IEC104规约，全称为“采用标准传输文件集的IEC60870-5-101网络访问”，是由国际电工委员会(IEC)制定的一种用于电力系统自动化中的通信协议。它基于TCP/IP网络，主要用于远程监控和控制电力系统中的各种设备，如变电站、发电机和开关等。
一、 IEC104规约是什么
1. 基本概念
IEC104规约是IEC101规约的网络版，其主要区别在于使用了TCP/IP作为底层通信协议，而IEC101则通常用于串行通信。IEC104规约通过TCP端口2404进行数据传输，将IEC101的消息作为应用数据单元(ASDU)在网络中传递。
2. 主要功能
IEC104规约支持多种报文帧类型，包括I帧、U帧和S帧，这些帧类型分别用于不同的通信需求。其中，I帧用于初始化连接，U帧用于数据传输，而S帧用于召唤数据。此外，IEC104还支持总召唤指令和沾包拆包等功能，以提高通信效率。
3. 通信过程
在IEC104规约中，通信过程分为启动站和从动站两个角色。启动站负责发起通信请求，而从动站则响应这些请求并返回所需的数据或命令。整个交互过程包括建立连接、发送和接收数据以及结束连接等步骤。
4. 应用场景
IEC104规约广泛应用于电力系统自动化、城市轨道交通等领域，用于实现远程监控和控制。它不仅提高了不同厂商设备之间的互操作性，还增强了系统的整体性能和稳定性。
5. 其他特点
与IEC101相比，IEC104具有更高的传输效率和可靠性。它能够连续发送多个链路帧，并具备冲突检测和错误重传机制，从而确保数据传输的准确性和完整性。此外，IEC104对通信延时的限制较为宽松，适用于地理分布广泛的电力系统。
6. 总结
IEC104规约是一个功能强大且广泛应用的通信协议，它通过TCP/IP网络实现了高效、可靠的电力系统远程监控和控制。其丰富的报文帧类型和灵活的通信方式使其成为电力行业不可或缺的一部分。
二、 IEC104规约的最新版本是什么
IEC104规约的最新版本是IEC GUIDE 104:2019.这是根据ISO/IEC Directives, Part 1. Annex A由IEC咨询委员会安全(ACOS)编制的第五版。这一版本取消并替代了2010年发布的第四版。与前一版本相比，主要更新包括：
与ISO/IEC Guide 51:2014的术语和定义对齐;
引用IEC Guide 10–4.
这些更新确保了IEC104规约与国际标准的一致性，并可能引入了新的功能或改进，以提高电力系统通信的效率和安全性。
三、 IEC104规约在实际电力系统自动化应用中的案例
IEC104规约在实际电力系统自动化应用中有着广泛的应用案例，以下是一些具体的实例：
- 智能变电站：IEC104规约在智能变电站中扮演着至关重要的角色。它用于实时监测和控制，确保电网的稳定运行。
- 水电站分布式监控系统：在二滩水电站的监控系统中，IEC104规约被用来解决与调度中心远动通信中的问题，实现无人值班和高效节能的目标。
- 行波测距系统：IEC104规约在行波测距系统中应用，通过统一接入继电保护故障信息管理平台，提高了系统的通信效率和可靠性。
- 变电站远动数据传输：IEC104规约主要用于变电站的远动数据传输，是基于IEC101规约演化而来的，具有更高的性能和可靠性。
- 电力设备监控：DLT645和IEC104转Modbus协议网关在电力行业中的应用展示了其在电力设备监控中的灵活性和可靠性。
四、 如何配置和优化IEC104规约以提高电力系统的通信效率?
