電力104規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)詳解1.引言電力104規(guī)約（以下簡(jiǎn)稱“104規(guī)約”）是電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控（SCADA）領(lǐng)域的核心通信協(xié)議，基于國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布的IEC____標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為DL/T634.____（《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議集的IEC____網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)》）。104規(guī)約的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)控制站（主站）與被控站（子站）之間的高效、可靠數(shù)據(jù)交換，支持遙測(cè)（模擬量采集）、遙信（狀態(tài)量采集）、遙控（開關(guān)控制）、遙調(diào)（參數(shù)調(diào)整）等核心功能。相較于傳統(tǒng)的IEC____（串口傳輸），104規(guī)約基于TCP/IP協(xié)議棧，具備傳輸距離遠(yuǎn)、速率高、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，已成為電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化的主流協(xié)議。2.104規(guī)約基礎(chǔ)：起源與定位2.1規(guī)約家族與演化104規(guī)約屬于IEC____系列（遠(yuǎn)動(dòng)傳輸規(guī)約）的一部分，該系列包括：IEC____：面向串口（RS-232/485）的鏈路層協(xié)議，適用于近距離通信；IEC____：用于電能計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議；IEC____：用于繼電保護(hù)設(shè)備的通信協(xié)議；IEC____：基于TCP/IP的應(yīng)用層協(xié)議，適用于廣域網(wǎng)絡(luò)通信。104規(guī)約并非獨(dú)立協(xié)議，而是101規(guī)約的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展——它將101規(guī)約的應(yīng)用層數(shù)據(jù)（ASDU）封裝在TCP報(bào)文中，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，保留了101規(guī)約的核心語(yǔ)義（如遙測(cè)、遙信的編碼規(guī)則），同時(shí)利用TCP的面向連接、可靠傳輸特性解決了101規(guī)約的距離限制問(wèn)題。2.2通信模型：主從式架構(gòu)104規(guī)約采用控制站（主站）-被控站（子站）的主從通信模型：主站：負(fù)責(zé)發(fā)起請(qǐng)求（如數(shù)據(jù)采集、控制命令）、接收子站響應(yīng)及事件上報(bào)，通常為調(diào)度中心的SCADA系統(tǒng)；子站：負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（如電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)）、執(zhí)行主站命令（如分合閘），并主動(dòng)上報(bào)異常事件（如開關(guān)跳閘），通常為變電站的RTU（遠(yuǎn)程終端單元）或智能終端。通信流程以主站驅(qū)動(dòng)為主，但子站可通過(guò)“自發(fā)上報(bào)”（如事件觸發(fā)）向主站推送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“主動(dòng)-被動(dòng)”結(jié)合的通信模式。3.核心原理：應(yīng)用層協(xié)議結(jié)構(gòu)與服務(wù)類型104規(guī)約作為應(yīng)用層協(xié)議，其數(shù)據(jù)單元（APDU，應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元）封裝在TCP報(bào)文中（TCP端口默認(rèn)2404）。APDU由兩部分組成：APCI（應(yīng)用協(xié)議控制信息）：用于控制通信流程（如序號(hào)同步、確認(rèn)）；ASDU（應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元）：用于傳輸具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（如遙測(cè)值、遙控命令）。