104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现
电力远动CDT规约向IEC61850转换的研究和实现
电力远动CDT规约向IEC61850转换的研究和实现电力远动CDT 规约向IEC 61850转换的研究和实现Research and Implementation of the Conversion of CDT Protocol towards IEC 61850广东电网公司广州供电局周强强Guangdong Power Gird Corporation Guangzhou Power Supply Bureau Zhou Qiangqiang合肥供电局徐宁Hefei Power Supply Bureau Xu Ning摘要：面向点技术的传统规约向面向对象技术的IEC 61850的转换，是网络技术发展的必然趋势。
这里结合广州番禺供电局的运行实际，以CDT 规约作为传统规约的代表， IEC 61850标准的实现为基础，探讨了CDT 规约向IEC 61850转换理论。
并设计一个转换网关应用串口通信，信息建模以及XML 等技术实现其转换过程。
Abstract: The conversion of traditional protocol dot-facing technique towards IEC 61850 of the object-oriented technique is an inevitable trend of the network technique development. Combining with the application in Guangzhou Panyu Power Supply Bureau, based on IEC 61850 standard realization, taken CDT protocol as the representative of traditional protocol, the theory of conversing CDT protocol to IEC 61850 is approached, and a conversion gateway using the technique of serial communication, information modeling and XML etc is designed to succeed the conversion process.关键词：CDT IEC 61850 XML 串口通信信息模型Key words: CDT IEC 61850 XML Serial communication Information model 中图分类号：TM734 文献标识码：B换的过程。
基于IEC61850的配电信息集成模型探讨
基于IEC61850的配电信息集成模型探讨摘要：面向对象的信息集成和建模技术是IEC61850标准的核心，在深入剖析了基于IEC61850标准的DAS配电自动化信息集成模型结构后，阐明了DAS 配电自动化系统中各信息模型各层级间的数据“聚合”关系和与IEC61850标准的变电站自动化系统间的具体“继承”关系。
最后，以配电线路的加速保护信息集成模型的工程建模为例，介绍了IEC61850标准在配电自动化系统中信息集成建模的具体应用技术要点。
关键词：DAS配电自动化；IEC61850；信息集成模型随着智能电网建设步伐的不断加快，加上电力用户对供电安全性、可靠性、实时性、节能经济性等要求的不断提高，对配电网信息集成智能自动化技术水平也提出了更高的要求。
由于配电网自动化产品种类和研发技术平台各厂家间存在很大差异，如何实现配电终端IED智能电子设备间具有良好的数据信息资源实时共享和互操作等功能水平，避免出现“自动化信息孤岛”等不利现象发生，就是当前配电智能自动化领域研究的热点与重点。
目前配电自动化系统领域使用较为广泛的通信规约为IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、以及IEC60870-5-104等第一种配网自动化通信协议，这些通信协议虽能完成配网自动化通信需求，但这些协约都是在实际工程中针对数据信息集成通信某个具体环节而形成的通信规约标准，其在实际过程中不能很好地解决配电自动化系统中各IED智能终端设备间数据信息资源的实时共享、互操作、以及开放兼容等功能特性，设备间相互兼容互操作性能不高性，造成大量的数据信息资源的浪费。
基于IEC61850标准的DAS配电自动化系统，采用面向服务对象技术的信息集成数据模型结构，按照统一的语言定义描述将各IED智能终端设备的功能抽象为一个个统一规范的逻辑功能节点，并通告标准文传格式按发布/订阅通信结构模式完成数据信息资源的实时共享，从而实现不同IED智能终端设备间互操作功能要求。
IEC61850和IEC60870-5-104协议转换网关的研究
IEC61850和IEC60870-5-104协议转换网关的研究摘要：为了使采用IEC60870-5-104标准的系统能够和新型数字化变电站（采用IEC61850标准）相互兼容，在远动系统侧有必要针对IEC61850到IEC60870-5-104安装一个协议转换网关。
本文介绍了IEC61850及IEC60870-5-104标准内容及其特性，阐述了规约转换理论，并设计一种遵循IEC61850~智能变电站通信网关，以促进104规约和IEC6l850标准二者的无缝隙转换。
关键词：IEC61850，IEC60870-5-104，协议转换，网关引言IEC61850协议作为变电站通信系统普遍性适用的标准，为过程层建立了统一的通信协议。
目前，IEC61850及其草案仍处于制定阶段，在未来的较长时间里，IEC61850、非IEC61850系统仍旧长期共存，并逐步过渡。
所以，确保非IEC61850到IEC61850系统的顺利过渡，推广IEC61850系统的应用，有着重要的探索意义和研究价值。
在电力系统中，IEC60870-5-104属于使用频繁的一种远动通信协议。
为了使系统能够和新型数字化变电站保持兼容，我们在远动系统侧需要安装一个网关，使数据能够从IEC61850成功转换到IEC60870-5-104系统。
1两种标准的特性分析及比较1.1 tEG60870-5-04标准简介IEC60870-5-104协议表示：“将1EC60870-5-101的应用层、TCP/IP传输功能相进行组合，赋予相同的定义。
IEC60870-5配套标准提及的ASDUs均可以和TCP/IP组合，不过本标准并未做详细的阐述”。
在应用层，IEC60870-5-104规约遵从的是TCP/IP网络传输协议，以获取安全的连接。
本层级中，应用协议数据单元（APDU）涵盖了两个核心的部分：一是规约控制信息（APCI），二是服务数据单元（ASDU）。
APDU中，启动字符68H界定了数据流中的起始点，而APDU主体长度受到APDU长度的影响。
104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现
收稿日期:20072052301基金项目:国家自然科学基金资助项目(60574037)1104规约向IEC 61850信息模型转换的研究与实现李 强,朱永利,董志敏(华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003)摘要:面向点的传统规约向面向对象技术的IEC 61850转换是网络技术发展的必然趋势。
文章在深入研究IEC 60870-5-104和IEC 61850协议的基础上,建立了一种兼顾现有系统又遵循IEC 61850的新型电力远动通信系统网络结构。
