TWI755811B

TWI755811B - 可轉換iec 61850與dnp3之閘道器及轉換方法、電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體

Info

Publication number: TWI755811B
Application number: TW109126710A
Authority: TW
Inventors: 郭崇仁
Original assignee: 崑山科技大學
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-02-21
Also published as: TW202207673A

Abstract

一種可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器，用以執行一轉換方法，該轉換方法包含篩選步驟及一映射步驟。該篩選步驟：以一篩選模組對符合IEC 61850協定之一第一資料進行篩選，以保留該第一資料之一資料本體，並去除該第一資料之一描述資料；該映射步驟：以一映射模組依據預設或使用者設定之一映射規則將該資料本體分類，並將該資料本體中各個屬性資料映射至對應DNP3協定的不同資料點中，以產生符合DNP3協定之一第二資料。上述轉換方法可建構為包含複數個程式指令之一電腦程式產品，該電腦程式產品並可存於電腦可讀取記錄媒體。

Description

可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器及轉換方法、電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體

本發明係涉及閘道器，尤指可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器及轉換方法、電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體。

智慧電網的建置是引入綠色能源的一大前提，為了能更有效率的使用綠色能源，許多先進國家都已經實裝了各式規模不等的智慧型電網。

目前世界上智慧電網最通用的通訊標準為IEEE 1815所制定的DNP3與IEC 61850兩大標準。DNP3在美國已行之有年，除了支援遠端接收資料與遠端傳送命令的能力之外，還支援自動回報事件的功能，並在工業領域有著廣泛的應用。相較之下IEC 61850發展的時間較晚，但是提供了高速的點對點資料傳輸，並且對所有的資料都有模組化的結構與命名，目前為歐洲的主要新型變電站標準。

台灣主要的能源提供廠商-台灣電力公司主要使用美規的DNP3協定對變電站的各種設備進行讀/控，但是介於智慧電網的初期發展階段，而且隨著相關的研究越來越多且越來越廣，接觸到使用歐洲規格IEC 61850的新型智慧電力裝置已經是無可避免的事情。因此，顯然有必要開發一種能夠橋接IEC 61850與DNP3兩端的閘道器。

爰此，本發明人為橋接IEC 61850與DNP3兩端，而提出一種用於轉換IEC 61850與DNP3之轉換方法，包含：一篩選步驟及一映射步驟。該篩選步驟：以一篩選模組對符合IEC 61850協定之一第一資料進行篩選，去除該第一資料之一描述資料，以保留該第一資料剩餘之一資料本體。映射步驟：以一映射模組依據預設或使用者設定之一映射規則將該資料本體分類，並將該資料本體中各個屬性資料映射至對應DNP3協定的不同資料點中，以產生符合DNP3協定之一第二資料，並以一事件偵測模組讀取該資料本體之一回報控制方塊，以依據該回報控制方塊於該第二資料產生一事件資料點。

進一步，該映射步驟中可產生一映射對照表，以顯示不同資料點的由來。

進一步，更包括一DNP3至IEC 61850映射步驟：將符合DNP3協定之該第二資料藉由另一映射模組依據另一映射規則轉換為對應IEC 61850協定中GGIO邏輯節點(Generic Process I/O)的結果，再轉成一變電站配置語言文件(Substation Configuration description Language)，以產生符合IEC 61850協定之該第一資料。

上述轉換方法可建構為包含複數個程式指令之一電腦程式產品，該電腦程式產品並可存於電腦可讀取記錄媒體。

本發明亦是一種可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器，用於橋接採用IEC61850通訊協定之一媒體訊息伺服端與採用DNP3協定之一DNP3主機端，包含：一IEC 61850用戶端建立模組、一讀取模組、一篩選模組、一映射模組及一DNP3分站建立模組。該IEC 61850用戶端建立模組依據接收之一IP位置及一接入點建立一IEC 61850用戶端，該IEC61850用戶端連線至該媒體訊息伺服端。該讀取模組連接該IEC 61850用戶端建立模組，用以對該媒體訊息伺服端發出一瀏覽請求，以接收符合IEC 61850協定之一第一資料。該篩選模組連接該讀取模組，用以對符合IEC 61850協定之該第一資料進行篩選，去除該第一資料之一描述資料，以保留該第一資料剩餘之一資料本體。該映射模組連接該篩選模組，用以依據預設或使用者設定之一映射規則將該資料本體分類，並將該資料本體中各個屬性資料映射至對應DNP3協定的不同資料點中，以產生符合DNP3協定之一第二資料。該DNP3分站建立模組用以建立一DNP3分站，該DNP3分站連接該映射模組及該DNP3主機端，以在接收該DNP3主機端之一索取資料請求時，發送該第二資料至該DNP3主機端。

