（电力系统及其自动化专业论文）iec61850+mms服务器应用的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 i e c 6 1 8 5 0 标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它 用面向对象的思想来实现变电站i e d 之间的互操作。本文首先对i e c 6 1 8 5 0 标准的 体系结构、信息模型、服务模型分别进行了分析，以加深对标准的理解。i e c 6 1 8 5 0 抽象通信服务接口( a c s i ) 的m m s 映射是应用m m s 解决变电站通信的第一步，文中对 信息模型和服务模型映射的各种情况进行了分析，在此基础上提出了一个基于 i e c 6 1 8 5 0 的删s 通用服务器的系统结构，并对该删s 通用服务器的结构模块和通用 性做了较为详细的说明。最后利用实验平台对m m s 报文的传输进行了测试，并对 i e c 6 1 8 5 0 标准的应用前景进行了展望。 关键词：m m s ，i e c 6 1 8 5 0 ，a c s i ，通用服务器 a b s t r a c t i e c 618 5 0i st h eo n l yi n t c r n a t i o n a ls t a n d a r df o rs u b s t a t i o na u t o m a t i o nb a s e do n g e n e r a ln e t w o r kc o m m u n i c a t i o np l a t f o r m i t d e s c r i b e st h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o l b e t w e e n i e d si na no b j e c t - o r i e n t e dm a n n e r o nt h eb a s i so fu n d e r s t a n d i n gt h e a r c h i t e c t u r e s ，i n f o r m a t i o nm o d e l sa n ds e r v i c em o d e l so fi e c 6 1 8 5 0 ，t h em a p p i n gf r o m a b s t r a c tc o m m u n i c a t i o n ss e r v i c e si n t e r f a c e ( a c s i ) t om m si st h ef i r s ts t e pt os o l v et h e s u b s t a t i o nc o m m u n i c a t i o n sb yu s i n gm m s t h et h e s i sm a k e sab r i e fa n a l y s i st ot h e m a p p i n gs i t u a t i o no ft h ei n f o r m a t i o nm o d e la n dt h es e r v i c em o d e l t h e nas y s t e m s t r u c t u r eo fm m su n i v e r s a ls e r v e rb a s e do ni e c 6 1 8 5 0i sp r o v i d e d i ta l s om a k e sa d e t a i l e de x p l a n a t i o nt ot h es t r u c t u r em o d u l ea n dt h ev e r s a t i l i t yo fm m su n i v e r s a ls e r v e r f i n a l l y ，t h et h e s i st e s t st h et r a n s m i s s i o no ft h em e s s a g e sa n dv i e w st h ea p p l i c a t i o n p r o s p e c to fi e c 6 18 5 0s t a n d a r ds e r i e s w uj i a y i ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db y p r o lj i a oy a n j u n k e yw o r d s ：m m s ，i e c 6 1 8 5 0 ，a c s i ，u n i v e r s a ls e r v e r 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文( i e c 6 1 8 5 0 m m s 服务器应用的研 究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：期：业 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 筠缴 导师签名： 日 期： l 汕 ，趁以 丝 华北电力大学硕士学位论文 1 1 课题的提出及意义 第一章绪论 m m s ( m a n u f a c t u r i n gm e s s a g es p e c i f i c a t i o n ，制造报文规范) 【1j 【2 j 是国际标准化组 织制定的一套用于工业控制系统的通信协议，用于网络环境下计算机或智能电子设 备之间交换实时数据和监控信息。