南方电网远动101、104通信规约故障分析及排查基本方法培训讲义
IEC101 & IEC104规约详解
IEC60870-5-101 IEC60870-5-104
DL/T 634.5101-2002 DL/T 634.5104-2002
自我介绍
王首顶
国电南瑞科技股份有限公司
NARI Technology Development Lt. Co.
高级工程师
IEC TC57 WG03 Member E-mail:topwang@ Tel: 025-3429900-2843
M-BO-TB-1 M-ME-TD-1 M-ME-TE-1 M-ME-TF-1 M-IT-TB-1 M-EP-TD-1 M-EP-TE-1 M-EP-TF-1 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)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须逐条对命令确认
报文类型标识（五） (Type Identification)
单个字符 固定帧长报文 （5 Byte） 可变帧长报文 （9-261 Byte）
IEC101的帧格式（一）
• 单个字符 E5
用途： 用于一般确认； 什么事情都没发生； 仅用于对应用报文的回答； 不能用于对链路报文的回答； 优点： 简单；明了；效率高
IEC101的帧格式（二）
• 固定帧长报文
10H
D7 D6
D0
最新101、104通信规约测试大纲
检测规程、标准及验收标准
1)DL/T 814-2002 配电自动化功能规范
2)DL/T 721-2000 配电网自动化系统远方终端
3)GB/T13729-2002 远动终端设备
4)DL/T 634.5-101远动设备及系统标准传输协议子集第101部分
5)DL/T 634.5-104远动设备及系统标准传输协议子集第104部分
6)Q/GDW 370城市配电网技术导则
7)Q/GDW 382配电自动化技术导则
8)生配电[2009]196号《配电自动化试点建设与改造技术原则》
9)GB/T 14598.10-2007《电气继电器第22-4部分：量度继电器和保护装
置的电气骚扰试验-电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验》
10)GB/T 14598.14-1998《量度继电器和保护装置的电气干扰试验第2部分：
静电放电试验》
11)GB/T 14598.18-2007《电气继电器第22-5部分：量度继电器和保护装
置的电气骚扰试验-浪涌抗扰度试验》
12)GB/T 7261-2008《继电保护和安全自动装置基本试验方法》
13)DL/T 478-2001《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
14)GB/T 15145-2008《输电线路保护装置通用技术条件》
15)Q/701-205.000-2010《质量手册》
16)Q/701-205.002-2010《环境和职业健康安全管理手册》
传输规约检验
1 101规约连通性测试
测试结果符合规约要求则填“√”，测试结果不符合规约要求则填“×”。
2 104规约连通性测试
测试结果符合规约要求则填“√”，测试结果不符合规约要求则填“×”。
IEC101(104)规约培训解读
链路层控制域功能码（平衡模式）
启动方向 功能码和服务
<0> 复位远方链路 <1>复位用户进程 <3>发送/确认用户数据 <9>请求链路状态
从动方向 功能码和服务
<0>确认：肯定认可 <1>确认：否定认可
<4>发送/无应答用户数据 无应答 <11>响应：链路状态
19
规约应用层
0x68 Len Len 0x68 Link Control Link Address Application Data Check Code 0x16
信息体地址 标识某具体的信息。 有明确的含义。
应用层公共地址和信息体地址唯一的标识了某个信息点。
24
链路初始化（非平衡101）
主站 请求链路状态 子站
索引
响应链路状态 复位远方链路
肯定确认/否定确认
25
链路初始化（平衡101）
配电主站应用功能
配电主站初始化开始 请求链路状态 FC=9 PRM=1 PRM=0 复位远方链路 FC=0 链路连接已建立 PRM=1 FC=0 PRM=0 PRM=1 链路状态 FC=11 PRM=0 PRM=1 链路被复位，等待 下一帧的FCB=1 FC=0 PRM=0 配电主站初始化结束 后续命令： （1）总召唤 （2）时钟同步 链路连接已建立 FC=0 复位远方链路 FC=9 请求链路状态 链路被复位，等待 下一帧的FCB=1 FC=11 链路状态
请求 / 响应（S3） 从动站接收到启动站的请求报文后，用数 据响应启动站的请求。如召唤数据、请求 1数据、请求链路状态等。
12
101帧格式一（固定帧长）
应用101(104)规约的“电网调度自动化系统”在现场调试维护中的关键技术分析
