基于IEC61850标准的变电站通讯平台库设计与实现

1、基于IEC61850标准的变电站通讯平台库设计与实现一皇工研究_(-I基于IEC61850标准的变电站通讯平台库设计与实现哈电集团阿城继电器科技发展中心韩滨【摘要】该通讯平台库将实现所有基于双边应用关联(TPAA)的所有ACSI服务接1:I,实现IEC6185081规定的具体通讯服务影射SCSM,完成IEC61850客户端和服务器端的服务交互过程.【关键词】IEC61850;ACSI;IED;IEC61850客户端1.引言变电站通讯网络与系统一IEC61850标准体系将成为变电站自动化系统传输电力信息的全球唯一的标准,它是规范了变电站自动化系统与电力二次智能设备及智能一次设备(统称为lED设备

2、)之间,以及IED设备之间交换的电力信息的模型(Mode1)和通讯应用程序接口(ACSI).实现该规范标准规定的数据模型和通讯服务接口,是该通讯软件平台库的最基本需求.2.客户端应用程序总流程设计(如图2)3.ACSI服务设计ACSIE务接口包含的服务可以分为两种类型的服务,一个是带确认的服务类型,该类型服务的请求由IEC61850客户端系统发起,IEC61850E务器端响应客户端的请求.所有客户端主动发起的服务都设计为异步服务,客户端在回调里接收返回值.每个acsi服务对应三个接口:(1)acXXXreq,对外开放的服务调用接口,此接口把请求加到请求队列中,在未来某个时候发送;(2)acse

3、ndXXXreq,此接口调用mms1ite相应的mmsE务接口,把请求发到网络上:(3)acXXXreqhandler,在handler接口里处理返回结果,并调用用户回调uXXXreqdone,最后释放服务过程中申请的资源.一个典型的读服务的流程如图3所示:另一类服务类型是不带确认的ACSIE务接口,该类型服务的请求由IEC6185oHE务器端系统发起,客户端接收该服务数据.该类型的服务接口在IEC61850TPAA关联类型的服务中只有报告Report一种服务如图4.4.模块设计根据功能需求,可将通讯平台库划分为如下子模块:程序启动:.1.r_scd文件解析,】.站点管理初始化Il_是终止化处

4、理结策甄程初艚化时钟初蚰化内存初蚰-化,设置内存出错蕾拙指针1.始化冈络初始化一解析g.飙lascparse(s-口R,sc锄e,虹Icd_nfo)scD_I盯0:antiomt:3:LI0*ie出.瓤珊Oaes.9:L_锄艇T*-ubNetli:管理关联t自动重联,断开连接届l扁氟空间数据,通过目录创建对象空闻处理服舟返回数据.rort图2应用程序总流程设计4.1程序环境管理模块本模块提供程序环境初始化和终止化处理接口及接收网络数据接口.模块应包含以下函数:(1)环境初始化函数完成程序运行所必须的初始化步骤:多线程环境的初始化,时钟初始化,全局变量初始化,内存管理初始化,调试log初始化以及

5、网络初始化(2)环境终止化函数完成运行环境终止化,释放初始化及程序运行过程中占用的资源(3)接收服务函数完成接收服务返回结果,调用相应服务的回调函数;接收并处理服务器上送的报告;也可接收处理其他客户端的请求.4.2客户端站点管理模块本模块提供站点初始化,站点状态处理及其他操作接口.站点状态的处理包括lED相关信息,对象空间的创建状态,站点数据的刷新状态以及数据刷新次数等数据.本模块应该包括的处理函数如下:(1)站点初始化函数初始化所有站点管理数据结构,并通图3带确认服务顺序图蘑霾霹麓鹾兰_-一鼍;弱豳麓鞲r蜘t确酾赫丽./2012.02/唯早地冉一27I_)皇王研霾一过文件进行类型ID,对象空

6、间,对象ID的创建.(2)站点终止化函数终止化站点管理,释放所有站点管理数据结构.(3)客户端状态处理接口客户端状态处理函数接口,检查连接状态,对象空间创建状态,数据刷新状态并进行请求队列的处理.(4)站点结构各属性值读写接口站点结构各属性值的读写接口,通过这些接口访问各属性值,在接口内加同步处理,防止多线程的情况下读写出错.4.3SCD文件解析模块根据SCD文件的内容,模块的数据结构中应包括IED设备个数,数据模板节点,节点链表等.模块中的基本处理函数应包括解析函数(解析其中的Communication,IED,DataTypeTemplates三部分)和释放结构空间的函数.4.4实现对象I

