61850模型及MMS報文講解(共40頁)

1、61850模型及MMS報文分析基礎 2012-02參考文檔：1數(shù)字化變電站調(diào)試總結(jié)-馬玉龍2. IEC61850標準IEC61850實施規(guī)范目 錄1、文件類型31.1 ICD/CID文件結(jié)構(gòu)32模型驗證33、IED配置43.1 IED和LD(Logical Device)相關信息43.2 邏輯節(jié)點LN （Logical Node）53.3數(shù)據(jù)DO（Data Object）及 數(shù)據(jù)屬性DA（Data attribute）73.4 數(shù)據(jù)集：DOI /DAI的集合103.5 報告控制塊ReportControl：114 如何抓包124.1 抓包工具124.2 抓包方法124.3 分析舉例125、MM

2、S報文簡析165.1初始化相關165.2報告相關215.3錄波相關295.4控制相關325.5定值相關35第一部分：模型文件基礎 1、文件類型IED（智能電子設備，指保護、測控等設備）應提供ICD文件，描述IED的能力及通信內(nèi)容，如是否具有定值、壓板、動作信號等。 系統(tǒng)集成工具把各IED的ICD文件集成并進行實例化如IED名、信息點描述等形成站級模型文件-SCD文件，供站級（包括監(jiān)控、遠動、故障信息主子站）應用。IED從SCD文件中導出本IED相關部分形成CID文件，即實例化后的IED模型文件，供IED運行時用。1.1 ICD/CID文件結(jié)構(gòu)-Header：歷史版本信息等-Communicat

3、ion：GOOSE配置等-IED：定值、壓板、動作信號等-DataTypeTemplates ：對象類型定義2模型驗證xmlSpy可做一些語法方面的驗證。四方61850客戶端工具軟件可作進一步驗證。3、IED配置注：本部分示例大部分取自培訓資料包中的CSC326DES1.cid。3.1 IED和LD(Logical Device)相關信息1、 icd文件中的IED名一般為Template2、 cid文件中的IED名必須和子系統(tǒng)的csscfg.ini配置一致3、 每個IED包含1-n個LDevice，每個LD包含1個LN0和幾個LN4、 對于四方IED的模型文件中有兩個私有配置，當模型較大（ci

4、d超過1M）裝置可能無法正確啟動，需要把這兩個參數(shù)改大，CSC高壓保護MST 61850庫版本v3.40以后在串口輸出中有提示信息。DTValidNums 總的葉子個數(shù) 提示信息：sclMaxLeafNum IS TOO SMALDTAllNums 每個LN所包含的最大類型個數(shù)5、LD路徑名：IED名+LD名 全站唯一確定一個LD3.2 邏輯節(jié)點LN （Logical Node）3.2.1包含狀態(tài)數(shù)據(jù)的LNLN實例：CSC326DELD0/GGIO21、 LN類型lnType：描述LN包含的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)lnType如CSC326DE/LD0/GGIO2在DataTypeTemplate段中查

5、詢2、 LN實例名：prefix+lnClass+inst 如：GGIO2（prefix為空）3、 LN實例路徑名：CSC326DELD0/GGIO2 LD與LN之間以/分隔4、 只在LN0實例中包含數(shù)據(jù)集DataSet、報告控制塊ReportControl、日志控制塊LogControl（模型文件中應刪除）3.2.2包含測量數(shù)據(jù)的LNLN實例：CSC326DEMEAS/MMXU13.2.3包含控制數(shù)據(jù)的LNLN實例：CSC326DEMEAS/LLN03.2.4包含定值數(shù)據(jù)的LNLN實例：CSC326DEPROT/LLN03.3數(shù)據(jù)DO（Data Object）及 數(shù)據(jù)屬性DA（Data at

6、tribute）模型中LN的下級數(shù)據(jù)稱為DO，在61850標準中統(tǒng)一定義了每個DO含義，DO又可包含下級DO和DA，因此DO可看作一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。DA是模型中的末級數(shù)據(jù)，DA又可包含DA，最末級DA稱為葉子leaf。模型中的信息分為幾種類型，由DA的功能約束屬性fc進行標識，常用fc有如下類別：ST：狀態(tài) MX：測量 CO：控制 SG：當前區(qū)定值 SE：編輯區(qū)定值BR：緩沖型報告控制塊 RP：非緩沖型報告控制塊下面為常用數(shù)據(jù)類型的例子。3.3.1狀態(tài)類數(shù)據(jù)包括壓板狀態(tài)、開入狀態(tài)、告警信息、事件狀態(tài)等。類型：SPS 3.3.2 測量類數(shù)據(jù) 包括測控測量和保護測量類型CMV WYE MV3.3.

