iec61850简介

1、 IEC 61850 通信标准添加您的校徽logo系统概貌1 介绍和概述2 术语3 总体要求4 系统和项目管理5 功能的通信要求和设备模型数据模型7-4 兼容逻辑节点类和数据类7-3 公用数据类抽象通信服务7-2 抽象通信服务接口(ACSI)7-1 原理和模型配置6 变电站自动化系统配置描述语言映射到实际通信网络8-1 映射到MMS和ISO/IEC8802-39-1 通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值测试10 一致性测试IEC61850共由10个部分，14个标准组成IEC61850 的内容智能变电站结构智能变电站结构深蓝色清新简洁大气严禁学术风格添加您

2、的校徽logo 目 录CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV总结S C L 基 于 可 扩 展 标 记 语 言X M L ( E x t e n s i b l e M a r k u p Language)1.0,是变电端配置描述语言，是IEC61850的模型语言，也是不同厂家进行互操作的语言基础。变电站配置语言变电站配置描述语言变电站配置描述语言SCL (Substation configuration description language)SCL基础知识 数据本身的信息对数据进行编码的方法，置标语言就是对数据进行编码的语言。变电站配置语言置标语言组成数据 标记置标语言置标

3、语言. 变电站配置语言 智能变电站 张三 25.00 IEC 61850简介 李四 25.00 XML实例实例数据交换中，只要采用支持XML的相关软件，可实现异种数据库之间数据交换，简化数据交换过程。3 3数据结构是简单的文本格式。数据结构是简单的文本格式。2 21 1变电站配置语言SCL语言的优点语言的优点XML本身就是一种网络语言，本身就是一种网络语言，适合在网络上传输适合在网络上传输。变电站配置语言描述了SCL配置文件的版本,名称等。描述了变电站的变压器、间隔、电压等级等信息。描述了智能电子设备模型，包括提供的服务、访问点、逻辑设备、逻辑节点等。描述了逻辑节点间的通信连接和IED的访问点

4、。逻辑节点类型模板。 HeaderSCL语言结构语言结构变电站配置语言.标识 SCL 文件及其版本、命名规则描述以单线图给出的变电站的拓扑结构，也可以描述 IED 与一次设备的连接关系利用逻辑总线和 IED 访问点来描述通信网络的连接关系描述一个 IED 的功能，包含访问点、逻辑设备、逻辑节点、数据等信息.定义了可实例化的逻辑节点类型，逻辑节点类型中又包含了数据、数据属性等信息变电站配置语言1、ICD文件（文件（IED capability Description）由）由IED配配置工具传输到系统配置工具的文件。置工具传输到系统配置工具的文件。Header IED LN TYPE 2、IID文

5、件（文件（Instantiated IED Description），用于），用于IED配置工具重传到系统配置工具进行配置工具重传到系统配置工具进行IED实例工程规实例工程规范数据的修改。范数据的修改。3、SSD（System Configuration Description）由系）由系统说明工具传输到系统配置工具的文件。统说明工具传输到系统配置工具的文件。Header Substation （IED）SCL文件类型文件类型.4、SED文件（文件（System Exchange Descreption)在不同工在不同工程项目的系统配置工具间传输的文件，程项目的系统配置工具间传输的文件，SCD

6、的一个子集。的一个子集。5、SCD文件（文件（System Specification Description）由系统配置工具传输到由系统配置工具传输到IED配置工具的文件。配置工具的文件。Header Substation Communication IED DataTypetemplates6、CID文件（文件（Configured IED Description）由）由IED配置工配置工具传输到具传输到IED的文件的文件Header Communication IED DataTypeTemplatesSCL文件类型文件类型变电站配置语言.SCL文件在智能变电站系统中的应用文件在智能变电

7、站系统中的应用变电站配置语言ICD文件实例文件实例变电站配置语言 ICD文件实例文件实例变电站配置语言. 01 ICD文件实例文件实例变电站配置语言. ICD文件实例文件实例变电站配置语言.ICD文件实例文件实例变电站配置语言.ICD文件实例文件实例变电站配置语言 目 录CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV总结深蓝色清新简洁大气严禁学术风格添加您的校徽logo MMSMMS基础知识制造报文规范 MMS (Manufacturing Message Specification) 是 ISO/IEC 9506 标准所定义的一套为了解决在异构网络环境下智能设备之间实现实时数据交换与监控

8、信息的国际报文规范。MMS 规范了多厂商设备之间的通信，为制造设备入网提供方便，易于实现信息互通和资源共享，只要是符合 MMS 标准的能实现相同功能的设备就可以进行设备替换。IEC61850标准把MMS引入智能变电站系统，变电站层和间隔层的通信采用抽象通信服务接口 ACSI (Abstract Communication Service Interface)映射到 MMS。因此，实现 IEC 61850 的关键是实现协议中规范的 ACSI映射到 MMS 。 MMSMMS模型MMS客户/服务器模型协议数据单元(ProtocolDataUnit)；PDU采用ASN.1编码规范；并映射为ACSE-关