通过应用XML Schema 技术对协议映射建模这种新的规约映射方法来设计规约转换网关。
该转换网关是利用以太网通信、信息建模以及XML 等技术来实现传统通信协议与IEC 61850协议的无缝转换,它具有配制灵活、通用性强的优点。
关键词:IEC 60870-5-104;IEC 61850;XML Schema ;转换网关;无缝通信中图分类号:TM764 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2008)02-0098-05Research and implementation of conversion of 104protocol toward IEC 61850information modelL I Qiang ,ZHU Y ong 2li ,Dong Zhi 2min(School of Electrical and Electronic Engineering ,North China Electric Power University ,Baoding 071003,China )Abstract :The conversion of traditional protocol of the dot 2oriented technique toward object 2oriented IEC 61850is an inevitable trend.Based on the in 2depth study on IEC60870-5-104and IEC 61850,a new network architecture of telecontrol communication which puts both the existing system and IEC 61850into consideration is established .Through applying a new protocol mapping method that uses XML Schema technology to model the protocol mapping ,a conversion gateway is designed.The gateway uses the technique of Ethernet Communication ,Information Modeling and XML to realize the seamlessly conversion between the traditional communication protocol and IEC 61850,it is en 2abled to have the characteristics of smart configuration and strong universality.K ey w ords :IEC 60870-5-104;IEC 61850;XML Schema ;conversion gateway ;seamless communication0 引 言目前,在我国电力系统远动信息交换中使用较多的是IEC60870-5-104。
IEC61850模型的MMS_EASELite实现分析
收稿日期:2008-11 作者简介:王舒憬(1969—),男,副研究员,研究方向为网络化自动测控技术。
IEC61850模型的MMS -E ASE L i te 实现分析王舒憬,叶申锐,张 乐(上海大学自动化系,上海200072) 摘要:MMS (Manufacturing Message Specificati on )是变电站自动化系统的新一代国际通讯标准I EC61850实现的关键,MMS -E ASE L ite 是利用MMS 实现I EC61850的重要方法。
文章对I EC61850的ACSI 类模型和服务作了介绍,给出了ACSI 主要类实例与MMS 对象和服务的映射关系及MM S -E ASE L ite 的实现接口,详细分析ACSI 类实例的MMS -E ASE L ite 实现过程。
关键词:I EC61850;ACSI ;MMS -E ASE L ite;制造报文规范;映射;VMD中图分类号:T M926 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2009)06-0050-04Ana lysis of Im ple m en ti n g the IEC61850M odel w ith MM S -EASE L iteWANG Shu 2jing ,YE Shen 2rui ,ZHANG Le(School of Aut omati on,Shanghai University,Shanghai 200072,China )Abstract:MMS (ManufacturingMessage Specificati on )is critical for the i m p le mentati on of I EC61850,which is the ne w generati on of internati onal communicati on standards for substati on aut omati on syste m s .MMS -E ASE L ite is an i m 2portant method,which uses MMS t o i m p le ment I EC61850.I n this paper,the model and services of ACSI class inI EC61850are intr oduced .The mapp ing relati onshi p bet w een ACSImain class sa mp les and MMS objects and services as well as the i m p le mentati on interfaces ofMMS -E ASE L ite are p r ovided .The MMS -EASE L ite i m p le mentati on p r ocess of ACSI class sa mp les is analyzed in detail .Key words:I EC61850;ACSI ;MMS -E ASE L ite;MMS;mapp ing;VMD I EC61850作为变电站自动化系统计算机通信网络和系统的标准,采用分层、面向对象建模等多种新技术,其底层直接映射到制造报文规范MMS 上。
104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现
104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现
李强;朱永利;董志敏
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2008(035)002
【摘要】面向点的传统规约向面向对象技术的IEC 61850转换是网络技术发展的必然趋势.文章在深入研究IEC 60870-5-104和IEC 61850协议的基础上,建立了一种兼顾现有系统又遵循IEC 61850的新型电力远动通信系统网络结构.通过应用XML Schema技术对协议映射建模这种新的规约映射方法来设计规约转换网关.该转换网关是利用以太网通信、信息建模以及XML等技术来实现传统通信协议与IEC 61850协议的无缝转换,它具有配制灵活、通用性强的优点.
