IEC 104

电力调度通信协议

定义

IEC 104(IEC 60870-5-104)是电力调度自动化主站与变电站、RTU 间的标准通信协议,基于 TCP/IP,采用 ASDU 数据单元。支持遥测、遥信、遥控、遥调及带时标的事件顺序记录(SOE)。中国电力调度 SCADA 系统普遍采用 IEC 104。达希 RTU 支持 IEC 104 接入省调、地调主站。

协议结构

IEC 104 在 IEC 101(串口版)基础上扩展为 TCP/IP 传输,默认端口 2404。APDU 由启动字符、长度、控制域、ASDU 组成。ASDU 包含类型标识、可变结构、传送原因、公共地址、信息体等。常用类型:M_SP_NA_1(单点遥信)、M_ME_NC_1(浮点遥测)、C_SC_NA_1(单点遥控)、C_DC_NA_1(双点遥控)等。支持总召唤、时钟同步、突发传输。

与 DNP3 对比

DNP3 在北美及部分亚太地区占主导;IEC 104 在中国、欧洲电力调度中广泛采用。两者均支持四遥与 SOE,但帧格式、对象模型、安全机制不同。选型需根据主站系统、区域规范。部分 RTU 同时支持 IEC 104 与 DNP3,满足不同项目需求。

应用场景

变电站 RTU 与省调/地调主站通信;配电自动化 FTU、DTU 与主站通信;新能源场站监控;水处理、油气管道 SCADA。工业网关可将 IEC 104 数据转换为 Modbus、OPC UA,接入第三方平台。电力行业对协议合规性、安全认证要求高,选型时需确认产品认证与主站兼容性。

总召唤与突发上送

本协议在传输控制协议上承载应用数据单元。启动字符和长度之后是控制域,后面才是类型标识、传送原因、公共地址和信息体。总召唤用来得到当前断面,突发上送用来报告变化,时钟同步用来对齐时标。只有突发、没有总召唤,主站重启后不知道开关当前状态;只有周期总召唤、没有突发,两次召唤之间的短时变位留不下来。遥控通常先选择再执行,选择有有效时间,超时未执行应作废。双点遥信的两个比特表示合、分和不确定,不能按单点的零和一直接翻译。

使用条件是公共地址、信息体地址和类型标识与主站数据库一致,端口和链路确认参数两边相同。序号要连续,序号错误会导致链路重建。带时标的类型和不带时标的类型不要替用,替用后主站可能拒收或把到达时间写成发生时间。品质描述词里的无效、溢出和被取代,必须送到主站画面,不能在网关里剥掉。冗余主站之间谁可以发遥控,要在工程上规定,两台同时发执行会造成重复操作。

公共地址和遥控选择

信息体地址整体错一位时,链路测试仍然通过,遥测显示到相邻间隔上。公共地址配错则整站数据被主站丢弃,从站侧却看到发送成功。类型标识用了主站未配置的浮点或标度化格式,数值会被拒绝或误缩放。时钟未同步时,顺序事件的时标全部偏离一个固定量,事故顺序会排错,偏差不随机,所以不像通信丢包。

选择成功后如果现场又改了压板或远方当地开关,执行应失败,主站若忽略否定确认就会显示遥控成功。测试帧只证明传输层还活着,不证明点表正确。把另一厂家的信息体地址表套用过来,是调试后期最难发现的问题,因为每个点都有数,只是物理含义不对。与其他系统转发时要保持传送原因,周期值和突发值的处理不同,都写成同一品质会让主站告警逻辑失效。通道中断恢复后应主动做一次总召唤和时钟同步,不要等下一个计划周期。

否定确认与传送原因

选择成功不等于执行成功。执行前压板、远方当地开关或另一条闭锁变了,从站应回否定确认。主站把否定确认显示成操作成功,调度画面和现场位置就会相反。测试帧只证明传输还活着,总召唤才证明点表有当前断面。通信恢复后的第一件事是总召唤和时钟同步,而不是等待下一个计划周期。

信息体地址错一位时每个点都有数,只是错在相邻间隔,这种错误链路测试发现不了,要用现场传动核对。公共地址错则整站被丢弃,从站侧仍然发送成功。转发到其他系统时保留传送原因和品质,周期量与突发量不能写成同一种质量。双主站的遥控权互斥,同时执行会重复动作。时标的固定偏差说明时钟没对齐,不像丢包那样随机,事故顺序会因此排错。

信息体地址的连续排列只是常见做法,不是协议保证。中间空号、插入备用点之后,主站若按顺序自动生成地址,会把后面的点全部错位。类型标识决定数值怎么解码,标度化值和浮点值不能靠看起来接近来判断谁对。品质里的被取代、闭锁和无效要显示成不同图标,统一成“坏”会让操作员无法区分是检修还是故障。遥控选择的有效时间在从站侧计时,主站界面上的倒计时只是提示,以从站拒绝为准。时钟同步的传送原因和总召唤不同,网关若把所有原因改成周期,主站的事故追忆会丢掉突发顺序。通道恢复后的总召唤完成之前,画面上的开关状态应标记为旧值。

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