61850报文解析深瑞版131016.docx
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61850报文解析深瑞版131016
61850报文解析说明
编写：
陈林兴日期：
2013年10月10日
本文档只涉及mms报文。
1.相关术语简介
IED：
智能电子设备；
icd：
智能电子设备配置描述；
SCD：
变电站配置描述；
cid：
从SCD文件中导出与各自IED相关的内容形成文件，即实例化后的icd模型文件；
SCL：
变电站配置描述语言；
AccessPoint：
访问点；
PHD：
物理设备
LD：
逻辑设备；
LN：
逻辑节点；
FC：
功能约束；
FCD：
功能约束数据；
FCDA：
功能约束数据属性；
GOCB：
GOOSE控制块；
LLN0：
逻辑节点0；
SGCB：
定值控制块；
DO：
数据对象；
DA：
数据属性。
2.icd/cid模型文件简介
2.1.模型文件结构
61850模型文件为树状层次：
PHD（物理设备）→LD（逻辑设备）→LN（逻辑节点）→DO（数据对象）→DA（数据属性）。
图2-1-161850模型文件树状结构
SCL
…
图2-1-2icd配置文件结构
图2-1-3icd配置文件结构示例
其中AccessPoint下面包含S1（mms服务）、G1（GOOSE服务）、M1（SV服务）访问点。
以前的程序导入icd时，需删除G1和M1访问点，目前PRS7000后台130801以后的程序，可过滤G1和M1访问点，无需删除。
2.2.icd模型文件内容与数据库信号的对应
2.2.1.遥测信号
图2-2-1-17741导入icd后遥测信号
遥测UC，其mms引用路径为：
PRS7741/MEAS/MMXU1$MX$U$phsC$cVal$mag$f
PRS7741：
IEDName；
MEAS：
LDName，MEAS表示测量LD；
MMXU1：
逻辑节点类LNClass+序号Inst，MMXU表示测量量数据；
MX：
功能约束MX；
U$phsC：
DOName，表示C相电压；
cVal$mag$f：
DAName表示C相电压幅值。
icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-1-2：
图2-2-1-2icd遥测数据集定义
icd中LN下面实例化后的遥测数据内容如图2-2-1-3：
图2-2-1-3遥测数据实例
2.2.2.遥信信号
图2-2-2-17741导入icd后遥信信号
单点遥信003，其mms引用路径为：
PRS7741/CTRL/SYXGGIO1$ST$Ind03$stVal
PRS7741：
IEDName；
CTRL：
LDName，CTRL表示控制及开入LD；
SYXGGIO1：
LNClass的前缀+LNClass+序号Inst，即SYX+GGIO+1，GGIO表示遥信状态量数据；
ST：
功能约束ST；
Ind03：
DOName，表示单点遥信003；
stVal：
DAName，表示遥信值。
icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-2-2：
图2-2-2-2icd遥信数据集定义
icd中LN下面实例化后的遥信数据内容如图2-2-2-3：
图2-2-2-3遥信数据实例
2.2.3.遥控信号
图2-2-3-17741导入icd后遥控信号
断路器遥控，其mms引用路径为：
PRS7741/CTRL/CBCSWI1$CO$SBOw$ctVal
PRS7741：
IEDName；
CTRL：
LDName，CTRL表示控制及开入LD；
CBCSWI1：
LNClass的前缀+LNClass+序号Inst，即CB+CSWI+1，CSWI表示开关、刀闸、地刀等一次设备位置和控制数据；
CO：
功能约束CO；
Pos：
遥控对应的状态遥信的DOName；
SBOw：
遥控DOName，增强安全机制的遥控，实际遥控时报文中表示遥控选择；
ctVal：
DAName，表示控制数据。
icd里面每个遥控都是跟随相应的遥信定义的，
icd中LN下面实例化后的遥控数据内容如图2-2-3-2：
图2-2-3-2遥控数据实例
2.2.4.保护动作事件信号
保护动作事件与普通遥信信号类似。
图2-2-4-1778-D导入icd后保护动作事件信号
纵差差动保护动作，其mms引用路径为：
TEMPLATE/PORT/PDIF3$ST$Op$general
