IEC61850建模與實(shí)現(xiàn)_竇曉波

1、IEC61850 建模與實(shí)現(xiàn)東南大學(xué)電氣工程學(xué)院IEC61850v在電力系統(tǒng)中的地位v內(nèi)容抽象、章節(jié)眾多、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜v與數(shù)字化變電站、智能電網(wǎng)緊密關(guān)聯(lián)我們不能簡(jiǎn)單的將其視為傳統(tǒng)意義上的通信協(xié)議，而是需要依照標(biāo)準(zhǔn)的各部分內(nèi)容對(duì)整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的體系功能、形式、技術(shù)和工程管理等方面重新做出審視和規(guī)范。內(nèi)容提要vIEC61850 發(fā)展歷程vIEC61850 技術(shù)特征vIEC61850 建模方法vIEC61850 實(shí)現(xiàn)技術(shù)1IEC61850發(fā)展歷程工程背景變電站自動(dòng)化市場(chǎng)存在多家公司多種技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，相互難以兼容，以致調(diào)試難度加大、成本增高；原有的IEC 60870-5沒能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的互換性，二大標(biāo)準(zhǔn)將

2、發(fā)生沖突。EPRI UCA 2.0IEC 60870-5IEC 61850歐洲北美滿足用戶的需要技術(shù)背景vECT/EVTv智能斷路器v集成型智能開關(guān)設(shè)備數(shù)字式過程層設(shè)備具備通信能力的智能化一次設(shè)備（或其智能控制部件、智能組件） 適應(yīng)電力新技術(shù)的發(fā)展技術(shù)背景 適應(yīng)通信新技術(shù)的發(fā)展 新的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：以太網(wǎng)、光纖、交換技術(shù) 技術(shù)背景 與數(shù)字化變電站的關(guān)聯(lián)變電站自動(dòng)化數(shù)字式過程層設(shè)備數(shù)字化變電站IEC61850數(shù)字化變電站=數(shù)字式過程層設(shè)備 +IEC61850發(fā)展歷程2001 UCA（北美推廣）1994 德國(guó)（SAS標(biāo)準(zhǔn)）1995 IEC TC57（WG10/11/12）1998 IEC WG10/

3、11/12（標(biāo)準(zhǔn)草案）2000 IEC TC57 SPAG（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）2003.9-2005.6（1.0Ed正式頒布）1998-2000 德國(guó) OCIS（基本測(cè)試、驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)）2001 互操作實(shí)驗(yàn) （開入、跳閘、重合閘）2002 互操作實(shí)驗(yàn) （ECT/EVT、IED、電能表）2002 互操作實(shí)驗(yàn)（完整的過流保護(hù)）2004 工程化實(shí)踐 A A SGE2005.5 互操作實(shí)驗(yàn)（軟件模擬）2005.10 互操作實(shí)驗(yàn)（遙控、報(bào)告、數(shù)據(jù)集）2006.1 互操作實(shí)驗(yàn)（更多功能）2006. 互操作實(shí)驗(yàn)2006. 工程化實(shí)踐標(biāo)委會(huì)、國(guó)電信息中心、南自、四方、許繼、南瑞、繼保、魯能積成、中國(guó)電科院變電站自動(dòng)化公司

4、標(biāo)準(zhǔn)章節(jié)通信實(shí)現(xiàn)規(guī)范配置描述語言規(guī)范一致性測(cè)試規(guī)范模型與功能服務(wù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)章節(jié) 圍繞模型的構(gòu)建、實(shí)現(xiàn)、發(fā)布和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的未來標(biāo)準(zhǔn)的未來IEC61850 ED2基本模型擴(kuò)展:水電和風(fēng)電常用公共元素；應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展： 電能質(zhì)量； 變電站之間通信的影響；對(duì)工程配置過程進(jìn)行擴(kuò)展: 尤其是系統(tǒng)配置工具之間的數(shù)據(jù)交換；2010年出版。標(biāo)準(zhǔn)的未來IEC61850 ED3基本模型擴(kuò)展；使用SCL對(duì)PLC邏輯進(jìn)行描述；網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理、冗余；IEC62351；IEC61588；配置文件的下載和激活；DER標(biāo)準(zhǔn)的通用元素；去掉IED特殊設(shè)置；變電站之間通信的影響；系統(tǒng)測(cè)試。2IEC61850技術(shù)特征v抽象建模v功能分層v

5、功能與通信解耦v變電站配置語言v數(shù)據(jù)自描述技術(shù)特征功能分層 邏輯上的定義（三層兩網(wǎng)）功能分層 物理上的實(shí)現(xiàn)需要指出的是：抽象建模的目的在于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互操作，對(duì)裝置建模僅具有通信層面的含義。抽象建模 為對(duì)外通信服務(wù)斷路器控制器 Server MyLD Q0XCBR1（斷路器）Pos（位置） ctlVal（可控值）寫 抽象建模 樹形結(jié)構(gòu)vL System LN (2) 系統(tǒng)邏輯節(jié)點(diǎn) vI Interfacing and archiving (4)接口和存檔vP Protection (28) 保護(hù)功能 vR Protection related (10) 保護(hù)相關(guān)功能 vC Control (5

