IEC104协议‌（全称IEC 60870-5-104）是国际电工委员会（IEC）制定的电力自动化领域核心通信协议，基于TCP/IP网络传输，用于电力系统主站与子站间的实时数据监控与控制。简单来说，IEC 104协议是一种用于电力系统监控的通信规约，它定义了控制中心（如调度主站）和变电站或其他远程终端（如RTU、智能保护设备）之间如何通过网络进行数据传输和通信。

一、核心定义与角色

1、角色定位：它是一个主从式（客户端/服务器式） 的协议。

2、主站端（控制中心）：通常作为客户端（Client），主动发起连接和数据请求。

3、子站端（变电站/RTU）：通常作为服务器（Server），监听连接，接收请求并返回响应和数据。

4、网络基础：它基于TCP/IP协议栈，使用端口号2404作为其默认通信端口。这意味着它可以在现代以太网上运行，实现了远程监控。

二、主要功能和用途

IEC 104协议主要用于传输电力系统中的“四遥” 信息：

        1、 遥测（Telemeasurement）：传输测量值，如电流、电压、功率、频率等模拟量。

        2、 通信（Teleindication）：传输状态信息，如开关、断路器的分/合闸状态、报警信号等开关量。

        3、 遥控（Telecommand）：传输控制命令，如远程执行分闸或合闸操作。

        4、 遥调（Teleadjusting）：传输设定值，如修改设备的工作参数或定值。

三、协议数据结构和关键机制

为了在不可靠的网络环境中保证可靠传输，IEC 104设计了一套严谨的机制。

         1、  APDU（应用协议数据单元）：IEC 104报文的基本单位，由APCI（应用规约控制信息） 和 ASDU（应用服务数据单元） 组成。

           1）  APCI：包含启动字符、长度、以及最重要的发送序列号（Tx）和接收序列号（Rx）。这两个序号用于实现TCP之上的确认和流量控制机制。

           2）  ASDU：这是报文的“数据包”，里面包含了实际要传输的信息。其结构包括：

                a、  类型标识：指明ASDU的类型（例如，是遥测值还是通信值）。

                b、  可变结构限定词：指明信息对象的数量和方式。

                c、  传送原因：指明数据产生的原因（例如，周期上传、突发变化、遥控确认等）。

                d、  公共地址（站址）：通常指RTU或子站的地址。

                e、  信息对象地址：具体某个信号点（如“1号开关”）的地址。

                f、   信息元素：实际的数据值（如“合闸”状态或“100A”的电流值）。

         2、  关键通信机制：

          1）  启动过程：连接建立后，客户端和服务器端会交换一个STARTDT（启动数据传输） 指令，之后才开始正式的数据通信。

          2）  确认和超时重传：接收方必须对收到的每帧报文进行确认（通过回复包含最新接收序列号的APCI帧）。发送方如果在一定时间内没有收到确认，会重复发送未确认的报文，确保数据不丢失。

          3）  三种传输模式：

              a、  突发传输：子站端发生状态变化时立即主动上传。

              b、  循环传输：子站端按设定好的时间周期定时上传数据。

              c、  总召唤：主站端可以主动发起请求，要求子站端将所有数据全部上传一遍，通常用于初始化或通信恢复后同步数据。

          4）  时钟同步：主站端可以向子站端发送对时命令，统一整个系统的时间，这对于故障分析至关重要。

四、与IEC 101协议的关系

1、IEC 101 (IEC 60870-5-101)：是IEC 104的“前辈”，它使用串行通信（如RS-485），传输速度慢，距离有限。

2、IEC 104：可以看作是 “IEC 101 over TCP/IP” 。它将IEC 101的ASDU结构完整地映射到了TCP/IP帧中，从而利用了网络的高速、远程传输优势。

五、应用场景

IEC 104协议广泛应用于：

• 电网调度自动化系统

• 配网自动化系统

• 变电站监控系统（SCADA）

• 发电厂监控系统

• 任何需要远程监控和控制电力设备的场景。