TEMPLATE：
IEDName；
PORT：
LDName，PORT表示保护LD；
PDIF3：
LNClass+序号Inst，即PDIF+3，PDIF表示差动保护数据；
ST：
功能约束ST；
Op：
DOName，一般所有保护事件的DOName相同，Op表示动作的意思；
general：
DAName，此处与遥信的stVal有所区别，表示保护动作事件的动作值。
icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-4-2：
图2-2-4-2icd保护动作事件数据集定义
icd中LN下面实例化后的保护动作事件数据内容如图2-2-4-3：
图2-2-4-3遥信数据实例
2.2.5.定值
图2-2-5-17741icd导入数据库后的定值
同期功能检压差定值，其mms引用路径为：
PRS7741/PORT/RSYN1$SG$DifV$setMag$f
PRS7741：
IEDName；
PORT：
LDName，PORT表示保护LD；
RSYN1：
LNClass+序号Inst，即RSYN+1，RSYN表示同期数据；
SG：
功能约束SG；
DifV：
DOName，表示压差；
SetMag$f：
DAName，对于浮点数值型定值、投退型、整型数值定值，此处不同，浮点数值型定值为setMag$f，投退型定值以及整型数值型定值为setVal。
icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-4-2：
图2-2-5-2icd定值数据集定义
icd中LN下面实例化后的定值数据内容如图2-2-4-3：
图2-2-4-3定值数据实例
2.2.6.软压板信号
软压板信号在icd里面作为可遥控的遥信信号，比较特殊的一点是：
其lnClass就是LLN0逻辑设备0.如图2-2-6-1和2-2-6-2
图2-2-6-1软压板信号数据集定义
图2-2-6-2软压板信号实例
2.3.报告控制块ReportControl
遥测、遥信、软压板、保护事件信号等都有对应的报告控制块。
以遥信为例，首先找到对应的数据集定义，即可找到对应的ReportControl，如图2-3-1.
图2-3-1报告控制块
buffered：
是否缓存，true为缓存报告，即BRCB；false为非缓存报告，及URCB。
一般遥测、遥脉为非缓存，遥信、事件为缓存。
name：
报告控制块名称。
rptID：
报告控制块ID。
TragOps：
触发条件，目前未解析。
OptFields：
选项域，目前未解析。
RptEnabled：
当有这一项时，表示为带实例号使能；无这一项时，表示不带实例号使能。
2.4.GOOSE控制块GSEControl
图2-4-1GOOSE控制块
通过GOOSE控制块中的datSet可找到哪个数据集下面的信号可用于五防联锁，当现场要求间隔层GOOSE五防联锁功能时，遥控对应的设备状态遥信必须选用GOOSE控制块对应的数据集定义的遥信。
进一步观察，可发现，实际上对于7741，双点遥信下的信号与GOOSE控制块五防联锁数据集定义的信号是相同的信号。
如图2-4-2.
图2-4-2五防联锁信号
2.5.定值控制块SettingControl
定值控制块里面描述了icd里面的当前定值区及定值区的数目。
图2-5-1定值控制块
3.mms抓包
此处以东土交换机为例，介绍如何设置端口镜并利用ethereal抓61850报文。
其他型号交换机见工程部总结文档。
3.1.端口镜像设置
图3-1-1东土交换机登陆
用户名输入admin，密码也为admin，登陆后点击AdvancedSetting.
图3-1-2东土交换机登陆后界面
然后点击?
图3-1-3东土交换机端口镜像
图3-1-4端口镜像设置
这里的MonitoringPort指的是用来监控的端口，这里不能设置此时笔记本网线正接上的端口。
比如此时笔记本网线接的端口为PORT10，设置的MonitoringPort为PORT14；MonitoredPort指的是被监视端口，也就是装置所接的端口，现场可设置除镜像口之外的其他所有端口。
设置好后点击Apply即可完成端口镜像设置。
完成设置后需要将笔记本网线接到刚才设置的MonitoringPort，被监视的装置接到MonitoredPort，然后就可以利用61850报文分析工具进行抓报文了。
3.2.Ethereal抓包设置
打开ethereal后选择Capture→Options，进入图3-2-2界面.
