Protokol IEC 61850

Popis protokolu
Konfigurácia komunikačnej linky
Parametre protokolu linky
Konfigurácia komunikačnej stanice
Parametre protokolu stanice
Konfigurácia meraných bodov
Adresa meraného bodu
Literatúra
Zmeny a úpravy
Revízie dokumentu

Popis protokolu


Protokol IEC 61850 je štandard IEC, ktorý je určený pre komunikáciu s inteligentnými elektronickými zariadeniami (IED - Intelligent Electronic Devices) na elektrických rozvodniach (ističe, ochrany, transformátory, spínače a iné).

Protokol IEC 61850 je - podobne ako TASE.2 - založený na špecifikácii MMS (Manufacturing Message Specification) a preto aj implementácia v procese D2000 KOM používa spoločný MMS framework.

Implementácia protokolu IEC 61850 v systéme D2000 podporuje túto funkcionalitu:

  1. Periodické čítanie hodnôt (polling)
  2. Čítanie hodnôt, ktoré sa nachádzajú v preddefinovaných Datasetoch sprístupnených v preddefinovaných Informačných reportoch (Information Report) - buffrovaných aj nebuffrovaných
  3. Čítanie polí, ktorých elementy sú jednoduché hodnoty
  4. Zápisy jednoduchých typov hodnôt (zápisy do položiek polí zatiaľ nie sú implementované)
  5. Browsing - pri funkčnej komunikácii je podporované zistenie:

Nie je podporené spracovanie GOOSE a GSSE správ.

Implementovaná je prenosová vrstva ISO over TCP/IP podľa špecifikácie RFC 1006.

Konfigurácia komunikačnej linky


Je nutné zadať platné host meno alebo IP adresu zariadenia podľa hore uvedených pravidiel.

Musí byť taktiež zadané číslo portu, kde počúva zariadenie. Protokol ISO over TCP/IP štandardne používa port 102.

V prípade redundantných systémov je možné zadávať aj viacero mien/adries oddelených čiarkami. Pri páde spojenia sa komunikačný proces opäť pokúsi vytvoriť spojenie so zariadením na danej adrese. Ak sa mu to nepodarí, tak proces skúša vytvoriť spojenie s nasledujúcou adresou. To cyklicky opakuje dovtedy, kým s jedným so serverom spojenie nenadviaže.

Parametre protokolu linky


Dialóg konfigurácia linky - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 1

ParameterPopisJednotka / TypNáhradná hodnota
Adresné parametre lokálnej strany (D2000 KOM procesu)

Local TSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Transport Selector. Je použitý na identifikáciu Transport SAP. Maximálna veľkosť TSEL je 32 octetov (64 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 01

Local SSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Session Selector. Je použitý na identifikáciu Session SAP. Maximálna veľkosť SSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 01

Local PSEL (hex)

Octet string reprezentujúci lokálny Presentation Selector. Je použitý na identifikáciu Presentation SAP. Maximálna veľkosť PSEL je 16 octetov ((32 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 00 00 01

Local AP Title

Lokálny Application Process Title, identifikátor pridelený správcom adries, reprezentuje príslušný aplikačný proces na strane D2000.string1.3.9999.1

Local AE Qualifier

Celočíselná hodnota použitá na označenie lokálneho Application Entity.string1

Adresné parametre vzdialenej strany (zariadenia)

Remote TSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Transport Selector. Je použitý na identifikáciu Transport SAP. Maximálna veľkosť TSEL je 32 octetov (64 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 01

Remote SSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Session Selector. Je použitý na identifikáciu Session SAP. Maximálna veľkosť SSEL je 16 octetov (32 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 01

Remote PSEL (hex)

Octet string reprezentujúci vzdialený Presentation Selector. Je použitý na identifikáciu Presentation SAP. Maximálna veľkosť PSEL je 16 octetov ((32 ASCII kódovaných hexa číslic).octet string00 00 00 01

Remote AP Title

Vzdialený Application Process Title, identifikátor pridelený správcom adries, reprezentuje príslušný aplikačný proces na strane zariadenia.string1.3.9999.1

Remote AE Qualifier

Celočíselná hodnota použitá na označenie vzdialeného Application Entity.string1
Spoločné adresné parametre

