吳鵬超+李建林+鄧顯俊

摘 要：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)五防系統(tǒng)的通訊問題，以TCP報(bào)文和104報(bào)文分析為手段，歸納總結(jié)通訊原理及需要設(shè)置的參數(shù)及意義。確?，F(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題可以盡快定位處理，盡快恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)。通過歸納總結(jié)及對(duì)原理的分析，提出了一些具體問題的分析方法和解決思路，最后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問題的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了分類歸納和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：IEC 60870-5-104 以太網(wǎng) TCP/IP 微機(jī)五防 監(jiān)控 通信

中圖分類號(hào)：TN915.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（b）-0014-02

1 現(xiàn)場(chǎng)情況

隨著國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的發(fā)展和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全操作的嚴(yán)格要求，微機(jī)五防系統(tǒng)在變電站系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。由于五防廠家眾多并且五防廠家有著自己的規(guī)約，與變電站監(jiān)控系統(tǒng)站控層規(guī)約并不兼容，所以需要在五防廠家和后臺(tái)監(jiān)控廠家之間做規(guī)約轉(zhuǎn)換。

這個(gè)規(guī)約轉(zhuǎn)換有時(shí)候由五防廠家做，有時(shí)候由后臺(tái)監(jiān)控廠家做，兩者都可以做規(guī)約轉(zhuǎn)換。并且由于不同時(shí)代產(chǎn)品規(guī)約轉(zhuǎn)換程序存在一定的差異，而且涉及到兩個(gè)廠家，所以在問題確認(rèn)及問題處理中存在一定的難度。盡快處理問題可以使得變電站盡快正常運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)的安全。

2 原理介紹

不管是新的一代61850規(guī)約智能變電站還是104規(guī)約常規(guī)變電站，微機(jī)五防系統(tǒng)和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在站控層都是通過104規(guī)約進(jìn)行通信的。

以比較常見的許繼后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和共創(chuàng)或優(yōu)特兩個(gè)常見廠家的微機(jī)五防系統(tǒng)為例，整體上可以歸納為兩種形式。

（1）由后臺(tái)監(jiān)控廠家做規(guī)約轉(zhuǎn)換。由網(wǎng)關(guān)或者接口管理機(jī)程序做規(guī)約轉(zhuǎn)換。

（2）由微機(jī)五防廠家做規(guī)約轉(zhuǎn)換。后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)直接通過網(wǎng)線和微機(jī)五防主機(jī)通信。規(guī)約轉(zhuǎn)換程序在微機(jī)五防系統(tǒng)中集成。

由于兩者原理本質(zhì)上相同，所以以許繼104規(guī)約后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和優(yōu)特微機(jī)五防系統(tǒng)直接通過網(wǎng)線為例介紹。

3 具體應(yīng)用

那么通過網(wǎng)線連接到微機(jī)五防系統(tǒng)上的104規(guī)約是怎么通訊的呢？

首先我們看一段完整的、基于TCP/IP的IEC104報(bào)文：

ac f1 df 3f e4 74 ac f1 df 3f e4 73 08 00 00 45 0000 38 78 53 40 00 80 06 a5 3e 0a 64 64 64 0a 64

64 02 09 64 11 ea 8a da cb a3 64 c9 d3 e9 50 18fb 75 59 71 00 00 68 0e 00 00 00 00 64 01 06 00

01 02 00 00 00 14

報(bào)文中傳遞的信息有：

目標(biāo)站的MAC地址：ac f1 df 3f e4 74

源站的MAC地址：ac f1 df 3f e4 73

以太網(wǎng)類型：08 00（IP）

源站IP地址：0A 64 64 64 （源站IP為10.100.100.100）

目的站IP地址：0A 64 64 02 （目的站IP為10.100.100.02）

源站端口：09 64 （16進(jìn)制964轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制是2404）

目標(biāo)站端口：11 ea（16進(jìn)制11 ea轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制是4586一般端口，隨機(jī)）

具體的104規(guī)約報(bào)文：68 0e 00 00 00 00 64 01 06 0001 02 00 00 00 14

以上為總召報(bào)文，我們以具體上送的報(bào)文為例：

68 0e 14 00 50 00 2E 01 06 00 01 64 0F 00 00 00 01

報(bào)文中傳遞的信息有：

報(bào)文類型為ASDU類型，這里是2E，代表雙點(diǎn)遙控。

單元公共地址為裝置的扇區(qū)和裝置的地址，以上報(bào)文為01 64。

信息體地址為裝置設(shè)備中信息元素地址，以上報(bào)文為 0F 00 00。

信息狀態(tài)：信息體地址的狀態(tài)值（以上報(bào)文為01代表遙控分閘，對(duì)于雙點(diǎn)來說1分、2合、0、3為沒狀態(tài)或者錯(cuò)誤狀態(tài)）。

關(guān)于TCP通信的一些基本概念如下。

對(duì)于TCP的應(yīng)用程序來說存在兩種工作模式，即服務(wù)器模式和客戶機(jī)模式。

服務(wù)器端：在建立TCP連接時(shí)，服務(wù)器從不發(fā)起連接請(qǐng)求，他一直處于偵聽狀態(tài)，當(dāng)偵聽到來自客戶機(jī)的連接請(qǐng)求時(shí)，則接受此請(qǐng)求，由此建立一個(gè)TCP連接，服務(wù)器和客戶機(jī)就可以通過這個(gè)虛擬的通訊連路進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