6、) 監(jiān)控 vG Generic (3)通用功能vA Automatic control (4)自動(dòng)控制 vM Metering and measurement (8) 計(jì)量和測(cè)量 vS Sensor and monitoring (4)傳感器，監(jiān)視 vX Switchgear (2)開關(guān)設(shè)備 vT Instrument transformers (2) 互感器 vY Power transformers (4)電力變壓器及相關(guān)功能 vZ Further power system equipment (15)其它電力設(shè)備 抽象建模 LN是模型中最核心的元素抽象建模 LN中的DO抽象建模 DO中的

7、DA 樹形結(jié)構(gòu)用來代表完整的語義空間數(shù)據(jù)模型由LD、LN、DO和DA四個(gè)不同層次的語義所構(gòu)成的空間承載。 抽象建模對(duì)象：Server、LD、LN、DO、DA方法：GetXXDirectory、GetDataValue對(duì)象與方法的綁定，自然形成了對(duì)語義空間（數(shù)據(jù)模型）一致和確定的訪問方法。抽象建模 對(duì)象與方法功能自由分布具有兩層含義：1.邏輯節(jié)點(diǎn)和物理設(shè)備之間可以自由組合；2.為功能提供了可能的通信接口。抽象建模 抽象建模可以實(shí)現(xiàn)功能的自由分布強(qiáng)制和惟一 開放和多樣 矛盾：通信技術(shù)飛速更新與變電站自動(dòng)化相對(duì)穩(wěn)定的功能。解決方法：IEC61850提出了通信服務(wù)與具體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和協(xié)議棧分離的方法，即功

8、能與通信解耦A(yù)CSI與SCSM:ACSI負(fù)責(zé)規(guī)范抽象模型的功能服務(wù)，即模型對(duì)外信息交互的內(nèi)容、方式和過程；SCSM負(fù)責(zé)將ACSI映射到具體的通信網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議棧,保持ACSI不變的前提下使用更為先進(jìn)的通信技術(shù)。功能與通信解耦I(lǐng)EC61850定義了9大類60種ACSI： 1）關(guān)聯(lián)服務(wù) 2）信息模型服務(wù) 3）定值組服務(wù) 4）主動(dòng)上送的報(bào)告服務(wù) 5）日志服務(wù) 6）快速報(bào)文服務(wù) 7）采樣值服務(wù) 8）對(duì)時(shí) 9）文件服務(wù) 抽象通信服務(wù)的種類功能與通信解耦每類ACSI模型都由若干抽象通信服務(wù)組成，每個(gè)服務(wù)又都定義了服務(wù)的對(duì)象和方式：服務(wù)方式包括服務(wù)的發(fā)起（Request）、響應(yīng)（Response）和過程（Pro

9、cess） 抽象通信服務(wù)的基本方式功能與通信解耦SMV和GOOSE是IEC61850的重要?jiǎng)?chuàng)新！功能與通信解耦 映射協(xié)議棧功能與通信解耦 SMV功能示意Goose Message: 位置A公司保護(hù)B公司保護(hù)智能一次設(shè)備保護(hù)測(cè)試儀以太網(wǎng)模擬輸入1. 仿真故障2. 跳閘4. 重合Goose Message: 重合3. 新位置Goose Message: 位置Goose Message: 跳閘5. 新位置功能與通信解耦 GOOSE功能示意SCL語言（Substation Configuration description Language）用來描述SAS及其自動(dòng)化設(shè)備的配置、功能與關(guān)聯(lián)信息。語法上，

10、SCL遵循XML語法規(guī)則，生成的是標(biāo)準(zhǔn)的XML文件；語義上，SCL遵循IEC61850的語義規(guī)范。SCLICD，IED Capability DescriptionSSD，System Specification DescriptionSCD，Substation Configuration DescriptionCID，Configured IED Description四種SCL文件實(shí)現(xiàn)了IED與SAS的描述與關(guān)聯(lián)，簡(jiǎn)化了配置工作并可以實(shí)現(xiàn)SAS和IED的自動(dòng)更新與遠(yuǎn)程配置。統(tǒng)一格式的SCL配置文件大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的集成和管理難度。SCL 4種SCL文件SCL 4種SCL文件MyLD/Q0X

