IEC61850规约报文分析.docx

1、IEC61850规约报文分析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)负责制定的。此标准参考和吸收了已有的许多相关标准，其中主要有:IEC870-5101远动通信协议标准；IEC8705-103继电保护信息接口标准；UCA2.0(UtilityCommunicationArchitecture2。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（ManufacturingMessa

2、geSpecification).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。这些模型定义了公共数据格式

3、、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)。1 IEC 618505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UDP组播(广播）方式传送；MMS Protocol 表示核心的ACSI服务报文采用TCP/RFC1006方式传送;GSSE 表示通用变电站状态事件报文使用自定意的GSSE传输层;2 传输层框架分析GOOSE 传输层框架OSI 模型分层规范m/o名称服务规范协

4、议规范传输层网络层数据链路层优先级标志/虚拟局域网IEEE 802.1Q m载波侦听多路检测/碰撞检测（CSMA/CD)ISO/IEC 88023:2001 m物理层（可选1）10/100M 双绞线以太网ISO/IEC88023：2001C1用于ISDN 基本接入接口的连接器 注aISO/IEC 8877:1992物理层（可选2）100M 光纤以太网ISO/IEC8802-3：2001基本光纤连接器注bIEC6087410-1,IEC6087410-2 和IEC60874103a 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c1 建议至少实现两种物理接口中的一种。可以使用附

5、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/IEC 8072：1996ISO/IEC 8602：1995网络层无连接网络层ISO/IEC 8348:2002ISO/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控制ISO/IEC 8802-2：1998载波侦听多路检测/碰撞检测（CSMA/CD)ISO/IEC 88023：2001 m物理层（可选1)10/100M 双绞线以太网ISO/IEC 8802-3:2002C1用于ISDN 基本接

6、入接口的连接器 注aISO/IEC 8877：1992物理层（可选2)100M 光纤以太网ISO/IEC8802-3：2001基本光纤连接器注bIEC6087410-1，IEC60874-102 和IEC60874103a 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c1 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/RFC1006传输协议3 报文格式说明面向系统-范围事件的通用对象(Geneic obje

7、ct oriented systen -wide events GOOSE ）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、互锁、电压无功调度要求在实现这些应用的IEDS之间对等通

8、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“ back time。 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(合上电源和重新服务）将发送现行数据

9、(状态）当作启功GOOSE报文.任意一个IED任何时候都可以请求特定的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类别表 14 GOOSE控制定义 GOOSE控制类别 属性名字 GeNam GooseEna SndgLD UserDatNam Services Actvate/Deactive(local services） GetGOOSEControlValue SetGOOSEControlValue GOOSE-CONTR

10、OL= CLASS &gcNam ObjectName， gooseEna DATAATTRIBUTE dataAttributeName “GooseEna”， dataAttributeContent BOOLEANenabled(TRUE)，DISABLED(FALSE) ， dataAttributeCharacteristic gc, sndgLD ObjectName, userDatNam DATA-ATTRIBUTE &dataAttributeName “UserDatNam”， &dataAttributeContent VisibleString， &dataAttrib

11、uteCharacteristic gc， GeNam （GOOSE control name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(GOOSE 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GooseEna在服务器运行后由服务器自动设置为 TRUE（真） 。

12、SndgLD（Name of sending logical device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 Attribute Name Attribute Type explanation sendingIED VisibleString sending Intelligent electronic device t TimeStamp time-

13、stamp seqNum INTEGER sequence number stNUM INTEGER state number usec INTEGER microsecond userDat (any） user data GooseMessage= SEQUENCE sendingIED VisibleString, t TimeStamp， seqNum INTEGER(1。.MAX) DEFAULT 0， stNUM INTEGER（1.。MAX) DEFAULT 0, usec INTEGER (1。999) DEFAULT 0， userDat GOOSECONTENT,&cont

14、ent GOOSE-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。StNUM（状态号） 每次IED(智能电子装置）

15、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IEC 61850-73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GOOSE报文传输服务。注激活/仃止激活没有定义远方服务。GetGOOSEContro

16、lValue（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性类型解释GsCBNameObjectNameGsCB实例的实例名GsCBRefObjectRefGsCB实例的路径名GsEnaBOOLEANAppIDVISIBLE String65DataLabel1nVISIBLE String65LS

17、endDataInt16uGSSE报文数据服务GSSE报文定义属性名属性类型解释AppIDVisual String65GsCB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)数据报格式按照系列标准第72篇的抽象缓冲格式本标准中的代码备注属性名称属性类型8 位位组:tag Tag 按ASN。1 基本编码规则编码。8 位位组串：Length Length 按ASN.1 基本编码规则编码。UI16：ASDU 的数目被链接成一

18、个APDU并被写入采样值缓冲区的ASDU 的数目。MsvID VISIBLE STRING 8 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OptFlds PACKED LIST 未映射DatSet ObjectReference LNName DataSetNam e LDName UI8： 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SmpCnt INT16U UI16 计数器规范参见IEC 60044-8 RefrTimTimeStamp 未映射ConfRev INT32U UI8 配置信息

