1、东南大学硕士学位论文基于XML的SCL文件解析器的研究与开发姓名：夏玉裕申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：陆广香20070413摘要摘要随着现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，实时信息传送量成倍增多，对调度自动化系统和厂站自动化系统的数据通信提出了更高的要求。目前变电站自动化系统通信规约的情况是：几乎每个产品生产商都具有一套自己的标准，整个电网里运行的规约就可能达到上百种。为了能够实现变电站无缝通信，国际电工委员会推出了lEC 61850变电站通信网络和系统。IEC61850的目标是形成一个标准的开放式变电站自动化通信体系，使得来自不同制造商的IED之间实现良好的互操作性
2、。本文介绍了IEC 61850的历史发展背景以及国内外对lEC 61850的研究现状。通过和其它规约进行对比，描述了IEC 61850的六大特点：分层、抽象通信服务接口、自我描述、配置管理、统一建模、有面向未来的开放的体系结构。本文分析了IEC 61850的应用视窗、设备视窗和通信视窗，以及抽象通信服务接口和特殊通信服务映射。给出了变电站配置描述语言(SCL)的形成、优点以及用途，描述了SCL对象模型，分析了SCL的语法语义，结合lED配置器阐明了lED的数据配置和数据流向。本文分层分析了变电站配置描述模型的各个部分，详细说明了变电站配置描述模型中各个元素的功能和物理意义。然后对比新、旧变电站
3、配置描述模型，阐述了旧模型的缺陷和新模型的优点。本文介绍了制造报文规范(MMS)以及其在IEC 61850中的应用，完成了SCL文件解析器的开发，给出了IED配置器的信息模型，分析了数据模板和功能约束，最后详细研究了SCL文件解析器的原理、实现方法，并通过编写一个示例程序来实现了SCL文件的解析。关键词：变电站自动化IEC 61850可扩展标记语言变电站配置描述语言SCL文件解析器AbstractAlong with day by day complexity of modern electric network construction，power systemcapacity has be
4、en continually expending and the communication traffic of real time informationhas been increasing rapidly,which puts forward higher requirement of the data communication ofdispatch automation system end power plant or substation automation system(SAS)The currentstatus ofSAS communieation protocol i
5、s that almost each manufacturer has a kind ofprotocol SOthat there are hundreds of kinds of protocol running in power systemIn order to achievingseamless eonnnunication for substation，IEC developed IEC61850 Communication networks andSystem in Substations11“target of 1EC61850 is the open type substat
6、ion automation whichbecomes a standard system,making the intelligent electronic devicos(IED)from differentmanufactory having good interoperabilityThis paper introduced the background and current status of IEC61850 home and abroadItdescribed six primary features oflEe 61850 by comparing 1EC61850 with
