南瑞以太网变电站以太网传输层规范.docx

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南瑞以太网变电站以太网传输层规范

南瑞以太网-变电站以太网传输层规范.（总10页）

南京南瑞继保电气有限公司

变电站以太网传输规范

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修订历史

1简介.......................................................................................................................................................4

目的............................................................................................................................................4范围............................................................................................................................................4参考资料....................................................................................................................................4定义、术语................................................................................................................................4概述.............................................................................................................................................42模型定义...............................................................................................................................................43约束条件...............................................................................................................................................54以太网端口的定义...............................................................................................................................65厂站地址的定义...................................................................................................................................66设备地址的定义...................................................................................................................................67传输层控制报文的定义及使用方法...................................................................................................6

7．1APCI格式.................................................................................................................................67．2设备类型.................................................................................................................................77．3设备状态信息的定义...............................................................................................................77．4路由转发..................................................................................................................................77．5双网的使用..............................................................................................................................87．6TCP及UDP报文的选择........................................................................................................87．7TCP连接的建立......................................................................................................................87．8APDU报文的传输及处理.......................................................................................................8超时定义.....................................................................................................................................98设备配置管理的传输层约定...............................................................................................................99路由设备的补充说明...........................................................................................................................910其它说明...........................................................................................................................................10

变电站以太网传输规范

1简介

目的

本规范定义了变电站内统一的基于以太网的传输规范，使得站内的设备能够在一致的传输规范上通讯以及相互联系。

范围

本规范适用于变电站以及集控站自动化系统内需要通过以太网相互通讯的设备，也可以在其他一些相似的系统中使用。

参考资料

定义、术语

设备：

本规范中的设备指的是逻辑上独立的应用，而不是物理设备，监控软件等同称为设备，包括虚设备。

一个物理设备可以包含多个设备。

传输协议层：

负责应用报文的正确传送以及网络连接的维护。

路由设备：

连通不同设备之间通讯的设备，包括规约转换设备、网关、远动设备等。

APCI：

应用规约控制信息ASDU：

应用服务数据单元APDU：

应用规约数据单元

双网：

指同一个物理设备上的两个网络，这两个网络以对等方式或主备方式收发数据。

过程层：

过程层的定义参见IEC61850.

概述

本规范定义了站内自动化系统内部基于以太网通讯传输的规定，包括了模型定义、约束条件、以太网端口的定义、传输层控制报文的定义及使用方法、传输层通讯的管理、路由设备的补充说明、其它说明。

2模型定义

站内通讯模型分为三个层次：

设备的通讯模型分为应用服务层、传输协议层、网络收发层。

应用服务层形成应用数据包ASDU，ASDU数据包的定义详见南瑞继保电气有限公司的《变电站应用报文规范》。

传输协议层添加传输协议层的报文控制APCI，同时控制数据重发机制，在该层要保证发送给应用服务层的数据是有序的。

传输协议层负责网络连接的维护。

每包APDU报文只包含一包ASDU报文，多包APDU报文可以组合在一起送给网络收发层，也可以从网络收发层接收多包APDU组合的报文。

如果网络收发层采用TCP/IP协议，传输协议层组织的TCP报文长度不超过64KBBYTES,UDP报文长度不超过1KBBYTES。

网络收发层控制网络报文的完整性，根据网络层报文的长度限制将应用协议层报文进行拆分和组装。

如果通讯基于以太网方式，网络收发层则采用TCP/UDP协议；如采用串口等方式，网络收发层则采用相应的协议。

在本规范中，网络通讯采用以太网方式。

3约束条件

站内通讯采用双网方式时，相互通讯的设备使用双发双收的方法，即发送方的报文在双网上同时发送，接收方双网接收后选取一个报文给应用服务层。

站内以太网的子网掩码为,子网地址为和（特殊情况下另行规定），其中子网简称为A网，子网简称为B网。

设备的主机地址采用16位方式，设备双网的主机地址相同。

以太网通讯以字节方式传输,字节顺序采用LITTLE_ENDIAN顺序。

4以太网端口的定义

本规范中采用以下端口：

1）TCP的侦听端口为6000。

2）监视方向的UDP接收端口为6001。

3）控制方向的UDP接收端口为6002。

4）站内设备的UDP管理端口为6003。

5）间隔层联锁数据传送端口为6005。

6）主备机通讯的TCP侦听端口为6006。

5厂站地址的定义

考虑到跨厂站的数据通讯，在自动化系统内对每个厂站都设置一个唯一不为零的厂站地址，厂站地址为16位长度。

站内设备相互通讯时，可以将厂站地址简化设置为0。

厂站的广播地址为0Xffff。

6设备地址的定义

考虑到大型变电站中一个字节的地址范围可能不够使用，所以设备地址采用16位地址，带有以太网或现场总线接口的设备直接选用16位地址。

由于采用标准103规约通讯的设备使用的是8位地址，所以路由设备将其报文转发时应扩展成16位地址。

全站设备的16位地址必须唯一。

0XFFFF为广播地址。

若使用主备方式，设备地址中的最低位作为主备设备配对使用。

在设备地址范围内，0XFF00---OXFFFD归网络设备使用，0XFE00H---0XFEFF归站级设备使用（其中0XFEFE、0XFEFF用于系列配置软件的地址），0X0100---0XFC00之间低字节为零的地址归路由设备使用，零地址保留，0XFFFF为广播地址，其余的地址范围属于间隔层或过程层设备。

