61850-9-2LE帧格式
智能变电站网络通信技术
智能变电站网络通信技术A 组网方案结合国家电网公司关于智能变电站的技术导则规范，考虑南方电网公司对于数字化变电站的规划，当前智能变电站网络通信的结构主要有以下四种：（1）采用光纤点对点与GOOSE网络相结合的方式，其中，国网智能变电站中的保护装置是“直采直跳”，即点对点采样、点对点跳闸，亦存在“直采网调”的保护构架，集中在南网的数字化变电站；（2）采用光纤点对点、采样值网络与GOOSE网络相结合的方式，对于保护装置是光纤点对点的模式，而就测控、计量、故障滤波则是从采样值网络获取相关信息；（3）采用过程总线方式，即采用交流采样（SMV）和GOOSE组网的方式，其中又分为共网或分网模式；（4）采用完全过程总线方式，即交流采样9-2、IEEE 1588 和GOOSE 统一组网。
方案四与方案三实际的运行方式相似，方案三用IEEE1588进行对时处理，而方案二是用国际流行的B码对时。
现对上述三种方案做简要阐述及评价：方案一的结构与现行常规变电站的网络结构模式是一致的，只是规约由IEC60870 改为IEC 61850，在这一点上3个方案是一致的。
在方案一中，过程层采用光纤点对点与过程总线相结合的方式，即交流采样合并单元采用点对点的方式，将交流实时数据用光纤传输至保护、测控、计量、录波，这样采样数据独立传输，跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式，为保证动作的可靠性，GOOSE 网必须保证一定冗余，即按照双网方式组建，且必须同时工作于主机方式。
在目前100 M以太网技术成熟的条件下，采样数据独立传输虽然有需要敷设大量光缆的缺点，但其优点是能够保证数据响应实时性。
方案二的结构同方案一类似，不同之处则在于测控、计量、录波等二次设备是通过采样值网络获取相关信息，该方案可一定程度上减少光缆的铺设，并促进数据信息的共享互用。
方案三的特征点在于采样值和GOOSE信号均组网传输，有利于信息的共享化。
在采样值和GOOSE共同组网的情况下，为了保证GOOSE报文的实时性，可以利用VLAN技术将过程层划分为一些功能子网，启用交换机分级服务质量提供优先传输机制，保证重要报文优先传输，减少重要帧的排队延时。
高效IEC61850-9-2数据报文发生器的设计与实现
高效Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２ 数据报文发生器的设计与实现
陈 晶 （ 福建亿榕信息 技术有限 公司， 福建 福 Ｉ ＇ １ ３ ５ ０ ０ ０ ３ ）
【 摘 要 】 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２ 数据报文发生器 是智 能变电站测试系统的关键设备 ， 目前的测试功 能和 系统性 能不能满足 日益增长的测试 系统 需求。
本 文针 对单 Ｃ Ｐ Ｕ 的硬 件 配 置 条 件 ， 设 计 出高 效 的 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２数据 报 文发 生 器 ， 提 高 了输 出 性 能 ， 并 降低 了 Ｃ Ｐ Ｕ 占用 率 。
【 关键词 】 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ； Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ； 高效 ； 硬件设计
Ｆ Ｐ ＧＡ 电路 实现 ． 避 免 了 ＣＰ Ｕ 的开 销 。 １ ６个 ＭＡＣ通 过 Ｓ ＭＩ Ｉ接 口与 ２片 Ｍａ ｒ ｖ ｅ ｌ １ ８ ８ Ｅ ３ ０ ８ ３芯 片 连接
直接 输 出 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２数 据 报 文 ， 但在 测试功 能、 系统 性 能
能 够 支持 多达 ｌ ６路 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２报 文的 输 出 ，并 且 具 有 极 低 的 ＣＰ Ｕ 占 Nhomakorabea用 率
三 三
￡
１
入 中和 池 ， 自中和 达标 后 由 中和 泵 送 至 雨 水 系统 。
IEC61850—9—2SV采样报文结构与解析
关键 词 ：Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ． ９ ． ２ ；Ｓ Ｖ；结 构 ；解 析
中图分 类号 ：Ｔ Ｍ７ ４
文献标识码 ：Ｂ
文章编 号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ３ ４ ５（ ２ ０ １ ６）增刊 一 ０ １ ４ ２ 一 Ｏ ３
１ ． ２ ｌ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２ Ｌ Ｅ 标 准
６ ）对合并单元 ＭＵ采样 同步的实现方式作 了 补 充 规 范 ，规 定 了 各 种 工 况 下 合 并 单 元 ＭＵ 的行 为 。 因 为 对 实 际 工 程 应 用 进 行 了 明 确 的 定 义 ，Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２ Ｌ Ｅ在 实 际 工 程 应 用 中 的 配 置 和 互 操作 的 调试 工 作 量 比 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ． ９ ． ２要 大