7、 other protocolsThis paper analyzed the application view,device view and communication view ofIEC61850analyzed abstract communication service intefface(ACSl)end specific communication servicemapping(SCSM)Gave the development，advantage and use of substation configurationdescription language(SC”，descr
8、ibing SCL object model，analyzing SCL syntax end semanteme，clarifying the data configuration and data flow ofIEDThis pap日layered analyzed each part ofsubstation configuration description model in detailand explained the function end physical meaning ofeach element in the model through associatingeach
9、 element with real deviceThen，it expounded the limitation of old model and the strongpointofnew nile by comparisonThis paper introduced the Manufacturing Message Specification(MMS)and its application inthe IEC61850，it completed the development of SCL file Parser,gave the information model oflED conf
10、igurator,analyzed data template and function constraint，and finally researched theprincipie and implement methods of SCL file parser in detailTlli8 paper achieved the parse ofSCL files by designing and writing an example programKeywords：Substation Automation System,IEC 61850，XMLSCL，SCL file parser东南
11、大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下迸行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特II：II以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 建垂缝日期：12终f多东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文
12、外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：趸垂叠导师签名：第一章绪论11问题的提出第一章绪论电力远动系统是实现电力系统生产过程监视、控制、管理的重要手段，是电力系统自动化的重要组成部分。电力远动系统最初关注远动、远方保护及其远方通信，后来发展到电力系统控制及其通信领域，包括：SCADA(监视控制和数据获取)、EIMS(能量管理系统)、DMS(分布式管理系统)、DA(分布式自动化)、远方保护及其通信。现在进一步发展为电力系统管理及其信息交换，增加了和电力系统的计划、操作和管理有关的实时信息交换和非实时信息交换内
13、容。新一代电力远动系统的基础条件已经具备，电力远动系统将面临重大的技术革新”-4。111交电站自动化系统的现状随着现代社会政治、经济和文化生活的快速发展，日益剧增的电能需求已促使电力系统进入了一个大机组、大电网和超高压时代，500KV输变电工程的大量建设，逐渐形成一个以500KV变电站为主体的超高压电网。电网结构的日趋复杂化使得我们必须借助当今计算机的快速综合处理能力，实施对大电网运行管理的计算机监控，实现对投入系统运行的500KV变电站进行遥测、遥控、遥信、遥调，并进行统一的调度管理，监视大电网运行，实现电力系统安全经济运行。变电站自动化是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的，国外在
