欢迎各位领导和专家参加 IEC60870-5-104研讨会

IEC60870-5-101( V 2.0 )IEC60870-5-104( V 1.0 )

中华人民共和国电力行业标准

DL/T 634.5101-2002

DL/T 634.5104-2002

IEC101 协议重点内容介绍• 概要介绍 IEC系列协议家族• IEC101协议的基本规则• IEC101协议的功能码 (Function Code)定义• 报文类型标识 (Type Identification)• 可变结构限定词 (Variable structure qualifier)

• 传送原因 (Cause)• 应用服务单元公共地址 (Common Address)

•信息体地址 (Information Object Address)

•信息元素 (Information Elements)

IEC104 协议重点内容

• IEC104协议的应用模型及基本定义• IEC104协议的基本报文格式• IEC104协议的传输机制及流程• IEC104协议的特殊报文及基本报文举例• IEC104协议常见问题的识别及解决•系统典型配置方案• 答疑

IEC101 协议重点内容回顾

• 什么是 IEC101• 与 DL634的关系• IEC家族相关标准• IEC101选用模型• IEC101的帧格式• IEC101协议的功能码

• 传送原因• 。。。。。

概要介绍 IEC系列协议（一）• 什么是 IEC101，它能解决那些问题 远动设备及系统传输规约第101篇 -基本远动任务 问答方式（ Polling） 上行信息：遥测，遥信，遥脉，终端设备状态 下行信息：遥控，设点，对时信息量大（3 byte地址），传输机制成熟。

• IEC101与 DL634的关系 IEC101是国际标准。 DL634是中国电力行业标准，而且是从 IEC101翻译过来的又增加具有中国特色的补充规定，但扩充往往又会带来新的矛盾 。

概要介绍 IEC系列协议（二）• 推广使用国际标准的意义 加入 WTO，社会分工国际化；

DL451已被窜改得不成样子且不能适应需要；

国际上有专门队伍去发展维护它；保护用户投资；减少维护工作量后续协议兼容

概要介绍 IEC系列配套协议（三）

101/104基 本 任 务

102电 量

103保 护

IEC60870- 5

• IEC家族相关标准

IEC61850IEC60870-6

-503/-702/-802TASE.2

。。。

IEC101协议的基本规则•选用模型

增强性能结构应用层 第七层 传输应用数据

链路层 第二层 传输帧格式物理层 第一层 通讯方式

IEC101的帧格式• 固定帧长报文

10H控制域链路地址帧校验和 16H

D7 D6 D5 D4 D3-D0

帧计数位 帧计数有效

启动标志 请求访问 数据流控制 功能码FCB

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

报文类型标识（一）(Type Identification)

《 1》不带时标的单点信息 M-SP-NA-1《 2 》 带时标的单点信息 M-SP-TA-1《 3》不带时标的双点信息 M-DP-NA-1《 4 》 带时标的双点信息 M-DP-TA-1《 5》不带时标的步位置信息 M-ST-NA-1《 6 》 带时标的步位置信息 M-ST-TA-1《 7》 32位比特串 M-BO-NA-1《 8》带时标的 32位比特串 M-BO-TA-1《 9》归一化测量值 M-ME-NA-1《 10》带时标的归一化测量值 M-ME-TA-1《 11》标度化测量值 M-ME-NB-1《 12》带时标的标度化测量值 M-ME-TB-1

报文类型标识（二）(Type Identification)

《 13》不带时标的短浮点测量值 M-ME-NC-1《 14 》 带时标的短浮点测量值 M-ME-TC-1《 15》不带时标的累计量 M-IT-NA-1《 16 》 带时标的累计量 M-IT-TA-1《 17》带时标的继电保护设备事件 M-EP-TA-1《 18》带时标的继电保护设备成组启动事件 M-EP-TB-1《 19》带时标的继电保护设备成组输出信息 M-EP-TC-1《 20》带变位检出的成组单点信息 M-PS-NA-1《 21》不带品质描述的归一化测量值 M-ME-ND-1《 30》带 CP56时标的单点信息 M-SP-TB-1《 31》带 CP56时标的双点信息 M-DP-TB-1《 32》带 CP56时标的步位置信息 M-ST-TB-1

报文类型标识（三）(Type Identification)