7、3控制類數(shù)據(jù) 控制類型包括復歸、壓板、開關控制類型CMV WYE MV1、61850實施規(guī)范中要求Check數(shù)據(jù)必須有值，不能為空值。如果client下發(fā)遙控命令Check為空，則保護測控裝置無法接受控令，控制失敗。2、SBOw和Oper數(shù)據(jù)類型一般相同3、除復歸為直接控制類型外，其余大部分為預置、執(zhí)行方式的控制。3.3.4定值類數(shù)據(jù) 3.4 數(shù)據(jù)集：DOI /DAI的集合FCDA到DO，DO包含的fc指定的DA也屬于FCDAFCDA到DA1、 數(shù)據(jù)集路徑名datasetReference唯一確定一個數(shù)據(jù)集:IED名+LD名+LN名+數(shù)據(jù)集名2、 根據(jù)每個數(shù)據(jù)成員實例可找到數(shù)據(jù)的描述，即可知道

8、數(shù)據(jù)與IED內(nèi)部數(shù)據(jù)的對應關系3.5 報告控制塊ReportControl：1、報告控制塊用于設定IED上送數(shù)據(jù)的內(nèi)容及方式等，包括告警、事件、開入、模擬量等所有IED需上送的內(nèi)容。61850中除總召由client發(fā)起外，其余全部為IED主動上送數(shù)據(jù)。2、IED與client連接過程中，client一般會根據(jù)各自需要設定每個報告實例的屬性，此處的例子是icd中設定的默認值，如果client不重新設定，IED以此方式上送。3、datSet屬性：本報告控制塊對應的數(shù)據(jù)集。4、TrgOps：報告觸發(fā)選項，數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)在何種條件下通過報告上送dchg:數(shù)據(jù)變化上送qchg:品質(zhì)變化上送dupd:數(shù)據(jù)

9、更新上送，目前一般不用period:周期上送5、 OptFeilds:報告報文中包含的數(shù)據(jù)域，除了信號狀態(tài)模擬量值以外的信息，如以下數(shù)據(jù)等seqNum:報告的序號，遞增timestamp:報告生成的時標，不是信號變化時間dataset:報告中包含數(shù)據(jù)集名6、 RptEnabled: max屬性是IED可以支持的報告實例個數(shù)。IED初始化時為每個報告生成max個實例，分別以報告控制塊名+實例號（01,02）進行區(qū)分，如brcbAlarm01、 brabAlarm02。每個client在連接時，以不同的報告實例號占用一個報告實例。每個報告實例按照client指定的屬性上送報告。7、 如果數(shù)據(jù)集成員

10、到DO級別，其包含的任意一個數(shù)據(jù)滿足報告觸發(fā)條件都應觸發(fā)報告8、 報告分為緩存和非緩存兩種類型，由IED建模時，通過ReportControl段的”buffered”屬性設置，buffered=true設置緩沖型報告，對應fc=BR； buffered=false設置非緩沖型報告,對應fc=RP。緩存型報告要求IED在內(nèi)存中緩存報告，如通信中斷期間發(fā)生了事件，黨通信恢復后，此事件報文應能上送不丟失，通常告警、事件、SOE等報告建模為緩存類型。非緩存型報告不要求IED緩存，通信中斷期間的數(shù)據(jù)可丟失，通常遙測類型的數(shù)據(jù)建模為非緩存報告。抓包及MMS報文。第二部分：MMS報文分析基礎 4 如何抓包4

11、.1 抓包工具常用的抓包工具有Windows下的mms-ethereal，WireShark和Solaris下的snoop命令。mms-ethereal可以自動解釋mms報文，適合進行應用層報文的分析。WireShark是ethereal的替代版本，界面更加友好，但標準版本中沒有對mms報文分析的支持；snoop主要是用來抓包，沒有圖形化的分析界面，snoop抓取的文件可以用WireShark打開輔助分析；4.2 抓包方法對于廣播和組播報文如裝置的UDP心跳報文，可以用筆記本連接到交換機上任意端口抓取。對于后臺與裝置之間的TCP通訊，有以下幾種方法。1)后臺機上可安裝軟件來抓包，非window

