基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通訊平臺庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通訊平臺庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一皇工研究_(-I基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站通訊平臺庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)哈電集團(tuán)阿城繼電器科技發(fā)展中心韓濱【摘要】該通訊平臺庫將實(shí)現(xiàn)所有基于雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)(TPAA)的所有ACSI服務(wù)接1:I,實(shí)現(xiàn)IEC6185081規(guī)定的具體通訊服務(wù)影射SCSM,完成IEC61850客戶端和服務(wù)器端的服務(wù)交互過程.【關(guān)鍵詞】IEC61850;ACSI;IED;IEC61850客戶端1.引言變電站通訊網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)一IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系將成為變電站自動化系統(tǒng)傳輸電力信息的全球唯一的標(biāo)準(zhǔn),它是規(guī)范了變電站自動化系統(tǒng)與電力二次智能設(shè)備及智能一次設(shè)備(統(tǒng)稱為lED設(shè)備

2、)之間,以及IED設(shè)備之間交換的電力信息的模型(Mode1)和通訊應(yīng)用程序接口(ACSI).實(shí)現(xiàn)該規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)模型和通訊服務(wù)接口,是該通訊軟件平臺庫的最基本需求.2.客戶端應(yīng)用程序總流程設(shè)計(jì)(如圖2)3.ACSI服務(wù)設(shè)計(jì)ACSIE務(wù)接口包含的服務(wù)可以分為兩種類型的服務(wù),一個是帶確認(rèn)的服務(wù)類型,該類型服務(wù)的請求由IEC61850客戶端系統(tǒng)發(fā)起,IEC61850E務(wù)器端響應(yīng)客戶端的請求.所有客戶端主動發(fā)起的服務(wù)都設(shè)計(jì)為異步服務(wù),客戶端在回調(diào)里接收返回值.每個acsi服務(wù)對應(yīng)三個接口:(1)acXXXreq,對外開放的服務(wù)調(diào)用接口,此接口把請求加到請求隊(duì)列中,在未來某個時候發(fā)送;(2)acse

3、ndXXXreq,此接口調(diào)用mms1ite相應(yīng)的mmsE務(wù)接口,把請求發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上:(3)acXXXreqhandler,在handler接口里處理返回結(jié)果,并調(diào)用用戶回調(diào)uXXXreqdone,最后釋放服務(wù)過程中申請的資源.一個典型的讀服務(wù)的流程如圖3所示:另一類服務(wù)類型是不帶確認(rèn)的ACSIE務(wù)接口,該類型服務(wù)的請求由IEC6185oHE務(wù)器端系統(tǒng)發(fā)起,客戶端接收該服務(wù)數(shù)據(jù).該類型的服務(wù)接口在IEC61850TPAA關(guān)聯(lián)類型的服務(wù)中只有報(bào)告Report一種服務(wù)如圖4.4.模塊設(shè)計(jì)根據(jù)功能需求,可將通訊平臺庫劃分為如下子模塊:程序啟動:.1.r_scd文件解析,】.站點(diǎn)管理初始化Il_是終止化處

4、理結(jié)策甄程初艚化時鐘初蚰化內(nèi)存初蚰-化,設(shè)置內(nèi)存出錯蕾拙指針1.始化岡絡(luò)初始化一解析g.飆lascparse(s-口R,sc鋤e,虹Icd_nfo)scD_I盯0:antiomt:3:LI0*ie出.瓤珊Oaes.9:L_鋤艇T*-ubNetli:管理關(guān)聯(lián)t自動重聯(lián),斷開連接屆l扁氟空間數(shù)據(jù),通過目錄創(chuàng)建對象空聞處理服舟返回?cái)?shù)據(jù).rort圖2應(yīng)用程序總流程設(shè)計(jì)4.1程序環(huán)境管理模塊本模塊提供程序環(huán)境初始化和終止化處理接口及接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口.模塊應(yīng)包含以下函數(shù):(1)環(huán)境初始化函數(shù)完成程序運(yùn)行所必須的初始化步驟:多線程環(huán)境的初始化,時鐘初始化,全局變量初始化,內(nèi)存管理初始化,調(diào)試log初始化以及