第39卷第5期电力系统保护与控制Vol.39 No.5 2011年3月1日Power System Protection and Control Mar.1, 2011 应用101（104）规约的“电网调度自动化系统”在现场调试维护中的关键技术分析张士勇1，陈 春1，贾大昌2，陈云仑3（1.大丰市供电公司，江苏 盐城 224100；2.无锡市供电公司，江苏 无锡 214061；3.国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210003）摘要：针对101（104）规约在调试运行中的一些常见问题，着重以分析报文为手段，介绍了数字通道、模拟通道的优缺点、101（104）规约设置时的注意点，分析了如何选择适合的101规约通道方式、101规约时对时是否达标的判别。
对改造扩建中误遥控问题、通道误码率较大的问题、遥测死区值的问题，变压器档位上送问题、通信服务器的可利用资源问题进行了分析，并提出解决方法。
介绍了判别104规约对时是否达标的方法，指出了分析报文对于发现规约通信问题的重要性。
关键词：101规约；104规约；调试；运行；通道；对时；调度自动化Analysis of the pivotal technique in fieldwork of electric power grid SCADA system which applied 101（104）protocolsZHANG Shi-yong 1，CHEN Chun 1，JIA Da-chang 2，CHEN Yun-lun 3（1. Dafeng Electric Power-Supply Company，Yancheng 224100，China；2.Wuxi Electric Power-Supply Company，Wuxi 214061，China；3. Guodian Nanjing Automation Co.，Ltd，Nanjing 210003，China）Abstract：The pro and con of digital channel and analog channel，the setup points of IEC 60870-5-101/104 transmission protocols （101/104 protocols）are introduced for the debug common problems of 101/104 protocols by analyzing messages．How to choose proper channel mode of protocol 101 and differentiate eligible timing alignment of protocols 101 is analyzed. The issues of error telecontrol of rebuild，high error code rate of channel, telemeter dead zone value，submittion of transformer layers and available resource of communication server are analyzed and resolved．The method of differentiating timing alignment of protocol 104 is presented，and the importance of discovering protocol communication problems by analyzing messages is pointed out．Key words：protocol 101；protocol 104；debug；operation；channel；time alignment；SCADA中图分类号： TM76 文献标识码：B 文章编号： 1674-3415(2011)05-0148-050 引言随着国民经济增长，对电能的需求越来越大，随之一个变电站的主变、出线间隔数量也越来越多，需上传至主站的信号量也越来越大，这对调度自动化系统和厂、站自动化系统的数据通信提出了更高的要求[1]，而传统的CDT规约传输的遥信量为512个、遥测量为256个、遥控量为256个，对于一个普通的35 kV变电站，容量足够，但对于一个220 kV 变电站或出线较多的110 kV变电站则远远不够，为此，目前“电网调度自动化系统”产品已大量采用101（104）规约，相应的变电站自动化产品技术也完全支持该规约接口。
远动104规约接收序号不连续问题的分析与解决
ｍ Ｖ． Ⅵ 摘要 ：远动 １ ０ ４规约 Ｉ 帧序号计数的连续性对 Ｓ Ｃ Ａ Ｄ Ａ系统的安全稳定运行具有重要意义 ，针对 １ ０ ４规约运行 中经常 Ⅲ Ｓ １
Ｓ ． Ｕ 现的 “ 接收序号不连续” 问题 ．通过 典型报文分析找到 了问题原 因及解决方法 ，即模数 测试 方法和 Ｉ 帧序 号人工清零
ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｉ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ｓ ａ ｇ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ Ｉ ｆ ｒ ａ ｍｅ ’ ｓ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｕ ａ ｌ
