电力102规约报文解析

       IEC102 应用报文分6大类:通讯连接,读时钟,读历史数据,读实时数据,读事件信息,对时。

      传输过程的启动仅限于某一固定点，在规约中主站端为启动站，而电能计量数据终端设备位于计数站，始终为从动站。本系统中的1 级用户数据包括较早时段存储起来的电量和读—应用服务数据单元请求的全部信息。本系统中的数据采用低字节在前，高字节在后的传输方式。

102报文的基本格式：

帧长可以变化102报文的基本格式：

 

102报文的基本说明：

a) 单字符用于子站向主站传输的确认（肯定或否定）；

b) 控制域是用来区别不同的帧和数据传输方向的单字节，详见第二节；

c) 地址域是链路地址（一般是RTU编号），2字节，低字节在前，高字节在后；

d) 帧校验是用户数据区的各字节的算术和对256的模；

e) 变长帧中的L为用户数据区的长度，2个L相等；

f) 变长帧中的ASDU为应用服务数据单元，详见第三节；

g) 数据传输方式：是异步传输方式，11位，其中启动位为二进制0，数据位8位，一个偶校验位，一个停止位。

 

1. 链路层解析—控制域

控制域包含了传输方向、传输状态以及链路功能类型等信息，1字节，各个位定义如下：

1) 主站侧

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

0

1

FCB

FCV

功能码

 

FCB位：

主站确认子站已收到命令帧并发送下一帧命令帧的时候，要将FCB位取反，表示是一帧新的命令帧；否则，保持FCB位不变，表示要求子站重发上一帧数据。

FCV位：

FCV位取0，表示不需要考虑FCB为是否取反，此时FCB位应该取0；反之，FCV位取1，表示FCB位取反有效，子站通过FCB位的状态判断下一步做什么，重发或者是继续。

功能码：

表示链路功能命令，即子站从链路层判断需要执行什么操作。

 

code

FT

FUCTION

FCV

0x00

发送/确认帧

复位通信单元CU

0

0x03

发送/确认帧

下发数据命令

1

0x09

请求/响应

召唤链路状态

0

0x0A

请求/响应

召唤I级用户数据

1

0x0B

请求/响应

召唤II级用户数据

1

 

I级用户数据：

历史数据；

II级用户数据；

最近一次采集的电能数据；如果在下一次采集电能数据之前再次召唤II级用户数据，子站应该返回“没有所召唤的数据”，即，II级用户数据上传之后就不再是II级用户数据了。

功能码0x00，0x09，0x0A，0x0B用于定长帧；功能码0x03用于变长帧，下发召唤数据命令。

2) 子站侧

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

0

0

ACD

DFC

功能码

 

ACD位：

ACD位取1表示子站有I级用户数据等待上传，主站接收数据完成之后应该发送召唤I级用户数据命令；反之，ACD位取0表示子站待传数据已全部上传完成。

DFC位：

DFC位是数据流控制位，取0表示子站可接收数据，取1表示子站缓冲区已满，无法接收数据。

功能码：

 

code

FT

FUCTION

0x00

确认帧

响应链路复位

0x01

确认帧

链路忙，没收到报文

0x08

响应帧

以数据响应请求帧

0x09

响应帧

没有所召唤的数据

0x0B

响应帧

响应请求链路状态

 

功能码0x00，0x01，0x09，0x0B用于定长帧；功能码0x08用于变长帧，上传数据。

2. 应用层解析—ASDU

1) ASDU结构

 

数据单元标识符(6 Bytes)

类型标识

可变结构限定词(VSQ)

传输原因(COT)

ADDRL

虚拟设备地址

ADDRH

记录地址(RAD)

数据区

信息体地址(IOA)

信息体1

信息元素集

时间

信息体地址(IOA)

信息体n

信息体n

时间

 

2) ASDU类型标识

1字节，在主站侧表示的是主站召唤的数据类型，例如子站系统时间、子站单点信息、子站电能数据，等等；在子站测表示的是子站上传的信息元素的类型。ASDU类型标识的详细清单如下。

ASDU类型标识详细定义

主站侧：

 

标识

功能

注释

100

读制造厂和产品规范

101

读带时标的单点信息的记录

102

读一个选定时间范围的带时标的单点信息的记录

常用

103

读采集器的当前系统时间

常用

104

读最早累计时段的积分电能量—表底值

常用

120

读选定时间范围、选定地址范围的积分电能量—表底值

常用

121

读选定时间范围、选定地址范围的积分电能量—增量值

128

时钟同步

常用

170

读指定地址范围和时间范围的复费率积分电能量—表底值

常用

171

读指定地址范围的遥测量当前值

常用

172

读指定累计时段、选定地址范围的遥测量

 