進一步，該映射模組可包含一事件偵測單元，用以讀取該資料本體之一回報控制方塊，以依據該回報控制方塊於該第二資料產生一事件資料點。

進一步，該映射模組並可產生一映射對照表，以顯示不同資料點的由來。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.依據映射規則將符合IEC 61850協定之資料映射產生符合DNP3協定之資料，讓採用IEC 61850通訊協定的設備與採用DNP3的設備可進行通訊。

2.由於台灣的變電站系統多採用DNP3規格，如果在現有規格下需要加入新的IEC 61850設備，在不變動目前設備的前提之下，採用可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器為較好的選擇。

3.映射模組於映射同時可一併產生映射對照表，以便使用者檢視顯示不同資料點的由來。

4.除了將符合IEC 61850協定之資料映射產生符合DNP3協定之資料，亦可將符合DNP3協定之資料轉換為符合IEC 61850協定之資料。

1:IEC 61850用戶端建立模組

10:IEC 61850用戶端

100:映射對照表

2:讀取模組

3:篩選模組

4:映射模組

41:事件偵測單元

5:DNP3分站建立模組

6:DNP3分站

A:媒體訊息伺服端

B:DNP3主機端

M1:INS資料物件模型

M2:SPS資料物件模型

M3:DPS資料物件模型

[第一A圖]係本發明實施例之系統架構示意圖。

[第一B圖]係本發明實施例之主要步驟流程示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之映射對照表之介面示意圖。

[第三圖]係本發明實施例之INS資料物件模型之示意圖。

[第四圖]係本發明實施例之SPS資料物件模型之示意圖。

[第五圖]係本發明實施例之DPS資料物件模型之示意圖。

[第六圖]係本發明實施例之INS資料物件模型映射至DNP3資料陣列之示意圖。

[第七圖]係本發明實施例之IEC 61850資料品質之示意圖。

[第八圖]係本發明實施例之DNP3資料品質之示意圖。

[第九圖]係本發明實施例之IEC 61850資料品質映射至DNP3之示意圖。

[第十圖]係本發明實施例之BCR資料物件模型之示意圖。

[第十一圖]係本發明實施例之BCR資料物件模型映射至DNP3資料陣列之示意圖。

[第十二圖]係本發明實施例之MV資料物件模型之示意圖。

[第十三圖]係本發明實施例之instMag mag與db之關係示意圖。

[第十四圖]係本發明實施例之MV資料物件模型映射至DNP3資料陣列之示意圖。

[第十五圖]係本發明實施例之CMV資料物件模型映射至DNP3資料陣列之示意圖。

[第十六圖]係本發明實施例之INC資料物件模型之示意圖。

[第十七圖]係本發明實施例之INC資料物件模型映射至DNP3資料陣列之示意圖。

[第十八圖]係本發明實施例之SPG資料物件模型與ING資料物件模型之示意圖。

[第十九圖]係本發明實施例之ING,ASG,APC之差異與映射之示意圖。

[第二十圖]係本發明實施例之IEC 61850事件回報映射至DNP3之示意圖。

[第二十一圖]係本發明實施例之數值變化事件映射之示意圖。

[第二十二圖]係本發明實施例中DNP3轉換至IEC 61850之流程示意圖。

[第二十三圖]係本發明實施例中GGIO邏輯節點的示意圖。

[第二十四圖]係本發明實施例中DNP3映射方式的示意圖。

[第二十五圖]係本發明實施例中DNP3映射至IEC 61850的架構示意圖一。

[第二十六圖]係本發明實施例中DNP3映射至IEC 61850的架構示意圖二。

[第二十七圖]係本發明實施例中icd檔的邏輯節點定義架構圖。

[第二十八圖]係本發明實施例中icd檔資料物件定義示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器及轉換方法、電腦程式產品及電腦可讀取記錄媒體的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請先參閱第一A圖及第一B圖，係揭示本發明實施例可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器，用於橋接採用IEC 61850通訊協定之一媒體訊息伺服端(A)(亦可稱為mms server)與採用DNP3協定之一DNP3主機端(B)。所述可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器包含一IEC 61850用戶端建立模組(1)、一讀取模組(2)、一篩選模組(3)、一映射模組(4)及一DNP3分站建立模組(5)。

上述可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器是用於執行一轉換方法，該轉換方法可建構為包含複數個程式指令之一電腦程式產品，該電腦程式產品並可存於電腦可讀取記錄媒體，當一電子計算裝置(例如前述閘道器)執行前述程式指令，即可執行該轉換方法。該轉換方法包含一篩選步驟(S1)及一映射步驟(S2)。

