JYJW1校验仪 【设计说明书】

设计说明书

西电自动化控制系统有限责任公

目 录

1引言 ............................................................................................................................................... 3

1.1编写目的 ............................................................................................................................. 3 1.2背景 ..................................................................................................................................... 3 1.3定义 ..................................................................................................................................... 4 1.4参考资料 ............................................................................................................................. 4 2系统的结构 .................................................................................................................................... 5

2.1系统的原理结构框图 ......................................................................................................... 5 3硬件设计说明 ................................................................................................................................ 7

3.1模块描述 ............................................................................................................................. 7 3.2功能 ..................................................................................................................................... 8 3.3性能 ..................................................................................................................................... 8 3.4接口 ..................................................................................................................................... 9 4软件设计说明 ................................................................................................................................ 9

4.1模块描述 ........................................................................................................................... 10 4.2功能 ................................................................................................................................... 10 4.3性能 ................................................................................................................................... 11 4.4流程逻辑 ........................................................................................................................... 12 4.5设计方法（算法） ........................................................................................................... 13 4.5.1同步进程算法 ................................................................................................................ 13 4.5.2网络通信模块 ................................................................................................................ 14 4.5.3数据处理模块 ................................................................................................................ 15 4.5.4相位差的算法 ................................................................................................................ 17 4.5.4数据采集模块 ................................................................................................................ 18 4.5.4同步信号模块 ................................................................................................................ 19 5 IEC61850-9 .................................................................................................................................. 20

5.1以太网地址 ....................................................................................................................... 25 5.2优先权标记/虚拟局域网 .................................................................................................. 25 5.3以太网类 ........................................................................................................................... 26 5.4应用层－应用规约数据单元（APDU） ........................................................................ 28 5.5应用层－应用服务数据单元（ASDU） ........................................................................ 31

1引言

电子式互感器校验仪是一种结构简单、体积小、制造成本低、适用于电子式互感器误差检验的校验装置

1.1编写目的

详细介绍电子式互感器校验仪的设计方案、使用技术、实现功能、应用环境。

1.2背景

JYJW1电子式互感器校验仪是针对交流电子式互感器稳态的校验装置。

电力系统通过互感器将一次回路的大电流高电压转换为可供二次测量装置使用的信号。互感器性能的好坏，是电力及电量测量准确与否的基础。为了获得准确的测量结果，互感器必须定期校准，对其特性参数进行检测。一般是对互感器施以各类标准信号，利用电压表、示波器、频谱分析仪等采集和记录输出信号，然后再进行分析与处理，得到相应的特性参数。

随着新型电子式互感器的出现，互感器从传统的模拟输出发展为数字输出。国际电工委员会也做出了相应的标准化工作，并对误差做出了新的定义，采用绝对测量法[71检测，误差测量系统也与传统互感器测量原理完全不同，使得传统的校验仪无法对这类互感器进行检

测。而国外的电子式互感器校验系统，由于电力行业标准不完全一致及价格偏高等多方面原因未在国内推广。

本装置针对电子式互感器的校验需求，充分利用计算机的处理能力及丰富接口，辅以适当的NI数据采集卡，实现了校验系统的数据采集、数据分析处理、结果显示及保存、描画曲线和报告生成等功能。可以配置多种校验模式，并能自动匹配不同参数的电子式互感器，同时还提供对所有通道的实时监控。

1.3定义

NI：National Instrument Company，简称NI公司

LabVIEW：Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台

DLL：Dynamic Link Library，动态链接库 DFT：Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换

1.4参考资料

IEC61850-9 通信协议标准 IEC60044 电子式互感器标准 Lab VIEW 8.20 编程及应用

2系统的结构

电子式互感器校验仪通过对比标准信号和试品（被测互感器）信号，可以对电子式互感器进行精度校验。适用于符合IEC61850-9-1标准的数字量输出电子式互感器，不限于特定采样率、特定量程标志、特定额定值和特定ASDU数目等参数。

2.1系统的原理结构框图

校验系统采用绝对测量原理，即把标准互感器与被检电子式互感器接入同一个源信号，将二次电流或电压测量后进行比较，得出差值。主要工作原理图如图3-1和3-2所示。

接升流器输出端L2 L1 L1 L2电流传感器标准电流互感器被检电子式互感器X x数字输出合并单元Merging unitZ V V (模拟输入) (数字输入)校验系统