国际标准化组织出台m m s 的目的是为了规范工 业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备( i e d ) 、智能控制设备的通信行为， 使出自不同制造商的设备之间具有互操作性，使系统集成变得简单、方便i3 1 。 国际电工委员会第5 7 技术委员会( i e ct c 5 7 ) 近些年推出的i e c 6 0 8 7 0 6t a s e 2 系列标准定义了e m s 和s c a d a 等电力调度中心之间的通信协议，该协议采用面向 对象建模技术，其底层直接映射到m m s 上。多种变电站自动化系统产品在给用户 带来更多选择的同时，也带来了互操作的问题。为使不同厂商的产品具有互操作性， i e c 制定了关于变电站自动化系统的通信网络和系统的国际标准i e c 6 1 8 5 0 。 i e c 6 1 8 5 0 采用分层、面向对象建模等多种新技术，其底层也映射到m m s 上，可见 m m s 已成为电力系统数据通信协议的基础。目前，国内电力自动化行业对m m s 产 品的自主知识产权还比较薄弱，因此有必要围绕m m s 技术在电力系统通信中的应 用作深入研究。本文的研究工作围绕i e c 6 1 8 5 0 的m m s 服务器应用的研究展开。 对于本课题的研究将有助于解决电力系统通信中存在的兼容性、互操作性和可 扩展性等问题，从而降低电力自动化系统运行成本，提高系统性能。另外，对本课 题进行深入研究，有利于我国电力自动化工业紧跟世界电力系统自动化的发展趋 势，不至于在日趋激烈的市场竞争中处于极端被动的地位。 1 2 变电站数据通信协议i e c 6 1 8 5 0 标准研究及其应用现状 1 2 1 国外i e c 6 1 8 5 0 标准的研究及其应用现状 从1 9 9 4 年开始，i e ct c 5 7 委员会提出了制定变电站自动化系统通信标准的会 议，在广泛听取和采纳各国家委员会提出的制定关于功能体系、通信结构和一般要 求的标准、制定关于在单元( 间隔) 层和变电站层之内和之间的通信标准、制定关于 过程层和单元( 间隔) 层之内和之间的通信标准、制定关于继电保护信息接口配套标 准的建议，制定了继电保护设备信息接口配套标准i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 3 ( d l t 6 6 7 ) 。委员 会以公共通信体系u c a 2 0 的数据模型和服务为基础，将u c a 的研究结果纳入m c 标准，建立了世界范围的统一标准i e c 6 1 8 5 0 。 虽然i e c 6 1 8 5 0 标准是从2 0 0 2 年1 月才陆续发布的，但a b b 和s i e m e n s 等公 华北电力大学硕士学位论文 司在此之前就已进行了一系列成功的互操作实验，并已推出了符合此标准的产品。 针对基于i e c 6 1 8 5 0 的过程总线通信，比较典型的互操作实验有三个。 2 0 0 1 年1 月，a b b ，s i e m e n s 和o m e c r o n 在美国u c a 用户协会进行的跳 闸命令的网络传输测试实验，并于当年5 月在加拿大u t i l i t y l n i t i a t i v e 会议上进行展 示。实验结果证明了通用对象的变电站事件( g o o s e ，g e n e r i co b j e c to r i e n t e d s u b s t a t i o ne v e n t ) 适合在网络上传输断路器跳闸命令，并验证了使用变电站配置语言 ( s c l ，s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ) 面d 置来自不同厂商设备的g o o s e 的能力。 此次演示活动被认为是i e c 6 1 8 5 0 成为全球标准过程中的一个重要里程碑。 2 0 0 2 年1 月在美国进行，由a b b 和s i e m e n s 参加采样值的网络传输测试。 此次演示前，这两个公司在2 0 0 0 年c i g r e 会议上就已宣布共同支持i e c 6 1 8 5 0 9 ， 并于2 0 0 1 年1 1 月在k e m a 通过了一致性测试。实验结果证明：按照i e c 6 1 8 5 0 9 1 以点对多点连接到电子式电流电压互感器的方式是可行的，这种方式将被a b b 和 s i e m e n s 所支持；支持i e c 6 1 8 5 0 9 1 的应用连接到以太网交换机上是实现过程总 线解决方案的第一步。 2 0 0 2 年9 月，a b b ，s i e m e n s 和o m e c r o n 在美国u t i l i t y l n i t i a t i v e 会议进行 采样值和跳闸命令经同一网络传输测试。