图3-2-1
Interface为网口选择，当选中正确的网卡后，下面的IPaddress也同时正确显示。
右下角的DisplayOptions和NameResolution建议都如图设置。
设置完毕，点击Start按钮即可开始抓包。
图3-2-2抓包设置
3.3.报文过滤
图3-3-1报文过滤示例
报文过滤示例说明：
序号
过滤示例
意义解释
1
2
显示ip为133或171的报文
3
显示源发IP为133的mms报文
4
显示目标IP为133的mms报文
5
显示ip为133的tcp报文，mms报文也属于tcp报文。
4.mms报文解析
此处仅以后台为例对mms报文进行简单分析。
61850通讯的流程如下：
建立TCP连接→mms初始化→建立报告控制块（RCB）使能→总召唤→装置主动上送报告（周期/变位）；如果有遥控或者召唤/修改定值的命令，则走命令报文流程。
4.1.建立TCP连接
图4-1-1建立TCP连接
第一步：
后台向装置请求请求建立TCP连接（SYN），源端口SrcPort为随机生成，目标端口DstPort固定为102（装置方端口）。
第二步：
装置回复ACK确认，同时也向后台请求建立TCP连接（SYN）。
第三步：
后台回复ACK确认。
至此，TCP三步握手就完成了。
第四步：
后台请求建立TP0层的连接（相当于建立mms的连接），发送CR（Protocol为COTP）。
第五步：
装置回复TP0层连接建立确认。
至此，后台与装置之间的TCP连接就建立完成了，如果没有建立TP0层连接，将无法进行mms初始化。
4.2.关闭TCP连接
【
图4-2-1关闭TCP连接
第一步：
后台发送FIN/ACK，确认前面报文，同时请求关闭TCP连接。
第二步：
装置回复ACK确认。
第三步：
装置发送FIN/ACK，确认最后一帧报文，同时请求关闭TCP连接。
第四步：
后台回复ACK确认。
至此TCP连接已关闭。
此外，后台可发送RST单方面关闭TCP连接，发送RST可以带ACK也可以不带ACK，RST不需要收到对方确认，如图4-2-2.
图4-2-2RST关闭TCP连接
4.3.mms初始化
图4-3-1mms初始化
表明了61850客户端（后台）所支持的mms服务类型。
图4-3-2装置响应mms初始化
装置响应mms初始化如图3-3-2，Servicessupportedcalled表明了装置所支持的mms服务类型。
MMSPDUSIZE:
8192，后台为65435，后台和装置约定二者之间最小者为mms一帧报文的最大长度。
4.4.报告使能
报告使能的流程为：
将报告使能置为false→设置报告参数→将报告使能置为true→发送总召唤报文。
4.4.1.正常使能过程
1）第一步：
将RptEna置为FALSE，如图4-4-1-1
如果是遥测等URCB的使能，则BR变为RP。
图4-4-1-1写RptEna为FALSE
装置回复写成功，如图4-4-1-2.
图4-4-1-2写FALSE成功
2）第二步：
设置报告参数，如图4-4-1-3
图4-4-1-3设置报告参数
RptID：
此处写入的RptID与后续装置上送的报告里面的RptID完全相同。
IntgPd：
周期上送时间，目前7000后台默认URCB和BRCB都为1分钟。
即使能成功后，装置每个1分钟上送一次报告，传送原因为周期上送。
OptFlds：
选项域，共10位。
61850客户端设置装置上送的mms报告中应该包含哪些内容，此处的设置与后续报告中的内容匹配。
比如要求装置上送报告时标、传送原因等。
TrgOps：
触发条件，共6位。
61850客户端设置装置在哪些情况下应该触发上送mms报告。
含义如下：
序号
含义
位0
保留
位1
数据变化
位2
品质变化
位3
数据更新
位4
完整性周期
位5
总召唤
TrgOps与后续报告中的传送原因一一对应，目前7000后台要求装置位1~位5的5种情况都要上送报告。
3）第三步：
将RptEna置为TRUE，如图4-4-1-4
图4-4-1-4写RptEna为TRUE
装置回复写成功后，该报告的使能就建立了。
4）第四步：
三步之后，实际上使能就成功了。
使能成功后，后台发送总召唤命令，召唤报告的初始状态，如图4-4-1-5
图4-4-1-5总召唤
GI表示总召唤。
装置回复写成功后，紧接着上送mms报告，传送原因为总召唤，如图4-4-1-6.
图4-4-1-6装置上送总召报告
备注：
在第二步设置报告参数中，写OptFlds和TrgOps时有时会遇到失败的情况，这种情况不影响使能的建立和报告的上送。
4.4.2.使能失败情况
1）第一步RptEna置为FALSE就失败，如图4-4-2-1.
