报文解析-深瑞版.doc
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1、61850报文解析说明编写:陈林兴 日期:2013年10月10日本文档只涉及mms报文。1. 相关术语简介IED:智能电子设备;icd:智能电子设备配置描述;SCD:变电站配置描述;cid:从SCD文件中导出与各自IED相关的内容形成文件,即实例化后的icd模型文件;SCL:变电站配置描述语言;AccessPoint:访问点;PHD:物理设备LD:逻辑设备;LN:逻辑节点;FC:功能约束;FCD:功能约束数据;FCDA:功能约束数据属性;GOCB:GOOSE控制块;LLN0:逻辑节点0;SGCB:定值控制块;DO:数据对象;DA:数据属性。2. icd/cid模型文件简介2.1. 模型文件结构
2、61850模型文件为树状层次:PHD(物理设备)LD(逻辑设备)LN(逻辑节点)DO(数据对象)DA(数据属性)。 图2-1-1 61850模型文件树状结构SCLHeaderCommunicationIEDServicesAccessPointServerDataTypeTemplatesAuthenticationLNodeTypeLDevice1DOTypeLN0DATypeLN1EnumType LNnLDevice2图2-1-2 icd配置文件结构图2-1-3 icd配置文件结构示例其中AccessPoint下面包含S1(mms服务)、G1(GOOSE服务)、M1(SV服务)访问点。以
3、前的程序导入icd时,需删除G1和M1访问点,目前PRS7000后台130801以后的程序,可过滤G1和M1访问点,无需删除。2.2. icd模型文件内容与数据库信号的对应2.2.1. 遥测信号图2-2-1-1 7741导入icd后遥测信号遥测UC,其mms引用路径为:PRS7741/MEAS/MMXU1$MX$U$phsC$cVal$mag$fPRS7741:IEDName;MEAS:LDName,MEAS表示测量LD;MMXU1:逻辑节点类LNClass+序号Inst,MMXU表示测量量数据;MX:功能约束MX;U$phsC: DOName,表示C相电压;cVal$mag$f:DAName
4、表示C相电压幅值。icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-1-2:图2-2-1-2 icd遥测数据集定义icd中LN下面实例化后的遥测数据内容如图2-2-1-3:图2-2-1-3 遥测数据实例2.2.2. 遥信信号图2-2-2-1 7741导入icd后遥信信号单点遥信003,其mms引用路径为:PRS7741/CTRL/SYXGGIO1$ST$Ind03$stValPRS7741:IEDName;CTRL:LDName,CTRL表示控制及开入LD;SYXGGIO1:LNClass的前缀+LNClass+序号Inst,即SYX+GGIO+1,GGIO表示遥信状态量数据;ST:功
5、能约束ST;Ind03: DOName,表示单点遥信003;stVal:DAName,表示遥信值。icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-2-2:图2-2-2-2 icd遥信数据集定义icd中LN下面实例化后的遥信数据内容如图2-2-2-3:图2-2-2-3 遥信数据实例2.2.3. 遥控信号图2-2-3-1 7741导入icd后遥控信号断路器遥控,其mms引用路径为:PRS7741/CTRL/CBCSWI1$CO$SBOw$ctValPRS7741:IEDName;CTRL:LDName,CTRL表示控制及开入LD;CBCSWI1:LNClass的前缀+LNClass+序号
6、Inst,即CB+CSWI+1,CSWI表示开关、刀闸、地刀等一次设备位置和控制数据;CO:功能约束CO;Pos:遥控对应的状态遥信的DOName;SBOw:遥控DOName,增强安全机制的遥控,实际遥控时报文中表示遥控选择;ctVal:DAName,表示控制数据。icd里面每个遥控都是跟随相应的遥信定义的,icd中LN下面实例化后的遥控数据内容如图2-2-3-2:图2-2-3-2 遥控数据实例2.2.4. 保护动作事件信号保护动作事件与普通遥信信号类似。图2-2-4-1 778-D导入icd后保护动作事件信号纵差差动保护动作,其mms引用路径为:TEMPLATE/PORT/PDIF3$ST$
7、Op$generalTEMPLATE:IEDName;PORT:LDName,PORT表示保护LD;PDIF3: LNClass+序号Inst,即PDIF+3,PDIF表示差动保护数据;ST:功能约束ST;Op: DOName,一般所有保护事件的DOName相同,Op表示动作的意思;general:DAName,此处与遥信的stVal有所区别,表示保护动作事件的动作值。icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-4-2:图2-2-4-2 icd保护动作事件数据集定义icd中LN下面实例化后的保护动作事件数据内容如图2-2-4-3:图2-2-4-3 遥信数据实例2.2.5. 定值图
