基于IEC61850标准的ACSI服务模型研究

摘要：为了适应变电站自动化功能的需求，采用IEC61850标准，使用抽象通信服务接口ACSI和特殊通信服务映射SCSM技术建立了ACSI的服务模型。所建立的ACSI服务模型基本覆盖变电站自动化系统的功能需要，能提供对模型中的数据进行读写、取代、报告、记录等服务，实现了应用和通信的分离。
关键词：IEC 61850；ACSI；变电站；建模；逻辑节点

    目前在变电站中应用最多的是CDT、60870-101、60870-104通信协议，其地址由远动工程师预先分配，带有随意性，还存在着变更不方便、通信速率低、浪费信道资源等缺点，随着网络技术的广泛应用，这种现状以很难适应形势发展的需要。
    《变电站网络与通信标准》(IEC61850)是新一代的变电站网络通信体系，适应分层的IED和变电站自动化系统。该标准根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息传输要求的服务模型，采用抽服务接口、特定服务映射，以适应网络的发展。采用面向对象、面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放瓦操作要求。采用配置语言，从信息源定义数据和数据属性，提供自我描述的数据对象及其
服务，具有面向未来的、开放的体系结构。
    文中采用变电站中全球统一通信系列标准IEC61850，使用抽象通信服务接口ACSI和特殊通信服务映射SCSM技术建立ACSI的服务模型，所建的模型拟达到以下要求：覆盖变电站自动化功能的需求，能提供对模型中的数据进行读、取代、报告、记录等服务，实现应用和通信的分离。

1 数据集服务模型
    IEC61850-7是针对变电站中用于实现某种功能的服务模型，分为逻辑节点和数据模型。
1．1 逻辑节点的建模
    IEC 61850中定义了多种公共数据类，涵盖了变电站中ACSI所有模型中逻辑节点所对应的数据类型。在建模时，由逻辑设备所实现的功能模型列出逻辑节点，根据其属性类型查询公共数据类表，以得到兼容数据类。兼容数据是公共数据类的实例化，并有唯一的实例名，其过程如图1所示。

1．2 过程抽象
    过程抽象是指任何一个有明确功能的服务都可被使用者作为单个的实体看待，尽管这个操作实际上可能由一系列更低级的操作来完成。实际应用中根据对象名LN利用对象引用LN／LNO．Rp将组成类实例的整个路径名的全部实例名串起来构建间隔层、逻辑设备、逻辑节点、数据、数据属性的ACSI分层。以逻辑设备线路差动保护装置为例如图2所示。

    命名变量PDIF代表逻辑节点电流差动保护并包括这个命名变量组件的全部DATA。每个组件例如启动值PDIF$Op又映射到稍为复杂的数据属性PDIF$Op$phsA、PDIF$Op$phsB、PDIF$Op$phs、PDIF$Op$general、PDIF$Op$neut等。许多服务直接按多信息模型的属性进行操作，即多包含在逻辑节点中数据的数据属性进行操作。由客户直接对PDIF$Op$phsA进行读取数据操作以通过服务GetDataSetValuesPDIF$Op或者服务Get DataValues PIOC$Op$phsA完成，意味着服务对客户请求的操作没有IED的特定约束。

2 ACSI的服务模型
    变电站系统化的功能是指必须在变电站执行的任务，主要完成变电站设备及其馈线的控制、保护和监视功能。IEC61850定义了抽象通信服务接口ACSl，基本覆盖了变电站自动化功能的需求，并且提供了如何对模型中的数据进行读、取代、报告、记录等服务，主要包涵图3所示的模型。

    应用关联模型(Association)，它控制不同类型的设备间如何通信，主要由关联(包涵两方和多方传送)类定义和访问权限的控制原理组成，提供的服务有Abort、Release和Associate。
    逻辑设备模型(LD)，它是逻辑节点的组合，提供的服务为GetLogicalDeviceDirctory。
    数据类模型(Data)，数据表示在自动化设备内应用程序的有意义的信息，如带品质和时间戳的开关状态值，提供的服务主要有GetDataVa lue、SetDataValues、GetDataDefmition、GetDataDirctory。
    数据集模型(DataSet)，一组数据或数据属性对象引用的集合，提供的服务有GetDataSetValues、SetDataValues、Create DataSet、DeleteDataSet和GetDataSetDirectory。
    取代模型(Substitution)，支持用一个远方设定值取代过程值，它提供的服务有SetDataValues和GetDataValues。
    定值组控制模块(SGCB)，定义如何切换定值区及修改定值的方法，提供的服务有SelectActive SG、SeleetEditSG、SetSGValues、Con firmEditGalues、GetSGValues和GetSGCBValues。
    报告控制块和日志控制块模型，描述了基于客户设定参数的报告和日志产生的条件，报告分为带缓冲和不带缓冲两种。带缓冲的报告由BRCB控制，提供的服务有GetBRCBValues、SetBRCBValues和Report；不带缓冲的报告由URCB控制，提供的服务有Report、GetURCBValues和SetURCBValues；
    日志由LCB控制，提供的服务有GetLCBValues和SetLCBValues；Log提供的服务有QueryLogAfter、QueryLogByTime和GetLogStatusVal ues。
    通用变电站事件GSE，提供了系统范围内快速、可靠的数据发送GOOSE和IED间对等的二进制状态信息的交换。GOOSE提供的服务有SendGOO SEMessage、GetGOOSEEIementNumber、GetGoReferencre、GetGOCBValues、SetGoCBValues；GSSE提供的服务主要有SendGSSEMessage、Get GsReference、GetGSSEDataOffset、GetGsCB-Values和SetGsCBValues。
    采样值的传输，提供快速、周期性的采样值传输，如变压器电压值的采样，分为多点传送(MSVCB)和单点传送(USVCB)，提供的服务为SendMSV-Message、GetMSVCBValues、SetMSVCBValues、SendUSVMessage、GetUSVCBValues、SetUSVCBValues。
    控制模型(Control)，描述了控制的服务，如设备或参数的整定组切换，提供的服务有Select、SelectWithValue、TimeActivedODera te、Cancel、Operate和CommandTermination。
    时间和时间同步模型(Time)，为设备和系统提供时间基准，具体在特定通信服务映射中文现，提供的服务为TimeSynchronisation。
    文件传输模型(File)，提供从文件存储器传输文件和向文件存储器传输文件以及管理文件存储器，提供的服务有GetFile、GetFileAttri buteValues、SetFile和DeleteFile。

3 结论
    文中根据IE61850标准对逻辑节点进行建模，通过过程抽象构建分层信息模型中的类实例。以逻辑设备线路差动保护装置为例，给出了数据集服务模型，建立了ACSI的服务模型。文中着重介绍了ACSI的服务模型中各模块的作用，建成的ACSI的服务模型覆盖了变电站自动化功能的需求，实现应用和通信的分离。