14、八十年代已有分散式变电站自动化系统问世，以西门子公司为例，该公司第一套全分散式变电站自动化系统LSA678早在1985年就在德国汉诺威投入运行，至1993年初已有300多套在德国及欧洲的各种等级的变电站运行。我国的变电站自动化工作起步较晚，大约从九十年代开始，初始阶段主要研制和生产集中式的变电站自动化系统，例如DISA1型，BJ一1型等。九十年代中期开始研制分散式变电站自动化系统，如DISA-2型，DISA3型等，与国外先进水平相比，大约有十年的差距。许多高校、科研单位、制造厂家以及规划设计、基建和运行部门在学习和借鉴国外先进技术的同时，正结合我国的实际情况共同努力继续开发更加符合我国国情的变
15、电站自动化系统。目前国内生产计算机监控系统的制造厂家还是比较多的，有采用西门子技术的南京中德、杭州能基等公司，有采用ABB技术的浙江刨维，维奥机电及ALSTOM等制造厂家，纯国产的有南瑞、四方、许继等。变电站计算机监控系统的引入，大大降低了变电站值班人员的工作强度，使得值班人员可以在控制楼内直接在计算机监控系统的后台主机上读取变电站内各设备的运行状态，并且可以通过计算机监控系统对设备进行操作，同时由于计算机监控系统软件中引入的电气闭锁逻辑，使得变电站的防误功能又加上了一道安全屏障，大大提高了变电站的安全运行系数。但是，问题也是接踵而来。由于目前系统中的计算机监控系统均为分散独立的产品，各厂家的
16、前台数据采集装置的数据通讯是封闭的，后台的监控软件也是各个厂家都有自己的通讯分析软件，通讯规约和数据格式也不同，甚至是同一厂家、同一型号的设备，在不同时期也是有差别。带来的结果是，在一个变电站计算机监控系统的应用，在间隔层一般都需要采用同一厂家的同一型号的测控装置，在后台也必须采用同一厂家的监控软件。由于监控系统制造厂家之间相互的技术壁垒，在实际的工程建设中，一个变电站的计算机监控系统是不可能采用两家以上制造厂家的产品的，不同厂家的设备之间必须进行规约转换，这样就带来了东南大学硕士学位论文两个直接的后果。首先，保护和计算机监控系统的通讯需要一系列的规约转换，有多少不同类型的保护和计算机监控系统
17、通讯就需要有多少个规约转换器，大大降低了数据处理的实时性和可靠性；其次，不同厂家多样的规约，给工程的调试工作也带来了不必要的巨大的工作量。另外，若一个厂站一期建设时采用了某个制造厂家的计算机监控系统，则在以后的扩建工程中必须采用同一厂家的同样类型的计算机监控系统，否则扩建的设备无法与一期的设备进行通讯。由于目前监控系统通讯规约的不统一，不但造成了硬件设备投资的重复和浪费，而且无法实现对各种保护信息和录波数据的共享与综合分析处理。为了有效地利用计算机监控系统，确保工程投资的最大有效性，有必要统一各计算机监控系统制造厂家的通讯规约，这样可减少通信接口和通信线路，提高可用信息传输速率，简化操作，便于
18、掌握，有利于变电站建设在设备选型上业主有更多的主动权和选择权，保证投资的安全性和长效型。在全球经济一体化的过程中，特别是通信技术的飞速发展，计算机技术的日新月异的前提下，以欧洲大的电力巨头公司(ABB，SmMEMS，ALSTOM)为首的IEC国际电工委感到无论是以前各个厂家自己所制定的通信协议都不能完全满足当前电力通信的发展了。而各大厂家在互连时所花费的人力和物力，也变得越来越大。为了将当前无序的通信协议(比如：LON，CAN，PROFuS，IEC60870-5)等规范化，三大巨头提出了“One World，OneTecIlllology，One Standard”的IEC61850变电站通信
19、网络和系统。从现在来看，由于IEC的影响，北美大的厂家也开始放弃自己原来的规约，转而支持和致力于IEC61850标准的开发。112目前主要通信规约简介目前与变电站自动化系统相关的主要通信规约有以下几个系列：l、远动通信协议体系IEC608705系列；2、计算机数据通信协议体系IEC608706系列；3、分布式网络规约第3版(DNP3)；4、美国屯科院UCA通信协议体系；5、变电站计算机通信网络和系统IEC61850系列。它们不但继承了很多已有通信规约的优点，同时结合当今各种新兴通信技术特点，贯彻了开放式的设计思想以保证强有力的兼容能力。112。1远动通信协议体系IEC60870-5系列IEC6
