1、Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,IEC61850 规约及过程层规约实现方式,2013-05 上海思源弘瑞自动化 胡道徐,2019年6月12日,内容概要,1. IEC61850-MMS2. IEC61850-GOOSE3. IEC61850-SMV,2019年6月12日,IEC61850-110kV变电站典型方案,站控层：MMS/GOOSE 过程层：GOOSE/SMV,2019年6月12日,IEC61850-变电站通信分层,MMS TCP/IP协议栈 单播 面向非实时 客户端/服务器 GOOSE/SMV 数据链路
2、层 组播 面向实时 订阅者/发布者,2019年6月12日,第1部分 MMS,2019年6月12日,IEC61850-MMS,IEC61850-MMS 模型映射概要,2019年6月12日,IEC61850-MMS,关联服务 模型服务 树模型构成 节点类型属性读写服务 报告服务 控制服务 定值服务 取代服务 文件服务,2019年6月12日,模型 TPAAMMS MCAAGOOSE/SMV 规范 应支持association、release、abort服务； 支持同时与不少于16个客户端建立连接； 当装置与客户端的通讯意外中断时：装置通讯故障的检出时间不大于1分钟，通讯故障客户端检出时间不大于1分钟
3、； 报文 Init Cancel,MMS-关联服务,2019年6月12日,IED模型相关服务 GetDataDirectory 在线获取模型目录 GetDataDefinition 模型定义服务 IED数据和控制块支持 GetDataDirectory 读数据目录 GetDataDefinition 读数据定义 GetDataValues 读数据值服务 GetDataSetValues 按数据包读值 可操作数据 (支持SetDataValues设值） 控制块：报告控制块、定值控制块、日志控制块、GOOSE/SMV控制块 遥控：CSWI/ATCC/GGIO、LEDRS/FuncEna 修改定值：
4、用户定值数据对象、系统定值数据对象 取代数据：遥信、遥测量；,MMS-目录和读写服务,2019年6月12日,MMS-报告服务,报告：主动式上送 区分缓冲和非缓冲 日志：查询式上送 适合于数据变化频率较低 保护测控暂不使用，在线监测,2019年6月12日,MMS-报告服务,BRCB RptEna RptId 报告管理号 DatSet 管理的数据对象 TrgOps 数据变化 品质变化 数据更新 完整性周期 总召 OptFlds 报文格式定制 如送值时带不带参引 EntryID 报告条目号,2019年6月12日,MMS-报告服务,URCB 用于遥测量 关注遥测突变门槛 无缓冲时间 无缓冲管理 通过b
5、uffered属性区分,2019年6月12日,MMS-报告服务,组包上送如何上送取决如组包需求 从规范层面上要求GOOSE按FCDA，其它均按FCD对象组包(含V/Q/T),2019年6月12日,MMS-报告服务,几个互操作问题多实例与单实例 通过Report Control Block的Indexed属性表达RptID问题 原因在于报文中并不存在报告控制块路径，RptId设计时理所当然作为RCB标识 预配置与上电初始化 客户端识别标识(标准层面上要求其唯一性，工程实际中并不完全遵循)事件时标T的问题 事件T应体现当前最新数值 在线监测需求，侧重于体现数据采集时刻(即时间变化，但值不一定变化）
6、 监控时标优先从报文中获取，其次才按接收时刻打时标,2019年6月12日,报告控制块配置 BRCB 和 URCB 均采用多个实例可视方式。装置 ICD 文件应预先配置与预定义的数据集相对应的报告控制块且名称应统一各装置制造厂商应预先正确配置报告控制块中的参数。 报告类型选用 遥测类数据上送使用URCB； 遥信、告警、事件类数据上送使用BRCB。 SCD中配置报告数据集 ICD 定义的数据集可在SCD中进行增减 不要求动态创建和修改数据集； 报告控制块在线配置 支持 设定周期和总召：IntgPd 和 GI ； 支持客户端在线设置 ：OptFlds 和 TrgOps 。,MMS-报告服务,2019
