模型及MMS報文講解

1、61850模型及MMS報文分析根底 2021-02參考文檔：1?數字化變電站調試總結-馬玉龍?2. ?IEC61850標準?IEC61850實施標準?目 錄1、文件類型31.1 ICD/CID文件結構32模型驗證33、IED配置43.1 IED和LD(Logical Device)相關信息43.2 邏輯節(jié)點LN Logical Node53.3數據DOData Object及 數據屬性DAData attribute73.4 數據集：DOI /DAI的集合103.5 報告控制塊ReportControl：114 如何抓包124.1 抓包工具124.2 抓包方法124.3 分析舉例125、MMS

2、報文簡析165.1初始化相關165.2報告相關215.3錄波相關295.4控制相關325.5定值相關35第一局部：模型文件根底 1、文件類型IED智能電子設備，指保護、測控等設備應提供ICD文件，描述IED的能力及通信內容，如是否具有定值、壓板、動作信號等。 系統(tǒng)集成工具把各IED的ICD文件集成并進行實例化如IED名、信息點描述等形成站級模型文件-SCD文件，供站級包括監(jiān)控、遠動、故障信息主子站應用。IED從SCD文件中導出本IED相關局部形成CID文件，即實例化后的IED模型文件，供IED運行時用。1.1 ICD/CID文件結構-Header：歷史版本信息等-Communication：G

3、OOSE配置等-IED：定值、壓板、動作信號等-DataTypeTemplates ：對象類型定義2模型驗證xmlSpy可做一些語法方面的驗證。四方61850客戶端工具軟件可作進一步驗證。3、IED配置注：本局部例如大局部取自培訓資料包中的CSC326DES1.cid。3.1 IED和LD(Logical Device)相關信息1、 icd文件中的IED名一般為Template2、 cid文件中的IED名必須和子系統(tǒng)的csscfg.ini配置一致3、 每個IED包含1-n個LDevice，每個LD包含1個LN0和幾個LN4、 對于四方IED的模型文件中有兩個私有配置，當模型較大cid超過1M裝

4、置可能無法正確啟動，需要把這兩個參數改大，CSC高壓保護MST 61850庫版本v3.40以后在串口輸出中有提示信息。DTValidNums 總的葉子個數 提示信息：sclMaxLeafNum IS TOO SMALDTAllNums 每個LN所包含的最大類型個數5、LD路徑名：IED名+LD名 全站唯一確定一個LD3.2 邏輯節(jié)點LN Logical Node3.2.1包含狀態(tài)數據的LNLN實例：CSC326DELD0/GGIO21、 LN類型lnType：描述LN包含的數據信息，根據lnType如CSC326DE/LD0/GGIO2在DataTypeTemplate段中查詢2、 LN實例名

5、：prefix+lnClass+inst 如：GGIO2prefix為空3、 LN實例路徑名：CSC326DELD0/GGIO2 LD與LN之間以/分隔4、 只在LN0實例中包含數據集DataSet、報告控制塊ReportControl、日志控制塊LogControl模型文件中應刪除3.2.2包含測量數據的LNLN實例：CSC326DEMEAS/MMXU13.2.3包含控制數據的LNLN實例：CSC326DEMEAS/LLN03.2.4包含定值數據的LNLN實例：CSC326DEPROT/LLN03.3數據DOData Object及 數據屬性DAData attribute模型中LN的下級數

6、據稱為DO，在61850標準中統(tǒng)一定義了每個DO含義，DO又可包含下級DO和DA，因此DO可看作一個結構化的數據。DA是模型中的末級數據，DA又可包含DA，最末級DA稱為葉子leaf。模型中的信息分為幾種類型，由DA的功能約束屬性fc進行標識，常用fc有如下類別：ST：狀態(tài) MX：測量 CO：控制 SG：當前區(qū)定值 SE：編輯區(qū)定值BR：緩沖型報告控制塊 RP：非緩沖型報告控制塊下面為常用數據類型的例子。3.3.1狀態(tài)類數據包括壓板狀態(tài)、開入狀態(tài)、告警信息、事件狀態(tài)等。類型：SPS 3.3.2 測量類數據 包括測控測量和保護測量類型CMV WYE MV3.3.3控制類數據 控制類型包括復歸、壓

