本站原创摘 要：IEC60870-5-104远动规约在电力系统中的应用越发广泛,但由于104规约在制定过程中预留的可写作项较多,不同厂家、设备的规约解释与处理方式不尽相同,给厂站远动信息接入带来了一定困难.为提升电网厂站自动化信息接入标准化、规范化水平,制定符合各地区实际情况的厂站端设备要求及统一的规约规范就显得尤为重要.本文根据电力系统实际情况,阐述了变电站、发电厂104规约的接入要求,详述了传输层、应用层技术要求.
关 键 词 ：IEC60870-5-104；远动规约；接入要求
中图分类号：TP23 文献标识码：B
引言
IEC60870-5-104远动规约(简称IEC 104规约)作为采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101远动规约的网络访问,是国际电工委员会电力系统控制及其通信技术委员会根据形势发展的要求制定调度自动化系统和变电站自动化系统的数据通信标准,规定了IEC60870-5-101的应用层与TCP/IP提供的传输功能的结合.因为其灵活、简单、经济的优势,在电力系统中的应用越发广泛,但由于104规约在制定过程中预留的可写作项较多,不同厂家、设备的规约解释与处理方式不尽相同,给厂站远动信息接入带来了一定困难.为提升电网厂站自动化信息接入标准化、规范化水平,满足智能电网调度技术支持系统建设要求,制定符合各地区实际情况的厂站端设备要求及统一的规约规范就显得尤为重要.
1.IEC60870-5-104远动规约简述
IEC-60870-5-104远动规约使用的参考模型源出于开放式系统互联的ISO-OSI参考模型,但它只采用其中的5层,其结构如下图所示
可见,IEC60870-5-104实际上是将IEC60870-5-101与TCP／IP提供的网络传输功能相组合,使得IEC60870-5-101在TCP／IP内各种网络类型都可使用.在5层参考模型中,IEC 104实际上处于应用层协议的位置；为了保证可靠地传输远动数据,IEC 104规定传输层使用的是TCP协议,对应的端口号是TCP端口2404,并且此端口号已经得到IANA（互联网地址分配机构）的确认.
2.物理层要求.RJ45或光纤接口,IEEE802.3标准.
3.传输层要求
3.1.传输规则.采用平衡式传输方式,链路的连接由控制站发起.端口号：2404.
3.2.连接过程
可同时与多个被控站建立链接,并启动数据传输,发送总召唤命令.被控站应能同时响应.被控站可配置授权地址,使用授权地址外的TCP访问,被控站应拒绝.
3.3.启/停传输机制的应用
链路重建后,被控站处于STOPDT状态,此时不允许上传任何I格式信息帧,直到收到控制站的STARTDTact命令,数据信息传输开始；收到控制站的STOPDTact命令,数据信息传输停止.被控站处于STOPDT状态（回复STOPDT CON）期间,如收到控制站发送的I帧和S帧,应挂断TCP连接.但应可完成U格式信息帧的传输,即发送或响应TEST命令.
3.4.发送序号及接收序号的应用
控制站持续发送总召唤,且当控制站确认的接收序列号为1时,不发生TCP挂断的情况.
若控制站→被控站的报文丢失（模拟发送序号错）,被控站应主动关闭TCP连接.
3.5.超时时间的判断
1）T1相关判断
被控站发送I帧,T1后应挂断TCP；被控站发送U帧（TESTFR）,T1后应挂断TCP；被控站发送多帧I帧后（SOE和遥信变位）,控制站确认其中一部分（接收序列号小于被控站发送序列号）,T1应从该帧后一帧开始计时,直至挂断；T1挂断后,未确认的所有SOE应被重发（重发SOE并不是指整条报文原样重发,只是指ASDU重发,控制域中的发送与接收序列号在重连后要清0重新开始记数）.
2）T3相关判断
控制站发送S帧确认后,被控站T3后发送TESTFR；控制站的T3设置比被控站短,则被控站应在收到TESTFR ACT后重启T3（即不再发送TESTFR）；TCP建立后,控制站不发送STARTDT,被控站在T3后发送TESTFR.
3）K值相关判断
启动数据传输后,被控站主动上送遥信变位或遥测变化报文,控制站不应答S帧或I帧,观测是否到达K值时,被控站不再继续发送I格式报文,且在控制站回复S帧确认后,继续上送缓存的I帧,确保不丢失变位和SOE事件.
4.应用层要求
4.1 ASDU格式.ASDU公共地址长度2个字节；信息对象地址3个字节；传送原因2个字节,若未用到源发地址,设为0.ASDU类型：ASDU1/3/5/9/11/13/30/31/70（监视方向）；ASDU45/46/48/49/50/136/（控制方向）；ASDU100/103/105/107（控制方向）.
