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1、3.1 概述IEC61850标准不仅给变电站自动化系统提供最完备的通信标准，而且能够对数字化变电站应用技术做好最大的支撑。IEC61850标准还运用到给变电站的自动化系统所处理的对象建立了一致的模型，这个操作主要是根据该通信标准来进行的；而且在整个过程中还需要采用相关的技术和接口，主要有面向对象技术和抽象服务通信接口(AbstractCommunication)，而且该接口是不依赖系统所具有的网络的结构的，同时还应用了GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvent)，它是针对通用对象的，传输实时性要求高的事件；使用XML文档对装置数据内容和结构进行描述；提
2、出SCL(StationConfigurationLanguage)语言描述变电站配置。目的是实现设备间的无缝连接，达到“即插即用”，“一个世界、一种技术、一个标准”是工业控制通信所追求的最终目标。1下面主要从十个方面来对IEC61850标准进行相关的介绍：IEC618501基本原则，对IEC61850标准的总体情况进行了简单的说明；IEC618502相关专业用语的阐述；IEC618503有关的规范和要求，主要有关于质量方面(是否可靠，是否可以进行维护，所用的系统是否具有可用性，是否轻便，而且安全)，应该处于哪一种环境中，其他的辅助性服务有哪些，除此之外的标准和规范有什么。IEC618504对
3、于系统和工程方面所提出的要求和规范，工程方面：主要对工程实施过程中所应遵循的要求，比如参数分类、工程文件、工具等；系统方面：周期，主要包括工程交接以及交接后的支持；质量方面：主要是对这一标准实施过程中质量管理的流程。IEC618505功能和装置模型的相关概述，主要是阐述了一些概念和功能的定义，如逻辑节点的途径，逻辑通信链路，通信信息片PICOM；IEC618506结构语言，主要一些形式语言描述，包括装置和系统属性；IEC6185071阐述了变电站和馈线设备的使用是基于什么理论知识以及采用的是什么模式运作的。IEC6185072针对变电站和馈线设备，对其中所采用的用于通讯的结构的描述抽象通信服务
4、接口ACSI，主要是定义它所采用的服务接口、服务的标准以及所采用的数据库的具体模型；IEC6185073对公共数据级别和属性这两种用于变电站和馈线设备的通讯结构进行了相关描述和定义；IEC6185074对兼容的逻辑节点和数据对象DO寻址这两种用于变电站和馈线设备的通讯结构进行了相关描述和定义；.IEC618508变电站和间隔层内以及变电站层和间隔层之间的特殊通信服务映射SCSM；IEC618509间隔层和过程层内以及间隔层和过程层之间特殊通信服务映射SCSM；IEC6185010最终测试。通过以上的十个组成部分，不难发现，在网络和系统方面，该体系对变电站自动化系统给出了十分到位的阐述和规范。3
5、.2 IEC61850的基本术语(1)功能(Function)类似于继电保护、监视、控制这样的工作任务就是所谓的功能，即系统所需要完成的工作。子功能之间是可以进行数据的交换的，一般被叫做逻辑节点，而且多个子功能可以构成一个功能，也就是说，功能与功能之间如果想要实现数据的交换，其中所要涉及的逻辑节点至少是一个。(2)逻辑节点LN(LogicalNode)逻辑节点其实对应的就是设备内部的功能，只不过它是功能最小单元，系统内数据的交换都是通过逻辑节点来实现的，所采用的方式是逻辑连接，而且逻辑节点的定义主要是来自于它所拥有的数据和方法。在二次系统中的映射才是逻辑节点，而且这些逻辑节点都是关于主设备的，
