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1 IED

1.1 IED简介

1.1.1 IED典型组网

1.1.2 IEC61850标准简介

1.1.3 IED交换机支持IED建模

1.1.4 IED交换机支持ICD文件

1.1.5 IED交换机支持CSD离线配置

1.2 IED配置任务简介

1.3 配置CMS通信功能

1.4 导入/导出CSD文件

1.4.1 功能简介

1.4.2 配置限制和指导

1.4.3 导入CSD文件

1.4.4 导出CSD文件

1.5 导出ICD文件

1.6 配置IED网络中的MAC地址表项

1.7 IED日志管理

1 IED

1.1  IED简介

IED（Intelligent Electronic Device，智能电子设备）是一种电力网络和以太网融合的技术，应用于智能变电站网络。配置IED功能，设备不但能转发以太网报文，还能兼容电力网络的通信规范，转发电力专业设备的报文，被智能变电站网管服务器统一管理，适配电力网络的配置方式进行设备自动配置。

1.1.1  IED典型组网

传统变电站网络模型包括三层：站控层、间隔层和过程层，层与层之间使用电缆连接。随着电力行业数字化进程的推进，为了适应变电站网络中各层不断增加的设备种类和数量，以及各层之间不断增加的传输数据量，智能变电站应运而生。

因为站控层与间隔层之间、间隔层和过程层之间需要处理及转发的业务数据类型不同，而交换机具有接入端口多、接入能力强、转发速率高、支持安全/QoS等多种软件功能的优势，于是，智能变电站引入工业交换机，把传输电缆升级为光纤，在传统变电站的三层模型之间添加了两层网络，将网络模型升级为三层两网，如图1-1所示。其中：

·     连接智能变电站站控层设备和间隔层设备的交换机称为站控层交换机。

·     连接智能变电站间隔层设备和过程层设备的交换机称为过程层交换机。

·     设备上配置IED功能后，就能作为站控层交换机或者过程层交换机使用。为便于描述，如无特殊说明，下文中的IED交换机均指配置了IED功能的交换机。

图1-1 智能变电站三层两网模型

1.1.2  IEC61850标准简介

智能变电站通信系统采用IEC61850标准。IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，对应中国电力行业标准DL/T 860。IEC61850标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的ACSI（Abstract Communication Service Interface，抽象通信服务接口），增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。

根据IEC61850标准，智能变电站整个通信系统在软件层面可抽象成如图1-2所示的模型，分为三大部分：

·     抽象通信服务接口（ASCI）：ASCI独立于通信网络和应用层协议，是比应用层更高层次的数据和服务抽象。IEC61850标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，定义了一系列的通信服务模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型等。IEC61850标准还定义了服务，例如：

¡     SV（Sampled Value，采样值）服务用于采样值传输；

¡     GOOSE（Generic Object Oriented Substation Events，通用面向对象的变电站事件）服务用于装置（即变电站中的通信设备）之间的通讯；

¡     MMS（Manufacturing Message Specification，制造报文规范）服务基于客户机/服务器结构数据模型，通过MMS报文实现装置和智能变电站网管服务器之间的数据交互。

·     通信服务映射（SCSM）：用于将ACSI映射到具体的协议栈，以便ASCI抽象的数据可以在设备间传递。IEC61850标准使用ACSI和SCSM技术，使得上层数据无需关心封装协议和传输网络，既即确保了标准的稳定性，又能适应未来网络技术的发展。当网络技术发展时只要改动SCSM，而不需要修改ACSI。

·     协议栈接口：用于承载ASCI中定义的数据对象，实现ASCI中定义的服务。根据变电站网络数据的特征，IEC61850定义了两种信息交互模型：

¡     基于ISO七层模型链路层的对等网络传输模型。该模型传输的报文不经过TCP/IP协议，直接映射到数据链路层和物理层传输，变电站网络中的过程层设备之间直接使用该模型传输GOOSE和SV报文。GOOSE和SV是过程层设备生成的报文，数据量大且实时性要求高，所以，GOOSE和SV报文使用该模型传递信息。