4.2.初始化过程
被控站就地初始化：被控站重启后等待控制站发送请求链路状态、复位链路命令,完成链路初始化和应用初始化后,上送ASDU70表示初始化结束.被控站远方初始化：控制站向被控站发送ASDU105复位进程命令,被控站回复ASDU105进行确认,在完成复位后,等待与控制站重建链路,并在初始化后上送ASDU70表示由复位引起的初始化过程结束.控制站与被控站通信中断,由主站再次进行链路初始化后不需上送ASDU70.
4.3.查询方式获取数据过程
ASDU9、11、13、30、31,COT等于3为二级数据,即事件顺序记录（SOE）和模拟量变化（遥测越限等）属于二级用户数据,在控制站进行的二级数据召唤中,即可上送.其他均为一级数据.被控站上送一级数据前,应先置ACD位为1,在控制站请求一级数据后上送.一级用户数据优先于二级数据进行上送,在无二级数据时,一级用户数据可在响应二级数据召唤命令时上送.
4.4.事件的获取过程
被控站支持突发（COT等于3）的遥测和遥信的传输方式（遥测一次传输：不带时标,遥信两次传输：遥信变位和SOE）.采用长时标CP56Time2a的ASDU作为SOE.在通信中断期间产生的遥信变位和遥测越限,在通信恢复后应只上送未上送的SOE,并将遥信和遥测刷新为最新状态,等待主站总召唤.
4.5.站召唤过程
采用控制站定时和初始化后发送站召唤的方式.状态量信息在响应站召唤的过程中应最先上送.可采用分组召唤,对各组内容进行定义.在收到控制站对未配置的组号进行的分组召唤命令时,被控站应回复否定确认.站召唤信息采用SQ等于1的压缩传输方式.站召唤过程中,被控站应能处理高优先级的其他控制站侧命令（如遥控）；被控站应能优先插入传送状态变位事件,但后续站召唤报文中的状态应同时更新.站召唤过程中如果收到控制站的新站召唤命令,应响应新的站召唤命令,停止当前站召唤响应.
4.6.延时获取过程
“传输延时”作为被控站的时间校正参数,由控制站通过"“传输延时获取”过程发给被控站,该参数应在被控站予以保存并作为时钟同步的校正参数之一.该过程应在控制站或被控站初始化结束并站召唤完成后立刻进行,并随后进行时钟同步；以后除非出现时钟超差的情况,否则在周期的时钟同步过程中不执行该过程.如果出现时钟超差,控制站除执行"传输延时获取"过程之外,还应予以告警.
4.7.时钟同步过程
时钟同步过程只作为系统GPS校时的备用手段,要求在控制站具备对各被控站校时命令的屏蔽功能,在被控站具备对控制站的校时命令的屏蔽功能（即屏蔽后如接受到校时命令,应进行应用层否定确认（ASDU103,COT等于7,P/N等于1））,但需将当地时钟返送回控制站,以获得控制站与被控站址之间的时钟差.支持调度规约校时的RTU设备在初始化之后,对于所有时钟同步之前上传的带时标的信息,其时标信息的invalid(无效)应该置位为1；如果在24小时内被控站未接受到控制站的校时命令,则invalid同样应该置位为1.
4.8.遥控过程、遥调过程.
遥控采用选择、执行两个过程,支持撤销过程；设定命令和多点设定命令（ASDU136）采用直接执行过程；遥控和设定命令均采用执行结束（COT等于10）过程.控制站在发出"选择命令"报文之后,如果在规定的超时时间内未收到返回确认信息,则取消本次操作,并对随后可能返回的确认信息不予处理；在"选择确认"信息返回前,被控站允许上送其它各类数据报文.被控站在收到"选择命令"报文之后,如果在规定的超时时间内未收到"执行命令"报文,被控站应结束当前的选择和执行命令控制过程,并对随后可能收到了"执行命令"予以否定确认应答.在被控站的前一个选择/中断/执行过程结束(包括超时)前,该被控站不能执行新的选择/取消/执行命令,但异种命令（如控制命令和设定值命令）间不受此规定限制,即遥控命令进行时应允许同时进行设定值命令.在控制站的一个选择/取消/执行过程结束(包括超时、被否定应答)前,不能发出新的选择/执行过程,但异种命令（如控制命令和设定值命令）间不受此规定限制,即遥控命令进行时应允许同时进行设定值命令.在收到"执行命令"报文后,被控站的应用功能检查被寻址的命令输出是否被闭锁,如果检查有效,被控站可回复"执行确认"的肯定确认报文,否则应响应"执行确认"的否定确认（传送原因P/N位置1）.
结语
IEC60870-5-104远动规约作为电力系统变电站、发电厂自动化传输规约标准,其开放性、实时性、可靠性方面的优势十分明显,但在工程实践上尚存在一些问题.根据自动化系统实际情况,对变电站、发电厂104规约提出统一接入要求,对提高其标准化、规范化管理有着重大的现实意义.同时,如何利用现有规约,实现内容更丰富的应用功能,提高其应用范畴也是值得进一步探讨的问题.