图3-1测量电流通道工作原理

标准电压互感器A a A一次电压传感器X x X被检电子式互感器～数字输出合并单元Merging unit V V (模拟输入) (数字输入)校验系统

图3-2测量电压通道工作原理

以测量电流通道为例，标准电压互感器将一次电流以变比Ka传变为电压信号US。校验系统测量此电压信号方均根值。被检电子式互感器将一次电流以变比Kb传变后经过合并单元，以16进制数字量输出方均根值。

电子式互感器测量电流时出现的比值误差，是由于实际变比不等于额定变比而产生的。电流误差(比值差)用式3-2表示；相位误差，是由于一次端子某一电流的出现瞬间，与所对应数字数据集在输出的传输起始瞬间，两者时间之差而引起的。相位差用公式3-3表示。

IpKaUs

(3-1)

KbIsIpIp100%

(3-2)

sp式中：

(3-3)

Ip------实际一次电流的方均根值； IS------数字量输出的方均根值；

Ka-----标准互感器额定一次电流方均根值与额定二次输出的方均根值之比； Kb-----被测互感器额定一次电流方均根值与额定二次输出的方均根值之比； US-----校验系统测量二次电压方均根值；

p----校验系统测量相位； s----数字量输出的相位；

3硬件设计说明

校验仪以虚拟仪器Lab VIEW为软件基础，结合计算机硬件及数据采集附件组成的电子式互感器校验系统。硬件结构如图3-3所示。

图3-3校验系统的硬件结构

通过连接计算机的NI数据采集卡进行数据采集和数据输出，利用计算机的网络通讯接口接收数据，校验仪的软件设计主要采用的是美国国家仪器公司推出的虚拟仪器软件Lab VIEW。

3.1模块描述

DAQ设备USB-6210数据采集卡，通过USB接口为自身供电，无需

外接电源，且带有自检测功能，可以在不同的温度环境下对A/D转换进行补偿，以避免温度的影响。同时有自稳零、ADC自校正等功能避免零点漂移，保证了测量精度。

3.2功能

校验系统的接口包括数据采集和同步输出。其中数据采集接口为模拟电压输入，同步输出接口为光脉冲输出。

3.3性能

采集卡的具体参数介绍如下： 1）总线：USB

2）模拟输入：16路AI(支持RSE、NRES、DIFF三种输入方式) 3）数字输出：4路PFO (TTL电平信号) 4）数字输入：4路PFI (TTL电平信号) 5）采样率：250KS/S 6）分辨率：16位

7）输入范围：-10V——+10V 8）触发方式：模拟或数字 9）绝对精度：310μV 10）灵敏度：10.1μV

3.4接口

输入信号一端接模拟输入通道AI0端口，另一端接系统地AI GND端口，接线方式如图3-5所示。

图3-5 通道AI0数据采集接口接线方式

PFI4为计数器输出端口，和D GND共同输出TTL脉冲信号，并通过光纤转接器转换成光同步信号，供被检互感器使用。接线方式如图3-6所示。

图3-6 通道PFI4同步输出接口接线方式

4软件设计说明

编译编辑环境及版本:labview 8.2 中文版 软件工程名称：交流电子式互感器稳态校验仪 可执行代码：校验仪.vi

4.1模块描述

[给出对该基本模块的简要描述，主要说明安排设计本模块的目的意义，并且，还要说明本模块的特点。]

4.2功能

校验仪的校准依据是两个不同互感器对同一信号采样得到的数据，校验结果精确可靠的首要条件，是保证两个装置在每次采样都在同一时刻。校验系统发送数字脉冲作为同步信号，利用上升沿控制自身及互感器的采样时刻，以确保采样数据真实有效。输出同步信号上升沿的同时，控制数据采集卡采样，并读取A/D转换后的输出数据作为标准互感器信号。被检互感器信号是遵循IEC-61850-9-1通讯规约的网络信号，由于IEC61850通讯规约的特殊性，普通的TCP/IP主机协议会将此数据报自动摒弃，导致数据报无法读取。为了绕过操作系统的协议栈来访问在网络上传输的原始数据包（raw packet），要求在操作系统核心内部，直接与网络接口驱动交互。通过访问网络底层来捕获数据。比对标准互感器信号和被检互感器信号后，计算得出被检互感器的比差、角差、频率等技术性能指标，并生成结果报表。