【总页数】5页(P98-102)
【作者】李强;朱永利;董志敏
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北,保定,071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北,保定,071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北,保定,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TM764
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基于IEC61850的数字化变电站智能模型研究
基于IEC61850的数字化变电站智能模型研究摘要基于IEC61850标准的数字化变电站综合自动化系统，采用了GOOSE跳闸服务技术和现地智能服务终端等先进技术手段，引起了变电站自动化系统在测控、保护、故障录波等功能实现方面的巨大变革。
在分析了基于IEC618550标准数字化变电站逻辑组成结构后，以变压器保护功能的实现为例对数字化变电站智能模型进行了详细分析研究。
最后讨论了数字化变电站自动化系统中的GOOSE智能服务模型。
关键词IEC61850；数字化变电站；GOOSE随着结构复杂、大参数、高电压等级复杂智能电网建设步伐的不断加快，区域大电网对变电站远程集中调度自动化基础系统运行可靠新、精确性、以及智能自动化水平等均提出了更高的要求。
目前我国变电站自动化系统中广泛使用IEC60870系列的变电站通信规约标准，但是由于IEC60870标准中还有许多需要完善的地方，在实际使用过程中还存在很大不足，不能很好解决好变电站自动化系统中各智能服务IED电子设备间的互操作性和开放兼容性，已成为了变电站自动化系统发展的重要瓶颈。
IEC61850是国际电工组织颁布的系统统一的变电站自动化系统标准，为变电站自动化提供了统一的标准，实现了变电站自动化系统中不同智能IED电子设备间的数据信息共享、互操作、以及即插即用的等功能，解决了变电站自动化系统升级和扩容等改造过程中大量自动化设备接入通信转换问题。
1 智能数字化变电站结构体系常规变电站的保护、测控、以及其他装置等与感应式电压（电流）互感器、电气一次设备间的联接主要通过控制或信号二次电缆。
由于整个变电站自动化系统调度运行过程中所需的数据、信号、命令等信息十分繁多，采用二次电缆连接方式大大增大了变电站自动化系统的接线复杂性。
智能数字化变电站自动化系统采用智能化一次设备（电子式互感器、智能化终端开关控制设备等）和网络化的二次系统设备分层（将变电站系统划分为过程层、间隔层、和站层三层结构），从而实现了变电站自动化系统系统化、集成化、网络化等功能特性，大大优化了变电站逻辑接线结构。
IEC 60870-5-104规约与IEC 61850互相转换通信网关的研究
ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ａ ｍｌ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ｃ ａ ｎ ｃ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｕ ｅ ．
０ 弓 ｉ 言
随着计算机技 术 、 通信技 术和 电力 电子技 术 的不 断进步 ， 电力 系统对信 息共享 和应用集 成 的需 求越发 迫切 为此 ， 国际 电工 技术委 员会 （ Ｉ Ｅ Ｃ ） 的第 ５ ７ 技术
委 员会 （ Ｉ Ｅ Ｃ Ｔ Ｃ ５ ７ ） 制定 了用于 变 电站 Ｓ Ａ Ｓ （ Ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 的 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准 ．目前 ， 在 数
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：１ ０４ ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ；Ｉ ＥＣ ６ １ ８５ ０；ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ
准 是 目前 智 能变 电站 内部 通 信 网 络 的 唯一 标 准 ， 也
摘
４ ４ ３ ０ ０ ２ ）
要： 面 向点 的ｌ Ｅ ｃ ６ ０ ８ ７ ０ — ５ — １ ０ ４ 规约 向面 向对 象的 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标准 转换是 变电站智能化发展 的必然趋势。在
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收稿日期:20072052301基金项目:国家自然科学基金资助项目(60574037)1104规约向IEC 61850信息模型转换的研究与实现李 强,朱永利,董志敏(华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003)摘要:面向点的传统规约向面向对象技术的IEC 61850转换是网络技术发展的必然趋势。
