南方电网远动101、104通信规约故障分析及排查基本方法培训讲义

IEC101、104规约培训讲义南方电网远动IEC101、104通信规约故障分析及排查基本方法培训资料讲义2012.06.18-21云南大理2012年6月27日IEC101、104规约培训讲义规约发展简史一．规约发展简史二．规约层次结构和相关标准三．物理层介绍四．链路层介绍五．应用层介绍六．常见问题及诊断分析真实案例分析七．问题及解答规约发展简史电力通讯规约的变迁–测控特点自发的循环冗余，信息字表示数据类型，变化遥信插字；数据容量很少，遥测变化延迟大；适合通道差，传输数据量少的应用；自发的循环冗余，帧内有数据类型，变化遥信插帧；增加了继保事件信息体；数据容量不多，遥测及遥信变化延迟大；XT9702适合通道差，传输数据量不大的应用；SC1801多虚拟设备及板槽，随着数据容量的增加，传输延迟很大；U4f适合通道较好，传输数据量不大的应用；大大提高了数据的传输量，变化数据延迟少；多了伪传输层，双向的链路层，点到点时，可平衡式传输；链路帧数据不具备应用数据的完整性解释，协议的一致性理解和开发难度高，难以推广；适合通道较好，传输数据量大的应用；大大提高了数据的传输量，变化数据延迟少；应用数据分组很细，帧数据具备应用数据的完整性解释，协议的一致性理解和开发难度不大，易于推广；适合通道较好，传输数据量大的应用IEC870-5-104101的网络(TCP上)协议，ASDU与101一致；加应用层控制域(信息I帧,控制U帧,确认S帧）；取消101的链路打包。TASE.2站间应用层协议IEC61850变电站应用层协议CDTDISADNP3.0IEC870-5-101规约发展简史影响远动规约选择的因素规约发展简史电力通讯规约的变迁通道质量由电力载波到光纤，由串行通信到网络通信数据容量用电量大增，数据容量大增传输延迟数据容量的增加，要求提高通道质量、传输速率和相应的协议效率，减少传输延迟数据交换数据容量的增加，大大增加了数据交换的对点工程量。数据提供者能够提供应用数据自描述能力，会大大减少数据交换的工程量。应用层协议就是随着通道的网络化，通过传输数据的对象化，数据集传输的用户定义，适时提出的此类解决方案。层次结构/层次结构/IEC104相关标准相关标准GB/DLIEC内容GBT18657.1IEC60870-5-1传输帧格式GBT18657.2IEC60870-5-2链路传输规约GBT18657.3IEC60870-5-3应用数据的一般结构GBT18657.4IEC60870-5-4应用信息元素的定义和编码GBT18657.5IEC60870-5-5基本应用功能DL/T634.5.101IEC60870-5-101基本远动任务配套标准DL/T634.5.104IEC60970-5-104采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101网络访问物理层物理层IEC60870-1-1V.24/V.28X.24/X.28(平衡交换链路)常见方式：•通讯方式：异步通讯•通讯字符定义：一位起动位、八位信息位、一位偶校验位、一位停止位。•最高通讯速率：38400bit/s•点对点物理层实际的物理通道：RS232电力FSK-Modem中心频率/频偏/波特率微波载波光纤物理层物理层的几个重要指标波特率奇偶校验误码率延时链路层平衡/非平衡平衡传输----主站和从站都可以主动发报文非平衡传输----主、从站以问答方式进行通讯，从站只能响应主站召唤或接受主站的命令，不能主动发报文。当控制站和被控站链路共用一条物理通道时，必须采用非平衡方式链路层FT1.2单字节帧链路层FT1.2固定长度帧链路层FT1.2可变长度帧链路层控制域--重发控制原理长度域地址域链路用户数据域链路层链路功能码启动方向的功能码和服务从动方向所允许的功能码和服务0复位远方链路0确认:认可或者1确认:否定认可1复位用户进程0确认:认可或者1确认:否定认可3发送/确认用户数据0确认:认可或者1确认:否定认可请求4发送/无回答用户数据无回答8访问请求11响应:链路状态9请求/响应请求链路状态11响应:链路状态10请求/响应请求1级用户数据8响应:用户数据或者9响应:无所请求的用户数据11请求/响应请求2级用户数据8响应:用户数据或者9响应:无所请求的用户数据链路层校验和用户数据算术和，不考虑进位接收方校验要求应用层ASDU结构类型标识可变结构限定词传送原因信息体地址应用层ASDU类型（监视方向–南网细则）1单点信息M-SP-NA-13双点信息M-DP-NA-19测量值，规一化值M-ME-NA-111测量值，标度化值M-ME-NB-113测量值，短浮点数M-ME-NC-130带CP56Time2a时标的单点信息M-SP-TB-131带CP56Time2a时标的双点信息M-DP-TB-134带CP56Time2a时标的测量值，规一化值M-ME-TD-135带CP56Time2a时标的测量值，标度化值M-ME-TE-136带CP56Time2a时标的测量值，短浮点数M-ME-TF-170初始化结束M-EI-NA-1应用层ASDU类型（控制方向–南网细则）45单点命令C-SC-NA-146双点命令C-DC-NA-148设定值命令、规一化值C-SE-NA-161带CP56Time2a时标的设定值命令、规一化值C-SE-TA-1136带CP56Time2a时标的多点设定值命令、规一化值C-SE-TD-1137多点设定值命令、规一化值C-SE-ND-1100总召唤命令（包括分组召唤）C-IC-NA-1102读命令C-RD-NA-1103时钟同步命令C-CS-NA-1105复位进程命令C-RP-NA-1应用层信息体地址对象名称16进制地址个数状态量信息1-