1、NACO 102 规约2012-7-10 1IEC102 规约理解及在广东厂站计量终端的实现一、 IEC102 规约与广东电网公司电能计量遥测数据传输通信规约的区别1 0 广东人对 IEC102 标准的认知IEC 608705102标准作为IEC 60870一5系列的配套标准，其传输帧格式采用FT12，链路传输规则为IEC 6087052的选集，采用非平衡传输原则，即通信过程由主站启动，终端为从动站，基本问答过程采用带有功能码1 1的请求2级用户数据的请求响应服务，其中1级数据如IEC 608705-2所定义的那样用请求访问位ACD-bit来表示，最近时段的电量数据是2级数据，而较早时段存贮起
2、来的电量数据和由读命令请求的全部信息是1级数据。IEC 608705102标准主要定义了以下3种类型信息的传输：a)电量数据。IEC 608705-102标准把电量数据分为底码(累计量)和增量(周期复位累计量)两类，根据对数据精度要求和数值大小的不同，可按2、3和4字节传输。通过不同记录地址来标识不同的电量累计(积分)周期；每帧只能传输一种数据类型，电量数据的类型标识符从2到13，读数据命令的类型标识从104至123。b)事件信息。IF_C 608705102标准中定义了电能量远方终端的一些事件信息，用单点信息表示，可分为公共的单点信息和特定的单点信息。公共的单点信息有终端重新启动、参数改变、
3、人工输入、电源故障、警告报文、差错信号、时间偏移等；特定的单点信息包括终端内部某个部件的事件信息如中央处理器(central processing unit，CPU)部件、存储部件、通信部件、打印机部件的事件信息等。c)终端设备信息。终端设备信息包括初始化结束、终端设备的制造厂和产品规范及终端设备的当前时间等，类型标识符分别为7O、71和72，读此类信息的类型标识符为100和3。另外，IEC 608705-1()2标准为了满足兼容目的还保留了一些类型标识：128255的类型标识符为mC 608705102标准的专用范围，用于用户根据需要扩充标准。11 广东人认为IEC102标准存在的不足IEC
4、102标准是专门针对电能数据传输而设计的，定义了3种类型信息的传输，即电量数据、事件信息和终端设备信息。IEC102标准在实际的应用中，还存在以下不足：(1) IEC102标准只定义了电量数据，没有定义电流、电压、功率、功率因数、失压记录等数据，不能满足当前计量遥测系统高级分析功能的需要，如负荷分析、用电监测等功能。(2) IEC102标准没有定义终端参数设置命令，而系统运行所需的计量点参数、抄表方案、信息体地址等终端参数必须由设备厂商专用软件设置，这将导致终端现场安装调试工作量很大。(3)在计量遥测系统中，最重要的数据是时标电量，因此，整个系统的时钟同步是非常关键的因素。在IEC102标准中
5、没有时钟同步命令，国家电力102标准在附录C中增加了1个时钟同步命令，其类型标识符为128，但对整个系统的时钟同步缺乏严密的授时机制。(4) IEC102标准没有提供权限验证功能，但由于通讯通道的非专用性，在一定安全需求条件下，特别是设备校时情况中就要求在数据通讯前进行权限验证。12 广东人对IEC 60870-5102标准的扩展12.1 增加需量、遥测量、失压记录和终端参数定义在计量遥测规约中，数据传输帧格式和传输过程完全遵照IEC102标准规定，有关电量数据的定义也与IEC102标准一致，另外扩充对需量、遥测量、失压记录数据的定义，其中遥测量包括电压、电流、功率及功率因数，数据对应的类型标
6、识如表1所示。NACO 102 规约2012-7-10 2系统运行需要设置的终端参数主要包括计量点参数信息、抄表方案和信息体地址定义表，对应的数据类型标识如表2所示。NACO 102 规约2012-7-10 3以上参数中，定义计量点参数和抄表方案是为了便于终端灵活采集电能表数据，其内容定义如表3所示。信息体地址定义表用于终端与主站传输数据用。在IEC102标准中，数据寻址用到的地址有链路地址、终端设备地址和信息体地址，记录地址用于标识积分周期。由于信息体地址用1个字节表示，最多表示255个量(1255)，当终端接入的表计数量较多时，例如接入表计数量超过64只，每只表上传4个电量数据就超过255
7、，此时IEC102标准没有办法解决。在计量遥测规约中，链路地址定义为站地址一对应终端所在变电站，应用服务数据单元公共地址定义为设备地址一对应电能量采集终端。其中设备地址，默认从l开始， 当一个终端的信息体个数超过255个时，则扩充虚拟设备地址。信息体地址可以通过设置终端信息体地址定义表进行灵活的配置，为了实现终端同时与几个主站通信，主站和终端对每一个终端地址和每一个数据类型的信息数据均有一个信息体地址定义表，信息体地址定义表内容定义如表4所示。1.2.2 密码权限管理广东地区电网电能计量遥测系统建设技术规范中规定电能量采集终端的每个通信口必须有三级密码控制进入(最高级为超级用户)，上一级密码用