文章在深入研究IEC 60870-5-104和IEC 61850协议的基础上,建立了一种兼顾现有系统又遵循IEC 61850的新型电力远动通信系统网络结构。
通过应用XML Schema 技术对协议映射建模这种新的规约映射方法来设计规约转换网关。
该转换网关是利用以太网通信、信息建模以及XML 等技术来实现传统通信协议与IEC 61850协议的无缝转换,它具有配制灵活、通用性强的优点。
关键词:IEC 60870-5-104;IEC 61850;XML Schema ;转换网关;无缝通信中图分类号:TM764 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2008)02-0098-05Research and implementation of conversion of 104protocol toward IEC 61850information modelL I Qiang ,ZHU Y ong 2li ,Dong Zhi 2min(School of Electrical and Electronic Engineering ,North China Electric Power University ,Baoding 071003,China )Abstract :The conversion of traditional protocol of the dot 2oriented technique toward object 2oriented IEC 61850is an inevitable trend.Based on the in 2depth study on IEC60870-5-104and IEC 61850,a new network architecture of telecontrol communication which puts both the existing system and IEC 61850into consideration is established .Through applying a new protocol mapping method that uses XML Schema technology to model the protocol mapping ,a conversion gateway is designed.The gateway uses the technique of Ethernet Communication ,Information Modeling and XML to realize the seamlessly conversion between the traditional communication protocol and IEC 61850,it is en 2abled to have the characteristics of smart configuration and strong universality.K ey w ords :IEC 60870-5-104;IEC 61850;XML Schema ;conversion gateway ;seamless communication0 引 言目前,在我国电力系统远动信息交换中使用较多的是IEC60870-5-104。
在新的网络化规约陆续出台的今天,将采用旧通信规约的远动系统纳入新型网络化远动系统的体系结构中,在保持原有系统结构和设备不变的情况下使其与最新的国际标准接轨。
这是实现电力系统无缝远动通信的重要环节。
文章在对IEC60870-5-104和IEC 61850协议进行深入研究的基础上,针对IEC 61850所定义的数据结构和104数据单元格式的特点,提出了104规约向IEC 61850规约进行映射和转换的方法,并详细描述了它基于XML 技术的具体实现过程,为新旧规约之间的转换创造了条件。
1 IEC 60870-5-104标准简介IEC60870-5-104远动规约(以下简称104规约)的网络参考模型可分为5层:物理层、链第35卷第2期2008年3月 华北电力大学学报Journal ofNorth China Electric Power University Vol 135,No 12Mar 1,2008路层、网络层、传输层和应用层。
在应用层以下104规约采用标准的TCP/IP网络传输协议,从而得到可靠的连接。
在应用层,应用规约数据单元由应用规约控制信息(APCI)和应用服务数据单元(ASDU)组成。
ASDU的结构如图1所示。
104的ASDU中仅存在公共地址域,取消了原来101的ASDU中的链路地址域,这是因为104规约的IP层已经通过IP地址确认了主站和子站的位置,不需要再通过其他地址来确认。
公共地址既可以是实际存在的R TU地址,也可以是虚拟R TU地址以扩充容量。
