科技信复 科|技|论|坛 IEC60870-5-101规约在电站远动通信中的运用 方镇宏 (广东电网公司患州供电局，广东患州512600 摘要：简述EC60872-5-101规约物理层、链路层、应用层的特点及功能：同时，道过讲解初始化、总召唤、组召唤、遥控、遥跳等规约通信过程 以及1级数据、2级数据，介绍一些现场实践经验，详细分析了其通信特点。 关键词：101规约：帧格式：初始化：总召唤：组召唤：1级数据：2级数据：遥控 1EC60870-5-101规约概述 指主站完成全数据更新的过程：主站对厂站的总 像报文、组召唤回答、遥测变化等为2级数据，1级 101规约是问答式规约，采用异步非平衡传 召在初始化之后进行，主站应用功能向链路层发 数据上送应尽可能及时，可以打破2级数据传送 输方式，支持多链路复用同一物理传输介质：101 送请求原语，厂站接受后向其应用功能发出总召 过程，在回答2级数据征询时送出：当1级数据无 规约采用源于开放式互联ISO-OSI参考模型的三 指示原语，同时向主站传送镜像，接若将全站被召 法一帧送完，需将ACD置位，将其余部分以征询1 层参考模型“增强性能体系结构①PAD”,仅取物理 唤数据按组组成响应数据块，向其链路层传送，链 级数据形式召送。 层、数据链路层、应用层3层。 路层向主站发送响应帧。总召过程不允许被打断。 2.3遥控（类型标识2D。101规对遥控功能 11物理层。物理层是01模型的第1层，主 图2为链路重建、总召唤流程。 采取返送校核的方式，将遥控过程分为两段，遥控 要负责物理实体之间传输比特流的协议，保证数 现场调试中，有些远动机掉电重启完成初始 选择和逼控执行。逼控命令有单点命令和双点命 据信息从一个实体经物理信道送经另一个实体， 化后就将ACD置1（置位提前），当主站要求重建 令两种，我们选择双点命令，其命令字格式如图3 向数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。 链路，发出请求链路状态帧时，厂站在响应链路状 所示：(DSE=1时，为逼控选择：S/E=0时为逼控执 101规约在物理层采用TU-T建议，数据电路终 态帧里将ACD的状态发给主站，这时主站认为厂 行：②QU定义了用于被寻址的控制功能的属性， 接设备①ECO和数据终端设备①TD之间为异步 站有1级数据便发出召唤命令，厂站认为链路未 该属性由变电站的测控装置出口继电器特点决 TU-TV24TU-TV28接▣，图1为控制站与被 复位初始化未完成，可能主站未收到自己的响应 定，有长脉冲、短脉冲等，根据现场实际确定：③ 控站的接口和连接。 链路状态帧，便回答响应链路状态帧(ACD=D,这 DCS是命令状态，其中1为开，2为合，0和3都是 数湖电路 样通信双方就进入死循环。 错误状态，不允许出现。 生站数露终端 数电迷接 半行运动通信 数帮电路终摇 厂帖数湘终睛 究其原因，主要是由于ACD 5/E(Ibit) 极备(DTE) 使备(DCE) T设备DCE) R各(DTE) 提前置位，造成双方判断出 图3遥控命令字格式 图1控制站与被控站的接口和连接 现子盾。可用下面三种方法 目前遥控操作分下面两步完成：(D操作员给 12数据链路层。数据链路层负责将输入数据 解决矛盾：（①D厂站远动机将ACD置位时间放在 主站应用功能下遥控选择命令，应用功能向链路 分解封装成数据块（的，并依次传递各帧和处理 响应链路状态之后：②厂站远动机将ACD状态 层发送选择命令的请求原语，促使其向链路发送 由接收端发回的应答帧，解决数据链路连接的建 延缓到回答复位链路帧时送出：（③）主站在复位链 双点选择命令。厂站链路层收到命令后立即向其 立、维持和释放，实现链路数据的传输、差错控制 路前不理会厂站的ACD状态。 