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　　IEC 61850是關于變電站自動化系統(tǒng)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(xié)議轉換環(huán)節(jié)和轉換設備，使系統(tǒng)調試更加便捷，實現“一個世界、一種技術、一個標準”。

　　IEC 61850規(guī)約體系完善，相對于基于報文結構的傳統(tǒng)規(guī)約，應用面向對象技術的IEC 61850有明顯的特點和優(yōu)勢。它提出系統(tǒng)的分層結構，采用數據對象統(tǒng)一建模，將映射的方法和具體網絡獨立，提供基于SCL的系統(tǒng)配置管理，使協(xié)議擁有足夠的開放性以適應未來的變電站通信發(fā)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(tǒng)獨立，與采用的通信協(xié)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(fā)展的變化，IEC 61850協(xié)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(guī)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(guī)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(huán)境下，智能設備之間實現實時數據交換與監(jiān)控的一套國際報文規(guī)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(yè)自動化領域。

　　MMS具有以下三大優(yōu)勢：實現互操作;實現獨立;實現異構環(huán)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(zhí)行等做了過多限制或者規(guī)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(huán)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(jié)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(xié)議中規(guī)范的ACSI到MMS或其他中間件的映射。如圖1所示。

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　　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(guī)定采用ASN.1的BER編碼方式構造MMS PDU(MMS Protocol Data Units)。對于底層協(xié)議棧可以自行設計實現OSI協(xié)議棧，也可以直接建立在TCP/IP協(xié)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。

　　4 ACSI到MMS的映射

　　4.1 ACSI到MMS映射實現流程

　　ACSI到MMS映射的實現是IEC 61850的核心所在。如圖2所示，ACSI的設計主要分為三部分：第一部分是最上層應用層的ACSI的各個類的設計，先采用面向對象語言設計出ACSI服務與86個邏輯節(jié)點和公共數據類(見圖3)，應用層數據的導入(可能來源于數據庫、XML配置文件)，各個邏輯服務相映射，包括IEC 61850中報告機制、數據集、日志機制、GOOSE報文、定值更新、帶選擇控制等。第二部分是將應用層的服務語義與應用層的數據在表示層實現ASN.1的BER編碼化，是一個編解碼的部分，這一部分設計是關鍵所在，因為它涉及到實現設備的互操作，需要進行報文的一致性測試。第三部分是比特流報文在網絡中的傳輸形式，分為TCP方式的面向關聯(lián)與GOOSE報文與采樣報文的UDP無連接方式。

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　　4.2 ACSI到MMS映射實現方法

　　MMS標準作為MAP(Manufacturing Automation Standard)應用層中最主要的部分，通過引入VMD(Virtual Manufacturing Device)概念，隱藏了具體的設備內部特性，設定一系列類型的數據代表實際設備的功能，同時定義了一系列MMS服務來操作這些數據，通過對VMD模型的訪問達到操縱實際設備工作，MMS的VMD概念首次把面向對象設計的思想引入了過程控制系統(tǒng)。

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　　MMS對其規(guī)定的各類服務沒有進行具體實現方法的規(guī)定，保證實現的開放性。如圖4所示，將IEC 61850數據對象模型映射到MMS的VMD，IED(智能電子設備)的邏輯節(jié)點MMXU，PBPR分別可以映射成VMD中的域，邏輯節(jié)點Volts被映射成命名變量，可以通過訪問變量MXU$Volts$rang就獲得訪問MMXU邏輯節(jié)點中電壓的范圍這個屬性值。

　　MMS中采用ASN.1的基本編碼規(guī)則(Basic Encoding Rules，BER)。ASN.1中定義了4種TAG類型，即UNlVERSAL，APPLICATION，CONTEXT-SPECIFIC，PRIVATE。在傳輸編碼時，采用TLV(TAG Length Value)方式，即同時傳遞TAG、值的長度以及值。雙方在接收與解析時就可以根據TLV方式進行編解碼，編碼和解碼是一個相反的過程。采用ASN.1編碼使得在異構的環(huán)境中設備雙方可以理解ASN.1編碼代表的含義與代表的MMS服務，而雙方無需考慮雙方ASN.1編碼是如何實現與傳輸的。

　　面向關聯(lián)的MMS通信服務的具體實現如圖5所示。這是一個接收信息的過程。首先偵聽函數在接到通信數據流時通過管道命令通知主函數，主函數調用MMS的管理ACSE函數確認連接的合法性，確認獲得授權后，調用讀函數讀入比特數據流，再經過MMSASN.1函數進行比特流的解碼，同時處理連接，管理MMS的VMD域、變量、類型。在解碼后根據特定應用層的應用對數據進行相應的處理。

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　　IEC 61850中ACSI的采用有利于用戶通過直接查看配置文件或者得到其中的邏輯節(jié)點與數據了解裝置的各個模塊功能。因此，各廠家的抽象建模可能有所不同，同時現行的IEC 61850標準在制定方面因為缺乏中國的參與，在很多數據與邏輯節(jié)點的定義中尚需要根據我國保護自身情況進行擴展。在擴展中應該盡量做到不擴展邏輯節(jié)點，擴展數據的時候擴展名加Ex長度限制在7位。

　　4.3 ACSI映射到MMS與映射到XML的比較

　　IEC 61850標準中暫時只規(guī)定了映射到MMS，但同時指出了映射到其他可能性，比如XML。XML作為一種異構的處理技術，它可以與HTTP的服務相結合。如圖6所示。

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　　從圖6可以看出，ACSI一小部分服務也可以映射到HTTP/HTML/XML。由圖中可知，采用ACSI映射到MMS比結合HTTP協(xié)議映射到XML能實現更多的服務，如InfoRepor，Journal，而HTTP中只有最基本的GET與POST可以實現Read與Write服務。兩者最大的區(qū)別在于映射到MMS是傳遞ASN.1的BER編碼，而映射到XML或HTML是傳遞文本格式文件。因此，根據具體應用場合，在只需要比較基本的服務、功能不復雜并且實時性要求不高的場合，可以采用ACSI映射到XML的方式。

　　5 結論

　　本文針對IEC 61850具體應用中設備開發(fā)的目的，對ACSI的映射實現進行了研究，得到如下結論：

　　(1)通過對ACSI技術特點的分析，構建了ACSI映射實現的模型，為ACSI的映射實現奠定基礎;

　　(2)IEC 61850規(guī)定了ACSI到MMS的映射，研究設計了ACSI到MMS映射實現的詳細流程，提出了ACSI實現的三個部分，為ACSI映射實現提供了框架依據;

　　(3)設計了ACSI到MMS映射的具體方法，包括邏輯節(jié)點映射、數據模型映射以及MMS通信服務器主函數的設計，為開發(fā)符合IEC 61850的IED提供了技術方案;

　　(4)對ACSI到MMS與到XML的映射進行了比較，在實時性不高功能不復雜的場合可以采用ACSI映射到XML的方式。