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:IEC870-5-101远动通信协议标准;IEC870-5-103继电保护信息接口标准;UCA2.0(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 (ManufacturingMessageSpecification)。

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、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 61850-5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
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 object 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)IED S(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(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-CONTROL∶∶= CLASS {
&gcNam ObjectName，
&gooseEna DA TA-ATTRIBUTE{
&dataAttributeName “GooseEna”，
&dataAttributeContent BOOLEAN{enabled(TRUE),DISABLED(FALSE)} ，
&dataAttributeCharacteristic gc}，
&sndgLD ObjectName，
&userDatNam DA TA-ATTRIBUTE{
&dataAttributeName “UserDatNam”，
&dataAttributeContent VisibleString，
&dataAttributeCharacteristic 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) 。

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-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 GOOSE-CONTENT,&content
}
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)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 61850-7-3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GOOSE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报文定义
SV采样数据以太网( IEE802.3)数据报格式
MMS 报文( Client/Server )
IEC 61850-7-2 服务、列于下表1 中的服务之一的应用
MMS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] class,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 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 f0 80 [ISO8073]
[ISO8327-1]
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 01 a0 5b
[ISO8650-1]
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
（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
[ISO8650-1]
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。