第４ ４ 卷
２ ０ １ ６年 １ ２月
云
南
电
力
技
术
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎ ｏ ． 增 刊
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ６
ＹＵＮＮＡＮ ＥＬ ＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ０Ｗ ＥＲ
Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ — ９ — ２ Ｓ Ｖ采 样 报 文 结 构 与 解 析
Ｏ 前 言
需 要 ＭＭＳ协 议 栈 的 支持 。
２）提 供 了合 并 单 元 ＭＵ 的 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０建 模 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ． ９ ２ 是 采样值特 殊通信服务 映射 实 例 ，并 对 合 并 单 元 模 型 中 的 逻 辑 设 备 、 逻 辑 （ Ｓ Ｃ Ｍ Ｓ）标 准 。 同时 在 网 络 采 集 方 式 下组 网 的 节 点 、数据集 和采 样值 控制块 的 内容 进行 了实 智 能 化 变 电 站 ，Ｓ Ｖ报 文 是 其 过 程 层 中最 为 重 要 例 化 定 义 ，同 时 还 给 出 了合 并 单 元 ＭＵ 的 Ｉ ＣＤ 的信 息 流 ，Ｓ Ｖ报 文 的 实 时 性 、连 续 性 和离 散 度 配置文件示 例 ，以作为实 际应用的参 考。 都直 接影 响订 阅其信 息 的二次设 备 的稳定 、可 ３）采 样 频 率 统 一 为 每 个 周 波 ８ ０点 和 ２ ５ ６ 靠 运行 。 点 两 种 ，当采 样 频 率 为 每 个 周 波 ８ ０点 时 ，采 样 值 报文 中每个 Ａ Ｐ Ｄ Ｕ配 置 １ 个 ＡＳ Ｄ Ｕ，当采样 １ Ｓ Ｖ采样 标 准 频 率 为每个 周 波 ２ ５ ６ 点 ，每个 Ａ Ｐ Ｄ Ｕ将 配 置 ８ １ ． １ 两 种标 准 的差 异 个 ＡＳ ＤＵ。
满足iec 61850-9-2的电子式互感器合并单元
满足IEC 61850-9-2的电子式互感器合并单元赵应兵，周水斌，马朝阳（许继电气技术中心，河南省，许昌市，461000）摘要：文章介绍了一种电子式互感器合并单元，该合并单元采用FPGA+DSP的硬件架构。
该合并单元利用FPGA的实时性能，保证接收互感器数据以及同步脉冲的实时性；利用DSP的数据计算能力，采用抛物线插值算法，同步各互感器的采样数据。
合并单元输出采样数据包目前支持IEC60044-8、IEC 61850-9-1、IEC61850-9-2等标准。
IEC60044-8标准的接口为串口，有通信方式落后，通信效率低等缺点；IEC 61850-9-1标准接口为以太网，合并单元与智能设备间采用点对点通信方式，其跨间隔通讯效率低；本合并单元采用IEC61850-9-2标准，采样数据包支持网络传输模式。
关键词：电子互感器；合并单元；IEC 61850；同步Merging Unit Meeting IEC 61850-9-2ZHAO ying-bing ,ZHOU shui-bin MA zhao-yang（XJ ELECTRIC T echnical Center，Xuchang 461000,Henan Province,China）ABSRACT：This paper presents a merging unit of electronic transformer, this merging unit uses FPGA + DSP hardware architecture. The merging unit using FPGA for real-time performance to ensure transformer data and synchronization pulse to receive real-time.The use of DSP computational power of data, using parabolic interpolation algorithm, synchronous sampling data on each transformer.Mergeing unit output sampled data packagets currently supports IEC60044-8,IEC 61850-9-1,IEC61850-9-2 standards. IEC60044-8 standard interface for serial, there are backward communication and low rate of defects; IEC 61850-9-1 standard interface for Ethernet, merging unit and intelligent use of point to point communication between devices, cross-interval of communication efficiency is low; this merging unit adopt IEC61850-9-2 standard, sampled data packagets of support the network transmission model.KEY WORDS：Electrical transformers；Merging unit；IEC 61850；synchronization0．引言随着电力系统传输容量的增加，运行电压等级越来越高，传统的电磁式电流电压互感器暴露出如绝缘要求高、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小以及频带窄等一系列缺点。
