基于IEC61850ft9变电站自动化系统配置工具的分析与

O 引言
IEC61850是一种变电站自动化系统的配置工具，其中在IEC61850-6部分定义了变电站配置描述语言(SCL)。SCL语言是根据XML的语法规则和结构定义，同时结合IEC61850标准的需要定义的一种特定用途的、可扩展的标识性语言。SCL语言就相当于XML语言在基于IEC61850变电站系统中的特定应用。而XML具有平台无关性，因而可使得文件中的数据能在不同厂家、不同平台的工程化工具之间进行交换。
引入SCL主要有以下两个作用：一是对IED的功能和运行参数进行描述；二是对系统进行描述。本文主要对基于IEC61850的变电站自动化系统中配置工具进行了分析，同时介绍了SCL系统配置工具的应用的设计方法。

1 SCL的文档结构
XML文档包括DTD(文档类型定义)文件、XML文件和式样单三部分，SCL语言是基于XML的。同样，SCL文档也包括这三部分。
1．1 DTD文件
DTD文件定义了标签及其属性，可完成声明标记任务。IEC61850-6标准中给出了SCL语言的DTD文件的详细定义。理论上，可以在该标准内根据需要任意定义标签及属性，但在实际应用中，DTD的定义有很高的难度，包括标签的可用性、简洁性、从实际设备抽象出的良好的数据模型等，都需要有很丰富的实际工作经验。所有支持该标准的装置将使用相同的DTD文件。
1．2 XML文件
该文件是采用DTD文件定义的标签，用于完成数据对象置标的任务，也就是将IED、系统等数据对象描述出来。XML文件严格受DTD的定义约束。IEC61850-6标准没有规定功能，也没有规定功能分配，各装置功能各不相同，其配置在IED上的LN也不同。所以，XML文件的内容也是不同的，但IED具有处理XML文件的能力。
1．3 式样单
式样单是专门描述结构性文档表现方式的文档。从应用角度讲，IED可直接处理SCL数据文件，只要获取所需信息即可正常运行并与系统交互，所以，式样单文件一般不是系统所必须的。

2 SCL对象模型
根据变电站体系结构，SCL描述了变电站、通讯和IED三种对象模型。
其中变电站模型主要用于描述一个变电站的功能结构，标识变电站内的一次电力设备及其之间的连接关系。
通讯模型主要用于描述逻辑节点之间通过逻辑总线和IED访问点所建立起的连接。该通讯结构具体包括的对象模型有IED的mac地址、IP地址和子网掩码，以及逻辑节点之间的客户端／服务器关系等信息。
IED模型中描述了各IED的模型信息，包括报告接收者、逻辑节点实例、数据对象实例等。

3 SCL数据交换模式
3．1 SCL信息流模型
SCL文件在变电站内的通讯传输涉及到系统配置工具、IED配置工具、IED数据库三个概念。
系统配置工具是使用SCL进行变电站自动化系统的配置和管理的工具，可输入、输出按IEC61850-6标准定义的SCL文件。
IED配置工具是IED制造商提供的IED调试专用工具，该工具能生成特定的IED描述文件(以．ICD为后缀的SCL文件)并下载到IED中，同时可向系统配置工具提供ICD文件并能处理来自系统配置工具生成的SCD文件。
IED数据库分为参数库和实时库，参数库用于描述变电站模型和通讯模型，实时库则用于描述IED模型。IED数据库包括了变电站的各种信息数据和属性，可以供配置工具和系统调用。
3．2 SCL信息流动过程
SCL数据流模型中不包含DTD文件，XML文件才是真正包含配置数据的文件，也是参与配置数据流动的主要文件。图1所示是SCL文档在整个系统中的数据交换流程，也就是系统管理配置的过程。

IED配置工具可以获取各IED的ICD文件并将其发给系统配置工具，该ICD文件只包含IED的基本信息，其相关参数(如网络参数等)都没有进行设置。
系统配置工具在接受全站的ICD文件后，将分析各IED信息，并结合IED数据库取得各逻辑节点及数据对象的信息，以生成或人工输入配置信息，同时生成SCD文件并返回给IED配置工具。
IED配置工具可接受并处理SCD文件，它可根据得到的各IED配置信息生成下载到具体IED的配置文件CID。
IED启动时首先解析CID文件以获取信息，并据此信息进行IED初始化，例如网络I／O将按获取的网络参数配置并启动。
IED正常运行时可与IEC61850客户端进行通讯以交互数据，SCADA系统可根据SCD文件进行参数配置，在实时运行时，它将生成参数库和实时数据库。

4 SCL配置工具的设计和实现
IEC61850为变电站模型定义了分层结构，与之对应的SCL也采用了分层结构来描述变电站的数据模型。基于SCL文件的这种分层模型，本程序利用网格式数据模型来模拟实现这种数据结构，并通过基于SAX(Simple API for XML)的XML解析技术来实现SCL文件的信息提取。使用嵌套图表的方式将各层次数据、属性以及他们之间的关联显示出来，其人机交互界面友好并可以进行SCL文档的配置。本程序整体上采用C／S架构，可支持多IED的读取和配置。设计时可以在某些细节部分(如XML膜块)采用插件技术架构，以便于利用成熟的软件模块，这样更有利于以后的维护和升级。
本程序的开发环境为VC++6．0，可采用模块化设计方案和基于COM的组件技术，并可大量采用成熟的软件和开放的程序模块，故可降低开发成本和开发周期，同时也便于软件维护和升级。本设计主要由图表控件模块、XML解析模块、信息库模块、配置界面模块和通讯模块组成。
4．1 配置界面模块
本程序主要提供一个友好的可视化用户配置界面，以打开相应的SCL文件，如IED的ICD格式文件，点击菜单或按钮“Configuration”即可打开用户配置界面，而点击相应的属性页即可对该IED进行网络参数、数据集、GOOSE等系统需求的配置，图2所示是名为REF615的IED的基本参数配置界面。