5、網(wǎng)絡(luò)初始化(2)環(huán)境終止化函數(shù)完成運(yùn)行環(huán)境終止化,釋放初始化及程序運(yùn)行過程中占用的資源(3)接收服務(wù)函數(shù)完成接收服務(wù)返回結(jié)果,調(diào)用相應(yīng)服務(wù)的回調(diào)函數(shù);接收并處理服務(wù)器上送的報(bào)告;也可接收處理其他客戶端的請求.4.2客戶端站點(diǎn)管理模塊本模塊提供站點(diǎn)初始化,站點(diǎn)狀態(tài)處理及其他操作接口.站點(diǎn)狀態(tài)的處理包括lED相關(guān)信息,對象空間的創(chuàng)建狀態(tài),站點(diǎn)數(shù)據(jù)的刷新狀態(tài)以及數(shù)據(jù)刷新次數(shù)等數(shù)據(jù).本模塊應(yīng)該包括的處理函數(shù)如下:(1)站點(diǎn)初始化函數(shù)初始化所有站點(diǎn)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并通圖3帶確認(rèn)服務(wù)順序圖蘑霾霹麓鹺蘭_-一鼉;弱豳麓鞲r蜘t確釃赫麗./2012.02/唯早地冉一27I_)皇王研霾一過文件進(jìn)行類型ID,對象空

6、間,對象ID的創(chuàng)建.(2)站點(diǎn)終止化函數(shù)終止化站點(diǎn)管理,釋放所有站點(diǎn)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).(3)客戶端狀態(tài)處理接口客戶端狀態(tài)處理函數(shù)接口,檢查連接狀態(tài),對象空間創(chuàng)建狀態(tài),數(shù)據(jù)刷新狀態(tài)并進(jìn)行請求隊(duì)列的處理.(4)站點(diǎn)結(jié)構(gòu)各屬性值讀寫接口站點(diǎn)結(jié)構(gòu)各屬性值的讀寫接口,通過這些接口訪問各屬性值,在接口內(nèi)加同步處理,防止多線程的情況下讀寫出錯.4.3SCD文件解析模塊根據(jù)SCD文件的內(nèi)容,模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)包括IED設(shè)備個數(shù),數(shù)據(jù)模板節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)鏈表等.模塊中的基本處理函數(shù)應(yīng)包括解析函數(shù)(解析其中的Communication,IED,DataTypeTemplates三部分)和釋放結(jié)構(gòu)空間的函數(shù).4.4實(shí)現(xiàn)對象I

7、D機(jī)制模塊為快速訪問對象,給虛擬制造設(shè)備(VMD)內(nèi)每個對象進(jìn)行編號,通過編號(即對象ID)實(shí)現(xiàn)快速索引對象,減少程序運(yùn)行過程中通過參引比較來查找對象的次數(shù),提高程序性能.一個VMD內(nèi)的每個對象都有一個與眾不同的ID,每個ID對應(yīng)一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),里面存儲了此對象相關(guān)的一些信息,如對象的指針,實(shí)時數(shù)據(jù)類型等.4.5對象管理模塊本模塊完成對對象空間的各種操作,包括增加和查找邏輯設(shè)備,增加邏輯節(jié)點(diǎn),創(chuàng)建,查找和刪除數(shù)據(jù)集,以及釋放對象空間等功能.4.6讀服務(wù)處理模塊讀服務(wù)信息結(jié)構(gòu)應(yīng)包括命名變量ID數(shù)組,命名變量個數(shù)(如果是數(shù)據(jù)集,那么該變量則是數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)成員個數(shù)),用戶回調(diào)函數(shù)指針.4.7寫服務(wù)處理

8、模塊寫服務(wù)信息結(jié)構(gòu)應(yīng)包括命名變量的值信息結(jié)構(gòu)指針,命名變量總數(shù),用戶回調(diào)函數(shù)指針.本模塊應(yīng)包括以下的處理函數(shù):(1)寫服務(wù)函數(shù)功能:寫服務(wù)請求構(gòu)造,并加入待發(fā)送請求隊(duì)列.參數(shù):服務(wù)ID;請求信息結(jié)構(gòu)變量;請求超時時間:請求輸出結(jié)構(gòu)指針.(2)釋放信息結(jié)構(gòu)函數(shù)功能:釋放結(jié)構(gòu)成員所占資源.參數(shù):請求結(jié)構(gòu)指針.4.8本地目錄接口模塊提供本地對象空間目錄查詢接口,通一28一電子世冉/2012.02/過這些接口,應(yīng)用層可很方便的得到整個對象空間的結(jié)構(gòu)信息.4.9報(bào)告服務(wù)模塊對于客戶端來說,它只能關(guān)聯(lián)服務(wù)器報(bào)告控制塊的一個實(shí)例,不管服務(wù)器端是隱式還是顯示,客戶端只要正確配置了這個實(shí)例的參引,都可以完成報(bào)告

