一种智能变电站一致性测试方法及系统

技术领域

本发明涉及智能变电站的技术领域，尤其涉及一种智能变电站一致性测试方法及系统。

背景技术

智能变电站是坚强智能电网的建设基础和重要组成部分。国网公司对智能变电站的建设已明确了分阶段的规划目标，目前已进入智能变电站的全面建设阶段，但在智能变电站现场工程实施过程中，仍存在众多问题，使得智能变电站在工程阶段设计复杂，调试周期长，运行维护困难等，突出表现在：在工程实用化过程中，各厂家的装置模型文件混乱，厂家按自己的理解对逻辑节点进行了扩充，但在扩展这些标准不能满足需求的逻辑节点时，各厂家理解不同，扩展的方式也不同，模型随意性较大，产生各种差异；另一方面不同厂家装置的通讯服务实现方式不同，导致了不同厂家装置之间不能通信。为解决上述问题需要加强对基于IEC61850标准的产品和设备的检测，以标准化的测试来保证产品的一致性、规范性、大大减少现场调试、维护的工作量，减少设备出现异常的概率，为智能变电站建设的提供坚实的基础。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：目前开展的测试工作，由于测试工具的自动化程度较低，绝大多数的测试工作需在测试人员的人工操作下进行，测试结果也需要测试人员通过分析报文等方式得出，整个测试过程对测试人员的依赖程度大，对测试人员的专业要求高，测试效率低，运行维护困难。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：利用客户端读取被测设备的整个模型参数；根据所述模型参数配置SCD文件，并对所述SCD文件进行解析拆分，得到相应的被测设备文本；基于Python语言和图形化搭建策略，建立服务器和所述客户端的正反向测试用例；根据跨平台语言和脚本语言构建一致性测试系统软件平台，基于测试用例中设置的条件，自动得出测试结果，并对所述测试结果进行一致性判断，完成一致性测试。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所述一致性测试系统软件平台包括跨平台语言QT、图形化逻辑搭建、Phython脚本、动态库DLL。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所述正反向测试用例包括连接服务、控制服务、定值服务、报告服务、日志服务、文件服务、GOOSE服务、SV服务。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：一致性测试系统硬件平台包括嵌入式软硬件方案、GOOSE和SV编解码。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所提供的测试内容包括，IEC61850服务器测试；IEC61850 9-2规约测试；IEC61850GOOSE测试。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所述服务器和所述客户端的正反向测试用例编写的依据包括IEC61850-10。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所述一致性测试方法规范标准包括DL/T860变电站通信网络与系统、GDW396IEC61850工程继电保护模型规范、继电保护通用技术条件、GDW441继电保护技术规范、GDW426智能变电站合并单元技术规范、GDW428智能变电站智能终端技术规范、智能变电站继电保护检测规范、智能设备性能测试规范、KEMA测试流程及项目，以及一种新型的数字化测试装置。

作为本发明所述的智能变电站一致性测试方法的一种优选方案，其中：所述一致性测试系统硬件平台电气参数包括接口参数及性能、硬件电源、环境参数、物理参数、开入电压。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种智能变电站一致性测试系统，技术方案如下：被测试IED模块用于提供被测设备的整个模型参数；测试软件平台与所述被测试IED模块相连接包括模型检测模块、连接检测模块、控制服务检测模块、缓存报告和非缓存报告服务检测模块、定值服务检测模块、文件服务检测模块、日志服务检测模块、GOOSE检测模块、SV检测模块，用于支持用户自行搭建测试逻辑和测试方法，支持IEC61850-10和国内相关标准规范的测试，并能在测试过程中根据测试用例中设置的条件，自动得出测试结果；测试硬件平台包括电源模块、接口模块通过嵌入式软硬件方案、GOOSE和SV编解码与所述测试软件平台相连接，用于实现与所述测试软件平台信息交互，以及常规开入开出和GOOSE信号的逻辑关联、实时性控制以及信号同步。

本发明的有益效果：本发明一方面能使测试用例多次运行，具有可重复性，而且能完成手工测试由于时间或运行环境而无法进行的测试，保证了测试的完整性；另一方面自动测试可以降低人为因素对测试过程的干扰，排除测试的随机性和盲目性，降低冗余，减少遗漏，可以提高测试效率和测试的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的基本流程示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的一致性测试系统软件平台架构图；

图3为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的软件平台产品示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的实际应用运行的界面图；