《 33》带 CP56时标的32比特串 M-BO-TB-1《 34》带 CP56时标的归一化测量值 M-ME-TD-1《 35》带 CP56时标的标度化测量值 M-ME-TE-1《 36》带 CP56时标的短浮点测量值 M-ME-TF-1《 37》带 CP56时标的累计量 M-IT-TB-1《 38》带 CP56时标的继电保护设备事件 M-EP-TD-1《 39》带 CP56时标的继电保护设备成组启动事件 M-EP-TE-1《 40》带 CP56时标的继电保护设备成组输出信息 M-EP-TF-1《 70》站端初始化结束 M-EI-NA-1

以上都是 RTU向主站上送的报文类型

报文类型标识（四）(Type Identification)

控制命令

《 45》单点命令 C-SC-NA-1《 46》双点命令 C-DC-NA-1《 47》步调节命令 C-RC-NA-1《 48》归一化设定值命令 C-SE-NA-1《 49》标度化设定值命令 C-SE-NB-1《 50》短浮点设定值命令 C-SE-NC-1《 51》 32比特串命令 C-BO-NA-1

RTU须逐条对命令用相同报文确认

报文类型标识（五）(Type Identification)

系统命令《 100 》站（总）召唤命令 C-IC-NA-1《 101》计数量召唤命令 C-CI-NA-1《 102 》读命令 C-RD-NA-1《 103》时钟同步命令 C-CS-NA-1《 104》测试命令 C-TS-NA-1《 105》复位进程命令 C-RP-NA-1《 106》延时获得命令 C-CD-NA-1

RTU须逐条回答

报文类型标识（六）(Type Identification)

参数命令《 110 》归一化测量值参数 P-ME-NA-1《 111》标度化测量值参数 P-ME-NB-1《 112》短浮点测量值参数 P-ME-NC-1《 113》参数激活 P-AC-NA-1

文件传输《 120 》文件准备就绪 F-FR-NA-1《 121》节准备就绪 F-SR-NA-1《 122 》召唤 /选择目录、文件 F-SC-NA-1《 123》最后的节、段 F-LS-NA-1《 124》认可文件、节 F-AF-NA-1《 125》段 F-SG-NA-1《 126》目录 F-DR-NA-1

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

可变结构限定词(Variable structure

qualifier)一个字节内容 D7 D6

D0 SQ 信息对象数目

SQ=0：离散的信息报告

SQ=1：顺序的信息报告

信息对象数目的个数是 0-127；

一包报文中所含的信息（ YC、 YX

等）的数目

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

传送原因(Cause)

传送原因可以是一个或二个字节 D7 D6 D5 D0 T-TEST

T P/N 原因 P/N-启动应用

源发地址根据需要可以选择带或不带源发地址T 0 未试验 1 试验P/N 0 肯定确认 1 否定确认

传送原因(Cause)

〈 1〉周期、循环〈 2〉背景扫描〈 3〉突发〈 4〉初始化〈 5〉请求 /被请求〈 6〉激活〈 7〉激活确认〈 8〉停止激活〈 9〉停止激活确认〈 10〉激活终止〈 11〉远方命令引起的返送信息〈 12〉当地命令引起的返送信息〈 13〉文件传输

〈 20〉响应站召唤〈 21〉响应第一组召唤〈 22〉响应第二组召唤

。。。。。〈 36〉响应第十六组召唤〈 37 〉响应累计量站召唤〈 38〉响应第一组累计量召唤〈 41〉响应第四组累计量召唤〈 44〉未知的类型标识〈 45〉未知的传送原因〈 46〉未知的应用服务数据单元公共地