客戶端：客戶機(jī)一直發(fā)送連接請(qǐng)求。

關(guān)于104規(guī)約的一些基本概念如下。

主站：也叫控制站，請(qǐng)求數(shù)據(jù)和發(fā)送控制命令的一端，一般來說是客戶端。

子站：也叫從站，被控站。響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求和控制命令的一端，一般是來說是服務(wù)器端。

平衡通信方式：通信雙方都可以發(fā)起信息傳輸，一旦鏈路建立成功，變化信息除了響應(yīng)召喚應(yīng)答，還可以主動(dòng)發(fā)送而無(wú)需等待查詢。但是兩個(gè)方向上都需要采用有效的數(shù)據(jù)接收確認(rèn)機(jī)制（IEC104規(guī)約的接收序號(hào)）來確認(rèn)信息的正確接收。

我們可以歸納總結(jié)基于以太網(wǎng)通信的104規(guī)約通信成功。首先要兩端服務(wù)器，客戶端約定設(shè)置成功。具體設(shè)置參數(shù)時(shí)需要MAC地址，IP地址，端口號(hào)，單元公共地址，信息體地址。這些信息兩端設(shè)置正確才可以正常通信。

在具體傳送報(bào)文中要求符合104規(guī)約，ASDU類型可以匹配識(shí)別，最終通過信息體地址確定所要傳遞的信息，傳遞具體的信息狀態(tài)或者命令。

在實(shí)際傳遞信息時(shí)，由于信息比較多，所以雙方一般會(huì)約定一個(gè)信息表，兩端通過信息體地址對(duì)應(yīng)具體的信息，當(dāng)信息不能對(duì)應(yīng)上時(shí)一般要檢查這里。

4 具體設(shè)置配置

那么具體的通訊配置中基本的配置都有哪些呢？

在許繼后臺(tái)中我么可以看到，在這里需要配置IP地址，和端口號(hào)。

在五防轉(zhuǎn)發(fā)信息表里可以看到，在這里需要配置ASDU類型，對(duì)應(yīng)信息的信息體地址，裝置地址和扇區(qū)地址組成單元公共地址。

在微機(jī)五防系統(tǒng)那一端我們可以看到，微機(jī)五防系統(tǒng)中設(shè)置的TCPserver也就是服務(wù)器端。

在這里類型標(biāo)示也就是后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的ASDU類型。

鏈路地址相當(dāng)于單元公共地址（這里鏈路地址是十進(jìn)制，0X6401=25601，裝置地址100，扇區(qū)01）。

本地端口2404，需要和監(jiān)控主機(jī)保持一致方可以正常通訊。

其他的IP地址設(shè)置在這里不做贅述，在遙信接收起始地址時(shí)我們可以看到微機(jī)五防系統(tǒng)中也需要有信息表，其中信息體地址遞增的方式和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)一致。

可以看到具體應(yīng)用符合我們上面歸納的原理。一般情況下只要這些原理設(shè)置正確都可以正常通信。

5 常見問題總結(jié)

由于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)五防系統(tǒng)較多，就算是同一廠家也有不同的產(chǎn)品，所以和五防通訊過程比較復(fù)雜，并且涉及104規(guī)約設(shè)置的地方比較多，具體問題比較多，下面歸納總結(jié)一些常見問題，方便大家查找問題時(shí)參考。

（1）基本配置出現(xiàn)問題，后臺(tái)監(jiān)控和微機(jī)五防系統(tǒng)配置不匹配。IP地址，端口號(hào)，單元公共地址，ASDU類型不對(duì)應(yīng)。信息體地址不對(duì)應(yīng)，上送的狀態(tài)位置不正確，主站、子站服務(wù)器端、客戶端沒有約定好等都屬于這一類。有些問題需要咨詢具體廠家來設(shè)置。

（2）網(wǎng)絡(luò)物理上中斷。比如網(wǎng)線被老鼠咬斷，網(wǎng)線和交換機(jī)接觸不良，網(wǎng)線在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和微機(jī)五防系統(tǒng)物理上沒有通信成功，或者因?yàn)榫S修主機(jī)，網(wǎng)口重新插拔的時(shí)候插錯(cuò)等，這些可以通過具體觀察發(fā)現(xiàn)問題，或者可以通過網(wǎng)絡(luò)命令ping來判斷。

（3）具體104規(guī)約上的配置不匹配。比如單點(diǎn)雙點(diǎn)的設(shè)置，信息體地址的接收起始地址不對(duì)應(yīng)，微機(jī)五防系統(tǒng)這方面是否選擇總召喚，是否選擇主動(dòng)解鎖等，這些需要對(duì)104規(guī)約有基本了解，并且有分析報(bào)文能力。

（4）在具體上送信號(hào)時(shí)沒有上送成功的情況。在這里需要檢查信息體地址是否正確，發(fā)送的狀態(tài)位置是否正確，ASDU類型對(duì)方廠家程序是否確認(rèn)等，這些非常重要，查問題時(shí)候需要有報(bào)文分析能力。

（5）雙方程序的問題。有時(shí)候一個(gè)廠家同時(shí)有多個(gè)程序來適應(yīng)具體的現(xiàn)場(chǎng)情況。甚至需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中改程序。這個(gè)時(shí)候就要判斷是否在改程序的過程中出錯(cuò)或者和對(duì)方廠家對(duì)規(guī)約的設(shè)置不匹配等。比如可變結(jié)構(gòu)限定詞是否正確，104規(guī)約的接收序號(hào)、發(fā)送序號(hào)程序處理是否正確，數(shù)據(jù)傳輸控制順序的處理等。在這里就需要對(duì)規(guī)約有比較深入的了解了。

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