7、板、開關控制類型CMV WYE MV1、61850實施標準中要求Check數據必須有值，不能為空值。如果client下發(fā)遙控命令Check為空，那么保護測控裝置無法接受控令，控制失敗。2、SBOw和Oper數據類型一般相同3、除復歸為直接控制類型外，其余大局部為預置、執(zhí)行方式的控制。3.3.4定值類數據 3.4 數據集：DOI /DAI的集合FCDA到DO，DO包含的fc指定的DA也屬于FCDAFCDA到DA1、 數據集路徑名datasetReference唯一確定一個數據集:IED名+LD名+LN名+數據集名2、 根據每個數據成員實例可找到數據的描述，即可知道數據與IED內部數據的對應關系3

8、.5 報告控制塊ReportControl：1、報告控制塊用于設定IED上送數據的內容及方式等，包括告警、事件、開入、模擬量等所有IED需上送的內容。61850中除總召由client發(fā)起外，其余全部為IED主動上送數據。2、IED與client連接過程中，client一般會根據各自需要設定每個報告實例的屬性，此處的例子是icd中設定的默認值，如果client不重新設定，IED以此方式上送。3、datSet屬性：本報告控制塊對應的數據集。4、TrgOps：報告觸發(fā)選項，數據集中的數據在何種條件下通過報告上送dchg:數據變化上送qchg:品質變化上送dupd:數據更新上送，目前一般不用perio

9、d:周期上送5、 OptFeilds:報告報文中包含的數據域，除了信號狀態(tài)模擬量值以外的信息，如以下數據等seqNum:報告的序號，遞增timestamp:報告生成的時標，不是信號變化時間dataset:報告中包含數據集名6、 RptEnabled: max屬性是IED可以支持的報告實例個數。IED初始化時為每個報告生成max個實例，分別以報告控制塊名+實例號01,02進行區(qū)分，如brcbAlarm01、 brabAlarm02。每個client在連接時，以不同的報告實例號占用一個報告實例。每個報告實例按照client指定的屬性上送報告。7、 如果數據集成員到DO級別，其包含的任意一個數據滿足

10、報告觸發(fā)條件都應觸發(fā)報告8、 報告分為緩存和非緩存兩種類型，由IED建模時，通過ReportControl段的buffered屬性設置，buffered=true設置緩沖型報告，對應fc=BR； buffered=false設置非緩沖型報告,對應fc=RP。緩存型報告要求IED在內存中緩存報告，如通信中斷期間發(fā)生了事件，黨通信恢復后，此事件報文應能上送不喪失，通常告警、事件、SOE等報告建模為緩存類型。非緩存型報告不要求IED緩存，通信中斷期間的數據可喪失，通常遙測類型的數據建模為非緩存報告。抓包及MMS報文。第二局部：MMS報文分析根底 4 如何抓包4.1 抓包工具常用的抓包工具有Windo

11、ws下的mms-ethereal，WireShark和Solaris下的snoop命令。mms-ethereal可以自動解釋mms報文，適合進行應用層報文的分析。WireShark是ethereal的替代版本，界面更加友好，但標準版本中沒有對mms報文分析的支持；snoop主要是用來抓包，沒有圖形化的分析界面，snoop抓取的文件可以用WireShark翻開輔助分析；4.2 抓包方法對于播送和組播報文如裝置的UDP心跳報文，可以用筆記本連接到交換機上任意端口抓取。對于后臺與裝置之間的TCP通訊，有以下幾種方法。1)后臺機上可安裝軟件來抓包，非window系統(tǒng)的也可以在筆記本電腦上用相同配置模擬

