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1、智能变电站报文分析及常见问题分析 南京国电南自电网自动化有限公司 包 琪 文 2014年7月9日,2019/7/22 | 第2页,目录/Contents,智能变电站报文类型 报文解析工具 IECGOOSE报文分析 SMV 9-2报文分析 MMS报文分析,2019/7/22 | 第3页,SMV-9-2报文分析,IECGOOSE报文分析,MMS报文分析,智能变电站 报文分析,面向对象的通用变电站事件。主要应用于传递状态信息和保护动作信号,9-2采样值报文基于61850-9-2部分定义的采样值发送原则。应用于合并单元发送采样值和保护接收采样值,制造信息报文，用于站控层信息交互，应用于61850规约的
2、站控层通讯。,报文类型,GOOSE报文,IEC61850标准中定义的面向通用对象的变电站事件(GOOSE) 以快速的以太网组播报文传输为基础，代替了传统的智能电子设备IED)之间硬接线的通信方式，为逻辑节点间的通信提供了快速且高效可靠的方法。 GOOSE服务支持由数据集组成的公共数据的交换，主要用于保护跳闸、断路器位置，联锁信息等实时性要求高的数据传输。 GOOSE服务的信息交换基于发布/订阅机制基础上，同一GOOSE网中的任一IED设备，即可以作为订阅端接收数据，也可以作为发布端为其他IED设备提供数据。这样可以使IED设备之间通讯数据的增加或更改变得更加容易实现。,GOOSE发送机制,为了
3、保证GOOSE服务的实时性，GOOSE报文不经过网络层协议，直接在以太网链路层上传输，并且采用带优先级的以太网报文转发方式。 为了保证GOOSE服务的可靠性，GOOSE报文采用ASN.1 语法编码，通过心跳报文和变位报文快速重发相结合的机制进行发送。 GOOSE发送报文需要包含装置的检修状态，供订阅方进行判断,GOOSE报文接收机制,GOOSE接收方根据GOOSE报文中的允许生存时间TAL（Time Allow to Live）来检测链路中断 GOOSE数据接收机制可以分为单帧接收和双帧接收两种 GOOSE接收过程中对产生的异常情况进行告警，主要包括：GOOSE A网/B网断链告警，GOOSE
4、配置不一致告警，GOOSE 信号异常告警,stNum/sqNum,stNum：范围（1-4294967295）状态序号，状态改变一次加1，溢出后从1开始 sqNum：范围（0-4294967295）顺序序号，初始值为1，状态不变化时，每发送一次加1，溢出后从1开始 0专为stNum变化时首帧传输保留 装置重启：stNum,sqNum都从1开始,SMV9-2采样值报文,9-2采样值报文基于61850-9-2部分定义的采样值发送原则 应用于合并单元发送采样值和保护接收采样值 基于网络通讯的方式,MMS报文,是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议 ，是一套独立于IEC 6
5、1850的国际标准报文规范 定义了结构化层次化报文交换数据格式，可以表示任意复杂的数据结构 采用ASN.1编码，可以适用于多种系统环境 定义了针对数据对象的服务和行为 为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境 客户端/服务器模式,MMS报文主要功能,信号上送 开入、事件、报警等信号类数据的上送功能通过BRCB（有缓冲报告控制块服务）来实现，映射到MMS的读写和报告服务。通过有缓冲报告控制块，可以实现遥信和开入的变化上送、周期上送、总召、事件缓存。 测量上送 遥测、保护测量类数据的上送功能通过URCB（无缓冲报告控制块服务）来实现，映射到MMS的读写和报告服务。通过无缓冲报告控制块，可以实
