就地化智能管理单元自动测试技术研究

　　摘要:智能管理单元是继电保护就地化发展过程中出现的新设备，随着就地化保护技术的逐渐成熟和推广应用，智能管理单元的自动测试技术研究也提上日程。提出了一套就地化保护智能管理单元自动测试系统。该系统采用模块化的设计理念，通过测试用例生成模块自动生成测试数据，通过测试执行模块控制用例在仿真环境的执行，通过通信模块实现与被测智能管理单元，就地化保护装置，测试仪的信息交互，通过结果处理模块实现测试结果的自动判别，最终实现对就地化保护智能管理单元高效，可靠的闭环自动测试，实际应用表明，该自动测试系统能够达到预期效果。

　　关键词:就地化保护;智能管理单元;信息交互;自动判别

　　就地化保护是未来智能变电站继电保护发展的重要方向之一，就地化保护装置贴近一次设备就地布置保护装置，采用电缆直接采样，直接跳闸，减少中间传输环节，提升保护速动性与可靠性;运行环境恶劣，防护等级要求满足陨孕远苑;取消了操作键和显示界面咱员原圆暂。智能变电站中所有就地化保护装置的操作及显示功能统一集中到智能管理单元上。智能管理单元作为就地化保护发展过程中的新设备，其功能可分为基本功能和高级功能。

　　其中，基本功能包括实现变电站内就地化保护装置的集中界面展示，操作管理，备份管理，信息存储，故障信息管理，远程功能;高级功能包括继电保护系统诊断，操作校核，带负荷试验，过程层自动配置，中间节点信息展示，自动生成主接线图。对就地化无防护安装的继电保护装置，必须配置智能管理单元。自动化测试是未来测试领域的发展趋势，鉴于自动化测试在传统继电保护测试中的成功应用经验。

　　本文提出了一种智能变电站就地化保护智能管理单元自动测试系统。该系统采用模块化的设计理念，通过测试用例生成模块自动生成测试数据，通过测试执行模块控制用例在仿真环境的执行，通过通信模块实现与被测智能管理单元，就地化保护装置，测试仪的信息交互，通过结果处理模块实现测试结果的自动判别，最终实现对就地化保护智能管理单元基本功能高效，可靠的闭环自动测试。

　　智能管理单元自动测试的可行性分析智能管理单元采用陨耘悦远员愿缘园协议通过接入保护专网实现与就地化保护装置的信息交互，通过保护专网能接收到就地化保护装置的所有数据信息，接收的数据一方面用来实现对保护专网上就地化保护装置的界面集中展示，信息配置，备份等咱猿原怨暂，另一方面采用陨耘悦远员愿缘园协议上送给站控层的酝酝杂网。

　　就地化保护装置通过保护专网也能接收到智能管理单元发出的所有指令。由于智能管理单元与就地化保护装置的互联互通，保护装置的自动测试技术在一定程度上可以直接应用到智能管理单元的测试。并且，智能管理单元与保护专网，站控层酝酝杂网的通信都采用陨耘悦远员愿缘园协议，国际通用标准的使用进一步为智能管理单元自动测试的实施提供了便利。系统由测试控制软件和硬件组成。其中，硬件包括测试机辕孕悦，测试仪，交换机，就地化保护装置等。

　　测试控制软件部署在测试机上;测试仪由测试软件控制用来给就地化保护装置加故障量;交换机用来连接测试机，就地化保护装置和被测对象智能管理单元;就地化保护装置用来产生测试用例的真实数据源，以提高测试环境的仿真程度。系统软件部分的设计将在下一节作详细介绍。系统控制软件的功能设计如图圆所示，自动测试系统的软件部分主要有用例编辑模块，测试执行逻辑控制模块，保护装置仿真模块，通信模块，测试仪接口控制模块，主站仿真模块，结果处理模块和报告生成模块等组成。

　　其中，测试执行逻辑控制模块主要功能是实现对测试用例执行任务链表的建立以及测试任务执行逻辑的控制，该模块的实现方法可以直接继承保护装置的自动测试系统对应模块;测试仪接口控制模块主要功能是实现对测试仪的控制，控制测试仪根据用例情况给保护装置加故障量，其相关实现方法保护装置自动测试系统中也有对应模块;测试报告生成模块主要功能是实现测试报告的自动生成，生成内容及格式允许用户自定义，该模块的实现也可以直接应用保护装置自动测试系统的对应模块。以下重点介绍智能管理单元自动测试系统特有的，或与保护装置有重大区别的功能模块的设计。