Bilateral Table ID

Meno bilaterálnej tabuľky. Toto v prípade IEC 61850 môže byť aj prázdny reťazec.- 
Max MMS Message Size
Maximálna veľkosť MMS správ.bytes32000
Max Requests Pending
Maximálny navrhovaný počet odoslaných a nepotvrdených transakcií. Hodnota parametra môže byť znížená, ak druhá strana navrhuje pri negociácii nižšiu hodnotu.1 .. 325
Max Indications Pending
Maximálny navrhovaný počet prijatých transakcií bez odoslania potvrdenia. Hodnota parametra je odosielaná partnerskej strane.1 .. 325
Max Nesting Level
Maximálna navrhovaná úroveň hĺbky vnorenia MMS dátových štruktúr.1 .. 105

ISO TPDU Size

Maximálna veľkosť paketov na úrovni ISO over TCP protokolu (podľa špecifikácie RFC 1006)8192/4096/2048/1024/512/256/128 bytes1024  bytes
Heartbeat
Timer, ktorý ak je povolený zadaním nenulovej hodnoty do parametra, povoľuje odosielanie správy Identify request do zariadenia pre zistenie funkčnosti TCP/IP spojenia. Ak sa spojenie rozpadlo na úrovni TCP/IP, umožňuje rýchla detekcia problému jeho rýchlejšie znovuobnovenie. Povolenie tejto možnosti sa odporúča v prípadoch prenosu údajov cez rozsiahlejšie siete a v prípadoch, kedy je aktívnym spojením prenášaný malý počet údajov. Hodnota 0 (implicitná) vypína HeartBeat timer. Iné pozitívne hodnoty predstavujú počet sekúnd pre odoslanie Heartbeat správy. Pri odoslaní akejkoľvek správy sa Heartbeat timer nuluje, Heartbeat správa je odoslaná iba po uplynutí timeoutu bez akejkoľvek komunikácie medzi partnermi.sec0
Retry Delay
Oneskorenie vkladané pred opakovaný pokus o nadviazanie spojenia po jeho rozpade (v prípade, že systém D2000 spojenie aktivoval). Ak je požadované čo najrýchlejšie znovuobnovenie spojenia, nastavte malú hodnotu alebo 0 sekúnd.sec10 sec
Inter Read Timeout
Maximálny čas čakania na príjem TCP dát. Po uplynutí tohto timeoutu sa kontrolujú eventuálne požiadavky (dáta) na odoslanie do kmunikácie. Keďže komunikácia so zariadením je riešená jedným threadom, môže vysoká hodnota tohto timeoutu znížiť rýchlosť interakcie so zariadením. Odporúčaná hodnota je 50 až 150 milisekúnd.msec100 msec

Map IEC 61850 flags

Spôsob mapovania príznakov IEC 61850 protokolu na flagy FA..FH.
IEC 61850 protokol má nasledovné príznaky kvality mapované do 8 bitov atribútu Quality:
  • unused [8.bit] *
  • unused [7.bit] *
  • Validity_hi [6.bit]
  • Validity_lo [5.bit]
  • CurrentSource_hi [4.bit]
  • CurrentSource_lo [3.bit]
  • NormalValue [2.bit]
  • TimeStampQuality [1.bit]
Poznámka (*): v prípade stavových hodnôt (State, StateQ, StateQTimeTag a StateExtended) sú najvyššie 2 bity použité na zakódovanie hodnoty (State_hi [8.bit] a State_lo [7.bit]).
Mapovanie môže byť:
  • None - flagy FA .. FH nie sú nastavované
  • Simple - atribút Quality sa priamo mapuje na flagy FA .. FH

Poznámka 1: po zmene parametra odporúčame reštart KOM procesu alebo druhej strany, aby všetky hodnoty prišli do systému s nastavenými príznakmi.

