IEC61850建模说明

1.概述

IEC61850的数据建模，主要是看IEC1850标准的第7部分，变电站和馈线高备的基本通信结构(7-1,7-2,7-3,7-4)
数据建模，实际上就是将设备的点表按照IEC61850标准的规则编写的一份点表文件，该点表以XML的格式描述，后缀名为.icd，另一个名字叫智能电子设备能力描述文件

1.1 IEC61850服务

以下是61850的服务与传统功能的对比列表：

服务与传统变电站功能
IEC61850服务	传统功能
报告服务	遥信、遥测
控制服务	遥控、遥调
定值服务	定值召唤、修改、切换
日志服务	事件服务
取代服务	人工置数
对时服务	GPS对时
文件传输服务	文件传输
采样值传输服务	模拟量采样传输
GOOSE服务	装置间快速信号传输

2.数据建模介绍

在建模前，应熟知61850数据模型所含的内容及其作用。详细请看61850标准的第6部分，第7-2部分。
每个模型都具有四个对象，依次为
SERVER 服务器
LOGICAL-DEVICE 简称LD，逻辑设备
LOGICAL-NODE 简称LN，逻辑结点
DATA 数据，逻辑结点中的数据点

每个对象都有各自的名称和对象路径名,假设有一个61850服务器，SERVER为acSystem,LOGICAL-DEVICE为ac,LOGICAL-NODE为alarm,有若干数据点名为alarm1,alarm2,alarm3，
外部访问服务器的一个结点引用为acSystem.ac.alarm.alarm1
我们通常要改的就是LN部分

3.建模说明

一般来说，不需要从零开始配置一份数据模型icd文件，直接在已有的文件修改即可，

3.1 icd文件介绍

以下是一个最简单的icd文件

<SCL version="2007" revision="B" xmlns="http://www.iec.ch/61850/2003/SCL" xmlns:xsl="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.iec.ch/61850/2003/SCL SCL.xsd">
<Header id="" version="" revision="" toolID="OMICRON IEDScout" nameStructure="IEDName" />
<IED name="EAST01">
<Services><AccessPoint name="P1"><Server><Authentication none="true"/><LDevice inst="DEV1"><LN0 lnType="EAST01DEV1.LLN0" lnClass="LLN0" inst=""><DOI name="Mod"><DAI name="ctlModel" sAddr><Val>status-only</Val>="40000"</DAI></DOI></LN0></LDevice></Server></AccessPoint>
</Services>
</IED>
<DataTypeTemplates><LNodeType id="EAST01DEV1.LLN0" lnClass="LLN0"><DO name="Mod" type="EAST01DEV1.LLN0.Mod"/></LNodeType><DOType id="EAST01DEV1.LLN0.Mod" cdc="INC"><DA name="stVal" fc="ST" bType="Enum" type="Mod"><DA name="ctlModel" fc="CF" bType="Enum "type="ctlModel"></DOType><EnumType id="Mod"><EnumVal ord="1">on</EnumVal><EnumVal ord="2">blocked</EnumVal><EnumVal ord="3">test</EnumVal><EnumVal ord="4">test/blocked</EnumVal><EnumVal ord="5">off</EnumVal></EnumType><EnumType id="ctlModel"><EnumVal ord="0">status-only</EnumVal><EnumVal ord="1">direct-with-normal-security</EnumVal><EnumVal ord="2">sbo-with-normal-security</EnumVal><EnumVal ord="3">direct-with-enhanced-security</EnumVal><EnumVal ord="4">sbo-with-enhanced-secrity</EnumVal></EnumType>
</DataTypeTemplates>
</SCL>

从内容可以看出，包含两大块，IED和DataTypeTemplates,DataTypeTemplates为数据类型的模板，定义该设备拥有什么数据变量，变量的类型，单位等信息，IED为设备的对象实例，定义了数据的初始值，系数，单位，寄存器地址等信息

以上文件在LNodeType字段定义了一个数据Mod,类型是EAST01DEV1.LLN0.Mod,在DOType字段中有该类型的具体定义，其中cdc(公用数据类)为INC,即可控的整数状态，而INC又定义了它必选的和可选的属懂（IEC6850标准的7-3部分的7.5.4章节有说明）

3.2 InClass 逻辑节点类

表1 逻辑节点组表
逻辑节点组指示符	节点标识
A	自动控制
C	监控
G	通用功能引用
I	接口和存档
L	系统逻辑节点
M	计量和测量
P	保护功能
R	保护相关功能
S	传感器，监视
T	仪用互感器
X	开关设备
Y	电力变压器和相关功能
Z	其它(电力系统)设备

