IEC103通信規(guī)約介紹
編制：張凱峰

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2015/9/30

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一、幾個基本概念
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規(guī)約類型
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應答式規(guī)約(如：Modbus) 循環(huán)式規(guī)約(如：部頒CDT) 對等式規(guī)約(如：DNP3.0)

定義： 循環(huán)式規(guī)約又稱 CDT 規(guī)約，它是一種 RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)的 應答式規(guī)約又稱為 Polling 規(guī)約。它以主站為主，依次向各 RTU發(fā)出查詢命 規(guī)約，上報信息串的長度是可變的 令，各RTU依查詢命令進行回答，回答信息串的長度是可變的； 特點： 1 RTU有問必答，當RTU收到主機查尋命令后，必須在規(guī)定的時間內應 1） ）數(shù)據(jù)傳輸以現(xiàn)場端為主， RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)給主站。 答，否則視為本次通信失�。� 而主站被動地接收。 2） RTU無問不答，當RTU未收到主機查尋命令時，絕對不允許主動上報 2 ）數(shù)據(jù)格式在發(fā)送端與接收端事先約定好，按時間順序首先發(fā)送起始同 信息。 優(yōu)點： 步字，然后依次發(fā)送控制字和信息字，如此周而復始。 1 RTU以共線的方式共用一個通道，這樣有助于節(jié) 3）應答式規(guī)約允許多臺 ）重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實時性強，一般數(shù)據(jù)發(fā)送周期長，實時性差， 省通道，提高通道占用率，對于區(qū)域工作站和為數(shù)眾多的RTU通信的情形， 遙信變位優(yōu)先插入傳送。 這種方式是很適合的； 優(yōu)點： 2）應答式規(guī)約采用變長信息傳送策略，從而大大壓縮了數(shù)據(jù)塊的長度， 提高了數(shù)據(jù)傳送的速度。 1 ）由于采用循環(huán)式規(guī)約的RTU不斷循環(huán)上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，即使發(fā)生短時通 3 ）應答式規(guī)約既可以采用全雙工通道，也可以采用半雙工通道，既可以 信失敗丟失一些數(shù)據(jù)，當通信恢復正常后，被丟失的信息仍有上報機會， 采用點對點方式，也可以采用一點多址或環(huán)形結構。因此通道適應性強。 而不至于造成顯著危害，因此這種方式對通道的要求不高，適合于在我國 缺點： 質量比較差的通道環(huán)境下使用。 1）由于不允許主動上報，應答式規(guī)約對事故的響應速度慢，尤其是當通 2）循環(huán)式規(guī)約采用信息字校驗的方式，將整楨信息化整為零，當某個字 道的傳輸速率較低的情形，這個問題會更突出。 符出錯時，只需丟棄相應的信息字即可。 2）由于采用變化信息傳送策略，應答式規(guī)約對通道的要求較高，因為一 3. 循環(huán)式規(guī)約采用遙信變位優(yōu)先插入傳送的方式，大大提高了事故傳送的 次通信失敗會帶來比較大的損失，雖然可以采用通信失敗后補發(fā)的方法解

相應速度。 決上述問題，但補發(fā)次數(shù)有限，在通道質量較差時，仍會發(fā)生重要信息 （如SOE)丟失的現(xiàn)象。 缺點： 1 RTU不斷循環(huán)上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)，因此通道必須采 3）由于采用循環(huán)式規(guī)約的 ）應答式規(guī)約往往采用整楨校驗的方式，