7、年6月12日,MMS-报告服务,缓冲机制 缓冲设计的初衷：防掉线丢失事件，不是防重启备份 掉线后，需要后台主动重新同步缓冲ID (EntryId) 一个包可以发几个事件？取决于缓冲时间区内事件数量 同一个事件连续变化，应怎么发包？立即发送上一事件，复位缓冲时刻,2019年6月12日,MMS-报告服务,数据帧定义 多帧传送, 传送对象、数值及原因,2019年6月12日,MMS-定值服务,ActSG EditSG NumOfSG CnfEdit,2019年6月12日,MMS-定值服务,切唤区号 召唤区号 修改定值 下装定值,2019年6月12日,定值清单 装置定值数据集名称为dsSetting，参
8、数数据集dsParameter； 通过模型读写服务实现参数设定的特殊语义 (装置参数不受SGCB控制)。 保护当前定值区号从1开始，保护编辑定值区号从0开始，0区表示当前不允许修改定值。 定值服务SelectActiveSG （选择激活定值组）SelectEditSG （选择编辑定值组）SetSGValuess （设置定值组值）ConfirmEditSGValues （确认编辑定值组值）GetSGValues （读定值组值） GetSGCBValues （读定值组控制块值）服务；,MMS-定值服务,2019年6月12日,IEC61850-定值过程,2019年6月12日,MMS-定值服务,国网规
9、范 单个保护装置的 IED 可以有多个 LD 和 SGCB ，每个 LD 应只有1个 SGCB 实例；“远方修改定值” 软压板只能在装置本地修改。“远方修改定值” 软压板投入时，装置参数、装置定值可远方修改。 “远方切换定值区” 软压板只能在装置本地修改。“远方切换定值区” 软压板投入时， 装置定值区可远方切换。 定值区号宜放入遥测数据集，供远方监控。 “远方控制压板” 软压板只能在装置本地修改。“远方控制压板” 软压板投入时，装置功能软压板、 GOOSE 出口软压板可远方控制。 （软压板本地与远方控制）,2019年6月12日,MMS-控制服务,遥控 遥调 压板 几个属性 控制值 控制源 本地
10、、监控、远方 测试Test 检查条件,2019年6月12日,MMS-控制服务,控制过程 成功后，送控制成功响应(CmdTermResp+) 和 遥信变化报告T 失败后，送控制失败响应( CmdTermResp-),2019年6月12日,IEC61850-遥控过程,遥控输出：控制服务 - GOOSE - 报告服务,2019年6月12日,MMS-控制服务,控制服务 SelectWithValue （带值的选择）Cancel （取消）Operate （操作） 控制模式 普通直控 (1) 原则上不关注结果 普通选控 (2) 增强型直控 (3) 关注结果 增强型选控 (4) 关注结果 遥控参数 控制模式
11、：ctlModel 选择超时时间：sboTimeout 档位值：minVal、maxVal,2019年6月12日,MMS-控制服务,遥控返回的原因码应统一使用 监控在失败时显示错误码信息，便于分析 如五防闭锁、同期失败等 部分不太使用的错误码 Blocked-by-mode (8) Blocked-by-process (9) Blocked-by-health (13) .与内外模型一致相关,2019年6月12日,MMS-取代服务,数值来源 人工置数 过程层采集,2019年6月12日,MMS-取代服务,取代使能 当subEna置为True时，subVal、subQ应直接改变相应的数据属性Va
12、l、q 修改取代值时，无须再次使能subEna； 装置重启后，取代状态应保持。 取代品质 数据处于取代使能：品质的第10位应该置1，表明取代状态； 取代报告 若因取代引起数据变化，其变化原因=数据变化+品质变化； 取代源 客户端需要设置取代值和subID（IED需要区分取代源）。,2019年6月12日,MMS-取代服务,取代应用 装置取代服务的实现应能满足信号对点和联闭锁调试功能的需求。 客户端应支持批量恢复取代信号的功能。 GOOSE关联 处于取代状态时，GOOSE输出数据（除ACT动作信号）品质为取代品质。 取代数据值需要传递至联闭锁逻辑,2019年6月12日,MMS-文件服务,常用于录波