为了配置和优化IEC104规约以提高电力系统的通信效率，可以参考以下步骤和建议：
确定规约版本：选择合适的IEC104规约版本，目前一般采用的是02版。不同版本的规约在遥测、遥信等信息体基地址上有所不同，需要根据主站的要求进行调整。
配置通信参数：
确定主站IP地址(目的IP地址)、远动IP地址(源IP地址)及它们的子网掩码和网关地址。
设置源端口和目的端口为2404.这是IEC104规约的标准端口。
配置设备地址和控制变量：
配置一个TXT变量用来下发控制指令，驱动配置为104.设备地址配置为要设定的遥测点的地址，并勾选允许控制。
优化通信流程：
在两级调度中心通过以太网建立连接后，地级电网调度作为IEC104规约主站请求连接并发送启动生效帧(U帧)，钢铁企业电力调度中心作为子站回复启动确认帧(U帧)。
主站得到确认帧之后，发送首次总召唤(I帧)，子站收到总召唤命令后上传全站遥测遥信数据(I帧)，之后主站每15分钟发送一次总召唤命令，子站在没有收到命令期间主动上传线程检查是否有遥测变化或遥信变位，并组帧(I帧)发送上传变化数据。
定时发送总召唤：定时发送总召唤(YC、YX)，以便及时获取最新的遥测和遥信数据。
一致性检测与功能测试：
进行物理接口正确性测试，检验被测设备的物理通信接口构成。
对规约中所具备的系统命令进行应用功能测试，包括时钟同步、测试命令、站召唤、召唤电度等。
优化实时性和安全性：
分析并实施远动通信实时性及安全性的优化措施，例如基于智能分析的方法来提升通信的实时性和安全性。
五、 IEC104规约与其他电力通信协议对比
IEC104规约与其他电力通信协议(如Modbus、DNP3)相比，具有以下优势和劣势：
1. 优势
数据传输速度：
IEC104规约的数据传输速度相对较快，支持多路并行传输。这使得它在需要高速数据传输的场景下表现更佳。
安全性：
IEC104基于TCP/IP协议簇，支持较高的加密和安全功能。这意味着它可以提供比Modbus更强的安全保障，特别是在涉及敏感数据传输的场合。
兼容性和灵活性：
IEC104能够与现有的Modbus设备无缝集成，同时满足IEC104标准的要求。这种兼容性使其在远程监控和控制系统中非常适用。
高效性和可靠性：
IEC104协议被设计为高效且可靠，适用于物联网应用系统中的智能家居、工业控制和智能交通等领域。其高效的数据传输和准确的通信能力是其主要优势之一。
可扩展性：
IEC104协议具有良好的可扩展性，可以适应不同规模和复杂度的网络环境。
2. 劣势
复杂性：
IEC104协议相对复杂，需要更多的配置和维护工作。对于一些小型项目或简单应用场景，这种复杂性可能是一个劣势。
资源消耗：
由于IEC104协议基于网络通信，因此对网络资源的需求较高，尤其是在大规模数据传输时，可能会增加网络负载和带宽消耗。
学习曲线：
对于新用户来说，掌握IEC104协议及其相关技术可能需要较长的学习时间，特别是对于那些不熟悉网络通信协议的专业人士。
相比之下，Modbus协议虽然在某些方面不如IEC104.但也有其独特的优势，例如简单易用和广泛的应用基础。然而，Modbus在数据传输速度和安全性方面通常不如IEC104.
IEC104规约在数据传输速度、安全性、兼容性和可靠性方面具有显著优势，但在复杂性、资源消耗和学习曲线方面存在一定的劣势。
六、 IEC104规约的安全性和可靠性如何评估和保证?
IEC104规约的安全性和可靠性评估和保证主要依赖于以下几个方面：
1. 安全性评估与保证
IEC 104协议的数据传输需要确保数据的安全性，通常采取数据加密和身份认证等措施来保护数据不被非法访问或篡改。
IEC104协议的安全性在很大程度上依赖于基础网络设施的安全性。如果网络设备存在安全隐患，如被攻陷或网络通信被监听，那么IEC104协议传输的数据也将面临泄露和篡改的风险。
IEC104服务端通常具有高可靠性和安全性，可以确保数据的稳定传输和保护系统免受恶意攻击。它采用了多种机制来确保数据的完整性、可靠性和安全性。
2. 可靠性评估与保证
通过将IEC104规约与IEC101规约的ASDU(应用服务数据单元)相结合，可以很好地保证规约的标准化和通信的可靠性。
IEC 104协议使用TCP/IP协议进行数据传输，这种协议具有较高的可靠性，能够保证数据传输的稳定性和准确性。
确保系统的可靠性还需要采取备份和容错等措施，以防止因单点故障导致整个系统的瘫痪。
IEC104规约的安全性和可靠性是通过综合运用多种技术和机制来实现的，包括数据加密、身份认证、基础网络设施的安全性保障、标准化和通信的可靠性以及系统备份和容错机制等。
