張雙悅，王 紅，楊士元，胡 喜

（1.清華大學(xué) 自動(dòng)化系，北京 100084；2.西門子（中國(guó)）研究院，北京 100080）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的變電站數(shù)字化工作正在迅速發(fā)展中[1-2]。IEC61850系列標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際電工委員會(huì)57號(hào)技術(shù)委員會(huì)（IEC TC 57）所制定的、面向變電站相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信需求的標(biāo)準(zhǔn)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中定義了設(shè)備抽象通信服務(wù)接口（ACSI），并通過(guò)具體通信服務(wù)映射SCSM（Specific Communication Service Mapping）將其中抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及大部分抽象服務(wù)都映射到制造報(bào)文規(guī)范MMS（Manufacturing Message Specification）來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使得MMS協(xié)議成為智能設(shè)備設(shè)計(jì)中的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵。

由于MMS并不能完備地提供IEC61850標(biāo)準(zhǔn)所需要的數(shù)據(jù)類型和服務(wù)功能，在SCSM中存在著不少定義模糊甚至映射偏差的現(xiàn)象，很可能出現(xiàn)使用者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解不一致的情況。國(guó)家電力調(diào)度通信中心曾經(jīng)組織開展互操作實(shí)驗(yàn)，結(jié)果并不是很理想[3]。

目前IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)得到了廣泛關(guān)注，但在工程中大多是直接使用第三方開發(fā)工具。在第三方開發(fā)工具中已對(duì)SCSM進(jìn)行了封裝，使設(shè)計(jì)者不再需要考慮上述問(wèn)題。然而隨著變電站設(shè)備的專用性越來(lái)越強(qiáng)，在一些應(yīng)用場(chǎng)合需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪和簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)，在這種需求下，由于第三方開發(fā)工具帶來(lái)的種種限制，需要在通用平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)。

對(duì)于上述問(wèn)題，之前的研究大多著眼于如何成功完成映射[4-7]，而對(duì)映射過(guò)程中產(chǎn)生的偏差和矛盾的研究并不多。為盡量保證設(shè)備的互操縱性，之前一般都是使用完備、高兼容性的開發(fā)方案，但這也帶來(lái)了一定的冗余和浪費(fèi)。同時(shí)，在目前的一些方案中，還存在著與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)要求不太一致的地方。

本文在使用MMS實(shí)現(xiàn)IEC61850服務(wù)的過(guò)程中，就偏差和矛盾比較突出的設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、目錄服務(wù)及數(shù)據(jù)讀取服務(wù)三方面出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出既滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求、又能有效地減小資源浪費(fèi)的開發(fā)方案，在此基礎(chǔ)上使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于MMS的IEC61850服務(wù)器模型，并完成與第三方客戶端軟件的通信。

1 設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型的實(shí)現(xiàn)

在IEC61850中定義了ACSI用于設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和服務(wù)的建模[8-9]，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中定義的SCSM將這些抽象模型使用 MMS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[10]及服務(wù)[11]進(jìn)行具體的實(shí)現(xiàn)[12]。

ACSI中定義了5層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型：SERVER、LD（Logical Device）、LN（Logical Node）、DATA 和CB（Control Block）、DA（Data Attribute）和 CBA（CB 屬性），其中DATA和DA存在由自嵌套產(chǎn)生的層內(nèi)再次分層的現(xiàn)象。