图4-4-2-1第一步使能失败
上图中错误码为10,。
错误码具体含义如下：
现场一般情况出现的原因码多为2和10
错误码
含义
0
目标无效。
1
硬件故障。
2
临时不可用的。
一般是因为已经有相同实例号的61850客户端与装置建立了使能，从而实例号冲突导致。
3
被目标拒绝。
4
目标未定义。
5
无效地址。
6
类型不支持。
7
类型不匹配。
8
目标属性不一致。
9
权限不足。
10
目标对象不存在。
使能时，两种情况：
一是因为导入后台的icd文件iedName与装置内部的iedName不一致导致，此时所有的报告都会使能失败；二是报告使能路径错误，装置认为不存在。
例如对于7000后台130901以前的程序，使能早期300G装置的遥测URCB报告时，后台默认带实例使能，装置不支持带实例使能，装置认为使能路径错误，最新7000标准程序已处理该问题。
写第一步就失败时，报告无法建立使能，装置将不会上送任何报告。
2）第二步设置报告参数时失败。
写OptFlds和TrgOps时有时会遇到失败的情况，这种情况不影响使能的建立和报告的上送，一般情况也不会影响mms报告的解析。
写RptID失败时，装置也会上送mms报告，但mms报告中的RptID与写使能时后台写入的RptID不一致，导致后台无法解析mms报告，信号无法上送后台。
对于部分外厂家装置，写RptID失败的情况可能存在，此情况责任在于装置；按照61850规范RptID必须支持写入。
4.5.遥测报文
遥测信号以mms报告方式上送。
4.5.1.遥测报文结构
遥测报文结构如图4-5-1-1
OptFlds选项域共10位，从左到右依次为第0位到第9位，含义如下：
序号
含义
0位
保留
1位
顺序号
2位
报告时标
3位
传送原因
4位
数据集名称
5位
数据mms引用
6位
缓冲区溢出标志
7位
条目标识EntryID
8位
配置版本
9位
分段
装置上送的OptFlds与写使能时写入的值相同，目前7000后台对于遥测URCB报告，固定将第1、3、4、5、8位写为1.
TrgOps：
触发条件，即报告中的传送原因，从做导游依次为第0位到第5位，含义如下：
序号
含义
0位
保留
1位
数据变化
2位
品质变化
3位
数据更新
4位
完整性周期
5位
总召唤
4.5.2.遥测报文与icd和数据库遥测信号的对应
第一步：
根据报文里面的RptID，UR表示URCB，一般为遥测、遥脉数据。
根据urcbAin找到icd里面对应的ReportControl，如图4-5-2-1
图4-5-2-1
第二步：
根据ReportControl找到对应的dataSet数据集定义，数据集名称为dsAin，再根据BITSTRING位串里面找到值为1的位置，可核对数目为66个，根据位置，找到对应的信号。
比如第3个信号，如图4-5-2-2
图4-5-2-2
根据lnClass、lnInst、doName、daName，可找到实例化的遥测数据，如图4-5-2-3.
图4-5-2-3
第三步：
根据图4-5-2-2或4-5-2-3对比数据库遥测信号的mms引用，均可以找到是数据库中第几个信号，如图4-5-2-4.。
图4-5-2-4
BITSTRING中的1的数目，与后面的数据引用、值、传送原因的数目相同，且顺序是一一对应的。
4.5.3.DO模式遥测报文结构
前面所述的遥测报文均为DA模式，DO模式遥测与DA模式的遥测在icd和报文上都有区别：
1）icd文件的区别：
如图4-5-3-1所示
图4-5-3-1
DO模式和DA模式数据库中遥测信号基本无区别。
图4-5-3-1DO模式与DA模式数据库遥测信号
2）DO模式遥测报文结构如图4-5-3-3
图4-5-3-2DO模式遥测报文
4.6.遥信报文
遥信数据以mms报告方式上送。
4.6.1.遥信报文结构
遥信报文结构如图4-6-1-1
OptFlds选项域共10位，从左到右依次为第0位到第9位，含义如下：
序号
含义
0位
保留
1位
顺序号
2位
报告时标
3位
传送原因
4位
数据集名称
5位
数据mms引用
6位
缓冲区溢出标志
7位
条目标识EntryID
8位
配置版本
9位
分段
装置上送的OptFlds与写使能时写入的值相同，目前7000后台对于遥信BRCB报告，固定将第1、2、3、4、5、6、7、8位写为1.