该实验验证了采样值和跳闸命令经同一网 络传输的可行性。 在i e c 6 1 8 5 0 标准正式发布后，国外就有完全符合i e c 6 1 8 5 0 标准的设备出现， 国外无论在i e c 6 1 8 5 0 标准的研究和应用上都已非常成熟，产品也逐渐走向多样化。 就目前状况而言，国外无论是标准的研究还是标准的实际应用均远远领先于国内业 界。 1 2 2 国内i e c 6 1 8 5 0 标准的研究及其应用现状 到2 0 0 6 年底国内共进行了6 次互操作实验，这6 次互操作实验为国内外主要 厂家和检测单位提供了一个相互交流、学习的平台，实现了在i e c 6 1 8 5 0 大规模推 广之前尽早发现问题、解决问题加快研发进程的目标。 经过这6 次实验的锻炼，国内主要厂商对i e c 6 1 8 5 0 标准的研究和开发取得重 大进展，国内各厂家所开发生产的设备已实现了i e c 6 1 8 5 0 标准中规定的基本模型、 服务和功能，顺利完成了与国内外主要厂家设备的互联互通，这表明国内大多数厂 家与国外厂家已处于同一研究水平，为国内企业研发、生产具有自主知识产权的产 品和系统奠定了基础。经过实际锻炼，中国电力科学研究院检测中心作为i e c 6 1 8 5 0 的检测单位，积累了丰富的i e c 6 1 8 5 0 检测经验，掌握了i e c 6 1 8 5 0 的检测技术，为 i e c 6 1 8 5 0 在中国的推广做好了检测准备。总的来说，i e c 6 1 8 5 0 的应用价值已在国 内取得普遍共识，无论是自动化设备厂商、电力科研单位还是相关高校都投入了相 2 华北电力大学硕士学位论文 当的人力和物力对其进行积极研究。但由于i e c 6 1 8 5 0 体系较为复杂、涉及面较广， 受到技术、工具和测试手段等的限制，国内对标准的研究和应用水平整体上与国外 有一定差距。在i e c 6 1 8 5 0 客户和服务器软件开发过程中，厂商大都采用国外公司 的m m s 产品，其功能强大，但价格昂贵且国内这方面自主知识产权薄弱，因此有 必要对m m s 协议做深入的研究。 2 0 0 6 年3 月2 7 日，国内首个满足i e c 6 1 8 5 0 标准的变电站一西安l l o k v 少陵 变电站顺利投产。该变电站安装国电南自生产的p s 6 0 0 0 变电站综合自动化系统， 对直流系统、接地变控制系统等系统采用规约转换的方式接入站级总线。中国电力 科学研究院对该变电站内设备进行了报文分析、性能考核以及互操作性测试。各项 实验均表明，该变电站已全面满足i e c 6 1 8 5 0 标准。该变电站基本代表了目前国内 i e c 6 1 8 5 0 标准应用的最高水平，标志着我国在i e c 6 1 8 5 0 相关技术上迈出了实质性 的一步。 1 3 制造报文规范及其应用现状 制造报文规范( m a n u f a c t u r i n gm e s s a g es p e c i f i c a t i o n ，m m s ) 是由国际标准化组织 ( i s o ) 分管工业自动化系统的第1 8 4 技术委员会( t c l 8 4 ) 开发并维护的国际标准，标 准号为i s o9 5 0 6 。它是一个用于在互连的设备或计算机应用间进行实时数据和监控 信息交换的标准化的报文规范。该规范独立于应用功能的具体实现及设备制造商和 应用开发商。在国外，m m s 技术广泛用于工业过程控制、工业机器人等领域。 m m s 协议由两个核心标准( i s o i e c9 5 0 6 - 1 ，2 ) 和多个伙伴标准组成。i s o f l e c 9 5 0 6 1 为服务规范，包含的定义有：1 ) 虚拟制造设备( v m d ) ；2 ) 网络节点间的报文 交互：3 ) 与v m d 和服务相关的属性和参数。i s o i e c9 5 0 6 2 为协议规范，定义了： 1 ) 信息格式；2 ) 通过网络的信息顺序；3 ) m m s 层与i s o o s i 开放模型的其他层的交 互。 m m s 为通过网络进行对等的实时通信提供了丰富的服务。作为应用层通信协 议，m m s 已经被应用于很多通用的工业控制设备，如计算机数控设备、可编程逻 辑控制器和机器人等。m m s 可以支持多种通信方式，包括以太网、令牌总线、r s 2 3 2 、 o s i 、t c p i p 、m i n i m a p 等，m m s 也可通过网桥、路由器或网关连接到其他的系统 上。 m m s 的通用性和互操作性都很好，使用范围从简单的可编程逻辑控制器到复 杂的工业机器人通信。m m s 在国外工业自动化领域应用很广泛，正因如此， i e c 6 1 8 5 0 等电力系统通信协议选择了m m s 作为它们的底层协议基础； m m s 被我国等效采用，由国家技术监督局于1 9 9 6 年颁布为工业自动化系统 华北电力大学硕士学位论文 制造报文规范，g b f r1 6 7 2 0 ) ) 1 亘家标准，主要在过程自动控制方面应用国内过程 自动控制方面的应用和研究起步较晚，与国外存在较大的差距，相应在m m s 协议 的研究、推广及其应用方面也远远落后于国外。