IEC61850规约报文分析

1、IEC61850规约报文分析IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准,它 是由国际电工委员会第57技术委员会IECTC57的3个工作组 10,11,12WG10/11/12涣责制定的.此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有：IEC870-5-101远动通信协议标准;IEC870-5-103继电保护信息接口标 准;UCA2.0UtiHtyCommunicationArcMtecture2.0由美国电科院制定的变电站和 馈线设备通信协议体系;ISO/IEC9506制造商信息标准 MMS ManufacturingMessageSpecification变电

2、站通信体系 IEC61850 将变电站通信体 系分为3层:变电站层、间隔层、过程层.在变电站层和间隔层之间的网络采用 抽象通信效劳接口映射到制造报文标准MMS、传输限制协议/网际协议TCP/IP 以太网或光纤网.在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太 网.变电站内的智能电子设备IED,测控单元和继电保护均采用统一的协议,通过 网络进行信息交换.IEC61850的特点是1面向对象建模；2抽象通信效劳接口 ;3 面向实时的效劳；4配置语言;5整个电力系统统一建模.IEC61850建模了大多数 公共实际设备和设备组件.这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和限制, 例如变电站和馈线

3、设备诸如断路器、电压调节器和继电保护等.1 IEC 61850-5中的报文类型和特性分类功能与框架概述以上为IEC61850规约报文类型框架概述,其中SV表示采样值报文使用以太网组播方式；GOOSE表示通用面向对象变电站事件报文使用以太网组播方式；TimeSync表示时间同步报文使用UDFffi播播送方式传送；MMS Protocol表示核心的ACSI效劳报文采用TCP/RFC100时式传送;GSSE表示通用变电站状态事件报文使用自定意的 GSSE专输层;2传输层框架分析GOOSE 传输层框架OSI模型分层标准m/o名称效劳标准协议标准传输层网络层数据链路层优先级标志/虚 拟局域 网IEEE

4、802.1Q m载波侦听多路检测/碰撞检测CSMA/CDISO/IEC 8802-3:2001 m物理层可选110/100M 双绞线以太网ISO/IEC8802-3 : 2001C1用于ISDN根本接入接口的连接器注aISO/IEC 8877:1992物理层可选2100M光纤以太 网ISO/IEC8802-3 : 2001根本光纤连接器注bIEC60874-10-1, IEC60874-10-2和 IEC60874-10-3a这是用于10M双绞线连接器的标准b这是用于ST连接器的标准cl建议至少实现两种物理接口中的一种.可以使用附加或将来的技术.GSSE传输层框架OSI模型分层标准m/o名称效

5、劳标准协议标准传输层无连接传输层ISO/IEC8072:1996ISO/IEC8602:1995网络层无连接网络层ISO/IEC8348:2002ISO/IEC 8473-1:1998ISO/IEC 8473-2:1996端系统到中间系统(ES/IS)ISO9542:1988数据链路层逻辑链路限制ISO/IEC 8802-2:1998载波侦听多路检测/碰撞检测(CSMA/CD)ISO/IEC 8802-3:2001 m物理层(可选1)10/100M 双绞线以太网ISO/IEC 8802-3:2002C1用于ISDN根本接入接口的连接器注aISO/IEC 8877:1992物理层(可选2)100

6、M光纤以太 网ISO/IEC8802-3 : 2001根本光纤连接器注bIEC60874-10-1, IEC60874-10-2和 IEC60874-10-3a这是用于10M双绞线连接器的标准b这是用于ST连接器的标准cl建议至少实现两种物理接口中的一种.可以使用附加或将来的技术.TimeSync时间同步的传输层-框架无连接的UDP数据报格式SV采样值传输层-框架IEE802.3以太网数据包MMS Protocol传 输层-框架TCP/RFC100猷输协议3报文格式说明面向系统-范围事件的通用对象 Geneic object oriented systen -wide events GOOSE

7、 介绍GOOSE提供了为快速的和可靠的数据系统-范围分配的可能性.基于自动分布的概念的 GOOSE模型提供了一个高效的方法可以同时多路播送/播送传输一个报文和同一个GOOSE报文向多个IED智能电子装置传输.GOOSE模型是基于 IED智能电子装置的输出主要为状态信息 向对等被登记 enrolledIED S智能电子装置异步报告,对于GOOSE模型,输入输出的数据是从报告 IED智 能电子装置的方面来看的.注1-许多领域应用例如继电保护、远方馈线跳闸、互锁、电压无功调度要求在实现这些应用的IEDS之间对等通信.有许多发送它是为继电保护的IED的对等通信所寻址.注2-为了定义映射,根据所采用的栈

8、不同,到达什么样的可靠性和短的传输延时,实现方法是不同的.多于一个的输出数据可以综合到采用播送或者多路播送的一个数据集之中.由SetGOOSEControlValue效劳对GOOSE限制对象进行参数化.GOOSE限制对象根据 配置行为激活 GOOSE报文传输.GOOSE报文将包含一些让接收 IED知道一个报文已被丢 失的信息、状态变位和自上次状态变位以后的时间.上次状态变位以后的时间称为“backtime.允许接收的IED设置相对给定事件的当地计时器.一个新激活的IED合上电源和重新效劳将发送现行数据状态当作启功GOOSE报文. 任意一个IED任何时候都可以t#求特定的IED的状态.同样全部I