8、2-2-5-1 7741 icd导入数据库后的定值同期功能检压差定值,其mms引用路径为:PRS7741/PORT/RSYN1$SG$DifV$setMag$fPRS7741:IEDName;PORT:LDName,PORT表示保护LD;RSYN1: LNClass+序号Inst,即RSYN+1,RSYN表示同期数据;SG:功能约束SG;DifV: DOName,表示压差;SetMag$f:DAName,对于浮点数值型定值、投退型、整型数值定值,此处不同,浮点数值型定值为setMag$f,投退型定值以及整型数值型定值为setVal。icd中LD下面数据集定义dataSet的内容如图2-2-4-
9、2:图2-2-5-2 icd定值数据集定义icd中LN下面实例化后的定值数据内容如图2-2-4-3:图2-2-4-3 定值数据实例2.2.6. 软压板信号软压板信号在icd里面作为可遥控的遥信信号,比较特殊的一点是:其lnClass就是LLN0逻辑设备0.如图2-2-6-1和2-2-6-2图2-2-6-1 软压板信号数据集定义图2-2-6-2 软压板信号实例2.3. 报告控制块ReportControl遥测、遥信、软压板、保护事件信号等都有对应的报告控制块。以遥信为例,首先找到对应的数据集定义,即可找到对应的ReportControl,如图2-3-1.图2-3-1 报告控制块buffered:
10、是否缓存,true为缓存报告,即BRCB;false为非缓存报告,及URCB。一般遥测、遥脉为非缓存,遥信、事件为缓存。name:报告控制块名称。rptID:报告控制块ID。TragOps:触发条件,目前未解析。OptFields:选项域,目前未解析。RptEnabled:当有这一项时,表示为带实例号使能;无这一项时,表示不带实例号使能。2.4. GOOSE控制块GSEControl图2-4-1 GOOSE控制块通过GOOSE控制块中的datSet可找到哪个数据集下面的信号可用于五防联锁,当现场要求间隔层GOOSE五防联锁功能时,遥控对应的设备状态遥信必须选用GOOSE控制块对应的数据集定义的
11、遥信。进一步观察,可发现,实际上对于7741,双点遥信下的信号与GOOSE控制块五防联锁数据集定义的信号是相同的信号。如图2-4-2.图2-4-2 五防联锁信号2.5. 定值控制块SettingControl定值控制块里面描述了icd里面的当前定值区及定值区的数目。图2-5-1 定值控制块3. mms抓包此处以东土交换机为例,介绍如何设置端口镜并利用ethereal抓61850报文。其他型号交换机见工程部总结文档。3.1. 端口镜像设置将网线插入交换机的任一端口,将个人笔记本IP更改为192.168.0.*网段,用IE登陆http:/192.168.0.2,一般东土交换机默认IP为192.16
12、8.0.2图3-1-1 东土交换机登陆 用户名输入admin,密码也为admin,登陆后点击Advanced Setting.图3-1-2 东土交换机登陆后界面 然后点击 Port Monitoring Configuration图3-1-3 东土交换机端口镜像图3-1-4 端口镜像设置这里的Monitoring Port指的是用来监控的端口,这里不能设置此时笔记本网线正接上的端口。比如此时笔记本网线接的端口为PORT10,设置的Monitoring Port为PORT14;Monitored Port指的是被监视端口,也就是装置所接的端口,现场可设置除镜像口之外的其他所有端口。设置好后点击A
13、pply即可完成端口镜像设置。完成设置后需要将笔记本网线接到刚才设置的Monitoring Port,被监视的装置接到Monitored Port,然后就可以利用61850报文分析工具进行抓报文了。3.2. Ethereal抓包设置详细设置可参考20080428.Ethereal使用说明.doc。打开ethereal后选择CaptureOptions,进入图3-2-2界面.图3-2-1Interface为网口选择,当选中正确的网卡后,下面的IP address也同时正确显示。右下角的Display Options和Name Resolution建议都如图设置。设置完毕,点击Start按钮即可开
14、始抓包。图3-2-2 抓包设置3.3. 报文过滤抓包时可进行报文过滤,如图3-3-1,显示IP:222.111.112.171(后台)和IP:222.111.112.133(装置)之间的mms报文。图3-3-1 报文过滤示例报文过滤示例说明:序号过滤示例意义解释1mms&ip.addr=222.111.112.133显示ip为222.111.112.133的mms报文。2ip.addr=222.111.112.133| ip.addr=222.111.112.171显示ip为133或171的报文3mms&ip.src=222.111.112.133显示源发IP为133的mms报文4mms&ip
15、.dst=222.111.112.133显示目标IP为133的mms报文5tcp&ip.addr=222.111.112.133显示ip为133的tcp报文,mms报文也属于tcp报文。4. mms报文解析此处仅以后台为例对mms报文进行简单分析。61850通讯的流程如下:建立TCP连接mms初始化建立报告控制块(RCB)使能总召唤装置主动上送报告(周期/变位);如果有遥控或者召唤/修改定值的命令,则走命令报文流程。4.1. 建立TCP连接图4-1-1 建立TCP连接后台IP:222.111.112.171,装置IP:222.111.112.133;后台作为61850客户端,装置作为61850