None
/
Simple
None

Authentication Type

Typ autentifikácie. Sú podporené tieto typy autentifikácie:

  • None - bez autentifikácie
  • Password - autentifikácia heslom. Heslo je prenášané nekryptované v rámci vrstvy ISO 8650-1 OSI Association Control Service.
None
Password
None

Password

Heslo použité, ak Authentication Type = Password


string
Ladiace nastavenia

Debug I/O binary packets info

Povoľuje ladiace výpisy na úrovni binárnych paketov. Viď tiež poznámku 1.YES/NONO
Debug ISO packet level info
Povoľuje ladiace výpisy na úrovni ISO OSI vrstiev. Viď tiež poznámku 1.YES/NONO
Debug MMS level info
Povoľuje ladiace výpisy na úrovni MMS dát. Viď tiež poznámku 1.YES/NONO

Full IEC61850 level info

Povoľuje ladiace výpisy na najvyššej úrovni IEC61850 údajov. Viď tiež poznámku 1.YES/NONO
Incomming values info
Povoľuje detailné ladiace výpisy o prichádzajúcich hodnotách (data values). Viď tiež poznámku 1.YES/NONO
Outgoing values info
Povoľuje detailné ladiace výpisy o odosielaných hodnotách (data values). Viď tiež poznámku 1.YES/NONO

Poznámka 1

Povolenie všetkých ladiacich výpisov môže spôsobiť zbytočné preťažovanie komunikačného počítača a znižovanie prenosového výkonu medzi centrami. Po nastavení a odladení komunikácie odporúčame množstvo ladiacich výpisov minimalizovať.

Konfigurácia stanice


Adresa stanice

Obr. č. 1, Adresa stanice

Stanica zodpovedá jednému logickému zariadeniu (logical device). V jednom fyzickom zariadení môže byť definovaných jedno alebo viac logických zariadení. Doménou sa myslí názov logického zariadenia, ktorého hodnoty chceme čítať. V súčasnosti na jednej linke môže byť iba jedna stanica. Pokiaľ je potrebné komunikovať s viacerými logickými zariadeniami v rámci jedného fyzického zariadenia, pre každé z nich je nutné nakonfigurovať linku a stanicu. Konfigurácia liniek pritom bude rovnaká (takže je možné ju kopírovať).

Tlačidlo Browse umožňuje (pokiaľ KOM proces beží a komunikácia je nadviazaná) získať zoznam logických zariadení. Pre funkčnosť browsovania musí mať zariadenie implementovanú obsluhu správy getNameList s parametrom ObjectClass=DOMAIN.

Parametre protokolu stanice


Dialóg konfigurácia stanice - záložka Parametre protokolu.
Ovplyvňujú niektoré voliteľné parametre protokolu. Môžu byť zadané nasledovné parametre protokolu stanice:

Tab. č. 2

Skupina objektovParameterPopisJednotka / rozmerNáhradná hodnota
Interpretácia štvorstavových hodnôt
QERR Value
Interpretácia štvorstavovej hodnoty Error z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.0, 1, 2, 33 (11 binárne)
QOFF Value
Interpretácia štvorstavovej hodnoty Off z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.0, 1, 2, 32 (10 binárne)
QON Value
Interpretácia štvorstavovej hodnoty On z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.0, 1, 2, 31 (01 binárne)
QTRANS Value
Interpretácia štvorstavovej hodnoty Transient/Moving z prijatej celočíselnej hodnoty alebo 2-bitovej State hodnoty.0, 1, 2, 30 (00 binárne)


Konfigurácia meraných bodov


Povolené typy hodnôt meraných bodov: Ai, AoCi, CoDi, Dout, TiA, ToA, TiR, ToR, Qi, TxtI, TxtO

Adresa meraného bodu


Obr. č. 2, Adresa meraného bodu (Data Value)

Konfigurácia adresy meraného bodu vyžaduje nasledovné údaje:

I/O Tag Type 

Typ meraného bodu:

Pozn:
Pokiaľ meraný bod reprezentujúci report má textový typ hodnoty, tak hodnota bude rovná názvu Datasetu (atribút $DatSet), ktorý report sprostredkúva.
Pokiaľ meraný bod reprezentujúci report má celočíselný alebo reálny typ hodnoty, tak hodnota bude

Tento mechanizmus je možné využiť na definovanie "watchdogov" strážiacich napr. chybu komunikácie, rozpad komunikácie alebo zaseknutie posielania Informačných reportov.