20、08705协议是由国际电工委员会IEC第57技术委员会(157)制定的一套适用于远动通信的协议体系。它共由5部分组成，其中1EC608705-1和IEC60870-5-2描述了链路层，IEC60870-5-3、IEc6087054和IEC6087055描述了应用层的基础部分。在IEC60870-5体系中，lSOOSI七层模型中的网络层、传输层、会话层和表示层都为空层。同时，根据应用领域的不同，IEC608705还为应用层定义了一系列的“伴同标准”，分别是c60870一5101到IEC608705104，其中：IEC60870-5101用于一般远动通信，IEC608705102用于电能计量信息的
21、通信，1EC608705103用于继电保护信号的通信，IEC60870-5104将1EC608705101移植到了TCPIP协议体系上。IEC60870-5系列通信协议没有对变电站自动化系统内部的各种实际对象进行建模和描述，各个厂商按照各自不同的理解进行设计，这是导致不同系统之间互操作性差的根本原因。1122计算机数据通信协议体系IEC60870-6系列1EC60870-6系列标准，又称为远动应用服务元素TASE2(Tele-controlApplicationService2第一章绪论Element 2)，用于广域数据网络上控制中心之问的数据交换。TASE2来源于美国电科院(EPRI)制定的
22、ICCP(InterControl CenterProtoc01)通信规约，在我国已获得应用。TASE2的基础是制造信息服务规范MMS(Manufacturing Message Specification)。MMS是ISOIEC9506标准所定义的套技术规范，在开放互联系统7层模型的基础上，定义了网络环境下智能设备实时数据与监控信息的通信规范，包括基本数据类型的读、写操作以及较复杂的监控服务，例如事件报告等，TASE2是应用层协议，它构筑在MMS之上。TASE2中定义的各种服务、对象协议均影射到MMS的对象、服务上。由于TASE2是调度中心之间交换信息的协议，采用TASE2作为RTU和调度中
23、心之间的网络传输协议在性能上不能完全满足要求，而且TASE2在和变电站自动化系统其他部分的无缝连接方面存在问题9J。1123分布式两络规约第3版分布式网络规约第3版(Distributed Network Protoc013，简称DNP3)是GE HARRIS公司推出的一种远动通信规约，是目前电力系统自动化产品市场上的一种主流通信规约。它既可作为馈线终端单元(FeederTerminal Unit，筒称FTU)与配网主站之间的规约，又可作为RTu与调度主站之间的规约。DNP30是开放、智能、稳定、高效的现代的SCADA协议。它有以下特点：1、能在一个信息包内请求和响应多种数据类型。2、多帧分段
24、信息确保很好的错误检测和恢复。3、响应数据包中仅包括改变的数据信息。4、对数据项分配优先级并以他们的优先为依据周期地请求数据项。5、没有请求的响应(主动报告)。6、支持时间同步和标准时间格式。7、允许一点到多点和点到点操作。8、允许用户可定义的对象包括文件传输。DNP30采用了ISO七层模型中的三层；物理层、数据链路层和应用层，其结构为增强协议结构。这种分层结构使得数据传送的可靠性大大提高，同时也便于软件编程的模块化。物理层一般采用普通的RS232或RS485；链路层数据帧中每16字节插入一个16位CRC校验；为了满足较长数据包的传送，又增加了一个伪传输层。发送数据时它可以将较长的应用层报文拆
25、分为多个短帧，然后进行多帧传送，反之，接收时再将短帧组装成完整的应用层报文。1124美国电科院UCA通信协议体系UCA(UtilityCommunicationArchitecture)即公共设备通信协议体系，是美国电科院主持制定的一套通信协议。制定UCA通信协议体系的目的是提供一个具有广泛适用性的通信协议体系，解决电力系统，自来水、煤气等公共设施行业中不同制造商设备的互操作问题。从1988年开始，UCA协议体系先后出了10版本和20版本。现在UCA20已经在北美地区广泛使用，成为一个重要的地区性标准。UCA协议体系与SCl801或DNP30等常见的电力系统通信协议有很大不同。后者只是对通信报