該IEC 61850用戶端建立模組(1)依據接收(例如使用者輸入或預設)之一IP位置及一接入點(access point)建立一IEC 61850用戶端(10)，該IEC 61850用戶端(10)連線至該媒體訊息伺服端(A)。詳細而言，連線的一開始，該IEC 61850用戶端(10)會向該媒體訊息伺服端(A)發起開始的請求。在該媒體訊息伺服端(A)收到請求並且回送開始的回應之後，即確認該IEC 61850用戶端(10)與該媒體訊息伺服端(A)連線成功。

該讀取模組(2)連接該IEC 61850用戶端建立模組(1)，用以對該媒體訊息伺服端(A)發出一瀏覽請求，以接收符合IEC 61850協定之一第一資料，該第一資料包含全部的資料架構。

該篩選模組(3)連接該讀取模組(2)，用以對符合IEC 61850協定之一第一資料進行篩選，以保留該第一資料之一資料本體，並去除該第一資料之一描述資料。例如資料屬性末端為stVal的多半表示資料本體，所以需要保留，相反的末端為d的多半是用作描述的資料屬性，不需要映射到DNP3上，因此不需要保留。藉此，藉由該瀏覽請求所得到的眾多資料屬性在經過該篩選模組(3)之後會去除大半部映射不需要的資料屬性。藉此，即可執行前述篩選步驟(S1)。

該映射模組(4)連接該篩選模組(3)，用以依據預設之一映射規則(預設的映射規則詳細說明容後詳述)將該資料本體分類，並將該資料本體中各個屬性資料映射至對應DNP3協定的不同資料點中，以產生符合DNP3協定之一第二資料，藉此，即可執行前述映射步驟(S2)，但映射規則實施上並不以預定內容為限，亦可由使用者依據需求設定映射規則。

於本實施例中，該映射模組(4)並可於映射時，一併產生一映射對照表，以顯示不同資料點的由來。詳細而言，如第二圖所示，以該映射對照表(100)中AI項目中的第二行為例，即表示DNP3 AI資料陣列中的第二個資料是從該第一資料中的E1L1/LLN0$ST$Beh$stVal資料屬性而來。藉由自動生成的映射對照表，使用者即可得知該第二資料中各個資料點的由來。較佳的是，該映射模組(4)包含一事件偵測單元(41)，用以讀取該資料本體之一回報控制方塊，以依據該回報控制方塊於該第二資料產生一事件資料點。

復請參閱第一A圖，該DNP3分站建立模組(5)用以建立一DNP3分站(6)，該DNP3分站(6)連接該映射模組(4)及該DNP3主機端(B)，以在接收該DNP3主機端(B)之一索取資料請求時，發送該第二資料至該DNP3主機端(B)。詳細而言，在該IEC 61850用戶端(10)與該DNP3分站(6)都建立完成後，所述可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器就進入主迴圈，迴圈中同時運行該IEC 61850用戶端(10)與該DNP3分站(5)，其中該IEC 61850用戶端(10)持續對媒體訊息伺服端(A)進行輪詢(polling)，為了節省網路用量，輪詢的資料僅限於先前篩選時所保留下的那些資料本體，其餘的資料屬性因為DNP3中沒有對應的功能，因此不做輪詢。由輪詢所更新的資料內容根據映射規則，將新的資料更新到對應的該DNP3分站(5)之第二資料的資料點之中。當該DNP3主機端(B)對所述可轉換IEC 61850與DNP3之閘道器索取資料時，即從當下該DNP3分站(5)的資料陣列之中讀取數值回傳。

以下將進一步詳細說明前述映射規則：IEC 61850與DNP3皆是常用於變電站的通訊規範，但是兩者之間有許多的不同，無法進行直接的資料交換。在通訊規格的堆疊上，IEC 61850在OSI七層都有對應的協定，而DNP3嚴格說起來在資料鏈結層之後就是DNP3的應用層，所以僅有三層協定的堆疊。在資料的儲存上也不同，DNP3對於各個資料點的儲存除了input與output的差別，其他只由資料點的類別來區分，例如binary,analog,counter等；至於IEC 61850則使用了物件導向式的規則，對於各個資料點都有相關的模型，每一個資料屬性都得依照IEC 61850的規範安排在對應的位置。兩個協定之間也有十分相似的地方。兩個協定在處理data input與data output的方式相似；除此之外DNP3 unsolicited response和IEC 61850的回報(report)功能也很相似，兩者都可以設定觸發產生事件的門檻，也都可以根據時間來當成觸發事件的條件。

