IEC 61850：GOOSE报文详细解析（下篇）

🐈前置知识

🐈一、GOOSE报文结构

🐈‍⬛1.1 报文头（共26字节）

1、MAC地址（12字节）

2、Tag标签头信息（4字节）（可选字段）

3、Ethertype以太网类型值（2字节）

4、APPID应用标识（2字节）

5、Length长度字段（2字节）

6、Reserved保留位（4字节）

🐈‍⬛1.2 应用协议数据单元APDU

1、APDU数据T-L（TL格式）

2、GoCBRef（TLV格式）：GOOSE控制块引用

3、Time Allowed to Live（TLV格式）：最长等待时长

4、DataSet（TLV格式）：数据集引用名

5、GoID（TLV格式）：GOOSE报文唯一标识

6、StNum时间（TLV格式）：事件时标（t）

7、StNum值（TLV格式）：状态号

8、SqNum值（TLV格式）：顺序号

9、Test（TLV格式）：检修标识

10、ConfRev（TLV格式）：配置版本号

11、NdsCom（TLV格式）：未配置标志

12、NumDataSetEntries（TLV格式）：数据集条目数

13、GOOSE数据T-L（TL格式）：字节数量Data

14、AllData（TLV格式）：全体数据项，由许多TLV链组成

15、补充说明GOOSE数据的q属性

🐈‍⬛1.3 尾部填充与帧校验域（PAD/FCS 段）

1、MAC 填充（PAD，若干0x00）

2、MAC 计算检验（CRC，4 字节）⭐⭐⭐

🐈二、GOOSE报文字段速查表⭐⭐⭐⭐⭐⭐

🐈‍⬛2.1 GOOSE的报文帧格式

🐈‍⬛2.2 GOOSE的APDU格式

🐈前置知识

详见GOOSE报文详细解析（上篇）

GOOSE报文详细解析（上篇）https://blog.csdn.net/m0_62876521/article/details/161718719

🐈一、GOOSE报文结构

🐈‍⬛1.1 报文头（共26字节）

GOOSE报文头由以太网数据帧18字节 + GOOSE报文头8字节组成，共计26字节。

1、MAC地址（12字节）

• 目的地址（6字节）：GOOSE报文目的地址前四个字节固定为"01-0C-CD-01"，第四个字节为"01"时代表GOOSE。后两字节按应用层 GOOSE 控制块 APPID分配，拥有相同APPID的MAC也是相同的。

  IEC61850规定GOOSE报文目的地址取值范围为01-0C-CD-01-00-00到01-0C-CD-01-01-FF，一共有512个可用组播MAC地址

• 源地址（6字节）：发送方设备的MAC地址。

2、Tag标签头信息（4字节）（可选字段）

TPID（2字节）+ TCI（2字节），共4字节。

IEC61850仅推荐 GOOSE 划分 VLAN，VLAN 标签在 GOOSE 协议定义里是可选字段，非强制必填，这个点我们会在后续其他文章中继续关注。

（1）TPID（Tag Protocol Identifier）标签协议标识（2字节）

• 固定为0x8100

• 交换机接收到帧，读到0x8100就判定帧携带VLAN标签，继续解析后面TCI

（2）TCI（Tag Control Information）标签控制信息（2字节）

TCI=PCP+DEI+VID

3、Ethertype以太网类型值（2字节）

• 0x88B8，代表该数据帧是一个GOOSE报文

• 0x88BA，代表该数据帧是一个SMV报文

• 0x88B9，代表该数据帧是一个GSSE报文

• IEC 61850中各种报文的以太网类型已经由IEEE的著作权注册机构进行了注册，是独一无二的

4、APPID应用标识（2字节）

• 取值范围：0x0001 ~ 0x3FFF，代表当前数据流的应用编号。

• 同一变电站内/同一组播网段里，所有GOOSE、SV流的APPID不能重复，用来唯一标识一组GOOSE控制块/SV采样值流，拥有相同APPID的MAC也是相同的。