6、现遥测的变化上送、周期上送。 定值 定值功能通过定制控制块（SGCB）服务模型来实现，映射到MMS的读写服务。通过定制控制块，可以实现选择定值区进行召唤、修改、定制区切换。 遥控 通过IEC61850的控制（CONTROL）服务模型实现，映射到MMS的读写和报告服务。,2019/7/22 | 第11页,目录/Contents,智能变电站报文类型 报文解析工具 IECGOOSE报文分析 SMV 9-2报文分析 MMS报文分析,2019/7/22 | 第12页,MMS Ethereal,俘获报文接口端定义，选择自己电脑抓报文的网卡,实时更新抓包列表,实时捕获报文自动滚动,使能MAC地址名称的分辨率
7、,使能网络端口名的分辨率,WIRESHARK,俘获报文接口端定义，选择自己电脑抓报文的网卡,实时更新抓包列表,实时捕获报文自动滚动,使能MAC地址名称的分辨率,使能网络端口名的分辨率,报文过滤窗口，输入有效关键字可过滤相关报文。绿色表示有效关键字，红色表示无效关键字,2019/7/22 | 第14页,目录/Contents,智能变电站报文类型 报文解析工具 IECGOOSE报文分析 SMV 9-2报文分析 MMS报文分析,GOOSE报文,报文过滤窗口，输入有效关键字可过滤相关报文。绿色表示有效关键字，红色表示无效关键字,报文实时滚动窗口，包括每帧报文的序号时间间隔，MAC地址，报文类型信息,每
8、帧报文的框架，具体反应报文的到达时间，时间间隔和字节长度，以及该结构的规约类型为iecgoose,具体显示报文的MAC源地址和目的地址以及VLAN ID,IECGOOSE报文的AppID应用标识，PDU字节长度，以及版本号,此对话框表示报文源码，黑色光标与上一对话框中蓝色光标解析报文相对应。,配置文件GSE.xml中的 GOOSE路径 GOOSE数据集路径 GOOSEID应用标识,报文中的GOOSE路径 TTLGOOSE存活时间：2T0 GOOSEID应用标识 GOOSE数据集路径 GOOSE时标及时间品质位(61850-8-1),12个元素,12个元素,状态号：初始为0，产生GOOSE变为后
9、，状态后+1，同时顺序号从0开始重新累加,顺序号：报文帧数+1，顺序号+1,检修标志位 版本号 需要授权,GSE配置文件中的MAC地址决定了报文中的MAC地址 GSE配置文件中的VLANID决定了报文中的VLANID,61850-8-1部分明确给出了时间品质位各字段的具体含义，其中第0位为高位，第7位为低位； 第03位分别表示闰秒已知，时钟故障，时钟未同步 第47位表示数值所对应的精度 通常装置在未对时是，品质位置是2A或者6A，对时后是0A。,GOOSE时标及时间品质位(61850-8-1),PS61850CONNER,GOOSE报文数据量，与MMSEtheral软件相比增加了序号，界面可读
10、性更强。,2019/7/22 | 第19页,目录/Contents,智能变电站报文类型 报文解析工具 IECGOOSE报文分析 SMV 9-2报文分析 MMS报文分析,SMV9-2采样值报文,报文过滤窗口，输入有效关键字可过滤相关报文。绿色表示有效关键字，红色表示无效关键字,报文实时滚动窗口，包括每帧报文的序号时间间隔，MAC地址，报文类型信息,每帧报文的框架，具体反应报文的到达时间，时间间隔和字节长度，以及该结构的规约类型为iecsmv,具体显示报文的MAC源地址和目的地址以及VLAN ID,IECSMV报文的AppID应用标识，PDU字节长度，以及版本号,此对话框表示报文源码，黑色光标与上
11、一对话框中蓝色光标解析报文相对应。,SMV9-2采样值报文,IECSMV报文的采样值数据和通道有效性。采样值为16进制瞬时值，通道有效性在61850-8-1中体现,IECSMV报文的参数，包括采样率，同步性，计数器点数， ASDUNO.SVID。,80字段为：SVID 81字段为：数据集 82字段为：采样技术器 83字段为：版本号 84字段为：时标 85字段为：0101同步；0100非同步 86字段为：80点采样点数（可省略） 1S时间有80*50Hz=4000帧报文 87字段为：9-2通道数。字节数大于于80(128)，在通道数前+81字段。 通道数=转换为十进制/8(一个通道8个字节) b
