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 10,11,12（WG10/11/12 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;UCA2.0（UtiHtyCommunicationArcMtecture2.0）（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 制造商信息规范 MMS（ManufacturingMessage

2、Specification）变电站通信体系 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服务接口映射到制造报文规范（MMS）、传输控制协议/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）抽象通信服务接口;3）面向实时的服务；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

3、公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备（诸如断路器、电压调节器和继电保护等）。1IEC61850-5 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（广播）方式传送；MMSProtocol 表示核心的 ACSI 服务报文采用 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 模型分层规

4、范m/o名称服务规范协议规范传输层网络层数据链路层优先级标志/虚拟局域网IEEE802.1Qm载波侦听多路检测/碰撞检测（CSMA/CD）ISO/IEC8802-3:2001m物理层（可选 1）10/100M 双绞线以太网ISO/IEC8802-3:2001C1用于 ISDN 基本接入接口的连接器注 aISO/IEC8877:1992物理层（可选 2）100M 光纤以太网ISO/IEC8802-3:2001基本光纤连接器注 bIEC60874-10-1,IEC60874-10-2和 IEC60874-10-3a 这是用于 10M 双绞线连接器的规范b 这是用于 ST 连接器的规范cl 建议至少

5、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 模型分层规范m/o名称服务规范协议规范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/IEC8473-1:1998ISO/IEC8473-2:1996端系统到中间系统(ES/IS)ISO9542:1988数据链路层逻辑链路控制ISO/IEC8802-2:1998载波侦听多路检测/碰撞检测(CSMA/CD)ISO/IEC8802-3:2001m物理层(可选 1)10/100M 双绞线以太网ISO/IEC8802-3:2002C

6、1用于 ISDN 基本接入接口的连接器注 aISO/IEC8877:1992物理层(可选 2)100M 光纤以太网ISO/IEC8802-3:2001基本光纤连接器注 bIEC60874-10-1,IEC60874-10-2和 IEC60874-10-3a 这是用于 10M 双绞线连接器的规范b 这是用于 ST 连接器的规范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MMSProtocol 传输层-框架TCP/RFC100 猷输协议3 报文格式说明面向

7、系统-范围事件的通用对象（Geneicobjectorientedsysten-wideeventsGOOSE）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广播/广播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 enrolled）IEDS（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、

8、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，按照所采用的栈不同，达到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广播或者多路广播的一个数据集之中。由 SetGOOSEControlValue 服务对 GOOSE 控制对象进行参数化。GOOSE 控制对象按照配置行为激活 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

9、相对给定事件的当地计时器。一个新激活的 IED（合上电源和重新服务）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 IED 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）控制类别下表定义了 GOOSE-CONTROL 类另表 14GOOSE 控制定义GOOSE 控制类别属性名字GeNamGooseEnaSndgLDUserDatNamServices：Actvate/Deactive(localservices)Get

10、GOOSEControlValueSetGOOSEControlValueGOOSE-CONTROL:=CLASSObjectName,&gcNamGooseEna”,&dataAttributeContentBOOLEANenabled（TRUE）,DISABLED（FALSE）,&dataAttributeCharacteristicgc,&sndgLDObjectName,&userDatNamDATA-ATTRIBUTE&dataAttributeNameUserDatNam,&dataAttributeContentVisibl

11、eString,&dataAttributeCharacteristicgc,GeNam（GOOSEcontrolname 面向系统-范围事件的通用对象（GOOSE）控制名字）它是 GOOSE 控制对象的名字，它唯一地识别在逻辑结点内的 GOOSE控制。GooseEna（GOOSEenable 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 控制对象被实际地使能去报告 GOOSE 报文。 如果被设置为 TRUE （真） ，服务器将产生如 GOOSE 控制对象中所规定的报文。 如果设置为 FALSE （假） ， 服务器将仃止发出 GOOSE报文。注-此属性

12、GooseEna 在服务器运行后由服务器自动设置为 TRUE（真）。SndgLD（Nameofsendinglogicaldevice 发送逻辑装置名字）这个是逻辑装置对象名字，它毫不含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AttributeNameAttributeTypeexplanationsendingIEDVisibleStringsendingIntelligentelectronicde

13、vicetTimeStamptime-stampseqNumINTEGERsequencenumberstNUMINTEGERstatenumberusecINTEGERmicroseconduserDat(any)userdataGooseMessage：:=SEQUENCEtseqNumstNUMTimeStamp,INTEGER(1.MAX)DEFAULT0,INTEGER(1.MAX)DEFAULT0,usecINTEGER(1.999)DEFAULT0,userDatGOOSE-CONTENT,&content&gooseEnaDATA-ATTRIBUTE&d

14、ataAttributeNameGOOSE-CONTENT;=CLASS&content,SendingIED（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。T（time-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）计数达到 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。St