¡     基于TCP/IP-MMS的客户/服务器模型。使用该模型时，通信设备将数据通过应用层协议MMS封装后，再经过TCP/IP协议发送。变电站系统中使用该模型的应用包括信号上送、测量上送、定值操作和控制等。交换机使用该模型和智能变电站网管服务器通信。

图1-2 智能变电站通信系统

1.1.3  IED交换机支持IED建模

电力网络中设备类型众多、硬件差异巨大，设备生产厂家各不相同，IED建模是对电力网络中的监控对象（例如开关、电压控制器、交换机等）统一接口规范，将设备、功能、参数抽象成数据模型中的节点，节点间按照层级组织，从而实现对设备的操作转换成对数据模型中节点的操作，让不同厂家设备之间可以按照统一标准交换信息，提高设备间的互操作性。IEC61850分析总结了变电站自动化系统的功能需求，并将功能分解为最小单位逻辑节点LN（logical node，逻辑节点）。建模是厂家选择多个相关逻辑节点，实现自己产品（系统、装置等）的功能，

IED交换机遵循IEC61850和DL/T 860协议规范对设备支持的参数和服务进行建模，如图1-3所示。以便设备符合智能变电站以太网交换机领域行业标准和国家电网企业标准，可以同电网中的专业电力设备通信，接受智能变电站网管服务器的管理。

IED交换机的建模规则为：

·     一台交换机建模为一个IED对象。

·     IED对象支持服务，即IED支持的操作。交换机支持的服务包括网络关联服务、数据读写服务、报告服务、文件服务等。

·     IED对象中包含一个LD（logical device，逻辑设备）对象，其名称为SWI。

·     LD对象中包含多个LN（logical node，逻辑节点）对象，LLN0、LPHD、其他应用逻辑接点。

·     每个LN中包含多个DO（data object，数据对象）对象。

·     每个DO中包含多个DA（data attribute，数据属性）对象。

使用数据对象的路径可以访问数据对象。数据对象路径的格式为IED name/LD/LN$FC$DO$DA。

图1-3 IED交换机建模示意图

1.1.4  IED交换机支持ICD文件

ICD（IED Capability Description，IED能力描述）文件是利用SCL语言（Substation Configuration Language，变电站配置描述语言）描述变电站设备对象模型后生成的文件。ICD文件中描述了IED设备支持的服务、LD、LN、DO和DA等信息，它表示了IED设备支持的规格能力。不同设备的ICD文件可能不同。

现有的智能变电站系统中，网络管理员将ICD文件导入装置配置工具来完成对电网设备的配置。IED交换机遵循IEC61850标准，可以识别ICD文件，也支持将自身的能力集导出成ICD文件，以便电网管理员使用装置配置工具来自动化配置交换机。

1.1.5  IED交换机支持CSD离线配置

CSD（Configured Switch Description，交换机配置描述）文件是智能变电站系统为了实现配置自动化定义的一种配置文件。CSD文件中包含了交换机端口连接配置、VLAN配置和组播转发表。

·     交换机支持使用FTP、TFTP或者HTTP协议导入CSD文件来完成交换机的自动化配置。将CSD文件导入设备时，如果设备的系统名和CSD文件中IEDNAME字段的取值相同，则表示该CSD文件中包含当前交换机的配置，交换机会将IEDNAME下的配置下发到本交换机，并自动重启交换机，使得CSD文件中的配置生效，从而完成对交换机的配置。

·     交换机支持使用FTP、TFTP或者HTTP协议将本机当前正在使用的CSD文件配置导出到远程服务器，来备份CSD文件配置。

1.2  IED配置任务简介

IED配置任务如下：

(1)     （可选）配置CMS通信功能

(2)     （可选）导入/导出CSD文件

(3)     （可选）导出ICD文件

(4)     （可选）配置IED网络中的MAC地址表项

(5)     （可选）IED日志管理

1.3  配置CMS通信功能

1. 功能简介

使用MMS协议映射较为复杂。国家电网提出了CMS规范。CMS简化了从MMS到TPKT之间的协议层级，将核心ACSI服务直接映射到TCP/IP传输协议，替代MMS协议集，同时提升ACSI服务的通信性能和服务能力。