ASDU ASDU域数据单元标识数据单元类型类型标识可变结构限定词传送原因公共地址信息体信息体地址信息体元素信息体时标图1 应用服务数据单元结构Fig11 Architecture of ASDU2 IEC61850的特性分析IEC TC57技术委员会于2004年正式出台了IEC61850标准,即变电站内通信网络和系统的标准。
它实现了在变电站内从过程层到间隔层到变电站层和从变电站到调度中心通信的一致性,并且彻底解决了不同厂商产品之间的互操作性问题。
与传统的电力系统通信规约相比IEC61850具有如下突出特点:采用分层、分布的体系结构,便于功能的自由分配;采用面向对象的信息建模技术,在信息源定义数据和数据属性,使维护和管理更加方便;使用抽象通信服务接口AC2 SI、特殊通信服务映射SCSM技术,与具体的网络应用层协议无关,能适应网络技术的不断发展;采用配置描述语言进行设备自描述,易于实现功能扩展和设备即插即用;整个电力系统统一建模,易于实现无缝体系结构;采用面向未来的、开放的体系,能有效延长自动化系统的生命周期,有效节省人力、物力。
另外还定义了系统的一致性测试内容[6]。
3 基于XML的远动通信协议转换311 规约转换的理论为了使现有变电站自动化系统向完全遵循IEC61850标准的变电站自动化系统平滑过渡,新型远动系统必须既要满足现有系统要求又能符合未来发展趋势。
本文建立的基于IEC61850的无缝远动通信体系结构如图2所示。
该系统可利用SDH电力通信专网的高带宽、高传输速率及高可靠性等特点将多个调度中心和多个变电站的远程终端设备及智能电子设备通过广域网相连。
变电站的协议转换网关和遵循IEC61850标准并具有网络接口的IED都可作为独立的网络节点而被分配IP地址,它们可直接向站控层的局域网或控制中心通信服务器传送信息,这种变电站IED直接上网的通信方式与传统方式相比,能极大提高数据传输速度。
图2 基于IEC61850的无缝远动通信体系结构 Fig12 The seamless telecontrol communicationstructure figure of IEC61850104规约同IEC61850的转换工作主要在转换网关中完成。
网关一方面作为主站通过104规约把变电站的远动信息收集上来;另一方面,又充当服务器,采用IEC61850通信规约为控制中心提供服务。
104规约和IEC61850分别采用面向点和面向对象的信息描述方法,它们有不同的信息模型。
因此要把104规约上传的远动数据按IEC61850规约定义的信息模型重新组织起来。
如图3所示,具体的规约转换工作可分为以下3步:(1)规约接收和解析。
104报文通过以太网通信方式来接收,然后,解析成遥测遥信等变电站信息,并将这些信息存入实时数据库中。
(2)IEC61850信息模型的建立。
根据IEC99第2期 李 强,等:104规约向IEC61850信息模型转换的研究与实现61850标准中的定义以及变电站信息,建立104规约向IEC61850转换网关的信息模型。
(3)数据映射。
将实时数据库中解析完成的变电站信息向对应的转换网关模型的数据对象属性进行映射。
图3 104规约向IEC 61850转换流程Fig 13 Conversion of 104protocol to IEC 61850312 规约转换的实现(1)以太网通信IEC60870-5-104是基于TCP/IP 的,因此接收程序必然涉及到基于TCP/IP 的网络编程。
MFC 提供了CAsyncSocket 类和派生于它的CSocket 类,它们完全封装了TCP/IP 协议,使得传输层、网络层、链路层的工作自动完成。
具体设计中运用CSocket 类来实现以太网通信。
首先,初始化socket 库,调用Create ()函数创建连接;创建成功之后,调用Listen ()侦听链路连接请求。
如果没有请求,则程序一直阻塞在这里;一旦侦听到请求,则调用Accept ()接受实际的连接。
当实际的连接建立以后,如果有来自IED 的数据,程序自动响应接收消息,调用OnReceive ()函数,对接收到的报文即APDU 进行解析。
(2)实时数据库的应用采用传统规约通信的IED 建立的IEC 61850模型和从变电站上传来的实时数据要想保存在内存中,要通过应用实时数据库来实现。
实时数据库是内存数据库,选择一种高效可靠的内存管理机制生成数据库实体十分重要。
目前主要有共享内存方式和文件映射方式2种实现机制。
从数据库设计模式来看,实时数据库可分为关系型、层次型、对象型。
IEC 61850数据模型虽然是按照对象建模的,但总体结构是按逻辑设备LD 、逻辑节点LN 、数据对象划分的层次结构,因此选择了基于层次模型的实时数据库产品,能够将IEC 61850模型以最直观的方式实现在内存中。
如果选择关系型实时数据库产品,需要按照一定的映射原则将IEC 61850模型实现在实时库中。
(3)信息模型的建立变电站自动化系统的信息交换机制主要依赖于良好的信息模型定义。
虚拟是IEC 61850建模的主要方法。
标准定义了信息模型和信息模型交换信息的方式。
信息的交换是在抽象模型之间进行的,这些抽象模型都是现实设备通过虚拟化而生成的模型。