讲座3(通信模型和服务)

1、IEC 61850 通信模型和抽象服务概述信息交换机制主要依赖于准确定义的信息模型逻辑节点LN如何描述、标识，LN之间交换的数据的语法和语义等，都在信息模型中定义信息模型在整个61850协议中十分重要，这些信息模型和建模方法是61850标准系列的核心一、信息模型一、信息模型信息模型在IEC 61850中被定义成类，从类的角度比较容易理解信息模型的内涵：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，服务代表抽象通信服务接口（ACSI）调用类的成员函数可以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（远方而非本地）访问和操作信息模型

2、中功能的途径类中的成员变量和成员函数之间互相对应，在信息模型中这种对应关系更加紧密，信息模型中不存在没有属性对象的的服务和没有对应服务的属性DataDADADADataDADADAACSI外部通过外部通过ACSI访问信息模型访问信息模型变电站自动化系统信息模型由逻辑节点所建模的应用功能分解为LN后，这些分解后的LN全部定义在7-4中。7-4定义了约90个逻辑节点LN，覆盖了变电站和馈线设备绝大多数功能。逻辑节点信息分类由逻辑节点构成变电站IED逻辑节点的层次结构 LN的语义由数据和数据属性表示。LN可以包含若干个数据，每个数据又可以包含若干个数据属性，组成分层结构。为了便于管理，数据和数据属性

3、由功能约束分为若干组，如：控制（CO），状态（ST），取代（SV)，配置（CF)，描述（DC)等。这些分组的数据属性可以成为构建数据集的基础。LN公共信息公共信息DATADATADATA。DADA可控信息可控信息(CO)DADA状态信息状态信息(ST)DADA测量值测量值(MX)DADA设点设点(SP)DADA取代取代(SV)DADA配置配置(CF)7.4定定义义7.2定定义义7.3定定义义DATA类在7-2中被定义，DATA类中定义了逻辑节点内几乎全部的信息。DATA类是一个通用类，它没有规定数据属性的内容，因此在应用时，DATA类必须变为特定（DATA类在概念上和面向对象的抽象类十分相似）

4、，这些特定的DATA类在7-4中被定义。DATA类定义类定义DATA类图类图COMMON-DATA类类逻辑节点实例上图给出了7-4中定义的一个逻辑节点XCBR类，其中数据Pos在XCBR中被定义为开关位置，Pos的类型被定义为DPC类。而DPC类的定义在860.73中。DPC是一个公用数据类，也就是说不仅在XCBR类的定义中可以引用DPC，在860.74中定义的其他类也可以引用DPC类。DPCDPC中定义的数据的涵义，在7-3的附录中有说明。XCBR逻辑节点的数据Pos是DPC类型，Pos“派生”自DPC类。此时的派生并不是传统面向对象中的派生，其含义是：DPC类中的数据并不一定完全被Pos继

5、承，Pos可以根据实际情况仅仅继承DPC中需要用到的数据公共数据类入DPC类中定义的数据的类型一般是简单数据类型，例如：INT，BOOL,FLOAT等，如果是复杂数据类型，则应该进一步在7-3中查看公共数据属性类型定义。例如：在DPC中有一个数据q，其类型定义为Quality，Quality是一个复杂类型，Quality定义在860.73中，其定义如下：原始数据定义原始数据定义Quality定义定义TimeStamp定义定义由上表可以看出，复杂类型Quality最终由一系列简单数据类型定义出来。由此不难看出，整个SAS系统的逻辑节点模型通过IEC61850 的7-2、7-3、7-4层层嵌套定义

6、，最终由一系列简单数据类型定义出来。用简单数据类型来定义复杂的逻辑节点信息，使我们在程序中可以方便的创建对象，用对象来表示逻辑节点为更清晰的表示XCBR的层次结构，下图进一步以树型结构来表示XCBR的一个实例XCBR1建模方法应用功能和信息的分解用逐步合成方法创建信息模型IED合成的例子名称空间的扩展引用名称空间的属性ldNslnNsdataNscdcNsldNs和lnNs作为LLN0的NamPlt的数据属性存在而dataNs和cdcNs则为所有公用数据类的属性为什么要进行名称空间扩展：很简单，当标准的逻辑节点（LN）或数据（DATA）或公用数据类（CDC）不能满足实际需要时，就可进行名称空间