12、系統(tǒng)的也可以在筆記本電腦上用相同配置模擬后臺截取報文。2)利用HUB連接后臺與裝置，將筆記本接到HUB上抓包。注意一定要使用HUB，不能使用交換機。WireShark和mms-ethereal均是圖形化的界面，使用起來比較簡單，注意選擇正確的網(wǎng)卡即可。snoop的使用方法可以用man snoop取得，最基本的命令為snoop -d bge0 -o xx.snoop3)如果是遠動、和子站裝置，可在交換機上設定鏡像端口，把要截取報文的端口鏡像到鏡像端口，則筆記本電腦只要連接到鏡像端口即可截取其它端口的報文。交換機一般都支持端口鏡像功能，需要參照說明書進行設定。4.3 分析舉例均以WireShark

13、為例，mms-ethereal與之類似。1.3.1 設置抓包過濾條件在后臺上抓包時，數(shù)據(jù)量比較大，文件一大之后，解析起來速度很慢，如果單純?yōu)榱朔治鰬脤訄笪模稍谧グ臅r候設置過濾條件。如果為了分析網(wǎng)絡通斷問題，一般不設置過濾條件，便于全面了解網(wǎng)絡狀況。抓包過濾條件在Capture-Options-Capture Filter里設置，點Capture Filter會有很多現(xiàn)成的例子，下面列舉幾個最常用的。tcp 只抓取tcp報文udp 只抓取udp報文host 198.120.0.100 只抓取198.120.0.100的報文ether host 00:08:15:00:08:15 只抓取指定

14、MAC地址的報文1.3.2 設置顯示過濾條件打開一個抓包文件后，可以在工具欄上的filter欄設置顯示過濾條件，這里的語法與Capture Filter有點差別，舉例如下。tcp 只抓取tcp報文udp 只抓取udp報文ip.addr=198.120.0.100 只抓取198.120.0.100的報文eth.addr=00:08:15:00:08:15 只抓取指定MAC地址的報文還可以在報文上點擊右鍵選擇apply as filter等創(chuàng)建一個過濾條件，比較方便。1.3.3 判別網(wǎng)絡狀況輸入顯示過濾條件tcp.analysis.flags，可以顯示丟失、重發(fā)等異常情況相關的TCP報文，此類報文

15、的出現(xiàn)頻率可以作為評估網(wǎng)絡狀況的一個標尺。常見的異常類型有以下幾個TCP Retransmission由于沒有及時收到ACK報文而產(chǎn)生的重傳報文TCP Dup ACK xxx重復的ACK報文TCP Previous segment lost前一幀報文丟失TCP Out-Of-OrderTCP的幀順序錯誤偶爾出現(xiàn)屬于正?，F(xiàn)象，完全不出現(xiàn)說明網(wǎng)絡狀態(tài)上佳。監(jiān)視TCP連接建立與中斷輸入顯示過濾條件，tcp.flags.syn=1|tcp.flags.fin=1| tcp.flags.reset=1SYN是TCP建立的第一步，F(xiàn)IN是TCP連接正常關斷的標志，RST是TCP連接強制關斷的標志（2） 統(tǒng)

16、計心跳報文有無丟失在statistics-conversations里選擇UDP，可以看到所有裝置的UDP報文統(tǒng)計。一般情況下，相同型號裝置的UDP報文的數(shù)量應該相等，最多相差1到2個，如果個別裝置數(shù)量異常，則可能是有心跳報文丟失，可以以該裝置的地址為過濾條件進行進一步查找。調(diào)試61850的站，最好要家里帶上一個HUB（庫房一般是8口10M的TP-LINK）-不是交換機。主要用于抓數(shù)據(jù)包，便于查問題。沒有HUB根本沒有辦法查看遠動與裝置的mms報文以及goose數(shù)據(jù)包。抓報工具是歸檔里面的61850的報文監(jiān)視工具。如下：打開抓報工具，點擊左側(cè)第二個按鈕開始設置：選擇本計算機網(wǎng)卡，地址就是本地連

