IEC 61850-9-2标准下合并单元信息模型及其映射的实现
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：
第 4页
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
第 3页
许继电气
许继 IEC61850-9-2（LE 版）通信规约
国网继电保护专业考试题库(最新版)
B、IEC61850-9-1 C、IEC60044-8 D、IEC60870-5-103 答案：A 46.智能终端具有信息转换和通信功能，当传送重要的控制命令时，通信机制采 用（）方式，以满足实时性的要求。 A、硬接点 B、手动控制 C、GOOSE D、遥信 答案：C 47.CID 是()的缩写。 A、CapabilityIEDDescription B、CurrentIEDDescription C、CapabilityIntelligentDevice D、configuredIEDDescription 答案：D 48.相一地制高频通道组成元件中，阻止高频信号外流的元件是（）。 A、高频阻波器 B、耦合电容器 C、结合滤波器 答案 42.大型发变组非全相保护，主要由（）。 A、灵敏负序或零序电流元件与非全相判别回路构成 B、灵敏负序或零序电压元件与非全相判别回路构成 C、灵敏相电流元件与非全相判别回路构成 D、灵敏相电压元件与非全相判别回路构成 答案：A 43.合并单元常用的采样频率是（）Hz。 A、1200 B、2400 C、4000 D、5000 答案：C 44.发电机装设纵联差动保护，它作为（）保护。 A、定子绕组的匝间短路 B、定子绕组的相间短路 C、定子绕组及其引出线的相间短路 答案：C 45.采样值传输协议的（）标准技术先进，通道数可灵活配置，组网通信需外部 时钟进行同步，但报文传输延时不确定，对交换机制依赖度很高，且软硬件实现 较复杂。 A、IEC61850-9-2
6
C、其中一组由专用的直流熔断器供电，另一组可与一套后备保护共用一组直流 答案：C 23.断路器和隔离开关的控制使用（）实例。 A、XCBR B、XSWI C、CSWI D、RBRF 答案：C 24.变电站内的组网方式宜采用的形式为()。 A、总线结构 B、星型结构 C、环型结构 D、树型结构 答案：B 25.在操作箱中，关于断路器位置继电器线圈正确的接法是（）。 A、TWJ 在跳闸回路中，HWJ 在合闸回路中 B、TWJ 在合闸回路中，HWJ 在跳闸回路中 C、TWJ、HWJ 均在跳闸回路中 D、TWJ、HWJ 均在合闸回路中 答案：B 26.零序电压的发电机匝间保护，要加装方向元件是为保护在（）时保护不误动 作。
IEC61850变电站自动化
逻辑设备IED配置示例
Configuration
Communication management Substation level Local interface
100M Ethernet
Interface with the products from other vendor (protocol)
Cxxx
Gxxx Ixxx Lxxx Mxxx Pxxx Rxxx Sxxx Txxx Xxxx Yxxx Zxxx Wxxx Oxxx Hxxx Nxxx Bxxx Fxxx
逻辑节点描述 - XCBR
SPS
Common Data Class
Data Name
Mandatory/Optional Description
• 数据对象模型 对于数据对象的定义，IEC61850标准采用 服务器、逻辑设备(LD)、逻辑节点(LN)、数 据对象(Data)和数据属性(Data Attribute)树 型层次结构描述。 以瞬时过流保护逻辑节点PIOC为例说明数 据对象模型定义。按照IEC61850定义的逻 辑节点模型，PIOC的数据对象模型如图所 示。
DIKO 6600 metering (KWh)
Synchronization GPS Data Acquisition A DIKO 6800 Process level
Optic fiber Data Acquisition B DIKO 6800
Dual configuration
Optic fiber
变电站配置语言SCL
– 谷晓妍. IEC61850-9-2标准下合并单元信息模 型及其映射的实现. 大连理工大学硕士学位论 文 – IEC61850变电站自动化系统通信模型建模的研 究与设计
【61850基础文档】IEC_61850_特定通信服务映射
LD 逻辑设备
LN0 逻辑节点0
DataSet 数据集 PDIF1.Op 差动保护动
作事件信息
差动保护
PDIF1 逻辑节点
Op 动作
general 差动保护动作
phsA A相动作
phsB B相动作
phsC C相动作
q
品质
t
动作时间
LoSet 低动作定值
主要的节点及层次关系如左图，这些在IEC61850-6 SCL中定义
数据对象的
</LNodeType>
类型定义
<DOType id="ACD_1" cdc="ACD">
<DA name="general" fc="ST" bType="BOOLEAN" dchg="true"/>
<DA name="q" fc="ST" bType="Quality" qchg="true"/>
服务（如控制、报告）
特定通信服务映射（SCSM） 协议栈（TCP/IP）
通信 （如MMS/TCP/IP/Ethernet）
IEC 61850
数据模型 服务、规则
映射
SCSM – 功能及协议子集
采样值 (多播)
SV
(类型 4)
通用面向对象 变电站事件
GOOSE
(类型 1, 1A)Fra bibliotek时间同步TimeSync (SNTP)
(类型 6)
核心ACSI服务
MMS Protocol Suite
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。
IEC61850-9-2标准下合并单元的研制
IEC61850-9-2标准下合并单元的研制田丽平【摘要】针对当前合并单元的研究现状,分析了合并单元的采样值映射模型IEC61850-9-2及其实现方法,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的合并单元装置.该装置通过在FPGA芯片上配置NiosⅡ软核处理器和相关接口,完成合并单元同步、多路数据接收和处理以及以太网通信等功能,能满足电子式互感器数字接口的要求.%Aiming at the current research situation of the merging unit, the value of the merging sampling unit mapping model IEC61850-9-2 and its implementation are analyzed. A merging unit based on FPGA is designed. This device realizes the functions of merging unit synchronization, multi-channels acquisition, and Ethernet communication by configuring NiosⅡ soft core CPU and some modules on a PFGA. This method can fulfill the requirements of reliability for electronic transducer.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2012(029)003【总页数】4页(P36-39)【关键词】IEC61850-9-2;合并单元;FPGA【作者】田丽平【作者单位】华东交通大学电气与电子工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TM45数字化变电站建设是当前电力建设的一个热点。
IEC61850模型介绍
ICD: IED Capability Description.