10004096继电保护信息1001-400012288模拟量信息4001-50004096模拟量参数5001-60004096控制量信息6001-6200512AGC调节6201-6400512累计电度量6401-6600512分接头位置6601-6700256计划值曲线6701-77004096应用层传送原因0未用1周期、循环per/cyc2背景扫描1back3突发(自发)spont4初始化init5请求或者被请求req6激活act7激活确认actcon8仃止激活deact9仃止激活确认deactcon10激活终止actterm11远方命令引起的返送信息retrem12当地命令引起的返送信息retloc13文件传输file14..19为配套标准兼容范围保留20响应站召唤introgen21..36响应第1..16组召唤inro1..1637响应计数量总召唤reqcogen38响应笫1组计数量召唤reqco139响应笫2组计数量召唤reqco240响应笫3组计数量召唤reqco341响应笫4组计数量召唤reqco442..43为配套标准兼容范围保留44未知的类型标识45未知的传送原因46未知的应用服务数据单元公共地址47未知的信息对象地址48..63特殊应用能力保留(专用范围)应用层典型初始化过程：应用层遥测举例：应用服务数据单元∶M_ME_NA_1测量值,规一化值QDS：00001001类型标识(TYP)数据单元标识符在7.1中定义1信息元素数j可变结构限定词(VSQ)在中定义传送原因(COT)在中定义应用服务数据单元公共地址在中定义信息对象地址信息对象Value1NVA＝规一化值(在.4中定义)属于信息对象地址AQDS＝品质描述词(在.3中定义)SValueIVNTSBBL000OVValuejNVA＝规一化值(在.4中定义)属于信息对象地址A+j-1QDS＝品质描述词(在.3中定义)SValueIVNTSBBL000OVIVNTSBBLRESRESRESOV其他类型：归一化值标度化值短浮点值时标应用层遥信举例：应用服务数据单元∶M_SP_NA_1不带时标的单点信息SIQ：00000001类型标识(TYP)数据单元标识符在7.2中定义0信息对象数i可变结构限定词(VSQ)在中定义传送原因(COT)在中定义应用服务数据单元公共地址在中定义信息对象地址信息对象1IVNTSBBL000SPISIQ＝带品质描述词的单点信息(在.1中定义)在中定义信息对象地址信息对象iIVNTSBBL000SPISIQ＝带品质描述词的单点信息(在.1中定义)IVNTSBBLRESRESRESSPI其他类型：单点信息双点信息时标应用层遥控举例：应用服务数据单元∶C_SC_NA_1单点命令00101101类型标识(TYP)数据单元标识符在7.2中定义00000001可变结构限定词(VSQ)在7.2.3中定义传送原因(COT)在7.2.4中定义应用服务数据单元公共地址在7.2.5中定义信息对象地址信息对象S/EQU0SCSSCO＝单命令(在.7中定义)其他类型：单点命令双点命令应用层遥控过程：应用层遥调举例：应用服务数据单元∶C_SE_NA_1设定命令,规一化值00110000类型标识(TYP)数据单元标识符在7.2中定义00000001可变结构限定词(VSQ)在7.2.3中定义传送原因(COT)在7.2.4中定义应用服务数据单元公共地址在7.2.5中定义信息对象地址信息对象ValueNVA＝规一化值,(在.4中定义)SValue0QLQOS＝设定命令限定词(在.13中定义)其他类型：归一化值标度化值短浮点多点设定IEC104应用层ACPI(应用规约控制信息)APDUAPCIASDU长度起动字符68HAPDU长度(最大,253)控制域八位位组1控制域八位位组2控制域八位位组3控制域八位位组4IEC60870-5-101和IEC60870-5-104定义的ASDUIEC104应用层3种格式•编号的信息传输格式（InformationTransmitFormat），简称I－格式•编号的监视功能格式（Numberedsupervisoryfunctions），简称S－格式•不编号的控制功能格式（Unnumberedcontrolfunction）,简称U－格式IEC104应用层控制域I格式IEC104应用层控制域S格式IEC104应用层控制域U格式IEC104应用层IEC104重要参数（k、w）I格式报文的发送方保存和接收方确认机制k表示在某一特定的时间内未被DTE确认（即不被承认）的连续编号的I格式APDU的最大数目。每一I格式帧都按顺序编好号，从0到模数n-1，这里的“模数”是指序列号对参数n的模数。以n为模的操作中k值永远不会超过n-1。特别规定：当未确认I格式APDU达到k个时，发送方停止传送。w是接收方最大接收到不确认I格式的报文数量。一般接收到w个以下I格式报文就需给发送方确认。k值的最大范围：推荐值为12，精确到一个APDU。w值的最大范围：推荐值为8，精确到一个APDU。wkIEC104应用层IEC104重要参数(t0-t4)TCP端口号：2404超时的定义所有超时值精确到秒。参数默认值备注t010s连接建立的超时t112s发送或测试APDU的超时t25s无数据报文t2t1时确认的超时t315s长期空闲t3t1状态下发送测试帧的超时t48s应用报文确认超时规约常见问题运行问题：通道质量差，误码率高参数设置不合理设计问题：采用不同的标准或版本（不同年份，不同地区）篡改或错误理解规约报文接受检验不足(偶校验、起始字、长度域、地址域、结束字、帧校验)对一些重要的域不正确填写(传送原因、控制域、标志位…)容错性差时序问题上下文的处理不严谨（如答非所问、遥控流程等）重发机制不正确规约常见问题IEC101物理层：端