17、接里面設置的IP地址：設置要監(jiān)視的裝置的IP地址：格式為host 198.120.0.72。點擊browse按鈕設置存儲文件名及路徑：設置長期抓包存儲，選中，按抓包大小存貯（m代表MB，可以是KB或者GB）；按時間存儲如下圖：把這個選項勾上就可以實時顯示數(shù)據(jù)，便于查找問題。點擊“start”按鈕開始抓包。5、 MMS報文簡析注：報文取自培訓資料包中的associate-setting和file報文文件，報文對應的模型文件為csc1710.cid，對應子系統(tǒng)配置文件為ied1.ini。5.1初始化相關5.1.1初始化Initiate是client端與IED建立連接的初始報文。Client初始化請

18、求Request1. 報文時間顯示格式可在view-Time display format中設置為絕對時間和相對時間（從運行報文軟件開始經(jīng)過的時間）2. Source為源端既報文發(fā)起方的IP地址，Destination為終端既報文接收方的IP地址裝置的應答Response5.1.2讀取控制模式：Read 子系統(tǒng)在初始化時，檢查IED是否配置有控制數(shù)據(jù)，包括復歸、壓板、開關控制等，也就是模型中FC=CO的數(shù)據(jù)，對應于iedxx.ini中的CTL行。如果有控制數(shù)據(jù)，子系統(tǒng)需要讀取每路控制的控制模式，模型中為ctlModel的數(shù)據(jù)。子系統(tǒng)對復歸控制ctlModel默認為1，既直接控制，壓板開關ctl

19、Model默認為4，既帶預置令的控制模式。CTLCSC1034LD0LLN0.CO.LEDRs SPC 1(默認ctlModel為1) 20022302230 nullCTLCSC1034LD0LLN0.CO.PdifEna SPC 4(默認ctlModel為4) 20022312231 nullCTLCSC1034LD0LLN0.CO.Pdis1Ena SPC 4(默認ctlModel為4) 20022322232 nullIED response5.1.3讀取數(shù)據(jù)集成員：GetNamedVariableListAttributes子系統(tǒng)在初始化時，會讀取每個IED的數(shù)據(jù)集所包含的成員，此時

20、IED返回的成員是運行時數(shù)據(jù)集包含的成員。必須與IED提供的靜態(tài)模型文件icd完全一致，子系統(tǒng)才能在以后收到報告數(shù)據(jù)時正確解析。但由于各種原因，有時兩者并不一致。因此子系統(tǒng)在初始化時先驗證數(shù)據(jù)集成員運行時與靜態(tài)模型是否一致，如果不一致，則子系統(tǒng)不再繼續(xù)進行連接。子系統(tǒng)是根據(jù)iedxxx.ini中配置的Polling DataSet數(shù)據(jù)集段逐個讀取每個數(shù)據(jù)集的成員信息的。#Polling DataSet#Tag dom dsName poll tPoll(s)DSA CSC1032LD0LLN0.dsAlarm NO 20DSA CSC1032LD0LLN0.dsRelayEna NO 20主要

21、是比對數(shù)據(jù)集包含的FCDA個數(shù)和FCDA名字是否相同。靜態(tài)數(shù)據(jù)集成員已由V2配置工具倒出到iedxxx.ini文件的DAT行，每個FCDA對應一個DAT行。Client requestIED response5.1.4讀取數(shù)據(jù)類型 GetVariableAccessAtributes子系統(tǒng)在驗證了數(shù)據(jù)集成員FCDA的正確性后，還需要讀取每個到DO級別的FCDA包含的下級DA及每個DA的數(shù)據(jù)類型，用于后續(xù)報文解析。Client requestIED response5.2報告相關5.2.1讀取報告使能狀態(tài)子系統(tǒng)會根據(jù)iedxx.ini文件中配置的報告控制塊，逐一進行初始化，包括下列操作：#Rep

22、ort Control#Tag dom dsName ref RptID OptFlds TrgOpsIntgPd(ms)RCB BSPDC2MONITOR LLN0.dsMonS LLN0.RP.urcbMonS MONITOR/LLN0$RP$MonS7F80 44 30000報文信息與iedxx.ini配置信息的對應關系如下：報文信息 iedxx.ini配置信息DomainName: dom ItemName: ref+報告實例號，但ref中的.分隔符變?yōu)?，報文中用$分隔符，報告實例號在csssys.ini中RCB行設置：#tag fstInst mdNetShare enOnlyEn