• 收到报文后，设备通过APPID匹配本地配置，判断是哪一路业务数据。

有时候，APPID和MAC地址最后两个字节完全一样，因为都具有唯一性，所以常作为标识。

5、Length长度字段（2字节）

• 表示数据帧从应用标识APPID（2字节）开始到应用协议数据单元APDU结束的部分共有多少个字节，注意虽然Length排在APPID之后，但是总长度是从APPID开始算的。

6、Reserved保留位（4字节）

• Reserved 1（2字节）+ Reserved 2（2字节），共4字节

• 默认值为"00 00 00 00"

🐈‍⬛1.2 应用协议数据单元APDU

1、APDU数据T-L（TL格式）

标记61H，长度可变。标志GOOSE的APDU正式开始。

2、GoCBRef（TLV格式）：GOOSE控制块引用

（1）作用：用于在SCD/ICD模型、报文、配置文件中精准定位某一个GOOSE控制块。遵循IEC 61850分层命名规则，全站唯一。

（2）命名格式：IED名称/访问点/逻辑设备/逻辑节点.控制块名

• 举例：IED1/AP1/LD1/XCBR1.GO$GOOSE1

（3）功能约束 FC：

给数据对象划分用途标签，限定这条数据能干什么、哪种报文能带它

• gocbRef → GOOSE 控制块 → FC=GO，数据进入 GOOSE 数据集，通过 GOOSE（0x88B8）组播发送。

• svcbRef → SV 采样控制块 → FC=SV，数据进入 SV 数据集，通过 SV（0x88BA）组播发送。

3、Time Allowed to Live（TLV格式）：最长等待时长

• 允许生存时间 / 存活超时时间

• 心跳保活机制：GOOSE除了变位突发报文，还会周期发送心跳报文

  • 正常工况：发送端按固定周期发GOOSE心跳帧，接收端每次收到报文，刷新本地超时计时器。心跳发送间隔 < TAL，计时器永远达不到TAL，链路状态正常

  • 异常工况：接收端持续收不到报文，计时器不断累加；一旦计时 ≥ TAL，则判定断网/装置死机/链路中断，立即上送GOOSE通信中断告警

4、DataSet（TLV格式）：数据集引用名

（1）本质：把多个遥信、遥测等数据打包成一组，GOOSE/SV 按整包上送，不单点单发。

（2）绑定关系：

• 1 个 GOCB（GOOSE 控制块）只能绑定 1 个 DataSet；

• 1 个 DataSet可被多个 GOCB/SVCB 共用。

（3）报文作用：报文中携带数据集名称，接收方依靠名称匹配本地数据集，解包取出所有点位数据。

（4）命名规则：全站唯一，防止订阅匹配错误。

5、GoID（TLV格式）：GOOSE报文唯一标识

• 每个GOOSE报文的唯一性标识

• 接收方通过对目的地址、APPID和goID等参数进行检查，判断是否是其所订阅的报文

订阅过滤机制🔅：

接收端收到GOOSE帧后，依次校验：目的MAC地址 → APPID → GOID，全部匹配才解析数据，否则直接丢弃报文。

• 目的MAC：大铁门（拦大流量）

• APPID：应用门（区分不同业务流）

• GOID：身份牌（最终确认是不是我要订阅的这路GOOSE）

6、StNum时间（TLV格式）：事件时标（t）

• GOOSE报文产生时的时标，其值为GOOSE数据发生变位的时间，即状态号StNum加1时候的UTC格林威治时间，国内本地时间 = UTC时间 + 8小时。