如圖1所示，只有3種MMS數(shù)據(jù)類型被用在設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中：SERVER被映射到 VMD（Virtual Manufacturing Device），LD 被映射到 Domain，而 LN以及其中所包含的DATA、DA、CB和CBA全部被映射到一系列有嵌套關(guān)系的NV（Named Variable）。根據(jù)IEC61850-8-1中的描述，只有LN、DA和CB被映射為NV，但同樣據(jù)其所述在具體映射過(guò)程中包含了2次映射：第一次映射先將LN映射為獨(dú)立的NV，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的映射關(guān)系將該LN之中所有DATA及其DA、CB及其屬性映射為該LN的相互之間具有嵌套關(guān)系的組件；第二次映射將上述LN所映射的NV及其中所有組件映射到其所屬Domain中的一組平等關(guān)系的NV。所以原本在MMS定義中不具有自嵌套關(guān)系的NV類型實(shí)際上被當(dāng)作一個(gè)自嵌套的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用，且DA和CBA也被映射為NV?？芍?，一個(gè)LN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被映射為一棵NV樹。

圖1 ACSI數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型的映射Fig.1 Mapping of ACSI data structure

在ACSI中，每個(gè)DA實(shí)例都有一個(gè)確定的功能約束（FC），一個(gè)帶有FC的DA被稱為FCDA，與之類似每個(gè)CBA也都有一個(gè)確定的FC，并且同一個(gè)CB的所有屬性FC相同。

FC表征了某個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)例可以支持的服務(wù)類型，用于對(duì)外部訪問(wèn)的控制，對(duì)于CB而言其屬性FC同時(shí)表征了該控制模塊的類型。

由于FC在外部通信服務(wù)處理中的重要作用，所以其在映射后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中非常重要。如圖2所示，將DATA中所有FC相同的DA組成一個(gè)FCD，CB直接作為一個(gè)FCD，然后一個(gè)LN中所有FC相同的FCD組織在一起作為L(zhǎng)N的一個(gè)成員，根據(jù)LNFC-FCD-FCDA的拓?fù)潢P(guān)系在NV樹中組織數(shù)據(jù)。

圖2 ACSI和MMS數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的差異Fig.2 Difference of data topology between ACSI and MMS

在NV樹中，所有的LN、FC、FCD和FCDA是同等地位的變量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)用構(gòu)成方式為L(zhǎng)NFCFCDFCDA的字串作為名字被MMS服務(wù)用作節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)，節(jié)點(diǎn)在映射前的具體類型在映射過(guò)程中被消除。

由于MMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和ACSI的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不一致，所以在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)中，至少存在完全基于MMS、完全基于ACSI、混合模式及冗余模式這4類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式[13]。

在完全基于MMS的模式中，樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最上層是VMD，第2層是Domain，下面每層都是NV。該結(jié)構(gòu)便于MMS服務(wù)對(duì)其進(jìn)行成員的定位，卻完全破壞了ACSI的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)ACSI規(guī)范，在沒有FC的條件下訪問(wèn)DATA需要忽略第2層NV直接對(duì)第3層進(jìn)行訪問(wèn)，原本的一個(gè)DATA被拆成了若干FCD來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)，會(huì)增加搜索開銷。文獻(xiàn)[13]在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，但仍使用MMS的數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將多層NV根據(jù)實(shí)際ACSI含義進(jìn)行單獨(dú)的類型定義以體現(xiàn)層間的區(qū)別，沒有本質(zhì)上的變化。

完全基于ACSI的模式利于設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)的訪問(wèn)，但是該結(jié)構(gòu)中缺少FC。一個(gè)簡(jiǎn)單的處理方式就是文獻(xiàn)[14]中提出的ACSI-FC混合模式，除了基本信息外，每個(gè)DA再添加一個(gè)FC信息，在通過(guò)MMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)訪問(wèn)FCD時(shí)需要遍歷該DATA的所有DA，然后對(duì)葉節(jié)點(diǎn)根據(jù)FC進(jìn)行過(guò)濾。訪問(wèn)時(shí)必須遍歷所有DA才能確定某個(gè)FC在LN或DATA中是否存在。文獻(xiàn)[15]的解決方法則是在LN和DATA中添加一個(gè)FC列表來(lái)記錄其所包含的FC類型。