23、able enFstDisable maxRcbInst enMustAssign enPurgeBRCBRCB 7 1 0 1 16 0 0 5.2.2讀取RptID 5.2.3讀取報告對應的數(shù)據(jù)集 5.2.4RptEna置為false 有在RptEna為false的情況下，才能設置報告控制塊的屬性。裝置回寫成功5.2.5設置報告觸發(fā)條件TrgOps 子系統(tǒng)對于狀態(tài)類報告，默認觸發(fā)選項為(010001)2,即數(shù)據(jù)變化和總召，對于模擬量類的報告，默認觸發(fā)選項為(010011)2,即數(shù)據(jù)變化、周期和總召。默認觸發(fā)選項在csssys.ini中的RPT行TrgOps設置44。44為16進制數(shù)據(jù),對應

24、2進制為(01000100)，報文中規(guī)定取高6位，即狀態(tài)類報告默認觸發(fā)選項為(010001)2。#tag enRptID TrgOps OptFlds IntgPd enDA4Qua toAutoCtl resv3 resv4 resv5RPT 0 44 7900 30000 0 500 0 0 0 TrgOps各位含義，bit0對應報文中左數(shù)第一位5.2.5設置報告上送數(shù)據(jù)域OptFlds 默認觸發(fā)選項為(7900)16。0111100100。每位的含義見下面的表12。要求IED上送的報告中，數(shù)據(jù)分別為報告序號、報告生成時間、報告上送原因（本次報告中包含數(shù)據(jù)集中的哪些數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)集名稱、條目

25、號（IED端累計的報告序號）。#tag enRptID TrgOps OptFlds IntgPd enDA4Qua toAutoCtl resv3 resv4 resv5RPT 0 44 7900 30000 0 500 0 0 0OptFlds各位含義。下表中第一條對應報文中左數(shù)第一位。表12：報告上送數(shù)據(jù)屬性配置（2個字節(jié)，16位，從高到低，第0位保留）0 1234567012.十六進制表示(H)說明14000序號12000報告生成的時標11000原因10800數(shù)據(jù)集名稱10400數(shù)據(jù)集的路徑10200緩沖溢出標志10100條目號10080配置號5.2.6使能報告 client使能報告后

26、，IED就開始根據(jù)報告觸發(fā)條件上送報文了。注意：遙測量還要設置一個周期上送的時間，如下：5.2.7發(fā)起總召 子系統(tǒng)與裝置連接成功后，會對所有報告進行一次總召。client寫GI(General Interrogation)的值為TRUE，裝置應上送整個報告對應的全部數(shù)據(jù)。5.2.8上送總召報告 品質(zhì)數(shù)據(jù)q的含義：沒有detailqual這一位，Bit 12位閉鎖狀態(tài)，允許遠方操作壓板沒投！常規(guī)61850站只有允許遠方修改定值壓板，就是這一位。時間質(zhì)量：2a 表示時鐘未同步，4a表示時鐘故障，0a表示正常。2a =001010107-2 5.5.35.2.8上送變位遙信報告 5.2.9上送保護動

27、作信號報告 5.3錄波相關5.3.1錄波完成信號 IED錄波完成后應主動上送此報告通知client有新錄波文件生成，子系統(tǒng)在收到此報告后可自動（需在V2中配置）向IED召喚錄波文件。錄波完成數(shù)據(jù)集：錄波完成報告:5.3.2讀波形文件列表File Directory Client端通常需要先讀取IED文件列表，既IED中錄波文件名的列表。讀取列表時需指定讀取的目錄，通信子系統(tǒng)在csscfg.ini中RUN行可對每個IED的錄波目錄rcdDir進行設定，也就是Request File Directory報文中的“COMTRADE/”，”/”是子系統(tǒng)增加的。#Tag iedNoiedName P(A) P(B) rcbShare rcdDir rcbNo(A) rcbNo(B)RUN 1CSC1710 192.168.1.6 null NO COMTRADE0 0四方CSC高壓保護master板61850庫V3.31以前的版本要求錄波文件目錄是“/COMTRADE/”，V3.31以后的版本不再有此限制。/comtrade,/comtrade/,或者直接就是comtrade都行。深南瑞IED要求的錄波目錄是“/D/COMTRADE/”，應修改子系統(tǒng)csscfg.ini配置文件中rcdDir。5.3