应用功能发送选择命令的指示原语，应用功能将 与恢复、流量控制等问题。101规约遵循 命令中选择的对象和性质送到相应的硬件去校 EC60870-5-2,采用一个控制域和一个任选的地 厂站物瑞斯姿 核，通过后形成命令的镜象，向链路层发送选择响 址域传输规则选集，在主站和厂站之间实现非平 应原语，促使其向链路发送双位选择命令的确认 衡传输方式。101规约在帧格式上选用FT12,可 帧。主站链路层收到确认帧后，向其应用功能发送 采用固定帧长和可变帧长两种帧格式及单字符 是于广量网制 选择信息的确认原语。)逼控选择成功后，操作 E,固定帧长帧用于建立链路、召唤数据、确认 员发出遥控执行命令，主站应用功能向其链路发 长帧，可变帧长帧承载ASDU,用于命令传输及数 厂地夏西意令，未样口怡雪1 送执行命令帧。厂站链路层接收后，向其应用功能 据响应。 主地图杠g 发送执行命令的指示原语，应用功能执行控制命 13应用层。应用层提供一个OSI工作环境的 厂广处上地初始化结末聚文 令并向链路层发送执行命令的响应原语，厂站链 接口，为用户访问OSI的应用进程提供手段，它的 路层向链路发送执行命令的确认帧。 服务直接提供给应用进程。101规约采用 [上地8而，口置1□+ 主站石唤额黎根 逼控功能在实际应用中有两点需要注意：(D EC60870-5-3定义数据服务数据单元ASDU结 通信双方由于选择脉冲不同导致遥控失败。()双 构，用EC60870-5-4规定应用ASDU的信总元 方时间配合问题。如果主站对收到遥控镜像报文 素的意义和编码规范。ASDU包括单一类型标识、 献提是署进宽 名总味赖特 的时间要求小于厂站处理发送该报文需要的时间 单一传送原因、信总地址和信息对象，类型标识规 或者裕度不够，将造成遥控导致失败。 定了信总对象的结构、类型和格式。 游B云总姑复银文 结束语：101规约配置灵活，适应性强，可应 上述大致介绍了101规约主要特点和结构， 图2链路重建、总召峡流程 用于各种条件下的变电站站远动通信，但是相应 下面我们讲解101规约的通信过程，分析其特点 22组召唤（类型标识64H,命令字15H~ 地参数配置也比较繁杂，容易出现理解不一致引 以及实际应用存在的问题及解决方案，以加深大 20HD、1级数据、2级数据。组召唤是主站周期性下 发的通信矛盾，影响调试或维护工作进程，因此各 家对101规约功能的理解。 发对1组逼信或遥测的召唤命令，目的是对没有 级调度根据自己的特点对101规约做具体化定义 2101规约通信过程 越死区的测量值和没有变位的遥信量的更新。组 有相当大的现实意义。以上是我在现场实践中，对 101规约数据遵照优先级次序，主要包括站 召过程可以被打断，但是回答其镜像报文之前是 变电站通信规约EC60870-5-101的理解，希望对 初始化、总召唤、组召唤、遥控等通信过程。下面具 不允许打断的。现场调试中有些远动设备组召并 各位同仁分析使用101规约和现场调试工作有所 体阐述各个工作过程。 没有按8组逼信4组遥测组织数据，导致组召唤 帮助。 2.1站初始化、总召唤（类型标识64H,命令字 响应异常，这可以通过修改软件规约配置修正。 参考文献 14HD。站初始化是指数据库完成更新，包括主站初 101规约中按照紧急程度不同定义了数据的」 山王首顶，卢建刚等.广东电网DLT6345101 始化和厂站初始化：当链路由于通道质量差、中断 优先级别，并划分了1级数据和2级数据，其中， 2002实施细则☑ 或通信双方一方掉电重启等原因重建时，必须进 初始化结束、回答总召唤数据、控制命令的镜像报 行站初始化，保证数据的实时性和有效性。总召是 文、变位遥信等为1级数据，而S0E、时间同步镜 责任编辑：孙卫国 16-