15、NUM（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。当达到最大计数复归为零。接收的 GOOSE 报文 StNUM（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-IEC61850-7-3 部分定义了继电侍保护 IED 输入数据的 GOOSE 数据结构。服务规范激活和仃止激活 GOOSE 报文传输服务被用于当地激活/仃止激活 GOO

16、SE 报文传输服务。注-激活/仃止激活没有定义远方服务。GetGOOSEControlValue（读取 GOOSE 控制服务）此服务将返送 GOOSE 控制属性值给客户，此服务为 GetDataObjectValues（读取数据对象值）的特例。SetGOOSControlValue（设置 GOOSE 控制服务）此服务将在服务器中设置 GOOSE 控制属性值。此服务为 SetDataObjectValues（设置数据对象值）的特例。GSSE 控制块定义属性名属，叱型解释GsCBNameObjectNameGsCB 实例的实例名GsCBRefObjectRefGsCB 实例的路径名GsEnaBOO

17、LEANAppIDVISIBLEString65DataLabel1nVISIBLEString65LSendDataInt16uGSSE 报文数据VisibleString,sendingIED服务GSSE 报文定义属性名属，依型解释AppIDVisualString65GsCB 实例的值TEntryTime时间 01/05/198710:09:00SqNumInt32StNumInt32TestBOOLEANPhsIDInt16uGSSEDataGSSE 数据SV 采样数据以太网（IEE802.3）数据报格式按照系列标准第格式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

18、组：tagTag 按 ASN.1 基本编码规则编码。8 位位组串：LengthLength按ASN.1基本编码规则编码。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 广播地址是以太网报头的一部分。UI16:Length当报头加入加入的 ASDU 的长度OptFldsPACKEDLIST未映射DatSetObjectReferenceLNNameDataSetNameLDNameUI8:UI8:UI16:Sample1n数据集实例成员的值公共数据类的编码参见编者注SmpCntINT16UUI16

19、计数器规范参见 IEC60044-8RefrTimTimeStamp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 IEC60044-8 状态字的“NotSynch 属性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则。通用数据集中的采样值和状态属性的映射按照 IEC60044-8 的规范进行了优化。 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

20、志位。MMS 报文( (Client/Server)IEC61850-7-2 服务、列于下表 1 中的服务之一的应用IEC61850-7-2 模型IEC61850-7-2 服务ServerGetServerDirectoryAssociationAssociateAbortReleaseLogicalDeviceGetLogicalDeviceDirectoryLogicalNodeGetLogicalNodeDirectoryGetAllDataValuesGetDomainAttributesStoreDomainContentsDataGetDataValuesSetDataValues

21、GetDataDirectoryGetDataDefinitionDataSetGetDataSetValuesSetDataSetValuesCreateDataSetDeleteDataSetGetDataSetDirectorySVClassModelGetMSVCBValuesSetMSVCBValuesGetUSVCBValuesSetUSVCBValuesOSI 模型层规范m/o名称服务规范协议规范应用层制造报文规范ManufacturingMessageSpecificationISO/IEC9506-1:2000ISO/IEC9506-2:2000m关联控制服务兀素Associ

22、ationControlServiceElementISO/IEC8649:1996ISO/IEC8650:1996m向向连接的表述ConnectionOrientedPresentationISO/IEC8822:1994ISO/IEC8823-1:1994m衣小区抽象语法 AbstractSyntaxISO/IEC8824-1:1998ISO/IEC8825:1998m会话层向向连接的会话ConnectionOrientedSessionISO/IEC8326:1996ISO/IEC8327-1:1996mMMS 客户和服务器通讯说明一怎样建立连接1 TCP 客户端和服务器建立连接，服务器

23、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)客户端向服务器端发送连接请求，报文如下：0300001611e00000000100c0010ac2020001cl020000报文说明：03TPKT 版本号00TPKT 保留0016 长度 22 字节（报文总长度）11ISO8073报文长度e0ISO8073PDU 类型连接请求0000ISO8073dst_ref0001ISO8073src_ref00ISO8073class,optionc0ISO8073parametercode01ISO8073parameterlength0aI

24、SO8073TPDUSizec2ISO8073parametercode02ISO8073parameterlength0001ISO8073destinationTSAPc1ISO8073parametercode02ISO8073parameterlength0000ISO8073sourceTSAP服务器端向客户端发送响应，报文如下：0300000e09d00001000100c0010a报文说明：03TPKT 版本号00TPKT 保留000e 长度 14 字节（报文总长度）09ISO8073报文长度d0ISO8073PDU 类型连接响应0001ISO8073dst_ref0001ISO8073src_ref00ISO8073class,optionc0ISO8073parametercode01ISO8073parameterlength0aISO8073TPDUSize3 MMS 环境初始化