由于一楨信息量較大，因此出 DNP規(guī)約系(distributed network protocol分布式網(wǎng)絡規(guī)約)，它是IEEE電力工程協(xié)會（ PES)在IEC 870-5的基礎上制定的美國國家標準。 用全雙工通道，并且不允許多臺 RTU以共線連接。而只能采用點對點的方 錯的概率較大，校驗出錯后就必須整楨的丟棄，并阻止重發(fā)楨，從而更加 DNP3.0的物理層規(guī)定采用異RS-232接口和FSK調制解調器。 式連接。 降低了實時性。 DNP3.0的特點和優(yōu)越性有： 2）由于采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)不斷循環(huán)上報的策略，主機對一般遙測量的變化的 響應速度慢。 1） DNP3.0規(guī)約系是一種分布式網(wǎng)絡協(xié)議，適用于要求高度安全、中等速率和中等吞吐量的數(shù)據(jù)通信領域。 2） DNP3.0規(guī)約以IEC 870-5的標準為基礎，該規(guī)約非常靈活。 3） DNP3.0規(guī)約采用網(wǎng)絡通信方式；

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一、幾個基本概念
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規(guī)約方向
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控制方向
從控制系統(tǒng)到繼電保護設備的傳輸方向；

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監(jiān)視方向
從繼電保護設備到控制系統(tǒng)的傳輸方向

控制系統(tǒng) （后臺系統(tǒng)）

控制方向

繼保設備
監(jiān)視方向

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一、幾個基本概念
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傳輸模式
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平衡式傳輸
通信雙方互為始發(fā)站，互為從動站，例如：用于調度系 統(tǒng)之間交換實時數(shù)據(jù)的 DL47692規(guī)約；

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非平衡式傳輸
通信雙方總是以某一方為始發(fā)站，另一方為從動站，例 如：IEC103規(guī)約

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一、幾個基本概念
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范圍定義
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兼容范圍
規(guī)約中強制性規(guī)定統(tǒng)一使用的區(qū)間，被所有的制造廠使 用的范圍，例如：CDT規(guī)約中的功能碼的兼容范圍；

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專用范圍
各廠家根據(jù)自已特殊的需要可進行擴展的空間，如： IEC103規(guī)約中的功能類型碼也設有專用范圍。專用范圍 是為了維持兼容性而設立的。

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二、IEC103規(guī)約基礎
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概述
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適用范圍
用于繼電保護設備信息接口中，IEC103的制定使得變電站內一 個控制系統(tǒng)和不同繼電保護設備之間達到信息交換；

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規(guī)約屬性
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IEC103是應答式規(guī)約(Polling)，具有應答式規(guī)約特點、優(yōu)點和缺 點； 非平衡式傳輸方式，主站（控制系統(tǒng)—后臺）是始發(fā)站，繼保設備 是從動站，任何一輪的通信都是由主站發(fā)起的； 采用EIA-RS485接口或光纖作為物理鏈路，波特率為9600bps或 19200bps，校驗方式為偶校驗,一個啟動位，一個停止位，8個數(shù)據(jù) 位；

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二、IEC103規(guī)約基礎
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IEC103信息交換方式
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基于ASDU的標準化傳輸方式
這種方式也叫一般傳輸方式，是基于嚴格定義的ASDUs進 行信息交換的方式；

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通用分類服務傳輸方式
這種方式也叫萬能傳輸方式，它利用通用分類結構可以 傳輸幾乎所有類型的數(shù)據(jù)，這種方式，靈活，但兼容性 較差。
一般方式 通用分類
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信息交換方式

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二、IEC103規(guī)約基礎
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規(guī)約結構
應用層 應用層
采用ASDU結構定義幀結構和內容 定義功能類型碼、信息序號等，達 到信息交換。 采用FT1.2幀格式，有三種幀： 1.固定長幀，用來傳輸命令或應答； 2.變長幀，用來傳輸數(shù)據(jù)； 3.單個字符E5H，實際中通常不用。

表示層
會話層 傳輸層

網(wǎng)絡層
鏈路層 物理層
ISO網(wǎng)絡七層結構

鏈路層 物理層
EPA增強型

電氣接口：EIA-RS485 光纖接口：玻璃光纖、塑料光纖 通信速率：9600bps/19200bps

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地址域(A):指鏈路地址，可以理改為RTU地址，也可以認為是繼保設備地址； ASDU公共地址(Addr)：指信息體公用地址，可以理解為應用地址，也可以認為是繼保設備地址， 地址域(A)可以認為與ASDU地址始終相同，即：它們是同一地址