由于i e c 6 1 8 5 0 等标准以m m s 为基 础，但目前国内电力自动化行业对m m s 产品的自主知识产权还比较薄弱，因此有 必要对m m s 协议做深入的研究1 5 j 。 1 4 本论文所做的主要工作 本文主要研究i s o 制定的国际标准制造报文规范( 国际标准号为i s o9 5 0 6 ) 及其 在电力系统数据通信中的应用。当前由国际电工委员会力推的i e c 6 1 8 5 0 是未来电 力系统无缝通信的基础，因此本文的研究主要围绕m m s 在i e c 6 1 8 5 0 标准中的应用 和研究展开。论文主要内容包括： 1 、介绍了i e c 6 1 8 5 0 的标准及其基本通信结构，重点分析了i e c 6 1 8 5 0 的基本 的信息模型和服务模型。 2 、介绍了i s o9 5 0 6 制造报文规范国际标准的基本概念，重点分析了其应用于 i e c 6 1 8 5 0 的对象和服务。 3 、深入研究i e c 6 1 8 5 0 抽象通信服务接口( a c s i ) nm m s 的映射方法，总结出 信息模型及服务模型同m m s 的对象和服务的映射关系，为后期应用打下基础。 4 、提出了一个基于i e c 6 1 8 5 0 的m m s 通用服务器的系统结构。针对这一结构 给出了各部分的功能及实现要求，并对其通用性进行详细说明。最后在实验平台中 对m m s 报文传输进行测试。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章i e c 6 1 8 5 0 的基本通信结构 2 1i e c 6 1 8 5 0 信息模型 信息模型是i e c 6 1 8 5 0 的核心，它将实际的自动化功能虚拟成抽象的通信服务。 作为l e d 及其功能抽象化、标准化的映射，信息模型被定义为“类 ，由属性和功 能服务封装组成。信息模型的属性规范了变电站内交互信息的内容和语义，信息模 型的功能服务规范了变电站内信息交互的对象和方式，这两个规范成为互操作的基 石。本章深入分析了信息模型的内涵。 2 1 1 模型本意 j 信息模型在i e c 6 1 8 5 0 中被定义为“类刀，类的本意使信息模型具备了面向对象 的信息组织和操作的能力，信息模型既具备了一般类的共性，又体现了更强的约束 特性【6 】： 1 、信息模型具备了一般类的共性 1 ) 对应类的成员变量和成员函数，信息模型由属性和服务封装组成，其中属性 代表信息模型的外部可视功能和对应的设备信息，服务代表抽象通信服务接口，如 图2 1 所示。 u 信息模型的服务 a s s o c i a d ( 关联) $ m v ( 采样值传输) n m s y n 炯i s a t i ( 同步)r e p o r t & l o g ( 报告记录) f i l e ( 文d i r d e f i n r i ( 目被义) a c t i v e ( 激活)s u 蛐i o n ( 取代) 蛐g g 姒l p ( 设置) g e t s e t ( 谢写) n a m e p l a t e & h e a j l l i ( 铭牌状况) c o n t r o l ( 控制) g o o s e ( 变电站通用事件) g s s e ( 变屯站通用状态事件) 图2 1 信息模型的属性和服务 2 ) 调用类的成员函数可实现从外部对类中成员变量的读写；类似的，抽象通信 服务接口是外部访问和操作信息模型中功能和信息的途径。 华北电力大学硕士学位论文 3 ) 类可以继承或派生。信息模型中的数据对象及其属性，即兼容数据类是由公 共数据类派生的。 4 ) 信息模型的组织形式和描述方法与类相同 2 、信息模型体现了更强的约束特性 1 ) 信息模型的属性是层次化的，而一般类的成员变量没有这样的要求 2 ) 信息模型必须具备确定和惟一的语义空间，所以，严格意义上信息模型不是 类，而是类的对象、类的实例。 3 ) 类中的成员变量和成员函数之间相互对应；在信息模型中，这种耦合关系更 加紧密，信息模型中不存在没有属性对象的服务和没有对应服务的属性，且对应关 系固定。 4 ) 类中的成员变量有3 种访问权限：公共( p u b l i c ) 、私有( p r i v a t e ) 和受保护的 ( p r o t e c t e d ) ；信息模型的属性在默认情况下是受保护的，即只有通过本模型及其派生 类的抽象通信服务接口才能够访问。 为了描述的方便，1 e c 6 1 8 5 0 中常将信息模型中的属性称为信息模型，而将服务 称为属性对应的信息交换服务( i n f o r m a t i o ne x c h a n g es e r v i c e s ) ，在某种程度上分开描 述【7 1 。 2 1 2 模型属性 如上文所述，信息模型由属性和服务封装组成，其中属性代表信息模型的外部 可视功能及设备信息，是访问和操作信息模型的对象。从文献【8 】一【1 2 】中可以看出 信息模型的属性由逻辑设备、逻辑节点、数据属性、数据集这4 个不同层次的语义 所构成的语义空间承载。本节将对其分别作出介绍。 2 1 2 1 逻辑设备逻辑节点 逻辑设备是一种虚拟设备，它是实际i e d 的抽象；而逻辑设备中的逻辑节点实 现了对l e d 基本应用功能和设备信息的统一划分和标识；两者构成了信息模型的框 架。以断路器为例，其对应的逻辑节点x c b r 如图2 2 所示。 