图5为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的实际应用运行的窗口图；

图6为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的参数更改示意图；

图7为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的测试用例运行示意图；

图8为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的选择定值参数示意图；

图9为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的SCD文件配置示意图；

图10为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的被测设备文本选择示意图；

图11为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的状态序列参数设置示意图；

图12为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的运行结果示意图；

图13为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的另一个运行结果示意图；

图14为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的整体结构图；

图15为本发明一个实施例提供的一种智能变电站一致性测试方法及系统的闭环系统框图

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

目前已有的自动化测试工具没有考虑到国内电力企业的相关标准和技术规范，全面性不足，再者没有在被测装置和测试软件系统之间形成闭环，测试过程中仍需要测试人员手动施加多种物理量，自动化程度不足，并且无法满足用户的二次开发、灵活搭建测试逻辑的需求，扩展性不足。因此开发一套符合国内应用需求的智能装置一致性测试系统具有现实意义。

参照图1～13，为本发明的一个实施例，提供了一种智能变电站一致性测试方法，包括：

S1：利用客户端读取被测设备的整个模型参数；

S2：根据模型参数配置SCD文件，并对SCD文件进行解析拆分，得到相应的被测设备文本；

需要说明的是，一致性测试系统硬件平台包括嵌入式软硬件方案、GOOSE和SV编解码。

其中，一致性测试系统硬件平台电气参数包括接口参数及性能、硬件电源、环境参数、物理参数、开入电压。

具体的，分析现有数字化继电保护测试仪的特点，采用嵌入式软硬件方案和GOOSE和SV编解码等技术，实现分布式硬件平台，可支持与自动化测试软件平台信息交互，支持常规开入开出和GOOSE信号的逻辑关联、实时性控制以及信号同步，依据ISO-9506、IEC61850-8-1、IEC 61850-9-2完成MMS、GOOSE、SV的编解码；数字化测试仪则采用MPC5200、BF547、FPGA等分布式嵌入式硬件架构及嵌入式Linux操作系统，多种数字化编解码技术。

S3：基于Python语言和图形化搭建策略，建立服务器和客户端的正反向测试用例；

需要说明的是，正反向测试用例包括连接服务、控制服务、定值服务、报告服务、日志服务、文件服务、GOOSE服务、SV服务。

其中，服务器和客户端的正反向测试用例编写的依据包括IEC61850-10。

具体的，分析IEC61850-10第一版和第二版部份的正反向测试用例、《IEC61850工程继电保护应用模型》第二版，《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》2013版、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》2013版、《智能变电站继电保护通用技术条件》等标准，设计出完整的测试用例库，测试用例的设计尽可能的为实现软件自动判断提供基础，减少人为干预，采用Python语言和图形化搭建方法，建立服务器和客户端的正反向测试用例，涵盖连接服务、控制服务、定值服务、报告服务、日志服务、文件服务、GOOSE服务、SV服务等共计数百个UCA正反向测试用例。

其中，用户也可使用图形化工具或者脚本语言自行搭建特定逻辑的测试用例，允许用户二次开发。

S4：根据跨平台语言和脚本语言构建一致性测试系统软件平台，基于测试用例中设置的条件，自动得出测试结果，并对测试结果进行一致性判断，完成一致性测试。

需要说明的是，一致性测试系统软件平台包括跨平台语言QT、图形化逻辑搭建、Phython脚本、动态库DLL。

其中，所提供的测试内容包括，

IEC61850服务器测试；

IEC61850 9-2规约测试；

IEC61850 GOOSE测试。

进一步的，一致性测试方法规范标准包括DL/T860变电站通信网络与系统、GDW396IEC61850工程继电保护模型规范、继电保护通用技术条件、GDW441继电保护技术规范、GDW426智能变电站合并单元技术规范、GDW428智能变电站智能终端技术规范、智能变电站继电保护检测规范、智能设备性能测试规范、KEMA测试流程及项目，以及一种新型的数字化测试装置。

具体的，智能变电站一致性测试软件平台采用跨平台语言和脚本语言的技术，实现测试软件平台。可支持用户自行搭建测试逻辑和测试方法，支持IEC61850-10和国内相关标准规范的测试，并能在测试过程中根据测试用例中设置的条件，自动得出测试结果，采用跨平台语言QT、图形化逻辑搭建、Phython脚本、动态库DLL四个技术，软件架构设计见图2～3。

更加具体的，其实际应用中方法流程包括，在windows xp/windows7/windows8运行该系统，进入界面；打开调试窗口、脚本编辑窗口、模型视图窗口；修改被测设备IP、测试仪IP、IEDname；用空格选择读取模型的测试用例，单击开始键开始运行测试用例；点击服务器定值，根据需要选择定值参数；当需要硬件发送GOOSE、SV时，还需要点击配置SCD文件，进行SCD文件的解析拆分；在配置文件选择相应的被测设备文本；在不同的测试模块中，根据测试需要设置各个状态序列的参数；选择测试用例执行后，调试窗口显示执行过程中的步骤信息，return 1表示成功，return 0表示失败。