6、这样的映射有本地或远方的I/O、智能传感器和传动装置等，也就是说，主设备自己并不是作为逻辑节点存在的。(3)逻辑设备LD(LogicalDevice)在通信过程中，需要使得相关的逻辑节点和数据集中在一起，已完成通信的目的，这是就需要一种逻辑设备，它实质上是一种虚拟设备。类似于数据集(DataSet)这样的信息列表，它里边包含着大量的信息，而且逻辑设备对其的访问相对来说是比较频繁的，所以通常情况下，这样的信息列表是存在于逻辑设备中的。如果一个设备是以IEC61850标准为基础的，它完全可以实现一对多的映射，即根据自身的需要，将一个设备映射为多个设备，然而，如果该设备不是以IEC61850标准定义
7、的，我们也可以根据自身的情况，对相关的逻辑设备进行定义。通信信息片PICOM通信信息片主要是针对用于交换的数据来定义的，这些数据是在两个逻辑节点间被传输，借助特定的途径进行的，而且这些数据本身也是带有通信属性的。任何一个物理设备所能拥有的功能都是不止一个，而且可被分解成许多的节点，在这些节点间所进行的通信操作都是借助PICOM来完成的。如果将通信信息片进行分类的话，大致可以分为七种报文类型，这七种类型各自的性能形成了他们的属性范围。(5)服务器(Server)一些行为在设备的外部是可以看得到的，这样的情况通常是由服务器来表示的，一个服务器往往是作为一个功能结点存在于网络的通信中的，它拥有一定的
8、资源，可以提供给其他的功能结点使用，或者说可以被其他的功能结点进行访问。软件算法中如果存在逻辑上的再分，这可能会形成一个服务器，而且这样的服务器所拥有的功能是能够对自己的操作进行对立的控制的。如图31所示，该图显示的是上文所涉及到相关概念以及关系。功能1物Mi抵旧7物冗设齐I弊I陆艇壮甘迸按1-|；论叩上找祈尚ffM：皓昭卅述按i、弋I说n|!:；紐图3.1功能、逻辑节点和物理设备的关系许多个数据属性可以组成一个完整的数据对象，然后再由多个这样的对象构成一个逻辑节点，而多个这样的逻辑节点可构成一个逻辑设备，如距离保护PDIS、断路器XCBR；最后如图3.2所示，一个或多个这样的逻辑设备就可以形
9、成一个完成的服务器。多种数据的类型，值和功能约束FC(FunctionConstraint)共同构成了数据的属性。Classof】b然1科547口Exarri|ilejLoihmonDqIjCI伯瓷出：detune币门Nodechs&esdefiiikePBisiirois.图3.2IEC61850抽象的数据模型下图3.3是IEC61850的抽象模型图，其中右边部分为实际系统的层次模型,而左边则是逻辑功能上的层次模型。图3.3IEC61850有关SAS的抽象模型在上面已经介绍了服务器的组成，我们知道多个数据对象可构成一个逻辑节点，而这些数据是具备特定的含意的，而且在IEC61850-7-4中已
10、经给出了约90个逻辑节点的定义描述。在变电站的自动化系统中存在着许许多多的逻辑节点，它们是具备一定功能的最小的单元，系统实现各种功能都是需要依赖这些最小的功能单位的，图3.4是断路器的图例，图中的“Pos”就是断路器所在的位置，而它的运行模式则由“Mod”来表示。数据拥有各种各样的类型，虽然在图形中没有给出来，但是IEC61850-7-3中的公共数据类CDC可以查到相关的数据类型，比如双点状态DPS和测量值MV等。对于逻辑节点和数据，它们的名称都是经过统一的标准规范化的。对于数据的控制，则是由逻辑节点所拥有的服务或接口来完成的，如图3.5所示给出了它的基本构件块。逻辑节点(*hXCB数据(Sf
