CDT協(xié)議向IEC61850轉(zhuǎn)換的研究

摘要：通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，需要系統(tǒng)能夠?qū)ハ噢D(zhuǎn)換的協(xié)議進(jìn)行支持，也就是說能夠在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這些通信協(xié)議。通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)涉及具體的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)確定采用某種通信協(xié)議后，應(yīng)該按照通信協(xié)議對(duì)于各個(gè)層次的規(guī)定進(jìn)行硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：CDT；IEC61850；協(xié)議轉(zhuǎn)換；通信協(xié)議

中圖分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0023-02

1 通信協(xié)議轉(zhuǎn)換概述

通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，需要系統(tǒng)能夠?qū)ハ噢D(zhuǎn)換的協(xié)議進(jìn)行支持，也就是說能夠在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這些通信協(xié)議。通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)涉及具體的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)確定采用某種通信協(xié)議后，應(yīng)該按照通信協(xié)議對(duì)于各個(gè)層次的規(guī)定進(jìn)行硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的構(gòu)建。

要解決不同協(xié)議的智能電子設(shè)備之間的通信，通常采用的辦法是將變電站通信系統(tǒng)內(nèi)的物理設(shè)備以及用于通信的軟件進(jìn)行升級(jí)、更新或者直接更換。這種工作模式需要把變電站中的許多正常工作的設(shè)備都替換下來，這種做法使得成本過高并且浪費(fèi)設(shè)備。為此我們將一個(gè)轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)加入到遠(yuǎn)程終端設(shè)備外并且將該網(wǎng)關(guān)接入無縫遠(yuǎn)動(dòng)體系，就能夠解決替換設(shè)備成本過高的問題，如圖1所示：

2 CDT協(xié)議向IEC61850轉(zhuǎn)換方案

在眾多的變電站自動(dòng)化協(xié)議中，CDT協(xié)議由于其簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)，在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，我們采用CDT協(xié)議作為傳統(tǒng)變電站協(xié)議的代表向IEC61850協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。本文利用IEC61850-6定義的變電站配置語言采用的XML文件作為這兩種協(xié)議轉(zhuǎn)換的中間橋梁，先把CDT報(bào)文數(shù)據(jù)準(zhǔn)換成XML文件，再把轉(zhuǎn)換好的XML文件轉(zhuǎn)換成IEC61850協(xié)議的報(bào)文數(shù)據(jù)格式ASN.1，如圖2所示：

2.1 CDT協(xié)議向IEC61850轉(zhuǎn)換流程

IEC61850協(xié)議采用SCL語言描述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)配置，生成XML文件作為配置文件。本文就是利用XML文件作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的一個(gè)中間橋梁，先將傳統(tǒng)的變電站通信協(xié)議的報(bào)文數(shù)據(jù)解析成為可用的變電站信息，建立數(shù)據(jù)模型后，采用XML進(jìn)行描述，生成XML文件，再將生成的XML文件轉(zhuǎn)換成為IEC61850協(xié)議報(bào)文數(shù)據(jù)，這里需要用到ASN.1編碼來表示符合IEC61850協(xié)議規(guī)定的報(bào)文數(shù)據(jù)。具體的轉(zhuǎn)換流程如圖3所示。

2.2 CDT協(xié)議幀結(jié)構(gòu)分析

CDT協(xié)議中規(guī)定的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如圖4所示，數(shù)據(jù)幀由同步字、控制字、信息字、校驗(yàn)碼組成，多數(shù)的數(shù)據(jù)幀都有信息字，信息字的個(gè)數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行添加。由于信息字的個(gè)數(shù)未知所以所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度也不一樣，在發(fā)送CDT報(bào)文時(shí)，按照“先低后高”的原則進(jìn)行發(fā)送，先發(fā)送低字節(jié)的碼，然后再發(fā)送高字節(jié)的碼，在同一個(gè)字節(jié)內(nèi)，優(yōu)先發(fā)送低數(shù)據(jù)位，然后再發(fā)送高數(shù)據(jù)位。

2.3 建立CDT協(xié)議中的變電站遙信數(shù)據(jù)與IEC61850模型映射

在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確地規(guī)定如何建立邏輯設(shè)備的模型，所以可以根據(jù)實(shí)際的變電站信息進(jìn)行建立邏輯設(shè)備模型。變電站系統(tǒng)的遠(yuǎn)程信息中心為了對(duì)變電站系統(tǒng)中的智能電子設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，依靠間隔層的接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相互通信進(jìn)而進(jìn)行指令發(fā)布。邏輯設(shè)備下面有劃分邏輯

節(jié)點(diǎn)。

2.4 使用配置文檔描述

XML是一種簡(jiǎn)捷、高效的文本文檔，標(biāo)記語言具有可擴(kuò)展性和可移植性。XML語言主要是用來處理INTERNET的數(shù)據(jù)交換和業(yè)務(wù)交換，IEC61850協(xié)議中使用的XML-Schema是一種特殊的XML文檔，它的語法規(guī)則與XML文件的語法規(guī)則基本相同。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用XML文件來描述變電站、智能電子設(shè)備、通信系統(tǒng)等模型，并給出了建立各種模型描述文檔時(shí)所需要的XML模式（Schema）。采用正確的XML模式描述文件能夠使不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的智能電子設(shè)備的管理工具和系統(tǒng)管理工具之間達(dá)到互操作性，使不同的變電站設(shè)備之間相互交換自身的配置文件信息以及變電站的相關(guān)信息。

2.5 將XML文檔轉(zhuǎn)換為IEC61850協(xié)議使用的編碼規(guī)范ASN.1

ASN.1（Abstract Syntax Notation One）是一種標(biāo)準(zhǔn)的抽象語法定義描述語言，與平臺(tái)和編程語言無關(guān)，它的作用之一就是具體描述各種通信協(xié)議。ASN.1的另一個(gè)重要作用就是對(duì)已描述的結(jié)構(gòu)化信息進(jìn)行編碼。IEC61850的制造報(bào)文規(guī)范MMS就采用了ASN.1來作為其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義描述工具與傳輸語法，在傳輸方面，采用數(shù)據(jù)流來表示抽象語法所描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

XML文檔轉(zhuǎn)換成ASN.1分為兩個(gè)過程：

第一步是完成數(shù)據(jù)信息的提取，系統(tǒng)首先解析XML Schema文檔，生成相應(yīng)的DOM樹，在遍歷DOM樹的同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的語義動(dòng)作，提取語義信息，生成反映數(shù)據(jù)信息的核心語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

第二步是目標(biāo)數(shù)據(jù)生成階段，根據(jù)XML的文檔解析生成的DOM樹，遍歷核心語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并插入相應(yīng)語義動(dòng)作，生成目標(biāo)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行語法分析時(shí)首先要?jiǎng)?chuàng)建組件類，XML Schema由許多不同類型的組件構(gòu)成，每個(gè)組件作為一個(gè)語法單元，這些語法單元不同組合描述了XML數(shù)據(jù)的信息。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)將語法單元封裝成類，每個(gè)類中既有語法分析又有語義處理行為，使得語法單元之間具有獨(dú)立性。

3 結(jié)語

本文主要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)議轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究，分析了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和變電站系統(tǒng)的基本通信結(jié)構(gòu)，提出了CDT協(xié)議向IEC61850轉(zhuǎn)換的方法，使不同的電力設(shè)備進(jìn)行互相通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互操作。

作者簡(jiǎn)介：于大全（1987—），男，山東海陽人，雞西大學(xué)電信系助教，碩士，研究方向：電氣自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）