问题 产生 的原 因 ，并提 了相应 的解决 方法 。
ｊ ｔ止
的Ｉ 格式 、片 ｊ 于编号监视的 ｓ 格式 、用于通信控制
的 Ｕ格式 。其 中发送 和接 收序 号计数 仅发 生在 Ｉ 帧
１ 报 文 分 析
ｉ 。 ｌ 序号计 数 原理
中 ，ｕ帧 没 有 序 号 ，ｓ帧 只有 接 收 序 号 ，Ｕ、Ｓ帧 均 不参 与序 号 的累加 计 数 。Ｉ 、ｕ、ｓ帧报 文 的控 制
东北 电 力技术
ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰｏＷ ＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
２ ０ １ ６年
第３ ７ 卷第 ７ 期
远动 １ ０ ４规 约接 收 序 号 不 连 续 问题 的 分析 与解 决
石文江，黄佳伟 ，朱亮亮 ，陈兴元
（ 国 网 大连 供 电 公司 电 力调 度 控 制 中心 ，辽 宁 大连 １ １ ６ ０ １ １ ）
IEC101(104)规约
D4 D3 D2 D1 D0 FCV 23 22 21 20 DFC 功能码
说明：
FCV－－FCB有效位，S2、S3服务时为1，S1服务时为0 FCB－－S2、S3服务时切换，S1服务时不变。 PRM－－启动标志。主站到子站为1，子站到主站为0 DIR－－方向标志。一方为1，反向为0。通常主到子为1，子到主为0 ACD－－不在使用本标志，子站数据通过S2发送到主站 DFC－－流量控制标识
请求 / 响应（S3） 从动站接收到启动站的请求报文后，用数 据响应启动站的请求。如召唤数据、请求 1数据、请求链路状态等。
11
101帧格式一（固定帧长）
0x10 Link Control Link Address Check Code
0x16
固定帧长帧格式：
• 长度固定恒为5个字符 • 0x10－－启动字符 • Link Control－－链路控制域 • Link Address－－链路地址域 • Check Code－－校验和，Link
可变帧长
长度 含义
类型标识 1 什么类型帧？
可变结构限 1 如何解析？ 定词
传输原因
1 什么原因传 输？
应用层公共 1 什么地址？ 地址域
信息体地址 2 那个数据点？
信息体
X 信息
应用层帧结构
19
常用的类型标识
标识
1 2 9 15 21 45/46
48 100 101 103
含义
总召唤遥信、变位遥信 SOE事项 越限遥测 电度量 总召唤遥测量 遥控
IEC101,104规约入门培训 IEC101/104规约
1
培训大纲
1. IEC规约简介 2. IEC-101规约 3. IEC-104规约 4. 集中答疑
远动101规约及工程中遇到的问题
远动101规约及工程中遇到的问题摘要简要分析02版101规约格式及基本应用实例，就工程中出现的一些问题进行简要分析。
以加强大家对101规约的理解。
IEC60870-5-101从出版以来，得到了广泛的应用，特别是2001年02版101规约出版以来。
我们莱芜是较早应用101规约的地调之一，2002年主站EMS系统iES500上线以来，101规约不断接入。
期间经过了多次主分站规约的改造，版本出现了很多。
今年8月，作为山东省十一五期间最后一批更换EMS的地调之一，我们莱芜供电公司开始了EMS更换的工作。
本次更换，我们调度自动化主站将采用南京南瑞科技公司的Open3000系统，如今上行调试已经结束，下行调试也接近尾声。
调试期间，由于对规约的不熟悉，出现了很多问题。
作为用户，我就101规约一些常用应用及工程中遇到的问题简要阐述一下。
101规约报文格式：101数据传输帧格式主要有三种：可变帧长、固定帧长及单个字符帧格式。
可变帧长格式用于主站向子站传输数据或由子站向主站传输数据；固定帧长格式用于子站回答主站的确认报文或主站向子站的询问报文。
可变帧长格式报文如下图所示：报文示例：总召唤命令报文->68 09 09 68 53 64 64 01 06 64 00 00 14 9A 16固定帧格式用于子站回答主站的确认报文，或主站向子站的询问报文。
具体格式为：报文示例：(召唤链路状态)M->R:1049014A16单个字符E5H除非有1级用户数据访问请求(ACD=1)或者后续报文将引起溢出(DFC=1)才采用固定帧长帧。
单个控制字符E5用来取代固定帧长肯定确认帧或固定帧长否定确认帧。
控制域格式RES：备用FCB：帧计数位：帧计数位0,1，为了每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位。
帧计数位用来消除信息传输的丢失和重复。
启动站向同一从动站传输新一轮的发送/确认或请求/响应传输服务时，将帧计数位(FCB)取相反值，启动站为每一个从动站保留一个帧计数位(FCB)的拷贝，若超时未由从动站收到所期望的报文，或接收出现差错，则启动站不改变帧计数位FCB的状态，重复原来的发送/确认或者请求/响应服务。
IEC101和104规约
4、层次结构