4.3性能

校验仪软件分为四个模块，结构如图4-1所示。

标准信号数据采集卡采集控制模块同步信号模块数据分析模块互感器被测信号网络通讯模块

图4-1 校验仪软件结构图

从图4-1可以看到，系统中四个模块并发运行。工作流程分为以下几步。

1）同步信号模块不断向数据采集卡和互感器输出同步信号。 2）收到同步信号时，采集控制模块控制数据采集卡开始连续采样，每当缓存满时，读取一次数据作为标准信号。缓存的大小根据参数自动分配为一秒钟数据所占空间。

3）同时，网络通讯模块持续接收来自互感器的网络数据，当缓存满时，读取一次数据作为被测信号。

4）数据分析模块根据不同的运行模式等待需要的数据，一旦数据准备好，便进行分析处理，将结果显示在界面上。

4.4流程逻辑

P1Ready to 网络通讯P2Ready to 数据分析监控Receive CT dataReceivedWaitCT data校验Wait A/D dataA/D dataProcessingOutputRead dataBuffer fullCT DatareadyCT Data processingOutputA/DCompleteCT dataCompleteReady to sendA/D Dataready比对分析P3分析CompleteSend 同步信号A/D finishRead data同步信号sentP4Ready to 触发 receive 触发Ready to A/DA/D Buffer full

图4-2 基于petri网的校验系统流程模型

图中P1-P4是四个并行任务起始点，表示模块初始化完成状态。其中P1表示网络通讯模块，P2表示数据分析模块，P3表示同步信号模块，P4表示采集控制模块。

P1：网络通讯任务处在初始化完成状态时，开始接收被检互感器数据，此时可能出现两种情况：缓存未满，继续接收数据；缓存满了，从缓

存中读取数据的同时继续接收数据，向数据处理任务发送消息通知数据已准备好。

P4：数据采集任务处在等待触发采集状态时，若收到同步信号，则开始采集数据，此时可能出现两种情况：缓存未满，继续采集数据；缓存满了，从缓存中读取数据的同时继续采集数据，向数据处理任务发送消息通知数据已准备好。第一次同步信号会触发数据采集任务开始采集数据，之后不再检测该信号。

P3：同步信号任务处在初始化完成状态时，开始持续发送同步信号。 P2：数据分析任务处在校验状态时，当收到来自P1和P4的消息后，将两组数据分别进行计算，计算结果再进行比对分析，将计算结果和比对结果输出，完成一次数据分析过程，然后继续等待消息。 数据分析任务处在监控状态时，只对来自P1的数据进行计算，将计算结果输出，完成一次数据分析过程，然后继续等待消息。

4.5设计方法（算法）

4.5.1同步进程算法

校验仪包括两个生产者和一个消费者，以及两个队列形式的多缓冲区。生产者Producer1产生标准互感器数据，放入队列Queue1；生产者Producer2产生被检互感器数据，放入队列Queue2；消费者Consumer从Queue1和Queue2中同时取出数据进行消费。如图4-3所示。

图4-3 进程同步算法示意图

进程间关系如下：

1）同步关系：只有在 Producer1向Queue1放入数据后，Consumer才能够从Queue1中取出数据消费；因此存在Consumer对于Producer1的同步依赖。

2）同步关系：只有在 Producer2向Queue2放入数据后，Consumer才能够从Queue2中取出数据消费；因此存在 Consumer对于Producer2的同步依依赖。

3）互斥关系：由于缓冲区采用了两个缓冲区队列，Producer放入数据的时候在队列尾缓冲区操作，Consumer取出数据的时候在队列缓冲区操作，因此避免了Producer和Consumer之间针对缓冲区的互斥关系。

4.5.2网络通信模块

当校验仪仪刚开始运行时，网络通讯模块首先收到的是互感器装置发送的未经过同步控制的无效数据，在采样节拍的值为0时，才是有效数据的起始点。以这个点为基准接收直到下个0点出现，所获得

的数据即为第一秒种的采样值。网络通讯模块工作流程如图4-8所示。

初始化网络接口调用DLL捕获网络数据包捕获到数据？N网络传输错误！YN符合协议标准？传输协议错误！Y解析出有效数据N节拍末尾？Y读取缓存数据 图4-8 网络通讯模块流程图