Name

Unikátny textový reťazec identifikujúci IEC 61850 objekt. Maximálna veľkosť je 64 znakov.
Pozn: ak sa zadá adresa meraného bodu ako %IGNORE, takýto meraný bod bude ignorovaný.

Data Type

Typ hodnoty, zoznam možných typov:

Data TypePopis

--- Autodetect ---

Dátový typ bude získaný po nadviazaní spojenia pomocou správy GetVariableAccessAttributes-Request.
Poznámka 1: informácia je aktuálne uložená iba v pamäti KOM procesu, preto po reštarte a po prvom nadviazaní komunikácie vždy prebieha zisťovanie dátových typov pre merané body typu Autodetect.
Poznámka 2: dátové typy State a StateQ sú týmto spôsobom nerozlíšiteľné, preto sú objekty týchto typov detekované ako StateQ.
Poznámka 3: rovnaký mechanizmus zisťovania dátových typov je použitý pri browsingu. 
Discrete *ICCP: Celočíselná hodnota 32-bit znamienkovo
DiscreteQ *
ICCP: Celočíselná hodnota 32-bit znamienkovo + ICCP Validity
DiscreteQTimeTag *
ICCP: Celočíselná hodnota 32-bit znamienkovo + ICCP Validity + Časová značka
DiscreteExtended *
ICCP: Celočíselná hodnota 32-bit znamienkovo + ICCP Validity + Current Source + Rozšírená časová značka
Real *
ICCP: Float 32
RealQ *
ICCP: Float 32 + ICCP Validity
RealQTimeTag *
ICCP: Float 32 + ICCP Validity + Časová značka
RealExtended *
ICCP: Float 32 + ICCP Validity + Current Source + Rozšírená časová značka
State *ICCP: Diskrétna 2-bit hodnota
StateQ *ICCP: Diskrétna 2-bit hodnota + ICCP Validity
StateQTimeTag *
ICCP: Diskrétna 2-bit hodnota + ICCP Validity + Časová značka
StateExtended *
ICCP: Diskrétna 2-bit hodnota + ICCP Validity + Current Source + Rozšírená časová značka
BooleanBoolean hodnota
Float3232-bitová reálna hodnota
Float6464-bitová reálna hodnota
Integer88-bitová celočíselná hodnota so znamienkom
Integer1616-bitová celočíselná hodnota so znamienkom
Integer3232-bitová celočíselná hodnota so znamienkom
Integer6464-bitová celočíselná hodnota so znamienkom
Unsigned88-bitová celočíselná hodnota bez znamienka
Unsigned1616-bitová celočíselná hodnota bez znamienka
Unsigned2424-bitová celočíselná hodnota bez znamienka
Unsigned3232-bitová celočíselná hodnota bez znamienka
OctetStringBinárny reťazec variabilnej dĺžky
VisibleStringTextový reťazec variabilnej dĺžky
BitStringBitový reťazec variabilnej dĺžky
UtcTimeAbsolútny čas (formát sekundy od 1.1.1970 + milisekundy)
TimeOfDayAbsolútny/relatívny čas (formát sekundy a milisekundy v rámci dňa + voliteľne počet dní od 1.1.1984)
Array of BooleanPole Boolean hodnôt
Array of Float32Pole 32-bitových reálnych hodnôt
Array of Float64Pole 64-bitových reálnych hodnôt
Array of Integer8Pole 8-bitových celočíselných hodnôt so znamienkom
Array of Integer16Pole 16-bitových celočíselných hodnôt so znamienkom
Array of Integer32Pole 32-bitových celočíselných hodnôt so znamienkom
Array of Integer64Pole 64-bitových celočíselných hodnôt so znamienkom
Array of Unsigned8Pole 8-bitových celočíselných hodnôt bez znamienka
Array of Unsigned16Pole 16-bitových celočíselných hodnôt bez znamienka
Array of Unsigned24Pole 24-bitových celočíselných hodnôt bez znamienka
Array of Unsigned32Pole 32-bitových celočíselných hodnôt bez znamienka
Array of OctetStringPole binárnych reťazcov variabilnej dĺžky
Array of VisibleStringPole textových reťazcov variabilnej dĺžky
Array of BitStringPole bitových reťazcov variabilnej dĺžky
Array of UtcTimePole absolútnych časov (formát sekundy od 1.1.1970 + milisekundy)
Array of TimeOfDayPole absolútnych/relatívnych časov (formát sekundy a milisekundy v rámci dňa + voliteľne počet dní od 1.1.1984)

Pozn * - typy objektov označené hviezdičkou sú používané v protokole IEC 60870-6 ICCP/TASE.2 (ktorý používa spoločný MMS framework). Pre protokol IEC 61850 odporúčame tieto typy nepoužívať.


