智能變電站報文分析及常見問題解析

1、智能變電站報文分析及常見問題分析智能變電站報文分析及常見問題分析南京國電南自電網自動化有限公司包 琪 文2014年7月9日2022-4-5 | 第2頁目錄/Contents智能變電站報文類型智能變電站報文類型報文解析工具IECGOOSE報文分析SMV 9-2報文分析MMS報文分析2022-4-5 | 第3頁SMV-9-2報文分析IECGOOSE報文分析MMS報文分析智能變電站 報文分析面向對象的通用變電站事件。主要應用于傳遞狀態(tài)信息和保護動作信號9-2采樣值報文基于61850-9-2部分定義的采樣值發(fā)送原則。應用于合并單元發(fā)送采樣值和保護接收采樣值制造信息報文，用于站控層信息交互，應用于618

2、50規(guī)約的站控層通訊。報文類型GOOSE報文n IEC61850標準中定義的面向通用對象的變電站事件(GOOSE) 以快速的以太網組播報文傳輸為基礎，代替了傳統(tǒng)的智能電子設備代替了傳統(tǒng)的智能電子設備IED)之之間硬接線的通信方式間硬接線的通信方式，為邏輯節(jié)點間的通信提供了快速且高效可靠的方法。n GOOSE服務支持由數據集組成的公共數據的交換，主要用于保護跳閘、斷路器位置，聯鎖信息等實時性要求高的數據傳輸。n GOOSE服務的信息交換基于發(fā)布/訂閱機制基礎上，同一GOOSE網中的任一IED設備，即可以作為訂閱端接收數據，也可以作為發(fā)布端為其即可以作為訂閱端接收數據，也可以作為發(fā)布端為其他他IE

3、D設備提供數據設備提供數據。這樣可以使IED設備之間通訊數據的增加或更改變得更加容易實現。 GOOSE發(fā)送機制n 為了保證GOOSE服務的實時性，GOOSE報文不經過網絡層協(xié)議，直接在以太網鏈路層上傳輸，并且采用帶優(yōu)先級的以太網報文轉發(fā)方式。n 為了保證GOOSE服務的可靠性，GOOSE報文采用ASN.1 語法編碼，通過心跳報文和變位報文快速重發(fā)相結合的機制進行發(fā)送。n GOOSE發(fā)送報文需要包含裝置的檢修狀態(tài)，供訂閱方進行判斷GOOSE報文接收機制n GOOSE接收方根據GOOSE報文中的允許生存時間允許生存時間TAL（Time Allow to Live）來檢測鏈路中斷n GOOSE數據接

4、收機制可以分為單幀接收和雙幀接收兩種n GOOSE接收過程中對產生的異常情況進行告警，主要包括：GOOSE A網/B網斷鏈告警，GOOSE配置不一致告警，GOOSE 信號異常告警stNum/sqNumn stNum：范圍（1-4294967295）狀態(tài)序號，狀態(tài)改變一次加1，溢出后從1開始n sqNum：范圍（0-4294967295）順序序號，初始值為1，狀態(tài)不變化時，每發(fā)送一次加1，溢出后從1開始n 0專為stNum變化時首幀傳輸保留n 裝置重啟：stNum,sqNum都從1開始SMV9-2采樣值報文n 9-2采樣值報文基于61850-9-2部分定義的采樣值發(fā)送原則n 應用于合并單元發(fā)送采

5、樣值和保護接收采樣值n 基于網絡通訊的方式MMS報文n 是ISO/IEC9506標準所定義的一套用于工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議 ，是一套獨立于IEC 61850的國際標準報文規(guī)范 n 定義了結構化層次化報文交換數據格式，可以表示任意復雜的數據結構n 采用ASN.1編碼，可以適用于多種系統(tǒng)環(huán)境n 定義了針對數據對象的服務和行為n 為用戶提供了一個獨立于所完成功能的通用通信環(huán)境n 客戶端/服務器模式MMS報文主要功能n信號上信號上送送開入、事件、報警等信號類數據的上送功能通過BRCB（有緩沖報告控制塊服務）來實現，映射到MMS的讀寫和報告服務。通過有緩沖報告控制塊，可以實現遙信和開入的變化上送、周期上

6、送、總召、事件緩存。n測量上送測量上送遙測、保護測量類數據的上送功能通過URCB（無緩沖報告控制塊服務）來實現，映射到MMS的讀寫和報告服務。通過無緩沖報告控制塊，可以實現遙測的變化上送、周期上送。n定定值值定值功能通過定制控制塊（SGCB）服務模型來實現，映射到MMS的讀寫服務。通過定制控制塊，可以實現選擇定值區(qū)進行召喚、修改、定制區(qū)切換。n遙控遙控通過IEC61850的控制（CONTROL）服務模型實現，映射到MMS的讀寫和報告服務。2022-4-5 | 第11頁目錄/Contents智能變電站報文類型報文解析工具報文解析工具IECGOOSE報文分析SMV 9-2報文分析MMS報文分析20

