IEC60870-5-101通信协议

1、简介

101规约（IEC 60870-5-101）是电力系统实现基本运动任务的核心通信标准，对应国内电力标准DLT 634.5101-2002。该归于采用非平衡传输方式，适用于多点共线通信场景，支持遥信、遥测、遥控等功能。通过可变帧长结构和链路功能码实现主站与终端设备的高效交互。这与 iec60870-5-1 至 iec60870-5-5 标准完全兼容，并在 DTE 和 DCE 之间使用标准异步串行远程控制信道接口。该标准适用于点对点、星形、多点等多种配置。

2、帧格式

每个用户数据（以字节为单位）包含1个启动位、8个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位。帧格式有3种。

2.1固定帧格式

启动字符	控制域	链路地址域	帧校验和	结束字符
10H	C	A	CS	16H
10	1字节	2字节	1字节，前面总和	16

固定帧传输时无应用服务数据单元（ASDU）。
注意：10H和16H是边界，校验和是前面所有字节（不含启动和结束）的算术和（取低8位）。

2.2可变帧格式

启动字符	数据长度	数据长度	启动字符	控制域	链路地址域	链路用户数据	帧校验和	结束字符
68H	L	L	68H	C	A	ASDU	CS	16H
68	1字节	1字节	68	1字节	2字节	6字节+信息体	1字节	16

可变帧长的数据长度一共两个，第二个长度是重复前一个，共表现两次，可变帧传输时有应用服务数据单元。
注意：68H开头，ASDU是核心数据区。

2.3单字节

E5H，否定回答，主要用于终端对接收到错误报文的应答，在平衡式中，主站收到终端错误请求报文时，也可用单字节应答。
ESH，没有召唤的数据。

3、控制域

控制域用一个字节长度表示，分为两种模式，非平衡与平衡模式；上下行所表示的意义也不同，具体如下所示：
非平衡模式：

方向	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3、Bit2、Bit1、Bit0
下行	RES	PRM	FCB	FCV	链路功能码FUN
上行	RES	PRM	ACD	DFC	链路功能码FUN

平衡模式：

方向	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3、Bit2、Bit1、Bit0
下行	DIR	PRM	FCB	FCV	链路功能码FUN
上行	DIR	PRM	RES	DFC	链路功能码FUN

RES：保留位，一般设置为0。
PRM：启动标志位
PRM=1：表示此帧报文来自启动站
PRM=0：表示此帧报文来自从动站。
DIR：传输方向位
DIR=0：表示此帧报文是由主站发出的下行文
DIR=1：表示此帧报文是由终端发出的上行文
FCB：帧计数位
当帧计数有效位FCV=1时，表示每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位，
用来防止信息传输的丢失和重复，终端或主站FCB位从0开始翻转，即终端和主站发出的第一帧FCB有效的报文中FCB=0。
启动站向同一从动站传输新的发送/确认或请求/响应传输服务时，将FCB取反值。启动
站保存每一个从动站FCB值，若超时未收到从动站的报文，或接收出现差错，则启动站不改变FCB的状态，重复原来的发送/确认或者请求/响应服务。
复位命令中的FCB=0，从动站接收复位命令后将FCB置“0”。
ACD：请求访问位，用于上行相应报文中。
ACD=1表示配电终端有1级数据等待访问
ACD=0表示配电终端无1级数据等待访问
FCV：帧计数有效位
FCV=1：表示FCB有效
FCV=0：表示FCB无效
DFC：数据流控制位
DFC＝1：表示从动站不能接收后续报文
DFC＝0：表示从动站可以接收后续报文
FC：链路功能码，链路功能码参照DL/T634.5101-2002定义。

3.1 非平衡链路功能码

启动方向的功能码和服务	启动方向的FCV位状态	从动方向所允许的功能码和服务
<0> 复位远方链路	0	<0>确认： 认可
		<1>确认： 否定认可
<3> 发送/确认用户数据	1	<0>确认： 认可
		<1>确认： 否定认可请求
<4> 发送/无回答用户数据	0	无回答
<8> 访问请求	0	<11>响应： 链路状态
<9> 请求/响应 请求链路状态	0	<11>响应： 链路状态
<10> 请求/响应 请求1级用户数据	1	<8>响应： 用户数据
		<9>响应： 无所请求的用户数据
<11> 请求/响应 请求2级用户数据	1	<8>响应： 用户数据
		<9>响应： 无所请求的用户数据

3.2平衡链路功能码

启动方向的功能码和服务	启动方向的FCV位状态	从动方向所允许的功能码和服务
<0> 复位远方链路	0	<0>确认： 认可
		<1>确认： 否定认可
<2> 发送/确认 链路测试功能	0	<0>确认： 认可
		<1>确认： 否定认可
<3> 发送/确认用户数据	1	<0>确认： 认可
		<1>确认： 否定认可
<4> 发送/无回答用户数据	0	无回答
<9> 请求/响应 请求链路状态	0	<11>响应： 链路状态

3.3链路传输规则

非平衡传输：配电主站、配电终端一问答方式进行通讯，配电终端只能响应配电主站召唤或接收配电主站的命令，不能主动向上发送报文。
平衡传输：一般情况下配电主站、配电终端以问答方式进行通讯；在特定情况下（如：事件过程，终端就地初始化过程等），配电终端可以主动发送报文。

4、ASDU

ASDU是报文的核心，存储着五遥数据以及总召和对时的命令。

应用服务数据单元	数据类型	字节数
	类型标识	1字节
	可变结构限定词	1字节
	传送原因	2字节
	ASDU公共地址	2字节
	信息地址	2字节
	信息体	n字节（长度可变）
	... ...	... ...