12、后臺截取報文。2)利用HUB連接后臺與裝置，將筆記本接到HUB上抓包。注意一定要使用HUB，不能使用交換機。WireShark和mms-ethereal均是圖形化的界面，使用起來比擬簡單，注意選擇正確的網卡即可。snoop的使用方法可以用man snoop取得，最根本的命令為snoop -d bge0 -o xx.snoop3)如果是遠動、和子站裝置，可在交換機上設定鏡像端口，把要截取報文的端口鏡像到鏡像端口，那么筆記本電腦只要連接到鏡像端口即可截取其它端口的報文。交換機一般都支持端口鏡像功能，需要參照說明書進行設定。4.3 分析舉例均以WireShark為例，mms-ethereal與之類似

13、。1.3.1 設置抓包過濾條件在后臺上抓包時，數據量比擬大，文件一大之后，解析起來速度很慢，如果單純?yōu)榱朔治鰬脤訄笪?，可在抓包的時候設置過濾條件。如果為了分析網絡通斷問題，一般不設置過濾條件，便于全面了解網絡狀況。抓包過濾條件在Capture-Options-Capture Filter里設置，點Capture Filter會有很多現成的例子，下面列舉幾個最常用的。tcp 只抓取tcp報文udp 只抓取udp報文host 198.120.0.100 只抓取198.120.0.100的報文ether host 00:08:15:00:08:15 只抓取指定MAC地址的報文1.3.2 設置顯示過

14、濾條件翻開一個抓包文件后，可以在工具欄上的filter欄設置顯示過濾條件，這里的語法與Capture Filter有點差異，舉例如下。tcp 只抓取tcp報文udp 只抓取udp報文ip.addr=198.120.0.100 只抓取198.120.0.100的報文eth.addr=00:08:15:00:08:15 只抓取指定MAC地址的報文還可以在報文上點擊右鍵選擇apply as filter等創(chuàng)立一個過濾條件，比擬方便。1.3.3 判別網絡狀況輸入顯示過濾條件tcp.analysis.flags，可以顯示喪失、重發(fā)等異常情況相關的TCP報文，此類報文的出現頻率可以作為評估網絡狀況的一個標

15、尺。常見的異常類型有以下幾個TCP Retransmission由于沒有及時收到ACK報文而產生的重傳報文TCP Dup ACK xxx重復的ACK報文TCP Previous segment lost前一幀報文喪失TCP Out-Of-OrderTCP的幀順序錯誤偶爾出現屬于正?，F象，完全不出現說明網絡狀態(tài)上佳。監(jiān)視TCP連接建立與中斷輸入顯示過濾條件，tcp.flags.syn=1|tcp.flags.fin=1| tcp.flags.reset=1SYN是TCP建立的第一步，FIN是TCP連接正常關斷的標志，RST是TCP連接強制關斷的標志2 統(tǒng)計心跳報文有無喪失在statistics-

16、conversations里選擇UDP，可以看到所有裝置的UDP報文統(tǒng)計。一般情況下，相同型號裝置的UDP報文的數量應該相等，最多相差1到2個，如果個別裝置數量異常，那么可能是有心跳報文喪失，可以以該裝置的地址為過濾條件進行進一步查找。調試61850的站，最好要家里帶上一個HUB庫房一般是8口10M的TP-LINK-不是交換機。主要用于抓數據包，便于查問題。沒有HUB根本沒有方法查看遠動與裝置的mms報文以及goose數據包。抓報工具是歸檔里面的61850的報文監(jiān)視工具。如下：翻開抓報工具，點擊左側第二個按鈕開始設置：選擇本計算機網卡，地址就是本地連接里面設置的IP地址：設置要監(jiān)視的裝置的IP