3.1APCI：通信控制的核心APCI是104規(guī)約的“控制頭部”，長(zhǎng)度固定為6字節(jié)，結(jié)構(gòu)如下：字段長(zhǎng)度（字節(jié)）描述啟動(dòng)字符1固定為**0x68**（標(biāo)識(shí)APDU的開始）長(zhǎng)度2后續(xù)字節(jié)數(shù)（包括控制域4字節(jié)+ASDU長(zhǎng)度，范圍：0-253）控制域4分為發(fā)送序號(hào)（SN）、接收序號(hào)（RN）、功能碼（區(qū)分I幀、S幀、U幀）控制域詳解控制域（4字節(jié)）是APCI的核心，用于管理通信狀態(tài)：I幀（信息幀）：用于傳輸ASDU（業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)），控制域格式為`SN(2字節(jié))+RN(2字節(jié))`，其中：SN（發(fā)送序號(hào)）：主站/子站發(fā)送I幀的遞增序號(hào)（____循環(huán)）；RN（接收序號(hào)）：主站/子站期望接收的下一個(gè)I幀序號(hào)（確認(rèn)已收到RN-1之前的所有幀）。S幀（監(jiān)視幀）：用于確認(rèn)接收（無(wú)ASDU），控制域格式為`0x0000+RN(2字節(jié))`，僅包含接收序號(hào)。U幀（未編號(hào)幀）：用于控制功能（如初始化、斷開連接），控制域格式為`功能碼(2字節(jié))+0x0000`，常見功能碼包括：`0x0001`（SOT：?jiǎn)?dòng)同步）：主站請(qǐng)求子站進(jìn)入同步狀態(tài)；`0x0002`（SOT確認(rèn)）：子站響應(yīng)同步請(qǐng)求；`0x0003`（EOT：結(jié)束同步）：主站通知子站同步完成；`0x0004`（EOT確認(rèn)）：子站響應(yīng)結(jié)束同步。3.2ASDU：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的載體ASDU是104規(guī)約的“數(shù)據(jù)payload”，用于傳輸具體的業(yè)務(wù)信息（如遙測(cè)、遙信、遙控）。其結(jié)構(gòu)由固定部分和可變部分組成，長(zhǎng)度可變（最大253字節(jié)）。固定部分（必選）字段長(zhǎng)度（字節(jié)）描述類型標(biāo)識(shí)（TI）1標(biāo)識(shí)ASDU的業(yè)務(wù)類型（如遙信、遙測(cè)、遙控）可變結(jié)構(gòu)限定詞（VSQ）1說(shuō)明后續(xù)信息對(duì)象的數(shù)量（bit7為“是否有后續(xù)數(shù)據(jù)”標(biāo)志，bit0-6為數(shù)量）傳輸原因（COT）2標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑颍ㄈ缱园l(fā)上報(bào)、響應(yīng)請(qǐng)求、控制命令）公共地址（CA）2子站的唯一標(biāo)識(shí)（主站通過(guò)CA區(qū)分不同子站）可變部分（可選）信息對(duì)象地址（IOA）：3字節(jié)，子站內(nèi)具體設(shè)備/點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)（如“1號(hào)開關(guān)”的IOA為`0x____`）；信息元素：1-4字節(jié)，具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（如遙信狀態(tài)、遙測(cè)值）。常見ASDU類型（TI）以下是工程中最常用的ASDU類型（對(duì)應(yīng)DL/T634.____標(biāo)準(zhǔn)）：類型標(biāo)識(shí)（TI）業(yè)務(wù)類型描述0x01單點(diǎn)遙信傳輸開關(guān)、刀閘的狀態(tài)（0：分閘，1：合閘）0x09歸一化遙測(cè)傳輸電壓、電流等模擬量（范圍：-1.0~+1.0，用2字節(jié)補(bǔ)碼表示）0x14（20）遙控選擇命令主站向子站發(fā)送“選擇”命令（如準(zhǔn)備分閘）0x15（21）遙控執(zhí)行命令主站向子站發(fā)送“執(zhí)行”命令（如確認(rèn)分閘）0x1E（30）事件記錄傳輸開關(guān)跳閘、保護(hù)動(dòng)作等事件（包含時(shí)間戳）傳輸原因（COT）示例傳輸原因（2字節(jié)）的低字節(jié)為原因碼，高字節(jié)為類別，常見組合：傳輸原因（十六進(jìn)制）描述0x0001響應(yīng)主站請(qǐng)求（如主站查詢遙測(cè)，子站返回?cái)?shù)據(jù)）0x0006自發(fā)上報(bào)（如開關(guān)跳閘，子站主動(dòng)推送事件）0x0005遙控選擇（主站發(fā)送選擇命令）0x0007遙控選擇確認(rèn)（子站確認(rèn)收到選擇命令）0x0006遙控執(zhí)行（主站發(fā)送執(zhí)行命令）0x0008遙控執(zhí)行確認(rèn)（子站確認(rèn)執(zhí)行命令）3.3完整APDU示例以下是一個(gè)單點(diǎn)遙信自發(fā)上報(bào)的APDU示例（十六進(jìn)制）：`680A0001000101010006000100000101`解析：1.APCI部分（前6字節(jié)）：?jiǎn)?dòng)字符：`0x68`；長(zhǎng)度：`0x0A`（后續(xù)10字節(jié)，即控制域4字節(jié)+ASDU6字節(jié)？