  记录数据变位、stNum自增的真实发生时刻，而不是报文发送时间！

• 最后一个字节代表品质因数，时间品质反应最后一次状态变位发生时候的时间品质，而不是当前状态的时间品质

7、StNum值（TLV格式）：状态号

• 用于记录GOOSE数据发生变位的总次数。

• 变位时自增1，稳态保持不变。

• 稳态周期补发报文，stNum 数值不变。

8、SqNum值（TLV格式）：顺序号

• 用于记录稳态情况下报文重复发出的帧数。

• 装置每发出一帧GOOSE报文，SqNum应加1。

• 当有GOOSE数据变化时，StNum+1 ，SqNum归0，从头开始重新计数。

9、Test（TLV格式）：检修标识

• 布尔型（True/False），用于标记发送端装置检修状态

• 跨装置检修闭锁的核心机制

只要装置检修压板状态改变，后续所有发出的GOOSE报文，test位同步更新：

• 检修压板投入 → test = True

• 检修压板退出 → test = False

接收装置必须比对自身检修压板状态与报文内test位：

• 状态一致（同为检修/非检修）：报文判定有效，正常解析、执行动作、上送信号

• 状态不一致：报文判定无效，直接闭锁，不执行跳闸、联跳等危险动作，仅可做监视

10、ConfRev（TLV格式）：配置版本号

• 整型字段，标记GOOSE数据集的配置变更次数

（1）初始值：数据集首次配置完成后，赋予初始版本

（2）触发自增：只要数据集内容/结构改动，confRev就+1

• 模型中增、删数据成员

• 调整数据项排列顺序

• 修改数据集关联属性

（3）不触发自增：仅修改压板、APPID、MAC、心跳周期、TAL、goID等非数据集本身参数，版本号不变

（4）接收端校验逻辑：

接收装置本地缓存已订阅流的ConfRev；若报文版本号 ≠ 本地记录，判定两端数据集配置不一致，上送配置不匹配告警，停止解析执行业务，避免因点位错位导致误动。

11、NdsCom（TLV格式）：未配置标志

• 布尔型变量，用于指示GOOSE链路/控制块是否需要进一步配置

• 校验优先级很高

接收设备收到报文后，会先检查该位：

• 为True：判定链路未就绪，通常闭锁业务动作、仅做状态监视，不上送有效遥信/不执行联跳。抓包看到ndsCom=True，直接定位模型/配置未下装完整，不用逐条核对参数

• 为False：配置正常，结合test、confRev等其他校验项，正常处理报文

触发ndsCom变更的场景：

12、NumDataSetEntries（TLV格式）：数据集条目数

• GOOSE数据的ASN.1编码单元个数

• 其值为多少即代表该GOOSE数据集中含有多少个成员，相应地报文AllData部分含有多少个数据项（一整个TLV链算一个数据项）

13、GOOSE数据T-L（TL格式）：字节数量Data

• GOOSE数据T-L格式，该部分是GOOSE报文所传输的数据当前值。

• 该部分各个条目的含义、先后次序和所属的数据类型都是由配置文件中的GOOSE数据集定义的。长度即为AllData中全部数据的总字节长度。

14、AllData（TLV格式）：全体数据项，由许多TLV链组成

8301 00是一个数据项，对应NumDataSetEntries=1，对应Data=3；

8301 008403 03 00 009108 00 00 00 00 00 00 00 00是三个数据项，对应NumDataSetEntries=3，对应Data=18。

