130703 IEC 60870-5-104协议在光伏电站中的应用(修改稿)

IEC 60870-5-104协议在光伏电站中的应用

陶学军1，徐奉友2 ，王艳领3

（1 许继集团有限公司河南许昌 461000；

2 许继集团有限公司河南许昌 461000；

3 许继集团有限公司河南许昌461000；）

xufengyou@

摘要：为了适应日益发展的光伏电站对稳定性和规范化的要求，文章介绍了IEC 60870-5-104协议在光伏电站中的应用，首先简述了光伏电站监控系统的网络结构，然后重点阐述了IEC60870-5-104协议转换方法。关键字：IEC 60870-5-104；协议转换；光伏电站

Application of IEC 60870-5-104 Protocol in Photovoltaic Power Plants

Tao Xuejun1，Xu Fengyou2,Wang Yanling3

(1 XJ group corporation Xuchang,461000 China;

2 XJ group corporation Xuchang,461000 China;

3 XJ group corporation Xuchang,461000 China;)

ABSTRACT:To match the demand of stability and standard about photovoltaic power plants that develop rapidly，the essay introduced the application of IEC 60870-5-104 protocol in photovoltaic power plants. First, the architecture of network in photovoltaic power plants was described briefly. Then, protocol conversion between IEC 60870-5-104 and other protocols was detailed.

Keywords: IEC 60870-5-104 ; protocol conversion ; photovoltaic power plant

引言：

近几年光伏电站发展迅速，光伏电站的先进性、规范化成为一个重要的研究课题。先进性的光伏电站应当稳定、可靠且便于维护和系统扩展。光伏电站中通信协议的工作性能是衡量光伏电站先进性的一个重要指标。IEC 60870-5-104通信协议以其低廉的成本、优良的性能[1,2]在电力系统监控网络中备受青睐。同样，当今蓬勃兴起的光伏电站，它的通信系统也都倾向于使用这种通信协议。结合案例，文章首先简述了光伏电站的网络结构。然后重点阐述了光伏电站通信过程中的一个重要问题：IEC60870-5-104协议与其它协议的信息交互方法。

1 IEC 60870-5-104协议概述

IEC 60870 通信协议是国际电工委员会于2000年前后修订完成的一种远程监控通信协议[3]，这种通信协议适合电力系统和其它大地理跨度系统中使用。第5部分即IEC 60870-5针对直连的两个系统之间传输基本远程监控信息做了陈述，协议对报文格式、链路传输规则、应用数据结构、信息定义和编码方法、基本应用功能都做了规范化约定，后来又对与之相关的标准推出了一致性测试准则。目前，除北美以外的，它在全球电力系统中受到广泛应用。IEC60870-5包括4个标准。其中，IEC 60870-5-101定义了基本远程远动功能信息传输规约；IEC 60870-5-102定义了电力系统电能信息传输标准；IEC 60870-5-103定义了继电保护设备的信息接口标准；IEC 60870-5-104是IEC 60870-5-101的网络版。

IEC 60870-5-104是IEC 60870-5-101协议为了适应网络通信方式而产生的。所以它的信息定义和编码方法、基本功能定义、数据结构和IEC 60870-5-101协议基本相同；同时这种协议使用开放的TCP/IP通信接口，所以通过这种协议，来自不同厂家的不同产品可以使用以太网连接在一起构成一个局域网或则通过路由器与广域网连接；控制中心与远动站之间也不再像IEC 60870-5-101协议规定[4]的那样需要直接的物理连接，而可以通过虚拟链路实现通信[5]。

2 IEC 60870-5-104在光伏电站中的应用

光伏电站监控系统需要实现三部分功能： 1） 采集各数据终端数据，监控电站运行。 2） 接收调度中心发来的发电计划，控制电站发电

量。

3） 存储电站历史数据

图1是格尔木光伏电站网络示意图：

护仪表测仪表能监控汇流箱

检测量检测

报警

n

图1 光伏电站网络示意图

Fig.1 photovoltaic power plant network sketch 如图1所示，光伏电站监控网络分为三级： 1） 调动中心与下属电站的通信网络 调度中心和

电站的局域网以FTP 形式进行通讯，图1中调动中心通过一台路由器与局域网内的一台文件服务器相互通信。

2） 电站局域网 电站中的监控电脑、远动站、功

率预测装置、数据服务器和协议转换装置组成一个局域网。因为这个网络需要传输来自各数据终端的数据，而且服务器和监控电脑、远动站、调度中心之间也需要通信，通信数据量大、实时性要求高，所以一般的串口通信不能满足它的要求。IEC 60870-5-104以TCP/IP 网络为传输介质，能较好满足光伏电站监控系统的性能要求。

3） 协议转换装置和数据终端之间的通信网络。因

为光伏电站中含有很多仪表和控制器，它们来自不同厂家，且他们通常使用不同的通信协议。例如电表使用DLT645协议，电能质量检测仪使用IEC60870-5-103协议，箱变智能监控装置和智能汇流箱则使用Modbus 协议。单台设备数据量相对较小，所以通信带宽要求小。鉴于以上两点，底层设备若要与上一级网络——电站局域网——进行通信，需要协议转换装置。通过协议转换装置实现两级网路信息的报文转换、通讯流程匹配、物理接口转换等。

3 IEC 60870-5-104协议转换

IEC 60870-5-104通信网络和其他通信网络的信息交流，在软件方面主要涉及以下两方面工作：通信流程匹配，报文转换。下面以IEC 60870-5-104的写定值操作与Modbus 协议的多寄存器写操作为例介绍协议转换方法。

3.1 报文结构

通信协议转换，须了解两种通信协议的报文结

构和信息交互流程。根据不同的报文对其进行相应的处理。

3.1.1 IEC 60870-5-104报文结构

图2和图3为IEC 60870-5-104报文结构图[5,6]。

图2 IEC 60870-5-104报文结构图

图3 ASDU 结构

如图2所示，IEC 60870-5-104报文(APDU)包含两部分内容：APCI(应用控制信息)，ASDU(应用