26、文格式及编码作简单的定义，而UCA协议体系为解决互操作性使用了面向对象建模技术和制造报文规范MMS(Manufacturing Message Specification)技术，给出的是从底层向上一套规范的通信方案。UCA协议体系主要由两部分组成：(1)实时数据库信息交换：这部分主要给出了EMS、SCADA等控制中心之间信息交换的通信规范，称为控制中心之间的通信协议ICCP，而后又被国际电工委员会采用，成为IEC608706系列标准。(2)现场设备模型：这部分主要基于MMS技术、面向对象建模技术和ISO的OSl(OpenSystems Interconneetion)参考模型，给出了变电站及配
27、电系统现场设备的通信规范，包括3东南大学硕士学位论文GOMSFE(Generic Objeet Models for Substation and Feeder Equipment)和CASM(CommonApplication Services Models)两部分。GOMSFE即变电站与馈线设备一般对象模型，就是对变电站和配电设各建立了对象模型，称之为逻辑设备。在GOMSFE中，根据功能划分共有7大类42个逻辑设备类(在IEC61850中称为逻辑节点类)。除此以外，还定义了组成这些逻辑设备类数据成员变量的公共数据类，共有1l大类47个公共数据类。CASM即通用应用服务模型，这部分包括2个内
28、容：变电站的通用应用服务模型和通用应用服务模型向MMS的映射。严格的说，UCA通信协议体系本身并不是国际标准，但是它与IEC的一些标准有着重要的联系：UCA通信协议体系中的ICCP被IEC采用，成为1EC608706系列；UCA通信协议中的设备模型和通信服务定义被IEC采用，成为了lEC61850的基础。12 IEC61850变电站通信网络和系纠6】121 IEC61850标准的内容1EC61850是国际电工委员会第57技术委员会第10、1l、12工作组制定的关于变电站自动化系统通信网络和系统的标准。制定IEC61850的目的是想实现不同厂商产品之间的互操作性。为此，该协议采用自项向下的方式对
29、变电站自动化系统进行系统分层、功能定义和对象建模，并对一致性检测作了详细的定义。IEC61850包括面向对象的标准、通信网络性能要求、接口和映射、系统和项目管理、一致性测试等多方面详细内容。具体内容如下【7。20l：mc618501：基本原则。即IEC61850标准概述，包括适用范围和目的，定义了变电站内IED之间的通信和相关系统要求，并论述了制定了一个适用标准的途径和如何对待通信技术革新等问题。IEC61850-2：术语。给出了IEC61850文档中涉及的关于变电站综合自动化系统特定术语及其定义。IEC618503：基本要求。详细说明系统通信网络的总体要求，重点是质量要求(可靠性、可用性、可
30、维护性、安全性、数据完整性以及总的网络要求)，还涉及了环境条件(湿度、温度、大气压力、机械震动、电磁干扰等)和供电要求的指导方针，并根据其他标准和规范对相关的特定要求提出了建议。IEC61850-4：系统和项目管理。描述了对系统和项目管理过程的要求以及对工程和试验所用的专用支持工具的要求。主要包括：工程过程以及支持工具，整个系统以及IED的生命周期，系统生命周期内的质量保证共三个方面。IEC618505：对功能和设备的通信要求。规范了变电站自动化系统所完成功能的通信要求和装置模型。为了区分技术服务和变电站之间以及变电站内IED之间的通信要求而对功能进行描述；为支持功能自由分配要求，将功能适当分
31、解为相互通信的几个部分，给出其交换数据和性能要求；对典型变电站配置，上述规定可以通过数据流的安排加以补充。IEC61850-6：变电站自动化配置描述语言。规定了描述通信有关的IED配置和参数、通信系统配置、开关间隔结构以及它们之间关系的文件格式，目的是在不同制造商的IED管理工具和系统管理工具间，以某种兼容的方式交换lED性能描述和变电站自动化系统描述。IEC618507：变电站基本通信结构和馈电设备。共分为四个部分：1EC61850-71：原理与模型。提供了有关基本建模和描述方法的信息，解释了IEC61850-7-4、IEC61850-73、IEC618507-2和IEC61850-5之间的