9、ED可以发送它们的GOOSE报文,这样可以保证全部相关联的IED都知道它们的对等的IED的现行状态.面向系统-范围事件的通用对象GOOSE限制类别下表定义了 GOOSE-CONTROL类另表14 GOOSE限制定义GOOSE限制类另I属性名字GeNamGooseEnaSndgLDUserDatNamServices :Actvate/Deactive(local services)GetGOOSEControlValueSetGOOSEControlValue&gcNamGOOSE-CONTROL : : = CLASS ObjectName,&gooseEnaDATA-ATT

10、RIBUTE&dataAttributeNameGooseEna,&dataAttributeContentBOOLEANenabledTRUE,DISABLEDFALSE ,&dataAttributeCharacteristic gc,&sndgLDObjectName,&userDatNamDATA-ATTRIBUTE&dataAttributeName" UserDatNam",&dataAttributeContentVisibleString ,&dataAttributeCharacteristi

11、c gc, GeNam GOOSE control name 面向系统-范围事件的通用对象 GOOSE限制名字 它是GOOSE限制对象的名字,它唯一地识别在逻辑结点内的 GOOSE限制. GooseEnaGOOSE enable 面向系统-范围事件的通用对象 GOOSE使能这个属性指出如果 GOOSE限制对象被实际地使能去报告 GOOSE报文.如果被设置为 TRUE真,效劳器将产生如 GOOSE限制对象中所规定的报文.如果设置为FALSE假,效劳器将仃止发出 GOOSE报文.注-此属性GooseEna在效劳器运行后由效劳器自动设置为TRUE真.SndgLDName of sending log

12、ical device 发送逻辑装置名字 这个是逻辑装置对象名字,它毫不模糊地识别发送逻辑装置.UserDatNam用户数据名字被包含在GOOSE报文中的对象所定义的用户名字.面向系统-范围事件的通用对象GOOSE报文面向系统-范围事件的通用对象GOOSE报文有如下结构：GOOSE报文定义Attribute NameAttribute TypeexplanationsendingIEDVisibleStringsending Intelligent electronic devicetTimeStamptime-stampseqNumINTEGERsequence numberstNUMINT

13、EGERstate numberusecINTEGERmicroseconduserDat(any)user dataGooseMessage： : = SEQUENCE sendingIEDVisibleString ,t seqNum stNUMTimeStamp,INTEGER(1.MAX) DEFAULT 0 ,INTEGER(1.MAX) DEFAULT 0 ,usecINTEGER (1.999) DEFAULT 0 ,userDatGOOSE-CONTENT,&contentGOOSE-CONTENT ; ; = CLASS & content,SendingIE

14、D发送的智能电子装置发送智能电子装置唯一地识别报告GOOSE报文的装置.Ttime-stamp 时标和GOOSE报文有关的时标指用户数据最后的变化时间.缺省值零指时标不可用.SeqNum顺序号每发送一个报文,这个序号加一而且比特对偶不改变状态. 如果报文包含了任何 GOOSE 比特对偶的状态变化,SeqNum顺序号复位为零.SeqNum顺序号计数到达32位的最大 数复位为零.注-SeqNum顺序号为0并不一定表示 GOOSE扳文状态变化.StNUM状态号每次IED智能电子装置发送已改变的信息此顺序号加一.这样顺序号唯一地标记 GOOSE事件.当到达最大计数复归为零.接收的GOOSE报文StNU

15、M状态号没有加一表示在接收的报文中没有状态变化.Usec微秒任选项微秒时间分辨率用于GOOSE报文最后的状态变化的“ t时间参数.量程从 0到999.如果没有采用,值为零.UserDat用户数据包含在GOOSE报文中的用户定义的数据.注-IEC 61850-7-3局部定义了继电侍保护IED输入数据的GOOSE数据结构. 效劳标准激活和仃止激活 GOOSE报文传输效劳被用于当地激活 /仃止激活GOOSE报文传输服 务.注-激活/仃止激活没有定义远方效劳.GetGOOSEControlValue读取 GOOSE 限制效劳此效劳将返送GOOSE限制属性值给客户,此效劳为GetDataObjectVa

16、lues读取数据对象值的特例.SetGOOSControlValue设置 GOOSE 限制效劳此效劳将在效劳器中设置GOOSE限制属性值.此效劳为SetDataObjectValues设置数据对象值的特例.GSSE限制块定义属性名属,叱型解释GsCBNameObjectNameGsCB实例的实例名GsCBRefObjectRefGsCB实例的路径名GsEnaBOOLEANAppIDVISIBLE String65DataLabel1 nVISIBLE String65LSendDataInt16uGSSE报文数据效劳GSSE报文定义属性名属,依型解释AppIDVisual String65Gs