本文使用基于ACSI的混合模式，如圖3所示。因?yàn)樵O(shè)備的內(nèi)部智能系統(tǒng)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)系更加緊密，數(shù)據(jù)組織的邏輯性也更好。

圖3 基于ACSI拓?fù)涞臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.3 Data structure design based on ACSI topology

由于DATA和DA都有復(fù)合的情況，且CB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與它們相近，所以統(tǒng)一建模為IedData類型。IedData 類型是一個(gè)｛Name，F(xiàn)C，Type，Len，Value｝的五元組。Type除了用于NV樹葉節(jié)點(diǎn)的基本數(shù)據(jù)類型外，還包含了DATA、復(fù)合DA、CB等類型用于非葉節(jié)點(diǎn)；FC是這個(gè)節(jié)點(diǎn)的FC標(biāo)識(shí)；Len在不同的類型中含義不同；Value是一個(gè)union類型，根據(jù)Type來(lái)確定被使用的是哪一個(gè)成員。使用這種方式的優(yōu)勢(shì)在于，LN之下的DATA、CB及其屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立、搜索和訪問(wèn)在程序?qū)崿F(xiàn)可以統(tǒng)一進(jìn)行。而對(duì)于SERVER、LD和LN都單獨(dú)建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，IedLogicalNode同樣用一個(gè)FC標(biāo)識(shí)來(lái)表示LN的數(shù)據(jù)類型中的FC類型。圖4為使用IedData類型建立的DATA對(duì)象實(shí)例。

使用基于ACSI的模式時(shí)，最關(guān)鍵的問(wèn)題是如何進(jìn)行FC的實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[15]中使用鏈表來(lái)存儲(chǔ)FC，但存儲(chǔ)和搜索的開銷都會(huì)比較大，本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。

由于一共只有17種FC，所以使用一個(gè)UINT32中的二進(jìn)制位權(quán)來(lái)表示FC：每個(gè)單獨(dú)的FC標(biāo)識(shí)都是一個(gè)2n的數(shù)值且n的取值不同，那么一個(gè)LN或DATA的FC標(biāo)識(shí)只需用其所有成員的FC標(biāo)識(shí)進(jìn)行位或操作即可很方便地得到。

圖4 使用IedData類型建立的DATA對(duì)象實(shí)例Fig.4 Example of object constructed with IedData

而在對(duì)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索或遍歷時(shí)，如果有確定的一個(gè)或多個(gè)FC限制，則將它們進(jìn)行位或操作后得到一個(gè)“過(guò)濾器”，與結(jié)構(gòu)樹中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的FC進(jìn)行位與操作，如果結(jié)果為零則跳過(guò)這一節(jié)點(diǎn)。如果沒有FC限制，則使用0xFFFFFFFF進(jìn)行搜索即可。在設(shè)備互操作需求的不斷發(fā)展中可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)若干個(gè)FC同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)的情況，這種方式將會(huì)明顯比使用FC列表的方式更便捷。

在各種FC中，控制對(duì)象（CO）和SP（設(shè)定值）處理起來(lái)比較麻煩。

SP可能出現(xiàn)在CB中也可能出現(xiàn)在DATA中，而在標(biāo)準(zhǔn)中這2種情況的外部訪問(wèn)限制并不相同，所以使用2個(gè)不同的FC值來(lái)標(biāo)記：CB及其屬性為SPb，DATA或DA為SPd。以FC=SP為條件搜索時(shí)用上述2個(gè)FC值的位或結(jié)果作為“過(guò)濾器”，同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行搜索，將這個(gè)“過(guò)濾器”與當(dāng)前IedData節(jié)點(diǎn)的FC值進(jìn)行位與即可得到唯一的FC值。

控制對(duì)象特定用于ACSI控制服務(wù)，允許目錄而不允許讀取，結(jié)構(gòu)固定，內(nèi)部系統(tǒng)也沒有讀取的需要，所以在開發(fā)過(guò)程中選擇不實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象，只進(jìn)行FC值的標(biāo)記以表示這個(gè)DATA包含控制對(duì)象，在目錄服務(wù)中對(duì)其FC進(jìn)行特殊處理。

