IEC 61850標準中ACSI映射實現研究
摘要:IEC 61850是下一代變電站的無縫通信標準,ACSI是IEC 61850規范的一套抽象通信服務接口,它的映射實現是IEC 61850應用的關鍵所在。針對IEC 61850具體應用中智能電子設備IED開發的目的,通過對ACSI與MMS(制造報文協議)技術特點的分析,構建ACSI映射實現的模型,設計ACSI到MMS映射實現的詳細流程與方法,提出了ACSI實現框架三部分并與ACSI到XML的映射進行了比較。結果表明該研究為開發符合IEC 61850標準的變電站通信系統提供了技術依據。
關鍵詞:IEC 61850;變電站自動化系統;ACSI MMS;IED;XML
0 引言
IEC 61850是關于變電站自動化系統結構和數據通信的國際標準,目的是使變電站內不同廠家的智能電子設備(IED)之間通過一種標準實現互操作和信息共享,取消多種協議轉換環節和轉換設備,使系統調試更加便捷,實現“一個世界、一種技術、一個標準”。
IEC 61850規約體系完善,相對于基于報文結構的傳統規約,應用面向對象技術的IEC 61850有明顯的特點和優勢。它提出系統的分層結構,采用數據對象統一建模,將映射的方法和具體網絡獨立,提供基于SCL的系統配置管理,使協議擁有足夠的開放性以適應未來的變電站通信發展的要求。IEC 61850定義了抽象通信服務接口ACSI,它的作用在于約束廠家在裝置實現通信中,對IED功能與涉及的數據進行標準化,以達到互操作。因此IEC 61850的應用關鍵就是抽象通信服務接口ACSI映射的實現。
1 ACSI概述
ACSI(Abstract Communication Service Interface)的產生來源于人們對現實設備的實踐經驗抽象,主要定義了各類通信服務與通信對象及參數,它與下層通信系統獨立,與采用的通信協議和具體的實現方法無關。ACSI主要設定了各類服務模型包括連接服務模型、變量訪問服務模型、數據傳輸服務模型、設備控制服務模型、文件傳輸服務模型、時鐘同步服務模型等。這些服務模型定義了通信對象以及如何對這些對象進行訪問,實現客戶應用端和服務器應用端的通信,完成實時數據的訪問和檢索、對設備的控制、時間報告和記錄、設備的自我描述等。
為了保證ACSI的獨立性以及適合未來的網絡技術通信發展的變化,IEC 61850協議中并沒有具體指定實現ACSI的方法,只提供了特殊通信服務映射(SCSM)來描述映射過程,在IEC 61850-8-1部分定義了ACSI映射到制造報文規范MMS。由于不同類型的SCSM之間無法直接互操作,所以標準目前只規范了到MMS的映射。
2 MMS簡介
MMS(Manufaeturing Message Specification)即ISO/IEC 9506,是ISO TC184提出在異構網絡環境下,智能設備之間實現實時數據交換與監控的一套國際報文規范。MMS所提供的服務有很強的通用性,已經廣泛運用于汽車制造,航空,化工、電力等工業自動化領域。
MMS具有以下三大優勢:實現互操作;實現獨立;實現異構環境下數據訪問。以往通信標準中提供的互操作,或者對網絡連接、設備型號、功能的執行等做了過多限制或者規范的不足,直到MMS標準的產生才改變了這種局面。MMS同時實現了獨立性,使用戶不再受限于選擇固定的設備提供商,只要是符合MMS標準并能實現相同功能的設備就可以進行替換,這種獨立性還體現在網絡連接和功能的實現上。MMS還實現了異構環境下的數據訪問,以往大部分通信機制提供的只是一種簡單的字節隊列信息在網絡中傳輸的機制,缺乏獨立性,而MMS對傳遞的信息提供了更多的限定和結構化抽象,屏蔽了實際設備內部特性,在表示層采用ASN.1的BER編碼。
3 ACSI映射實現模型
實現IEC 61850的關鍵在于實現協議中規范的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,不存在ACSI PDU,ACSI通過各自特定的映射方式SCSM映射到應用層或CORBA中間件技術。以MMS方式為例,標準規定采用ASN.1的BER編碼方式構造MMS PDU(MMS Protocol Data Units)。對于底層協議棧可以自行設計實現OSI協議棧,也可以直接建立在TCP/IP協議基礎之上。SCSM是具體的ACSI映射的實現,描述了映射實現的過程。
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