11、CBR1$ST$Pos$stVal自描述2. 功能標(biāo)準(zhǔn)化、自由分布(集成應(yīng)用、分布式應(yīng)用)1. 真正意義上實(shí)現(xiàn)了互操作，節(jié)省了工程費(fèi)用和時(shí)間3. 良好的擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)電力和通信技術(shù)的發(fā)展總結(jié)3IEC61850建模方法基本思路基本思路：從通信的角度，采用OO的方法描述IED的功能。從通信的角度：IEC61850只規(guī)范IED的對(duì)外通信環(huán)節(jié)，以及為能實(shí)現(xiàn)規(guī)范的通信，IED所應(yīng)提供的數(shù)據(jù)源、行為、狀態(tài)和性能。不同型號(hào)、不同廠商IED的實(shí)現(xiàn)方式千差萬別，但它們具有相似的對(duì)外接口（要求實(shí)現(xiàn)一致的自動(dòng)化功能），從通信的角度分析IED，可以使不同廠商的IED具有一致性和穩(wěn)定性。事實(shí)上，IEC61850并不關(guān)

12、心IED內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的。（外特性）基本思路采用OO的方法：IEC61850引入“類”的思想、同時(shí)規(guī)范了IED對(duì)外通信的數(shù)據(jù)模型（CPLNC & CPDC）和服務(wù)模型（ACSI）、并按照對(duì)象和方法的思路將數(shù)據(jù)模型和服務(wù)模型封裝、使IED具備統(tǒng)一和確定的通信內(nèi)容和流程、以便實(shí)現(xiàn)互操作的目標(biāo)。建模的3個(gè)層次：ACSI、CDC、CPLNC & CPDC基本流程1. 應(yīng)用功能的分解：劃分LD、LN，使每個(gè)CPLNC對(duì)應(yīng)IED的一項(xiàng)基本功能，CPLNC是LN類在不同功能對(duì)象中的繼承?；玖鞒蹋↖ED端）：從物理設(shè)備抽象分解抽象組合用ICD文件描述IED數(shù)據(jù)模型和ACSI的過程。（ACSI

13、相對(duì)固定、主要工作在于建立數(shù)據(jù)模型）。2. 確定IED所有可訪問的數(shù)據(jù)：在每個(gè)CPLNC的構(gòu)造中定 義 與 該 功 能 相 關(guān) 并 可 被 外 部 訪 問 的 數(shù) 據(jù) , 以 及IEC61850規(guī)定必須包含的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)稱之為CPDC?；玖鞒藽PDC是CDC在不同CPLNC中的實(shí)例，即用CPDC來填充CPLNC。CPDC由多個(gè)DO構(gòu)成，每個(gè)DO又都是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，由多個(gè)DA組成，每個(gè)DA都有確定的命名和數(shù)據(jù)類型定義。DA是IED對(duì)外通信信息的最終承載體，將來我們還可以通過DA的路徑（Directory）建立數(shù)據(jù)模型與IED應(yīng)用數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)?；舅悸坊玖鞒?. 確定IED支持的所有通信服務(wù)：在

14、邏輯節(jié)點(diǎn)LLN0中構(gòu)造各種ACSI的控制塊。5. 預(yù)定義與模型重組：進(jìn)行必要的預(yù)定義，并將上述各部分內(nèi)容按照ICD文件的格式進(jìn)行組合。3. 確定需要批量傳送的數(shù)據(jù)：根據(jù)應(yīng)用的需要，按照FCD或者FCDA將分散在各CPLNC中的多個(gè)DO或DA組成DATASET、DATASET一般在邏輯節(jié)點(diǎn)LLN0中定義。基本原則IED：一個(gè)物理設(shè)備即為一個(gè)IED、通常包含一個(gè)Server，每個(gè)Server應(yīng)至少包含一個(gè)LD，每個(gè)LD應(yīng)至少包含三個(gè)LN。如果物理設(shè)備是網(wǎng)關(guān)或者通信管理機(jī)，一個(gè)IED應(yīng)包含多個(gè)Server，即為每個(gè)接入網(wǎng)關(guān)或者通信管理機(jī)的底層設(shè)備建立一個(gè)Server?；驹瓌t：基本原則LD：一般將具

15、有公共特性或者共同完成某項(xiàng)功能的多個(gè)CPLNC組成一個(gè)LD，例如，插件式的裝置可以將每塊功能插件建模為一個(gè)LD；LD不宜劃分太多。Server：用于描述IED外部可見（可訪問）的行為，通常一個(gè)Server對(duì)應(yīng)一個(gè)訪問點(diǎn)（AP）。支持過程層自動(dòng)化的間隔層設(shè)備，可采用不同的AP分別與變電站層和過程層進(jìn)行通信?；驹瓌tCPDC：一般情況下，與同一個(gè)功能相關(guān)的DO及其DA，建模在該功能對(duì)應(yīng)的CPLNC中；與多個(gè)功能相關(guān)或者公共數(shù)據(jù)，建模在公共邏輯節(jié)點(diǎn)LLN0或LD中。CPLNC：將參與通信的每個(gè)最小功能單元建模為一個(gè)CPLNC。若標(biāo)準(zhǔn)的LN類不能滿足裝置功能的要求，可進(jìn)行LN類擴(kuò)展或者新建LN類(一般