9、联控制服务元素。 MMSMMS模型MMS对象和服务模型 MMSMMS的通信协议制制造报文规范；关联控制服务元素造报文规范；关联控制服务元素面向连接的表示；抽象语法描述面向连接的表示；抽象语法描述 ASN.1面向连接的会话面向连接的会话TCP 协议（协议（RFC793）ICMP 协议（协议（RFC792）；）；IP 协议协议（RFC791）；）；ARP 协议协议IEEE802.3光口或网口光口或网口MMS-PDU-ACSETCP/IP包MMS报文 MMSIEC61850和MMS的映射ACSI MMSIEC61850和MMS的映射 目 录CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV总结GOO

10、SE目前GOOSE通信机制在智能变电站中获得了广泛的应用，例如保护、测控装置跳合闸命令的输出，不同保护装置之间的闭、启动失灵，监控系统不同间隔之间的联闭锁等等。GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)是面向通用对象的变电站事件的简称，它是IEC61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站内IED之间重要的实时性信号。GOOSE基础知识GOOSE采用网络信号代替了常规变电站装置之间硬接线的通信方式。大大简化了变电站二次电缆接线，一方面降低了工程造价，另一方面简化了工程实施；而且GOOSE通过通信过程的不断自检，实现了装置间二次回路的智能

11、化监测,具有高传输成功概率。GOOSE采用连续多次传送的方式实现可靠传输：T1=2ms T2=4ms T3=8ms T0=5sGOOSE实现原理GOOSE报文时间间隔图中从第图中从第28号直至第号直至第316号的号的5帧报文为心跳报文，相邻两个报文的时帧报文为心跳报文，相邻两个报文的时间间隔为间间隔为T0（5秒）。随后发生了事件变化，装置立即发送第一帧变位秒）。随后发生了事件变化，装置立即发送第一帧变位报文，即第报文，即第331号报文。第一帧报文发出后装置以最短时间间隔号报文。第一帧报文发出后装置以最短时间间隔T1（2ms）快速重发两次变位报文，即第）快速重发两次变位报文，即第332、333号

12、报文。在两次重发号报文。在两次重发完成后，装置分别以完成后，装置分别以T2（4ms）和）和T3（8ms）时间间隔发出第）时间间隔发出第334号报号报文和第文和第335号报文。之后号报文。之后GOOSE再次进入稳态传输过程，以再次进入稳态传输过程，以T0时间间时间间隔循环发送隔循环发送GOOSE心跳报文。心跳报文。GOOSE报文发送规律GOOSEGoose Message: 位置位置A公司保护B公司保护智能一次设备保护测试仪以太网以太网模拟输入模拟输入1. 仿真故障仿真故障2. 跳闸跳闸4. 重合重合Goose Message: 重合重合3. 新位置新位置Goose Message: 位置位置G

13、oose Message: 跳闸跳闸5. 新位置新位置GOOSE应用演示GOOSE应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层GOOSE9-2 SVIEC 61850-8-1ASN.1ASN.1MAC头PDUFCS0101110101001000010采用GOOSE传输保护跳闸等重要的实时性报文，应满足继电保护“可靠性、速动性”的要求。IEC 61850规定GOOSE报文传输的延迟应在4毫秒以内，对GOOSE传输的实时性要求非常高。GOOSE PDU在经过表示层ASN.1规则编码后，生成的数据包不经TCP/IP协议，直接映射到数据链路层和物理层传输。这种映射方式避免了通信堆栈造成的传输延时，

14、保证了报文传输的快速性。GOOSE通信服务的映射GOOSE前导码帧首定界符目的地址源地址Tag类型APPID长度保留位1保留位2APDU帧校验序列TPIDTCIOx8100User PriorityCFIVLAN ID16 bit3 bit1 bit12 bit1）目的地址和源地址长度为6个字节。对于GOOSE和9-2 SV报文的目的地址，前三个字节固定为“01-0C-CD”，第四个字节为“01”时代表GOOSE，为“04”时代表9-2 SV报文。2）VLAN和用户优先级：SV报文和GOOSE报文默认优先级为4，而其他报文优先级一般为1，从而保证在过程层网络上GOOSE和采样值报文能够优先传输

15、。3）类型值：IEC 61850中各种报n文的以太网类型已经由IEEE的著作权注册机构进行了注册，是独一无二的；其中9-2采样值报文的以太网类型值被注册为0 x88BA，GOOSE报文的以太网类型值是0 x88B8。4）应用标识APPID:长度为2个字节。对于网卡接收上来的每一帧数据，应用程序会判断APPID的值，如果和CID文件中预先配置的值一致才继续解析报文，如果不一致则丢弃报文。5)长度字段占2个字节，它的值是从APPID开始到APDU结束的全部字节数，即“APPID+长度+保留位1+保留位2+APDU”五个字段的长度。6)保留位1和保留位2供将来扩展时用，共占有4个字节，默认值为0。7

