变电站通信网络中制造文件规范和制造报传技术的应用

变电站通信网络中制造文件规范和制造报传技术的应用

0规模设计iqp目前，能源通信网络和系统通常采用面向点的独特通信协议进行通信，因此很难实现不同制造商设备之间的相互操作和系统集中。IEC61850标准是面向对象的通信标准,其主要目标就是实现不同厂家智能电子设备之间的互操作。IEC61850的出现为规约转换网关的研究提供了空间。为保护原始投资,我们可以将原有电力通信系统的软件和硬件资源保留下来,加以充分利用。规约转换是网关设计的核心。基于IEC61850和制造报文规范(manufacturingmessagespecification,MMS)的通信网关将面向点的通信协议报文的点信息映射为IEC61850标准的对象信息,采用IEC61850的抽象通信服务接口(abstractcommunicationserviceinterface,ACSI)和特殊通信服务映射(specificcommunicationservicemapping,SCSM)实现设备的互连互通。本文主要研究IEC61850中典型ACSI对象模型类及其服务到MMS的映射。1acsi到mms的映射IEC61850定义了分层结构的通信体系,各层之间相互独立。IEC61850-7-2定义了与具体网络和通信协议栈无关的ACSI,IEC61850-8/-9定义了与具体网络和通信协议栈相关的SCSM。ACSI是概念性的接口,独立于实际使用的网络与应用通信协议,包含信息模型的通信服务、通信对象及参数,这些通信服务、通信对象和参数通过SCSM映射到底层应用程序。图1为IEC61850-8-1定义的用于变电站层和间隔层之间通信的ACSI到MMS之间的映射。这种映射关系将ACSI中的概念、对象和服务与MMS中的概念、对象和服务相互对应,并且给出了在局域网条件下使用MMS服务及协议进行实时数据传输的方法。2iec61850的对象模型和服务2.1标准的通用服务IEC61850定义了用于信息交换的服务,服务接口的描述采用了抽象的方法,即ACSI。所谓抽象是指服务的定义侧重于功能的定义,而不是设备间所传输的具体的报文及其编码。采用抽象建模的好处是使标准独立于具体实现技术和下层通信系统。ACSI为变电站设备定义了标准的通用服务。按服务的工作模式可分为2组:(1)采用客户/服务器(client/server,C/S)模式的服务,主要用于目录查询、读写数据以及控制等;(2)点到点(peer-to-peer)模式的服务,用于GOOSE消息发送、采样值传输等。ACSI的大多数服务采用C/S方式。2.2典型目标模型服务ACSI定义的服务都应用于特定的模型,下面简单介绍映射到MMS的模型相关抽象服务。(1)et东北部dictor取服务器目录服务服务器代表了设备的外部可见行为。其相关服务只有GetServerDirectory(取服务器目录)服务。客户方使用本服务可以得到服务器上的所有对客户方可见并允许访问的逻辑设备或文件的名称列表。(2)lng的容器逻辑设备(logicaldevice,LD)可以看作是一组逻辑节点(logicalnode,LN)的容器。IEC61850为其定义了GetLogicalDeviceDirectory(取LD目录)服务。通过该服务,客户方可以得到指定LD中对请求客户可见且可被访问的所有LN的引用列表。在服务请求参数中指出LD的对象引用。(3)获取解决函数获取ln目录和获取数据值的服务LN由数据、数据集以及其他元素构成。所定义的服务有GetLogicalNodeDirectory(取LN目录)服务和GetAllDataValues(取所有数据值)服务。(4)es和关于数据选取服务IEC61850为数据模型提供了4个服务,分别是GetDataValues(取数据值)服务、SetDataValues(设置数据值)服务、GetDataDirectory(取数据目录)服务和GetDataDefinition(取数据定义)服务。前2个服务允许对整个数据对象或其部分进行访问。(5)广播关联的传递服务应用关联模型用于在各种设备间实现通信。应用关联分为双边关联和广播关联2类。前者传递服务的请求和响应,证实服务和非证实服务都可以传递。后者只能传递单向的非证实服务。在此只对双边应用关联服务进行介绍,主要包括:(6)结构培养文件结构二元结构文件的结构ACSI的文件传输服务提供文件传输及文件存储器管理的功能。