8、户可分配下一级密码用户权限。相应地，在计量遥测规约中通信流程增加了密码检验流程， 即主站在召测终端数据或设置参数前，必须先进行密码校验，校验通过后，才能进行相关权限的操作，其中校验密码格式定义如表5所示。NACO 102 规约2012-7-10 41.2.3 系统时钟同步管理在IEC102标准中没有定义时钟同步命令，电力102标准定义主站与终端的时钟同步命令，但没有定义与电表时钟同步的命令，对整个系统授时缺乏严谨统一的管理。在计量遥测规约中规定，终端只能允许一个物理通信端口接受主站授时，主站与终端的时钟同步命令同电力102标准一致，同时，在该命令帧上扩展了主站通知终端与电表对时的命令，整个系统
9、时间同步过程全有主站进行控制，终端不能自动对电表进行授时，具体过程如下：1)终端每天与电表时间比对一次，若两者时差超过设置值(默认为1 min)，则产生电表时钟超差事件。2)主站每天与终端进行一次对时。若主站召测到电表时钟超差的事件，则立即召测电表的当前时钟，如确实超差，即通知终端对电表进行授时。3)终端接收对电表授时命令后，立即修正终端本身的时钟，返回响应命令，并对电表进行授时。授时后，终端再与电表的时钟进行比对，如电表时钟没有超差，则产生电表时钟超差恢复事件，否则，产生电表时钟对时失败事件。具体通信帧格式扩充分别如表6和表7所示。NACO 102 规约2012-7-10 5二、 南网主要是
10、广东电网 102 规约的理解1 规约说明广东 102 规约基于 IEC102，基本与南网 102 接近，在南网 102 基础上稍有调整。本文主要讨论广东 102.广东规约不支持 2 类数据，故讨论时省略 2 类数据相关部分。2 帧格式2.1 单个字符帧2.1.1 0xE5格式：说明：用于确认应答：正确收到控制站的发送帧(05)，电能累计量数据终端如此时有 1 级数据，置 ACD=1 且以 M_CON_NA_2 确认；如无 1 级数据则以 0xE5 为确认回答。2.1.2 0x0F(广东)格式：说明：在启动每一个会话前，必须核对密码，密码核对正确后，终端才允许其他操作，否则以功能码为0x0F的固
11、定长帧应答。2.2 固定帧长格式0x10控制域地址低字节地址高字节校验和0x162.2.1 控制方向固定帧长格式帧2.2.1.1复位帧0XE50X0FNACO 102 规约2012-7-10 6C_RCU_NA_20x100 1 0 0 0 0 0 0地址低字节地址高字节校验和0x16复位帧计数器、复位通讯单元2.2.1.2召唤一级数据C_PL1_NA_2【FC10】0x100 1 FCBFCV1 0 1 0地址低字节地址高字节校验和0x162.2.1.3请求链路状态C_RLK_NA_2【FC=x9H】0x100 1 FCBFCV1 0 0 0地址低字节地址高字节校验和0x162.2.2监视方
12、向固定帧长格式帧2.2.2.1 确认帧M_CON_NA_20x100 0 ADC DFC0 0 0 0地址低字节地址高字节校验和0x16正确收到控制站的发送帧，电能累计量数据终端如果此时有1级用户数据NACO 102 规约2012-7-10 7需要传输有ADC=1的状态需要传输，则以确认帧(M_CON_NA2) 回答。如无1级数据则以0xE5为确认回答。2.2.2.2链路状态响应帧M_LKR_NA_20x100 0 ADC DFC1 0 1 1地址低字节地址高字节校验和0x162.2.2.2 无所请求的数据帧 M_NV_NA_20x100 0 ADC DFC1 0 0 1地址低字节地址高字节校
13、验和0x16【本规约无2级数据，故FC11 回此帧】2.3可变帧长帧格式0x68帧长帧长（重复）0x68控制域地址低字节地址高字节链路用户数据校验和0x163. 帧单元说明3.1 帧长可变帧的帧长=用户数据区域（校验范围）的字节数。3.2 校验和校验采用字节加方式，保留低位单字节，忽略进位；3.3地址域南网和广东规约使用双字节方式。 3.4控制域控制域字节的各比特位含义如下所示：方向 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3-Bit0用户数据区域NACO 102 规约2012-7-10 8主站终端传输方向位（DIR）0启动报文位（PRM）1帧计数位（FCB）帧计数有效位（FCV）终端主
14、站备用 0 要求访问位ACD数据流控制位 DFC功能码 （FC）3.4.1主站数据终端的下行报文中的控制域的位定义：3.4.1.1启动报文位：PRM PRM=1，表示由控制站、主站向采集终端传输，主站为启动站。 3.4.1.2帧计数位：FCB控制站向同一个数据采集终端传输新一轮的发送/确认（SEND/CONFIRM ）或请求/响应（REQUEST/REPOND）传输服务时，将帧计数位FCB取相反值，控制站为每一个数据终端保留一个帧计数位FCB的拷贝，若超时没有收到终端报文或接收帧出现错误，则不改变帧计数位FCB的状态，重传原报文，重传次数为3次。若控制站正确收到数据终端的上行报文，则该一轮的发