4.1 类型标识TI

子站上送		主站下发
类型标识	描述	类型标识	描述
01H	单点（遥信）1字节	2dH	单点遥控命令
02H	单点（遥信）带时标	2eH	双点遥控命令
03H	双点（遥信）1字节	2fH	步调节命令
04H	双点带时标 3字节	30H	遥调命令，归一化值
05H	步位置信息	31H	遥调命令，标度化值
07H	32比特串	32H	遥调，单精度浮点值
09H	测量值，归一化值	33H	遥调命令，32比特串
0bH	测量值，标度化值	3aH	带7字节时标单点遥控
0dH	测量值，单精浮点值	3bH	带7字节时标双点遥控
0eH	带3字节时标的单精度值	3cH	带7字节时标的步调节命令
0fH	累计量	3dH	带7字节时标的归一化遥调
14H	带状态检出的成组单点信息	3eH	遥调标度化带时标7字节
15H	不带品质描述的归一化值	3fH	遥调单精浮点带时标7字节
1eH	带7字节时标的单点信息	40H	带7字节时标的32比特位
1fH	带7字节时标的双点信息	64H	总召唤
20H	带7字节时标的步位置信息	65H	电度量总召换
21H	带7字节时标的比特串	66H	读命令
22H	带7字节时标的归一化值	67H	时钟同步命令
23H	带7字节时标标度化值	68H	测试命令
24H	带7字节时标的单精度浮点	69H	复位进程命令
25H	带7字节时标的累记量	6aH	延时传输命令
26H	带7字节时标的继电保护装置事件	6bH	带7字节时标的测试命令
27H	带7字节时标的继电保护成组启动事件	CEH	电能累记量，短浮点数
28H	带7字节时标的继保成组输出电路信息	CFH	电能累计量，带时标

4.2 可变结构限定词VSQ

用于表明本帧报文中的数据结构。最高位标识SQ,低7位标识包含数据的个数。

D7	D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0
SQ=0：地址不连续	信息体数量
SQ=1：地址连续	信息体数量

4.3 传送原因COT

传送原因占2个字节，常见传送原因有以下类型：

传送类型	描述
03H	突变信息
05H	请求、被请求
06H	激活
07H	激活确认
47H	否定激活
08H	停止激活
09H	停止激活确认
0aH	激活终止
14H	响应总召
25H	响应遥脉总召
2CH	未知类型的ASDU类型
2DH	未知传输原因
2EH	未知ASDU公共地址
2FH	未知信息对象地址

4.4 信息体地址

101和104规约信息体地址如下所示：

类型	遥信	遥测	遥控	遥调	遥脉
信息体地址	0001H-4000H	4001H-5000H	6001H-6100H	6201H-6400H	6401H-6600H

5、常见功能报文

5.1 初始化

发送：10 49 01 00 4A 16
接收：10 8B 01 00 8C 16
报文详解：
启动位：10 ，1字节
控制域C：49 ，1字节
地址域A: 01 00 ，2字节
效验码CS: 4A ,1字节
结束符： 16 ，1字节

5.2 总召换

发送：68 0C 0C 68 73 01 00 64 01 06 00 01 00 00 00 14 F4 16
接收：10 80 01 00 81 16
接收：68 0C 0C 68 D3 01 00 64 01 07 01 01 00 00 00 14 56 16
报文详解：
启动位：68 ，1字节
长度L: 0C ,1字节
长度L: 0C，1字节
启动位： 68 ，1字节
控制域C：73 ，1字节
地址域A: 01 00 ，2字节
标识符TI: 64 ,1字节
限定词VSQ: 01 ,1字节
传送原因COT:06 00 ,2字节
ASDU公共地址：01 00 ，2字节
信息体地址： 00 00 ，2字节
召唤限定词QOI: 14 ,1字节
效验码CS: F4 ,1字节
结束符： 16 ，1字节

5.3 召唤电能量

发送召唤电能量：68 0C 0C 68 53 01 00 65 01 06 00 01 00 00 00 40 01 16
接收确认：10 80 01 00 81 16
接收电能量数据：68 0C 0C 68 F3 01 00 65 01 07 01 01 00 00 00 40 A3 16
报文详解：
启动位：68 ，1字节
长度L: 0C ,1字节
长度L: 0C，1字节
启动位： 68 ，1字节
控制域C：53 ，1字节
地址域A: 01 00 ，2字节
标识符TI: 65 ,1字节
限定词VSQ: 01 ,1字节
传送原因COT:06 00 ,2字节
ASDU公共地址：01 00 ，2字节
信息体地址： 00 00 ，2字节
电能量限定词QOI: 40 ,1字节
校验码CS: 01 ,1字节
结束符： 16 ，1字节

5.4 遥调-读定值号

发送读定值区号 68 0B 0B 68 53 01 00 C9 01 06 00 01 00 00 00 25 16
接收确认10 80 01 00 81 16
接收定制区号回复 68 11 11 68 D3 01 00 C9 01 07 01 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 AC 16
发送确认帧10 00 01 00 01 16

5.5 遥调-写入数据

发送写某一条数据 68 11 11 68 53 01 00 CB 01 06 00 01 00 02 00 80 0A 80 08 01 00 3C 16
接收确认10 80 01 00 81 16
接收返回数据 68 11 11 68 F3 01 00 CB 01 07 01 01 00 02 00 80 0A 80 08 01 00 DE 16
发送 10 00 01 00 01 16