IEC 61850标准中ACSI映射实现研究

摘要：IEC 61850是下一代变电站的无缝通信标准，ACSI是IEC 61850规范的一套抽象通信服务接口，它的映射实现是IEC 61850应用的关键所在。针对IEC 61850具体应用中智能电子设备IED开发的目的，通过对ACSI与MMS(制造报文协议)技术特点的分析，构建ACSI映射实现的模型，设计ACSI到MMS映射实现的详细流程与方法，提出了ACSI实现框架三部分并与ACSI到XML的映射进行了比较。结果表明该研究为开发符合IEC 61850标准的变电站通信系统提供了技术依据。
关键词：IEC 61850；变电站自动化系统；ACSI MMS；IED；XML

0 引言
IEC 61850是关于变电站自动化系统结构和数据通信的国际标准，目的是使变电站内不同厂家的智能电子设备(IED)之间通过一种标准实现互操作和信息共享，取消多种协议转换环节和转换设备，使系统调试更加便捷，实现“一个世界、一种技术、一个标准”。
IEC 61850规约体系完善，相对于基于报文结构的传统规约，应用面向对象技术的IEC 61850有明显的特点和优势。它提出系统的分层结构，采用数据对象统一建模，将映射的方法和具体网络独立，提供基于SCL的系统配置管理，使协议拥有足够的开放性以适应未来的变电站通信发展的要求。IEC 61850定义了抽象通信服务接口ACSI，它的作用在于约束厂家在装置实现通信中，对IED功能与涉及的数据进行标准化，以达到互操作。因此IEC 61850的应用关键就是抽象通信服务接口ACSI映射的实现。

1 ACSI概述
ACSI(Abstract Communication Service Interface)的产生来源于人们对现实设备的实践经验抽象，主要定义了各类通信服务与通信对象及参数，它与下层通信系统独立，与采用的通信协议和具体的实现方法无关。ACSI主要设定了各类服务模型包括连接服务模型、变量访问服务模型、数据传输服务模型、设备控制服务模型、文件传输服务模型、时钟同步服务模型等。这些服务模型定义了通信对象以及如何对这些对象进行访问，实现客户应用端和服务器应用端的通信，完成实时数据的访问和检索、对设备的控制、时间报告和记录、设备的自我描述等。
为了保证ACSI的独立性以及适合未来的网络技术通信发展的变化，IEC 61850协议中并没有具体指定实现ACSI的方法，只提供了特殊通信服务映射(SCSM)来描述映射过程，在IEC 61850-8-1部分定义了ACSI映射到制造报文规范MMS。由于不同类型的SCSM之间无法直接互操作，所以标准目前只规范了到MMS的映射。

2 MMS简介
MMS(Manufaeturing Message Specification)即ISO／IEC 9506，是ISO TC184提出在异构网络环境下，智能设备之间实现实时数据交换与监控的一套国际报文规范。MMS所提供的服务有很强的通用性，已经广泛运用于汽车制造，航空，化工、电力等工业自动化领域。
MMS具有以下三大优势：实现互操作；实现独立；实现异构环境下数据访问。以往通信标准中提供的互操作，或者对网络连接、设备型号、功能的执行等做了过多限制或者规范的不足，直到MMS标准的产生才改变了这种局面。MMS同时实现了独立性，使用户不再受限于选择固定的设备提供商，只要是符合MMS标准并能实现相同功能的设备就可以进行替换，这种独立性还体现在网络连接和功能的实现上。MMS还实现了异构环境下的数据访问，以往大部分通信机制提供的只是一种简单的字节队列信息在网络中传输的机制，缺乏独立性，而MMS对传递的信息提供了更多的限定和结构化抽象，屏蔽了实际设备内部特性，在表示层采用ASN．1的BER编码。

3 ACSI映射实现模型
实现IEC 61850的关键在于实现协议中规范的ACSI到MMS或其他中间件的映射。如图1所示。

ACSl只提供了类模型与服务，不存在ACSI PDU，ACSI通过各自特定的映射方式SCSM映射到应用层或CORBA中间件技术。以MMS方式为例，标准规定采用ASN．1的BER编码方式构造MMS PDU(MMS Protocol Data Units)。对于底层协议栈可以自行设计实现OSI协议栈，也可以直接建立在TCP／IP协议基础之上。SCSM是具体的ACSI映射的实现，描述了映射实现的过程。