7、22-4-5 | 第12頁MMS Ethereal俘獲報文接口端定義，選擇自己電腦抓報文的網卡實時更新抓包列表實時捕獲報文自動滾動使能MAC地址名稱的分辨率使能網絡端口名的分辨率WIRESHARK俘獲報文接口端定義，選擇自己電腦抓報文的網卡實時更新抓包列表實時捕獲報文自動滾動使能MAC地址名稱的分辨率使能網絡端口名的分辨率報文過濾窗口，輸入有效關鍵字可過濾相關報文。綠色表示有效關鍵字，紅色表示無效關鍵字2022-4-5 | 第14頁目錄/Contents智能變電站報文類型報文解析工具IECGOOSE報文分析報文分析SMV 9-2報文分析MMS報文分析GOOSE報文報文過濾窗口，輸入有效關鍵字可

8、過濾相關報文。綠色表示有效關鍵字，紅色表示無效關鍵字報文實時滾動窗口，包括每幀報文的序號時間間隔，MAC地址，報文類型信息每幀報文的框架，具體反應報文的到達時間，時間間隔和字節(jié)長度，以及該結構的規(guī)約類型為iecgoose具體顯示報文的MAC源地址和目的地址以及VLAN IDIECGOOSE報文的AppID應用標識，PDU字節(jié)長度，以及版本號此對話框表示報文源碼，黑色光標與上一對話框中藍色光標解析報文相對應。配置文件GSE.xml中的GOOSE路徑GOOSE數據集路徑GOOSEID應用標識報文中的GOOSE路徑TTLGOOSE存活時間：2T0GOOSEID應用標識GOOSE數據集路徑GOOSE時

9、標及時間品質位(61850-8-1)12個元素12個元素狀態(tài)號：初始為0，產生GOOSE變?yōu)楹?，狀態(tài)后+1，同時順序號從0開始重新累加順序號：報文幀數+1，順序號+1檢修標志位版本號需要授權GSE配置文件中的MAC地址決定了報文中的MAC地址GSE配置文件中的VLANID決定了報文中的VLANID61850-8-1部分明確給出了時間品質位各字段的具體含義，其中第0位為高位，第7位為低位；第03位分別表示閏秒已知，時鐘故障，時鐘未同步第47位表示數值所對應的精度通常裝置在未對時是，品質位置是2A或者6A，對時后是0A。GOOSE時標及時間品質位(61850-8-1)PS61850CONNERGO

10、OSE報文數據量，與MMSEtheral軟件相比增加了序號，界面可讀性更強。2022-4-5 | 第19頁目錄/Contents智能變電站報文類型報文解析工具IECGOOSE報文分析SMV 9-2報文分析報文分析MMS報文分析SMV9-2采樣值報文報文過濾窗口，輸入有效關鍵字可過濾相關報文。綠色表示有效關鍵字，紅色表示無效關鍵字報文實時滾動窗口，包括每幀報文的序號時間間隔，MAC地址，報文類型信息每幀報文的框架，具體反應報文的到達時間，時間間隔和字節(jié)長度，以及該結構的規(guī)約類型為iecsmv具體顯示報文的MAC源地址和目的地址以及VLAN IDIECSMV報文的AppID應用標識，PDU字節(jié)長度

11、，以及版本號此對話框表示報文源碼，黑色光標與上一對話框中藍色光標解析報文相對應。SMV9-2采樣值報文IECSMV報文的采樣值數據和通道有效性。采樣值為16進制瞬時值，通道有效性在61850-8-1中體現IECSMV報文的參數，包括采樣率，同步性，計數器點數， ASDUNO.SVID。80字段為：SVID81字段為：數據集82字段為：采樣技術器83字段為：版本號84字段為：時標85字段為：0101同步；0100非同步86字段為：80點采樣點數（可省略）1S時間有80*50Hz=4000幀報文87字段為：9-2通道數。字節(jié)數大于于80(128)，在通道數前+81字段。通道數=轉換為十進制/8(一

12、個通道8個字節(jié))b0=(11*16+0)/8=22品質編碼0000 0000 0000 0000 有效 00 00 00 00 0000 1000 0000 0000 檢修 00 00 08 000000 0000 0000 0001 非法 00 00 00 010000 1000 0000 0001 檢修和非法 00 00 08 01Mucfg.xmlSMV9-2采樣值報文SMV9-2采樣值報文22路9-2通道9-2通道數b0=22路9-2通道采樣值9-2通道有效性，全0表示數據有效SMV9-2采樣值報文錄波模式下選擇電腦抓包的網卡選擇查看報文的類型：通常選擇動態(tài)波形查看報文的狀態(tài)標SMV9