4.5.3数据处理模块

当来自网络通讯模块的帧数据流和来自采集控制模块的采集数据都已排入队列后，数据分析模块依照不同的工作状态从队列中取出数据，根据报文中解析出的互感器配置信息和输入的配置参数，经过数据重组建立被检互感器数据和标准互感器数据各自的等间隔离散采样点数组，数组长度为10K个字节，每个字节代表一个采样点。对两组数据分别进行DFT，计算出试品互感器和标准源的有效值、相位、频率。经过比对，得到被检互感器的比差、相差，即完成了一次

校验过程。基于Petrie网的建模如图4-9所示。

数据分析任务处在校验状态时，当收到被检互感器数据和标准互感器数据准备好的消息后，读取界面上输入的标准互感器配置参数对标准互感器数据进行比例变换和DFT运算，得到标准互感器测量结果。读取被检互感器数据中解析出的配置信息对被检互感器数据进行重组和DFT运算，得到被检互感器测量结果。将测量结果进行比对分析后输出，完成一次数据分析过程，然后继续等待消息。

数据分析任务处在监控状态时，只对来自被检互感器的数据进行计算，将计算结果输出，完成一次数据分析过程，然后继续等待消息。

Ready to 数据分析监控校验Wait 帧数据流Wait采集数据Read采集数据采集数据ready帧数据流readyRead帧数据流OutputWait配置信息Wait配置参数DataProcessing数据重组标准数据ready试品数据readyDFTDFT标准测量结果ready试品测量结果ready比对分析Output比对结果

图4-9 基于petri网的数据处理模块流程模型

4.5.4相位差的算法

离散傅里叶变换（DFT，Discrete Fourier Transform）能够在频域（数字频域）分析离散时间信号的频谱和离散系统的频响特性，适用于有限长序列等间隔采样的数字信号，使有限长时域离散序列与有限长频域离散序列建立起对应关系[20]。用DFT对信号进行频谱分析时，截取的信号长度越长，频率的分辨率越高，所得到的结果就接近与原

始信号频谱。

校验仪采每秒截取一次一秒种等间隔采样的离散时间信号进行分析，计算信号的有效值、相位和频率。DFT公式参照4-6。计算过程中令h=0，即可得到基波的有效值和相位，从频谱中查找最大峰值的频率，即为基波频率。

X(k)x(n)en0N1j2knN,k0,1,N1 (4-5)

设 X(k)A(k)jB(k),Q2A(k)NB(k)2N2N

x(n)cos(Qnk)n0N1x(n)sin(Qnk)n0N1 (4-6)

其中，N 为采样点数， x(n) 为各点的采样值。 各次谐波基波有效值Ch和相位h相位参照公式4-7。

ChAhBh22AharctanhBh (4-7)

4.5.4数据采集模块

采集控制模块完成的功能是控制数据采集卡对输入的模拟信号进行采样，从缓存中读取A/D转换后的数据，为下一步校验做准备。在校验系统中，同步信号是每秒发送一次，数据采集卡收到同步信号上升沿的时刻，触发A/D开始，当采样以10KHZ持续10K个点后，停止采样并从缓存中读取数据，等待下一次触发，以保证每一秒种采

样第一个点的时刻与同步信号上升沿一致。脉冲上升沿的t时刻和A/D采样时刻t1’完全一致的理想情况，在实际系统中是无法达到的。信号传输的过程总会消耗一定时间，t1’落后于t1。这一偏差在互感器的同步过程中更为明显，如图4-6所示。因此，需要数据采集卡延迟触发。

同步信号t11St2t1't1''采样时刻0线路电压0 图4-6 同步偏差示意图 数据采集模块的核心部分是对数据采集卡配置进行采样。首先创建一个采集任务；然后根据输入峰值、接入方式、物理通道三个参数创建虚拟的模拟电压测量通道；接着设置采样时钟的频率和连续采样模式；定义了触发方式以及延迟时间之后，开始执行任务；每当采集到10K个点时，就将数据从缓存中取出。

4.5.4同步信号模块

同步信号模块控制数据采集卡输出数字脉冲，作用是将电子式互感器的计数位清零，并同时触发数据采集卡开始采集。由于电子式互感器的计数节拍以秒为单位循环技术，所以将同步信号的频率f设为1HZ。选择脉冲宽度为125ms。

