工业网关支持IEC103/104转ModbusTCP和MQTT助力新能源发电

随着全球能源结构向绿色低碳转型，新能源发电（如风电、光伏）装机容量快速增长。然而，新能源场站分布分散、设备品牌众多、通信协议不统一等问题，给集中监控、智能运维和电网调度带来了巨大挑战。其中，如何高效、可靠地接入并解析站内各种智能设备（如继电保护装置、测控装置、电能表等）的数据，成为实现电站数字化、智能化的关键一环。

传统的新能源电站内部，尤其是升压站部分，大量使用遵循IEC 60870-5-103（简称IEC103）和IEC 60870-5-104（简称IEC104）标准的设备进行保护和监控通信。IEC103常用于串行链路（如RS485），传输保护事件、告警和测量值；而IEC104则是基于TCP/IP网络的扩展，实现远方监控与调度。与此同时，在发电单元（如风机、光伏逆变器）层级、辅控系统以及各类传感器中，Modbus TCP/RTU协议因其简单、通用而广泛应用。此外，为了实现云平台大数据分析、移动运维和高级应用，轻量级的MQTT协议也日益成为物联网数据上云的首选。

因此，能够在一台设备上实现IEC103、IEC104与Modbus TCP、MQTT等多协议间双向转换的工业网关，就成为了打通新能源电站“信息孤岛”、构建统一数据平台的枢纽设备。它一端连接站内复杂的多协议设备网络，另一端则以标准化、开放化的数据格式对接站控系统、SCADA系统或云平台，极大地简化了系统集成难度，提升了数据获取的效率和灵活性。

核心功能解析：网关如何成为协议“翻译官”

这类智能工业网关的核心使命是协议转换与数据汇聚。其工作原理通常包含以下几个关键步骤：

数据采集：网关通过串口（对IEC103）或网口（对IEC104）主动与下位设备（如保护装置）建立连接，作为客户端或从站，按照标准规约进行通信，读取遥测、遥信、电度、保护事件等数据。

协议解析与映射：网关内部对采集到的原始报文进行深度解析，将IEC103/104协议中复杂的ASDU（应用服务数据单元）结构、信息体地址（如功能码FUN、信息码INF）和值，转换为易于处理的内部数据点。

数据重构与转发：网关按照预先配置好的点表映射关系，将内部数据点重新组织成目标协议的数据模型。例如，转换为Modbus TCP协议下的保持寄存器地址和数值；或封装成JSON等格式的Payload，通过MQTT协议发布到指定的Topic。

双向通信与管理：除了数据上传，网关还支持反向控制。监控中心可通过Modbus TCP写入或MQTT消息下发指令，网关将其转换为标准的IEC104遥控、设点命令，实现对远方设备的控制，形成完整的双向数据流。同时，网关提供Web配置界面，便于工程师进行协议参数、数据点表、通信链路的配置与监控。

三格电子解决方案：专业网关赋能新能源数据集成

在众多工业通信解决方案提供商中，三格电子凭借其在电力自动化通信领域的深厚积累，推出了系列高性能、高可靠性的协议转换网关产品，为新能源发电的数据集成提供了强有力的工具。其产品特点鲜明地体现在对电力标准协议的深度支持与灵活转换上。

1. IEC103转ModbusTCP网关

三格电子的IEC103转ModbusTCP网关专门针对通过串行接口（RS232/RS485/RS422）通信的IEC103设备设计。这类设备在早期的保护屏柜中尤为常见。

应用场景：适用于需要将单台或多台（通过串口服务器汇聚）IEC103保护装置的数据，接入到基于以太网和Modbus TCP协议的现代监控系统、PLC或数据采集服务器的场景。

关键特性：

深度协议解析：完整支持IEC103规约的各种传输过程和报文类型，能准确解析各类保护事件（如启动、动作、返回）、故障录波简报、测量量（电流、电压、功率）等。

灵活的串口配置：支持多种串口参数和连接方式，适应不同厂家的设备差异。

高效的点表映射：提供直观的配置软件，用户可将IEC103的信息地址（FUN, INF, COT等）灵活映射到Modbus TCP的线圈、离散输入、保持寄存器等地址空间，实现数据的“无缝对译”。

稳定可靠：针对工业环境设计，宽温宽压，保障在电磁干扰复杂、连续运行的电站环境中稳定工作。

通过该网关，老旧保护装置的宝贵运行数据得以轻松融入全新的数字化监控网络，延长了设备生命周期，降低了改造成本。

2. IEC104转Modbus网关

三格电子的IEC104转Modbus网关则专注于处理基于TCP/IP网络的IEC104通信。IEC104是目前国内新能源电站与调度系统、站控层通信的主流规约。

应用场景：广泛应用于光伏电站、风电场升压站的综合自动化系统。网关可作为IEC104从站，与站内多个充当IEC104主站的测控、保护设备通信；同时作为Modbus TCP主站或从站，将汇聚的数据提供给站控计算机、智能运维平台或第三方系统。

关键特性：

多链路并发处理：支持同时与多个IEC104主站或从站设备建立连接，进行数据交换，具备强大的多任务处理能力。

完整的IEC104服务支持：全面支持总召唤、时钟同步、遥控、设点等标准应用服务，确保与调度或监控系统的规约一致性。

Modbus多角色支持：可根据需求配置为Modbus TCP服务器（从站）供上位机查询，或配置为Modbus TCP客户端（主站）主动向上位系统推送数据，集成方式极其灵活。

MQTT物联扩展：部分高端型号还内置MQTT客户端功能，支持将IEC104数据直接转换为JSON格式，发布到阿里云、AWS IoT、私有MQTT Broker等物联网平台，一步到位实现数据上云，为智慧能源管理提供数据基础。

在新能源发电中的具体价值体现

部署此类多协议转换网关，能为新能源发电厂站带来立竿见影的效益：

快速集成，降低复杂度：无需为每种协议开发独立的通信驱动，一个网关解决多协议接入问题，缩短项目集成周期，降低软件开发和调试成本。

打破壁垒，实现数据统一：将异构的IEC103/104数据统一转化为标准的Modbus TCP或MQTT数据，使得不同品牌、不同型号的设备数据能够在同一个平台（如SCADA、EMS、数字孪生平台）上呈现和处理。

赋能智能运维与高级应用：稳定、实时的全站数据流是进行状态监测、故障预警、性能分析、功率预测等高级应用的基础。网关提供的MQTT出口，尤其便于与大数据分析、AI算法平台对接。

提升系统灵活性与可扩展性：当电站扩容或改造，新增设备时，只需在网关上配置新的通信链路和点表，无需改动上层系统架构，系统扩展性大大增强。

保障通信安全与可靠：专业的工业网关在数据隔离、看门狗、断线重连等方面具有更强保障，提升了整个数据采集层的稳定性和可靠性。

‍审核编辑 黄宇