16、不擴(kuò)展CPDC)。建模示例低壓線路保護(hù)測(cè)控裝置基本設(shè)定：一個(gè)Server、一個(gè)AP；只有一種保護(hù)算法，只包含一個(gè)LD。命名：母線電壓等級(jí)：E1間隔：Q1保護(hù)裝置：SB1訪問點(diǎn)稱為：S1邏輯設(shè)備稱為：C1邏輯設(shè)備標(biāo)識(shí)全稱：E1Q1SB1C1建模示例IED模型數(shù)據(jù)模板通信模型 對(duì)于IED而言，出廠時(shí)須提供ICD文件建模示例目標(biāo)：在中，用CPLNC來填充LD。 保護(hù)功能（電流保護(hù)） 測(cè)量功能（遙測(cè)遙信） 控制功能（遙控） 電壓電流采樣值輸入（SMV接收） 開關(guān)位置信息采集（GOOSE接收） 保護(hù)動(dòng)作或控制出口（GOOSE發(fā)送）等 第1步. 應(yīng)用功能的分解（簡(jiǎn)化）建模示例物理裝置公共信息： LPHD邏

17、輯設(shè)備公共信息：LLN0保護(hù)功能： PIOC 瞬時(shí)過流、PTOC 帶時(shí)限過流保護(hù)出口功能：PTRC 保護(hù)跳閘條件，管理各保護(hù)功能的動(dòng)作出口，形成最終的跳閘命令，并向斷路器發(fā)出跳閘信號(hào)。測(cè)量功能：MMXU 電量測(cè)量功能。控制功能：CSWI 開關(guān)控制器，控制過程層之上的所有分合條件，實(shí)現(xiàn)裝置的遠(yuǎn)方控制功能。標(biāo)準(zhǔn)中提供的LN類：建模示例最終得到8個(gè)CPLNC：建模示例目標(biāo)：完成中的所有定義。 LNodeType ：定義各lnType包含的DO（name/type）； DOType ：定義各DOType包含的DA（name/bType/fc/type/觸發(fā)屬性）； DAType：當(dāng)DA.bType=S

18、truct時(shí)，定義DAType所含的BDA（name/bType）； EnumType：當(dāng)DA.bType=Enum、BDA.bType=Enum時(shí)，定義的枚舉值。 第2步. 確定IED所有可訪問的數(shù)據(jù)建模示例LNodeType： LPHD_1、LN0中的DO建模示例LNodeType： PIOC_1、PTOC_1中的DO建模示例LNodeType：PTRC_1中的DO建模示例LNodeType： MMXU_1中的DO建模示例LNodeType： CSWI_1中的DO建模示例DOType ： MV_1 (測(cè)量值)中的DA建模示例DAType ：AnalogueValue（模擬量值）中的BDA找

19、到線路頻率的路徑：MMXU_1$MX$Hz$mag$f建模示例FC：DA的功能用途，有ST、CO、MX、RP等18種某些數(shù)據(jù)屬性具有多個(gè)功能約束時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)FC=ST、CO時(shí)，取FC=ST；FC=SP、MX時(shí)，取FC=MX；FC=SG、SE時(shí)，取FC=SG。bType和type：bType給出簡(jiǎn)單類型說明，如“BOOLEAN”、“INT8”等；CODED ENUM類型則由了具體的基本類型取代，如Quality、Dbpos等；當(dāng)取值為“Struct”或“Enum”，則需在另一個(gè)字段，類型type中給出具體類型名稱或枚舉名稱。觸發(fā)選項(xiàng)，如dchg、qchg和dupd：DA支持的觸發(fā)條件，如數(shù)據(jù)

20、變化、品質(zhì)變化或數(shù)據(jù)更新。當(dāng)DA發(fā)生相應(yīng)變化時(shí)，觸發(fā)通信服務(wù)，如Report或SendGOOSEMsg。幾點(diǎn)說明：建模示例目標(biāo)：在中，用DATASET來填充LLN0。數(shù)據(jù)集不是用來存放數(shù)據(jù)的，而是一個(gè)索引數(shù)據(jù)的序列，以方便用戶對(duì)成組數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行操作和訪問（遙測(cè)、遙信、GOOSE、SMV）。 第3步. 確定需要批量傳送的數(shù)據(jù)建模示例DATASET：建模示例基本的DATASET類型：遙信；遙測(cè)；保護(hù)事件；故障信號(hào)；告警信號(hào)；保護(hù)壓板；設(shè)備參數(shù)；保護(hù)定值；.1.工程中我們一般將遙信、保護(hù)事件等重要狀態(tài)信號(hào)采用FCD方式上送，而如遙測(cè)等不需要變化時(shí)間的量和GOOSE數(shù)據(jù)集應(yīng)采用FCDA方式上送。2.通