19、的版本号,逻辑设备配置每改变一次加1,缺省值为NULL SmpSynch BOOLEAN 参见IEC 600448 状态字的“NotSynch ”属性SmpRate INT16U UI8 0=未定义；1255与fr 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IEC 600448 的规范进行了优化.并不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 61850-72 服务、列于下表1 中的服务之一的应

20、用IEC 61850-7-2 模型IEC 61850-7-2 服务Server GetServerDirectory Association Associate Abort Release Logical Device GetLogicalDeviceDirectory Logical Node GetLogicalNodeDirectoryGetAllDataValuesGetDomainAttributes StoreDomainContents Data GetDataValuesSetDataValuesGetDataDirectory GetDataDefinition Data S

21、et GetDataSetValues SetDataSetValuesCreateDataSetDeleteDataSet GetDataSetDirectory SV Class Model GetMSVCBValues SetMSVCBValues GetUSVCBValues SetUSVCBValues OSI 模型层规范m/o 名称服务规范协议规范制造报文规范应用层Manufacturing Message Specification ISO/IEC 9506-1：2000 ISO/IEC 9506-2:2000 m 关联控制服务元素Association Control Serv

22、ice Element ISO/IEC 8649:1996 ISO/IEC 8650：1996 m 面向连接的表述表示层Connection Oriented Presentation ISO/IEC 8822：1994 ISO/IEC 88231:1994 m 抽象语法Abstract Syntax ISO/IEC 88241:1998 ISO/IEC 8825：1998 m 面向连接的会话会话层Connection Oriented Session ISO/IEC 8326:1996 ISO/IEC 8327-1：1996 m MMS客户和服务器通讯说明一 怎样建立连接1 TCP 客户端和

23、服务器建立连接,服务器端口号为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） 客户端向服务器端发送连接请求，报文如下： 03 00 00 16 11 e0 00 00 00 01 00 c0 01 0a c2 02 00 01 c1 02 00 00 报文说明： 03 TPKT版本号 00 TPKT保留 00 16 长度 22 字节（报文总长度） 11 ISO8073 报文长度 e0 ISO8073 PDU 类型 连接请求 00 00 ISO8073 dst_ref 00 01 ISO8073 src_ref 00 ISO8073 clas

24、s，option c0 ISO8073 parameter code 01 ISO8073 parameter length 0a ISO8073 TPDU Size c2 ISO8073 parameter code 02 ISO8073 parameter length 00 01 ISO8073 destination TSAP c1 ISO8073 parameter code 02 ISO8073 parameter length 00 00 ISO8073 source TSAP 服务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

25、 c0 01 0a 报文说明: 03 TPKT版本号 00 TPKT保留 00 0e 长度 14 字节（报文总长度） 09 ISO8073 报文长度 d0 ISO8073 PDU 类型 连接响应 00 01 ISO8073 dst_ref 00 01 ISO8073 src_ref 00 ISO8073 class,option c0 ISO8073 parameter code 01 ISO8073 parameter length 0a ISO8073 TPDU Size 3 MMS环境初始化 (Initiate Request） 报文格式如下： 03 00 00 bf TPKT 02 f

26、0 80 ISO8073 ISO83271 0d b6 05 06 13 01 00 16 01 02 14 02 00 02 33 02 00 01 34 02 00 01 c1 a0 ISO8823 31 81 9d a0 03 80 01 01 a2 81 95 81 04 00 00 00 01 82 04 00 00 00 01 a4 23 30 0f 02 01 01 06 04 52 01 00 01 30 04 06 02 51 01 30 10 02 01 03 06 05 28 ca 22 02 01 30 04 06 02 51 01 61 62 30 60 02 01

27、01 a0 5b ISO86501 60 59 a1 07 06 05 28 ca 22 02 03 a2 07 06 05 29 87 67 01 01 a3 03 02 01 0c a6 06 06 04 29 01 87 67 a7 03 02 01 0c be 33 28 31 06 02 51 01 02 01 03 IEC9506 a0 28 a8 26 80 03 00 fd e8 81 01 0a 82 01 0a 83 01 05 a4 16 80 01 01 81 03 05 f1 00 82 0c 03 ee 1c 00 00 04 08 00 00 79 ef 18 （

28、Initiate Response) 报文格式如下： 03 00 00 93 TPKT 02 f0 80 ISO8073 ISO8327-1 0e 8a 05 06 13 01 00 16 01 02 14 02 00 02 34 02 00 01 c1 78 ISO8823 31 76 a0 03 80 01 01 a2 6f 83 04 00 00 00 01 a5 12 30 07 80 01 00 81 02 51 01 30 07 80 01 00 81 02 51 01 61 53 30 51 02 01 01 a0 4c ISO86501 61 4a a1 07 06 05 28 ca 22 02 03 a2 03 02 01 00 a3 05 a1 03 02 01 00 be 33 28 31 06 02 51 01 02 01 03 a0 28 IEC9506 a9 26 80 03 00 fd e8 81 01 06 82 01 06 83 01 05 a4 16 80 01 01 81 03 05 f1 00 82 0c 03 ee 1c 00 00 04 00 00 00 79 ef 18