子站侧：

 

标识

功能

注释

1

带时标的单点信息

常用

2

积分电能量—表底值，4字节

常用

5

积分电能量—增量值，4字节

70

初始化结束

常用

71

采集器的制造厂和产品规范

72

采集器的当前系统时间

常用

128

时钟同步

常用

160

复费率积分电能量—表底值，4字节

常用

161

遥测量当前值

常用

162

遥测量历史值

 

3) 可变结构限定词(VSQ)

1字节，低7位表示信息体数目，最高位是寻址方法位SQ位。SQ取0，表示后面的每个信息体都有信息体地址，VSQ取值0-127；SQ取1，表示只有第一个信息体有信息体地址，后续的信息体是连续的，VSQ取值128-255。

4) 传输原因(COT)

1字节，已使用的COT类型如下：

 

COT

解释

方向(下面为发出方)

4

初始化

子站侧

5

请求/被请求

主站侧/子站侧

6

激活

主站侧

7

激活确认

子站侧

8

停止激活

主站侧

9

停止激活确认

子站侧

10

激活终止

子站侧

13

无所请求数据

子站侧

14

无所请求的ASDU类型

子站侧

15

记录地址错误

子站侧

16

虚拟设备地址错误

子站侧

17

无所请求的信息体

子站侧

18

无所请求的累计时段

子站侧

48

时钟同步

主站侧/子站侧

 

在主站侧，COT表示命令的请求方式，例如，是请求应答(COT=5)还是激活上传数据(COT=6)；在子站测，COT表示应答方式，以及是否有数据待传。

5) 虚拟设备地址

2字节，指虚拟RTU设备地址，一般在终端的采集量超过255个才使用。可以将采集量分组，每组即是一个虚拟RTU设备。采用虚拟RTU设备，可以针对不同需求的主站上传不同的数据，做到数据隔离，节省信道资源，并且起到数据保密功能。

在没有设置虚拟RTU设备的情况下，虚拟设备地址一般取0。

6) 记录地址(RAD)

1字节，用来表示同类数据的不同缓冲区类型，已使用的RAD类型如下：

 

RAD

解释

0

缺省

11

电能累计量累计时段1

12

电能累计量累计时段2

13

电能累计量累计时段3

51

全部单点信息

52

单点信息记录区段1（一般指终端设备的单点信息）

53

单点信息记录区段2（一般指电能表的单点信息）

 

7) 信息体

在不同的主站命令帧和子站上传数据帧中，信息体有不同的结构，具体解释在第4、5两节。

8) 时间表示

a) 时间信息a

5字节，表示年、月、日、时、分，以及周，具体定义如下：

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

分

0

0

分(0-59)

时

0

备用(0)

时(0-23)

周/日

周(1-7)

日(1-31)

月

（未使用）

（未使用）

月(1-12)

年

(0)

年(0-99)

 

用于电能数据、分时电量和遥测量历史数据的时标。

b) 时间信息b

7字节，表示年、月、日、时、分、秒、毫秒，以及周，具体定义如下：

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

毫秒

毫秒（包括秒字节低两位，共10位）(0-999)

秒

秒(0-59)

毫秒

分

0

0

分(0-59)

时

0

备用(0)

时(0-23)

周/日

周(1-7)

日(1-31)

月

（未使用）

（未使用）

月(1-12)

年

(0)

年(0-99)

 

用于单点信息的时标，以及子站系统时间。

3. 主站命令结构

只选取包含信息体元素或者常用的ASDU类型。

 

ASDU类型

VSQ

COT

RAD

信息体

102-单点信息

1

6

0/51/52/53

起始和结束时间，时间信息a

103-子站时钟

0

5

0

无

120-电能量

1

6

0/11/12/13

起始和结束地址（取值1-255）；

起始和结束时间，时间信息a

128-时钟同步

1

48

0

主站系统时间，时间信息b

 

4. 子站数据结构

1) 单点信息

每条单点信息的信息体包含9字节，定义如下：

 

信息体地址(SPA)，1字节

详见单点信息地址表

单点信息限定词(SPQ)，高7位

单点信息状态(SPI)，低1位

详见单点信息地址表

时间信息b

 