不，原示例長(zhǎng)度是0x0A（10），控制域4字節(jié)，所以ASDU長(zhǎng)度是6字節(jié)？等一下，原示例總長(zhǎng)度是16字節(jié)（從68開始到最后一個(gè)01），所以啟動(dòng)字符1字節(jié)，長(zhǎng)度2字節(jié)（0A00？不對(duì)，長(zhǎng)度是2字節(jié)，應(yīng)該是低字節(jié)在前，高字節(jié)在后，所以0A00是10字節(jié)？比如原示例中的長(zhǎng)度是0A00，即10字節(jié)，后續(xù)是控制域4字節(jié)（00010001），然后ASDU是10-4=6字節(jié)？等一下，原示例中的APDU是：68（1）+0A00（2）+00010001（4）+01010006000100000101（10）？不對(duì)，可能我算錯(cuò)了，再仔細(xì)看：原示例是`680A0001000101010006000100000101`，共16字節(jié)。啟動(dòng)字符1字節(jié)（68），長(zhǎng)度2字節(jié)（0A00），即長(zhǎng)度是10字節(jié)（0A是10，00是高字節(jié)，所以總長(zhǎng)度是10），然后控制域是4字節(jié)（00010001），那么ASDU的長(zhǎng)度是10-4=6字節(jié)？但后面的字節(jié)是01010006000100000101，共10字節(jié)，這說(shuō)明我可能混淆了長(zhǎng)度的定義。其實(shí)，104規(guī)約中的“長(zhǎng)度”字段是APCI控制域+ASDU的總字節(jié)數(shù)，即：長(zhǎng)度=控制域（4字節(jié)）+ASDU長(zhǎng)度。比如原示例中的長(zhǎng)度是0A00（10字節(jié)），所以ASDU長(zhǎng)度是10-4=6字節(jié)？但后面的ASDU部分是01（TI）+01（VSQ）+0006（COT）+0001（CA）+000001（IOA）+01（信息元素）=1+1+2+2+3+1=10字節(jié)，這說(shuō)明原示例中的長(zhǎng)度字段可能有誤，或者我需要重新計(jì)算?？赡芪覒?yīng)該換一個(gè)正確的示例，比如一個(gè)簡(jiǎn)單的遙信ASDU：假設(shè)主站發(fā)送一個(gè)I幀，請(qǐng)求子站（CA=0001）的1號(hào)遙信點(diǎn)（IOA=____）的狀態(tài)，那么APDU可能是：?jiǎn)?dòng)字符：68H；長(zhǎng)度：控制域4字節(jié)+ASDU長(zhǎng)度（1+1+2+2+3+1=10）→14字節(jié)，所以長(zhǎng)度字段是0E00（14）；控制域：SN=0001（主站發(fā)送的第1個(gè)I幀），RN=0000（還沒(méi)收到子站的幀）→00010000；ASDU：TI=01（單點(diǎn)遙信），VSQ=01（1個(gè)信息對(duì)象），COT=0001（響應(yīng)請(qǐng)求），CA=0001，IOA=____，信息元素=01（合閘）→01010001000100000101。完整APDU：`680E000001000001010001000100000101`（共17字節(jié)？等一下，啟動(dòng)字符1字節(jié)，長(zhǎng)度2字節(jié)（0E00），控制域4字節(jié)（00010000），ASDU10字節(jié)，總長(zhǎng)度1+2+4+10=17字節(jié)，對(duì)。）4.典型應(yīng)用流程：從連接到控制4.1初始化與連接建立104規(guī)約的通信流程始于TCP連接建立（主站發(fā)起三次握手），隨后進(jìn)入同步階段（確保主站與子站的序號(hào)一致）：1.主站發(fā)送U幀（SOT：0x0001）：請(qǐng)求子站進(jìn)入同步狀態(tài)；2.子站響應(yīng)U幀（SOT確認(rèn)：0x0002）：確認(rèn)同步請(qǐng)求；3.主站發(fā)送S幀（RN=0x0000）：請(qǐng)求子站返回當(dāng)前接收序號(hào)；4.子站響應(yīng)S幀（RN=0x0000）：確認(rèn)序號(hào)同步；5.主站發(fā)送U幀（EOT：0x0003）：通知子站同步完成；6.子站響應(yīng)U幀（EOT確認(rèn)：0x0004）：同步流程結(jié)束。4.2數(shù)據(jù)采集：遙測(cè)與遙信遙測(cè)采集（主站請(qǐng)求，子站響應(yīng)）1.主站發(fā)送I幀：包含遙測(cè)請(qǐng)求ASDU（TI=0x09，COT=0x0001，CA=子站地址，IOA=遙測(cè)點(diǎn)地址）；2.子站接收后，返回I幀：包含遙測(cè)響應(yīng)ASDU（TI=0x09，COT=0x0001，CA=子站地址，IOA=遙測(cè)點(diǎn)地址，信息元素=遙測(cè)值）；3.