21、常不要求DATASET動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和修改 建模示例目標(biāo)：基本的ACSI只要在申明一下即可, Report、GSE等需要在的LLN0中詳細(xì)定義CB。 第4步. 確定IED支持的所有通信服務(wù)建模示例ReportControl：分為BRCB和URCB兩類，按DATASET組織BRCB：緩沖報(bào)告，遙信變位、保護(hù)事件可靠性極高；URCB：非緩沖報(bào)告，遙測(cè)等可靠性較高，實(shí)時(shí)性好。GSEControl：“type”的取值決定類型。DATASET和“appID”唯一標(biāo)識(shí)了一種過程層的GOOSE報(bào)文。SMVControl：數(shù)字保護(hù)IED應(yīng)具備SMV的接收處理能力，但SMV建模在過程層設(shè)備，如MU中進(jìn)行。幾點(diǎn)說明：建

22、模示例建模示例Report：建模示例目標(biāo)1：預(yù)定義通信模型。 第5步. 預(yù)定義和模型重組建模示例目標(biāo)2：在/中對(duì)DO進(jìn)行預(yù)賦值（可選）。建模示例目標(biāo)3：模型重組，構(gòu)成ICD文件建模示例v OMICRON，IEDScout1.50 v http:/ 最后，模型的驗(yàn)證：4IEC61850實(shí)現(xiàn)技術(shù)vSMV（采樣值服務(wù)）vMMS（核心服務(wù)）vGOOSE（快速控制、事件服務(wù)）基本思路建議采用操作系統(tǒng)（Vxworks、Linux、Unix、Windows）+ SISCO MMS-EASE Lite 開源軟件包的實(shí)現(xiàn)方式。不建議使用操作系統(tǒng)，報(bào)文本身直接編解碼；但9-2的控制塊功能須借助MMS實(shí)現(xiàn)，由廠商在

23、IED內(nèi)部實(shí)現(xiàn)參數(shù)的同步更新。過程層GOOSE不建議使用操作系統(tǒng)，報(bào)文本身直接編解碼；間隔層GOOSE可以由MMS-EASE Lite一并實(shí)現(xiàn);但GOOSE控制塊的讀寫功能須借助MMS實(shí)現(xiàn)，在IED內(nèi)部實(shí)現(xiàn)參數(shù)同步更新。 自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編解碼方法SMV/GOOSE3種基本格式：IEC61850-9-1為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，其幀格式固定，為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；IEC61850-9-2為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，其幀格式可變，為點(diǎn)對(duì)多傳輸；IEC61850-9-2LE為IEC61850-9-2 的一個(gè)特例，其幀格式固定，為點(diǎn)對(duì)多傳輸。 SMVSMV/GOOSE SMV/9-1SMV/GOOSE SMV/9-1SMV/

24、GOOSE為減少網(wǎng)絡(luò)開銷，可以將若干個(gè)ASDU連成一個(gè)APDU后再一并發(fā)送，APDU中ASDU的數(shù)目根據(jù)采樣速率進(jìn)行預(yù)配置（如10000Hz時(shí)5個(gè)），不可以動(dòng)態(tài)改變，且第1個(gè)ASDU代表最早的采樣值。采樣值為16bit整數(shù)：瞬時(shí)值/額定值*互感器因子。測(cè)量電流、電壓：2D41H（2倍裕度、2*2D41H*1.414=32768）,保護(hù)電流：01CFH (50倍裕度)。幾點(diǎn)說明： SMV/9-2SMV/GOOSE SMV/9-2LESMV/GOOSE GOOSESMV/GOOSE GOOSESMV/GOOSEstNum，GOOSE事件計(jì)數(shù)值，初始值為0，每產(chǎn)生1次事件，stNum加1；計(jì)滿429

25、4967295后，復(fù)歸1。由于GOOSE報(bào)文的重傳次數(shù)由發(fā)布者自行定義，且無法從GoCB的屬性中獲知。因此，訂閱者通過比較當(dāng)前報(bào)文中的stNum是否與先前報(bào)文中的stNum相同，判斷是否有新的事件發(fā)生。 sqNum，GOOSE報(bào)文計(jì)數(shù)值，每發(fā)送1次GOOSE報(bào)文，sqNum加1；stNum加1時(shí)，復(fù)歸0；計(jì)滿4294967295后，復(fù)歸1。由于通常1次事件僅產(chǎn)生1幀GOOSE報(bào)文，所以sqNum-1通常代表GOOSE報(bào)文的重傳次數(shù)。 幾點(diǎn)說明：SMV9-2/GOOSE/MMS,均采用ASN.1及其BER對(duì)PDU進(jìn)行表示和編碼。BER是應(yīng)用最為廣泛的ASN.1傳輸編碼，BER規(guī)定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，不管

