基于IEC61850標準的ACSI服務模型研究

付娟

（西安鐵路職業技術學院 電氣工程系，陜西 西安 710014）

目前在變電站中應用最多的是CDT、60870-101、60870-104通信協議，其地址由遠動工程師預先分配，帶有隨意性，還存在著變更不方便、通信速率低、浪費信道資源等缺點[1]，隨著網絡技術的廣泛應用，這種現狀以很難適應形勢發展的需要。

《變電站網絡與通信標準》（IEC61850）是新一代的變電站網絡通信體系，適應分層的IED和變電站自動化系統。該標準根據電力系統生產過程的特點，制定了滿足實時信息傳輸要求的服務模型，采用抽服務接口、特定服務映射[2]，以適應網絡的發展。采用面向對象、面向設備建模和自我描述，以適應功能擴展，滿足應用開放互操作要求。采用配置語言，從信息源定義數據和數據屬性，提供自我描述的數據對象及其服務[3]，具有面向未來的、開放的體系結構。

文中采用變電站中全球統一通信系列標準IEC61850，使用抽象通信服務接口ACSI和特殊通信服務映射SCSM技術建立ACSI的服務模型，所建的模型擬達到以下要求：覆蓋變電站自動化功能的需求，能提供對模型中的數據進行讀、取代、報告、記錄等服務，。實現應用和通信的分離。

1 數據集服務模型

IEC 61850-7是針對變電站中用于實現某種功能的服務模型，分為邏輯節點和數據模型[4]。

1.1 邏輯節點的建模

IEC 61850中定義了多種公共數據類，涵蓋了變電站中ACSI所有模型中邏輯節點所對應的數據類型。在建模時，由邏輯設備所實現的功能模型列出邏輯節點，根據其屬性類型查詢公共數據類表，以得到兼容數據類[5]。兼容數據是公共數據類的實例化，并有唯一的實例名，其過程如圖1所示。

圖1 邏輯節點的建模Fig.1 Model of logic node

1.2 過程抽象

過程抽象是指任何一個有明確功能的服務都可被使用者作為單個的實體看待，盡管這個操作實際上可能由一系列更低級的操作來完成[5]。實際應用中根據對象名LN利用對象引用LN/LLN0.Rp將組成類實例的整個路徑名的全部實例名串起來構建間隔層、邏輯設備、邏輯節點、數據、數據屬性的ACSI分層[6]。以邏輯設備線路差動保護裝置為例如圖2所示。

圖2 數據集服務模型Fig.2 Dataset service model

命名變量PDIF代表邏輯節點電流差動保護并包括這個命名變量組件的全部DATA[7]。每個組件例如啟動值PDIF$Op又映射到稍為復雜的數據屬性PDIF$Op$phsA、PDIF$Op$phsB、PDIF$Op$phs、PDIF$Op$general、PDIF$Op$neut等。 許多服務直接按多信息模型的屬性進行操作，即多包含在邏輯節點中數據的數據屬性進行操作。由客戶直接對PDIF$Op$phsA進行讀取數據操作以通過服務GetDataSetValuesPDIF$Op或者服務GetDataValues PIOC$Op$phsA完成，意味著服務對客戶請求的操作沒有IED的特定約束。

2 ACSI的服務模型

變電站系統化的功能是指必須在變電站執行的任務，主要完成變電站設備及其饋線的控制、保護和監視功能。IEC 61850定義了抽象通信服務接口ACSI，基本覆蓋了變電站自動化功能的需求，并且提供了如何對模型中的數據進行讀、取代、報告、記錄等服務[7]，主要包涵圖3所示的模型。

圖3 ACSI的服務模型Fig.3 Model for the service of ACSI

應用關聯模型（Association），它控制不同類型的設備間如何通信，主要由關聯（包涵兩方和多方傳送）類定義和訪問權限的控制原理組成，提供的服務有 Abort、Release和Associate。

邏輯設備模型（LD），它是邏輯節點的組合，提供的服務為GetLogicalDeviceDirctory。

數據類模型（Data），數據表示在自動化設備內應用程序的有意義的信息，如帶品質和時間戳的開關狀態值，提供的服 務 主 要 有 GetDataValue、SetDataValues、GetDataDefmition、GetDataDirctory。

數據集模型（DataSet），一組數據或數據屬性對象引用的集合，提供的服務有 GetDataSetValues、SetDataValues、Create-DataSet、DeleteDataSet和 GetDataSetDirectory。