址〈 47〉未知的信息对象地址

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

信息体地址(Information Object

Address)• 1个、 2个 或 3 个Byte，按需选用

• 分别能表示 255 个、 65535 个、 16777215 个信息量

• 每个信息都有一个确定的地址，不重叠

• 先低后高存放• 地址 00是特殊用途

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

IEC101协议的典型报文（二）

总召唤报文 68090968 730164010601000014 F416

遥控命令 68090968 53012D010601010BYK XX16

设点命令 680B0B68 730131010601810BxxxxYT XX16

通道测试命令 680A0A68 7201680106010000AA55 XX16

组召唤命令 68090968 730164010601000015 F516 （ 1-16 组）

S/E QU RES BS1

0 跳

1 合00 执

行

1 选择

0 无意 1 短脉冲

2 长脉冲 3 持续输出

IEC101协议的典型报文（三）

总召唤确认 68090968 8001 64010701000014 XX16

回答 YX总召 68646468 0801 01DC140101000000….. XX16

回答 YC总召 680C0C68 0801 158214010107xxxxxxxx XX16

报告 YC 变化 68101068 0801 090203010407xxxxQ0807xxxxQXX16

品质描述 Q

报告 YX 变化 680B0B68 0801 01020301060001080000XX16

YX 值

头 控制域

公地址

Type

Num

Cause

F.Add

信息地址

信息原

素 校验和

尾

IV NT SB BL 0 0 0 OV

溢出闭所取代老值无效

IV NT SB BL 0 0 0 SPI

0 开

1 合

IEC101协议的典型报文（四）

SOE报告 680C0C68 0801 02010301050001Time XX16

Time

遥控返校 68090968 0801 2D010701010BYK XX16遥控结束 68090968 0801 2D010A01010BYK XX16设点确认 680B0B68 0801 31010701810BxxxxYT XX16

对时确认 多个设点命令 136 不能用 有冲突

毫秒 毫秒 分

IEC101的实时性考虑•报文长度的使用

波特率 长度 30 《 60 600 《 110 1200 《 200 2400 ，， 256

IEC101的实时性考虑• 应答二级数据召唤的策略• 规约中已经将数据的传输类型分成一级和二级数据

• 一级数据中还有优先顺序• 在回答二级数据召唤时，首先看有无一级数据需要传送，如果有一级数据，则优先传送一级数据

IEC101 的几个关键字• 链路 先握手再通信，不握手不通信，通信中断须再握手（建立链路）

• 确认 报文的来回须对方的认可，认可方式可以是一条专用的报文也可以是下一个询问报文中的 FCB 来暗示

• 原因 传送的信息都必须带上原因，不允许没有理由的传输

• 地址 每个信息量都有一个唯一的不重复的地址

• 类型 每种信息的传输都有不同的功能类型

IEC104 协议重点内容介绍

• 应用模型及基本定义• 基本报文格式• 抗报文丢失机制• 传输机制及流程• 几个技术参数• 有代表性的信息报文格式• IEC104 部分小结

IEC104协议的应用模型及基本定义

• 基于 TCP/IP的 SCADA数据传输协议• 《101的网络传输》• 应用模型 。基本定义 应用层 端口号 2404

站端为 Server

传输层 控端为 Client 网络层 平衡式传输 链路层 2Byte站地址 物理层 2Byte传送原因

3Byte信息地址

传送原因(Cause)

传送原因是二个字节 D7 D6 D5 D0 T-TEST

T P/N 原因 P/N-启动应用

源发地址根据需要可以选择是否定义使用源发地址 (1-255)

T 0 未试验 1 试验P/N 0 肯定确认 1 否定确认

源发地址

IEC104协议的基本报文格式（一）

启动 68应用规约数据单元长度

控制域一控制域二控制域三控制域四

应用服务数据单元应用服务数据单元 ASDU

AP

CI

应用规约控制

信息

LE

NG

TH

AP

DU

应用规约数据单

元

与 101 的 ASDU相同

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

IEC104协议的基本报文格式（二）

• 信息传输格式类型（ Information transmit format)

• 简称 I-FORMAT 。用于传输含有信息体的报文和确认对方 I 格式的信息报文

发送序号 L 0

发送序号 H

接收序号 L 0

接收序号 H

I—FORMAT

该格式报文传送的是具体的信息内容，也可以说是带数据的传输格式

控制域

报文类型标识（一）(Type Identification)

《 1》不带时标的单点信息 M-SP-NA-1《 3》不带时标的双点信息 M-DP-NA-1《 5》不带时标的步位置信息 M-ST-NA-1《 7》 32位比特串 M-BO-NA-1《 9》归一化测量值 M-ME-NA-1《 11》标度化测量值 M-ME-NB-1《 13》短浮点数测量值 M-ME-TB-1《 15》不带时标的累计量 M-IT-NA-1《 20》带变位检出的成组单点信息 M-PS-NA-1《 21》不带品质描述的归一化测量值 M-ME-ND-1《 30》带 CP56时标的单点信息 M-SP-TB-1《 31》带 CP56时标的双点信息 M-DP-TB-1《 32》带 CP56时标的步位置信息 M-ST-TB-1

报文类型标识（二）(Type Identification)