l o g i c a ln o d e ( x c b r ) 图2 2 逻辑节点和数据 断路器逻辑设备还包括逻辑节点l p h d ( l o g i c a ln o d ep h y s i c a ld e v i c e ) 代表拥有 6 华北电力大学硕士学位论文 逻辑设备的物理设备的公共数据，如物理设备铭牌、运行状况信息等；l l n o ( l o g i c a l n o d ez e r o ) 代表逻辑设备的公共数据，如铭牌、设备运行状态信息等。 2 1 2 2 数据属性数据集 作为数据对象的内涵，数据属性不能脱离数据对象而单独存在，它由属性类型 ( d a t a a t t r i b u t et y p e ，即基本数据类型) 、功能约束( f u n c t i o n a lc o n s t r a i n tf c ，用于区 分数据属性的功能类别) 、触发任选项( t r i g g e ro p t i o n ，即产生报告记录的条件) 和有 特殊要求的值值域4 个基本元素构成。数据属性是信息模型信息的最终承载者，对 信息模型的一切操作都将最终归结到对数据属性的读写上。以m u i p h s a t c t r 的数 据对象a m p ( 电流采样值) 为例，它包含的全部数据属性，如图2 3 所示。同时，数 据属性分为必选、可选和条件选择( 标识为“c ”) 项目。 属性类型功能约 jl a n a l o g u e v a l u c m x q t i a i 时 m x t u n e s t a m p m x u n i t c f s c a l e d v a l 删g c f a n a l o g u e v a l u e c f a m i o 眇v a l u c c f v i s i b l es t r i n g t 5 5d c 名域) v i s i b l es t r i n g 2 5 5 e x 名) v i s i b l es t r i n g 2 5 5 e x v i s i b l es t r i n g 2 5 5 e x 图2 - 3p h s a t c t r a m p 包含的全部数据属性 数据对象是诸多网络信息交换的基础。大多数设备的交互实际上就是通过服务 对逻辑节点和设备中的数据进行的操作。i e c 6 1 8 5 0 7 3 中定义了3 0 多个数据类， 称为公共数据类。每一数据类表征了变电站自动化系统特定的应用信息。针对每一 公共数据类，i e c 6 1 8 5 0 7 2 中定义了可对其进行操作的服务。有些信息是可读写的， 而有些信息是只读的，i e c 6 1 8 5 0 使用所谓的功能约束( f c ) 表达每一数据类的这一信 息特性。 逻辑节点的构成元素如图2 4 所示。逻辑节点中除了包含数据对象外，还可能 包含数据集( 若干条数据的集合) 、报告或同志等内容。此外还有若干应用于该类逻 华北电力大学硕士学位论文 辑节点的相关服务。 二 服务口数据、数据集、报告或日志 图2 _ 4 逻辑节点构成元素示例 逻辑节点和数据是描述实际系统及其功能的基础概念。实际上逻辑节点就是数 据对象的容器，可以存在于l e d 设备的任何位置。每一个数据都携带有特定的含义， 通过服务与其环境进行交互。 2 2i e c 6 1 8 5 0 信息交互模型 i e c 6 1 8 5 0 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 抽象通信服务接1 2 1 ( a c s i ) 。所谓抽象是指服务的定义侧重于服务所提供的功能的定 义，而没有定义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 准独立于具体的实现技术和下层通信系统，i e c 6 1 8 5 0 8 1 对具体报文相关内容进行 专门的定义，即特殊通信服务映射( s c s m ) ，相关内容将在第三章介绍。 a c s i 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两组： 一为采用客户服务器( c s ) 模式的服务，如控制服务、获取数据值服务等；一为点到 点( p e e r - t o p e e r ) 模式的服务，用于时间要求较高的情况( 如用于继电保护设备间快速、 可靠地数据传输) ，以及周期采样值传输服务。本文将主要对前一种情况进行介绍。 2 2 1 服务器模型 a c s i 的大多数服务采用客户服务器方式。在服务器方a c s i 定义了服务器 ( s e r v e r ) 模型，它是为通信服务而引入的比逻辑设备更高层次的模型，表征实际设备 的外部可见行为。其基本结构如图2 5 所示。服务器模型主要由逻辑设备部分、应 用关联部分、时间同步部分及文件传输部分组成。其中逻辑设备模型前面已有详细 介绍，在此不在赘述。应用关联模型提供了一种机制来创建和维护设备之间的连接、 华北电力大学硕十学位论文 进行访问控制。时间同步模型为需要标记时间的应用提供准确的时间，如报告、日 志等。文件传输模型则为传输大块数据( 如程序) 提供服务。 