这里文件是顺序的无结构二进制文件,其内容可以是程序、数据。文件模型相关服务有GetFile(读文件)服务、SetFile(写文件)服务、DeleteFile(删除文件)服务和GetFileAttributeValues(取文件属性)服务。3acsi对mms的映射分析3.1构成对象类数据的数据结构基本数据类型的映射较为简单直接,IEC61850-7-2标准和MMS各自都定义了一套用于构成对象类的基本数据类型,在具体实现时,各自对应于特定语言的数据类型。对类模型的映射主要有2种情况:①直接映射,只需将相应属性语义直接映射到MMS类的相应字段;②间接映射,需要将ACSI类的属性结构映射为MMS类的一个或多个字段的值,实现对ACSI类的封装。3.2mms定义标准服务IEC61850定义的服务均为抽象服务,也就是说只对服务请求的接收方需要作出的动作进行了描述。只有当这些抽象服务映射到一种具体服务,并对携带服务参数的报文格式和编码规则及其网络传输方式加以定义,才可用于实际的信息交换过程。MMS定义了一套标准服务,任何MMS用户使用相同服务进行交互就可以实现互操作性。对于服务的映射有3种情况,下面分别进行分析。(1)射时基本情况ACSI服务和MMS服务之间存在一一对应关系,这种映射非常简单。如双边应用关联服务Associate、Abort和Release分别直接映射到MMS环境管理服务Initiate、Abort和Conclude。(2)acsi服务定义这种映射又分为2种情况。第1种情况是ACSI定义的一个服务依参数不同实现不同功能,映射时采用不同的MMS服务实现。第2种情况是ACSI的一个服务映射为MMS的一组服务,共同实现ACSI服务定义的功能。这样的一组服务可能是同一MMS服务的多次执行,也可能是不同的MMS服务协同工作完成一个ACSI服务的功能。(3)mms服务原语多个ACSI类的服务可能采用同一个MMS服务实现。在这种情况下需要采用某种机制以区别MMS到底要执行哪类服务。通过在MMS服务原语中给定的一或多个参数,可以明确服务的操作对象、范围及所要进行的操作。例如,服务器、逻辑设备、逻辑节点的目录服务均映射到MMS的VMD支持服务GetNameList服务。3.3信息获取和管理维护MMS位于OSI参考模型的应用层,针对制造环境下的实际设备,描述了它们之间的信息交换。MMS标准共定义了80多种服务,按操作对象将它们分成10大类。ACSI到MMS的映射分为信息模型的映射和服务映射,信息模型的映射是指服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据、关联和文件等信息模型分别与MMS的虚拟制造设备、域、有名变量、应用关联和文件等之间的映射。服务的映射是指分别从属于ACSI各个模型的抽象服务到MMS各个信息模型相关服务的对应关系。虚拟制造设备(virtualmanufacturingdevice,VMD)对象抽象地描述了一个实际制造设备的外部可见行为,使得MMS服务与其内部特性无关。实际制造设备只要遵循VMD模型提供的MMS服务,并提供与VMD的API映射接口,就可以进入OSI环境,成为开放的互连设备。这时,MMS只需针对统一的VMD对象进行管理控制即可完成对实际设备的操作。MMS提供Status(状态)、UnsolicitedStatus(主动报告状态)、Identify(识别)等服务,也提供GetNameList(获取名称列表)和Rename(更改名称)服务来获得、管理和维护定义在VMD内的对象。IEC61850中的Server类模型映射到MMS的VMD模型,Server类中的GetServerDirectory(读服务器目录)服务映射到VMD相关的服务GetNameList(获取VMD中的对象列表)。域(Domain)对象代表了VMD中逻辑和物理资源的子集。不同的域可以代表VMD中不同的资源,其内容可以是一段程序指令、一块参数数据或是硬件资源。IEC61850中的LD类模型映射到MMS的Domain模型,LD类中的GetLogicalDeviceDirectory(读逻辑设备目录)服务映射到Domain相关的服务GetNameList(获取Domain中的对象列表)。在MMS的所有模型中,变量模型是最重要的模型之一。