13、文件召唤文件服务与MMS文件服务不对应 “一对多” MMS 远端打开文件、读文件、写文件、关闭文件等操作 IEC61850 召唤文件、下装文件、删除文件、获取文件目录等,2019年6月12日,服务支持 GetFileAttributeValues （取文件目录或文件属性） GetFile （读文件） SetFile （取文件） DelFile （删文件，基本不会用） 服务参数 File-Name 参数不应为空； File-Data 参数应包含被传输的数据(八位位组串) 。 读文件目录时 , 参数为目录名，不可使用 “ *.* ” 参数。 COMTRADE 文件：应包含在根目录下的“ COMTR
14、ADE ” 文件目录内。 装置日志：文件名为 device log.txt ，通过文件服务上传。 文件路径：文件服务使用“/”或”“表示文件夹。,MMS-文件服务,2019年6月12日,MMS-文件服务,2019年6月12日,IEC61850-录波上送,2019年6月12日,MMS-双网,支持冗余连接：来自于网段不同、低位IP地址相同的TCP连接，被服务器端视为来自同一个客户端的冗余连接组；支持双网热备用： 只有一个网的TCP连接处于工作状态 备网活，只可进行非应用数据传输，不支持控制、定值、取代等写服务；支持一个报告实例挂载双连接：来自于冗余连接组的连接应使用同一个报告实例号同一个缓冲区映像
15、进行数据传输；监控系统主动进行主网切换：通过设置报告使能完成切换；,2019年6月12日,MMS-双网,双网初始化：只通过一个工作网使能报告控制块 双网切换：由后台系统主动切换,2019年6月12日,第2部分 GOOSE和SV,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE/SMV,数据帧格式 MAC（源地址-目标地址） VLAN字段（普通交换机会过滤） APPID字段 APDU 帧长度限制( 8 + M ) 1500,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE和SV,组播地址划分、以太网类型、VLAN,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE,GOOSE发送机制 stN
16、um和sqNum Test检修品质 事件时标T 关于双网,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE,GOOSE发送机制 T0/T1 T0-T0-T1-T2-T3: 0ms-2ms-2ms-4ms-8ms-5000ms,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE,数据集DatSet GOID 控制块REF 最后一次状态变化的时标T stNum状态计数 sqNum重复帧计数,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE,PDU帧格式 asn.1 编码 TLV 最短长度编码 固定长度编码,2019年6月12日,IEC61850-GOOSE,GOOSE发送 装置上电后GoCB.
17、GoEna=T，stNum=1,sqNum=1。 stNum=1, max，sqNum=0, max；stNumrollover=1， sqNumrollover=1 。 sqNum=0保留作数据变化stNum增加后的第1帧。 Goose重发间隔= MinTime , MaxTime(T0) 。 GOOSE接收 接收方应严格检查 AppID 、 GOID 、 GOCBRef 、 DataSet 、 ConfRev 等参数是否匹配 。 GOOSE时标供保护使用的信号不应带时标供测控使用的信号宜不带时标信息。GOOSE 需带时标信息时，时标T紧跟信号排放于数据集中。,2019年6月12日,IEC6