16、) GOOSE PDU在经过表示层ASN.1规则编码后，生成的数据包就是APDU。GOOSE数据帧的结构GOOSEGOOSE报文举例GOOSE报文头部分GOOSE PDU部分GOOSE1）6个字节的目的地址“01 0c cd 01 00 08”和6个字节的源地址“08 00 c0 bc 6f 15”。2）地址字段后面是4个字节的Tag标签头信息“81 00 80 01”。“81 00”是TPID的固定值；“8001”换算成二进制数为“1000000000000001”，它包括三个部分的内容，用户优先级占据前三个Bit位“100”，CFI占第四个Bit位“0”，VLAN ID占最后十二个Bit位

17、“000000000001”，换算成十进制数后可以看出优先级为4，VLAN ID为1。3）Tag标签头后是以太网类型值“88 b8”，代表该数据帧是一个GOOSE报文。4）紧接着是应用标识APPID“00 01”，该值全站唯一。5）APPID后面是长度字段“00 b9”，换算成十进制数为185，表示数据帧从APPID开始到APDU结束的部分共有185个字节。6）保留位1和保留位2共占有4个字节，默认值为“00 00 00 00”。GOOSE报文头部分GOOSE报文头各参数含义GOOSE1）Control Block Reference：即GOOSE控制块引用，由分层模型中的逻辑设备名、逻辑节点

18、名、功能约束和控制块名级联而成。2）Time Allowed to Live：即报文允许生存时间，该参数值一般为心跳时间T0值的2倍，如果接收端超过2T0时间内没有收到报文则判断报文丢失，在4T0时间内没有收到下一帧报文即判断为GOOSE通信中断，判出中断后装置会发出GOOSE断链报警。3）DataSetReference：即GOOSE控制块所对应的GOOSE数据集引用名，由逻辑设备名、逻辑节点名和数据集名级联而成。报文中Data部分传输的就是该数据集的成员值。4）GOOSE ID：该参数是每个GOOSE报文的唯一性标识，该参数的作用和目的地址、APPID的作用类似。接收方通过对目的地址、AP

19、PID和GOOSE ID等参数进行检查，判断是否是其所订阅的报文。5）Event TimeStamp：即事件时标，其值为GOOSE数据发生变位的时间，而非装置发出本条报文的时间。6）StateNumber：即状态序号StNum，用于记录GOOSE数据发生变位的总次数。GOOSE PDU各参数含义GOOSE7）SequenceNumber：即顺序号SqNum，用于记录稳态情况下报文发出的帧数，装置每发出一帧GOOSE报文，SqNum应加1；当有GOOSE数据变化时，该值归0，从头开始重新计数。8）TEST：检修标识，用于表示发出该GOOSE报文的装置是否处于检修状态。当检修压板投入时，TEST标

20、识应为TRUE。9）配置版本号：Config Revision是一个计数器，代表GOOSE数据集配置被改变的次数。当对GOOSE数据集成员进行重新排序、删除等操作时，GOOSE数据集配置被改变。配置每改变一次，版本号应加1。10）Needs Commissioning：该参数是一个布尔型变量，用于指示GOOSE是否需要进一步配置。11）Number DataSet Entries：即数据集条目数，图中其值为“18”，代表该GOOSE数据集中含有18个成员，相应地报文Data部分含有18个数据条目。12）Data：该部分是GOOSE报文所传输的数据当前值。Data部分各个条目的含义、先后次序和所

21、属的数据类型都是由配置文件中的GOOSE数据集定义的。GOOSE PDU各参数含义GOOSE 目 录CONTENTSSCLMMSGOOSE9-2 SV总结和GOOSE一样，采样值PDU在经过表示层ASN.1基本编码规则BER编码后，生成的数据包不经TCP/IP协议，直接映射到数据链路层，以保证数据传输的实时性。9-2 SV基础知识作为实时性要求比较高的两种通信服务，采样值传输SV和GOOSE均采用了发布方/订阅者通信模式。采样值。交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务，以及这些模型对象和服务到ISO/IEC8802-3帧之间的映射。9-2 SV应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理

22、层GOOSE9-2 SVIEC 61850-8-1ASN.1ASN.1MAC头PDUFCS01011101010010000109-2 SV通信服务的映射9-2 SV9-2 SV报文举例报文头部分9-2 SV9-2 SV报文举例采样值 PDU部分9-2 SV1）svID：即采样值控制块标识，由合并单元模型中的逻辑设备名、逻辑节点名和控制块名级联组成。2）smpCnt：采样计数器用于检查数据内容是否被连续刷新，合并单元每发出一个新的数据smpCnt应加1。3）confRef：配置版本号的含义与GOOSE报文中的Config Revision类似。配置每改变一次，配置版本号应加1。4）smpSync：同步标识位用于反映合并单元的同步状态。当同步脉冲丢失后，合并单元先利用内部晶振进行守时。当守时精度能够满足同步要求时，应为TRUE；当不能够满足同步要求时，应变为FALSE5）PhsMeas1“PhsMeas1”中各个通道的含义、先后次序和所属的数据类型都是