二、IEC103規(guī)約基礎
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變長幀格式
啟動字符（68H） L L（重復） 啟動字符（68H） 控制域（C） 地址域（A）
信 息 體 數(shù) 據(jù) 單 元 標 識

ASDU結構
類型標識（TYP） 可變結構限定詞(VSQ)

傳送原因(COT)
ASDU公共地址(Addr) 功能類型(FUN) 信息序號(INF) 信息體 標識符

信息元素集

L
鏈路用戶數(shù)據(jù)（ASDU）

時標ms IV Res 時標min

幀校驗和 結束字符（16H）

SU

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二、IEC103規(guī)約基礎
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定長幀格式
啟動字符（10H） 控制域（C） 地址域（A） 幀校驗和 結束字符（16H）

1.作為應答幀 2.作為命令幀

主站?子站

0

1

幀計數(shù)位 FCB
要求訪問 位ACD

幀計數(shù)有 效位FCV
數(shù)據(jù)流控 制位DFC

功能碼（4位）

子站?主站

1

0

功能碼（4位）

控制域（C）
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二、IEC103規(guī)約基礎
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一般信息交換方式
這種信息交換方式與IEC101相似，以總查詢(總召喚)為例：
ASDU7總查詢啟動 類型標識（TYP）= 7 VSQ = 81H 傳送原因(COT) = 9 ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN=GLB(255) 信息序號(INF) = 0 ASDU8總查詢結束 類型標識（TYP）= 8 VSQ = 81H 傳送原因(COT) = 10 ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN=GLB(255) 信息序號(INF) = 0

信息元素集=掃描序號SCN
時標ms IV SU Res 時標min

信息元素集=掃描序號SCN
時標ms IV SU Res 時標min

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三、IEC103規(guī)約基礎
控制系統(tǒng)(主站) 發(fā)送ASDU7

標準化總查詢過程

繼保設備(子站)

定長幀確認(ACD=1)
召1級用戶數(shù)據(jù) 響應數(shù)據(jù)報文1 (ACD=1)

召1級用戶數(shù)據(jù)
響應ASDU1,2,4,6自發(fā) (ACD=1) 召1級用戶數(shù)據(jù)

響應數(shù)據(jù)報文n (ACD=1)
召1級用戶數(shù)據(jù) 響應總查詢ASDU8，通知 總召喚結束(ACD=0) 其它請求/發(fā)送 …
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二、IEC103規(guī)約基礎
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通用分類服務
ASDU結構不變只是其中標識不同
監(jiān)視方向通信分類ASDU 類型標識（TYP）= 10,11 VSQ = 81H 傳送原因(COT) ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN = GEN(254) 信息序號(INF) =<240—250> 信息元素集 時標ms Res 時

標min IV SU 2015/9/30 Res 時標min

控制方向通信分類ASDU
類型標識（TYP）= 10,21 VSQ= 81H 傳送原因(COT) ASDU公共地址(Addr) 功能類型FUN= GEN(254) 信息序號(INF) =<240—255> 信息元素集 時標ms IV SU

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二、IEC103規(guī)約基礎
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通用分類服務概述
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其數(shù)據(jù)結構定義能進行自我描述，所有數(shù)據(jù)按同一種方 式進行訪問 它將繼保設備上的數(shù)據(jù)編成目錄(組)，并由一個叫做 “通用分類標識序號”的GIN進行標識，編程中GIN的結 構定義為： struct GIN { BYTE byGroup;//組標識符，一字節(jié)長 BYTE byEntry;//條目標識符，一字節(jié)長 } 通用分類標識序號的概念可以用一個文件檔案柜的模型 來解釋：