取代模型（Substitution），支持用一個遠方設定值取代過程值，它提供的服務有SetDataValues和GetDataValues。

定值組控制模塊（SGCB），定義如何切換定值區及修改定值的方法，提供的服務有 SelectActive SG、SelectEditSG、SetSGValues、ConfirmEditGalues、GetSGValues和 GetSGCBValues。

報告控制塊和日志控制塊模型，描述了基于客戶設定參數的報告和日志產生的條件，報告分為帶緩沖和不帶緩沖兩種。帶緩沖的報告由BRCB控制，提供的服務有GetBRCBValues、SetBRCBValues和Report；不帶緩沖的報告由 URCB控制，提供的服務有 Report、GetURCBValues和SetURCBValues；

日志由LCB控制，提供的服務有GetLCBValues和SetLCBValues；Log 提供的服務有 QueryLogAfter、QueryLogByTime和GetLogStatusValues。

通用變電站事件GSE，提供了系統范圍內快速、可靠的數據發送GOOSE和IED間對等的二進制狀態信息的交換。GOOSE提供的服務有 SendGOOSEMessage、GetGOOSEElementNumber、GetGoReferencre、GetGoCBValues、SetGoCBValues；GSSE提供的服務主要有 SendGSSEMessage、GetGsReference、GetGSSEDataOffset、GetGsCB-Values 和 SetGsCBValues。

采樣值的傳輸，提供快速、周期性的采樣值傳輸，如變壓器電壓值的采樣，分為多點傳送（MSVCB）和單點傳送（USVCB），提供的服務為SendMSV-Message、GetMSVCBValues、Set-MSVCBValues、SendUSVMessage、GetUSVCBValues、SetUSVCBValues。

控制模型（Control），描述了控制的服務，如設備或參數的整定組切換，提供的服務有Select、SelectWithValue、TimeActivedOperate、Cancel、Operate 和 CommandTermination。

時間和時間同步模型（Time），為設備和系統提供時間基準，具體在特定通信服務映射中實現，提供的服務為TimeSynchronisation。

文件傳輸模型（File），提供從文件存儲器傳輸文件和向文件存儲器傳輸文件以及管理文件存儲器，提供的服務有GetFile、GetFileAttributeValues、SetFile 和 DeleteFile。

3 結 論

文中根據IE61850標準對邏輯節點進行建模，通過過程抽象構建分層信息模型中的類實例。以邏輯設備線路差動保護裝置為例，給出了數據集服務模型，建立了ACSI的服務模型。文中著重介紹了ACSI的服務模型中各模塊的作用，建成的ACSI的服務模型覆蓋了變電站自動化功能的需求，實現應用和通信的分離。

[1]楊桂松，張浩，牛志剛.基于IEC 61850的IED數據建模研究與分析[J].華東電力，2007，35（8）：75-79.YANG Ze-jia，ZHANG Hao，NIU Zhi-gang.IED data modeling based on IEC61850[J].East China Electric Power，2007，35（8）：75－79.

[2]IEC 61850-7 Communication Networks and Systems in Substation:Part 7-2 Basic Communication Structure for Substation and FeederEquipment-AbstractCommunication Service Interfaces[S].Genvea.IEC 3003.

[3]IEC 61850-7 Communication Networks and Systems In substation；Part7-3 BasicCommunicationStructure for Substation and FeederEquipment-CommonDataClasses[S].Genvea.IEC3003.

[4]IEC 61850-7 Communication Networks and Systems in Substation:Part 7-4 Basic Communication Structure for Substation and Feeder Equipment-Compatible Logical Node Classes and Data Classes[S].Genvea IEC 3003.

[5]廖澤友，孫莉，賀岑，等.IED遵循IEC 61850標準的數據建模[J].繼電器，2006，34（20）：40－43.LIAO Ze-you，SUN Li，HE Cen，et al.IEDs data modeling based on IEC61850 standards IEDs data[J].Relay，2006，34（20）：40－43.

[6]徐寧，朱永利，邸劍，等.基于IEC61850的變電站自動化對象建模[J].電力自動化設備，2006，26（3）：85－88.XU Ning，ZHU Yong-li，DI Jian，et al.Substation automation object modeling based on IEC61850 [J].Electric Power Automa-Tion Equipment，2006，26（3）：85－88.

[7]王麗華，江濤.基于IEC 61850標準的保護功能建模分析[J].電力系統自動化，2007，31（2）：55－59.WANG LI-hua，JIANG Tao.Analysis on protection function modeling based on IEC 61850 standard[J].Automation of Electric Power Systems，2007，31（2）：55-59.