开启CMS通信功能，设备才能使用CMS协议和网络管理服务器通信。

缺省情况下，设备使用非加密的TCP连接传输CMS报文。开启使用TLS（Transport Layer Security，传输层安全）协议传输CMS报文功能。设备（作为CMS服务器端）和网络管理服务器（CMS客户端）会基于TLS协议进行通道加密和双向证书认证，为CMS报文传输提供安全及数据完整性保障。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入IED视图。

ied

(3)     开启设备的CMS通信功能。

cms enable

缺省情况下，设备的CMS通信功能处于关闭状态。

(4)     （可选）开启使用TLS协议传输CMS报文功能。

cms tls enable

缺省情况下，使用TLS协议传输CMS报文功能处于关闭状态。

1.4  导入/导出CSD文件

1.4.1  功能简介

当智能变电站网络需要部署新设备或者替换旧设备时，可以由专业人员远程生成CSD文件，现场工程师只需导入CSD文件、按照设计图纸进行连线，即可完成交换机的配置，简化了现场工程师的工作难度。

使用本功能，还可以将设备当前使用的CSD文件导出到远程服务器上进行CSD文件备份和CSD文件版本管理。

导入CSD文件时，指定的url url-string参数可以是基于单台交换机的CSD文件，即本设备专属的CSD文件；也可以是基于过程层网络的CSD文件，即整个过程层网络的CSD文件，该文件中包含多个IED设备的CSD文件。将CSD文件导入设备时，如果设备的系统名和CSD文件中IEDNAME字段的取值相同，则表示该CSD文件中包含当前交换机的配置，交换机会将IEDNAME下的配置下发到本交换机，重启交换机，CSD文件中的配置生效，从而完成对交换机的配置。

导出CSD文件时，设备会将导入的CSD文件中本设备相关的配置导出成一个本设备专属的CSD文件。

1.4.2  配置限制和指导

开启CSD文件配置功能后，表示设备要使用CSD文件中的配置进行相关自动配置，此时：

·     对于静态组播转发表配置，不支持通过其它方式（例如命令行、Web等方式）配置静态组播转发表。

·     对于VLAN和端口VLAN配置，不允许删除CSD文件中对应的VLAN和端口VLAN，但可以在CSD文件基础上叠加VLAN、端口VLAN的配置。例如，CSD文件中有VLAN 2的配置，且端口1允许VLAN 2通过。则网络管理不能删除VLAN 2，不能将端口1从VLAN 2中移除，但是可以新建VLAN 3，可以配置端口2允许VLAN 2通过。

导入、导出的CSD文件名应符合如下规则：

·     基于过程层网络的CSD文件，文件名格式为：变电站名-电压等级-A1/B1/A2/B2网-SW.csd。文件名中不能包含中文字符，例如：dagang-220kV-A1-SW.csd。

·     基于单台交换机的CSD文件，文件名格式为：变电站名-电压等级-A1/B1/A2/B2网-网络设备IEDname.csd。文件名中不能包含中文字符，例如：dagang-220kV-A1-SW1.csd。

导出CSD文件时，URL中不需要指定CSD文件名，文件名固定为基于单台交换机的CSD文件：变电站名-电压等级-A1/B1/A2/B2网-网络设备IEDname.csd，网络设备IEDname缺省为SW1。

