IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中ACSI映射實(shí)現(xiàn)研究

摘要：IEC 61850是下一代變電站的無縫通信標(biāo)準(zhǔn)，ACSI是IEC 61850規(guī)范的一套抽象通信服務(wù)接口，它的映射實(shí)現(xiàn)是IEC 61850應(yīng)用的關(guān)鍵所在。針對(duì)IEC 61850具體應(yīng)用中智能電子設(shè)備IED開發(fā)的目的，通過對(duì)ACSI與MMS(制造報(bào)文協(xié)議)技術(shù)特點(diǎn)的分析，構(gòu)建ACSI映射實(shí)現(xiàn)的模型，設(shè)計(jì)ACSI到MMS映射實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)流程與方法，提出了ACSI實(shí)現(xiàn)框架三部分并與ACSI到XML的映射進(jìn)行了比較。結(jié)果表明該研究為開發(fā)符合IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通信系統(tǒng)提供了技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：IEC 61850；變電站自動(dòng)化系統(tǒng)；ACSI MMS；IED；XML

0 引言
IEC 61850是關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，目的是使變電站內(nèi)不同廠家的智能電子設(shè)備(IED)之間通過一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互操作和信息共享，取消多種協(xié)議轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)換設(shè)備，使系統(tǒng)調(diào)試更加便捷，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)世界、一種技術(shù)、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)”。
IEC 61850規(guī)約體系完善，相對(duì)于基于報(bào)文結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)規(guī)約，應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的IEC 61850有明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。它提出系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)，采用數(shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一建模，將映射的方法和具體網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，提供基于SCL的系統(tǒng)配置管理，使協(xié)議擁有足夠的開放性以適應(yīng)未來的變電站通信發(fā)展的要求。IEC 61850定義了抽象通信服務(wù)接口ACSI，它的作用在于約束廠家在裝置實(shí)現(xiàn)通信中，對(duì)IED功能與涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以達(dá)到互操作。因此IEC 61850的應(yīng)用關(guān)鍵就是抽象通信服務(wù)接口ACSI映射的實(shí)現(xiàn)。

1 ACSI概述
ACSI(Abstract Communication Service Interface)的產(chǎn)生來源于人們對(duì)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)抽象，主要定義了各類通信服務(wù)與通信對(duì)象及參數(shù)，它與下層通信系統(tǒng)獨(dú)立，與采用的通信協(xié)議和具體的實(shí)現(xiàn)方法無關(guān)。ACSI主要設(shè)定了各類服務(wù)模型包括連接服務(wù)模型、變量訪問服務(wù)模型、數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)模型、設(shè)備控制服務(wù)模型、文件傳輸服務(wù)模型、時(shí)鐘同步服務(wù)模型等。這些服務(wù)模型定義了通信對(duì)象以及如何對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行訪問，實(shí)現(xiàn)客戶應(yīng)用端和服務(wù)器應(yīng)用端的通信，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的訪問和檢索、對(duì)設(shè)備的控制、時(shí)間報(bào)告和記錄、設(shè)備的自我描述等。
為了保證ACSI的獨(dú)立性以及適合未來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信發(fā)展的變化，IEC 61850協(xié)議中并沒有具體指定實(shí)現(xiàn)ACSI的方法，只提供了特殊通信服務(wù)映射(SCSM)來描述映射過程，在IEC 61850-8-1部分定義了ACSI映射到制造報(bào)文規(guī)范MMS。由于不同類型的SCSM之間無法直接互操作，所以標(biāo)準(zhǔn)目前只規(guī)范了到MMS的映射。

2 MMS簡介
MMS(Manufaeturing Message Specification)即ISO／IEC 9506，是ISO TC184提出在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換與監(jiān)控的一套國際報(bào)文規(guī)范。MMS所提供的服務(wù)有很強(qiáng)的通用性，已經(jīng)廣泛運(yùn)用于汽車制造，航空，化工、電力等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。
MMS具有以下三大優(yōu)勢(shì)：實(shí)現(xiàn)互操作；實(shí)現(xiàn)獨(dú)立；實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)訪問。以往通信標(biāo)準(zhǔn)中提供的互操作，或者對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備型號(hào)、功能的執(zhí)行等做了過多限制或者規(guī)范的不足，直到MMS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生才改變了這種局面。MMS同時(shí)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立性，使用戶不再受限于選擇固定的設(shè)備提供商，只要是符合MMS標(biāo)準(zhǔn)并能實(shí)現(xiàn)相同功能的設(shè)備就可以進(jìn)行替換，這種獨(dú)立性還體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)連接和功能的實(shí)現(xiàn)上。MMS還實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)訪問，以往大部分通信機(jī)制提供的只是一種簡單的字節(jié)隊(duì)列信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臋C(jī)制，缺乏獨(dú)立性，而MMS對(duì)傳遞的信息提供了更多的限定和結(jié)構(gòu)化抽象，屏蔽了實(shí)際設(shè)備內(nèi)部特性，在表示層采用ASN．1的BER編碼。

3 ACSI映射實(shí)現(xiàn)模型
實(shí)現(xiàn)IEC 61850的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)協(xié)議中規(guī)范的ACSI到MMS或其他中間件的映射。如圖1所示。

ACSl只提供了類模型與服務(wù)，不存在ACSI PDU，ACSI通過各自特定的映射方式SCSM映射到應(yīng)用層或CORBA中間件技術(shù)。以MMS方式為例，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用ASN．1的BER編碼方式構(gòu)造MMS PDU(MMS Protocol Data Units)。對(duì)于底層協(xié)議?？梢宰孕性O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)OSI協(xié)議棧，也可以直接建立在TCP／IP協(xié)議基礎(chǔ)之上。SCSM是具體的ACSI映射的實(shí)現(xiàn)，描述了映射實(shí)現(xiàn)的過程。