《 33》带 CP56时标的32比特串 M-BO-TB-1《 34》带 CP56时标的归一化测量值 M-ME-TD-1《 35》带 CP56时标的标度化测量值 M-ME-TE-1《 36》带 CP56时标的短浮点测量值 M-ME-TF-1《 37》带 CP56时标的累计量 M-IT-TB-1《 38》带 CP56时标的继电保护设备事件 M-EP-TD-1《 39》带 CP56时标的继电保护设备成组启动事件 M-EP-TE-1《 40》带 CP56时标的继电保护设备成组输出信息 M-EP-TF-1《 70》站端初始化结束 M-EI-NA-1

以上都是 RTU向主站上送的报文类型

报文类型标识（三）(Type Identification)

控制命令

《 45》单点命令 C-SC-NA-1《 46》双点命令 C-DC-NA-1《 47》步调节命令 C-RC-NA-1《 48》归一化设定值命令 C-SE-NA-1《 49》标度化设定值命令 C-SE-NB-1《 50》短浮点设定值命令 C-SE-NC-1《 51》 32比特串命令 C-BO-NA-1《 58－ 64》带长时标的命令

RTU须逐条对命令用相同报文确认

报文类型标识（四）(Type Identification)

系统命令《 100 》站（总）召唤命令 C-IC-NA-1《 101》计数量召唤命令 C-CI-NA-1《 102 》读命令 C-RD-NA-1《 103》时钟同步命令 C-CS-NA-1《 104》测试命令 C-TS-NA-1《 105》复位进程命令 C-RP-NA-1《 106》延时获得命令 C-CD-NA-1

RTU须逐条回答

报文类型标识（五）(Type Identification)

参数命令《 110 》归一化测量值参数 P-ME-NA-1《 111》标度化测量值参数 P-ME-NB-1《 112》短浮点测量值参数 P-ME-NC-1《 113》参数激活 P-AC-NA-1

文件传输《 120 》文件准备就绪 F-FR-NA-1《 121》节准备就绪 F-SR-NA-1《 122 》召唤 /选择目录、文件 F-SC-NA-1《 123》最后的节、段 F-LS-NA-1《 124》认可文件、节 F-AF-NA-1《 125》段 F-SG-NA-1《 126》目录 F-DR-NA-1

IEC101的帧格式• 可变帧长

68H

LengthLength68H

控制域链路地址应用服务数据单元帧校验和

16H

• 应用服务数据单元（ ASDU）类型标识

可变结构限定词传送原因

服务单元公共地址信息体地址信息体元素信息体时标。。。。。

固定报文头

Length Byte

固定报文尾

数据单元标识

信息体 1

信息体 n

ASDU

IEC104协议的信息报文举例104 站召唤 680E00000000 64 01 0600 0100 000000 14

Head Type Num Cause F.Add I.Add

101 站召唤 68090968 7301 64 01 06 01 0000 14 F416

101总召唤确认 68090968 8001 64 01 07 01 0000 14 XX16

回答站召唤 680E00000200 64 01 0700 0100 000000 14站召唤结束 680E5CEB9E00 64 01 0A00 3D00 000000 14电度量召唤 680E9C0058EB 65 01 0600 3D00 000000 45变化遥测680F6EEB9E00 15 01 0300 3D00 260700C12968147EEB9E00 15 02 0300 3D00 7E0700C12B 890700E10D 变化遥信680E7EEB9E00 01 01 0300 3D00 03000001

IEC104协议的基本报文格式（三）

• 计数的监视功能类型（ Numbered supervisory functions)

• 简称 S-FORMAT 。用于传输对站端确认的报文

0 0 1

0

接收序号 L 0

接收序号 H

S—FORMAT

控制域

该格式报文传送的没有具体的信息内容，是用来对站端所发信息报文的确认

IEC104协议的基本报文格式（三）

• 不计数的控制功能类型（ Unnumbered control function)

• 简称 U-FORMAT 。用于传输链路控制命令的报文

TESTFR STOPDT STARTDT 1 1

确认 命令 确认 命令 确认 命令 0

0 0

0

U —FORMAT

控制功能报文

IEC104协议的基本报文

• U 格式报文（ Hex) 控制域 (Bin) 语义6804 07000000 00000111 启动命令6804 0B00000000001011 启动确认6804 13000000 00010011 停止命令6804 23000000 00100011 停止确认6804 43000000 01000011 测试命令6804 83000000 10000011 测试确认

IEC104协议的抗报文丢失机制

A 站 B 站 ASDU 发送或接收后内部计数器状态ACK V(S) V(R) V(S) V(R) ACK

0 0 0 0 0 0

1

1 2

2 3

3

1

2 1 3

2

2 4 4

I 格式 APDU 相互确认未受干扰的过程

I(0,0)