（1）GOOSE状态：RPIT/XCBR1.Pos.stVal（数据1），标记=83H，长度=1字节

含义：断路器本体实际分合位置值（双点位）

用途：GOOSE 核心变位数据，分合闸变位优先触发 GOOSE 推送

双点规范取值：0：中间位置、1：分位、2：合位、3：异常故障位

（2）GOOSE状态：RPIT/XCBR1.Pos.q（数据2），标记=84H，长度=2字节

含义：位置数据质量品质码（2 字节 IEC61850 品质标志）

用途：用来判断 stVal 位置数据是否可信、有无异常失真

（3）GOOSE状态：RPIT/XCBR1.Pos.t（数据3），标记=91H，长度=8字节

含义：断路器位置最近一次变位的 UTC 高精度时间戳（IEEE64bit 时间，秒 + 纳秒）

用途：记录分合闸动作发生时刻，故障时序溯源、多间隔开关动作先后顺序校对

（4）GOOSE整型：RPIT/DT1ZBAT1.Vol.mag.i（数据4），标记=85H，长度=4字节

（5）GOOSE浮点：RPIT/DT1ZBAT1.Vol.mag.f（数据5），标记=87H，长度=5字节，固定前缀08H

15、补充说明GOOSE数据的q属性

GOOSE状态：RPIT/XCBR1.Pos.q（数据2），标记=84H，长度=2字节

🐈‍⬛1.3 尾部填充与帧校验域（PAD/FCS 段）

1、MAC 填充（PAD，若干0x00）

（1）位置：APDU之后、CRC 之前，字段长度可变、按需添加若干0x00，无则空缺。

（2）作用：以太网整帧（目的 MAC～末尾 CRC）最小 64 字节。

• 标准无 VLAN 帧

  • 以太网帧头固定：DMAC (6)+SMAC (6)+EtherType (2) = 14字节

  • 末尾CRC固定：4字节

  • APDU+PAD最小：46字节

    • 若APDU 实际长度＜46 字节 → 补充 PAD（全 0x00）补齐至 46 字节

    • 若APDU≥46 字节 → 无填充字节

• 带 VLAN (802.1Q) 标签

  • 以太网帧头固定：DMAC (6)+SMAC (6)+VLAN(TPID(2)+TCI(2))+EtherType (2) = 18字节

  • 末尾CRC固定：4字节

  • APDU+PAD最小：42字节

    • 若APDU 实际长度＜42 字节 → 补充 PAD（全 0x00）补齐至 42 字节

    • 若APDU≥42 字节 → 无填充字节

2、MAC 计算检验（CRC，4 字节）⭐⭐⭐

（1）长度：固定4 字节（32bit）

（2）范围：从 GOOSE 报文头起到 APDU 最后一字节，包含PAD，不含 CRC本身。

（3）CRC报文存放：低字节在前、高字节在后（小端 ）

例：CRC 计算结果 = 0x11223344

报文存放：44 33 22 11（首字节：低 8 位，第四字节：高 8 位）

（4）算法：CRC-32-IEEE（标准 IEEE 802.3 CRC32）

• 初始值：0xFFFFFFFF

• 多项式：0xEDB88320

• 结果异或值：0xFFFFFFFF

运算过程描述：

1. 寄存器一开始 =0xFFFFFFFF，把每一个字节依次丢进去运算;

2. 先取当前字节最低 1 位（bit0），与寄存器最低位 XOR，寄存器右移 1 位;

3. 如果XOR 结果 = 1，寄存器异或多项式 0xEDB88320；

4. 如果XOR 结果 = 0，不异或，直接继续，然后处理字节的bit1 → bit2 → ... → bit7;

5. 一个字节处理完，继续下一个字节，所有字节算完后，用此结果再次异或0xFFFFFFFF，最后得到最终 CRC 结果。

（5）算法过程示例：

CRC初始值：0xFFFFFFFF

待检验数据：00000000

• 第一次循环开始：bit0 = 0

• XOR 结果 = bit0 ⊕ CRC最低位 = 0 ^ 1 = 1

• CRC右移1位，低位去1，高位补0 ：0xFFFFFFFF→ 0x7FFFFFFF

• XOR 结果 = 1，寄存器 0x7FFFFFFF异或多项式 0xEDB88320

• 0x7FFFFFFF ^ 0xEDB88320= 0x92477CDF

• 仿照次循环进行剩余7此循环

• 循环结束后结果为0xD202EF8D，用此结果再次异或0xFFFFFFFF得到最终结果

• 最终结果为0x2DFD1072

• 小端方式存放到报文中为72 10 FD 2D

（6）作用

• 链路差错校验：接收方重新计算整包 CRC，和报文末尾 4 字节比对，不一致直接丢弃报文； 完全一样则校验正确，报文有效。

• 防止传输中 AllData 内点位值、品质 q、时标 t、浮点数据出现比特畸变。

🐈二、GOOSE报文字段速查表⭐⭐⭐⭐⭐⭐

🐈‍⬛2.1 GOOSE的报文帧格式

🐈‍⬛2.2 GOOSE的APDU格式