OSI七层体系
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
IEC 60870-5-101 三层参考模型
“增强性能体系结构” (EPA)
应用层
数据链路层
物理层
远动数据传输规约
－IEC60870-5系列
2019/11/4
IEC60870
12
IEC60870-5-101( V 2.0 ) IEC60870-5-104( V 1.0 )
• 解答疑难问题
• 。。。。。
2019/11/4
IEC60870
15
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，传输机制成熟。
IEC 60870-5-101网络访问
1、应用环境
1.用于变电站与控制中心之间的串行异步数 据通信。
通信口通信参数：1位起始位、1位停止 位、1位偶校验位、8位数据位。
校验方式：纵向和校验 2.使用全双工或半双工通道
3.通讯速率300-9600bps，小于1200bps时， 协议部分应用受到限制。
• 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。
2019/11/4
IEC60870
16
选择IEC101协议的理由
一个新的协议是否能被接受
• 传输类型多 • 使用方便、灵活 • 国家、行业命令 • 信息量大 • 大家普遍接受 • 传输的安全性 • 出错处理
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信息对象1
其他类型： 单点信息 双点信息
在中定义 IV NT SB BL 0 0 0 SPI
信息对象地址 SIQ＝带品质描述词的单点信息(在.1中定义) 信息对象i
时标
SIQ：
IV NT SB BL RES RES RES SPI
应用层
遥控举例： 应用服务数据单元∶ C_SC_NA_1单点命令
层次结构/
层次结构/
IEC104
相关标准
相关标准
GB/DL GBT 18657.1 GBT 18657.2 GBT 18657.3 GBT 18657.4 GBT 18657.5 IEC IEC60870-5-1 IEC60870-5-2 IEC60870-5-3 IEC60870-5-4 IEC60870-5-5 内容 传输帧格式 链路传输规约 应用数据的一般结构 应用信息元素的定义和编码 基本应用功能 基本远动任务配套标准 采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101网络 访问
IEC101、104规约培训讲义
IEC101、104规约培训讲义
南方电网远动IEC101、104通信 规约故障分析及排查基本方法 培训资料 讲义
2012.06.18-21 云南 大理
2012年6月27日
规约发展简史
一．规约发展简史 二．规约层次结构和相关标准 三．物理层介绍 四．链路层介绍 五．应用层介绍 六．常见问题及诊断分析真实案例分析 七．问题及解答
4001-5000
5001-6000 6001-6200 6201-6400 6401-6600 6601-6700 6701-7700
4096
4096 512 512 512 256 4096
应用层
传送原因
<0> <1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14..19> <20> <21..36> <37> <38> <39> <40> <41> <42..43> <44> <45> <46> <47> <48..63> 未用 周期、循环 背景扫描1 突发(自发) 初始化 请求或者被请求 激活 激活确认 仃止激活 仃止激活确认 激活终止 远方命令引起的返送信息 当地命令引起的返送信息 文件传输 为配套标准兼容范围保留 响应站召唤 响应第1..16组召唤 响应计数量总召唤 响应笫1组计数量召唤 响应笫2组计数量召唤 响应笫3组计数量召唤 响应笫4组计数量召唤 为配套标准兼容范围保留 未知的类型标识 未知的传送原因 未知的应用服务数据单元公共地址 未知的信息对象地址 特殊应用能力保留(专用范围) per/cyc back spont init req act actcon deact deactcon actterm retrem retloc file introgen inro1..16 reqcogen reqco1 reqco2 reqco3 reqco4
IEC104应用层
控制域I格式
IEC104应用层
控制域S格式
IEC104应用层
控制域U格式
IEC104应用层
IEC104重要参数（k、w）
I格式报文的发送方保存和接收方确认机制 k表示在某一特定的时间内未被DTE确认（即不被承认）的连续编号的I 格式APDU的最大数目。每一I格式帧都按顺序编好号，从0到模数n-1， 这里的“模数”是指序列号对参数n的模数。以n为模的操作中k值永 远不会超过n-1。 特别规定： 当未确认I格式APDU达到k个时，发送方停止传送。 w是接收方最大接收到不确认I格式的报文数量。一般接收到w个以下I 格式报文就需给发送方确认。 k值的最大范围：推荐值为12，精确到一个 APDU。 w值的最大范围：推荐值为8，精确到一个APDU。 w<k