用户可使用FTP、TFTP或者HTTP协议导入/导出CSD文件。各传输协议对URL参数的格式要求如下：

1.4.3  导入CSD文件

1. 配置限制和指导

导入CSD文件后，需要重启设备让CSD文件中的配置生效。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入IED视图。

ied

(3)     开启CSD文件配置功能。

csd enable

缺省情况下，CSD文件配置功能处于开启状态。

(4)     导入CSD文件。

csd import url url-string

1.4.4  导出CSD文件

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入IED视图。

ied

(3)     开启CSD文件配置功能。

csd enable

缺省情况下，CSD文件配置功能处于开启状态。

(4)     导出CSD文件。

csd export url url-string

1.5  导出ICD文件

1. 功能简介

使用本功能，可以将设备支持的IEC61850服务和数据对象导出成ICD文件，供配置工具统一生成整个智能变电站系统的配置文件，实现智能变电站系统的统一规划和自动化部署。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入IED视图。

ied

(3)     将本设备的ICD文件导出到本设备本地路径flash:/configuration/。

icd export

1.6  配置IED网络中的MAC地址表项

1. 功能简介

本功能用来在在IED网络中，创建用于指导单播或组播报文转发的MAC地址表项。

通过mac-address multicast命令创建静态组播MAC地址表项后，如果设备收到满足如下条件的报文：

·     目的MAC地址为mac-address multicast命令指定的组播MAC地址

·     携带的APP ID为mac-address multicast命令指定的APP ID的报文（如果配置本命令时未指定app-id number参数，则无本条件）

则设备将该报文在本命令指定的若干个端口上进行组播转发。

通过mac-address static命令创建静态单播MAC地址表项后，如果设备收到目的MAC地址为本命令指定的组播MAC地址的报文，则设备将该报文在本命令指定的端口上进行单播转发。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     配置静态单播MAC地址表项。

mac-address static mac-address interface interface-type interface-number vlan vlan-id sequence-number [ index ]

缺省情况下，未配置静态单播MAC地址表项。

(3)     配置静态组播MAC地址表项。

mac-address multicast mac-address interface interface-list vlan vlan-id [ app-id number ] sequence-number [ index ]

缺省情况下，未配置静态组播MAC地址表项。

1.7  IED日志管理

1. 功能简介

IED交换机将生成的日志自动分成系统日志和告警日志。为方便用户查看和管理日志，系统日志和告警日志分开存放在两个独立的日志文件中。

·     系统日志文件用于记录配置管理等操作信息，包括登录成功、退出登录、登录失败、修改用户密码、用户操作等信息。缺省情况下，系统日志文件的名称为systemlog.log，可通过命令行info-center systemlog file-path dir-name修改。

·     告警日志文件用于记录重启、告警等事件。缺省情况下，告警日志文件的名称为alarmlog.log，可通过命令行info-center alarmlog file-path dir-name修改。

IED交换机生成的日志格式为：<%>日志级别< | >时间< | > IED Name < | >设备型号< | > 内容描述，例如：

%ERROR|2023-01-12 22:12:23|SWL2208A| XXXX-XXXX-X-XXXX|Port GigabitEthernet 1/0/1 link down.

%NOTICE |2023-01-12 22:12:23|SWL2208A| XXXX-XXXX-X-XXXX|-User=**-OperateType=CONSOLE-IPAddr=**: User logged in.

设备将生成的每条日志按严重程度划分为如下表所示的三个级别，各级别的严重程度从高到低依次为：ERROR>WARNING>NOTICE。

表1-1 IED日志信息级别列表

2. 硬件适配关系

仅IE4320-Z-E24G4、IE4320-G-F16G4和IE4320-G-G16交换机支持本功能。

3. 配置限制和指导

如果日志文件存放路径中包含子文件夹，请先创建子文件夹，否则子文件夹不存在，会导致配置失败。

存放系统日志的文件的名称不能为alarmlog.log，存放告警日志的文件的名称不能为systemlog.log。

如果指定路径下已经存在同名文件，且用户通过交互信息确认继续执行命令，系统会将原文件xx.log重命名为xx_backup_time.log，time为当前的系统时间。

4. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     配置日志文件的存储路径。

info-center { alarmlog | systemlog } file-path dir-name

缺省情况下，告警日志文件的存储路径为flash:/logflie/alarmlog.log，系统日志文件的存储路径为flash:/logflie/systemlog.log。