由于映射中數(shù)據(jù)類型及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，再加上服務(wù)功能本身的一些限制，導(dǎo)致在服務(wù)的映射中會(huì)出現(xiàn)偏差甚至矛盾，在目錄和數(shù)值讀取服務(wù)上表現(xiàn)的最為嚴(yán)重，下面將對(duì)其具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。

2 兩級(jí)目錄服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

ACSI對(duì)5層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型中的上面4層都定義了目錄服務(wù)，用于獲取各節(jié)點(diǎn)包含的下一層節(jié)點(diǎn)信息。而在SCSM中，這一系列服務(wù)只映射為2種MMS服務(wù)。由于不同層上的服務(wù)被映射成同一種服務(wù)，加之?dāng)?shù)據(jù)組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，在服務(wù)的實(shí)現(xiàn)中存在著一些矛盾[16]。

目錄服務(wù)映射關(guān)系如表1所示。在MMS中，GetNameList請(qǐng)求的參數(shù)包括特定類型和數(shù)據(jù)類型，結(jié)合設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，只有部分請(qǐng)求參數(shù)有對(duì)應(yīng)的ACSI含義，對(duì)于其他請(qǐng)求情況可以回復(fù)服務(wù)錯(cuò)誤或者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行回復(fù)。通過(guò)GetNameList（Domain，VMD-specific）實(shí)現(xiàn) GetServerDirectory 時(shí)，服務(wù)的功能在映射時(shí)沒有出現(xiàn)改變，但是對(duì)于5層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中下面4層的目錄服務(wù)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。GetNameList（NV，Domain-specific）服務(wù)可以獲取一個(gè)Domain中的所有NV對(duì)象的名字，即在ACSI中所提出的分類型、分層次的目錄獲取實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的；此外，由于FCDA也被當(dāng)作NV來(lái)處理，按照MMS其也會(huì)被包含在獲取結(jié)果中，但是按照ACSI規(guī)范則屬于無(wú)效信息。

表1 目錄服務(wù)映射關(guān)系Tab.1 Mapping of directory service

在MMS中，GetVariableAccessAttribute用于NV對(duì)象的類型定義，在返回的完整結(jié)構(gòu)的樹形類型定義描述中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含了其名字，即該服務(wù)一次性返回2個(gè)ACSI服務(wù)原型所需要的結(jié)果。此外，在ACSI規(guī)范中，被獲取對(duì)象只要求返回最高層子節(jié)點(diǎn)的信息，而被請(qǐng)求被限制為FCD和FCDA。

在目錄服務(wù)的映射過(guò)程中，共同點(diǎn)是MMS服務(wù)覆蓋了ACSI服務(wù)的需求，但有可能超出ACSI范圍的功能，或者返回多余的ACSI所請(qǐng)求的信息。同時(shí)，映射之后的2層服務(wù)的覆蓋范圍之間存在著重疊。

根據(jù)MMS，僅使用單一的GetNameList請(qǐng)求即可獲得除葉節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)類型外的完整設(shè)備結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)這個(gè)服務(wù)的返回結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重建的單位工作量和總工作量都很大，通?？蛻舳思词公@取了全部的名字，仍然需對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾來(lái)選取需要的部分，而之后如果需要下層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則再次發(fā)送GetVariableAccessAttribute請(qǐng)求，如SIEMENS公司的IEC Browser對(duì)收到的名字列表過(guò)濾到頂層FCD，而OMICRON公司的IEDScout則過(guò)濾到LN。ACSI樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致被過(guò)濾的無(wú)效信息占據(jù)了大部分返回結(jié)果。這些無(wú)效信息的傳輸浪費(fèi)了一定的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且即使目錄服務(wù)并不被頻繁調(diào)用，在服務(wù)器端也需要為目錄服務(wù)的響應(yīng)提供更多的資源，如目錄列表的存儲(chǔ)空間等。