32、详细要求，以及4第一章绪论IEC61850-7-x的抽象服务和模型如何映射到IEC68508X和IEC61850-9-x中具体的通信协议。lEc6185072：抽象通信接口(ACSI)。主要是从三方面进行描述：可以通过通信网络访问的全部信息分层类模型；对这些进行操作的服务；和每个服务相关的参数。IEC61850-7-3：公共数据分类和属性。定义了和变电站应用有关的公共属性类型和公共数据类，这些公共数据类用于本系列标准的IEC618507-4部分。IEC6185074：相容逻辑节点和数据目录寻址。规定了正D之问通信用的兼容逻辑节点名和数据名，这是IEC61850-7-2中介绍的类模型的一部分，所
33、定义的名称用于建立分层对象引用，供IED之间通信用。1EC618508：特殊的通信服务映射(SCSM)。映射到制造报文规范(MMS)，说明了在局域网交换实时数据的方法，将ACSI映射MMS的服务和协议，主要是用于变电站层到间隔层间的映射。IEC618509：特殊的通信服务映射(SCSM)。规定了间隔层和过程层之间的映射。IEC6185010：功能测试、一致性测试。规定了变电站自动化系统和设备通信方面的一致性测试方法，还给出了设置测试环境的准则和规定了互操作性的等级。122 IEC61850标准的特点概述国际电工委员会TC57制定了变电站通信网络和系统系列标准，该标准为基于通用网络通信平台的变电
34、站自动化系统唯一国际标准。该系列标准具有一系列特点口“：分层的智能电子设备和变电站自动化系统；根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息和其他信息传输要求的服务模型；采用抽象通信服务接口、特殊通信服务映射以适应网络技术迅猛发展的要求；采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述以适应应用功能的需要和发展，满足应用开放互操作性要求；快速传输变化值；采用变电站配置描述语言，配备配置工具，在信息源定义数据和数据属性；定义和传输元数据，扩充数据和设备管理功能；传输采样测量值等。并制定了变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等标准。迅速将此国际标准转化为电力行业标准，并贯彻执行，将
35、提高我国变电站自动化水平，促进自动化技术的发展，实现互操作性。本文第二章将在分析IEC61850标准的基础上，重点研究该标准的特点。123 IEC61850和其它远动规约比较如果电力系统远动采用网络作为通信手段来交换信息，网络传输协议有几种选择：1、IEC 608705，2、IEC 60870-6，3、DNP3，4、IEC 61850。其中IEC 608705包括5-101、5-102、5-103和5-104。传统的SCADA协议设计时主要考虑：l、如何有效利用带宽；2、如何有效利用硬件(处理器、RAM，ROM空间)，IEC 60870-5和DNP3从众多私有协议中发展为数据采集互操作协议，随
36、着SCADA应用的重点从数据采集转移到信息管理，IEC61850前进了一大步，它为大多数公共实际设备和设备组件建立了对象模型，这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，内容涵盖信息管理、致的系统知识、标准的信息模型、自描述、元数据、在线验证、利用标准名字而不是点号操作数据。比较这些远动规约，可得出以下结果12211231：1、所有的方案都为电力远动系统相关需求提供了交换基本实时数据的服务，例如：单点状态和控制，循环的和自发的报告，数据询问等；2、IEC61850为采样值和故障命令提供了实时数据交换的手段；5东南大学硕士学位论文3、101、103、104、DNP3、TASE2功能确定，不可
37、改变：而IEC61850支持更广泛的应用，如数据建模，自描述服务，整定服务以及先进的通信模型和服务；4、101、103、DNP3、TAsE2有许多产品和应用；104也有产品可用；IEC61850还在开发中；5、IEC61850、TASE2、104以及DNP3的一部分采用通用通信网络技术，101、103、104和DNP3的一部分采用经过检验的(受限制)的通信解决方案；6、所有的解决方案提供第一层的数据获得互操作性；7、IEC61850将有可能在未来的IEC TC57无缝的远动通信体系中成为优先的IEC解决方案，其它解决方案的应用将会逐渐地转移到IEC61850；8、IEC61850有潜能在几乎所