一般我们接触到的类有:
LPHD(物理装置信息，IEC61850-7-4部分的5.3.2章节)
LLN0(逻辑节点零，IEC61850-7-4部分的5.3.4章节)
GGIO(通用过程I/O，IEC61850-7-44部分的5.7.2章节)
MMXN(测量，IEC61850-7-4部分的5.10.7章节)

3.3 cdc公用数据类

一般可以根据遥信，遥控，遥测，遥调四个功能来选择需要的cdc
遥信=SPS(单点状态信息,IEC61850-7-3部分的7.3.2章节)
遥控=SPC(可控的单点,IEC61850-7-3部分的7.5.2章节)
遥测=MV(测量值，IEC61850-7-3部分的7.4.2章节)
遥调=APC(可控模拟设点信息,IEC61850-7-3部分的7.6.2章节)
其中，遥测和遥调的值可以是浮点或者整型，若选择整型，则应该增加数据属性sVC,即增加系数和偏移量
以下是添加浮点型的示例

<DOType id="EAST01DEV1.MMXN1.Mea1" cdc="MV"><DA name="mag" fc="MX" bType="Struct" type="EAST01DEV1.MMXN.Mea1.mag">
</DOType>
<DAType id="EAST01DEV1.MMXN1.Mea1.mag"><BDA name="f" bType="FLOAT32"/>
</DAType>

以下是添加整型的示例

<DOType id="EAST01DEV1.MMXN1.Mea1" cdc="MV"><DA name="sVC" fc="MX" bType="Struct" type="ScaledValueConfig_1">
</DOType>
<DAType id="ScaledValueConfig_1"><BDA name="scaleFactor" bType="FLOAT32"/><BDA name="offset" bType="FLOAT32"/>
</DAType>

3.4 配置数据对象

配置数据对象需要在DataTypeTemplates的LNodeType字段中添加DO结点，
DO有很多种类型，一般我们按遥信，遥控，遥测，遥测四种类型配置即可，
DO有三个属性，分别为name,type,desc
name是固定的，一般字符串就行，尽量和要表达的属性命令匹配，容易维护
type需要根据当前数据来定，按3.3的说明即可，详情可以看IEC61850-7-3部分的8章节
desc为数据的描述
fc为功能约束，常用的是ST(状态)，MX(测量),CO(控制),DC(描述),CF(配置)，具体可以查看IEC61850-7-3部分的附录B

3.5 配置数据对象实例

配置对象实例就是将上一节所定的数据都初始化一遍，包括寄存器映射地址，变量名，单位，系数等，具体看第一节的示例

3.6 配置报告

配置报告分为两个步骤，分别是配置数据集和配置报告控制块，而且都是在LN0节点中配置

我们可以将数据分为遥信，遥控，遥测，遥调四个数据集，分别上报，下面配置遥信量作为数据集的例子，格式如下

<LN0 lnType="EASTDEV01DEV1.LLN0" lnClass="LLN0" inst=""><DataSet name="ds01Digit"><FCDA ldInst="DEV1" prefix="" lnClass="GGIO" lnInst="1" doName="Ind1" fc="ST"></DataSet>
</LN0>

注意，控制集里面的数据对象一定是在DataTypeTemplates的LNodeType字段中找得到的

配置报告控制块用于指定所需报告的数据集，一般来说，有多少数据集就有多少个报告控制块，以下是是控制块的例子

<ReportControl name="urcbDigit1" rptID="DEV1/LLN0$RP$urcbDigit1" buffered="false" bufTime="0" datSet="ds01Digit" intgPd="20000" confRev="1">
<trgOps dchg="true" qchg="true" dupd="false" period="true" gi="true" />
<OptFileds seqNum="false" timeStamp="true" dataSet="true" reasonCode="true" dataRef="false" entryID="false" configRef="false" />
<RtlEnabled max="4" />
</ReportControl>

一般只要修改datset和RptEnabled的max值即可
datset指定上送的数据集名称，max值指定最多有多少个客户端能接收该报告

4.生成和检验模型

4.1 生成model.cfg文件

使用iec61850库时，需要将icd文件转为其规定的cfg文件，转换工具在libiec61850库的tools/model_generator里，使用命令

java -jar genconfig.jar xxx.icd >model.cfg

注意需要在tools/model_generator目录下，且安装好了java运行环境

如果生成文件时出现Warning…信息，则说明icd文件有错误，需要修正

生成后的model.cfg还不能用，需要将MODEL(xxx)前面几行的内容删除掉
如果是在windows下生成的，需要将文件保存为utf8格式

关于libiec61850的使用，查看另一篇文章61850服务构建流程

4.2 检验模型

通过IEDScout 软件打开建好的模型文件，将所有内容都展开看一遍，只要文件能正常打开，且内容无误的话，就表示模型可用，也可以通过打开两个IEDScout，一个作为服务端，一个作为客户端来进行验证数据