15、送/确认（SEND/CONFIRM ）或请求/响应（REQUEST/REPOND）传输服务结束。复位命令的帧计数位FCB常为零，帧计数有效位 FCV=0。3.4.1.3 帧计数有效位：FCVFCV = 0 表示帧计数位FCB的变化无效。FCV = 1 表示帧计数位FCB的变化有效。3.4.1.4 功能码：功能码序号帧类型 功能 FCV0 发送/确认 复位通信单元 03 发送/确认 传送数据 19 请求/响应 召唤链路状态 010 请求/响应 召唤1级用户数据111 请求/响应 召唤2级用户数据13.4.2 数据终端主站上行报文中的控制域的位定义：3.4.2.1启动报文位：PRM PRM = 0
16、，表示由采集终端向控制站、主站传输，采集终端为从动站。3.4.2.2 要求访问位ACDACD = 1 表示采集终端希望向控制站传输1级用户数据。3.4.2.3 数据流控制位DFCDFC = 0 表示采集终端可以接收数据。DFC = 1 表示采集终端的缓冲区已满，无法接收新数据。3.4.2.4功能码功能码序号帧类型 功能0 确认 确认NACO 102 规约2012-7-10 91 确认 链路忙，没有收到报文8 响应 以数据回答请求帧9 响应 没有所召唤的数据11 响应 以链路状态或访问请求回答请求帧3.5 链路规约数据单元配套标准规定每个链路规约数据单元（LPDU）只有一个应用服务数据单元（AS
17、DU） ，应用服务数据单元由数据单元标识符（DATA UINIT IDENTIFIER）和一个或多个信息体（INFORMATION OBJECTS）组成。应用服务数据单元结构：类型标识可变结构限定词传送原因设备地址低字节设备地址高字节记录地址数据单元标识符信息体地址信息元素集信息体时标信息（可选）信息体1信息体N信息体N时标 应用服务数据单元公共时标3.5.1 数据单元标识符结构3.5.1.1 类型标识（TYPE IDENTIFITION）：一个8位位组主站(控制站)和子站(被控站) 将舍弃那些接收到的应用服务数据单元，如果这些应用服务数据单元的类型标识未被定义，以否定认可来回答。 类型标识的
18、语义【广东102,2006 】类型内容 备注在监视方向上的过程信息1 带时标的单点信息2 累计电量, 每个量为四个字节5 周期电量增量，每个量为四个字节8 运行电能累计量，每个量为四个字节以下广东102补充监视方向内容15 月费率电量增量【南网明确为“月” 】16 月费率电量17 最大需量18 功率19 功率因数20 电流21 电压NACO 102 规约2012-7-10 1022 失压记录160 复费率记帐（计费）电能累计量【02无费率？】在监视方向上的系统信息70 初始化结束71 电能量数据终端设备的制造厂和产品规范72 电能量数据终端设备的当前系统时间97 终端抄表方案98 数据信息体地
19、址定义表99 计量点参数在控制方向上的系统信息CON100 读制造厂和产品规范101 读带时标的单点信息的记录102 读1 个所选定时间范围的带时标的单点信息的记录103 读电能量数据终端设备的当前系统时间120 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的累计电量121 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的周期电量增量122 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的运行电能量140 密码校验141 设置密码142 读计量点参数143 读信息体地址定义表144 读终端抄表方案145 设置计量点参数146 设置信息体地址定义表147 设置终端抄表方案148 删除计量点参数149 清空
20、信息体地址定义表170 读 1 个选定的时间范围和 1 个选定的地址范围的复费率记帐（计费）电能累计量200 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的月费率行码电量201 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的月费率增量电量202 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的月最大需量203 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的功率204 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的功率因素205 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的电流206 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的电压207 读1 个选定的时间范围和1个选定的地址范围的失压记录208 读1 个指定地址范围的当前累计电量209 读1 个指定地址范围的当月最大需量210 读1 个指定地址范围的当前功率211 读1 个指定地址范围的当前功率因数212 读1 个指定地址范围的当前电流【南网无此项】213 读1 个指定地址范围的当前电压【南网无此项】
