IEC 60870-5-104（简称IEC 104）是一种用于电力自动化系统的通信协议，属于IEC 60870-5系列标准，专门用于远程监控和控制电力系统。它被广泛应用于变电站、发电厂、配电网络以及能源管理系统（EMS）中，用来实现远程数据采集、设备控制、报警和事件处理等功能。

IEC 104是在早期IEC 101协议的基础上开发的，区别在于IEC 104使用的是基于TCP/IP的通信网络，而IEC 101主要用于串行通信。

主要特点 #

IEC 104协议定义了远程监控系统和控制系统之间的数据交换方式，它的主要特点包括：

1. 基于TCP/IP协议：IEC 104协议运行在TCP/IP网络上，这使得其适用于现代网络基础设施，能够支持远程通信以及更复杂的网络拓扑结构，如局域网（LAN）和广域网（WAN）。

2. 实时数据传输：协议支持实时数据的传输和处理，常用于电力系统中的状态监控、控制命令传输和事件处理。

3. 主-从通信模式：IEC 104协议采用主-从（Master-Slave）架构，通常由一个控制中心（Master）和多个远程终端设备（Slave）组成。控制中心发送请求，远程设备根据请求响应数据。

4. 数据对象模型：协议使用数据对象模型定义不同类型的数据，典型的数据对象包括：

   • 单点信息（单个开关量）
   • 双点信息（双态信号，如开关的开/关状态）
   • 测量值（如电压、电流等模拟量）
   • 控制命令（单个或多个执行指令）

5. 事件驱动：IEC 104支持事件驱动机制，能够实时上报变电站或远程设备的故障或报警信息，便于及时处理。

6. 时间戳支持：对于重要的事件或数据更新，IEC 104协议支持时间戳功能，以确保数据的准确性和顺序。

通信帧结构 #

IEC 104的通信帧由几个基本部分组成：

• 启动字符：指示帧的开始。
• 控制字段：包含通信的控制信息，如帧的发送方向、确认信息等。
• 应用协议数据单元（APDU）：包括类型标识、数据对象地址、信息元素等，表示具体的控制或监控数据。

应用场景 #

IEC 104协议在电力行业中的应用十分广泛，尤其在以下场景中发挥重要作用：

• 变电站自动化：用于变电站远程控制系统的数据采集和控制，帮助监控电力设备的状态和运行参数。
• SCADA系统：作为电力系统SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）的一部分，IEC 104用于实现远程终端设备的数据采集和命令控制。
• 发电厂监控：帮助实现对发电设备的远程监视和控制，优化电力生产过程。
• 配电自动化：广泛用于配电网络中的自动化控制与监视，减少停电时间和提高电力可靠性。

与其他协议的比较 #

• 与IEC 101相比：IEC 104是基于网络协议的版本，能够更好地集成到现代IT基础设施中，而IEC 101基于串行通信，通常用于本地或短距离通信。
• 与Modbus相比：IEC 104更适合电力系统自动化的应用，尤其是在有时间戳、事件处理等复杂需求的场景，而Modbus常用于工业自动化中的设备间通信，支持的功能相对简单。

IEC 104由于其高效的通信方式和对实时性、可靠性的支持，已经成为电力行业和能源管理中非常重要的通信标准。