基于客戶端的上述應(yīng)用特性，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)時(shí)可以不依循MMS，而主動(dòng)對(duì)名字列表進(jìn)行過(guò)濾，只發(fā)送其中位于樹形結(jié)構(gòu)上部的部分[16]。但是使用這種方法后，如果客戶端不接受服務(wù)器的主動(dòng)過(guò)濾，可能會(huì)出現(xiàn)互操作性問(wèn)題。

雖然進(jìn)行主動(dòng)過(guò)濾并不滿足MMS，但是根據(jù)ACSI的服務(wù)規(guī)范，服務(wù)器是可以進(jìn)行主動(dòng)過(guò)濾的。由于所實(shí)現(xiàn)的是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)，雖然適應(yīng)性可能會(huì)降低，但MMS只是實(shí)現(xiàn)ACSI的一個(gè)工具，進(jìn)行主動(dòng)過(guò)濾仍然是一種合理的選擇。主動(dòng)過(guò)濾后，只要服務(wù)器能夠?qū)杉?jí)目錄服務(wù)覆蓋整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，那么整個(gè)目錄服務(wù)就是完備的。

如果依循 ACSI規(guī)范，GetLogicalNodeDirectory所返回的最小單元應(yīng)該是DATA，但在真實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中沒有這一層，那么這個(gè)過(guò)濾的分界線可以選擇FCD（保留 3～4層 NV）、頂層 FCD（保留 3層 NV）或者 FC（保留 2層 NV）。

如果只考慮服務(wù)器端，為了較高的兼容性，可以選擇過(guò)濾到FCD。如果同時(shí)考慮通信雙方，一種比較理想的實(shí)現(xiàn)方式如圖5所示?？蛻舳司哂幸欢ǖ淖儎?dòng)性，在使用GetNameList獲取上層目錄結(jié)構(gòu)后，根據(jù)服務(wù)器端的返回結(jié)果來(lái)選擇合適的GetVariableAccessAttribute獲取下層目錄結(jié)構(gòu)，使得兩級(jí)目錄服務(wù)沒有交疊的部分或盡量減小交疊的部分；而服務(wù)器端則根據(jù)具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇合適的過(guò)濾分界線，如在測(cè)量和計(jì)算等功能的LN中，DATA和DA的復(fù)合很普遍，分界線的選擇可以偏低一些，而如果DATA、DA均較簡(jiǎn)單，則分界線的選擇可以偏高一些，如以FC為分界線。當(dāng)然這需要服務(wù)器端和客戶端雙方的配合。

圖5 需要通信雙方配合的兩級(jí)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)Fig.5 Implement of 2-level directory service

GetVariableAccessAttribute同時(shí)關(guān)系到數(shù)據(jù)讀取服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，將在下一節(jié)中進(jìn)行進(jìn)一步分析。

3 數(shù)據(jù)讀取服務(wù)及下層目錄服務(wù)的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)

很多ACSI服務(wù)都被映射到了MMS的Read服務(wù)。這些服務(wù)中的GetDataSetValues、GetLogStatus-Value和Select比較特殊，其他服務(wù)本質(zhì)上都是對(duì)NV的數(shù)據(jù)讀取，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)。如表2所示，ACSI服務(wù)的被讀取對(duì)象的范圍涵蓋了所有映射到NV的類型。

表2 被映射到NV讀取的全部ACSI服務(wù)Tab.2 All ACSI services mapped to NV reading service

Read服務(wù)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中應(yīng)該提供對(duì)所有映射到NV類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的支持，但是需要加入一些限制，以更好地貼合ACSI的功能及限制。