IEC 61850資料輸入點映射DNP3：IEC 61850所定義和資料輸入有關的資料物件主要有以下幾種，SPS(single point status),DPS(double point status),INS(Integer point status)和BCR(binary counter reading)，其中SPS,DPS,INS三個資料物件模型的所包含的資料屬性十分的相似，因此本實施例所提到的資料輸入點將以這三種為主。第三圖為IEC 61850-7-3所定義之INS資料物件模型(M1)，第四圖為SPS資料物件模型(M2)，第五圖則為DPS資料物件模型(M3)。相互比較可以發現，三種資料物件模型的內容幾乎一樣，唯一的差異僅在於stVal的資料種類有所差別。SPS中的stVal是布林值；INS中的則是32-bit的整數；DPS中則是兩個接連的布林值。因此介紹資料輸入的資料模型時，僅會從三者之間擇一介紹。依照這三種模型在IEC 61850之中所建立的資料物件會依照所隸屬的邏輯節點類別有不同的名稱，例如一樣是INS類別的資料物件，有可能被命名為Health,Beh,NumPwrUp等。各資料物件的命名依照上層的邏輯節點模型而定，例如在GGIO邏輯節點之中，Alm(Alarm)是用來指示警報的SPS資料物件，而Ind則是一般指示(general indication)的SPS資料物件。

在這些資料輸入的資料物件模型之中，stVal表示的是實際的資料本身，如前面所提可能是boolean,Int32,double-boolean等。因此在執行資料映射時，會依照stVal所使用的屬性類型(attribute type)不同，將其映射到不同的DNP3儲存陣列之中。q表示此份資料在傳輸時的資料品質(quality)，在DNP3標準之中，定義傳輸資料品質的是物件旗標(object flag)，所以q會映射成物件旗標。t則是時間戳記(time stamp)用來表示資料改變的時間，在DNP3的協定之中，對於一般的資料輸入點並沒有時間戳記的相關應用，唯有在事件產生後，進行事件回報或是自發性回報的時候才使用到時間戳記，因此不進行t的映射。接連著的四個資料屬性subEna,subVal,subQ,subID僅有在資料物件具有替換功能(substitution)時才會使用。在替換模式下，該IEC 61850用戶端所讀取到的資料數值會被一開始所預設的替換數值所取代。subEna為一個布林值，用以指示本資料物件替換模式的致能狀態；subVal和subQ則分別用以指示預設的替換數值與替換資料品質；subID則是用來指示執行替換功能裝置的位置。在映射時，如果資料物件中有包含以上四個替換功能的資料屬性，則需要將subEna,subVal和subQ另外保存起來，僅有在subEna=true替換功能致能時，才將subVal代替stVal映射到對應的DNP3資料陣列之中，並將subQ代替q映射成物件旗標，subID則不進行映射。資料屬性d和dU屬於功能分類中的DC(description)用來描述這個資料物件的實質意義，而cdcNs,cdcName,dataNs這三個資料屬性則是屬於EX(extended definition)的功能分類，用於延伸定義原本的資料物件時使用。在DNP3協定之中，沒有類似於DC與EX的應用，因此這些資料屬性全部都不進行映射。以INS資料物件模型為例，映射結果如第六圖所示。如果要將SPS資料物件模型映射至DNP3之中，則改將stVal的數值映射至DNP3的binary input陣列之中。同理如果要將DPS資料物件模型映射到DNP3之中，則改為將stVal映射到double binary input的陣列之中。

IEC 61850資料品質(q)映射至DNP3物件旗標(object flag)：資料品質，q，在IEC 6185中指示著資料傳輸時的資料品質，相對的DNP3協定之中則是使用物件旗標來表示資料品質的好壞。雖然兩個同樣是資料品質，但是IEC 61850與DNP3中的資料品質定義有所不同，IEC 61850中的資料品質q是13個接連的位元，如第七圖所示。前面兩個位元用來表示資料的品質，00是好，01是差，11是品質存疑。第三個位元用來指示資料是否發生溢位現象。第四個位元用來表示資料是否超出設定的範圍。第五個位元設定時表示資料可能因為參考沒有校準而不準確。第六個位元則是在資料值快速震盪時舉起。第七個位元表示外部發現有錯誤產生。第八個位元指示資料沒有在預定的時間內更新。第九與第十個位元分別表示計算不符或計算不準確。第十一個位元用來指示資料的來源，0的時候是process，表示資料是由IO輸入process或是應用程式計算得來，1的時候指示資料為substitution，表示資料是由操作者輸入或是由自動化程序而來。第十二個位元用來指示此資料是否由測試(test)所產生，最後一個位元為operator blocked，如果資料屬性因為其他的操作而阻塞(block)則將此位元設為1。