17、CB实例的值TEntryTime时间 01/05/1987 10 : 09: 00SqNumInt32StNumInt32TestBOOLEANPhsIDInt16uGSSEDataGSSE数据SV采样数据以太网IEE802.3数据报格式根据系列标准第 格式7-2篇的抽象缓冲本标准中的代码备注属性名称属,归M8位位组：tagTag按ASN.1根本编码规那么编 码.8位位组串：LengthLength按ASN.1根本编码规那么 编码.UI16 : ASDU的数目被链接成一个APDU并被写入 采样值缓冲区的ASDU的数 目.MsvIDVISIBLESTRING8位位组串MAC 播送地址是以太网报头

18、 的一局部.UI16 : Length当报头参加参加的ASDU的长 度OptFldsPACKED LIST未映射DatSetObjectReferenceLNName DataSetNam e LDNameUI8 : UI8: UI16 :Sample1 n数据集实例成员 的值公共数据类的编码参见编者注SmpCntINT16UUI16计数器标准参见IEC 60044-8RefrTimTimeStamp未映射ConfRevINT32UUI8配置信息的版本号,逻辑设备配 置每改变一次加1,缺省值为NULLSmpSynchBOOLEAN参见IEC 60044-8状态字的 “ NotSynch 属&#

19、39;性SmpRateINT16UUI80-未定义；1255 =与行相应 的每周波采样值的数目注：为对采样值进行编码,对 SIG采用了公共数据类编码规那么.通用数据集中的采样值和状 态属性的映射根据IEC 60044-8的标准进行了优化.并小要求所有的互感器都连接到组合单 元.在通用数据集中电流或者电压未采用的值发送时置0,并且置相应的数据无效标志位.MMS 报文(Client/Server )IEC 61850-7-2效劳、列于下表1中的效劳之一的应用IEC 61850-7-2 模型IEC 61850-7-2 效劳ServerGetServerDirectoryAssociationAsso

20、ciateAbortReleaseLogical DeviceGetLogicalDeviceDirectoryLogical NodeGetLogicalNodeDirectoryGetAllDataValuesGetDomainAttributesStoreDomainContentsDataGetDataValuesSetDataValuesGetDataDirectoryGetDataDefinitionData SetGetDataSetValuesSetDataSetValuesCreateDataSetDeleteDataSetGetDataSetDirectorySV Clas

21、s ModelGetMSVCBValuesSetMSVCBValuesGetUSVCBValuesSetUSVCBValuesOSI模型层标准m/o名称效劳标准协议标准应用层制造报文标准 Manufacturing Message SpecificationISO/IEC 9506-1:2000ISO/IEC 9506-2:2000m关联限制效劳兀素Association ControlService ElementISO/IEC 8649:1996ISO/IEC 8650:1996m向向连接的表述Connection OrientedPresentationISO/IEC 8822:1994

22、ISO/IEC 8823-1:1994m衣小区抽象语法AbstractSyntaxISO/IEC 8824-1 : 1998ISO/IEC 8825 : 1998m会话层向向连接的会话Connection OrientedSessionISO/IEC 8326: 1996ISO/IEC 8327-1 : 1996mMMS客户和效劳器通讯说明一怎样建立连接1 TCP客户端和效劳器建立连接,效劳器端口号为102, IP地址根据实际定2 ISO层初始化连接 取得通讯地址(dst_ref, src_ref)客户端向效劳器端发送连接请求,报文如下:03 00 00 16 11 e0 00 00 00 0

23、1 00 c0 01 0a c2 02 00 01 cl 02 00 00报文说明：03 TPKT版本号00 TPKT保存00 16长度22字节报文总长度11ISO8073报文长度e0ISO8073 PDU类型连接请求00 00ISO8073dst_ref00 01ISO8073src_ref00ISO8073 class,optionc0ISO8073 parameter code01ISO8073 parameter length0aISO8073 TPDU Sizec2ISO8073 parameter code02ISO8073 parameter length00 01ISO8073

24、destination TSAPc1ISO8073 parameter code02ISO8073 parameter length00 00ISO8073source TSAP效劳器端向客户端发送响应,报文如下：03 00 00 0e 09 d0 00 01 00 01 00 c0 01 0a报文说明：03 TPKT版本号00 TPKT保存00 0e长度14字节报文总长度09ISO8073报文长度d0ISO8073 PDU类型连接响应00 01ISO8073 dst_ref00 01ISO8073 src_ref00ISO8073 class,optionc0ISO8073 paramete

25、r code01ISO8073 parameter length0aISO8073 TPDU Size3 MMS环境初始化(Initiate Request)报文格式如下：03 00 00 bf TPKT02 f0 80ISO8073ISO8327-10d b6 05 06 13 01 00 16 01 02 14 02 00 02 33 02 00 01 3402 00 01 c1 a0ISO882331 81 9d a0 03 80 01 01 a2 81 95 81 04 00 00 00 01 82 04 00 0000 01 a4 23 30 0f 02 01 01 06 04 52 01 00 01 30 04 06 02 51 01 30 10 02 01 0306 05 28 ca