许继iec61850-9-2(le版)通信规约
用于 80 点采样率的采样值的传送。
用于 256 点采样率的采样值的传送。 对应于 TCTR 和 TVTR 中的 HzRtg 数据属性。
3.5 IED 一个 MU 是一个 LD。允许一个 IED 中存在多个 MU（LD）。气
时钟源： 典型的时钟源的 1PPS 产生于 GPS 接收器。它具备±1μs 的精度。
同步运行：
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许继电气
许继 IEC61850-9-2（LE 版）通信规约
MU 与 Global 1PPS 同步时，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 2。MU 与 Local 1PPS 同步时，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 1。
FALSE FALSE
注解
配置，采用 9-2 中的推荐值： 01-0C-CD-04-xx-xx
3.3 运行和对时约定 3.3.1 运行模式 Mod
支持如下属性： ON：正常运行状态，此时 MU 激活，发送数据。 TEST：测试状态，MU 发送数据，数据的 q 属性“test”标志置 TRUE。 OFF：复位状态，MU 不发数据。
非同步运行： MU 收不到同步脉冲信号，SV 报文中的 SmpSynch 属性赋成 0。
3.3.3 派生数据 如果采样数据不是采集实际的测量量，而是通过计算派生的，则对应 SAV
的 q 属性中的 derived 标志应置为 TRUE。
3.4 MU 的配置
表 7：需要配置的 MU 的参数
参数名
值域
LDName
注解
DataSet 定义固定不变
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许继电气
许继 IEC61850-9-2（LE 版）通信规约
校验符合IEC61850(-9-1、-9-2、-9-2LE)标准输出的电子式互感器
一、主要特点GDHG-208电子式互感器校验仪主要用于对符合IEC61850（-9-1、-9-2、-9-2LE）标准输出的电子式互感器进行校验。
校验项目包括：比值差、相位差、延时、极性等。
同时配置有小信号输入端子，可对小信号输出的电子式互感器进行校验以及对小信号输入的合并单元进行校验等。
二、特点a、使用传统互感器校验装置（BHE 型）和Agilent 3458A 数字多用表实现量值传递。
b、可使用内置的GPS 或高稳定度的晶体输出脉冲同步信号。
c、能对IEC61850（-9-1、-9-2、-9-2LE）的协议包进行全帧解析,自动分析ASDU 个数,采样点数等，可显示所有通道波形图，无需抓包即可直观查看所有通道数据。
d、具有ST/SC 双光纤以太网接口和双RJ45 以太网接口,提高可靠性,同时方便接入不同接口的电子式互感器。
e、阶准同步算法使得非同步采样的算法误差逼近于零。
f、采用24Bit AD 芯片和512 倍过采样技术,大大扩展带宽提高精度。
g、采用多档位自动切换和FIR 滤波器提高动态范围和降低信噪比。
h、实时显示波形、频率、幅度、相位等数据便于综合分析互感器性能。
i、带有工控机，800*600 触摸屏。
更能方便操作。
j、配有功能强大，操作简便的操作软件，可运行于工控机或笔记本k、可统计比值及相位的均值，变差，极值，多次误差等数据，可对电子式互感器的稳定性及线性进行全面检定。
产品技术规范书l、可进行多次谐波分析及对电子式互感器的各次谐波精度进行校验。
m、可对测试过程全程录制及回放。
n、可进行丢帧测试，实时的统计丢帧数。
三、主要技术指标a、准确度等级：0.05 级(比差< 0.05%,角差< 2')b、通信协议: IEC61850-9-1/ IEC61850-9-2/ IEC61850-9-2LEc、输入范围1）电压量程：100V/ 3 和100V2）电流量程：1A、5A3) 小信号输入量程150mV、200mV、225mV、4V、1.625V、1V、2V、3.25V、4V、6.5Vd、精确测量范围电压(V):10%-120%Un (有效值0.05%RD Un =100/ 3 V 或100V)电流(A):1%-120%In (有效值0.05%RD In=1A 和5A)小信号输入1V 以上量程:1%-120%Un (0.05S 级用于检测量互感器)1V 以下量程100%~2000%Un 0.05%级(用于检保护互感器)2。
许继iec61850-9-2(le版)通信规约
8 7 6 5 4 3 2 1 取值
报头
MAC 报头
优先权 标记
以太网类 PDU
帧起始 目的地址
源地址
TPID TCI 以太网类 APPID 长度 保留 1 保留 2
APDU
必要的填充字节 帧校验序列
0x01 0x0C 0xCD 0x04
0x81 0x00 0x80 0x00 0x88 0xBA 0x40 0x00