图2 - 5 服务器模型结构 2 2 2a c s i 服务概述 a c s i 2 1 1 【2 2 】定义的服务都应用于特定的模型，本节将对可映射到m m s 的模型相 关抽象服务进行简单介绍。 2 2 2 1 服务器相关抽象服务 服务器代表了设备的外部可见行为。其相关服务只有一个，即 g e t s e r v e r d i r e c t o r y ( 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 有的客户方可见并允许访问的逻辑设备或文件的名称列表。服务的请求参数中的对 象类( o b j e c t c l a s s ) 参数可以是“l o g i c a l - d e v i c e 和“f i l e 一之一，用于指出服 务请求的是逻辑设备目录，还是文件目录。当服务成功时返回肯定响应，给出一个 逻辑设备对象或文件名称的引用；否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 2 2 2 2 应用关联相关服务 应用关联模型用于管理如何在各种设备间实现通信。应用关联分为双边应用关 联和广播应用关联两类。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， 主要有a s s o c i a t e ( 建立关联) 、a b o r t ( 异常中止关联) 和r e l e a s e ( 释放关联) i i 务。 1 ) a s s o c i a t e ( 建立关联) 9 华北电力大学硕士学位论文 在客户发出的服务请求中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。认证参数主要用于权限和安全目 的，当该参数和有效参数不匹配时，服务器方将拒绝本次服务请求，给出适当的原 因。服务执行成功时返回肯定响应，给出应用关联的标识及表明应用关联是否成功 建立的结果。否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 2 ) a b o r t ( 异常中止关联) 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 有已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 ) r e l e a s e ( 释放关联) 本服务用于正常断开指定的应用关联。在关联断开之前，所有已发出的服务请 求都将被执行。服务请求参数中指明所要释放的关联标识。服务执行成功则返回肯 定响应，并给出所要释放的关联的标识，以及该应用关联是否成功中止的结果。否 则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 2 2 2 3 逻辑设备相关抽象服务 逻辑设备可以简单的看作一组逻辑节点的容器。i e c 6 18 5 0 为其定义了一个 g e t l o 西c a l d e v i c e d i r e c t o 叭取逻辑设备目录) 服务。通过该服务，客户方可以得到指 定逻辑设备中对请求客户可见并可被访问的所有逻辑节点的引用的列表。在服务请 求参数中指出逻辑设备的对象引用。如服务执行成功，则返回肯定响应，给出逻辑 设备中所有可访问逻辑节点的对象引用。否则，返回否定响应，给出服务错误信息。 2 2 2 4 逻辑节点相关抽象服务 逻辑节点可由数据、数据集及其它元素构成。所定义的服务有 g e t l o g i c a l n o d e d i r e e t o r y ( 取逻辑节点目录) 服务和g e t a u d a t a v a l u e s ( 取所有数据值) 服务。 1 ) g e t l o g i e a l n o d e d i r e e t o r y ( 取逻辑节点目录) 客户应用本服务可取得指定逻辑节点中对请求客户可见并可被访问的指定类 型的所有对象的对象引用列表。在服务请求参数中指出逻辑节点的对象引用和要访 词的对象类型。对象类型可以是构成逻辑节点的任何对象类，如数据、数据集。服 务执行成功返回肯定响应，给出相应类型的对象引用列表。否则，返回否定响应， 给出服务错误信息。 2 ) g e t a l l d a t a v a l u e s ( 取所有数据值) l o 华北电力大学硕士学位论文 通过本服务客户可以一次性的取得特定逻辑节点中的特定功能约束下的所有 数据对象的对象属性值。服务请求参数包括逻辑节点的对象引用和一个功能约束的 列表。服务执行成功时返回肯定响应，参数中包含一个数据属性的对象引用列表和 一个数据属性值的列表。否则返回否定响应，给出服务错误信息。 2 2 2 5 数据模型相关服务 i e c 6 18 5 0 为数据模型提供了四个服务，分别是g e t d a t a v a l u e s ( 取数据值) 服务、 s e t d a t a v a l u e s ( 设置数据值) 服务、g e t d a t a d i r e c t o r y ( 取数据目录) 服务和 g e t d a t a d e f i n i t i o n ( 取数据定义) 服务。前两个服务允许对整个数据对象或其部分进行 访问。 