7、D机制模块为快速访问对象,给虚拟制造设备(VMD)内每个对象进行编号,通过编号(即对象ID)实现快速索引对象,减少程序运行过程中通过参引比较来查找对象的次数,提高程序性能.一个VMD内的每个对象都有一个与众不同的ID,每个ID对应一个数据结构,里面存储了此对象相关的一些信息,如对象的指针,实时数据类型等.4.5对象管理模块本模块完成对对象空间的各种操作,包括增加和查找逻辑设备,增加逻辑节点,创建,查找和删除数据集,以及释放对象空间等功能.4.6读服务处理模块读服务信息结构应包括命名变量ID数组,命名变量个数(如果是数据集,那么该变量则是数据集的数据成员个数),用户回调函数指针.4.7写服务处理

8、模块写服务信息结构应包括命名变量的值信息结构指针,命名变量总数,用户回调函数指针.本模块应包括以下的处理函数:(1)写服务函数功能:写服务请求构造,并加入待发送请求队列.参数:服务ID;请求信息结构变量;请求超时时间:请求输出结构指针.(2)释放信息结构函数功能:释放结构成员所占资源.参数:请求结构指针.4.8本地目录接口模块提供本地对象空间目录查询接口,通一28一电子世冉/2012.02/过这些接口,应用层可很方便的得到整个对象空间的结构信息.4.9报告服务模块对于客户端来说,它只能关联服务器报告控制块的一个实例,不管服务器端是隐式还是显示,客户端只要正确配置了这个实例的参引,都可以完成报告

9、控制块的读写.如果服务器是显示方式,简单的修改客户端SCD文件中控制块的名字,加上实例号即可;如果是隐式方式,则无限修改.4.1O文件服务模块本模块是用来处理IEC61850务器端和客户端之间文件传输的,包括以下的函数接口:(1)读文件函数功能:从服务器读取一个文件存到本地.参数:服务器id;读取的文件名,可带路径;存到本地时用的名字;请求超时时间;传出的请求控制结构.(2)写文件函数功能:将本地的一个文件写到服务器中.参数:服务器id;写文件请求信息;请求超时时间;传出的请求控制结构.(3)删除文件函数功能:删除文件请求.参数:服务器id;删除文件请求信息;请求超时时间;传出的请求控制结构.

10、4.11定值服务模块客户端定值首先定义基本的aCSi服务,然后封装出两个应用扩展接口.基本acsi接口有:选择激活定值区,选择编辑定值区,读定值,写定值,确认编辑定值,读定值控制块.读写定值即是普通的读写服务,不用再实现,为应用方便,我们提供两个扩展的读写定值的接口:读定值组,支持读某个定值区的所有定值,可以是当前激活区也可以是非激活区,且支持一次性读完某个逻辑设备下所有定值.可通过配置选择一次下发读一个定值的请求或一次下发整个逻辑设备下所有定值的请求.写定值组,本接口支持一次写多个定值,可写当前区(这个需要服务器端支持,根据61850定值组状态机,当前激活区的定值是不能写的).实现时也是通过

11、配置分两种情况:一次写一个定值,循环写直到写完,或一次就下发多个定值的写服务.4.12日志服务模块本模块是用来实现多种日志信息的输出,应该包括以下的函数接口:(1)日志输出函数功能:用户自定义日志输出接口,产生日志时会调用此接口输出日.参数:要输出的日志信息.(2)按条目读日志函数功能:发送一个按条目读日志服务请求.参数:请求结构指针.返回:返回布尔值.(3)按时间读日志函数功能:发送一个按时间读日志服务请求.参数:请求结构指针.返回:返回布尔值.(4)按时间读日志请求构造函数.功能:按时问读日志服务请求构造,并加入待发送请求队列.参数:服务ID;请求信息;请求超时时间;请求输出结构.返回:返

12、回布尔值.(5)按条目读日志请求构造函数功能:按条目读臼志服务请求构造,并加入待发送请求队列.参数:服务ID:请求信息;请求超时时间:请求输出结构.返回:返回布尔值.5.结语本文的目的在于为项目管理人员,平台库设计人员,平台库开发人员和测试人员提供参考的依据.该通讯平台库将实现所有基于双边应用关联(TPAA)的所有ACSI务接口,实现IEC618508一l规定的具体通讯服务影射SCSM,完成IEC61850客户端和服务器端的服务交互过程.参考文献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