相比之下，DNP3的物件旗標只由8個位元所組成，但是物件旗標會隨著對應不同的資料陣列而讓各個位元有著不同的意義。如第八圖所示，在binary input的第六個位元表示chatter filter，但是在analog input中第六個位元表示的卻是over range，因此在進行資料品質的映射時，IEC 61850方面還需要額外考量stVal的資料種類來決定最後映射出的物件旗標。以下就物件旗標中各個不同的代表意義來進行解釋：online(第一個位元)用來指示設備是否有連接上，只要有連上online就設成1。restart(第二個位元)用來指示資料在設備重新啟動之後還沒有更新過。comm_lost(第三個位元)用來指示通訊失聯。remote_forced和local_forced(第四和第五個位元)兩個位元都是指此資料點目前進入替換模式，local_forced指示本地端自己的替換資料而remote_forced則是其他端覆蓋的替換數值。chatter_filter(布林資料的第六個元)用來指示資料快速來回震盪。rollover(counter資料的第六個位元)目前已經不再使用，over_range(analog的第六個位元)用來表示資料產生溢位。discontinuity(counter資料的第七個位元)用來表示資料不連續，reference_err(analog的第七個位元)表示參照錯誤，可能導致資料的精確度不足，state(布林資料的最後幾個位元)單純用來表示現在的布林值。

將以上資料對照後不難發現，IEC 61850 q所定義的overflow和DNP3物件旗標(object flag)所定義的over range是一樣的，除此之外oscillatory可以對應到chatter_filter，而badreference則可以對應到reference_err。最後IEC 61850起始的兩個位元用來指示資料的優劣，但是DNP3只要設備有連接上，online就要設成1。因此無論IEC 61850的資料品質是好、壞或是品質存疑，DNP3的object flag的第一個bit都應該是1(online)。資料品質之間的映射如第九圖所示。

IEC 61850其餘的資料輸入點映射至DNP3：除了前述所提到的資料輸入點，IEC 61850也提供counter的功能，和DNP3所定義的counter功能類似。IEC 61850的counter物件也是正整數，BCR(binary counter reading)資料物件的組成，所包含資料屬性如第十圖所示。

actVal即是counter的實際數值，因此在執行映射時會將actVal映射至DNP3的counter陣列之中。IEC 61850所使用的counter為int128，但是DNP3在counter陣列之中只有uint16或uint32兩種解碼方式，如果要完整將128 bit的資料存入DNP3的counter陣列之中，則必須拆成四筆或是八筆資料存入counter陣列之中。本實施例中為了方便表示，僅將actVal映射到counter陣列的一個位置中。frVal表示進入freeze時的counter資料，意義與DNP3的freeze counter相同，因此在映射時會將frVal映射至frozen counter陣列之中，與actVal相同，本實施例中僅將frVal映射至frozen counter陣列中的一個位置之中。ftTm為上一次執行freeze的時間戳記，因為DNP3沒有查詢上一次freeze時間的功能，因此不進行映射。功能分類為DC與EX，全部都不進行映射。功能分類為CF(configuration)表示這個資料物件的相關設定，units為這個counter的單位，plusQty表示每一次計數的counter數值，frEna用來指示這個資料物件是否進入frozen模式，strTm指示freeze開始的時間，frPd表示freeze之間的時間間隔，單位為微秒(ms)，如果frPd表示freeze只會執行一次，frRs則指示了freeze之後counter會不會自動歸零。在上述提到CF類別的資料屬性之中，僅需要注意frEna的值確認是否有開啟frozen模式，其餘的功能DNP3都沒有提供，因此都不進行映射。另外DNP3 counter在進入frozen模式的時候，frozen counter的數值改變也會造成counter陣列中的數值改變，因此counter映射方式如第十一圖所示。

除了一般用的基本狀態的資料輸入以外，IEC 61850還有許多量測時使用的資料物件，這些資料物件也是資料輸入來源。最基本的量測資料物件模型即是MV(measured value)，其資料物件模型如第十二圖所示。

其中的大部分資料屬性功能都與先前提到的相同，因此功能分類為CF,DC,EX的資料屬性全部都不進行映射。功能分類為MX的資料屬性之中，instMag與mag兩個資料屬性都是來表示量測到的數值，instMag為real time的連續資料，mag則是依CF分類中的db標準之離散資料，在定義量測的資料物件時，mag是必要(M)但是instMag為可選(O)，所以在進行資料映射時使用mag而不用instMag來映射，具體關係如第十三圖所示。