TrgOps：
触发条件，即报告中的传送原因，从左到右依次为第0位到第5位，含义如下：
序号
含义
0位
保留
1位
数据变化
2位
品质变化
3位
数据更新
4位
完整性周期
5位
总召唤
品质q：
报告的品质，正常情况品质位全为0，当不为0时，可能导致无法解析报告。
从左到右依次为第0位到第12位，含义如下：
序号
含义
0位~1位
值00：
好，01：
非法，10：
保留，11：
可疑
2位
值为1时表示溢出
3位
值为1时表示超出量程
4位
值为1时表示无效引用
5位
值为1时表示振荡
6位
值为1时表示故障
7位
值为1时表示旧数据
8位
值为1时表示数据不一致
9位
值为1时表示数据不准确
10位
表示数据来源，值为1表示取代，为0表示过程
11位
值为1时表示测试状态
12位
值为1时表示操作员闭锁
4.6.2.遥信报文与icd和数据库遥信信号的对应
第一步：
根据报文里面的RptID，BR表示BRCB，一般为遥信、事件数据。
根据brcbDin1找到icd里面对应的ReportControl，如图4-6-2-1.
如果icd里面有相同的brcbDin，同时报告中又没有上送数据集名称和数据引用时，可根据使能报文里面写入BR02_brcbDin101时确定是哪个报告控制块。
图4-5-2-1
第二步：
根据ReportControl找到对应的dataSet数据集定义，数据集名称为dsDin1，再根据BITSTRING位串里面找到值为1的位置，可核对数目为80个，根据第3个位置，找到对应的信号。
如图4-6-2-2
图4-5-2-2
根据lnClass、lnInst、doName、daName，可找到实例化的遥信数据，如图4-6-2-3.
图4-5-2-3
第三步：
根据图4-6-2-2或4-6-2-3对比数据库遥测信号的mms引用，均可以找到是数据库中第几个信号，如图4-6-2-4.。
图4-6-2-4
4.7.遥控/遥调报文
4.7.1.遥控流程
目前我司61850客户端采用的控制类型主要有两种：
增强安全模式的操作前选择控制（对应数据库里面的普通遥控），正常安全模式的直接控制（对应直控模式，如装置复归遥控）；对应的DAName均为SBOW。
增强安全模式的操作前选择控制流程：
获取遥控参数→装置回复遥控参数→后台发送遥控选择命令（SBOw）→装置回复写数据成功→后台发送遥控执行命令（Oper）→装置回复写数据成功→装置上送遥控操作结束的报告；后台启动后第一次遥控时，将获取遥控参数，当后续再次遥控同一个遥控或者具备相同IEDName+LDName+lnClass的遥控时，将省略前面两步。
如图4-7-1-1，遥控的PRS7741CTRL/TYXGGIO4相同。
图4-7-1-1
正常安全模式的直接控制（直控模式）流程：
与增强安全模式的操作前选择控制类似，但无遥控选择过程，直接发送遥控执行命令。
4.7.2.遥控报文结构
4.7.2.1.获取遥控参数
后台发送ConfRequest：
GetVariableAccessAttributes获取装置遥控参数，如图4-7-2-1-1.
图4-7-2-1-1后台获取遥控参数
装置回复ConfResponse：
GetVarAccessAttributes响应遥控参数。
如图4-7-2-1-2
图4-7-2-1-2装置响应遥控参数
origin：
表示控制命令发出者，包含两个成员，orCat和orIdent。
orCat表示控制命令来源的类型，比如是有后台还是测控装置发起的遥控。
后台获取遥控参数的目的：
是根据装置响应的遥控参数，以决定下一步后台发送的遥控报文里面包含的内容，如图4-7-2-1-2表明，装置要求后台发送的遥控报文里面包含ctVal、origin（orCat、orIdent）、ctlNum、T、Test、check。
4.7.2.2.遥控选择
后台发送遥控选择报文如图4-7-2-2-1.
图4-7-2-2-1后台发送遥控选择
orCat：
控制命令来源中的枚举类型，含义如下：
值
含义
0
不支持的类型
1
由间隔层发起的控制操作，如在测控装置上进行遥控
2
由站控层发起的控制操作，如在后台/远动机进行遥控
3
由远方发起的遥控，如调度遥控
4
间隔层自动发起的遥控，如备自投发出的自动控制命令
5
站控层自动发起的控制操作，如后台顺控（目前后台顺控中的遥控与普通遥控相同）
6
远方自动发起的遥控，如调度顺控
7
调试工具发起的遥控，如61850客户端
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