它为MMS客户提供了一种间接的标准化内部资源的访问方法,从而实现对实际制造设备的监视和控制。MMS定义了无名变量和有名变量2类对象来描述VMD中MMS变量和实际变量之间的映射关系。有名变量(NamedVariable)对象描述VMD中MMS变量和应用系统中定义的实际变量的映射,它使用对象的名称访问实际变量,对于MMS客户来说,只需知道对象的名称就可以进行访问。IEC61850中的LN、Data类等模型都映射到MMS的NamedVariable模型,其中LN类的GetLogicalNodeDirectory(读逻辑节点目录)服务、Data类的GetDataValues(读数据值)和SetDataValues(设置数据值)服务分别映射到NamedVariable相关的服务GetNameList(获取对象列表)、Read(读)和Write(写)。MMS为管理网络上2个节点间的通信定义了相关服务,相关对象是应用关联(ApplicationAssociation)对象。这些服务用于创建和终止应用关联,处理协议错误。IEC61850中的Association类模型映射到MMS的ApplicationAssociation模型,IEC61850在Association类中用到的Associate(关联)、Release(释放)、Abort(异常终止)服务分别映射到ApplicationAssociation相关的服务Initiate(初始化)、Conclude(终止)和Abort(异常终止)。MMS为具有本地文件存储但不能通过其他方法提供完整文件服务的设备提供了一套简单的文件(File)传输服务。MMS文件服务只支持文件传输,而不支持文件的访问。IEC61850中的File类模型映射到MMS的File模型。IEC61850在File类中用到的GetFile(读文件)、SetFile(设置文件)、DeleteFile(删除文件)和GetFileAttributeValues(读文件属性值)服务映射到MMS中File相关的服务FileGet(文件打开)、ObtainFile(获取文件)、FileDelete(文件删除)和FileDirectory(文件目录)。IEC61850在映射到MMS时,采用了其中的一部分模型及服务,如表1所示。4典型对象模型的应用文章针对基于IEC61850的通信网关的核心模型转换需求,对IEC61850ACSI的典型对象模型和服务到MMS的映射原理和方法进行了分析,并重点介绍了典型对象模型类服务到MMS服务的映射关系,阐述了MMS的基本思想和工作原理,为目前变电站通信系统中基于IEC61850的通信网关的实现做了重要铺垫。1求客户可见且可被访问的指定对象的引用客户应用本服务可获得指定LN中对请求客户可见且可被访问的指定类型的所有对象的引用列表。在服务请求参数中指出LN的引用和要访问的对象类型。2特定功能约束通过本服务,客户可以一次性地取得特定LN中的特定功能约束(functionaconstraint,FC)下的所有数据对象的属性值。服务请求参数包括LN引用和一个FC列表。1部分数据属性客户使用本服务可以得到指定的数据对象的所有或部分数据属性的值。服务请求的参数Reference给定一个功能约束数据或功能约束数据属性,用以限定访问的数据属性范围。2基于服务请求的生成客户使用本服务对特定数据对象的数据属性的值进行设置。服务请求的第1个参数为Reference,含义与GetDataValues服务的请求参数Reference相同。第2个参数是一个或一组值,用于设定第一个参数指定的数据属性的当前值。据对象的数据属性的值进行设置。服务请求的第1个参数为Reference,含义与GetDataValues服务的请求参数Reference相同。第2个参数是一个或一组值,用于设定第一个参数指定的数据属性的当前值。1服务访问点引用参数和认证参数在客户发出的服务请求中包含服务访问点引用参数和认证参数。服务访问点引用参数用于标识客户方想要与之建立关联的服务器。认证参数用于权限和安全目的。2请求服务参数的处理本服务用于突然断开特定的客户和服务器之间的应用关联。突然断开意味着所有己发出的服务请求将被舍弃,不再进行处理。请求服务参数包括应用关联标识和中止关联的原因。这个服务可以由本地或远端的底层通信系统发起,也可由客户方发起,发起方给出相应的参数。3)Release(释放关联)。本服务用于正常