16、服务器。第一步:后台向装置请求请求建立TCP连接(SYN),源端口Src Port为随机生成,目标端口Dst Port固定为102(装置方端口)。第二步:装置回复ACK确认,同时也向后台请求建立TCP连接(SYN)。第三步:后台回复ACK确认。至此,TCP三步握手就完成了。第四步:后台请求建立TP0层的连接(相当于建立mms的连接),发送CR(Protocol为COTP)。第五步:装置回复TP0层连接建立确认。至此,后台与装置之间的TCP连接就建立完成了,如果没有建立TP0层连接,将无法进行mms初始化。4.2. 关闭TCP连接【图4-2-1 关闭TCP连接第一步:后台发送FIN/ACK,确认
17、前面报文,同时请求关闭TCP连接。第二步:装置回复ACK确认。第三步:装置发送FIN/ACK,确认最后一帧报文,同时请求关闭TCP连接。第四步:后台回复ACK确认。至此TCP连接已关闭。此外,后台可发送RST单方面关闭TCP连接,发送RST可以带ACK也可以不带ACK,RST不需要收到对方确认,如图4-2-2.图4-2-2 RST关闭TCP连接4.3. mms初始化图4-3-1 mms初始化表明了61850客户端(后台)所支持的mms服务类型。图4-3-2 装置响应mms初始化装置响应mms初始化如图3-3-2,Services supported called表明了装置所支持的mms服务类型
18、。MMS PDU SIZE:8192,后台为65435,后台和装置约定二者之间最小者为mms一帧报文的最大长度。4.4. 报告使能报告使能的流程为:将报告使能置为false设置报告参数将报告使能置为true发送总召唤报文。4.4.1. 正常使能过程1) 第一步:将RptEna置为FALSE,如图4-4-1-1如果是遥测等URCB的使能,则BR变为RP。图4-4-1-1 写RptEna为FALSE装置回复写成功,如图4-4-1-2.图4-4-1-2 写FALSE成功2) 第二步:设置报告参数,如图4-4-1-3图4-4-1-3 设置报告参数RptID:此处写入的RptID与后续装置上送的报告里面
19、的RptID完全相同。IntgPd:周期上送时间,目前7000后台默认URCB和BRCB都为1分钟。即使能成功后,装置每个1分钟上送一次报告,传送原因为周期上送。OptFlds:选项域,共10位。61850客户端设置装置上送的mms报告中应该包含哪些内容,此处的设置与后续报告中的内容匹配。比如要求装置上送报告时标、传送原因等。TrgOps:触发条件,共6位。61850客户端设置装置在哪些情况下应该触发上送mms报告。含义如下:序号含义位0保留位1数据变化位2品质变化位3数据更新位4完整性周期位5总召唤TrgOps与后续报告中的传送原因一一对应,目前7000后台要求装置位1位5的5种情况都要上送
20、报告。3) 第三步:将RptEna置为TRUE,如图4-4-1-4图4-4-1-4 写RptEna为TRUE装置回复写成功后,该报告的使能就建立了。4) 第四步:三步之后,实际上使能就成功了。使能成功后,后台发送总召唤命令,召唤报告的初始状态,如图4-4-1-5图4-4-1-5 总召唤GI表示总召唤。装置回复写成功后,紧接着上送mms报告,传送原因为总召唤,如图4-4-1-6.图4-4-1-6 装置上送总召报告备注:在第二步设置报告参数中,写OptFlds和TrgOps时有时会遇到失败的情况,这种情况不影响使能的建立和报告的上送。4.4.2. 使能失败情况1) 第一步RptEna置为FALSE
21、就失败,如图4-4-2-1.图4-4-2-1 第一步使能失败上图中错误码为10,。错误码具体含义如下:现场一般情况出现的原因码多为2和10错误码含义0目标无效。1硬件故障。2临时不可用的。一般是因为已经有相同实例号的61850客户端与装置建立了使能,从而实例号冲突导致。3被目标拒绝。4目标未定义。5无效地址。6类型不支持。7类型不匹配。8目标属性不一致。9权限不足。10目标对象不存在。使能时,两种情况:一是因为导入后台的icd文件iedName与装置内部的iedName不一致导致,此时所有的报告都会使能失败;二是报告使能路径错误,装置认为不存在。例如对于7000后台130901以前的程序,使能
22、早期300G装置的遥测URCB报告时,后台默认带实例使能,装置不支持带实例使能,装置认为使能路径错误,最新7000标准程序已处理该问题。写第一步就失败时,报告无法建立使能,装置将不会上送任何报告。2) 第二步设置报告参数时失败。写OptFlds和TrgOps时有时会遇到失败的情况,这种情况不影响使能的建立和报告的上送,一般情况也不会影响mms报告的解析。写RptID失败时,装置也会上送mms报告,但mms报告中的RptID与写使能时后台写入的RptID不一致,导致后台无法解析mms报告,信号无法上送后台。对于部分外厂家装置,写RptID失败的情况可能存在,此情况责任在于装置;按照61850规范
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