13、-2采樣值報文SMV9-2采樣值報文顯示周波數，可擴大和減少顯示波形數量。狀態(tài)顯示方式可選實時顯示和非實時顯示選擇接收采樣點數，9-2采樣一般選擇80點，也可選擇24點，48點等SMV9-2采樣值報文接收報文的MAC地址和ASDU數如需接收CC板轉出9-2報文勾選此項SMV9-2采樣值報文采樣值是否同步解析報文中的通道標的有效性2022-4-5 | 第31頁目錄/Contents智能變電站報文類型報文解析工具IECGOOSE報文分析SMV 9-2報文分析MMS報文分析報文分析建立TCP連接_三次握手第一步：客戶端向服務器端發(fā)起同步請求，服務器側端口固定為 102，客戶端端口由 socket 隨

14、機產生建立TCP連接_三次握手第二步：服務器端詳客戶端響應，同時也想客戶端發(fā)起同步請求建立TCP連接_三次握手第三步：客戶端予以確認釋放TCP連接釋放 TCP 連接，分四次揮手，這是由于 TCP 通訊為全雙工通訊，發(fā)起關閉連接的一方只能關閉己方的發(fā)送通道，而接收通道還允許繼續(xù)接收對側的數據，除非對側也發(fā)起關閉連接第一步發(fā)起方向對側端發(fā)起結束請求第二步接收方向發(fā)起方做確認響應第三步，接收方也向發(fā)起方發(fā)起關閉連接請求第四步，發(fā)起方對收到的結束請求予以確認響應四步過后即完成 TCP 關閉連接。四次揮手初始化_Initiate Request初始化_Initiate Response讀模型讀VMD 下

15、LD 列表讀所有LD 中的所有的名稱列表逐個LN 的讀變量訪問屬性讀值讀數據集讀LD列表采用GetNameList服務，客戶端發(fā)起讀VMD，服務器端以LD列表響應讀名稱列表讀LD 中有名列表頁采用GetNameList 服務，客戶端發(fā)起讀哪個LD，服務器端響應讀訪問屬性讀LN 中變量訪問屬性采用GetVarAccessAttributes 服務，客戶端發(fā)起讀哪個LN，服務器端以變量訪問屬性響應訪問屬性訪問結果列表內容如下：條目條目1：RptID，報告ID，表示該報告的報告控制塊ID條目條目2：OptFlds，選擇域，用以標識該報告包含哪些可選項，該值一般由客戶端程序統(tǒng)一寫入服務器；條目條目3：

16、SeqNum，同一報告控制塊所對應報告的順序編號條目條目4：TimeOfEntry，報告產生時的時標條目條目5：DatSet，該報告控制塊所對應的數據集引用名條目條目6：EntryID，入口標識，同一IED下，所有報告的順序號，每個報告均不重復條目條目7：ConfRev，配置版本，目前在MMS通訊中暫無用處，固定填1條目條目8：Inclusion，數據集所包含FCDA個數，一個bit對應一個FCDA，值為1的bit，表示報告中有該bit對應的FCDA值。值為0的bit，表示報告中，不含該bit所對應的FCDA值條目條目9：DataReference，數據引用名，報告中值所對應的數據應用名條目條

17、目10：DataValue，數據值，值為一個結構，一般包含數據值、品質、UTC時間等屬性，UTC時間為FCDA值變化時的時間，可理解為SOE時間。條目條目11：ReasonCode，傳送原因，表示報告上送某FCDA的原因，常用的有數據變化、周期、總召三種，所對應的編碼，6個bit從左往右依次為：預留、數據變化、品質變化、數據更新、周期、總召。不同的位為1，表示不同的原因，多數情況下為單原因上送，但也可能存在多原因上送。讀值讀值采用read 服務，客戶端發(fā)起讀哪個LN 的哪個FC，服務器端以值響應讀數據集讀數據集采用GetNamedVariableListAttributrs 服務，客戶端發(fā)起讀

18、哪個LD 的哪個數據集，服務器端以FCDA 響應注冊報告控制塊讀rptId寫OptFlds寫觸發(fā)屬性使能控制塊總查詢讀rptId寫OptFlds序序號號含義含義0Reserved保留1sequence-number序列號2report-time-stamp報告時標3reason-for-inclusion觸發(fā)條件4data-set-name數據集名稱5data-reference數據引用6Buffer-overflow緩存區(qū)溢出標識7entryID條目號8conf-rev配置版本9Segmentation分段號寫觸發(fā)屬性位位012345含含義義保留data-change數據變化q u a l i t y -change品質變化d a t a -update數據更新Integrity周期GI總召使能控制塊總查詢遙信報文遙測報文遙測報文_周期觸發(fā)遙控報文注注1：遙控選擇報文，對“SBOw”使能。注注2：控合，如果是控分這個量值為“false”注注3：控制次數，每次成功控制一次都會加1.注注4：發(fā)起