网络103链路层规范

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变电站以太网传输规范

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变电站以太网传输规范

1 简介

1.1 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。

1.2 范围

本规范适用于变电站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。

1.3 参考资料

IEC60870-5-104

1.4 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.

1.5 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、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《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。APCI参照IEC60870-5-104规约定义，对控制域进行了扩充，将现有的4个8位位组控制域扩充为12个8位位组。前4个8位位组的定义与使用方法与IEC60870-5-104规范一致，扩充的8个8位位组，分别表示源厂站地址、源设备地址，目的厂站地址、目的设备地址和备用。

3 约束条件

站内通讯采用双网方式时，相互通讯的设备除U格式报文外使用双发双收的方法，即发送方的I格式报文和S格式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255.255.0.0,子网地址为XX.YY和XX.YY+1（特殊情况下另行规定）。

设备的主机地址采用16位方式，设备双网的主机地址相同。

控制方为TCP的客户端，监视方为TCP的服务端。

以太网通讯以字节方式传输,字节顺序采用LITTLE_ENDIAN顺序。

对于单网，1组TCP与一个TCP等同

对于双网，1组TCP是指与相同设备地址关联的所有TCP连接。

4 以太网端口的定义

本规范中采用以下端口：

1） TCP的端口为6000。

5 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，所以代理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代理设备使用，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。

6 传输层控制报文的定义及使用方法

传输接口（TCP 到用户） 是一个定向流接口，为了检出ASDU 的启动和结束，每个

APCI 包括下列的定界元素：一个启动字符，ASDU 的规定长度，以及控制域（见图4）。可以传送一个完整的APDU （或者，出于控制目的，仅仅是APCI 域也是可以被传送的）（见图5）。

注: 以上所使用的缩写出自IEC60870-5-3的第五节，如下所示： 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

图 4 –APDU 定义

图 4 –APDU 定义

APDU APCI

ASDU

启动字符68H 定义了数据流中的起点。

APDU的长度域定义了APDU体的长度，它包括APCI的控制域八位位组和ASDU。第一个被计数的十二位位组是控制域的第一个八位位组，最后一个被计数的八位位组是ASDU的最后一个八位位组。ASDU的最大长度限制在1008以内（1024减去启动、两个长度八位位组和十三个控制域八位位组）。

控制域定义了保护报文不至丢失和重复传送的控制信息，报文传输启动/停止，以及传输连接的监视，设备地址等。

图6，7，8为控制域的定义。

三种类型的控制域格式用于编号的信息传输（I格式），编号的监视功能（S格式）和未编号的控制功能（U格式）。

控制域第一个八位位组的第一位比特= 0 定义了I 格式，I格式的APDU常常包含一个ASDU. I格式的控制信息如图6所示

比特8 7 6 5 4 3 2 1

八位位组 1

图 6 – 信息传输格式类型（ I 格式）的控制域

控制域第一个八位位组的第一位比特 = 1 并且第二位比特 = 0 定义了S 格式. S 格式的APDU 只包括APCI. S 格式的控制信息如图7所示。

比特 8 7 6 5

4 3 2 1

图 7 –编号的监视功能类型（S 格式）的控制域

控制域第一个八位位组的第一位比特 = 1 并且第二位比特 =1 定义了U 格式. U 格式的APDU 只包括APCI. U 格式的控制信息如图8所示。在同一时刻，TESTFR, STOPDT 或 STARTDT 中只有一个功能可以被激活。STARTDT 的U 格式报文中序列号N 用来协商监视方向上送的I 格式报文的发送序列号 N 。TESTFR 和STOPDT 中的序列号N 无意义。

比特 8 7 6 5 4 3 2 1

图 8 –未编号的控制功能类型(U 格式 ) 的控制域

防止报文丢失和报文重复传送。

发送序列号N(S)和接受序列号N(R) 的使用与ITU-T X.25定义的方法一致。 为了简化起见，附加的次序如图9 至图12所示。

八位位组 2

八位位组 3 八位位组 4 八位位组1 八位位组 3 八位位组 4 八位位组 2 八位位组t

八位位组3 八位位组4

八位位组2 八位位组 5

八位位组 5