链路层
校验和 用户数据算术和，不考虑进位 接收方校验要求
应用层
ASDU结构 类型标识 可变结构限定词
传送原因
信息体地址
应用层
ASDU类型 （监视方向 – 南网细则）
<1> <3> <9> <11> <13> <30> <31> <34> <35> <36> <70> 单点信息 双点信息 测量值，规一化值 测量值，标度化值 测量值，短浮点数 带CP56Time2a时标的单点信息 带CP56Time2a时标的双点信息 带CP56Time2a时标的测量值，规一化值 带CP56Time2a时标的测量值，标度化值 带CP56Time2a时标的测量值，短浮点数 初始化结束 M-SP-NA-1 M-DP-NA-1 M-ME-NA-1 M-ME-NB-1 M-ME-NC-1 M-SP-TB-1 M-DP-TB-1 M-ME-TD-1 M-ME-TE-1 M-ME-TF-1 M-EI-NA-1
数据容量的增加，要求提高通道质量、传输速率和相应的协议 效率，减少传输延迟
数据交换
数据容量的增加，大大增加了数据交换的对点工程量。数据提 供者能够提供应用数据自描述能力，会大大减少数据交换的工 程量。应用层协议就是随着通道的网络化，通过传输数据的对 象化，数据集传输的用户定义，适时提出的此类解决方案。
其他类型： 归一化值 标度化值 短浮点 多点设定
IEC104应用层
ACPI(应用规约控制信息)
起动字符 68H APDU 长度(最大, 253) 控制域八位位组 1
控制域八位位组2Leabharlann 控制域八位位组3 控制域八位位组4
长度
APCI
APDU
IEC 60870-5-101和 IEC 608705-104定义的ASDU
ASDU
IEC104应用层
3种格式 • 编号的信息传输格式（Information Transmit Format）， 简称I－格式 • 编号的监视功能格式（Numbered supervisory functions）， 简称S－格式 • 不编号的控制功能格式（Unnumbered control function）, 简称U－格式
规约发展简史
电力通讯规约的变迁 – 测控
CDT 特点 自发的循环冗余，信息字表示数据类型，变化遥信插字； 数据容量很少，遥测变化延迟大； 适合通道差，传输数据量少的应用； 自发的循环冗余，帧内有数据类型，变化遥信插帧； 增加了继保事件信息体； 数据容量不多，遥测及遥信变化延迟大； 适合通道差，传输数据量不大的应用； 多虚拟设备及板槽，随着数据容量的增加，传输延迟很大； 适合通道较好，传输数据量不大的应用； 大大提高了数据的传输量，变化数据延迟少； 多了伪传输层，双向的链路层，点到点时，可平衡式传输；链路帧数据不具备应用 数据的完整性解释，协议的一致性理解和开发难度高，难以推广； 适合通道较好，传输数据量大的应用； 大大提高了数据的传输量，变化数据延迟少； 应用数据分组很细，帧数据具备应用数据的完整性解释，协议的一致性理解和开发 难度不大，易于推广； 适合通道较好，传输数据量大的应用 101的网络(TCP上)协议，ASDU与101一致；加应用层控制域(信息I帧, 控制U帧,确认 S帧）；取消101的链路打包。 站间应用层协议 变电站应用层协议
IV NT SB BL
其他类型： 归一化值 标度化值 短浮点值 时标
S
Value
0 0 0 OV
属于信息对象地址A+j-1
QDS＝品质描述词(在.3中定义)
IV NT SB BL
QDS：
IV NT SB BL RES RES RES OV
应用层
遥信举例： 应用服务数据单元∶ M_SP_NA_1不带时标的单点信息
链路层
FT1.2 单字节帧
链路层
FT1.2 固定长度帧
链路层
FT1.2 可变长度帧
链路层
控制域 -- 重发控制原理 长度域 地址域 链路用户数据域
链路层
链路功能码
启动方向的功能码和服务 <0> 复位远方链路 从动方向所允许的功能码和服务 <0>确认: 认可或者 <1>确认: 否定认可 <0>确认: 认可或者 <1>确认: 否定认可 <0>确认: 认可或者 <1>确认: 否定认可请求 无回答 <11>响应: 链路状态 <11>响应: 链路状态
<1>
复位用户进程
<3> <4>
发送/确认用户数据 发送/无回答用户数据 <8> 访问请求
<9>
请求/响应请求链路状态
<10> 请求/响应 请求1级用户数据
<8>响应: 用户数据或者 <9>响应: 无所请求的用户数据 <8>响应: 用户数据或者
<11> 请求/响应 请求2级用户数据
<9>响应: 无所请求的用户数据
应用层
ASDU类型 （控制方向 – 南网细则）
<45> <46> <48> <61> <136> <137> <100> 单点命令 双点命令 设定值命令、规一化值 带CP56Time2a时标的设定值命令、规一化值 带CP56Time2a时标的多点设定值命令、规一化值 多点设定值命令、规一化值 总召唤命令（包括分组召唤） C-SC-NA-1 C-DC-NA-1 C-SE-NA-1 C-SE-TA-1 C-SE-TD-1 C-SE-ND-1 C-IC-NA-1