－16－ 科 技 论 坛 IEC60870-5-101 规约在电站远动通信中的运用 方镇宏 （广东电网公司惠州供电局，广东 惠州 512600） 1 IEC60870-5-101 规约概述 101 规约是问答式规约，采用异步非平衡传 输方式，支持多链路复用同一物理传输介质；101 规约采用源于开放式互联 ISO-OSI 参考模型的三 层参考模型“增强性能体系结构（EPA）”，仅取物理 层、数据链路层、应用层 3 层。 1.1 物理层。物理层是 OSI 模型的第 1 层，主 要负责物理实体之间传输比特流的协议，保证数 据信息从一个实体经物理信道送经另一个实体， 向数据链路层提供一个透明的比特流传送服务。 101 规约在物理层采用 ITU-T 建议，数据电路终 接设备（DEC）和数据终端设备（DTE）之间为异步 ITU-T V.24/ITU-T V.28 接口，图 1 为控制站与被 控站的接口和连接。 1.2 数据链路层。数据链路层负责将输入数据 分解封装成数据块（帧），并依次传递各帧和处理 由接收端发回的应答帧，解决数据链路连接的建 立、维持和释放，实现链路数据的传输、差错控制 与 恢 复、流量控制等问题。101 规 约 遵 循 IEC60870-5-2，采用一个控制域和一个任选的地 址域传输规则选集，在主站和厂站之间实现非平 衡传输方式。101 规约在帧格式上选用 FT1.2，可 采用固定帧长和可变帧长两种帧格式及单字符 （E5），固定帧长帧用于建立链路、召唤数据、确认 长帧，可变帧长帧承载 ASDU，用于命令传输及数 据响应。 1.3 应用层。应用层提供一个 OSI 工作环境的 接口，为用户访问 OSI 的应用进程提供手段，它的 服务直接提供给应用进程。101 规 约 采 用 IEC60870-5-3 定义数据服务数据单元（ASDU）结 构，用 IEC60870-5-4 规定应用 ASDU 的信息元 素的意义和编码规范。ASDU 包括单一类型标识、 单一传送原因、信息地址和信息对象，类型标识规 定了信息对象的结构、类型和格式。 上述大致介绍了 101 规约主要特点和结构， 下面我们讲解 101 规约的通信过程，分析其特点 以及实际应用存在的问题及解决方案，以加深大 家对 101 规约功能的理解。 2 101 规约通信过程 101 规约数据遵照优先级次序，主要包括站 初始化、总召唤、组召唤、遥控等通信过程。下面具 体阐述各个工作过程。 2.1 站初始化、总召唤（类型标识 64H，命令字 14H）。站初始化是指数据库完成更新，包括主站初 始化和厂站初始化；当链路由于通道质量差、中断 或通信双方一方掉电重启等原因重建时，必须进 行站初始化，保证数据的实时性和有效性。总召是 指主站完成全数据更新的过程；主站对厂站的总 召在初始化之后进行，主站应用功能向链路层发 送请求原语，厂站接受后向其应用功能发出总召 指示原语，同时向主站传送镜像，接着将全站被召 唤数据按组组成响应数据块，向其链路层传送，链 路层向主站发送响应帧。总召过程不允许被打断。 图 2 为链路重建、总召唤流程。 现场调试中，有些远动机掉电重启完成初始 化后就将 ACD 置 1（置位提前），当主站要求重建 链路，发出请求链路状态帧时，厂站在响应链路状 态帧里将 ACD 的状态发给主站，这时主站认为厂 站有 1 级数据便发出召唤命令，厂站认为链路未 复位初始化未完成，可能主站未收到自己的响应 链路状态帧，便回答响应链路状态帧（ACD=1），这 样通信双方就进入死循环。 究其原因，主要是由于 ACD 提前置位，造成双方判断出 现矛盾。可用下面三种方法 解决矛盾：（1） 厂站远动机将 ACD 置位时间放在 响应链路状态之后；（2） 厂站远动机将 ACD 状态 延缓到回答复位链路帧时送出；（3）主站在复位链 路前不理会厂站的 ACD 状态。 