单点信息地址表

终端事件：

 

事件

SPA

SPQ

SPI

退出系统

180

3

0

启动系统

1

3

0

时钟同步

7

5

0

修改参数

15

1

0

电源故障

3

1

0

电池故障

4

1

0

硬件故障

8

1

0

打印机故障

8

33

0

通讯模块故障

8

49

0

 

电能表事件：

 

事件

SPA

SPQ

SPI

通讯失败

128

电能表序号

1

通讯恢复

128

电能表序号

0

PT失压（发生）

A: 135

电能表序号

未使用

B: 136

C: 137

断相（发生）

A: 129

电能表序号

未使用

B: 130

C: 131

过压（发生）

A: 132

电能表序号

未使用

B: 133

C: 134

 

2) 电能数据

 

信息体1

……

信息体n

公共时标

 

每个累计时段的电能数据分别组帧，公共时标用时间信息a表示，位于全部信息体的后面；每个电能数据信息体包含7字节，定义如下：

 

信息体地址

1字节

电能数据

4字节

帧计数

1字节

电能数据校验

1字节

 

信息体地址对应在子站注册的采集量的编号，取值1-255。

帧计数字节定义如下：

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

数据状态

0

0

帧计数

 

数据状态位表示信息体中的电能数据是否为有效数据，0为有效，1为无效。

帧计数在上传电能数据、分时电量、遥测量时使用，每上传完成一个累计时段的数据，帧计数加1；如果同一累计时段的数据需要分帧上传，帧计数不变。

电能数据校验是保护电能数据有效的另一个标志，是计算ASDU类型标识、虚拟设备地址、记录地址、信息体地址、电能累计量、帧计数、以及公共时标个字节的算术和取256的模。

3) 分时电量

帧结构与电能数据基本相同，差别在于信息体的结构不同；信息体共包含27字节，具体定义如下：

 

信息体地址

1字节

分时电量数据

24字节

帧计数

1字节

电能数据校验

1字节

 

除了分时电量数据之外，定义与电能数据信息体中一致；分时电量数据定义如下：

 

总电量(4字节)

费率1 (4字节) — 尖

费率2 (4字节) — 峰

费率3 (4字节) — 平

费率4 (4字节) — 谷

费率5 (4字节) — 暂未使用

 

4) 遥测量

 

信息体1

……

信息体n

公共时标

 

历史数据帧包含公共时标，瞬时数据帧中没有。

每个遥测量信息体包含6字节，定义如下：

 

信息体地址

1字节

遥测量数据

4字节

数据状态

1字节

 

信息体地址的定义请参考附录C，取值1-255。

数据状态字节定义如下：

 

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

数据状态

保留(0)

 

数据状态位表示信息体中的遥测量数据是否为有效数据，0为有效，1为无效。

 

报文示例：

 

68 15 15 68 53 01 00 78 01 06 01 00 0B 01 0A 0F 00 12 03 0F 15 00 12 03 0F 56 16

15H:指的是从控制域开始到校验码之前的字节个数，共计15H=21个字节

报文分析

 

68 15 15 68      //帧头

53             //控制域

01 00          //RTU地址

78 

01 

06             //激活

01 00          //RTU地址

0B 

01             //起始点01，第1个点

0A             //结束点0A，第10个点

0F 00 12 03 0F   //起始时间0F（15分） 00（0时） 12（18日） 03（3月） 0F（15年）

15 00 12 03 0F   //结束时间15（21分） 00（0时） 12（18日） 03（3月） 0F（15年）

56             //校验和

16             //帧尾

 

10 5A 01 00 5B 16 

10 

5A       //召唤I级数据

01 00     //RTU地址

5B       //校验和

16       //帧尾

 

68 15 15 68 28 01 00 78 01 07 01 00 0B 01 08 0F 00 92 03 0F 14 00 92 03 0F 29 16

68 15 15 68          //帧头

28                 //控制域

01 00              //RTU地址

78 

01 

07                //激活确认

01 00             //RTU地址

0B 

01                //起始点01，第1个点

08                //结束点08，第8个点（此时采集器实际就只有前8个点）

0F 00 92 03 0F  

//起始时间0F（15分）00（0时）92（1001  0010高3位星期4，低5位18日） 03（3月） 0F（15年）

14 00 92 03 0F 

//结束时间14（20分）00（0时）92（1001  0010高3位星期4，低5位18日） 03（3月） 0F（15年）