南瑞以太网变电站以太网传输层规范

1、 南京南瑞继保电气有限公司变电站以太网传输规范版本 修订历史 1 简介 . 41.1 目的 . 4 1.2 范围 . 4 1.3 参考资料 . 4 1.4 定义、术语 . 4 1.5 概述 . 4 2 模型定义 . 4 3 约束条件 . 5 4 以太网端口的定义 . 6 5 厂站地址的定义 . 6 6 设备地址的定义 . 6 7 传输层控制报文的定义及使用方法 . 671 APCI格式 . . 6 72 设备类型 . 7 73设备状态信息的定义 . . 7 74路由转发 . 7 75 双网的使用. 8 76 TCP及UDP 报文的选择 . 8 77 TCP连接的建立 . 8 78 APDU报文

2、的传输及处理 . 8 7.9超时定义 . 9 8 设备配置管理的传输层约定 . 9 9 路由设备的补充说明 . 9 10 其它说明 . 10目 录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以及集控站自动化系统内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

3、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、路由设备的补充说明、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

4、服务层形成应用数据包ASDU ，ASDU 数据包的定义详见南瑞继保电气有限公司的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。传输协议层负责网络连接的维护。每包APDU 报文只包含一包ASDU 报文，多包APDU 报文可以组合在一起送给网络收发层，也可以从网络收发层接收多包APDU 组合的报文。如果网络收发层采用TCP/IP协议，传输协议层组织的TCP 报文长度不超过64KB BYTES,UDP报文长度不超过1KB BYTES。网络收发层控制网络报文的完整性，根据网络层报文的长度限制将应用协议层报文进行拆分和

5、组装。如果通讯基于以太网方式，网络收发层则采用TCP/UDP协议；如采用串口等方式，网络收发层则采用相应的协议。在本规范中，网络通讯采用以太网方式。3 约束条件站内通讯采用双网方式时，相互通讯的设备使用双发双收的方法，即发送方的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198.120和198.121（特殊情况下另行规定），其中198.120子网简称为A 网，198.121子网简称为B 网。设备的主机地址采用16位方式，设备双网的主机地址相同。以太网通讯以字节方式传输, 字节顺序采用LITTLE_ENDIAN顺序。

6、4 以太网端口的定义本规范中采用以下端口：1） T CP 的侦听端口为6000。2） 监视方向的UDP 接收端口为6001。3） 控制方向的UDP 接收端口为6002。4） 站内设备的UDP 管理端口为6003。5） 间隔层联锁数据传送端口为6005。6） 主备机通讯的 TCP 侦听端口为6006。5 厂站地址的定义考虑到跨厂站的数据通讯，在自动化系统内对每个厂站都设置一个唯一不为零的厂站地址，厂站地址为16位长度。站内设备相互通讯时，可以将厂站地址简化设置为0。 厂站的广播地址为0Xffff 。6 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

7、有以太网或现场总线接口的设备直接选用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，所以路由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路由设备使用，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。7 传输

8、层控制报文的定义及使用方法71 APCI格式typedef struct _tagPacketHeadWORD wFirstFlag; /0xEB90HDWORD wLength; /数据长度WORD wSecondFlag; /0xEB90HWORD wSourceFactoryId; /源厂站地址WORD wSourceAddr; /源设备地址WORD wDestinationFactoryId; /目标厂站地址WORD wDestinationAddr; /目标设备地址WORD wDataNumber; /数据编号WORD wDeviceType; /设备类型WORD wDeviceSt

9、ate; /设备网络状态WORD wFirstRouterAddr; /传输路径首级路由装置地址WORD wLastRouterAddr; /传输路径末级路由装置地址WORD wReserve1; /保留字节0xFFFFPacketHead;APCI 报文的数据长度为源厂站号、源设备地址、目标厂站号、目标设备地址、数据编号、传输路径首级路由装置地址、传输路径末级路由装置地址、设备类型、设备网络状态、一个保留字节和ASDU 报文的长度之和。源厂站地址和目标厂站地址的定义见厂站地址的定义。 在报文按本规范发往站外时，必须将本厂站的地址及目标厂站地址置上，如果有专门对外站的路由设备时，源厂站地址可以

10、由路由设备填写。间隔设备中主动上送的报文，其目标厂站及源厂站地址填零，该类报文跨厂站传送时，由本厂站中对外通讯的路由设备在数据转发时将本厂站地址及目的站地址填入。源设备地址和目标设备地址的定义见设备地址的定义。设备报文需要对多个目标发送时，应将目标设备地址设为广播地址。采用串口通讯的设备仍采用传统的单字节地址（地址零保留），接入以太网时由路由设备将自己的高字节路由地址拼上设备地址，成为新的设备地址；转发到串口设备时，将设备地址的高位字节置零。与串口设备相似的设备也可以同样处理。示例：路由地址为0X2200，设备地址为0X0033，那么在一台网上报文的地址为0X2233；数据编号的范围为：0-0

11、XFFFF 。传输路径首级路由装置地址是报文经过路由时由最早一个路由设备填写的路由设备地址；传输路径末级路由装置地址是报文经过路由时由最后一个路由设备填写的路由设备地址。若未经路由则两个地址的值为0。72 设备类型设备类型定义及使用说明如下：1：站控节点类型1，该类型表明设备接收全站的所有数据。2：站控节点类型2，该类型的设备接收除录波数据之外的所有数据。3：保护管理类型，该类型的设备只接收与保护及故障录波器相关的数据。40：路由设备41：保护设备42：测控设备43：保护测控设备44：故障录波设备45：计量设备（电度表）46：防误校验设备49：其他73设备状态信息的定义设备的状态信息的定义：B