mag的資料類別種類(attribute type)為analogueValue，在IEC 61850的定義中，analogueValue可以包含i與f兩種資料，i表示int32的整數，f則表示float32的浮點數，如果同時i跟f都有數值，則選擇f作為映射的數值。在DNP3的標準中，無論是浮點數或是整數，DNP3都是將這些資料存在analog input的陣列之中，DNP3 master端輪詢資料時如果直接對AI陣列中的浮點數使用int16 or int32的解碼方式(object group 30,variation 1~4)，則得到的資料小數位數會直接被去掉，除非使用single precision或是double precision的解碼方式(object group 30,variation 5~6)才會顯現出小數位數。因此閘道器生成DNP3 outstation時，最好一併生成點表，讓DNP3 master端可以明白哪幾個AI點在輪詢的時候要使用浮點數的解碼方式。另外range表示量測數值的範圍，內含六個analogvalue，由高到低將整個量測範圍分成七個範圍，由上到下分別為max,hhLim,hLim,lLim,llLim和min，但是DNP3中沒有類似的運用，所以不進行映射。

MV點資料點的映射方式如第十四圖所示。IEC 61850除了通用的量測值(MV)之外，亦有複數的量測值CMV(complex measured value)。CMV的資料物件類似於先前提及的MV，唯一差別在於CMV的量測值資料屬性為instCVal和cVal分別對映MV時的instMag和mag，只是前者是兩個analogueValue所組成的向量，後者僅是單一個analogueValue。因此在進行映射時，CMV的量測數值會映射到DNP3 AI陣列中的兩個緊臨位置，一個用來表示向量的大小(mag)另一個則用以表示向量的角度(ang)。CMV的映射如第十五圖所示：IEC 61850資料輸出點映射至DNP3：IEC 61850所定義和資料輸出有關的資料物件主要有以下幾種，SPC(controllable single point),DPC(controllable double point),INC(controllable integer point)和set point。其中SPC,DPC,INC這三個資料物件的所包含的資料屬性十分的相似，因此本實施例以INC說明，INC的資料物件模型如第十六圖所示。

INC資料物件模型大部分的資料屬性都和先前資料輸入點的類似。在IEC 61850的規則中，可控點的實際狀態和該點被控制的狀態是分開的。因此stVal,q,t,subEna,subVal,subQ這些資料屬性都和先前介紹的功能相同，因此本節不再做介紹。ctlVal為被控制的資料屬性，根據ctlVal的資料種類不同，在進行資料映射時，會將ctlVal映射到DNP3的BO或AO矩陣之中。operTm內部保存一個時間戳記，用以在特定的時間發起控制，origin用於指示控制的源頭，ctlNum則用以表示控制命令的序號，在DNP3之中都沒有對映的應用，因此不進行映射。另外功能分類為CF的資料屬性之中，ctlModel表示這個可控點的控制方式，IEC 61850中共有5種不同的控制方式，0為status-only，表示此點不可控，1為direct-with-normal-scurity，就是最普通的直接控制，2為sbo-with-normal-security，SBO表示select-before-operate控制，在控制開始前會先知會受控方確認無誤才進行控制，3和4則分別是direct-with-enhanced-security和sbo-with-enhanced-security在控制命令執行完畢受控方還會回報控制方確保控制正確無誤。sboTimeout用在sbo型的控制之中，如果控制方執行了select，在經過了sboTimeout的時間後仍然沒有執行operate，則控制命令逾期。 sboClass也是用在sbo型的控制之中，主要分為operate-once和operate-many兩種，決定了控制方執行select-operate之後，下次送operate之前是否要重送select。minVal和maxVal用以表示可控點的控制範圍，stepSize則是用來表示每次控制的最小單位。這些資料屬性在IEC 61850 mms server中都有控制上的應用，但是DNP3大部分沒有對應的服務，除了ctlModel，DNP3在可控點的控制上也是有區分direct-operate與select-before-operate的兩種，因此合理的做法應該是根據cltModel的數值決定映射後的DNP3 AO點該以何種方式進行控制。例如ctlModel為0時映射出的AO點不得操控，1、3時DNP3映射出的AO點得用direct operate來操縱，2、4時所映射出的AO點則得用SBO來進行操控。INC的資料映射方式如第十七圖所示。

set point一樣有多種資料物件，分別為SPG(single point setting),ING(integer status setting),ASG(analogue setting)和APC(controllable analogue set point)。本實施例先從最簡單的SPG與ING開始介紹起，這兩個資料物件的內容如第十八圖所示。兩個資料物件的核心資料都放在setVal之中。SPG的setVal為布林值，而ING的setVal為int32，資料模型中有兩個setVal，一個功能分類為SP(setpoint)，表示普通的setpoint資料物件，另一個功能分類則是SG(setting group)或SE(setting group editable)，SG或SE的setpoint資料物件被包在另一個資料類別SGCB(setting group control block)內。和先前提到的可控點不同，前面提及的可控點除了有待控的資料屬性ctlVal，還有代表實際資料狀態的stVal，但是在set point類型的資料物件之中僅有待控的資料屬性setVal，因此能完全對應到DNP3中的BO或是AO矩陣之中。在映射時就僅需要將setVal的資料映射成AO或是BO矩陣中的一個資料，其他的資料屬性都可以忽略。