17、地址：格式為host 198.120.0.72。點擊browse按鈕設置存儲文件名及路徑：設置長期抓包存儲，選中，按抓包大小存貯m代表MB，可以是KB或者GB；按時間存儲如以下圖：把這個選項勾上就可以實時顯示數據，便于查找問題。點擊“start按鈕開始抓包。5、 MMS報文簡析注：報文取自培訓資料包中的associate-setting和file報文文件，報文對應的模型文件為csc1710.cid，對應子系統(tǒng)配置文件為ied1.ini。5.1初始化相關5.1.1初始化Initiate是client端與IED建立連接的初始報文。Client初始化請求Request1. 報文時間顯示格式可在vie

18、w-Time display format中設置為絕對時間和相對時間從運行報文軟件開始經過的時間2. Source為源端既報文發(fā)起方的IP地址，Destination為終端既報文接收方的IP地址裝置的應答Response5.1.2讀取控制模式：Read 子系統(tǒng)在初始化時，檢查IED是否配置有控制數據，包括復歸、壓板、開關控制等，也就是模型中FC=CO的數據，對應于iedxx.ini中的CTL行。如果有控制數據，子系統(tǒng)需要讀取每路控制的控制模式，模型中為ctlModel的數據。子系統(tǒng)對復歸控制ctlModel默認為1，既直接控制，壓板開關ctlModel默認為4，既帶預置令的控制模式。CTLCS

19、C1034LD0LLN0.CO.LEDRs SPC 1(默認ctlModel為1) 20022302230 nullCTLCSC1034LD0LLN0.CO.PdifEna SPC 4(默認ctlModel為4) 20022312231 nullCTLCSC1034LD0LLN0.CO.Pdis1Ena SPC 4(默認ctlModel為4) 20022322232 nullIED response5.1.3讀取數據集成員：GetNamedVariableListAttributes子系統(tǒng)在初始化時，會讀取每個IED的數據集所包含的成員，此時IED返回的成員是運行時數據集包含的成員。必須與IE

20、D提供的靜態(tài)模型文件icd完全一致，子系統(tǒng)才能在以后收到報告數據時正確解析。但由于各種原因，有時兩者并不一致。因此子系統(tǒng)在初始化時先驗證數據集成員運行時與靜態(tài)模型是否一致，如果不一致，那么子系統(tǒng)不再繼續(xù)進行連接。子系統(tǒng)是根據iedxxx.ini中配置的Polling DataSet數據集段逐個讀取每個數據集的成員信息的。#Polling DataSet#Tag dom dsName poll tPoll(s)DSA CSC1032LD0LLN0.dsAlarm NO 20DSA CSC1032LD0LLN0.dsRelayEna NO 20主要是比對數據集包含的FCDA個數和FCDA名字是否相

21、同。靜態(tài)數據集成員已由V2配置工具倒出到iedxxx.ini文件的DAT行，每個FCDA對應一個DAT行。Client requestIED response5.1.4讀取數據類型 GetVariableAccessAtributes子系統(tǒng)在驗證了數據集成員FCDA的正確性后，還需要讀取每個到DO級別的FCDA包含的下級DA及每個DA的數據類型，用于后續(xù)報文解析。Client requestIED response5.2報告相關5.2.1讀取報告使能狀態(tài)子系統(tǒng)會根據iedxx.ini文件中配置的報告控制塊，逐一進行初始化，包括以下操作：#Report Control#Tag dom dsNam

22、e ref RptID OptFlds TrgOpsIntgPd(ms)RCB BSPDC2MONITOR LLN0.dsMonS LLN0.RP.urcbMonS MONITOR/LLN0$RP$MonS7F80 44 30000報文信息與iedxx.ini配置信息的對應關系如下：報文信息 iedxx.ini配置信息DomainName: dom ItemName: ref+報告實例號，但ref中的.分隔符變?yōu)?，報文中用$分隔符，報告實例號在csssys.ini中RCB行設置：#tag fstInst mdNetShare enOnlyEnable enFstDisable maxRcbI