12、IT 0 : 主备方式，0X00表示单机运行，0X01表示主备运行方式。BIT 1 : 主备状态，0X00代标主机（单机），0X01代表备机。BIT 2-3 : 设备处于主备方式运行时，本设备与另一台互为主备设备之间的通讯状态，BIT2 表示A 网状态，BIT3 表示B 网状态，0表示通讯正常，1表示通讯异常。BIT 4-5 ：A 网通讯状态，0X01代表正常,0X02表示异常，0X00表示本网未使用。 BIT 6-7 ： B 网通讯状态，0X01代表正常,0X02表示异常，0X00表示本网未使用。 BIT 8 : 路由标志，该位默认值为零，经过路由设备时，由路由设备置位，0X01 表示报文经

13、过路由设备转发，0X00表示未经过路由。74路由转发 当使用串口等非以太网的设备需要接入自动化系统时，或者使用不同规约的设备接入时，这些设备需要经过路由设备转接，才能与自动化系统相互通讯，另为其它厂站的信息需要接入本站时，也可能需要路由转接（另一种可能是将该站的设备作为本站的一部分）。当设备报文经过路由设备转发时，由路由设备负责报文的APCI 中路由标志位及路由设备地址的填写。如果是跨厂站转发，应同时填写源厂站地址及目标厂站地址。75 双网的使用当系统使用双网通讯时，APDU 报文在双网上同时发送，目标设备在双网上接收后确定一个APDU 报文进行处理，接收的APDU 报文的选择方法见5.4节。

14、76 TCP及UDP 报文的选择在本规范中，重要的数据一般采用TCP 协议传送，使用UDP 协议传送的数据主要是循环发送的广播数据，例如遥测数据，对时数据以及广播发送的保护测量值等。命令及其应答数据使用TCP 发送。间隔层联锁使用的报文采用UDP 协议通讯。设备的配置以及管理使用UDP 协议通讯。77 TCP连接的建立在变电站或集控站自动化系统中，对于间隔层设备和过程层设备的通讯，过程层设备作为通讯服务器，间隔层设备作为客户端。对于间隔层设备和站控层设备的通讯，间隔层设备作为通讯服务器，站控层设备作为客户端。TCP 连接的建立可以按人工配置的要求建立，也可以由客户端设备根据相连设备的类型自动确

15、定相互关系，从而决定是否建立连接。固定配置的连接，在设备初始化时，向服务器发起连接，失败后间隔3秒再次连接，重复3次，失败后，将连接间隔时间1分钟；当设备接收到对方的UDP 报文接收时，立即发起连接。自动确定方式时，根据UDP 报文地接收触发连接。当客户端设备根据相连设备的类型自动确定相互关系时，应遵守下列规则（本规则只适用于间隔层与站控层通讯）：1、站控层的设备接收到间隔层设备的报文时，根据其自身的类型决定与间隔层的哪些设备建立TCP 连接。2. 、互为主备关系的设备相互通讯时，设备地址中最低位为1的设备作为服务器端，设备地址中最低位为0的设备作为客户端，例如，0XFF00与OXFF01为某

16、个主备路由设备的地址，由地址为0XFF00的设备通过站控层网络向地址为OXFF01的设备申请TCP 连接，通过这一连接，相互交换数据，确定主备。78 APDU报文的传输及处理当传输层收到ASDU 报文及相关信息后，组织APCI 的数据，包括设置数据编号，将APCI 与ASDU 组合成APDU 报文。用UDP 发送时，传输层可以将多个APDU 报文组成一个UDP 报文发送。 传输层根据网络配置将报文传送给A 网的网络收发层或者同时传送给A 网与B 网的网络收发层。数据编号的设置与是否在A 网、B 网上传输无关。接收方收到报文后，根据数据编号确定有效报文并将其解包，将ASDU 及相关信息上送。 A

17、PCI 中的数据编号由报文的发送方设置，报文的接收方依据数据编号选择双网接收报文中的有效报文。数据报文在本规范中仅用于双网接收报文的取舍，不作为报文先后次序和报文丢失的判断依据。采用UDP 通讯方式时：对于接收方来说，第一次收到某个设备的UDP 端口发送的数据，默认为其数据编号正确，对于以后再次收到的报文则需经过数据编号的校验；若该设备的UDP 数据编号超时得不到刷新则默认为下一次收到报文的数据编号正确。采用TCP 通讯方式时，设备之间的任何一个或一对（对于双网）TCP 连接都设置一个独立的数据编号。在连接建立时，设置初始值，发送编号为0、接收判断的编号为-1。对于每一个报文均需判断其数据编号

18、的合法性。若超时数据编号得不到刷新，则断开链接重新链接，数据编号重新设置初始值。双网情况下，成对的连接在第一个连接建立时设置数据编号，任何一个网络连接的单独断开对该数据编号没有影响，但其重新连接后仍使用原有的数据编号，只有在A 、B 网的连接都断开后，才重新开始。在本节下面的描述中，A 网接收、B 网接收特指成对的TCP 连接上A 、B 网数据的接收，或者A 、B 网上成对的UDP 报文的接收，并且报文是由同一个发送方发出，该发送方指与接收方直接相连的设备。在单网通讯的情况下，报文的数据编号没有实际意义，所有的接收报文都认定有效。为了与双网通讯兼容，要求发送方的数据编号使用方式同双网通讯式的方式。发送方组织APCI 时，将当前的数据编号填入APCI, 同时将数据编号增1保留，数据编号溢出时自动归零。接收方的任何一个网接收到报文后，依据下列原则判定有效报文并处理，保留新的数据编号，同时舍弃无效的报文。数据编号从065