資料物件ASG基本上和ING相同，唯一的差異在於ASG的資料本體保存在setMag之中，而且setMag是一個analogue value。如先前所提，analogue有可能是表示整數的i或是浮點數的f，但是無論是i或f都是映射到DNP3的AO陣列之中，因此實際的映射方式和ING相同，只是最好附帶點表告知master端要用哪種解碼方式避免資料解讀錯誤。APC的資料物件與ASG類似，只是APC之中的setMag資料屬性同時具備了MX與SP兩種功能類別，表示這個資料屬性除了可以由控制方調控之外，本地端也會造成數值的變化，在功能上這完全符合DNP3 AO陣列的運作方式，因此在進行資料映射時，直接將setMag映射至DNP3的AO矩陣中即可，另外將q對應到object flag即可完成映射。ING,ASG和APC三者之間的差異與映射如第十九圖所示。

事件映射方式：進行IEC 61850事件映射的第一要務，即是檢查mms server中的每一個回報控制物件所對應的資料集，包括BRCB與URCB都要檢查。每個資料集之中可能包含著若干不同的資料物件或是資料屬性。找出這些資料集之中每一個需要進行映射的資料屬性，將這些資料屬性映射完後在DNP3資料陣列的索引(index)全部記錄下來，這些便是會產生DNP3事件的資料點。再將這些資料點全部加入同一個事件類別(event class)之中，例如將所有映射出來的索引全部放入類別1(class 1)之中。因為DNP3至多只能有三種不同的事件類別，無法對應到IEC 61850的所有RCB(IEC 61850中並沒有限制RCB的數目)。因此將IEC 61850的所有RCB都對應到同一個類別之中，即使該類別的自發回應致能設定沒有開啟，所有的回應資料也能保存在緩衝區(buffer)之中，不至於丟失資料。事件的映射與產生如第二十圖所示。如此一來每當BRCB或URCB資料集的資料屬性發生數值變化產生事件時，其映射到DNP3的資料點也會跟著變化數值，進而產生DNP3事件。由於IEC 61850之中沒有發生事件的門檻值的死區(deadband)的設定，因此在映射過來的DNP3分站之中亦不設定死區。

在資料品質觸發的事件回報映射處理上，由於IEC 61850的資料品質q並不能完全的映射到DNP3的資料品質object flag之中，亦即IEC 61850中的q發生變化時，映射過後的DNP3 object flag不一定會發生變化。不過如果object flag有發生變化，那就能產生事件，儲存在類別1的緩衝區之中。對於IEC 61850定時回報的映射，首先得對所有的回報控制物件進行檢查，找出所有TrgOp之中integrity旗標有舉起的回報控制物件，代表這些物件會進行定時回報。具體的回報間隔時間從IntgPd取得，將取得的時間映射到DNP3 outstation之中，做為個別資料點產生定時回報的時間間隔。本實施例所使用的數值變化事件映射傳遞如第二十一圖所示。

續請參閱第二十二圖，係說明如何將符合DNP3協定之一第二資料轉換為符合IEC 61850協定之一第一資料。在IEC 61850用戶端向DNP3分站要求資料時，DNP3分站會先藉由另一映射模組依據另一映射規則(詳細容後詳述)轉換為對應IEC 61850協定中GGIO邏輯節點(Generic Process I/O)的結果，接著將映射的結果轉成變電站配置語言文件(Substation Configuration description Language，亦可簡稱為SCL檔案)，再提供至媒體訊息伺服端。

該另一映射規則詳細而言，於本實施例中，是採用IEC 61850協定規範的GGIO邏輯節點(Generic Process I/O,GGIO)，理由是GGIO邏輯節點為IEC 61850協定規範之中定義最寬鬆，可減少轉換錯誤的情況，GGIO邏輯節點可包含資料物件組成如第二十三圖所示。於第二十三圖中可以發現GGIO邏輯節點之中包含了一個叫SPCSO類別為SPC的資料物件，還有一個叫Ind類別為SPS的資料物件，如先前所介紹的SPS資料物件與SPC資料物件，可分別可以對應到DNP3的BI與BO資料陣列中。假如原本DNP3的BI陣列大小為10，則映射後的GGIO邏輯節點就可以包含10個Ind資料物件來表示映射後的DNP3 BI資料點，例如Ind01,Ind02…Ind10。同理DNP3之中的BO陣列則可以映射成若干個SPCSO資料點，SPCSO01,SPCSO02等等。具體DNP3 BI、BO陣列的映射方式如第二十四圖所示。