26、是簡(jiǎn)單類型還是構(gòu)造類型，都由TLC（標(biāo)記、長(zhǎng)度和值）3個(gè)字段組成。其中標(biāo)記（Tag）代表數(shù)據(jù)的基本類型，長(zhǎng)度（Length）代表數(shù)據(jù)編碼的Bytes數(shù)目，值（Value）代表數(shù)據(jù)本身的編碼，而當(dāng)數(shù)據(jù)為構(gòu)造類型時(shí)，該字段又是多級(jí)嵌套的格式。 ASN.1/BERSMV/GOOSEGOOSE發(fā)送控制SMV發(fā)送控制 自行控制發(fā)送流程SMV/GOOSE 報(bào)文重要參數(shù)SMV/GOOSESMV:廣播地址為FF-FF-FF-FF-FF-FF，組播地址為01-0C-CD-04-00-00至01-0C-CD-04-01-FF；優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為0 x8100，優(yōu)先級(jí)缺省為4；以太網(wǎng)型式PDU中的以太網(wǎng)型式和應(yīng)用標(biāo)識(shí)分別

27、為0 x88BA和0 x4000。GOOSE:廣播地址為FF-FF-FF-FF-FF-FF，組播地址為01-0C-CD-01-00-00至01-0C-CD-01-01-FF；優(yōu)先級(jí)標(biāo)記為0 x8100，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)缺省為4；以太網(wǎng)型式PDU中的以太網(wǎng)型式為0 x88B8。若IED的以太網(wǎng)控制器支持哈希算法實(shí)現(xiàn)報(bào)文過濾，可按組播方式接收和發(fā)送報(bào)文；若不支持則由交換機(jī)劃分VLAN，限定廣播域。9-2GOOSE 最后，報(bào)文的驗(yàn)證：EtherealSMV/GOOSE 最早應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域MMS即ISO/IEC9506，最先用于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufa

28、cture System，CIMS）中，旨在規(guī)范具有通信能力的智能互感器、智能控制設(shè)備和IED的通信行為以實(shí)現(xiàn)不同廠商設(shè)備間的互操作和系統(tǒng)集成。目前已廣泛用于包括工業(yè)過程控制、工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域。鑒于MMS的成功應(yīng)用，電力系統(tǒng)中的TASE.2/UCA和IEC61850等通信標(biāo)準(zhǔn)都選擇MMS作為應(yīng)用層協(xié)議的規(guī)范。MMSMMS將實(shí)際設(shè)備外部可視行為抽象成虛擬制造設(shè)備（Virtual Manufacturing Device，VMD）及其包含的對(duì)象子集，并通過定義與之對(duì)應(yīng)的一系列操作（即MMS服務(wù)）實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際設(shè)備的控制。由于MMS和IEC61850都采用抽象建模的方法，因此只要將IE

29、C61850的數(shù)據(jù)模型和ACSI正確的映射到MMS的VMD及其MMS服務(wù)上即可，映射方法準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單。MMS 同樣采用抽象建模的方法ACSI Object ClassMMS ObjectSERVER classVirtual Manufacturing Device (VMD)LOGICAL DEVICE classDomainLOGICAL NODE classNamed VariableDATA classNamed VariableDATA-SET classNamed Variable ListSETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK classNamed Variable

30、REPORT-CONTROL-BLOCK classNamed VariableLOG classJournalLOG-CONTROL-BLOCK classNamed VariableGOOSE-CONTROL-BLOCK classNamed VariableGSSE-CONTROL-BLOCK classNamed VariableCONTROL classNamed VariableFilesFiles 數(shù)據(jù)模型的映射MMSIEC61850類型類型IEC61850實(shí)例實(shí)例MMS對(duì)象對(duì)象MMS實(shí)例實(shí)例ServerServer1VMDVMD1LDMU1DomainMU1LNMU1/phsa

31、TCTRNamed VariableMU1/phsaTCTRDOMU1/phsaTCTR.AmpMU1/phsaTCTR$MX$AmpDAMU1/phsaTCTR.Amp.instMagMU1/phsaTCTR$MX$Amp$instMagMMS 數(shù)據(jù)模型的映射通信服務(wù)名稱服務(wù)功能Status允許戶端獲取服務(wù)器的狀態(tài)信息Identify使戶端獲取服務(wù)器的身份信息，如制造商、版本GetNameList用于獲取VMD內(nèi)的對(duì)象名字列表GetCapabilityList用于獲取VMD內(nèi)的列表的容量Read/Write用于讀、寫對(duì)象的值Information Report用于報(bào)告服務(wù)器內(nèi)變量的值GetV