'110.02Sf'50 (4-1)

tt0.1250.1251f11T (4-2)

'f其中T’为正弦波周期，为正弦波频率，D为同步信号占空比，

t为同步信号脉冲宽度，T为同步信号周期，f为同步信号频率。由公式4-2得出占空比为0.125，如图4-4所示。

图4-4 同步信号示意图

5 IEC61850-9

根据ＩＥＣ６１８５０－９的介绍整理的本装置发送协议如下 层 名称 编号 MAC报头 1 2 3 4 5 6 7 0xff 0xff 0xff 0xff 0xff 0xff 0x00 目的地址：广播地址全1 内容 备注 链路层 8 9 10 11 12 13 14 0x11 0x5B 0x1F 0x49 0x24 0x81 0x00 0x80 0x00 源地址：网卡物理地址 标记协议标识TPID 优先权15 标记 16 标记控制信息TCI: 0-11:虚拟局域网标识VID缺省值为0； 12：规范的格式标识CFI缺省值为0; 13-15:优先级缺省值为4 以太网17 方式 以太网方式21 18 19 20 0x88 0xba 0x40 0x00 IEEE规定，固定值88BA APPID用于标识该帧数据时模拟量采样值还是用于区别关联的应用 ,缺省值0x4000,为模拟量采样值保留的值范围是0x4000~0x7fff Length:包括从APPID开始PDU 22 n*46+8+数据域字节的以太网PDU的8位位组数 的数目，即第19位开始到帧结束 23 24 25 26 30 31 32 33 34 应用协议控制信息27 28 29 0x00 0x00 0x00 0x00 0x80 n*46+2 保留1 这里取值0 保留2 这里取值0 标记 数据域的长度。假定数据域的字节数为n。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总字节数减1，第二个字节开始给出n，基于256，高位优先。 APCI 0x00 0x01 0x00 0x2c 0x02 ASDU的个数 ASDU长度 固定值:十进制44 逻辑结点（LNName） 固应 用 层 36 37 38 39 40 41 42 43 44 0x00 0x03 35 0x01 定值0x02 数据集名（DataSetName） 固定值0x01 逻辑设备名（LDName）需要自己设定 额定相电流 额定零序电流 额定相电压 额定时延 ASDU1 45 46 47 48 49 50 51 52 53 数据通道1 数据通道2 数据通道3 数据通道4 数据通道5 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 0x00 0x00 0x00 0x00 采样节拍(计数) 采样率 状态字2 状态字1 数据通道12 数据通道11 数据通道10 数据通道9 数据通道8 数据通道7 数据通道6 ASDU1 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 以太网数据的发送格式 按照上表填入发送缓冲区，直接发送即可。 以下是对上面表格的详细解释，

5.1以太网地址

地址域由全部“1”组成的以太网广播地址应被用作目标地址的缺省值。因此发送侧没有必要进行地址配置。然而作为一个可选性能，目标地址应当是可配置的，例如，通过改变组播传送地址可以借助交换机将合并单元与间隔层设备连接。

当使用交换机时源地址应使用唯一的以太网地址，不使用交换机时不要求地址的唯一性。源地址都根据IEC 61850-9-2部分的附录C规定的范围01-0C-CD-04-00-00～01-0C-CD-04-01-FF选取。

5.2优先权标记/虚拟局域网

按照IEEE 802.1Q，优先权标记用于把和保护相关的时间紧迫、高优先级的总线传输与量大而优先级又低的总线负载分离开来。

标记头的结构：

8位 位组 1 2 3 TCI 4 TPID值：0x8100

User Priority：三位，User priority 的值应在配置时进行设置，以便将模拟量采样值和时间紧迫的、保护相关的GOOSE信息与低优先级的总线负载相区别。缺省的优先级为4。

CFI：一位[0]，Length后无嵌入的RIF域/以太网标记帧中有类型域。 VID：支持虚拟局域网是一种可选的机制，如果采用了这种机制，那么配置时应设置虚拟局域网标识(VID)。另外，虚拟局域网标识VID缺省值为0。

VID TPI0x8100 D User priority CFI VID 8 7 6 5 4 3 2 1 5.3以太网类

基于ISO/IEC 8802-3 MAC子层的以太网类型将由IEEE 著作权注册机构进行注册。所注册的以太网型（Ethertype）值为88-BA(16进制)。模拟量缓冲区的更新是直接映射到所保留的以太网类型和以太网类