7、扩展怎样扩展注意：一般进行DATA层次的扩展即可，慎用LN和CDC的扩展在进行扩展后，一定要将相应的名称空间所引用的规范名称填入lnNs、dataNs或cdcNs中，否则不能通过一致性测试二、抽象通信服务接口二、抽象通信服务接口ACSIACSI模型提供了：基本模型规范，此规范用于定义包括在61850 7-2、7-3、7-4中的变电站特点信息模型信息交换服务模型规范信息模型和信息交换服务是紧密相关的，为了描述方便，在某种程度上，将两者分开描述。概念模型概念模型基本信息模型概述服务器（SERVER）：表示设备的外部可见性能。所有其它的ACSI模型都是服务器的一部分。（注：服务器有两种角色，一种是和

8、客户端通信；一种是向对等设备发送信息（如采样值）逻辑设备（LD）：包含由一组域特定应用功能产生和使用的信息，实际上就是多个逻辑（LN）节点的组合。逻辑节点（LN）：包含由域特定应用功能等产生和使用的信息。实际上LN就是用来描述具体设备的某一功能的。数据（DATA）：提供各种手段去规定包含在LN内的类型信息。实际上DATA就是用来描述LN的具体语义的。ACSI基本信息模型的层次结基本信息模型的层次结构构其它服务模型 通过与上述基本模型相关的信息交换服务，可以完成对包含在基本信息模型中的信息进行读写等简单的操作。除了基本信息模型外， IEC 61850还定义了一些比较复杂的服务，这些服务仅仅依靠基

9、本信息模型难以完成。为了实现这些复杂的服务，必须定义一系列专门的服务模型（类）来管理这些服务。其它服务模型包括：数据集（DATA-SET）；取代定值组控制块（SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK）报告控制块（REPORT-CONTROL-BLOCK）和日志控制块（LOG-CONTROL-BLOCK）通用变电站事件（GSE）控制块采样值传输控制块（SMV）控制时间和时间同步文件传输服务器模型的基本组成服务器模型的基本组成抽象通信服务接口（抽象通信服务接口（ACSI)ACSI概念采用对象建模技术定义服务。服务接口采用抽象建模方法。抽象意味着定义着重描述服务提供什么。在设备之间交换

10、的具体报文和他们的编码（如何实现服务）不在标准的这个部分定义。具体报文在特定通信服务映射SCSM中定义。ACSI包括两种通信方式：客户服务器模式对等通信模式采用客户服务器方式通信时，通信双方应该先用Associate原语建立关联，在服务结束时，应用Release原语释放二者之间的关联。在抽象通信服务接口ACSI中，除了SendGOOSEMessage；SendGSSEMessage和SendMSVMessage外，所有的服务函数都是客户服务器模式的。对等通信方式不需要用Associate和Release原语建立和释放关联。多路广播服务的每次信息交换可以理解为“关联报文”，它包含关联参数和数据。

11、一旦服务被处理，“应用关联”即终止。客户客户-服务器通信服务器通信服务器（Server）类模型定义GetServerDirectionary读服务器目录参数表应用关联类模型应用关联类模型用于达到在不同设备间通信的目的，包括关联类定义及访问控制关联类模型分为双边应用关联模型（TPPA）和多路广播应用关联模型（MCCA）双边应用关联（TPAA）定义Associate建立关联服务Abort异常中止关联服务Release释放关联服务正常操作正常操作异常中止异常中止多路广播应用关联模型（MCCA）定义原理逻辑设备类模型定义GetLogicalDeviceDirectionary（读逻辑设备目录）服务逻辑