GGIO邏輯節點內還有INC類別的ISCSO與INS類別的IntIn。如果DNP3 AI及AO陣列之中所保存的資料都是整數(Int16/Int32)，則將AI AO陣列應設成若干個ISCSO與IntIn資料物件便足以完成AI與AO的映射。如果AI陣列之中有浮點數的資料點，那麼IntIn便不能作為映射的目標。GGIO邏輯節點之中還有MV類別的資料物件AnIn可對應。如前所述，MV類別中的資料本體mag可以是整數i(Int32)，也可以是浮點數f(Float32)，因此除非AI陣列之中的資料點為Float64的浮點數，要不然一個MV類別的資料物件應該可以對應AI陣列之中的一個資料點。事實上，將所有AI中的資料點都使用AnIn可以更容易，因為AnIn同時可以保存整數與浮點數，只要在進行映射前先對DNP3的AI資料點做資料種類判斷，決定要映射到mag的i/f即可。若AI陣列中出現了Float64的資料點，則需要考量要拆成兩份儲存，還是要削減浮點數的精度來儲存。如果是AO陣列中包含著浮點數的資料點，那在映射上就比較麻煩，這是因為GGIO邏輯節點上並沒有包含浮點數可控的資料物件。由前述內容可知，最適合DNP3AO陣列的資料物件為IEC 61850的APC，本地端的狀態變化跟遙控端的控制結果全部都顯現在setMag這個資料屬性之中，而且既可以是整數i也可以是浮點數f。ASG類別的資料物件也可以達成AO浮點數的映射，但是不論用哪一種類別，在編寫SCL檔時都會遇到難以完美解決的地方。也可以在SCL檔中增加另一個邏輯節點，例如為了使用APC這個資料物件加入YEFN這個新的邏輯點，YEFN之中有一個APC類別的資料物件叫做ColPos，但即使如此ColPos所代表的意義也很難與尋常的AO浮點控制沾上邊。另一種解決方法是違反GGIO邏輯節點的規定，自行加上一個浮點數可控的資料物件。例如在GGIO邏輯節點之中加入自己定義的APC01...等。另外一個有映射困難的資料陣列是counter，由於IEC 61850所定義的GGIO邏輯節點之中並沒有任何類似counter的資料物件，如果要完全遵照IEC 61850的邏輯節點規範，那麼不在規範上的counter自然無法映射，完全遵照IEC 61850規範所進行映射的結果如第二十五圖所示。

這種架構將所有的BI資料點映射成Ind；BO資料點映射成SPCSO；DBI映射成DPCSO；AI映射成AnIn；AO之中沒有包含浮點數，所以映射成ISCSO，最後由於GGIO邏輯節點沒有可以類比counter的資料物件，因此不進行counter的映射。如果採用第二十六圖的映射方式則可以滿足幾乎所有的DNP3資料陣列狀況，同時又能兼具整個架構的簡單，也可以避免使用意義不符之邏輯點或是資料物件的困境，但是用虛線所框起來的兩個映射方式並不遵照IEC 61850在邏輯節點之中所訂立的模型，雖然照著SCL檔仍然可以建立起mms server，但是就不完全合乎IEC 61850的標準。在規劃完DNP3映射至IEC 61850的藍圖之後，便可以著手生成SCL檔。在IEC 61850之中，一般用來編成mms server的SCL檔案是xxx.icd，在icd檔之中一般有一個區域是負責定義各個邏輯節點的架構，詳細如第二十七圖所示：其中LNodeType後的id即是這個邏輯節點種類的名稱，本例中的邏輯節點種類名稱為GGIO_BC01_08，後面的lnClass代表它參照的邏輯節點模型，正如先前所提，是參照規範中的GGIO所生成，介於<LNodeType>與</LNodeType>之間的各個<DO>即是此邏輯節點中所包含的各個資料物件。實際上在編寫icd檔時應該根據映射前DNP3資料陣列的大小進行決定。如果有需要，直接在中間加入新的資料物件即可。name表示資料物件的名稱，以Ind01為例，type表示此資料物件所參照的種類，例如SPS_0。實際的SPS_0定義可以在icd檔案之中的其他地方找到。

第二十八圖即是資料物件類別的定義，例子中的資料物件類別id為SPS_0，是參照規範中的SPS資料物件模型所生成，而這個類別的資料模型包含了三個不同的資料屬性，分別為stVal,q和t。如果原本icd檔所具備的資料物件類別皆不符合自己期望的功能，可以根據IEC 61850標準中各種資料物件模型來建立自己的資料物件類別。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。