38、有的电力应用领域(火电、配电、燃气、水利、风力)中被当作整合的信息管理使用，给使用者在线提供系统的一致信息；9、IEC61850提供应用领域特定信息模型(与语意有关的数据)，允许高层的应用互操作性，而不仅限于数据交换服务的互操作。13国内外研究现状经过近十年的酝酿和准备，至2005年IEC正式发布了“变电站通信网络和系统”(IEC61850)全部标准。IEC61850利用了当今技术领域的大量新成果，实现了信息模型与通信协议栈的分离、面向对象建摸、模型扩展和自描述机制等，可以较好地解决前述大量现实问题，并且能支持变电站自动化事业的长久发展。业界一致公认IEC61850代表了变电站自动化技术的发展
39、方向和必由之路，但由于其使用了当今技术领域许多的最新成果，如面向对象技术、MMS协议、OSI七层协议、XML解析配置技术等，具有很高的技术含量和超前性，研发难度较大。由于IEC61850的复杂性，可以预见IEC61850的全面实施将面临更大的挑战。我国在1EC61850国际标准的采用和产品的研制方面，与国际先进水平存在一定的滞后和差距，新国际标准的应用将对我国该领域技术发展产生十分重大的影响。在IEC61850标准的制定过程中，各国的研究机构与设备厂商也联手开展工程试验，目的在于检验与完善标准，使其能更好地与实际应用结合。其中主要的工程项目有：1、2000年德国，“变电站内开放通信(OCIS，
40、open Communication in Substation)”工程】，主要目的在于验证站总线的互操作性。2、2001年加拿大，“间隔设备的互操作性，InteroperabilityBetweenBayDevices”工程，主要目的在于检验IEC61850中“通用面向对象的变电站事件(GOOSE)”与“变电站配置语言”的概念的适用性。3、2002年美国，“采样值互操作性，Interoperability Sample Values”，主要目的在于检验根据mc61850-9部分研制的新式互感器、保护继电器以及测量仪表之间的互操作性。4、2002-2004年德国，“间隔设备”间的互操作性，20
41、02年底ABB、Siemens及ALSTOM等设备厂商在德国的柏林进行了一系列的试验，与以往不同，这一系列互操作性试验都是在现场展开的，以检验设备的选择性、安全性与质量，试验取得了成功，进一步证实了设备之间实现互操作性以及简化工程的可能性。5、“间隔设备与站控制中心间”的互操作性(2003-2004)、测试的目的是检测变电站控制功能以及变电站层和间隔层之间的通信。使用上一个测试中的保护设备再次组成符合IEC61850的控制系统，同时添加站层设备。根据200多个测试的结果对已公布的标准进行了部分修改。至此，IEC61850所预期的效果完全实现。以ABB、西门子(SIEMENS)、阿尔斯通(ALS
42、TOM)等为代表的国际主流制造商和以荷兰KEMA等公司为代表的咨询机构为IEC61850的研究、制定及相关产品的研发投入了6第一章绪论大量的人力、物力、财力，已在欧洲建造了数座应用该标准的实验变电站。在全部标准正式发布前，上述机构的产品已进行多次较成功的互操作试验。因此，国外对IEC61850的研究、应用水平超前国内3-5年，我国相关技术和产品面临巨大的挑战和竞争压力。我国的变电站综合自动化技术和产品，在采用现有技术方面已基本达到国际当代水平，但在新的国际标准条件下已有一定的差距。国内从1999年开始有人关心lEC61850，其中以电科院退休专家谭文恕教授为最早oJ。目前，融科联创(谭教授所在
43、单位)、南瑞、四方在国内处于领先水平，电科院、南瑞继保、许继、东方电子正在积极研究，国电南自对过程层设备及其通信较有研究，山东积成等公司及一些院校进行了局部的研究。电科院对于IEC61850一致性测试环境的建设非常积极，与国电、国调、各大用户的联系很积极。国内对于IEC61850的关注程度和研发投入正日益加大，2004年底国调中心牵头组织国内九家单位启动了国内互操作试验的准备工作，2005年5月在国调中心进行了第一次互操作试验，用户和厂家对于IEC61850在国内的应用及其前景已形成基本共识。文献【26】介绍了浙江大学和浙江省调联合研究开发的“继电保护故障信息处理系统”，叙述了IEC61850