1 ) g e t d a t a v a l u e s ( 取数据值) 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r e f e r e n c e 给定一个功能约束数据( f c d ) 或功能约束数据属性( f c d a ) 用以 限定访问的数据属性范围。服务执行成功则返回肯定响应，给出相应的数据属性值。 当请求参数r e f e r e n c e 是指向功能约束数据( f c d ) 时，返回功能约束数据所限定的一 组数据属性的值：如果r e f e r e n c e 是功能约束数据属性( c f c d a ) ，则返回相应单个 数据属性的值。否则返回否定响应，给出服务错误信息。 2 ) s e t d a t a v a l u e s ( 设置数据值) 客户使用本服务可以对特定数据对象的数据属性的值进行设置。服务的请求的 第一个参数为r e f e r e n c e ，含义与g e t d a t a v a l u e s 服务的请求参数r e f e r e n c e 相同。第 二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。服务执 行成功则简单返回肯定响应。否则返回否定响应，给出服务错误信息。 3 ) g e t d a t a d h e c t o r y ( 取数据目录) 服务的客户使用本服务可以得到指定的数据对象的所有的数据属性名称的列 表。服务的请求参数指定所要访问的数据对象的对象引用。在肯定响应中将返回数 据对象的最高层次的数据属性名称列表( 即数据属性是嵌套定义时，只返回最外层数 据属性名称) 。否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 4 ) g e t d a t a d e f i n i t i o n ( 取数据定义) 使用本服务客户可以得到客户方可见并可访问的数据的所有的完整的数据属 性定义。所谓完整意味着服务结果将返回整个的数据对象的结构，包括所有嵌套的 数据属性。服务的请求参数指定要访问的数据对象的对象引用。服务执行成功返回 肯定响应，给出一个数据对象的完整层次结构，包括数据属性名称、数据属性类型 及数据属性的功能约束。否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 华北电力大学硕士学位论文 2 2 2 6 数据集相关服务 数据集是一组有序的数据或数据属性的引用( 称为数据集成员) ，作为一个整体 组织在一起，以便于客户访问。数据集的成员及数据集中对象引用的顺序为客户方 和服务器方所共知，这样在数据交换中只需传输数据集的名称和引用的数据( 或数据 属性) 对象的当前值。这样可以更有效地利用通信带宽。数据集相关服务包括 g e t d a t a s e t v a l u e s ( 取数据集值) 服务、 c r e a t e d a t a s e t ( 创建数据集) 服务、 g e t d a t a s e t d i r e e t o r y ( 取数据集目录) 服务 1 ) g e t d a t a s e t v a l u e s ( i r 数据集值) s e t d a t a s e t v a l u e s ( 取数据集值) 服务、 d e l e t e d a t a s e t ( 删除数据集) 服务和 服务的客户方使用本服务可以取得数据集中引用的所有数据属性的值。请求服 务时应给出数据集的对象引用，可以是永久数据集的引用，也可以是非永久数据集 的引用。成功时返回肯定响应，给出数据集引用的所有成员的值。否则返回否定响 应，并给出相应的服务错误信息。 2 ) s e t d a t a s e t v a l u e s ( 取数据集值) 客户可使用本服务设置数据集引用的所有成员的数据属性值。服务请求参数指 定数据集的对象引用，并给出用于设置各数据属性的值列表。服务请求成功返回肯 定响应，参数包含一个列表，列表的每一项对应一个数据对象的设置结果( 成功与 否) 。否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 3 ) c r e a t e d a t a s e t ( 仓l j 建数据集) 客户使用本服务可以请求服务器创建一个数据集，数据集的对象引用及其成员 由客户方在服务请求参数中指定。服务请求成功时返回肯定响应参数，否则返回否 定响应，并给出相应的服务错误信息。 4 ) d e l e t e d a t a s e t ( 删除数据集) 客户使用本服务请求服务器删除一个数据集。在服务请求参数中指定数据集的 对象引用。服务请求成功时返回肯定响应参数，否则返回否定响应，并给出相应的 服务错误信息。 5 ) g e t d a t a s e t d i r e c t o r y ( 取数据集目录) 客户使用本服务可以得到指定的对客户可见并可访问的数据集的所有成员的 对象引用的列表。请求参数中指定所要访问的数据集的对象引用，肯定响应参数中 给出数据集成员的对象引用列表，否定响应则给出相应的服务错误信息。 