11、l：Mod4敷据(如Po图3.4逻辑节点以及数据图逻辑节点卷制1取代1读冯F图3.5逻辑节点基本构件块从抽象的角度看，图3.6可以用来描述逻辑节点的接口，其中的通信信息片就是它所传输的内容。响应报告通信信息片通信恒臭片逵辑节点控制图3.6逻辑节点和通信信息片3.3 IEC61850标准的核心技术要素3.3.1面向对象建模技术UML统一建模语言是在1994年形成的，在完成的过程中，它采纳了许许多多的意见和建议。UML统一建模语言根据Booch方法、对象模型技术OMT(objectModelingTechnique)方法和面向对象软件工程0OSE(Object-OrientedSoftwareEn
12、gineering)等等诸多著名的理论与技术组合而成，它是是一种可视化的语言，不管是从表达还是功能上来看都是非常强大的，因为它得到了很好的定义，并且其适应性也是非常地广泛普遍。另外，它能够与工程领域进行很好的融合，主要是融合了它的思想、方法和技术，正因为如此，它对于面向对象的分析和设计是非常重要的，更值得一提的是，它也能够很好地支持软件开发，尤其是那些根据不同需要所设计的软件的开发。从标准性、系统性、可视化和自动化这四个方面来考虑的话，UML具备了很大的优点，因此它被IEC选为建模语言，如IEC61850、IEC61970等。电力系统是一个复杂的系统，这不仅是因为它所应用的软件越来越高端，而且
13、它本身就是一个巨型的互联系统，正因为如此，电力系统选择了以UML为标准进行建模。应用UML语言进行建模，首先需要将实际问题抽象化，然后根据抽象后的情况建立准确的模型。模型一旦建立，电力系统就像拥有了一套完整固定的工作程序，它既能够独立于信息的内部表示，促使异构系统的集成能够更加的简化3.3.2软件复用技术生产软件时，人们所关心重视的主要是它的效率和质量问题，为了能够更好地解决这一问题，也为了能够使软件得到更好的使用，对于软件工程学，它们最关心的问题主要是相关技术的研发，这种技术被称为软件复用技术。软件复用大致可包括为函数、继承、组件、设计模式和架构这五种层次的复用。函数复用和继承复用分别基于过
14、程语言和对象技术，但是实践已经表明，这两种复用是无法大规模被实现的。因为，组件复用、设计模式复用和架构复用是当前世界研究的一个热点。1)组件复用对象和组件二者看来，组件还是更具备优势的。封装和继承是面向对象技术的关键所在，而可插入性则是面向组件技术所关心的。如果在封装上运用组件技术，封装的几乎全部之处都能够被很好地埋藏起来，但是公用接口是个例外。从客户程序来看，运用组建复用可以把实现语言和物理位置都能够较好地隐藏起来。不同的客户程序可以使用相同的组件来完成相关的操作，这主要是因为组件拥有比较合理的设计方案，这样的操作使得在二进制的层面上能够实现复用性。到目前为止，在应用组件技术的时候，所采用的
15、最为常见的三种标准主要是CORBA标准、Microsoft的COM/DCOM标准以及Sun公司的EJB标准，它们都是由国际对象管理组织OMG制定的。在软件方面，为了使得拥有“即插即用”的功能，“软件总线”的概念在组件技术中得到了体现和应用。为了使IEC61850/61970得到应用，就必须采用相关的标准和技术，这个过程主要应用的是特定的软件总线标准和技术。2)设计模式复用1995年，Gamma等人一起撰写了名为“DesignPatterns-ElementsofReusableObject-OrientedSoftware”这一本问答的巨作。这本书的出现，使得面向对象从理论向设计模式技术研究转变。其实，面向对象设计模式就是从一般到特殊的一个过程，也就是对实际系统的方案进行抽象化，得到了更为普遍的，可以反复使用的一种设计结构和模式，如果要从现象上来看这种面向对象设计模式，可以在它的设计思想和相关范例中体验到该种模式。这样的设计模式IEC61850/61970标准中大量存在。3)体系结构复用软件系统分为多种层次，其中包括最高层次体系结构(SoftwareArchitecture)，这一体系结构的重用也是软件重用。从广义上来讲，设计模式涉及的方面很多，而软件架构体系就