Array Index

Pre typ objektu "Autodetect" a pre polia je možné zadať index prvku v rámci poľa. Polia sa v protole IEC 61850 indexujú od 0. Nezadanie indexu poľa spôsobí prístup k nultému prvku.

Pozn: Protokol IEC61850 podporuje pre dátové typy polí (Array) zapisovanie načítaných hodnôt do cieľového stĺpca štruktúry. 
Ak je na záložke Cieľ v položke Cieľový stĺpec v konfigurácii meraného bodu uvedený stĺpec štruktúrovanej premennej, budú do neho načítané príslušné položky poľa. Podpora je funkčná iba vtedy, ak je Array Index nezadaný alebo rovný 0.


Integrity Period

Nastavením tohto parametra sa pre merané body typu Buffered/unbuffered report nastavuje perióda (v ms) po uplynutí ktorej je vygenerovaný informačný report obsahujúci hodnoty všetkých objektov, ktoré sa nachádzajú v príslušnom datasete. Pokiaľ teda došlo nejakým spôsobom k strate zmenených hodnôt, tento integritný report zabezpečí periodicky obnovenie integrity dát. Hodnota 0 vypína generovanie integritného reportu. Nenulová hodnota spôsobí počas aktivácie reportu zápis do atribútu $IntgPd reportu.
Pozn: nie všetky IEC 61850 servery podporujú tento parameter.

Browse

Pre merané body je možné zistiť zoznam objektov a ich dátové typy, pokiaľ KOM proces beží a komunikácia je nadviazaná.
Po kliknutí na tlačidlo Browse sa otvorí okno IEC 61850 Item Browser a KOM proces začne zisťovať zoznam objektov správou GetNameList-Request a následne ich dátové typy správami GetVariableAccessAttributes-Request.

Obr. č. 3, okno IEC 61850 Item Browser

Význam jednotlivých volieb a tlačidiel:

Auto

Ak je voľba aktívna, Data Type sa nastavuje ako Autodetect, v opačnom prípade na zistenú hodnotu, napr. Boolean alebo Integer32.

Copy all to clipboard

Skopírovanie zobrazených objektov a ich dátových typov do schránky Windows - Clipboardu.

Refresh

Tlačidlom Refresh je možné vynútiť znovunačítanie zoznamu objektov zo zariadenia. Štandardne KOM proces načíta zoznam objektov a ich dátové typy iba pri prvej požiadavke a uchová ich v pamäti. Toto načítanie môže trvať v závislosti od počtu objektov a rýchlosti zariadenia dlhší čas. Následne posiela procesu/procesom CNF tieto uchované zoznamy, takže ďalšie naplnenie zoznamu v okne Browse je už rýchle.

Filtrovanie v zozname objektov

Prehľadávací dialóg umožňuje filtrovanie podľa mena objektu a dátového typu. Nie je potrebné zadať ich celé. Postačuje nasledujúci zápis "*FILTROVANÝ VÝRAZ*", kde hviezdičky reprezentujú ľubovoľný text pred začiatkom a koncom výrazu (napr. *momen*).

Poznámka

Okrem objektov s podporenými dátovými typmi (Boolean, Integer32...) môžu byť v zozname objektov objekty s typom Structure. Jedná sa o štruktúrované objekty, ktoré nemôžu byť priamo čítané. Implementácia podporuje iba prácu s jednoduchými typmi a poľami, ktorých prvky sú jednoduché typy, preto treba nakomunikovať jednotlivé položky štruktúrovaných objektov.

Literatúra


Zmeny a úpravy


-

Revízie dokumentu


Komunikačné protokoly



---------------------------Reading directories: %3i  (Esc to abort)---------------------------Received Read Request---------------------------OK   ---------------------------