9、控制塊的讀寫.如果服務(wù)器是顯示方式,簡單的修改客戶端SCD文件中控制塊的名字,加上實(shí)例號即可;如果是隱式方式,則無限修改.4.1O文件服務(wù)模塊本模塊是用來處理IEC61850務(wù)器端和客戶端之間文件傳輸?shù)?包括以下的函數(shù)接口:(1)讀文件函數(shù)功能:從服務(wù)器讀取一個文件存到本地.參數(shù):服務(wù)器id;讀取的文件名,可帶路徑;存到本地時用的名字;請求超時時間;傳出的請求控制結(jié)構(gòu).(2)寫文件函數(shù)功能:將本地的一個文件寫到服務(wù)器中.參數(shù):服務(wù)器id;寫文件請求信息;請求超時時間;傳出的請求控制結(jié)構(gòu).(3)刪除文件函數(shù)功能:刪除文件請求.參數(shù):服務(wù)器id;刪除文件請求信息;請求超時時間;傳出的請求控制結(jié)構(gòu).

10、4.11定值服務(wù)模塊客戶端定值首先定義基本的aCSi服務(wù),然后封裝出兩個應(yīng)用擴(kuò)展接口.基本acsi接口有:選擇激活定值區(qū),選擇編輯定值區(qū),讀定值,寫定值,確認(rèn)編輯定值,讀定值控制塊.讀寫定值即是普通的讀寫服務(wù),不用再實(shí)現(xiàn),為應(yīng)用方便,我們提供兩個擴(kuò)展的讀寫定值的接口:讀定值組,支持讀某個定值區(qū)的所有定值,可以是當(dāng)前激活區(qū)也可以是非激活區(qū),且支持一次性讀完某個邏輯設(shè)備下所有定值.可通過配置選擇一次下發(fā)讀一個定值的請求或一次下發(fā)整個邏輯設(shè)備下所有定值的請求.寫定值組,本接口支持一次寫多個定值,可寫當(dāng)前區(qū)(這個需要服務(wù)器端支持,根據(jù)61850定值組狀態(tài)機(jī),當(dāng)前激活區(qū)的定值是不能寫的).實(shí)現(xiàn)時也是通過

11、配置分兩種情況:一次寫一個定值,循環(huán)寫直到寫完,或一次就下發(fā)多個定值的寫服務(wù).4.12日志服務(wù)模塊本模塊是用來實(shí)現(xiàn)多種日志信息的輸出,應(yīng)該包括以下的函數(shù)接口:(1)日志輸出函數(shù)功能:用戶自定義日志輸出接口,產(chǎn)生日志時會調(diào)用此接口輸出日.參數(shù):要輸出的日志信息.(2)按條目讀日志函數(shù)功能:發(fā)送一個按條目讀日志服務(wù)請求.參數(shù):請求結(jié)構(gòu)指針.返回:返回布爾值.(3)按時間讀日志函數(shù)功能:發(fā)送一個按時間讀日志服務(wù)請求.參數(shù):請求結(jié)構(gòu)指針.返回:返回布爾值.(4)按時間讀日志請求構(gòu)造函數(shù).功能:按時問讀日志服務(wù)請求構(gòu)造,并加入待發(fā)送請求隊(duì)列.參數(shù):服務(wù)ID;請求信息;請求超時時間;請求輸出結(jié)構(gòu).返回:返

12、回布爾值.(5)按條目讀日志請求構(gòu)造函數(shù)功能:按條目讀臼志服務(wù)請求構(gòu)造,并加入待發(fā)送請求隊(duì)列.參數(shù):服務(wù)ID:請求信息;請求超時時間:請求輸出結(jié)構(gòu).返回:返回布爾值.5.結(jié)語本文的目的在于為項(xiàng)目管理人員,平臺庫設(shè)計(jì)人員,平臺庫開發(fā)人員和測試人員提供參考的依據(jù).該通訊平臺庫將實(shí)現(xiàn)所有基于雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)(TPAA)的所有ACSI務(wù)接口,實(shí)現(xiàn)IEC618508一l規(guī)定的具體通訊服務(wù)影射SCSM,完成IEC61850客戶端和服務(wù)器端的服務(wù)交互過程.參考文獻(xiàn)IIEC61850第6部分一Configurationdescriptionlanguageforcommunicationinelectricals

13、ubstationsrelatedtoIEDs2IEC61850第72部分一Basiccommunicationstructureforsubstationandfeederequipment-Abstractserviceinterface(ACSD【31IEC61850第73部分一BasiccommunicationstructureforsubstationandfeederequipmentCommondataclassesIEC61850第7_4部分一Basiccommunicationstructureforsubstationandfeederequipment-CompatiblelogicalnodeclasseSanddatacl