在ACSI規(guī)范中，GetAllDataValues服務(wù)要求同時(shí)返回成員的引用和成員的值，但是Read服務(wù)并不支持引用的返回。如果客戶端想要獲取成員的引用，就只能通過(guò)GetVariableAccessAttribute這一目錄服務(wù)變通地實(shí)現(xiàn)，例如IEC Browser就使用了這一方法。這個(gè)請(qǐng)求有時(shí)是在IEC61850目錄服務(wù)范圍之外的，但是服務(wù)器在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)要考慮到客戶端的這種需求，將其認(rèn)為是數(shù)據(jù)讀取服務(wù)的一部分。

如表3所示，IEC61850中存在只允許目錄而不允許讀取的情況。嚴(yán)格按照MMS進(jìn)行的請(qǐng)求響應(yīng)可能會(huì)違反ACSI規(guī)范，如在讀服務(wù)的響應(yīng)中出現(xiàn)了FC=CO的控制對(duì)象；如果嚴(yán)格按照IEC61850的服務(wù)功能和訪問(wèn)限制來(lái)進(jìn)行請(qǐng)求響應(yīng)，則可能會(huì)出現(xiàn)某個(gè)實(shí)例對(duì)應(yīng)的目錄服務(wù)響應(yīng)和讀服務(wù)的響應(yīng)中樹結(jié)構(gòu)不一致，如對(duì)一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行GetVariable-AccessAttribute請(qǐng)求和Read請(qǐng)求，F(xiàn)C=CO的對(duì)象應(yīng)該包含在前者的結(jié)果中而不包含在后者的結(jié)果中，這種情況可能會(huì)引起誤解，實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要基于ACSI規(guī)范對(duì)服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)進(jìn)行一定的改動(dòng)來(lái)避免這一問(wèn)題。下面針對(duì)不同的被請(qǐng)求對(duì)象類型對(duì)這2個(gè)服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行分析。

表3 FC的訪問(wèn)限制Tab.3 Access constraint of FC

a.對(duì)LN的請(qǐng)求。由于ACSI對(duì)LN服務(wù)模型的GetAllDataVaules這一服務(wù)的功能描述是返回一個(gè)LN中的全部DATA或者某FC的全部DATA的值，而CB的值不應(yīng)包含在返回結(jié)果中。所以在服務(wù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，只返回 FC 值為 ST、MX、CF、DC、EX、SG、SE、SPd的IedData實(shí)例對(duì)象的值，在具體程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程中使用這些FC值的位或結(jié)果作為“過(guò)濾器”對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行搜索并生成結(jié)構(gòu)相同的回復(fù)報(bào)文即可。而對(duì)應(yīng)的GetVariableAccessAttribute請(qǐng)求并不在IEC61850目錄服務(wù)范圍內(nèi)，所以在其回復(fù)中也只返回這些對(duì)象的結(jié)構(gòu)，這樣這2個(gè)服務(wù)的回復(fù)結(jié)果的樹結(jié)構(gòu)就是一致的。

b.對(duì)FC的請(qǐng)求。在數(shù)據(jù)讀取中，該請(qǐng)求仍然屬于GetAllDataVaules服務(wù)，而在目錄獲取中沒有對(duì)應(yīng)的IEC61850服務(wù)。所以對(duì)控制對(duì)象及CB，即FC=CO、RP、BR、LG、GS、GO、MS、US、SC 的讀數(shù)據(jù)請(qǐng)求予以拒絕，但是對(duì)目錄服務(wù)請(qǐng)求可以按照MMS來(lái)回復(fù)；對(duì)FC=SP的情況在目錄請(qǐng)求和讀請(qǐng)求的回復(fù)中都只返回FC值為SPd的IedData對(duì)象的值；其余FC的讀請(qǐng)求和目錄請(qǐng)求均按照MMS進(jìn)行。

c.對(duì)FCD或FCDA的請(qǐng)求。在這種情況下不存在訪問(wèn)對(duì)象一部分屬性允許讀取而另一部分屬性不允許讀取的情況，而目錄獲取也有對(duì)應(yīng)的IEC61850服務(wù)。所以直接按照FC訪問(wèn)權(quán)限的要求進(jìn)行服務(wù)的設(shè)計(jì)，讀服務(wù)只拒絕對(duì)控制對(duì)象的讀?。‵C=CO的請(qǐng)求），其余請(qǐng)求都根據(jù)MMS來(lái)進(jìn)行，而所有目錄請(qǐng)求都根據(jù)MMS來(lái)進(jìn)行。