型PDU上。 以太网类PDU结构：

8位位

组 1 2 3 4 5

以太6

网类7

型8

PDU 9 10 11 … m+2

Reserved2 APDU Reserved1 Ethertype APPID Length 8 7 6 5 4 3 2 1 APPID：应用标识。APPID用于选择包含模拟量采样值的信息和用于区别关联的应用。为模拟量采样值保留的APPID值范围是0x4000～0x7FFF。缺省值为0x4000。缺省值表示APPID没有被配置。配置系统时将强烈推荐将APPIP配置为系统中的唯一值。

Length：包括从APPID开始的以太网型PDU的8位位组的数目，其

值为8＋m(m<1480)。

Reserved1/Reserved2：用于将来的标准化应用。 APDU：应用规约数据单元。

5.4应用层－应用规约数据单元（APDU）

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。 详细资料如图22所示。

APCI (应用规约控制信息) ASDU's (应用服务数据单元) Tag Length No. of ASDUs (UI16) ASDU 1 ASDU 2 ASDU n APDU (应用规约控制单元) 若干ASDU合成一帧的串连

与基本编码规则(BER)相关的ASN.1语法被用来对在过程层传输的模拟量采样值信息进行编码。

为进行传送，模拟量采样值缓冲区按下表详述的方法进行编码。

用于模拟量采样值缓冲区传送的编码 按IEC61850-7-2篇的抽象本标准中的代备注 缓冲格式 属性名称 属性类型 码 8位位组：tag 规则编码。 8位位组串：Length按ASN.1基本编 Length UI16：ASDU的 数目 ASDU的数目。 VISIBLE MsvID STRING PACKED OptFlds LIST ObjectReferenDatSet ce LNName DataSetNaUI8： UI8： 未映射 UI16：Length ASDU的长度 8位位组串 网报头的一部分。 当报头加入加入的MAC广播地址是以太被写入采样值缓冲区的码规则编码。 被链接成一个APDU并 Tag按ASN.1基本编码me LDName Sample[1…n] SmpCnt RefrTim UI16： 数据集实例成公共数据类的参见编者注 员的值 INT16U TimeStamp 编码 计数器规范参见IEC UI16 60044-8 未映射 配置信息的版本号，逻ConfRev INT32U UI8 辑设备配置每改变一次加1，缺省值为NULL 参见IEC 60044-8状态SmpSynch BOOLEAN 字的“NotSynch”属性 0=未定义； SmpRate INT16U UI8 1～255＝与fr相应的每周波采样值的数目 注：为对采样值进行编码，对SIG采用了公共数据类编码规则。基本数据集中的采样值和状态属性的映射按照IEC 60044-8的规范进行了优化。并不要求所有的互感器都连接到合并器。在基本数据集中电流或者电压未采用的值发送时置0，并且置相应的数据无效标志位。

APDU的Tag的类型为上下文说明（10B），格式为基本格式（0），值为9-1-PDU（0），按ASN.1编码为0x80。

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总字节数减1，第二个字节开始给出n，基于256，高位优先。

APDU的数据域包括ASDU的数目和若干

ASDU。ASDU的数目为双字节无符号整数，高位优先。

5.5应用层－应用服务数据单元（ASDU）

应用服务数据单元为IEC 60044-8的通用数据帧。应用服务数据单元还包含了一些标识符（如逻辑节点名、逻辑设备名等）以和IEC 61850-9-1兼容。 数据集长度

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

长度域包含随后的数据集长度。这个长度不包括长度域本身。按IEC 60044-8规定，长度总是44（十进制）。 逻辑节点名(LLName)

类型为8位枚举型，值域为<0..255>。 逻辑节点名总为2。 数据集名(DataSetName)