　　测试用例编辑模块的设计测试用例编辑模块的主要功能是实现测试用例的编辑，测试人员使用该模块完成测试用例的设计。由于智能管理单元的核心功能是保护装置数据的采集，显示和上送，不像保护装置那样有很复杂的保护逻辑，所以用例编辑时，很大程度上实现了自动化，测试人员在设计用例时只需要选择测试项目，测试系统根据测试项目自动生成相对应的测试用例，用例名称以测试项目命名。

　　本测试系统主要实现的是智能管理单元的信息采集和远程功能两大核心的功能的自动测试。实现原理是测试用例中的实际值是从智能管理单元中获取，而预期值是直接从就地化保护装置中获取。因为智能管理单元的数据最终是从保护装置中采集的。圆援圆援圆保护装置仿真模块的设计按规定每个智能管理单元管理的就地化保护装置不能少于圆缘缘个，实际测试中，每个管理单元管理这么多保护装置不太现实。保护装置仿真模块的主要功能是实现对就地化保护装置的功能模拟，根据虚拟陨孕模拟就地化保护装置的核心功能与智能管理单元进行信息交互。

　　该仿真模块允许用户设置需要虚拟装置个数及陨孕网段等参数。需要说明的是本测试系统中功能测试时主要数据主要来自真实的就地化保护装置，虚拟出的装置主要配合实际装置测试，以提高测试环境的仿真程度。圆援圆援猿通信模块的设计通信模块的主要功能是实现自动测试系统控制软件与智能管理单元的通信，与就地化保护装置的通信。

　　具体是完成酝酝杂报文的解析，支持陨耘悦远员愿缘园，国网员园猿等多种标准协议。测试数据及控制命令通过该模块下发给智能管理单元和就地化保护装置，智能管理单元和就地化保护装置的反馈信息及上送数据也是通过该模块。同时，通信模块还具有控制切换箱选择给就地化保护装置加故障量的功能。圆援圆援源主站仿真模块的设计智能管理单元的功能之一是与站控制设备进行信息交互，其中主要是与主站之间的信息交互，如，向主站主动上送保护信息及转发主站下发的控制命令给装置等。主站仿真模块的主要功能是实现对主站的功能模拟，模拟主站接收智能管理单元上送的保护信息，以及模拟一些对保护装置的控制命令给智能管理单元，用以测试智能管理单元与站控层设备信息交互的功能。

　　结果处理模块的设计结果处理模块的主要功能是实现一个测试用例执行完成后，执行结果的判断以及执行过程信息与用例的关联。该模块从智能管理单元里获取实际值，从就地化保护装置中获取预期值，比较判断用例执行结果。测试用例的执行结果很重要，但测试过程信息也同样重要，因为有些问题的测试过程是很难重现，为了分析和定位小概率问题，在该模块中实现了测试过程信息与测试用例的关联。这样，有助于小概率问题的快速分析和定位。

　　测试流程设计测试系统的软件部分是整个自动测试系统的控制中心，测试用例生成，保护装置仿真，主站仿真，测试执行，测试结果处理，测试报告生成等每个过程都需要测试软件的参与，在系统工作过程中有以下几项需要重点说明:员冤测试用例设计，测试用例设计时，测试人员只需要选择测试项目就可以，与测试项目相对应的测试用例全部自动生成。智能管理单元的主要功能有数据采集，远程功能，信息存储和故障信息管理等。这几项功能分别对应的测试项:数据采集有保护装置内部环境数据和保护装置信息数据两大测试项，细分为电源电压，软，硬压板等圆员个子测试项;远程功能有主动上送，信息召唤和远方操作三大项，细分为突发信息上送，模拟量召唤和远方投退压板等员愿个子测试项。测试人员在选择测试项时，如果是针对测试，只选关注的测试子项即可，如果是全面测试，直接点击生成测试用例，则系统默认生成全部测试项的测试用例。

