学海网

毕业论文-数字化变电站智能设备通信系统研究，共112页，

中文摘要
变电站的智能化和网络化建设是智能电网中的一个关键环节。由国际电工委
员会所制定的 IEC 61850 标准为变电站通信网络和变电站设备通信系统提供了完
整的规范，有着广阔的应用前景。对该标准的分析研究是在变电站智能设备设计
中不可或缺的一个部分，有着重要的现实意义。
本文首先总结 IEC 61850 标准所提出了智能设备通信系统抽象通信接口模
型，分析了在通信系统的实现过程中标准裁剪的可行性，并根据标准要求和变电
站功能需求提出基本的标准裁剪原则，为实际设备设计方案的制定提供了参考意
见。
由于 IEC 61850 的具体服务实现在很大程度上依赖于制造报文规范（MMS），
本文对 IEC 61850 中涉及的 MMS 标准进行了提炼，总结了通信接口的映射关系；
在此基础上实现基于 MMS 的 IEC 61850 通信终端模型，成功与第三方客户端进
行通信；并对通信协议栈、设备数据结构、基础服务等方面在实现过程中所存在
的问题进行了详细的阐述和分析，并提出可行的解决方案。
关键词：变电站通信系统；IEC 61850；制造报文规范（MMS）；特定通信服
务映射（SCSM）

ABSTRACT
Nowadays, substations are getting more and more intellgent as well as networked.
IEC 61850 established by Intenational Electrotechnical Commission is aimed at the
building of standardlized substation communication network in which highly
interoperability can be achieved among devices form different manufacturers. It’s
necessary and important to analyse IEC 61850 while designing of intelligent devices.
Firstly this article gives a brief summary of the key point of ACSI (Abstract
Communication Service Interface) described in IEC 61850. Then the idea of a tailored
implememtation of IEC 61850 is presented. Some basic rules for the communication
system tailoring are also suggested according to the funcational needs of
communication in substations as well as the the requirement from the standard
document.
As IEC 61850’s service interfaces are commonly mapped to Manufacturing
Message Specification (MMS), this thesis selects those parts which are related to IEC
61850 from the whole MMS and lists the mapping between the two standards. Based
on this work, a demo communication terminal is built up and successful
communication with third-party clients is achieved. Problems exist in the syetem
realization are presented and feasible solutions are proposed.
Keywords: Substation Communication System; IEC 61850; MMS; SCSM

目录
第 1 章 引言.. 1
1.1 项目背景 ..... 1
1.2 项目目标及研究意义 ..... 2
1.3 论文结构 ..... 3
第 2 章 IEC 61850 通信协议简介 5
2.1 设备功能性建模 ... 5
2.1.1 逻辑节点（LN） . 5
2.1.2 通用信息片（PICOM） 6
2.2 抽象通信服务接口（ACSI） .. 7
2.2.1 设备结构 .... 7
2.2.2 通信服务 ...11
2.3 特定通信服务映射（SCSM）......... 13
2.4 变电站配置描述语言（SCL） ........ 14
2.5 本章小结 ... 14
第 3 章 通信系统设计中的服务裁剪 .... 15
3.1 IEC 61850 标准的裁剪 .. 15
3.2 功能需求下的服务模型选择 . 16
3.2.1 设备结构获取 .... 16
3.2.2 实时的状态数据传输 .. 17
3.2.3 控制命令传输 .... 19
3.2.4 设备和通信系统配置 .. 22
3.2.5 其他功能需求 .... 23
3.3 服务模型的实现要求 ... 23
3.4 变电站通信的服务需求 ......... 26
第 4 章 IEC 61850 通信中的 MMS 环境........ 28
4.1 制造报文规范（MMS） ........ 28
4.2 IEC 61850 到 MMS 的映射 .... 29
4.2.1 类的映射关系 .... 29
4.2.1 对象拓扑结构的映射 .. 31
4.2.3 服务的映射关系 33
4.3 MMS 环境 .. 35
4.3.1 MMS 环境的网络通信协议栈 ......... 35
4.3.2 网络通信协议的功能 ... 36
4.4 ASN.1 及其编码规则 .... 37
4.5 本章小结 ... 39
第 5 章 基于 MMS 的 IEC 61850 通信终端设计与实现 ..... 40
5.1 程序整体结构 ..... 40
5.2 ASN.1 编解码器的开发 42
5.3 通信协议子系统的开发 ......... 43
5.3.1 协议层间接口函数定义 ........ 44
5.3.2 通信协议子系统的多线程实现 ...... 46
5.3.3 连接和拆接中的报文处理机制 ...... 47
5.4 设备数据结构的实现 ... 50
5.4.1 数据结构实现模式的分析 .... 50
5.4.2 基于 ACSI 拓扑的树形数据结构设计 ..... 52
5.4.3 FC 对外部操作访问的限制 ... 54
5.5 MMS 服务器子系统的开发 .... 55
5.5.1 所实现服务模型的选择 ........ 55
5.5.2 GetNameList 服务的功能映射......... 56
5.5.3 GetVariableAccessAttribute 服务的功能映射 ..... 58
5.5.4 Read 服务的功能映射 .. 59
5.5.5 目录功能的设计 60
5.5.6 数据读取功能的设计 .. 62
5.6 通信终端实现结果 ....... 64
第 6 章 结论 68
6.1 工作总结 ... 68
6.2 工作展望 ... 69
6.3 收获与体会 ......... 69
插图索引 ..... 71
表格索引 ..... 73
参考文献 ..... 74
致谢 .. 76
声明 .. 77
附录 A 外文资料的调研阅读报告 ........ 78
附录 B 参考表....... 96