32、ariableAccess-Attributes用于獲取VMD內(nèi)有名變量或無名變量的屬性DefineNamedVariableList用于客戶端在服務(wù)器上創(chuàng)建有名變量列表DeleteNamedVariableList用于客戶端在服務(wù)器上刪除有名變量列表GetNamedVariableList-Attributes用于獲取有有名變量列表的屬性GetDomainAttributes用于獲取域的屬性InitializeJournal初始化服務(wù)器內(nèi)的日志對(duì)象（部分或所有）ReadJournal用于客戶端讀取日志ReportJournalStatus用于返回日志的條目數(shù)FileOpen打開文件并初始化讀

33、文件的位置FileRead用于傳輸全部或部分已打開的文件FileClose關(guān)閉打開的文件并釋放相關(guān)資源FileDelete刪除服務(wù)器上的某個(gè)文件FileDirectory用于獲取文件或文件夾的名稱和屬性MMS MMS服務(wù)IEC61850的映射只用到了MMS服務(wù)的一部分。 ACSI向MMS服務(wù)的映射MMSOSI模型層名稱服務(wù)規(guī)范協(xié)議規(guī)范應(yīng)用層MMSISO 9506-1ISO 9506-2關(guān)聯(lián)控制服務(wù)元素ISO/IEC 8649ISO/IEC 8650表示層面向連接的表示ISO/IEC 8822ISO/IEC 8823-1抽象語法記法ISO/IEC 8824-1ISO/IEC 8825會(huì)話層面向連

34、接的會(huì)話ISO/IEC 8326ISO/IEC 8327-1傳輸層TCP上的ISO傳輸服務(wù)RFC 1006TCP協(xié)議RFC 793網(wǎng)絡(luò)層ICMP協(xié)議（v4）RFC 792IP協(xié)議（v4）RFC 791ARP/RARP協(xié)議RFC 826/RFC 903數(shù)據(jù)鏈路層ISO/IEC 8802-3上的IP數(shù)據(jù)報(bào)RFC 894CSMA/CDISO/IEC 8802-3物理層光纖或RJ45連接件IEC 60874-10或ISO/IEC 8877MMS MMS協(xié)議棧MMS MMS的作用相當(dāng)于通信中間件當(dāng)前世界主要電力自動(dòng)化廠商都在使用MMS-EASE Lite實(shí)現(xiàn)IEC61850向MMS的映射工作。MMS-E

35、ASE Lite是從SISCO公司的MMS-EASE軟件繼承發(fā)展而來，專門針對(duì)嵌入式應(yīng)用對(duì)代碼進(jìn)行了優(yōu)化和裁減，并增加了對(duì)IEC61850特性的支持。MMS-EASE Lite軟件以ANSI C源代碼的形式提供，不依賴于具體編譯器和操作系統(tǒng)。它提供了基本的MMS協(xié)議處理框架和API接口以及IEC61850建模功能。該產(chǎn)品提供了Windows和Unix/Linux下的Server端和Client端的程序功能框架，基于此，可以根據(jù)需要在不同平臺(tái)上進(jìn)行移植和產(chǎn)品開發(fā)。MMS-EASE LiteMMS-EASE Lite將MMS-EASE Lite提供的.C、.h、.lib文件直接加入應(yīng)用工程的編譯環(huán)

36、境，進(jìn)行混合編譯。服務(wù)器運(yùn)行框架 服務(wù)器的初始化和啟動(dòng)服務(wù)器運(yùn)行框架 服務(wù)器的運(yùn)行和退出v服務(wù)器啟動(dòng)流程（mmsserver ()）服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化MMS-EASE Lite針對(duì)Server端的模型加載提供了兩種方式：ODF和SCL。在IED性能較強(qiáng)的情況下，推薦使用SCL方式。服務(wù)器的初始化 startup.cfg文件服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化服務(wù)器的初始化 osicfg.xml文件服務(wù)器的運(yùn)行服務(wù)器的退出ACSI到MMS的映射可以歸結(jié)為數(shù)據(jù)映射和服務(wù)映射兩方面。服務(wù)映射主要從客戶端（后臺(tái)）角度出發(fā)，把各種A

37、CSI服務(wù)映射到MMS相應(yīng)服務(wù)，然后通過MMS完成相應(yīng)請(qǐng)求后把結(jié)果轉(zhuǎn)換為ACSI形式返回給后臺(tái)用戶。在此過程中，由客戶端實(shí)現(xiàn)ACSI到MMS的視圖轉(zhuǎn)換，服務(wù)器只需提供MMS服務(wù)即可，因此，服務(wù)映射主要在客戶端進(jìn)行，而服務(wù)器與客戶端都要維護(hù)自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此數(shù)據(jù)映射在兩側(cè)都要進(jìn)行。在此，只討論服務(wù)器的數(shù)據(jù)映射方法。當(dāng)然，還要實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，才能真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的功能。 從ACSI到MMS數(shù)據(jù)映射的兩項(xiàng)工作：應(yīng)用數(shù)據(jù)與MMS數(shù)據(jù)的映射應(yīng)用數(shù)據(jù)與MMS通信服務(wù)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)映射MMS-EASE Lite考慮到了用戶數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)相互映射的問題。在SCL Server工程下，預(yù)留了相關(guān)函數(shù)接