图 2 链路重建、总召唤流程 2.2 组召唤 （类型标识 64H，命令字 15H~ 20H）、1 级数据、2 级数据。组召唤是主站周期性下 发对 1 组遥信或遥测的召唤命令，目的是对没有 越死区的测量值和没有变位的遥信量的更新。组 召过程可以被打断，但是回答其镜像报文之前是 不允许打断的。现场调试中有些远动设备组召并 没有按 8 组遥信 4 组遥测组织数据，导致组召唤 响应异常，这可以通过修改软件规约配置修正。 101 规约中按照紧急程度不同定义了数据的 优先级别，并划分了 1 级数据和 2 级数据，其中， 初始化结束、回答总召唤数据、控制命令的镜像报 文、变位遥信等为 1 级数据，而 SOE、时间同步镜 像报文、组召唤回答、遥测变化等为 2 级数据，1 级 数据上送应尽可能及时，可以打破 2 级数据传送 过程，在回答 2 级数据征询时送出；当 1 级数据无 法一帧送完，需将 ACD 置位，将其余部分以征询 1 级数据形式召送。 2.3 遥控（类型标识 2eH）。101 规对遥控功能 采取返送校核的方式，将遥控过程分为两段，遥控 选择和遥控执行。遥控命令有单点命令和双点命 令两种，我们选择双点命令，其命令字格式如图 3 所示：（1）S/E＝1 时，为遥控选择；S/E＝0 时为遥控执 行；（2）QU 定义了用于被寻址的控制功能的属性， 该属性由变电站的测控装置出口继电器特点决 定，有长脉冲、短脉冲等，根据现场实际确定；（3） DCS 是命令状态，其中 1 为开，2 为合，0 和 3 都是 错误状态，不允许出现。 图 3 遥控命令字格式 目前遥控操作分下面两步完成：（1）操作员给 主站应用功能下遥控选择命令，应用功能向链路 层发送选择命令的请求原语，促使其向链路发送 双点选择命令。厂站链路层收到命令后立即向其 应用功能发送选择命令的指示原语，应用功能将 命令中选择的对象和性质送到相应的硬件去校 核，通过后形成命令的镜象，向链路层发送选择响 应原语，促使其向链路发送双位选择命令的确认 帧。主站链路层收到确认帧后，向其应用功能发送 选择信息的确认原语。（2）遥控选择成功后，操作 员发出遥控执行命令，主站应用功能向其链路发 送执行命令帧。厂站链路层接收后，向其应用功能 发送执行命令的指示原语，应用功能执行控制命 令并向链路层发送执行命令的响应原语，厂站链 路层向链路发送执行命令的确认帧。 遥控功能在实际应用中有两点需要注意：（1） 通信双方由于选择脉冲不同导致遥控失败。（2）双 方时间配合问题。如果主站对收到遥控镜像报文 的时间要求小于厂站处理发送该报文需要的时间 或者裕度不够，将造成遥控导致失败。 结束语：101 规约配置灵活，适应性强，可应 用于各种条件下的变电站站远动通信，但是相应 地参数配置也比较繁杂，容易出现理解不一致引 发的通信矛盾，影响调试或维护工作进程，因此各 级调度根据自己的特点对 101 规约做具体化定义 有相当大的现实意义。以上是我在现场实践中，对 变电站通信规约 IEC60870-5-101 的理解，希望对 各位同仁分析使用 101 规约和现场调试工作有所 帮助。 参考文献 [1] 王首顶，卢建刚等. 广东电网 DLT634 5101 2002 实施细则[Z]. 责任编辑：孙卫国 摘 要：简述 IEC60872-5-101 规约物理层、链路层、应用层的特点及功能；同时，通过讲解初始化、总召唤、组召唤、遥控、遥跳等规约通信过程 以及 1 级数据、2 级数据，介绍一些现场实践经验，详细分析了其通信特点。 关键词：101 规约；帧格式；初始化；总召唤；组召唤；1 级数据；2 级数据；遥控 图 1 控制站与被控站的接口和连接