类型为8枚举型，值域为<0..255>。

数据集名是唯一的数字，用于标识数据集结构，也就是数据通道的分

配。这里允许的取值有01或0xFE（十进制2）。

表10定义了DataSetName为01时数据通道到信号源的分配。 DataSetName=01（通用应用）的数据通道映射 DataSetName 01 信号源 对象路径名 参考值 比例因子（见表 3） 数据通道1 A相电流.PhsATCTR.Amps 保护用 数据通道2 B相电流.PhsBTCTR.Amps 保护用 数据通道3 C相电流.PhsCTCTR.Amps 保护用 数据通道4 零序电流 NeutTCTR.Amps 额定相电SCP 流 额定相电SCP 流 额定相电SCP 流 额定零序SCM 电流 数据通道5 A相电流.PhsA2TCTR.Amps 额定相电SCM 测量用 数据通道6 流 B相电流.PhsB2TCTR.Amps 额定相电SCM 测量用 流 数据通道7 C相电流.PhsC2TCTR.Amps 额定相电SCM 测量用 流 额定相电SV 压 数据通道8 A相电压 PhsATVTR.Volts 数据通道9 B相电压 PhsBTVTR.Volts 额定相电SV 压 数据通道10 C相电压 PhsCTVTR.Volts 额定相电SV 压 数据通道11 零序电压 NeutTVTR.Volts 额定相电SV 压 数据通道12 母线电压 BBTVTR.Volts 额定相电SV 压 注 对象路径名参见IEC 61850-9-1。 DataSetName为0xFE时表示特殊应用数据集，在表10的通道映射不能满足应用要求时使用。这时合并器将通过一定形式将数据集定义提供给二次设备。

DataSetName的值不能在运行时改变，也就时说在出厂前的设计和配置时便确定数据通道的分配。 逻辑设备名(LDName)

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

逻辑设备名在一个变电站中是唯一的，用于标志数据集的来源。逻辑设备名可以在安装时设置。 额定相电流(PhsA.Artg)。

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

注：参照IEC 61850-7-4每相可以拥有自己的额定值。为了信息模型能被通用数据集包含，我们选择A相代表三相。

给出额定相电流，单位是安培。

注：这个值是可选的。如果不使用这个值，用0替代它。这时应象使用传统互感器一样设置接收者。如果不设置接收者，就必须传送它，这样可以减少设备配置错误的风险，也可简化设置工作。 额定零序电流(Neut.Artg)。

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。 给出额定零序电流，单位是安培。

注：这个值是可选的。如果不使用这个值，用0替代它。这时应象使用传统互感器一样设置接收者。如果不设置接收者，就必须传送它，这样可以减少设备配置错误的风险，也可简化设置工作。 额定相电压和额定零序电压(PhsA.Vrtg)。 类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

注：参照IEC 61850-7-4每相可以拥有自己的额定值。为了信息模型能被通用数据集包含，我们选择A相代表三相和零序电压额定值。 给出额定相电压，单位是1310kV。这样选择单位是为了避免换算时产生误差。

例如互感器额定电压为500kV，则额定相电压为5003kV，在数据帧里表示为50033105000。

注：这个值是可选的。如果不使用这个值，用0替代它。这时应象使用传统互感器一样设置接收者。如果不设置接收者，就必须传送它，这样可以减少设备配置错误的风险，也可简化设置工作。 额定延迟时间

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

给出模数转换和数据处理带来的延时的额定值，单位是s。 设发数据帧开始发出时刻为tc，这一帧数据表示的电流电压在一次侧出现的时刻为tp，则延迟时间为tc－tp。

互感器额定延迟时间为500s，允许误差范围-100%～+10%。 数据通道1～数据通道12（DataChannel#1～DataChannel#2） 类型为16位整数，值域为<-32768..32767>。

12个数据通道给出各个信号源的瞬时值，通道分配由数据集名决定，参见数据集名的说明。

保护用相电流的比例因子由保护用电子式电流互感器额定输出值确定，测量用相电流的比例因子由测量用电子式电流互感器额定输出值确定（参见表10）。

例如一个保护用电子式电流互感器的一次额定电流为4000A（有效值），额定输出（SCP）为0x01CF（有效值，量程标志为0）。数据通道输出的数值，如0x2DF0对应一次电流瞬时值为

0x2DF0/0x01CF4000A101598A。

如果发生溢出，正溢出的输出码为0x7FFF，负溢出的输出码为0x8000。

如果传感器输出的是电流的导数，则比例因子应考虑一次电流的额定角频率（2fr）。

相电压、零序电流和零序电压的比例因子类似于相电流。

零序电流如果是由三相电流计算而来，在任一相溢出时就按溢出处

理。零序电压也一样。 采样计数器(SmpCtr)

