老旧IEC 60870-5-101设备如何接入现代SCADA系统？一次101到104协议转换实践
在电力自动化项目中，一个比较常见的问题是：
现场设备还能正常运行，但调度中心已经升级。
新的SCADA系统支持基于TCP/IP的IEC 60870-5-104，而现场大量RTU、FTU、TTU、保护装置仍然运行着IEC 60870-5-101协议。如果直接更换现场设备，不仅成本高，还可能影响正在运行的业务。
那么，有没有一种方式，在不更换现场设备的前提下，实现新旧系统互通？
本文结合一个实际项目，分享IEC 60870-5-101到IEC 60870-5-104协议转换的设计思路。
为什么还会有大量IEC 60870-5-101设备？
很多电力、轨道交通、水务以及能源项目建设时间较早，当时大量采用串口通信方式。
典型设备包括：
RTU（远方终端）
FTU（馈线终端）
TTU（配变终端）
保护测控装置
电能计量设备
这些设备通常具备以下特点：
RS232、RS485串口通信
IEC 60870-5-101协议
通信速率较低（1200～19200bps）
长期稳定运行
虽然设备仍能正常工作，但调度中心和监控平台已经逐渐完成IP化改造，开始统一采用IEC 60870-5-104协议进行通信。
于是就产生了一个典型问题：
现场设备不会升级，而上层系统已经升级。
IEC 60870-5-101 与 IEC 60870-5-104 有什么区别？
很多刚接触电力通信协议的同学容易认为104是101的新版本。
实际上并不是。
它们最大的区别主要体现在通信层。
| 对比项 | IEC 60870-5-101 | IEC 60870-5-104 |
|---|---|---|
| 通信方式 | 串口 | TCP/IP |
| 物理接口 | RS232、RS485 | Ethernet |
| 网络环境 | 点对点通信 | IP网络 |
| 应用场景 | 传统变电站、配电终端 | SCADA、调度中心、云平台 |
值得注意的是，两种协议在应用层数据模型基本保持一致。
例如：
Type ID
Information Object Address（IOA）
Cause of Transmission（COT）
ASDU地址
这些对象定义保持一致，因此协议转换并不是重新定义业务数据，而是完成底层通信方式的转换。
项目中的难点在哪里？
项目初期，曾经讨论过直接更换现场终端。
但很快发现几个现实问题。
1. 存量设备数量巨大
现场已有大量运行多年的终端设备。
全部替换意味着：
新设备采购
现场施工
调试验证
停电窗口协调
整体成本较高。
2. 现场设备运行稳定
很多RTU已经连续运行多年。
虽然通信方式较老，但采集数据没有问题。
因此并没有必要为了升级SCADA而全部替换。
3. 新旧系统需要长期共存
不少项目采用分阶段升级。
意味着：
现场还是101。
中心已经104。
因此需要一种过渡方案。
一种比较常见的实现思路
实际项目中，一般会在现场增加协议转换层。
整体架构如下：
RTU / FTU / TTU │ IEC 60870-5-101 │ 协议转换网关 │ IEC 60870-5-104 │ SCADA / DMS协议转换设备一侧作为101主站，与现场终端通信。
另一侧作为104服务端，通过TCP/IP与SCADA建立连接。
这样做最大的好处是：
现场设备保持不变，而监控中心可以按照104协议进行统一接入。
协议转换需要注意哪些问题？
很多人认为协议转换只是"改个协议"。
实际上真正需要关注的是数据一致性。
例如：
信息对象地址（IOA）
ASDU地址
Type ID
传输原因（COT）
这些对象都需要正确映射。
如果转换过程中发生改变，就可能导致SCADA点表无法正常对应。
因此项目实施时，一般都会保证这些应用层数据保持一致，只转换通信方式和链路层。
网络建设同样重要
完成协议转换之后，现场数据还需要上传到调度中心。
目前项目中比较常见的通信方式包括：
工业以太网
光纤专网
4G/5G无线网络
对于无人值守站点，还会结合VPN、防火墙等机制进行安全接入，实现远程运维和集中管理。
哪些场景会用到这种方案？
除了传统变电站，在很多行业也能看到类似需求，例如：
配电自动化
光伏电站
风电场
水务调度
燃气管网
热力管网
铁路供电系统
这些场景都有大量仍在服役的101设备，而新的监控平台则逐步向104协议统一。
项目总结
对于很多电力自动化项目来说，真正需要升级的未必是现场设备，而是通信架构。
相比整体替换终端，通过协议转换实现101设备接入104系统，能够有效保护已有投资，同时降低改造风险。
结合这次项目实践，我认为有几点值得参考：
尽量保留稳定运行的现场设备，避免不必要的替换；
在协议转换过程中，重点关注IOA、Type ID、COT等应用层对象的一致性；
网络改造应同步考虑通信可靠性与安全性，而不仅仅是协议互通；
新建项目可以直接采用IP化通信架构，存量项目则更适合采用渐进式升级策略。
对于拥有大量历史设备的电力、水务、能源项目来说，协议转换并不是简单的"新旧协议互译"，更重要的是搭建一座连接存量资产与现代SCADA系统之间的桥梁。