I(1,0)

I(2,0)

I(0,3)

I(1,3)

I(3,2)

IEC104协议的抗报文丢失机制

A 站 B 站 ASDU 发送或接收后内部计数器状态ACK V(S) V(R) V(S) V(R) ACK

0 0 0 0 0 0

1

1 2

2 3

3

t2

3

用 S 格式确认 I 格式的正常过程

I(0,0)I(1,0)I(2,0)

S(3)

IEC104协议的抗报文丢失机制

A 站 B 站 ASDU 发送或接收后内部计数器状态ACK V(S) V(R) V(S) V(R) ACK

0 0 0 0 0 0

1

2 1

3

I 格式传输的干扰过程

I(0,0)

I(2,0)

CLOSE

TCP 链接的建立和关闭控制站应用功能 通信服务 被控站应用功能

主动关闭

被动关闭

关闭 关闭

主动打开 被动打开建立

建立

主动关闭被动关闭

关闭

行标推荐的信息地址定义 对象名称 十六进制 （ HEX) 个数

状态量信息 1-1000 4096

继电保护信息 1001-4000 12288

模拟量信息 4001-5000 4096

模拟量参数 5001-6000 4096

控制量信息 6001-6200 512

AGC 调节 6201-6400 512

累计电度量 6401-6600 512

分接头位置 6601-6700 256

• 这里只是给出一个基本的数据地址定义

• 若信息范围超过基本个数，地址可以重新编排

• 每种类型信息地址最好是连续编排的

IEC104协议的传输机制及流程建链、启动传输是否启动确认站召唤回答全数据回答结束否有无定时任务遥控遥调

对时 测试超时处理接收变化数据S FORMAT确认

几个技术参数• 超时时间 (建议）

– T0 建立连接超时。 T0 〈 30秒

– T1 发送或测试 APDU 的超时。T1 〈 15 秒。

– T2 S 格式确认时间。T2 〈 10 秒（ T2<T1)

– T3 链路上没有任何格式的信息而须发出 U 格式命令。

T3 〈 20 秒。

IEC104中的确定项与不确定项

• 有具体规定的内容– 可用的报文类型– 传送原因– 传送方式– 信息对象地址– 公共地址长度– 端口号– 超时时间

• 没有具体规定的内容– 具体的各类数据的应用报文

– 时钟同步– 源发地址– 网络环境要求

IEC104应用中常见问题

• 将 IEC101的链路报文和应用报文用 TCP/IP方式传输就认为是 IEC104。

• 发送和接收方的配合没有节奏，厂站只管不停地发送，主站只管不停地接收，但偶尔也能下发控制命令，用户一看，数据能变化，命令能执行，好象规约就做好了。

• 将平衡传输方式变成非平衡方式。• 没有正确应用传输及链路建立和关闭机制。• 不比较报文的计数是否连续。• 不采用变化数据传输

IEC104应用中常见问题的识别

• 比较 IEC101和 IEC104的报文特征， IEC101的信息报文的头是 68LL68, 尾是16 ； IEC104的信息报文的头是 68L, 没有固定的尾。

• 发送方不停将变化报文上送，不论主站是否确认都是连续上送。

• 主站必须有了确认后厂站才上送一条变化报文，看上去是一问一答。

• 信息不同步，信息遗漏的根源。• 随便比较两组报文或某一个量的两次传输，这些量的上送值是不变化的。

IEC104应用中的其它常见问题

• 没办法建立链接

• 链接容易中断

• 双机切换后链接不上

• 网络不通（没有分配或注册恰当的IP 地址；没有设定正确的路由）

• 服务器端没有启动；服务器端拒绝链接

• 接收端未能及时给出确认报文• 发送序号不连续• 只注册了对方的一台机器的 IP 地

址• 超时时间太长• 切换后服务器端未启动或客户端未

发起新的链接申请

各种网络环境下的系统配置

前置 A 机 前置 B 机

交换机

网络 RTU单机

网络 RTUA 机

网络 RTUB 机

数据网络

ROUTER/SWITCH

ROUTER

ROUTER

IEC104 部分小结

• 物理层 网络特定参数• 链路层 平衡传输• 应用层 2Byte ASDU 地址，

3Byte 信息地址， 2Byte 传送原因， APDU最大长度 253

• 端口号 2404• 发送状态变量和接收序号的最大差值 k默认 12 （ 1-32767 ）

• 接收到 w 个 I 格式的报文后给出确认， w 的默认值为 8