ISO/IEC 8802-3以太网帧结构
IEC 61850-9-2LE采样值报文在链路层传输都是基于ISO/IEC 8802-3的以太网帧结构。帧结构定义如下图所示:
| 字节 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | |
| 1 | 前导字段 Preamble | ||||||||
| 2 | |||||||||
| 3 | |||||||||
| 4 | |||||||||
| 5 | |||||||||
| 6 | |||||||||
| 7 | |||||||||
| 8 | 帧起始分隔符字段Start-of-Frame Delimiter(SFD) | ||||||||
| 9 | MAC报头 Header MAC | 目的地址 Destination address | |||||||
| 10 | |||||||||
| 11 | |||||||||
| 12 | |||||||||
| 13 | |||||||||
| 14 | |||||||||
| 15 | 源地址 Source address | ||||||||
| 16 | |||||||||
| 17 | |||||||||
| 18 | |||||||||
| 19 | |||||||||
| 20 | |||||||||
| 21 | 优先级标记 Priority tagged | TPID | |||||||
| 22 | |||||||||
| 23 | TCI | ||||||||
| 24 | |||||||||
| 25 | 以太网类型Ethertype | ||||||||
| 26 | |||||||||
| 27 | 以太网类型PDU Ether-type PDU | APPID | |||||||
| 28 | |||||||||
| 29 | 长度 Length | ||||||||
| 30 | |||||||||
| 31 | 保留1 reserved1 | ||||||||
| 32 | |||||||||
| 33 | 保留2 reserved2 | ||||||||
| 34 | |||||||||
| 35 | APDU | ||||||||
| 可选填充字节 | |||||||||
| 帧校验序列 Frame check sequence | |||||||||
(1)前导字节(Preamble)
前导字段,7字节。Preamble字段中1和0交互使用,接收站通过该字段知道导入帧,并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法。
(2)帧起始分隔符字段(Start-of-Frame Delimiter)
帧起始分隔符字段,1字节。字段中1和0交互使用。
(3)以太网mac地址报头
以太网mac地址报头包括目的地址(6个字节)和源地址(6个字节)。目的地址可以是广播或者多播以太网地址。源地址应使用唯一的以太网地址。
建议目的地址为:
(4)优先级标记 (Priority tagged)
为了区分与保护应用相关的强实时高优先级的总线负载和低优先级的总线负载,采用了符合IEEE 802.1Q 的优先级标记。
优先级标记头的结构:
| 字节 | 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | |
| TPID | 0x8100 | ||||||||
| TCI | User priority | CFI | VID | ||||||
| VID | |||||||||
User priority:用户优先级,用来区分采样值,实时的保护相关的GOOSE报文和低优先级的总线负载。高优先级帧应设置其优先级为4~7,低优先级帧则为1~3,优先级1 为未标记的帧,应避免采用优先级0,因为这会引起正常通信下不可预见的传输时延。
采样值传输优先级设置建议为最高级7。
CFI:若值为1,则表明在ISO/IEC 8802-3 标记帧中,Length/Type 域后接着内嵌的路由信息域(RIF),否则应置0。
VID:虚拟局域网标识,VLAN ID。
(5)以太网类型Ethertype
由IEEE著作权注册机构进行注册,可以区分不同应用。
| 应用 | 以太网类型码(16进制) |
| IEC 61850-8-1 GOOSE | 88-B8 |
| IEC 61850-9-1 采样值 | 88-BA |
| IEC 61850-9-2 采样值 | 88-BA |
APPID:应用标识,建议在同一系统中采用唯一标识,面向数据源的标识。
为采样值保留的APPID值范围是0x4000-0x7fff。可以根据报文中的APPID来确定唯一的采样值控制块。
长度Length:从APPID开始的字节数。
保留4个字节
(7)应用协议数据单元APDU
APDU格式说明请参考以下部分。
(8)帧校验序列
4个字节。该序列包括32位的循环冗余校验(CRC)值,由发送 MAC方生成,通过接收MAC方进行计算得出,以校验被破坏的帧。
GOOSE报文APDU
| gocbRef |
| timeAllowedToLive |
| datSetRef |
| ApplicationID |
| EventTimeStamp |
| StateNum |
| SequenceNum |
| Test Mode |
| Configure Revision |
| Need Commision |
| Data Entries |
| All Data |
映射提供在APDU被递交到传输缓冲区以前将若干个应用服务数据单元(ASDU)连接成一个APDU的性能。被连接为一个APDU的ASDU的数目是可以配置的并与采样速率有关。为减少应用的复杂性,ASDU的连接不是动态可变的。
一个APDU可以由多个ASDU链接而成。
| Tag | Length | ASDU数目n(u16) | ASDU1 | ASDU2 | ………… | ASDUn |
| 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 | ||
| 字节1 | 报头 | msb | 数据集长度( =44dec) | ||||||
| 字节2 | lsb | ||||||||
| 字节3 | msb | 逻辑节点名(LNName=02) | lsb | ||||||
| 字节4 | 数据集 | msb | 数据集名(DataSetName) | lsb | |||||
| 字节5 | msb | 逻辑设备名(LDName) | |||||||
| 字节6 | lsb | ||||||||
| 字节7 | msb | 额定相电流 (PhsA.Artg) | |||||||
| 字节8 | lsb | ||||||||
| 字节9 | msb | 额定零序电流 (Neut.Artg) | |||||||
| 字节10 | lsb | ||||||||