主站接收后，發(fā)送S幀：確認(rèn)收到子站的響應(yīng)（RN=子站發(fā)送的SN+1）。遙信自發(fā)上報(bào)（子站主動(dòng)推送）當(dāng)子站檢測(cè)到遙信狀態(tài)變化（如開關(guān)跳閘），會(huì)主動(dòng)發(fā)送I幀：包含遙信事件ASDU（TI=0x01，COT=0x0006，CA=子站地址，IOA=遙信點(diǎn)地址，信息元素=新狀態(tài)）；主站接收后，發(fā)送S幀確認(rèn)。4.3控制操作：遙控與遙調(diào)遙控是104規(guī)約中最核心的控制功能，需遵循“選擇-執(zhí)行”兩步法（防止誤操作）：1.選擇階段：主站發(fā)送I幀：包含遙控選擇ASDU（TI=0x14，COT=0x0005，CA=子站地址，IOA=遙控點(diǎn)地址，信息元素=控制方向（如分閘=0x00））；子站接收后，驗(yàn)證合法性（如是否允許遙控、IOA是否存在），返回I幀：包含遙控選擇確認(rèn)ASDU（TI=0x14，COT=0x0007，CA=子站地址，IOA=遙控點(diǎn)地址，信息元素=確認(rèn)狀態(tài)）；主站接收確認(rèn)后，進(jìn)入執(zhí)行階段。2.執(zhí)行階段：主站發(fā)送I幀：包含遙控執(zhí)行ASDU（TI=0x15，COT=0x0006，CA=子站地址，IOA=遙控點(diǎn)地址，信息元素=控制方向）；子站接收后，執(zhí)行控制操作（如分閘），返回I幀：包含遙控執(zhí)行確認(rèn)ASDU（TI=0x15，COT=0x0008，CA=子站地址，IOA=遙控點(diǎn)地址，信息元素=執(zhí)行結(jié)果）；主站接收確認(rèn)后，完成遙控流程。4.4異常處理104規(guī)約定義了多種異常處理機(jī)制，確保通信可靠性：超時(shí)重發(fā)：主站發(fā)送I幀后，若在規(guī)定時(shí)間（如3秒）內(nèi)未收到子站響應(yīng)，會(huì)重發(fā)該幀（最多重發(fā)3次）；序號(hào)同步：若主站與子站的序號(hào)不一致（如主站發(fā)送SN=5，子站返回RN=3），主站會(huì)發(fā)送S幀請(qǐng)求子站重新同步；連接斷開：若子站檢測(cè)到TCP連接斷開，會(huì)清除序號(hào)狀態(tài)，等待主站重新連接；主站若檢測(cè)到連接斷開，會(huì)嘗試重新建立連接。5.工程實(shí)踐要點(diǎn)：配置、調(diào)試與問(wèn)題排查5.1關(guān)鍵配置參數(shù)104規(guī)約的工程配置需確保主站與子站參數(shù)一致，否則會(huì)導(dǎo)致通信失?。篢CP端口：默認(rèn)2404（需確保子站防火墻開放該端口）；子站公共地址（CA）：子站的唯一標(biāo)識(shí)（如0x0001代表1號(hào)變電站）；信息對(duì)象地址（IOA）：子站內(nèi)設(shè)備/點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)（如0x____代表1號(hào)開關(guān)）；超時(shí)時(shí)間：主站等待子站響應(yīng)的時(shí)間（建議1-5秒，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延遲調(diào)整）；重發(fā)次數(shù)：主站重發(fā)I幀的最大次數(shù)（建議3次）。5.2調(diào)試技巧：抓包與分析工具：Wireshark（網(wǎng)絡(luò)抓包工具）過(guò)濾條件：`tcp.port==2404`（過(guò)濾104規(guī)約流量）分析要點(diǎn)：檢查TCP連接是否建立（三次握手是否完成）；檢查APCI的控制域：確認(rèn)I幀的SN/RN是否遞增，S幀的RN是否正確；檢查ASDU的字段：確認(rèn)TI（業(yè)務(wù)類型）、COT（傳輸原因）、CA（子站地址）、IOA（點(diǎn)地址）是否正確；檢查信息元素：確認(rèn)遙測(cè)值、遙信狀態(tài)是否符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。5.3常見問(wèn)題排查問(wèn)題現(xiàn)象可能原因解決方法TCP連接失敗子站IP錯(cuò)誤、端口未開放、防火墻攔截檢查IP配置、用telnet測(cè)試端口（telnet子站IP2404）、關(guān)閉防火墻數(shù)據(jù)不更新ASDU的CA/IOA錯(cuò)誤、子站未采集到數(shù)據(jù)核對(duì)主站與子站的CA/IOA配置、檢查子站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如傳感器）遙控失敗選擇階段未確認(rèn)、COT錯(cuò)誤、子站未使能遙控檢查遙控ASDU的COT（選擇=0x0005，執(zhí)行=0x0006）、確認(rèn)子站允許遙控序號(hào)不同步網(wǎng)絡(luò)丟包、子站重啟主站發(fā)送S幀請(qǐng)求同步、重新初始化連接6.未來(lái)發(fā)展與展望6