各设备的IP地址也依此划分。

7传输层控制报文的定义及使用方法

7．1APCI格式

typedefstruct_tagPacketHead

{

WORDwFirstFlag;、互为主备关系的设备相互通讯时，设备地址中最低位为1的设备作为服务器端，设备地址中最低位为0的设备作为客户端，例如，0XFF00与OXFF01为某个主备路由设备的地址，由地址为0XFF00的设备通过站控层网络向地址为OXFF01的设备申请TCP连接，通过这一连接，相互交换数据，确定主备。

7．8APDU报文的传输及处理

当传输层收到ASDU报文及相关信息后，组织APCI的数据，包括设置数据编号，将APCI与ASDU组合成APDU报文。

用UDP发送时，传输层可以将多个APDU报文组成一个UDP报文发送。

传输层根据网络配置将报文传送给A网的网络收发层或者同时传送给A网与B网的网络收发层。

数据编号的设置与是否在A网、B网上传输无关。

接收方收到报文后，根据数据编号确定有效报文并将其解包，将ASDU及相关信息上送。

APCI中的数据编号由报文的发送方设置，报文的接收方依据数据编号选择双网接收报文中的有效报文。

数据报文在本规范中仅用于双网接收报文的取舍，不作为报文先后次序和报文丢失的判断依据。

采用UDP通讯方式时：

对于接收方来说，第一次收到某个设备的UDP端口发送的数据，默认为其数据编号正确，对于以后再次收到的报文则需经过数据编号的校验；若该设备的UDP数据编号超时得不到刷新则默认为下一次收到报文的数据编号正确。

采用TCP通讯方式时，设备之间的任何一个或一对（对于双网）TCP连接都设置一个独立的数据编号。

在连接建立时，设置初始值，发送编号为0、接收判断的编号为-1。

对于每一个报文均需判断其数据编号的合法性。

若超时数据编号得不到刷新，则断开链接重新链接，数据编号重新设置初始值。

双网情况下，成对的连接在第一个连接建立时设置数据编号，任何一个网络连接的单独断开对该数据编号没有影响，但其重新连接后仍使用原有的数据编号，只有在A、B网的连接都断开后，才重新开始。

在本节下面的描述中，A网接收、B网接收特指成对的TCP连接上A、B网数据的接收，或者A、B网上成对的UDP报文的接收，并且报文是由同一个发送方发出，该发送方指与接收方直接相连的设备。

在单网通讯的情况下，报文的数据编号没有实际意义，所有的接收报文都认定有效。

为了与双网通讯兼容，要求发送方的数据编号使用方式同双网通讯式的方式。

发送方组织APCI时，将当前的数据编号填入APCI,同时将数据编号增1保留，数据编号溢出时自动归零。

接收方的任何一个网接收到报文后，依据下列原则判定有效报文并处理，保留新的数据编号，同时舍弃无效的报文。

数据编号从0—65535循环计数，其接收报文数据编号的合法性判别是：

X为新收到报文的数据编号；Y为原来保留的数据编号：

1.X>Y若（X–Y>10000则X编号无效该报文不处理；若（X–Y）<=10000

则X编号有效该报文处理，同时刷新Y编号。

2.X<=Y若（Y–X）<45535则X编号无效该报文不处理；若（Y–X）>=45535

则X编号有效该报文处理，同时刷新Y编号。

超时定义

1．UDP和TCP均发送各自的心跳报文。

心跳报文只有报文头、无报文体，带正

常数据编号。

每间隔10秒发送一次。

2．若UDP报文接收超时30秒未收到，则判UDP不通。

3．若UDP报文的数据编号超时30秒未得到刷新，则默认下一个UDP报文的数

据编号正确。

4．若TCP报文接收超时30秒未收到，则判TCP不通，断开TCP链接。

5．若TCP报文的数据编号超时30秒未刷新，则断开双网的TCP链接，复位数

据编号。

6．设备与设备之间同时使用UDP、TCP通讯时，设备的通断判别以TCP是否断

开为主。

8设备配置管理的传输层约定

站内设备的配置管理端口号为6003，采用UDP通讯方式。

路由设备应根据设置确定是否允许管理的UDP报文通过。

9路由设备的补充说明

路由设备应建立路由表，路由表可以通过人工配置生成，也可以通过相连设备的类型等信息自动建立。

10其它说明

如果一个物理设备中含有多个设备。

物理设备的传输协议层以及网络收发层只有一个，每个设备对应一个应用服务层。