12、节点类模型定义GetLogicalNodeDirectionary（读LN目录）服务GetAllDataValues（读全部数据值）服务DATA类模型DATA类代表了变电站自动化设备中有意义的应用信息，是61850中的关键元素DATA类是一个抽象类，是构建原始的和复合的公用数据类的一种辅助手段DAType定义功能约束（FC）：从应用观点来看，DataAttribute值应按它们的特定用途分类，从而有利于对数据进行有效的管理和使用。因此在DataAttribute中加入了FC，用以表征DataAttribute的特殊用途。此外各种控制块也具有自己的功能约束FC。功能约束数据（FCD）表示对具有相

13、同的功能约束的DATA的DataAttribute的有序集合的引用功能约束数据属性（FCDA）表示对具有特定的功能约束的单个DataAttribute的引用FCD和FCDA主要用于创建数据集公用数据类（COMMON-DATA)模型公用数据类是DATA的子类定义DATA类、公用DATA类、兼容DATA类之间的关系DATA类服务GetDataValues（获取数据值）服务SetDataValues（设置数据值）服务GetDataDirectory（获取数据目录）服务GetDataDefinition（获取数据定义）服务数据集（DATA-SET）类模型 DATA-SET的概念：DATA-SET是有序

14、的DATA或DA的对象引用组，为了客户的方便，将上述内容组织成单个的集合。客户，服务器都知道DATA-SET的成员和顺序。DATA-SET对于报告，日志，GOOSE十分重要DATA-SET的创建：按FCD（功能约束数据）创建按FCDA（功能约束数据属性）创建可通过配置建立DATA-SET或通过CreteDataSet服务建立DATA-SET服务器中的任意DATA或DataAttribute可被一个或多个DATA-SET引用通过CreteDataSet服务建立的DATA-SET可分为永久性和非永久性两种定义DATA-SET服务取代类模型取代的概念：取代模型提供了对DA的功能约束为MX（模拟值）或

15、ST（状态值）的取代。即用其它值取代实际的过程值取代模型的四个特定的DA：subEna(取代使能）subVal subMag subCMag（取代过程值）subQ（品质取代值）subID（取代的启动者）取代的过程示意图取代的过程示意图定值组控制类模型（SETTING-GROUP-CONTROL-BLOCK）定值组控制块概念： 通常DATA的实例只有一个值。定值组控制块（SGCB)模型允许实例有几个值，某一时刻使用其中一个值。SGCB提供多值切换的机制，这些值共同属于并构成定值组（SG)。SG是功能约束（FC)的一种。定义服务定值组处理过程定值组处理过程定制组状态机定制组状态机报告控制块处理过程

16、报告控制块处理过程报告控制类模型（REPORT-CONTROL-BLOCK）：报告控制块概念：报告提供了立即的或近若干缓存时间后将组合的DATA实例值（DATA-SET）报告的机制。有两类报告控制类是缓存报告控制类（BRCB）：内部事件发生立即或缓存后发送报告，不会丢失数据。非缓存报告控制类（URCB)：内部事件发生，立即发送报告。当关联不存在或传输数据流不够快时，将丢失数据。报告处理过程报告处理过程BRCB类模型定义BRCB服务数据集成员和报告数据集成员和报告URCB类模型定义日志控制类模型（LOG-CONTROL-BLOCK）日志控制提供内部存储和检索历史数据的功能。在日志控制模型中包含两

17、个类，分别是LOG（日志）和LCB（日志控制块）。一个LOG可以被多个LCB控制。LOG被看作循环缓冲区，在LOG中新的值覆盖老的值。日志控制模型日志控制模型日志处理过程日志处理过程日志条目类（LCB）定义日志（LOG）定义LOG服务通用变电站事件（GSE）控制类模型基本概念：通用变电站事件模型（GSE)提供了快速的，可靠的系统范围内传输输入，输出数据值。GSE提供两种控制类和报文结构:面向通用对象的变电站事件（GOOSE)，支持由数据集组成的公共数据的交换。通用变电站状态事件（GSSE)，传输状态变化的信息（双比特）GSE的信息交换是基于发布方订户机制基础上。发布方将值写入发送侧的当地缓冲区；接收方从接收侧的当地缓冲区读数。通信系