淺析IEC60870-5-104規約的變電站、發電廠接入技術要求

汪燕鄒宇

(1.四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300；2.四川華能涪江水電有限責任公司，四川 成都 610000)

引言

IEC60870-5-104遠動規約 (簡稱 IEC 104規約)作為采用標準傳輸協議子集的IEC60870-5-101遠動規約的網絡訪問，是國際電工委員會電力系統控制及其通信技術委員會根據形勢發展的要求制定調度自動化系統和變電站自動化系統的數據通信標準，規定了IEC60870-5-101的應用層與TCP/IP提供的傳輸功能的結合。因為其靈活、簡單、經濟的優勢，在電力系統中的應用越發廣泛，但由于104規約在制定過程中預留的可定制項較多，不同廠家、設備的規約解釋與處理方式不盡相同，給廠站遠動信息接入帶來了一定困難。為提升電網廠站自動化信息接入標準化、規范化水平，滿足智能電網調度技術支持系統建設要求，制定符合各地區實際情況的廠站端設備要求及統一的規約規范就顯得尤為重要。

1.IEC60870-5-104遠動規約簡述

IEC-60870-5-104遠動規約使用的參考模型源出于開放式系統互聯的ISO-OSI參考模型，但它只采用其中的5層，其結構如下圖所示

可見，IEC60870-5-104實際上是將IEC60870-5-101與TCP／IP提供的網絡傳輸功能相組合，使得IEC60870-5-101在TCP／IP內各種網絡類型都可使用。在5層參考模型中，IEC 104實際上處于應用層協議的位置；為了保證可靠地傳輸遠動數據，IEC 104規定傳輸層使用的是TCP協議，對應的端口號是TCP端口2404，并且此端口號已經得到IANA（互聯網地址分配機構）的確認。

2.物理層要求。RJ45或光纖接口，IEEE802.3標準。

3.傳輸層要求

3.1.傳輸規則。采用平衡式傳輸方式，鏈路的連接由控制站發起。端口號：2404。

3.2.連接過程

可同時與多個被控站建立鏈接，并啟動數據傳輸，發送總召喚命令。被控站應能同時響應。被控站可配置授權地址，使用授權地址外的TCP訪問，被控站應拒絕。

3.3.啟/停傳輸機制的應用

鏈路重建后,被控站處于STOPDT狀態，此時不允許上傳任何I格式信息幀，直到收到控制站的STARTDTact命令，數據信息傳輸開始；收到控制站的STOPDTact命令，數據信息傳輸停止。被控站處于STOPDT狀態（回復STOPDT CON）期間，如收到控制站發送的I幀和S幀，應掛斷TCP連接。但應可完成U格式信息幀的傳輸，即發送或響應TEST命令。

3.4.發送序號及接收序號的應用

控制站持續發送總召喚，且當控制站確認的接收序列號為1時，不發生TCP掛斷的情況。

若控制站→被控站的報文丟失（模擬發送序號錯），被控站應主動關閉TCP連接。

3.5.超時時間的判斷

1）T1相關判斷

被控站發送I幀，T1后應掛斷TCP；被控站發送U 幀（TESTFR），T1后應掛斷 TCP；被控站發送多幀I幀后（SOE和遙信變位），控制站確認其中一部分（接收序列號小于被控站發送序列號），T1應從該幀后一幀開始計時，直至掛斷；T1掛斷后，未確認的所有SOE應被重發（重發SOE并不是指整條報文原樣重發，只是指ASDU重發，控制域中的發送與接收序列號在重連后要清0重新開始記數）。

2）T3相關判斷

控制站發送S幀確認后，被控站T3后發送TESTFR；控制站的T3設置比被控站短，則被控站應在收到TESTFR ACT后重啟T3（即不再發送TESTFR）；TCP建立后，控制站不發送STARTDT，被控站在T3后發送TESTFR。

3）K值相關判斷

啟動數據傳輸后，被控站主動上送遙信變位或遙測變化報文，控制站不應答S幀或I幀，觀測是否到達K值時，被控站不再繼續發送I格式報文，且在控制站回復S幀確認后，繼續上送緩存的I幀，確保不丟失變位和SOE事件。

4.應用層要求

4.1 ASDU格式。ASDU公共地址長度2個字節；信息對象地址3個字節；傳送原因2個字節，若未用到源發地址，設為0。ASDU類型：ASDU1/3/5/9/11/13/30/31/70（監視方向）；ASDU45/46/48/49/50/136/（控制方向）；ASDU100/103/105/107（控制方向）。

4.2.初始化過程

被控站就地初始化：被控站重啟后等待控制站發送請求鏈路狀態、復位鏈路命令，完成鏈路初始化和應用初始化后，上送ASDU70表示初始化結束。被控站遠方初始化：控制站向被控站發送ASDU105復位進程命令，被控站回復ASDU105進行確認，在完成復位后，等待與控制站重建鏈路，并在初始化后上送ASDU70表示由復位引起的初始化過程結束。控制站與被控站通信中斷，由主站再次進行鏈路初始化后不需上送ASDU70。