44、和UML、XML在整个系统开发中的应用。文献27】报道了陕西110kV少陵变全站采用国电南自的综合自动化系统，110kV线路、主变、备自投的保护测控均按lEC61850标准设计拖工，是国内第一个应用IEC61850标准的新建示范变电站。14本文的主要工作IEC61850的核心内容就是定义完好的信息模型、通信模型和建模步骤，它的实现过程就是将功能分解并再组合的过程。IEC61850通过信息分层、面向对象自我描述、数据对象统一建模和抽象通信服务映射等技术建立无缝通信系统，实现了各IED间的互操作性。国外虽然己经有成熟的符合IEC61850的产品问世，但是国内各厂家对该标准还处于研发阶段。标准化通信
45、解决方案是变电站自动化系统中不同厂家的设备实现互操作性、达到信息共享的重要保证。本论文主要涉及到XML在符合IEC61850标准的SCL文件中的应用，以及对SCL文件模型的重构解析工作，这是标准化的实现途径，是互操作的基础。本文以研究分析IEC61850标准为主线，以解析变电站配置描述语言文件为目的，主要完成了以下工作：(1)分析了我国变电站自动化系统的现状，尤其是在通信规约的使用上面，然后简单介绍了IEC61850体系结构，并通过和其它规约的比较，概述了lEC61850标准的特点。(2)阐述了IEC61850标准的产生背景，详细分析了IEC61850标准的体系结构，包括它的应用视窗、设备视窗
46、和通信视窗，以及抽象通信服务接口和特殊通信服务映射，通过分析总结出了IEC61850标准的六大特点。(3)给出了变电站配置描述语言(SCL)的形成、优点以及用途，描述了SCL对象模型，分析了SCL的语法语义，结合lED配置器，详细阐明了lED的数据配置和数据的流向，分四个阶段讨论了变电站自动化系统配置的全过程以及在各个阶段中智能电子装置配置是如何与系统配置相互关联、相互作用的。(4)介绍了制造报文规范(MMS)及其在IEC61850中的应用，建立了lED配置器信息模型，分析了数据模板和功能约束，最后详细研究了SCL文件解析器的原理、实现方法，并通过编写一个示例程序实现了SCL文件的解析。7第二
47、章IEC61850标准介绍和分析第二章I EC61 850标准介绍和分析21 IEC61850标准产生背景2卅90年代初期，两个标准化活动在欧洲和美国同时展开。当时由于微处理器技术的发展，基于微处理器的新型继电保护设备IED不断涌现，为了实现各IED之间的互操作，IEC认识到有必要制定信息接口标准。IECTC57和IECTC95成立了一个联合工作组，制定了标准IEC608705103(继电保护设备信息接口配套标准)。在美国，电力科学研究院(EPRI)则着眼于它的试验项目“公用事业通信体系结构(Utility Communication Architecture)”的结果，认识到有需要制定UCA
48、，增加详细描述现场设备模型和通信行为定义的规范，这就促成了UCA20的发行。J995年，IEC认识到为适应变电站自动化技术的迅速发展，有需要制定一个更通用、全面的标准，能够覆盖整个变电站的通信网络和系统，为此TC57成立了三个新的工作组WGl0、WGll、WGl2负责制定IEC61850标准。工作组成员分别来自欧洲、北美和亚洲lO多个国家，他们有电力调度、继电保护、电厂、操作运行及电力企业的技术背景，其中还有参加过欧洲(IEC60870)和北美(UCA)一些标准的制定工作。UCA20主要关心变电站层和间隔层之间的通信，而欧洲一开始就考虑的比较广泛，把实现关键的过程层也考虑在内。IEC三个工作组
49、在研究制定IEC61850的同时，EPRI也正进行UCA20的制定。为了获得更广泛的读者，EPRI计划由IEEE出版UCA20，这意味着将同时出现两个标准，有可能会产生冲突，这对于厂家和企业实现互操作性显然是不利的。为了避免出现这种情况，1998年。IEC TC57、EPRI、IEEE进行接触并达成共识：为了电力工业的总体利益，避免出现关于变电站自动化不同的标准，北美将其研究起草的EEE标准草案UCA20(已作为IEEE技术报告发表IEEE TR 1550)提交给IEC，由IEC负责制定IEC61850(变电站通信网络和系统)，美国有关专家将积极参与变电站自动化标准的制定工作，将来IEC制定的标准将作为世界上唯一现行标准。这样变电站自动化的标准化工作在国际上得到了很好的协调，这无疑是一件非常好的事情。22 IEC61850标准分析口明【3川221 1EC61850标准的几个重要术语1)功能(Function)功能就是变电站自动化系统执行的任务，如继电保护、监视、控制等。一般的，一个功能由称作逻辑节点的子功能组成，它们之间相互交换数