18、1850-GOOSE,链路中断 GOOSE预置值 GOOSE中断 在接收报文的允许生存时间内没有收到下一帧Goose报文时判断为中断。 GOOSE 通信配置不一致需要告警(配置版本号及 DA 类型不匹配) ；GOOSE链路告警 ICD文件AlmGGIO 用于 GOOSE 中断告警和 GOOSE 配置错误告警。,2019年6月12日,IEC61850-SMV,数据包定制 采样计数 采样同步 双网接收,2019年6月12日,IEC61850-SMV,IEC61850-9-1被撒消，从IEC61850-9-2到9-2LE 固定长度编码方式利于FPGA解码 通道V/Q排序规整(各占用4个字节） 计量才
19、使用多个ASDU(256点采样，8个ASDU) 国网规定标准22通道(含双AD通道),2019年6月12日,IEC61850-SMV,采样通道品质Q与GOOSE/MMS品质定义不完全相同: Bit0在高字节还是在低字节的问题 SV扩展MMS品质定义，增加 Derived位,2019年6月12日,IEC61850-SMV,SV控制块几个配置 SVID标识 数据集通道定义 传输时通信参数: MAC/APPID/VLAN,2019年6月12日,IEC61850-SMV,SMV发送 采样频率：4000/s (80点)，Num of ASDU=1。 采样频率：128000/s (256点) ，Num o
20、f ASDU=8。 采样计数：应当连续0, 3999；由非同步-同步状态时，smpCnt=0； 采样APPID：0x4000, 0x7FFF； 电压采样值为 32 位整型， 1LSB=10mV ，电流采样值为 32 位整型， 1LSB=1mA SMV接收 若报文配置错误、丢帧、编码错误等异常应给出相应报警信号； 配置错误判断条件为配置版本号、ASDU数目及采样值数目不匹配； 根据采样值数据对应的品质中的validity，test位，来判断采样数据是否有效，以及是否为检修状态下的采样数据。 SMV同步 当守时精度能够满足同步要求时， 采样值报文中 “ SmpSynch ” 应为 TRUE 。 对
21、时精度应为 1us ，守时精度范围为 4us ；,2019年6月12日,GOOSE、SMV双网,发送机制 GOOSE报文应通过两个网络同时发送： 两个GOOSE报文APDU部分完全相同； 接收机制 接收GOOSE报文时对目标MAC、APPID、GoID配置进行较验；对接收到StNum和SqNum相同但源MAC地址不相同的两个GOOSE报文，只选择处理其中一个； 接收SMV报文时时对目标MAC、APPID、SmvID配置进行较验；对接收到smpCnt相同，但源MAC不相同的两个SMV报文，只选择处理其中一个。 中断告警 独立设置双网的网络断链告警,2019年6月12日,关于检修,检修状态约束 检
22、修压板 检修状态通过装置压板开入实现， 只能就地操作(有装置LED状态灯对应显示) 检修状态下自动化信息不上送各级调度主站的功能； 测控和保护装置状态检修测控装置应支持设置检修态：GOOSE信号应置数据品质Test=T，订阅方需做相应处理确保不误动作； 保护装置应支持设置检修态：用于测试GOOSE通信正确，但不会实际跳闸。 测控装置闭锁逻辑需要充分考虑通信中断和检修时防误功能的安全实现。,2019年6月12日,MMS检修,检修对MMS上送信息的影响 装置的数据在q中表示是否处于检修状态 装置应将检修压板状态上送客户端； 当装置检修压板投入时，上送报文中信号的品质 q 的 Test 位应置位；客
23、户端根据上送报文中的品质 q 的 Test 位判断检修报文并作出相应处理。 检修报文内容应不显示在简报窗中，不发出音响告警，但应保证画面的状态与实际相符。 检修报文应存储，并可通过单独的窗口进行查询。,2019年6月12日,GOOSE/SV检修,GOOSE检修 当装置检修压板投入时，装置发送的GOOSE报文中的test应置位； GOOSE 接收端装置应将接收的 GOOSE 报文中的 test 位与装置自身的检修压板状态进行比较，一致时才将信号作为有效进行处理或动作SMV检修 当合并单元装置检修压板投入时，发送采样值报文中采样值数据品质Q.Test=T； SV 接收端装置应将接收的 SV 报文中的 test 位与装置自身的检修压板状态进行比较， 一致时才用于保护逻辑， 否则应不参加保护逻辑的计算。 对于状态不一致的信号， 接收端装置仍应计算和显示其幅值,2019年6月12日,结 束,