在這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，首先依據(jù)的是ACSI的服務(wù)規(guī)范，在沒有ACSI規(guī)范要求的部分則以減少誤解為目的并兼顧MMS進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種處理方法并不完全滿足MMS，與上層目錄服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案相同，是有理論依據(jù)的。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文在PC環(huán)境中，基于TCP套接字、使用C語(yǔ)言進(jìn)行了通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以變壓器溫度傳感器為背景建立了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行仿真。

所實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)與2款第三方客戶端軟件——SIEMENS公司的IEC Browser和OMICRON公司的IEDScout成功進(jìn)行了通信，從而驗(yàn)證了方案的可行性，并在一定程度上證明了所提方案的兼容性。

在所實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)中，在GetNameList（NV，Domain-specific）的響應(yīng)中，分別測(cè)試了3種不同的過(guò)濾分界線及其對(duì)應(yīng)的返回列表長(zhǎng)度。過(guò)濾分界線為FC、FCD和不過(guò)濾3種情況下，報(bào)文長(zhǎng)度分別為9、21和59。所使用的2款客戶端軟件只有IEC Browser在過(guò)濾到FC的情況下可能會(huì)出現(xiàn)一些兼容性問(wèn)題，但對(duì)實(shí)際功能沒有太大影響；其他情況下都能夠非常順利地在客戶端建立服務(wù)器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

在這個(gè)測(cè)試中，報(bào)文的響應(yīng)速度主要取決于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。但是即使對(duì)于這樣簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在不進(jìn)行列表主動(dòng)過(guò)濾時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)報(bào)文已經(jīng)需要分片傳輸，在增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸量的同時(shí)，也增加了近1倍的響應(yīng)時(shí)間，這說(shuō)明進(jìn)行主動(dòng)過(guò)濾是必要的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)IEC61850通過(guò)SCSM映射到MMS過(guò)程中出現(xiàn)的一些矛盾進(jìn)行了分析，并提出了可行的解決方案，且在通信服務(wù)器模型中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并與2款第三方軟件成功通信。

對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，一個(gè)好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該能同時(shí)滿足來(lái)自內(nèi)部系統(tǒng)和外部通信方的數(shù)據(jù)訪問(wèn)需求，而在該過(guò)程中如何處理FC是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

對(duì)于通信服務(wù)而言，由于映射過(guò)程中出現(xiàn)的功能偏差，使得一些服務(wù)基于ACSI服務(wù)規(guī)范和MMS服務(wù)規(guī)范可以產(chǎn)生完全不同的實(shí)現(xiàn)方案，所以也不存在唯一的“正確方法”。本文所提實(shí)現(xiàn)方案的核心思想是以ACSI規(guī)范為基本出發(fā)點(diǎn)，兼顧MMS且盡可能降低通信中的誤解和資源浪費(fèi)，并根據(jù)這一思想對(duì)目錄服務(wù)及數(shù)據(jù)讀取服務(wù)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

由于通信過(guò)程必須由服務(wù)器和客戶端協(xié)作完成，本文提出的方案也需要通信雙方共同遵守才能起到應(yīng)有的作用。本文所提方案能夠完全滿足ACSI規(guī)范所涉及的范圍，即其在通信雙方都以ACSI規(guī)范為根本的情況下不會(huì)出現(xiàn)兼容性問(wèn)題。