| 字节11 | msb | 额定相电压 (PhsA.Vrtg) | |||||||
| 字节12 | lsb | ||||||||
| 字节13 | msb | 额定延迟时间 (PhsA.Vrtg) | |||||||
| 字节14 | lsb | ||||||||
| 字节15 | msb | 数据通道1 (DataChannel#1) | |||||||
| 字节16 | lsb | ||||||||
| 字节17 | msb | 数据通道2 (DataChannel#2) | |||||||
| 字节18 | lsb | ||||||||
| 字节19 | msb | 数据通道3 (DataChannel#3) | |||||||
| 字节20 | lsb | ||||||||
| 字节21 | msb | 数据通道4 (DataChannel#4) | |||||||
| 字节22 | lsb | ||||||||
| 字节23 | msb | 数据通道5 (DataChannel#5) | |||||||
| 字节24 | lsb | ||||||||
| 字节25 | msb | 数据通道6 (DataChannel#6) | |||||||
| 字节26 | lsb | ||||||||
| 字节27 | msb | 数据通道7 (DataChannel#7) | |||||||
| 字节28 | lsb | ||||||||
| 字节29 | msb | 数据通道8 (DataChannel#8) | |||||||
| 字节30 | lsb | ||||||||
| 字节31 | msb | 数据通道9 (DataChannel#9) | |||||||
| 字节32 | lsb | ||||||||
| 字节33 | msb | 数据通道10 (DataChannel#10) | |||||||
| 字节34 | lsb | ||||||||
| 字节35 | msb | 数据通道11 (DataChannel#11) | |||||||
| 字节36 | lsb | ||||||||
| 字节37 | msb | 数据通道12 (DataChannel#12) | |||||||
| 字节38 | lsb | ||||||||
| 字节39 | msb | 状态字1 (StatusWord#1) | |||||||
| 字节40 | lsb | ||||||||
| 字节41 | msb | 状态字2 (StatusWord#2) | |||||||
| 字节42 | lsb | ||||||||
| 字节43 | msb | 采样计数器 | |||||||
| 字节44 | lsb | ||||||||
| 字节45 | msb | 采样速率 | lsb | ||||||
| 字节46 | msb | 配置版本号 | lsb | ||||||
9-2(LE)报文APDU
(1)IEC 61850-9-2 采样值报文 APDU部分
一个APDU可以由多个ASDU链接而成。
| Tag | Length | ASDU数目n(u16) | ASDU1 | ASDU2 | ………… | ASDUn |
采用与基本编码规则(BER)相关的ASN.1 语法对通过ISO/IEC 8802-3 传输的采样值信息进行编码。
(2)IEC 61850-9-2 采样值报文 APDU结构
| 内容 | 说明 |
| savPdu tag | APDU 标记(=0x60) |
| savPdu length | APDU长度 |
| noASDU tag | ASDU数目 标记(=0x80) |
| noASDU length | ASDU数目 长度 |
| noASDU value | ASDU数目 值(=1) 类型 INT16U 编码为asn.1整型编码 |
| Sequence of ASDU tag | ASDU序列 标记(=0xA2) |
| Sequence of ASDU length | Sequence of ASDU 长度 |
| ASDU | ASDU内容(参考(3)部分) |
| 内容 | 说明 |
| ASDU tag | ASDU 标记(=0x30) |
| ASDU length | ASDU 长度 |
| svID tag | 采样值控制块ID 标记(=0x80) |
| svID length | 采样值控制块ID 长度 |
| svID value | 采样值控制块ID 值 类型:VISBLE STRING 编码为asn.1 VISBLE STRING编码 |
| smpCnt tag | 采样计数器 标记(=0x82) |
| smpCnt length | 采样计数器 长度 |
| smpCnt value | 采样计数器 值 类型 INT16U 编码为16 Bit Big Endian |
| confRev tag | 配置版本号 标记(=0x83) |
| confRev length | 配置版本号 长度 |
| confRev value | 配置版本号 值 类型 INT32U 编码为32 Bit Big Endian |
| smpSynch tag | 采样同步 标记(=0x85) |
| smpSynch length | 采样同步 长度 |
| smpSynch value | 采样同步 值 类型 BOOLEAN 编码为asn.1 BOOLEAN编码 |
| Sequence of data tag | 采样值序列标记(=0x87) |
| Sequence of data length | 采样值序列 长度 |
| Sequence of data value | 采样值序列 值(参考(4)部分) |
| 保护A相电流 | 类型 INT32 编码为32 Bit Big Endian |
| 保护A相电流品质 | 类型为quality,8-1中映射为BITSTRING 编码为32 Bit Big Endian (参考(5)部分) |
| 保护B相电流 | |
| 保护B相电流品质 | |
| 保护C相电流 | |
| 保护C相电流品质 | |
| 中线电流 | |
| 中线电流品质 | |
| 测量A相电流 | |
| 测量A相电流品质 | |
| 测量B相电流 | |
| 测量B相电流品质 | |
| 测量C相电流 | |
| 测量C相电流品质 | |
| A相电压 | |
| A相电压品质 | |
| B相电压 | |
| B相电压品质 | |
| C相电压 | |
| C相电压品质 | |
| 零序电压 | |
| 零序电压品质 | |
| 母线电压 | |
| 母线电压品质 |
模拟采样值需要乘上比例因子。
(5)数据品质
| 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
| OpB | Test | Source | DetailQual | ||||
| DetailQual | Validity | ||||||