XML description of items supported by an IED.
IID：Instantiated IED Description XML description of items exported by scd.
中的变化数据
IEC61850配置流程介绍
MMI板配置文件种类 1. 每个装置文件内容都相同的文件：logcfg.xml、 osicfg.xml、datamap.cfg； 2. 每个装置文件内容都可能不同的文件：startup.cfg、
ICD文件【*.xml文件】、模型映射文件【*.cfg文件】；
3. 装置自己生成的文件：mms.log文件。
LN逻辑节点
1个LPHD：装置物理信息 必备 工具自动生成
多个LN：描述装置功能
o 每个LN下多个DOI o 每个DOI下多个DAI或者嵌套的DOI
一、IEC61850概述
常用逻辑节点： 名称 CSWI GGIO MMXU PDIF PDIS PSCH PTOC PTOV PTRC PTTR PTUF 用途 开关控制器 通用过程I/O 测量 差动保护 距离保护 保护配置 过流保护 过压保护 保护跳闸 过负荷保护 低周保护
后台的四遥信息。
1个IED
1-3个访问点Accesspoint（S G M）
1个服务器Server 0-N个LDevice逻辑设备 1个LLN0逻辑节点零 0-N个LN逻辑节点
逻辑设备LDevice：1个LLN0，1-N个LNs
国网对逻辑设备进行规范：
基于IEC61850过程层总线合并单元的研究
基于IEC61850过程层总线合并单元的研究樊陈;吕晓荣;高春雷【摘要】针对当前合并单元的研究现状,对基于IEC61850-9-2标准的过程层总线的合并单元进行了探讨.阐述了过程层总线合并单元的通信服务功能,设计了其内部模块及数据结构,讨论了采样频率、交流采样以及开关状态量的接入问题,并设计了基于IEC61850-9-2标准的过程层总线合并单元的总体结构.【期刊名称】《江苏电机工程》【年(卷),期】2010(029)002【总页数】5页(P25-29)【关键词】IEC61850;合并单元;过程层总线;数据集【作者】樊陈;吕晓荣;高春雷【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司,江苏,南京,210003;国电南瑞科技股份有限公司,江苏,南京,210003;国电南瑞科技股份有限公司,江苏,南京,210003【正文语种】中文【中图分类】TP393随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，一次、二次设备向小型化、智能化、高可靠性方向发展。
电子式互感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、动态范围宽不易饱和、绝缘结构简单、易于数字信号传输等优点，顺应了电力工程的发展要求，得到了越来越广泛的应用[1-3]。
电子式互感器通过光纤与合并单元相连，并由合并单元将采样值上送给间隔层智能电子设备（IED），合并单元的使用能够简化施工现场的电缆连接，减少占地面积，具有较大的工程价值，同时也能够促进数字化变电站的发展，并为智能电网的数字化需求提供有力保障。
对合并单元的研究即是过程层与间隔层接口的研究，具有十分重要的意义，尤其是对基于过程层总线的合并单元的研究，在实现上述功能的同时还能实现不同间隔间数据的共享，使用前景十分广阔。
1 合并单元的研究现状当前国内对合并单元的研究多基于IEC60044-7/8和IEC61850-9-1等标准，并定义了采样值传输的通用数据集。
通用数据集容纳了12个通道的采样值，类型均为16位整数。
采样频率在9-1中也明确指明，一般为20fr，40fr，80fr，200fr等（fr为电网的额定频率，为50 Hz）。