2 2 2 7 日志相关服务 1 从实现的角度看，日志可以看成是一个循环缓冲区，写入的新值将覆盖最老的 1 2 华北电力大学硕士学位论文 值，这对客户是不可见的。客户见到的是一个线性的缓冲区，存于其中的日志项通 过日志项标识( e n t r y i d ) 和日志项写入日志的时间( t i m e o f e n t r y ) j j i l 以标识。e n t r y l d 是一个累加器，当达到最大值时重新开始累加。客户可以通过上述两种标识进行查 询。日志模型相关服务有q u e r y l o g b y t i m e ( 按时间读日志项) 服务、q u e r y l o g a f t e r ( 按 日志项标识读日志项) 服务和g e t l o g s t a t u s v a l u e s ( 取日志状态值) 服务。 1 ) q u e r y l o g b y t i m e ( 按时间读日志项) 客户使用本服务读取一个时间段内的日志项。服务请求参数中指定日志的对象 引用及起始时间和截止时间。服务请求成功时返回肯定响应，包含一个日志项的列 表，每一项的写入日志时间都在服务请求指定的时间段内。否则返回否定响应，并 给出相应的服务错误信息。 2 ) q u e 巧l o g a f t 呱按日志项标识读日志项) 客户使用本服务读取写入日志时间在给定时间之后，且日志项标识也在给定日 志项之后的日志项。服务请求参数给定一个起始时间和一个日志项标识。服务请求 成功时返回肯定响应，包含一个符合要求的日志项的列表。否则返回否定响应，并 给出相应的服务错误信息。 3 ) g e t l o g s t a t u s v a l u e s ( 取日志状态值) 。 客户使用本服务取得指定日志的属性值。在服务的请求参数中给出日志的对象 引用和功能约束值。服务请求成功时返回肯定响应，包括最老的日志项写入时间、 最新的日志项写入时间及最老的日志项的标识、最新的日志项的标识。否则返回否 定响应，并给出相应的服务错误信息。 2 2 2 8 文件相关服务 a c s i 的文件传输服务提供文件传输及文件存储器管理的功能。这里的文件指 单一的文件格式即顺序的无结构二进制文件，其内容可以是程序、数据等。文件内 容的解析是基于相关系统问的一致共识的。文件模型相关服务有g e t f i l e ( 读文件) 服 务、s e t f i l e ( 写文件) 服务、d e l e t e f i l e ( 删除文件) 服务和g e t f i l e a t t r i b u t e v a l u e s ( 取文件 属性) 服务。 1 ) g e t f i l e ( 读文件) 客户使用本服务将指定文件的内容从服务器方传输至客户方。在服务的请求参 数中指定要传输的文件的名称。当服务请求成功时返回肯定响应，其中的参数 f i l e d a t a 包含所传输的数据，其类型是八位位组串。否则返回否定响应，并给出相 应的服务错误信息。 2 ) s e t f i l e ( 写文件) 华北电力大学硕士学位论文 客户使用这个服务从客户端向服务器端传输文件的内容，是一个和读文件服务 相反的过程。服务的请求参数包括文件的名称和文件的内容数据。服务请求成功时 返回肯定响应，否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 3 ) d e l e t e f i l e ( 删除文件) 客户使用这个服务请求服务器删除文件存储器中的指定文件。在请求参数中要 指定一个文件的名称。如请求成功返回肯定响应，否则返回否定响应，并给出相应 的服务错误信息。 4 ) g e t f i l e a t t r i b u t e v a l u e s ( 取文件属性) 客户使用这个服务来取得服务器文件存储器上特定文件的名称和属性。在请求 参数中可指定一个文件的名称。如请求成功返回肯定响应，包括文件的名称及相应 文件的属性信息。否则返回否定响应，并给出相应的服务错误信息。 2 3 本章小结 本章介绍了标准的信息模型，其中数据对象是i e c 6 1 8 5 0 的基本信息单元，是 构成逻辑节点的主要元素；逻辑节点是变电站自动化系统中功能的最小单位；逻辑 设备是为了通信的目的而引入的逻辑概念，由相关的逻辑节点和数据组成：服务器 是实际设备网络可见方而的抽象表示。 服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象各信息模型是变电站物理设备不同层 次、不同角度的抽象，基本通信结构的原理和模型是i e c 6 1 8 5 0 标准的核心部分。 i e c 6 1 8 5 0 为上述各类模型分别定义了一套标准的服务用于信息交换，i e c 6 1 8 5 0 的 服务都是一种抽象服务，实现时必须映射到特定的通信协议。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 第三章核心a c s i 服务向m m s 的映射 3 1 制造报文规范对象和服务模型 3 1 1 概述 对象和服务是m m s 协议中两类最主要的概念。其中对象是静态的概念，以一 定的数据结构关系间接体现了实际设备各个部分的状态、工况以及功能等方面的属 性【1 3 】【1 4 】。属性代表了对象所对