12、0=(11*16+0)/8=22,品质编码,0000 0000 0000 0000 有效 00 00 00 00 0000 1000 0000 0000 检修 00 00 08 00 0000 0000 0000 0001 非法 00 00 00 01 0000 1000 0000 0001 检修和非法 00 00 08 01,Mucfg.xml,SMV9-2采样值报文,SMV9-2采样值报文,22路9-2通道,9-2通道数 b0=22路,9-2通道采样值,9-2通道有效性，全0表示数据有效,SMV9-2采样值报文,录波模式下选择电脑抓包的网卡,选择查看报文的类型：通常选择动态波形,查看报文的
13、状态标,SMV9-2采样值报文,SMV9-2采样值报文,显示周波数，可扩大和减少显示波形数量。状态显示方式可选实时显示和非实时显示,选择接收采样点数，9-2采样一般选择80点，也可选择24点，48点等,SMV9-2采样值报文,接收报文的MAC地址和ASDU数,如需接收CC板转出9-2报文勾选此项,SMV9-2采样值报文,采样值是否同步,解析报文中的通道标的有效性,2019/7/22 | 第31页,目录/Contents,智能变电站报文类型 报文解析工具 IECGOOSE报文分析 SMV 9-2报文分析 MMS报文分析,建立TCP连接_三次握手,第一步：客户端向服务器端发起同步请求，服务器侧端口
14、固定为 102，客户端端口由 socket 随机产生,建立TCP连接_三次握手,第二步：服务器端详客户端响应，同时也想客户端发起同步请求,建立TCP连接_三次握手,第三步：客户端予以确认,释放TCP连接,释放 TCP 连接，分四次挥手，这是由于 TCP 通讯为全双工通讯，发起关闭连接的一方只能关闭己方的发送通道，而接收通道还允许继续接收对侧的数据，除非对侧也发起关闭连接 第一步发起方向对侧端发起结束请求 第二步接收方向发起方做确认响应 第三步，接收方也向发起方发起关闭连接请求 第四步，发起方对收到的结束请求予以确认响应 四步过后即完成 TCP 关闭连接。,四次挥手,1,2,3,4,初始化_In
15、itiate Request,初始化_Initiate Response,读模型,读LD列表,采用GetNameList服务，客户端发起读VMD，服务器端以LD列表响应,读名称列表,读LD 中有名列表页采用GetNameList 服务，客户端发起读哪个LD，服务器端响应,读访问属性,读LN 中变量访问属性采用GetVarAccessAttributes 服务，客户端发起读哪个LN，服务器端以变量访问属性响应,访问属性,访问结果列表内容如下： 条目1：RptID，报告ID，表示该报告的报告控制块ID 条目2：OptFlds，选择域，用以标识该报告包含哪些可选项，该值一般由客户端程序统一写入服务器
16、； 条目3：SeqNum，同一报告控制块所对应报告的顺序编号 条目4：TimeOfEntry，报告产生时的时标 条目5：DatSet，该报告控制块所对应的数据集引用名 条目6：EntryID，入口标识，同一IED下，所有报告的顺序号，每个报告均不重复 条目7：ConfRev，配置版本，目前在MMS通讯中暂无用处，固定填1 条目8：Inclusion，数据集所包含FCDA个数，一个bit对应一个FCDA，值为1的bit，表示报告中有该bit对应的FCDA值。值为0的bit，表示报告中，不含该bit所对应的FCDA值 条目9：DataReference，数据引用名，报告中值所对应的数据应用名 条目10：DataValue，数据值，值为一个结构，一般包含数据值、品质、UTC时间等属性，UTC时间为FCDA值变化时的时间，可理解为