38、口供用戶改寫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)映射。SCL Server工程下，用戶的數(shù)據(jù)映射由函數(shù)datamap_user_leaf () 完成，函數(shù)原型和相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： 數(shù)據(jù)映射通過LD和葉子節(jié)點(diǎn)名稱組合便可以形成數(shù)據(jù)對(duì)象或數(shù)據(jù)屬性的路徑（Directory），有了這個(gè)自描述信息，便可以在函數(shù)內(nèi)根據(jù)工程的配置信息或其它規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。至于數(shù)據(jù)指針，顯然指向的就是存放數(shù)據(jù)模型的內(nèi)存，而用戶信息可以表示該數(shù)據(jù)的用途等用戶關(guān)心的內(nèi)容，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的映射。MMS Server在初始化過程中對(duì)數(shù)據(jù)模型中的所有內(nèi)容已經(jīng)建立了MMS的對(duì)象，并為它們分配了內(nèi)存，因此，用戶程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)映射過程中有兩種選擇： 數(shù)據(jù)映射1.建立

39、自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并為之分配內(nèi)存，映射時(shí)進(jìn)行數(shù)值的關(guān)聯(lián)，運(yùn)行時(shí)須進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)同步； 2.建立自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)使用指針形式而不分配內(nèi)存，通過數(shù)據(jù)映射使自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接指向MMS對(duì)象的內(nèi)存，即地址關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)映射一方面，考慮到為兩套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都分配內(nèi)存勢(shì)必造成了不必要的內(nèi)存開銷；另一方面，考慮到映射時(shí)直接使變量的地址關(guān)聯(lián)可以在運(yùn)行過程中省去數(shù)據(jù)同步的工作（因?yàn)閼?yīng)用和通信共用一個(gè)數(shù)據(jù)源），因此，建議使用直接地址關(guān)聯(lián)。 數(shù)據(jù)映射數(shù)據(jù)映射MMS對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有明顯層次嵌套的特征：Server、LD、LN、DO、DA多個(gè)層次，DA的類型可以是各種基本數(shù)據(jù)類型，如整型、字符串等，還可以是結(jié)構(gòu)這樣的復(fù)雜類型，能

40、嵌套包含多層的DA。 MMS對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)映射 單個(gè)數(shù)據(jù)映射的例子 批量數(shù)據(jù)映射的例子數(shù)據(jù)映射數(shù)據(jù)映射 批量數(shù)據(jù)映射的例子數(shù)據(jù)映射IEC61850規(guī)定必須包含、但應(yīng)用功能不能提供的數(shù)據(jù)，需要補(bǔ)充定義并賦值。 批量數(shù)據(jù)映射的例子自定義map文件：數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)讀/寫服務(wù)報(bào)告服務(wù)控制服務(wù)定值服務(wù)以下面4種基本服務(wù)為例，說明應(yīng)用數(shù)據(jù)與MMS通信服務(wù)的關(guān)聯(lián)方法：1）讀、寫服務(wù)建立數(shù)據(jù)映射后，由于只有一個(gè)數(shù)據(jù)源，因此，當(dāng)用戶改變數(shù)據(jù)后，MMS讀操作獲取的數(shù)據(jù)同樣發(fā)生改變；MMS寫操作同樣直接修改了數(shù)據(jù)源，用戶程序使用到該數(shù)據(jù)時(shí)自然使用了新數(shù)據(jù)。讀、寫服務(wù)2）報(bào)告服務(wù)某些數(shù)據(jù)改變后，如開關(guān)位置變化、保護(hù)動(dòng)作等，應(yīng)該產(chǎn)生事件報(bào)告。雖然完成了數(shù)據(jù)映射，但數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，并不能主動(dòng)產(chǎn)生報(bào)告。在此需要解決兩個(gè)問題，即如何產(chǎn)生報(bào)告和如何報(bào)告關(guān)心的數(shù)據(jù)。報(bào)告服務(wù)Server支持兩種報(bào)告機(jī)制，周期發(fā)送和異步事件觸發(fā)。周期發(fā)送即按一定周期循環(huán)發(fā)送所有報(bào)告，由服務(wù)器本身維護(hù)，用戶不必關(guān)心;異步事件觸發(fā)則由用戶程序控制，什么時(shí)候發(fā)送，發(fā)送報(bào)告的原因和內(nèi)容都可設(shè)定。MMS-EASE Lite提供了函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)異步事件發(fā)生時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測(cè)，主要函數(shù)接口是mvlu_rpt_va_change()，入口參數(shù)是與事件關(guān)聯(lián)的變量、報(bào)告的原因和新的值