本发明采用跨平台语言和脚本语言使软硬件平台相结合，与被测设备形成一个闭环，实现本发明方法的严谨性、全面性以及闭环特征，可直接提高测试效率和测试的可靠性，大大提高被测设备的产品质量。

为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例采用传统技术方案与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。

传统的技术方案：对测试人员的依赖程度大，对测试人员的专业要求高，测试效率低，为验证本方法相对传统方法具有较高测试效率和测试的可靠性，本实施例中将采用传统人工测试方法和本方法分别对智能变电站一致性测试的效率、误差进行实时测量对比。

测试环境：电源交流电压：220V，-20％-+15％；频率：50Hz，允许偏差-2％-+2％；整机装置功耗≤20W；2个独立电以太网口，支持与PC机的软件进行通信；8个独立光以太网口，支持IEC61850-9-2SMV报文、GOOSE发送和GOOSE接收；1个IRIG-B码接口；光以太网口特性：发送功率：≥-20dbm，接收灵敏度：≥-30dbm；正常工作温度：-10-50摄氏度；相对湿度：5％-95％；大气压力：80-110kPa；仪器尺寸：375x255x100mm；开入电压：220V；分别利用传统方法的人工操作进行变电站一致性测试并获得测试结果数据。采用本方法，则开启自动化测试设备并运用MATLB实现本方法的仿真测试，根据实验结果得到仿真数据。每种方法各测试20组数据，计算获得每组数据通信标准兼容性，与仿真模拟输入的实际通信标准兼容率进行对比计算误差，结果如下表：

表1：实验结果对比表。

从上表可以看出，本发明方法相较于传统方法具有较高的测试准确度，且测试效率远远大于传统技术方案。

实施例2

参照图14～15为本发明第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：提供了一种智能变电站一致性测试系统，包括：

被测试IED模块用于提供被测设备的整个模型参数；

测试软件平台与被测试IED模块相连接包括模型检测模块、连接检测模块、控制服务检测模块、缓存报告和非缓存报告服务检测模块、定值服务检测模块、文件服务检测模块、日志服务检测模块、GOOSE检测模块、SV检测模块，用于支持用户自行搭建测试逻辑和测试方法，支持IEC61850-10和国内相关标准规范的测试，并能在测试过程中根据测试用例中设置的条件，自动得出测试结果；

测试硬件平台包括电源模块、接口模块通过嵌入式软硬件方案、GOOSE和SV编解码与测试软件平台相连接，用于实现与测试软件平台信息交互，以及常规开入开出和GOOSE信号的逻辑关联、实时性控制以及信号同步。

具体的，该系统各个模块的技术指标包括：

模型检测模块如下技术指标：静态模型检测：符合IEC618501-10、GDW396-2009、2012；动态模型检测：支持模型扩展、灵活自定义(远期规划)；

连接检测模块满足如下技术指标：单网：支持建立和断开连接次数可配置，支持客户端连接数目可配置，支持连接保活时间设置；双网：支持双网热备用、冷备用、GDW396双网模式的检测(远期规划)；控制服务检测模块满足如下技术指标：支持检修压板控制模式的检测；支持远方/就地压板模式的检测；支持远控压板的模式检测；支持远方控制软压板的模式检测；支持CtlModel为1，4的检测；支持软压板、信号复归、开关、刀闸、档位的各种控制模式的检测；

缓存报告和非缓存报告服务检测模块满足如下技术指标：支持Trgops、OptFlds各个Bits的检测；支持分段报告的检测；支持Resv、BufTm、max属性的检测；支持多个时区的报告检测；支持检修等信号品质的检测；支持UTC时标和品质的检测；支持多个客户端的报告检测；

定值服务检测模块满足如下技术指标：支持检修压板的模式检测；支持“远方修改定值”、“远方切换定值区”、“远控压板”的模式检测；支持编辑定值区、运行定值区、编辑区定值、运行区定值的测试；

文件服务检测模块满足如下技术指标：支持comtrade录波的文件检测；支持多客户端下目录和文件检测；

日志服务检测模块满足如下技术指标：支持日志控制块的检测；支持周期和变化两种情况的日志检测；支持时间查询和条目查询两种方式；

GOOSE检测模块满足如下技术指标：支持GOOSE发布和订阅的检测；支持GOOSE控制块参数的检测；支持GOOSE软压板的检测；支持GOOSE品质的检测；支持GOOSE检修逻辑的检测；支持stNum和sqNum等多个属性的正反测试；

SV检测模块满足如下技术指标：支持SV订阅的检测；支持SV控制块参数的检测；支持SV软压板的检测；支持SV品质的检测；支持SV检修逻辑的检测；支持SV采样延时变化、抖动、双AD、无效、同步位的检测。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。