类型为16位无符号整数，值域为<0..65535>。

这个16位采样计数器用于检查数据内容是否被连续刷新。每发送一个新的采样数据集，计数器增加1，溢出后回到0重新开始计数。 当合并器使用同步脉冲时，合并器收到每个同步脉冲都将把采样计数器清零。采样计数器为零的数据帧的数据对应同步脉冲发生时刻的一次电流电压。 采样速率（SmpRate）

类型为8位无符号整数，值域为<0..255>。

给出额定频率下每周波时间内输出的采样数据集数目，为0时无意义。这里采样速率等于互感器的数据速率。 配置版本号（SmpRate）

类型为8位无符号整数，值域为<0..255>。 在每次修改逻辑设备配置时增加1，缺省值为0。 状态字(StatusWord#1 和 StatusWord#2) 类型为16位布尔量集。 它们的解释见图23和图24。

如果某个数据通道未使用，则其响应的状态标志置为无效，数据通道内容置为0x0000。

如果一个传感器故障，其相应的状态标志置为无效，并将需要维护标志（LPHD.PHHealth）置位。

在唤醒期间数据无效，所有的数据无效标志和唤醒指示标志都置位。 同步脉冲丢失或无效标志在下面逻辑满足时置位：[[同步脉冲丢失 或 同步脉冲无效] 与 [合并器的内部时钟漂移大于额定相位误差的二分之1]]。 状态字 解释 １ 第0位 需要维护0：正常 备注 （LPHD.PHHealth） 1：告警（需要维护） 第1位 模式（LLN0.Mode） 0：正常运行 1：测试 第2位 唤醒期间指示 0：正常，数据有效 在唤醒期间被 唤醒期间数据无效1：唤醒期间，数据置位 指示 第3位 合并器同步方式 无效 0：不能使用插值算 法同步 1：可以使用插值算法同步 第4位 合并器同步标志 0：采样已同步 如果使用插值1：同步丢失或无效 算法，这个位将总是1 第5位 数据通道1无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第6位 数据通道2无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第7位 数据通道3无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第8位 数据通道4无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第9位 数据通道5无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第10位 数据通道6无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第11位 数据通道7无效标志 0：数据有效 1：数据无效 第12位 电流传感器类型 0：电流值 1：电流的导数 在使用Rogowski线圈且没有积分环节时置位。 第13位 量程标志 0：保护电流比例因 子SCP＝0x01CF 1：保护电流比例因子SCP＝0x00E7 第14位 备用 第15位 备用

状态字 解释 ２ 第0位 数据通道8无效标0：数据有效 志 1：数据无效 备注 第1位 数据通道9无效标0：数据有效 志 1：数据无效 第2位 数据通道10无效标0：数据有效 志 1：数据无效 第3位 数据通道11无效标0：数据有效 志 1：数据无效 第4位 数据通道12无效标0：数据有效 志 第5位 备用 第6位 备用 第7位 备用 第8位 自定义 第9位 自定义 第10位 自定义 第11位 自定义 第12位 自定义 第13位 自定义 1：数据无效 第14位 自定义 第15位 自定义

应用服务单元（ASDU）内容 报头 数据集 27 msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb msb 26 25 24 23 22 数据集长度（ ＝44dec） 21 逻辑节点名（LNName＝02） 数据集名（DataSetName） 逻辑设备名（LDName） 20 lsb lsb lsb lsb 额定相电流（PhsA.Artg） lsb 额定零序电流（Neut.Artg） lsb 额定相电压（PhsA.Vrtg） lsb 额定延迟时间（PhsA.Vrtg） lsb 数据通道1（DataChannel#1） lsb 数据通道2（DataChannel#2） lsb 数据通道3（DataChannel#3） lsb 数据通道4（DataChannel#4） lsb 数据通道5（DataChannel#5） lsb 数据通道6（DataChannel#6） lsb 数据通道7（DataChannel#7） lsb 数据通道8（DataChannel#8） lsb 数据通道9（DataChannel#9） lsb 数据通道10（DataChannel#10） lsb 数据通道11（DataChannel#11） lsb

msb msb msb msb msb 数据通道12（DataChannel#12） lsb 状态字1（StatusWord#1） lsb 状态字2（StatusWord#2） lsb 采样计数器 lsb lsb 采样速率 lsb msb 配置版本号