覆蓋了變電站自動化功能的需求，并且提供了如何對模型中的數(shù)據(jù)進行讀、取代、報告、記錄等服務(wù)，主要包涵圖3所示的模型。

    應(yīng)用關(guān)聯(lián)模型(Association)，它控制不同類型的設(shè)備間如何通信，主要由關(guān)聯(lián)(包涵兩方和多方傳送)類定義和訪問權(quán)限的控制原理組成，提供的服務(wù)有Abort、Release和Associate。
    邏輯設(shè)備模型(LD)，它是邏輯節(jié)點的組合，提供的服務(wù)為GetLogicalDeviceDirctory。
    數(shù)據(jù)類模型(Data)，數(shù)據(jù)表示在自動化設(shè)備內(nèi)應(yīng)用程序的有意義的信息，如帶品質(zhì)和時間戳的開關(guān)狀態(tài)值，提供的服務(wù)主要有GetDataVa lue、SetDataValues、GetDataDefmition、GetDataDirctory。
    數(shù)據(jù)集模型(DataSet)，一組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)屬性對象引用的集合，提供的服務(wù)有GetDataSetValues、SetDataValues、Create DataSet、DeleteDataSet和GetDataSetDirectory。
    取代模型(Substitution)，支持用一個遠方設(shè)定值取代過程值，它提供的服務(wù)有SetDataValues和GetDataValues。
    定值組控制模塊(SGCB)，定義如何切換定值區(qū)及修改定值的方法，提供的服務(wù)有SelectActive SG、SeleetEditSG、SetSGValues、Con firmEditGalues、GetSGValues和GetSGCBValues。
    報告控制塊和日志控制塊模型，描述了基于客戶設(shè)定參數(shù)的報告和日志產(chǎn)生的條件，報告分為帶緩沖和不帶緩沖兩種。帶緩沖的報告由BRCB控制，提供的服務(wù)有GetBRCBValues、SetBRCBValues和Report；不帶緩沖的報告由URCB控制，提供的服務(wù)有Report、GetURCBValues和SetURCBValues；
    日志由LCB控制，提供的服務(wù)有GetLCBValues和SetLCBValues；Log提供的服務(wù)有QueryLogAfter、QueryLogByTime和GetLogStatusVal ues。
    通用變電站事件GSE，提供了系統(tǒng)范圍內(nèi)快速、可靠的數(shù)據(jù)發(fā)送GOOSE和IED間對等的二進制狀態(tài)信息的交換。GOOSE提供的服務(wù)有SendGOO SEMessage、GetGOOSEEIementNumber、GetGoReferencre、GetGOCBValues、SetGoCBValues；GSSE提供的服務(wù)主要有SendGSSEMessage、Get GsReference、GetGSSEDataOffset、GetGsCB-Values和SetGsCBValues。
    采樣值的傳輸，提供快速、周期性的采樣值傳輸，如變壓器電壓值的采樣，分為多點傳送(MSVCB)和單點傳送(USVCB)，提供的服務(wù)為SendMSV-Message、GetMSVCBValues、SetMSVCBValues、SendUSVMessage、GetUSVCBValues、SetUSVCBValues。
    控制模型(Control)，描述了控制的服務(wù)，如設(shè)備或參數(shù)的整定組切換，提供的服務(wù)有Select、SelectWithValue、TimeActivedODera te、Cancel、Operate和CommandTermination。
    時間和時間同步模型(Time)，為設(shè)備和系統(tǒng)提供時間基準，具體在特定通信服務(wù)映射中文現(xiàn)，提供的服務(wù)為TimeSynchronisation。
    文件傳輸模型(File)，提供從文件存儲器傳輸文件和向文件存儲器傳輸文件以及管理文件存儲器，提供的服務(wù)有GetFile、GetFileAttri buteValues、SetFile和DeleteFile。

3 結(jié)論
    文中根據(jù)IE61850標準對邏輯節(jié)點進行建模，通過過程抽象構(gòu)建分層信息模型中的類實例。以邏輯設(shè)備線路差動保護裝置為例，給出了數(shù)據(jù)集服務(wù)模型，建立了ACSI的服務(wù)模型。文中著重介紹了ACSI的服務(wù)模型中各模塊的作用，建成的ACSI的服務(wù)模型覆蓋了變電站自動化功能的需求，實現(xiàn)應(yīng)用和通信的分離。