　　测试执行，测试执行即是测试用例的执行，测试用例来自两个地方，一个是用例编辑的用例可以直接进行测试执行;另一个就是用例库中的用例，需要选择执行。测试执行是整个自动测试过程中最重要的一步，其牵涉的模块多，数据量大，逻辑复杂，是自动测试成败的关键。测试执行的过程中，会从用例编辑模块那里获取测试数据，调用装置仿真模块和主站仿真模块完成对智能管理单元的模拟操作，然后通过通信模块和测试仪接口控制模块把操作命令和控制命令发出，最后通过结果处理模块读取测试执行数据，判别出执行结果，并管理过程信息。

　　测试报告生成，在执行完成所有的待测试用例后，测试人员可以根据实际需要，定制生成自己想要的测试报告。报告的内容可选项有，执行失败的用例报告，也可以按测试项目生成报告，测试项目在用例设计环节已经详细给出，这里不再赘述。报告格式可以是孕阅云或宰燥则凿。源冤问题分析与定位，测试系统提供了问题分析与定位的功能，利用该功能可以查找问题用例执行的所有过程信息及被测对象当时的状态信息，测试人员通过该功能可以方便地分析和定位问题。

　　自动测试系统关键技术及实现，测试项目用例全自动生成测试用例自动生成技术一直是自动测试领域中难题，至今业界都没有统一的方法来彻底解决。本文提出的测试用例生成是以测试项目为导向，以测试覆盖率为目标，以等价类划分法，随机法，穷尽法等多种方法相结合的测试用例自动生成技术。智能管理单元的数据采集功能测试，采用穷尽法生成用例，即从智能管理单元处读取所有的保护装置数据，预期值直接从保护装置中获取，这样就生成了一套完整的数据采集功能测试用例。

　　智能管理单元远程功能测试，定值区切换项目采用随机的方法生成测试用例，定值修改采用等价类划分方法生成用例。其他数据信息的主动上送等功能测试也都是采用这三种方法自动生成对应的用例，这里不再详述。智能管理单元应用环境仿真被测对象应用环境的搭建无论在手动测试还是自动测试都是重点也是难点，因为应用环境搭建的好坏直接决定着被测对象功能测试的成败。

　　一边连接着保护专网与保护装置进行数据交互，另一边连接站控层酝酝杂网与站控层设备进行数据传输。其特点是关联的设备多，网络环境复杂，所以智能管理单元的应用环境仿真是一大难题。本测试系统采用两个独立的模块分别仿真保护专网上装置和站控层设备。保护装置仿真模块主要包括模型管理，酝酝杂应用和郧韵韵杂耘仿真等功能咱员园。站控层设备主要是对主站功能的仿真，主要功能包括接收智能管理单元主动上送的数据信息，以及召唤模拟量，定值数据，历史数据及其他文件的功能。

　　图像信息识别技术自动测试系统在对智能管理单元的显示功能测试时，需要自动识别显示屏上的关键信息。该技术的具体实现分两步:员冤显示屏信息高清图像的采集，采集图像时需要连续抓拍三张高清图像，在三张图像信息相似度达到一定的值穴这个值系统允许用户自定义时才对图像进一步信息提取处理。以保证抓拍图像的信息的可靠性;图像信息提取，通过对原始图像进行预处理，字符区域定位，字符提取，字符分割，文字识别等过程完成图像中关键信息的提取。

　　实用应用效果智能管理单元自动测试系统目前支持的项目主要数据采集功能，数据显示功能，远程操作和信息存储功能等四大核心基础功能，细分为保护装置内部环境数据信息采集，保护装置信息数据采集，主动上送，远方操作等几十个项目。并且在集团公司新智能管理单元产品的研发测试中广泛使用，特别是在问题分析和定位过程中得到测试人员和研发人员的一致好评。另外，由于系统采用模块化的设计结构，各个模块之间独立性强，保证了系统的可扩展性。经实践证明该测试系统明显提高了测试的效率，全面性和规范性。

　　结束语今后的研究方向是进一步把智能管理的单元的继电保护系统诊断，操作校核，带负荷试验，过程层自动配置等高级功能也纳入全自动测试的范畴，另外，支持多智能管理单元的自动测试也是下一步研究的重点。陨栽技术改变电力，相信在不久的将来，随着人工智能，大数据，物联网和云计算等新技术的发展，电力系统的自动化测试技术将会迎来更大的突破。

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