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方式 ： 合并单元将数字量采样信号以光纤方式接人 过程层总线 ， 问隔层保护 、 测控 、 计量等设备不再与 合并 单 元直 接相 连 ，而是 通过过 程层 总线 获取采样 值信号， 从而达至 样信号的信 息 嵊 共享 与ＩＣ １５— １ Ｅ ６ ８０ 。
采 样值模 型服务 映射到 以太 网链路层 ， 实现 了对合并单元 采
１ 合 并 单元 建 模
１１ 采样值 传输 模型 ．
ＩＣ６ ８０ Ｅ １５ 标准总结出变 电站 内信 息传输所必 需 的通 信 服 务 ，定 义 了抽 象通 信 服务 接 口（ Ｃ Ｉｏ Ａ Ｓ Ａ Ｓ独立于网络和应用层协议 ， ＣＩ 这使得ＩＣ６ ８０ Ｅ １５可 灵活地采用高速发展的通信技术 ，而无须改变上层 Ａ Ｓ的模型定义 。 ＣＩ 根据变电站 内不同类型通信服务 ， Ａ Ｓ共定义了１种模型。按照信息模型中的数据对 ＣＩ ４
ＡＢＳ Ｒ Ｔ ＡＣＴ ： ｐ ｃ ｆ ｏ Ｓ ｅ ｉ ｃ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉｎ ｓ ｒ ｉｅｍａ ｐ ｎ ｅｗｅ ｎ ｉ ｎ ｃ ｔ ｅｖ ｃ ｐ ｉ ｇ ｂ ｔ ｅ ｏ
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中 图分 类 号 ：Ｍ ６ Ｔ ７
文 献标 志码 ： Ａ
ＩＣ ６ ０ ９ ２ Ｅ １ ５ — — 标准 下合并单 元信 息模 型 ８ 及 其 映射 的实现
谷 晓妍 ， 罗 彦 ， 段雄英
（ 大连理 工 大学 电气 工程 学院 ， 宁 大连 １６ ２ ） 辽 １０３ Ｉ ｏｒ ａ ｉｎＭ ｏ ｌ ｎｄＭ ａ ｐｉ ｇＩ ｐｌｍ ｅ ｔ ｔｏ ｆ ｅ ｇｎｇＵｎｉ ｎｆ ｍ ｔｏ ｄｅ ｐ ｎ ａ ｍ ｅ ｎ ａ ｉ ｎｏ ｒ ｉ Ｍ ｔ Ｂａ ｅ ｎＩ ｓ ｄｏ ＥＣ ８ － ６１ ５ ９
９ １ 比 ， Ｃ６ ８０ ９ ２ 仅 对 采样 频 率提 出更 高 —相 Ｉ １５ — — 不 Ｅ
的要求 ，而且 由于采用 了过程层网络总线 传输介 质， 在传输时还需要考虑网络传输流量的控制采样值传输模型对 合并单元进行了 具体构建 ， 并利用ＩＣ６ ０９２ 准 Ｅ ５ —－Ｊ １ ８ ｆ ￣ 将此模型映射到实际的通信协议和通信网络中。
ＧＵ ａ — ａ Ｘｉ ｏ ｙ ｎ，ＬＵＯ ｎ，ＤＵＡＮ ｏ ｇ ｙ ｎ Ｙａ Ｘｉｎ － ｉ ｇ
（ ｅａｔ ｎ ｏ ｌ ｔｃｌ ｎ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｉ ｅ ｎ， ａ ａ ｎｖｒｔ ｏ ｅｈ ｏｏ ， ａｉ ０ ３ Ｌａｎｎ ｒｖ ｃ， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｍｅｔ ｆ ｅ ｒ ａ ａ ｄＥｅ ｒ ｉｓ ｇ ｅｒ ｇ Ｄ ｌ ｎＵ ｉｅ ｉ ｆ ｃｎｌｇ Ｄ ｌ ｎ１６ ２ ， ｉ ｉｇ ｏｉ ｅ Ｃ ｉ Ｅ ｃｉ ｃｏ Ｅ ｎ ｉ ｉ ｓｙ Ｔ ｙ ａ １ ｏ Ｐ ｎ ａ
—翻
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０飘 ｌ 爨 ０
第２卷 第 ｌ期 ６ ２ ２ １年 １月 ００ ２
文 章 编 号 ：６ ４ ３ １ （０ ０ １— ０ ０ ０ １７ — ８４ ２ １ ）２ ０ ３ — ４
电网与清洁能源
Ｐ ｗ ｒＳ ｓｅ ａ ｄ Ｃ ｅ ｎ Ｅ ｅ ｇ ｏ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｌ ａ ｎ ｒｙ
摘要 ：Ｅ １５ — — 标准规定 了间隔层和过程层 之间通信 ＩＣ ６８ ０ ９ ２ 的特定通信服务映射 ， 范了采样值 的网络传输方式 。为 了 规 符 合该标准 ，设计 了合并单元 的服务器模型及其 采样值模 型。 采用多路广播采样值传输通信服务（ ｎ Ｍｓ ｅｓｇ）将 ｓ ｄ ｖＭ ｓａｅ， ｅ