23、nst enMustAssign enPurgeBRCBRCB 7 1 0 1 16 0 0 5.2.2讀取RptID 5.2.3讀取報告對應的數據集 5.2.4RptEna置為false 有在RptEna為false的情況下，才能設置報告控制塊的屬性。裝置回寫成功5.2.5設置報告觸發(fā)條件TrgOps 子系統(tǒng)對于狀態(tài)類報告，默認觸發(fā)選項為(010001)2,即數據變化和總召，對于模擬量類的報告，默認觸發(fā)選項為(010011)2,即數據變化、周期和總召。默認觸發(fā)選項在csssys.ini中的RPT行TrgOps設置44。44為16進制數據,對應2進制為(01000100)，報文中規(guī)定取高6位，

24、即狀態(tài)類報告默認觸發(fā)選項為(010001)2。#tag enRptID TrgOps OptFlds IntgPd enDA4Qua toAutoCtl resv3 resv4 resv5RPT 0 44 7900 30000 0 500 0 0 0 TrgOps各位含義，bit0對應報文中左數第一位5.2.5設置報告上送數據域OptFlds 默認觸發(fā)選項為(7900)16。0111100100。每位的含義見下面的表12。要求IED上送的報告中，數據分別為報告序號、報告生成時間、報告上送原因本次報告中包含數據集中的哪些數據、數據集名稱、條目號IED端累計的報告序號。#tag enRptID T

25、rgOps OptFlds IntgPd enDA4Qua toAutoCtl resv3 resv4 resv5RPT 0 44 7900 30000 0 500 0 0 0OptFlds各位含義。下表中第一條對應報文中左數第一位。表12：報告上送數據屬性配置2個字節(jié)，16位，從高到低，第0位保存0 1234567012.十六進制表示(H)說明14000序號12000報告生成的時標11000原因10800數據集名稱10400數據集的路徑10200緩沖溢出標志10100條目號10080配置號5.2.6使能報告 client使能報告后，IED就開始根據報告觸發(fā)條件上送報文了。注意：遙測量還要設置

26、一個周期上送的時間，如下：5.2.7發(fā)起總召 子系統(tǒng)與裝置連接成功后，會對所有報告進行一次總召。client寫GI(General Interrogation)的值為TRUE，裝置應上送整個報告對應的全部數據。5.2.8上送總召報告 品質數據q的含義：沒有detailqual這一位，Bit 12位閉鎖狀態(tài)，允許遠方操作壓板沒投！常規(guī)61850站只有允許遠方修改定值壓板，就是這一位。時間質量：2a 表示時鐘未同步，4a表示時鐘故障，0a表示正常。2a =001010107-2 5.5.35.2.8上送變位遙信報告 5.2.9上送保護動作信號報告 5.3錄波相關5.3.1錄波完成信號 IED錄波完

27、成后應主動上送此報告通知client有新錄波文件生成，子系統(tǒng)在收到此報告后可自動需在V2中配置向IED召喚錄波文件。錄波完成數據集：錄波完成報告:5.3.2讀波形文件列表File Directory Client端通常需要先讀取IED文件列表，既IED中錄波文件名的列表。讀取列表時需指定讀取的目錄，通信子系統(tǒng)在csscfg.ini中RUN行可對每個IED的錄波目錄rcdDir進行設定，也就是Request File Directory報文中的“COMTRADE/，/是子系統(tǒng)增加的。#Tag iedNoiedName P(A) P(B) rcbShare rcdDir rcbNo(A) rcbNo(B)RUN 1CSC1710 192.168.1.6 null NO COMTRADE0 0四方CSC高壓保護master板61850庫V3.31以前的版本要求錄波文件目錄是“/COMTRADE/，V3.31以后的版本不再有此限制。/comtrade,/comtrade/,或者直接就是comtrade都行。深南瑞IED要求的錄波目錄是“/D/COMTRADE/，應修改子系統(tǒng)csscfg.ini配置文件中rcdDir。5.3.