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许继电气
3.2.3 “PhsMeas1”DataSet 定义表 3：
属性名
值
DSName DSRef
PhsMeas1 xxxxMUnn/LLN0$PhsMeas1
DSMemberRef InnATCTR1.Amp[MX]
InnBTCTR2.Amp[MX] InnCTCTR3.Amp[MX]
3.2 默认的 M 实例值表 1：
属性名
值
M/O
注解
LDName xxxxMUnn
xxxx 是符合 IEC61850-6 8.4.2 要求的 LD 名前
m 缀，MUnn 是 LDevice 的实例（nn 是测量点的
标识，实例号）。
LDRef
xxxxMUnn
如果 MSVCB02 存在，则 xx-xx 需配置。
用于 80 点采样率的采样值的传送。
用于 256 点采样率的采样值的传送。 对应于 TCTR 和 TVTR 中的 HzRtg 数据属性。
3.5 IED 一个 MU 是一个 LD。允许一个 IED 中存在多个 MU（LD）。
3.6 报文格式
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许继电气
xxxxMUnn
MSVCB01 的目 的 MAC MSVCB02 的目 的 MAC MSVCB01 的 Enabled MSVCB02 的 Enabled 工频频率
IEC61850-9-2点对点采样值传输在继电保护中的实现与应用
摘要：提出了一种支持点对点方式进行ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 采 样 数 据 传 输 的 硬 件 系 统 设 计 方 法。 数 字 化变电站过程层采样值传输可采用组 网 方 式 或 点 对 点 方 式。 采 用 点 对 点 方 式 进 行ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 采样值传输，保持了ＩＥＣ ６１８５０－９－２通道配 置 灵 活、互 操 作 性 高 的 特 点，避 免 了 采 用 组 网 方 式 后 必 须依赖于全站时钟同步且受交换 机 可 靠 性 影 响 的 弊 端，而 且 通 道 延 迟 固 定，可 靠 性 更 高。５００ｋＶ 浙江兰溪变电站智能化改造工程 中，应 用 了 基 于 该 技 术 的ＩＥＣ ６１８５０－９－２ 点 对 点 方 式 进 行 采 样 值 传输。
因 此 ，组 网 方 式 与 点 对 点 方 式 相 比 ，需 要 依 赖 时 钟 同 步 系 统 ，其 同 步 算 法 也 要 更 复 杂 。
采 用 组 网 方 式 时 ，由 于 交 换 机 延 时 增 加 ，造 成 保 护性能下降。 假 设 采 样 数 据 采 样 率 为 ４ ０００ 次／ｓ， 单 独 组 网 ，交 换 机 最 多 ２ 级 串 联 ，则 每 级 交 换 机 最 大 延时为２５０μｓ，总延 时 最 大 为 ５００μｓ。 当 采 样 值 与 通用面向对象变 电 站 事 件 （ＧＯＯＳＥ）通 过 同 一 端 口 传输时，网络延时可达到１～２ ｍｓ。 １．２ 可 靠 性 比 较 分 析
５００ｋＶ 的合并单 元 需 要 为 线 路 保 护、断 路 器 保 护、 短引线保护、母线 差 动 保 护、稳 定 控 制 系 统、故 障 录 波器、测量控 制 装 置、电 能 表 提 供 数 据，因 此 需 要 ８ 个以太网输出 口。２２０ｋＶ 双 母 线 接 线 的 母 线 差 动 保护装置如 接 入 ２４ 个 间 隔 的 采 样 值，则 需 要 至 少 ２４个百兆 光 纤 以 太 网 口。 通 常 控 制 保 护 设 备 采 用 ＣＰＵ／ＤＳＰ 集成 的 媒 体 访 问 控 制 （ＭＡＣ）设 备 来 处 理以太网数据，单个 ＣＰＵ／ＤＳＰ 一般集成了 １～４ 个 ＭＡＣ 设备，要达到母线 差 动 保 护 的 接 入 要 求，装 置 的硬件设计将异常复杂。
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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：
IEC 61850-9-2 采样值报文帧格式
（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。
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。
基本编码规则的转换语法具有T-L-V(类型-长度-值Type-Length-V alue)或者是(标记-长度-值Tag-Length-V alue)三个一组的格式.所有域(T、L 或V)都是一系列的8 位位组。
值V 可以构造为T-L-V 组合本身。
（2）IEC 61850-9-2 采样值报文APDU结构
APDU的Length表示数据域的长度。
假定数据域的字节数为n。
按ASN.1的编码规则，当n≤127时Length只有一个字节，值为n；当n＞127时，Length有2～127字节，第一个
字节的Bit7为1，Bit0～6为Length总字节数，第二个字节开始给出n，基于256，高位优先。
（3）IEC 61850-9-2 采样值报文ASDU结构
（4）IEC 61850-9-2 采样值报文采样值序列结构
模拟采样值需要乘上比例因子。
（5）数据品质
APDU格式
保护电流基准：01CFH 测量用电流基准：2D41H。