4.3.查詢方式獲取數據過程ASDU9、11、13、30、31，COT=3 為二級數據，即事件順序記錄（SOE）和模擬量變化（遙測越限等）屬于二級用戶數據，在控制站進行的二級數據召喚中，即可上送。其他均為一級數據。被控站上送一級數據前，應先置ACD位為1，在控制站請求一級數據后上送。一級用戶數據優先于二級數據進行上送，在無二級數據時，一級用戶數據可在響應二級數據召喚命令時上送。

4.4.事件的獲取過程被控站支持突發（COT=3）的遙測和遙信的傳輸方式（遙測一次傳輸：不帶時標，遙信兩次傳輸：遙信變位和 SOE）。采用長時標CP56Time2a的ASDU作為SOE。在通信中斷期間產生的遙信變位和遙測越限，在通信恢復后應只上送未上送的SOE，并將遙信和遙測刷新為最新狀態，等待主站總召喚。

4.5.站召喚過程

采用控制站定時和初始化后發送站召喚的方式。狀態量信息在響應站召喚的過程中應最先上送。可采用分組召喚，對各組內容進行定義。在收到控制站對未配置的組號進行的分組召喚命令時，被控站應回復否定確認。站召喚信息采用SQ=1的壓縮傳輸方式。站召喚過程中，被控站應能處理高優先級的其他控制站側命令（如遙控）；被控站應能優先插入傳送狀態變位事件，但后續站召喚報文中的狀態應同時更新。站召喚過程中如果收到控制站的新站召喚命令，應響應新的站召喚命令，停止當前站召喚響應。

4.6.延時獲取過程

“傳輸延時”作為被控站的時間校正參數，由控制站通過"“傳輸延時獲取”過程發給被控站，該參數應在被控站予以保存并作為時鐘同步的校正參數之一。該過程應在控制站或被控站初始化結束并站召喚完成后立刻進行，并隨后進行時鐘同步；以后除非出現時鐘超差的情況，否則在周期的時鐘同步過程中不執行該過程。如果出現時鐘超差，控制站除執行"傳輸延時獲取"過程之外，還應予以告警。

4.7.時鐘同步過程

時鐘同步過程只作為系統GPS校時的備用手段，要求在控制站具備對各被控站校時命令的屏蔽功能，在被控站具備對控制站的校時命令的屏蔽功能（即屏蔽后如接受到校時命令，應進行應用層否定確認（ASDU103，COT=7，P/N=1）），但需將當地時鐘返送回控制站，以獲得控制站與被控站址之間的時鐘差。支持調度規約校時的RTU設備在初始化之后，對于所有時鐘同步之前上傳的帶時標的信息，其時標信息的invalid(無效)應該置位為1；如果在24小時內被控站未接受到控制站的校時命令，則invalid同樣應該置位為1。

4.8.遙控過程、遙調過程。

遙控采用選擇、執行兩個過程，支持撤銷過程；設定命令和多點設定命令（ASDU136）采用直接執行過程；遙控和設定命令均采用執行結束（COT=10）過程。控制站在發出"選擇命令"報文之后，如果在規定的超時時間內未收到返回確認信息，則取消本次操作，并對隨后可能返回的確認信息不予處理；在"選擇確認"信息返回前，被控站允許上送其它各類數據報文。被控站在收到"選擇命令"報文之后，如果在規定的超時時間內未收到"執行命令"報文，被控站應結束當前的選擇和執行命令控制過程，并對隨后可能收到了"執行命令"予以否定確認應答。在被控站的前一個選擇/中斷/執行過程結束(包括超時)前，該被控站不能執行新的選擇/取消/執行命令，但異種命令（如控制命令和設定值命令）間不受此規定限制，即遙控命令進行時應允許同時進行設定值命令。在控制站的一個選擇/取消/執行過程結束(包括超時、被否定應答)前，不能發出新的選擇/執行過程，但異種命令（如控制命令和設定值命令）間不受此規定限制，即遙控命令進行時應允許同時進行設定值命令。在收到"執行命令"報文后，被控站的應用功能檢查被尋址的命令輸出是否被閉鎖，如果檢查有效，被控站可回復"執行確認"的肯定確認報文，否則應響應"執行確認"的否定確認（傳送原因P/N位置1）。

結語

IEC60870-5-104遠動規約作為電力系統變電站、發電廠自動化傳輸規約標準，其開放性、實時性、可靠性方面的優勢十分明顯，但在工程實踐上尚存在一些問題。根據自動化系統實際情況，對變電站、發電廠104規約提出統一接入要求，對提高其標準化、規范化管理有著重大的現實意義。同時，如何利用現有規約，實現內容更豐富的應用功能，提高其應用范疇也是值得進一步探討的問題。

[1]趙淵,沈智健.基 TCP/IPIEC60870-5-104遠動規約在電力系統中的應用[J].電網技術,2003,27(10).

[2]吳滌；楊常府；趙瑞航.IEC 870-5-101遠動規約在國內的應用與實踐[J].電力自動化設備,2002,(02).

[3]DL/T634.5104-2002,遠動設備及系統[S].