冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统及方法

摘要

本发明公开了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统及方法，旨在解决一致性验证系统配置工作繁杂、耗时耗力的技术问题。其包括：自动测试端、61850客户端、过程层设备模拟端，其中，自动测试端用于下发指令，进行冗余后备测控与四统一测控的模拟量及状态量一致性验证；61850客户端用于遥控待测冗余后备测控和四统一测控，解析其上送的MMS数据解析；过程层设备模拟端用于发送SV变化数据和GOOSE变化数据，接收GOOSE出口变化数据，进行控制量一致性验证。本发明不依赖于测试仪，降低了测试环境搭建的难度、成本及周期，提高了一致性验证测试效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统及方法，属于智能电网的运行维护技术领域。

背景技术

随着国民经济发展对电力供应的稳定性要求越来越高，对变电站监控的可靠性要求也越来越高。测控装置是实现基本测量和控制功能的重要二次设备，目前为了提高测控装置的可靠性，在装置异常或检修时，通过虚拟化技术及冗余后备机制，在第三代智能变电站设计中引入了冗余后备测控装置。

规范要求，冗余后备测控的虚拟间隔与对应的四统一测控的实体间隔需要进行一致性验证。冗余后备测控与四统一测控的一致性验证系统用于验证虚拟测控装置与被替换的实体测控装置提供的IEC61850通信服务、联闭锁规则、运行参数是否一致。验证系统软件对标准装置及待验证装置的过程层GOOSE、SV及站控层的MMS服务进行监视，构建一个闭环系统，通过触动数据变化来激发标准测控装置与待验证测控装置输出变化数据（包括MMS遥测报文、MMS遥信报文、GOOSE出口等），使用者检验待验证测控装置与标准测控装置信号变化是否一致，从而完成一致性验证工作。

目前，实验室主要通过测试仪模拟触发数据变化来激发标准测控装置与待验证测控装置输出变化数据，考虑到配置的多样性和验证的覆盖性，很多时候现场试验仪型号与当前自动测试系统的接口很难一致，通常需要花费大量的时间、经历进行现场配置工作，耗时耗力。市面上急需一套配置工作少、待测间隔切换简单、功能完备、操作方便的测试工具来支撑冗余后备测控与四统一测控的一致性验证系统的测试操作。

发明内容

为了解决现有技术中一致性验证系统配置工作繁杂、耗时耗力的问题，本发明提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统及方法，利用设置在PC机上的软件、系统进行一致性验证测试，不依赖于传统测试仪，大大减少了现场配置工作，缩短配置周期，同时提高了系统的自适应性，提高了测试效率。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

第一方面，本发明提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统，包括自动测试端、61850客户端、过程层设备模拟端，其中：

所述自动测试端，用于制作测试用例，根据测试用例分别向61850客户端下发测试指令，向过程层设备模拟端下发初始化指令和一致性验证指令，进行冗余后备测控与四统一测控的模拟量及状态量一致性验证，并生成测试报告；

所述61850客户端，用于一方面根据测试指令对待测冗余后备测控和四统一测控进行遥控操作，另一方面将待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS数据解析为模拟量变化数据和状态量变化数据，并反馈到自动测试端；

所述过程层设备模拟端，用于一方面根据初始化指令初始化待测间隔的过程层数据，所述过程层数据包括SV变化数据和GOOSE变化数据，并根据一致性验证指令，将SV变化数据和GOOSE变化数据发送到待测冗余后备测控与四统一测控，另一方面在61850客户端遥控操作后，分别接收待测冗余后备测控与四统一测控产生的GOOSE出口变化数据，并对预设时间段内待测冗余后备测控与四统一测控发送的GOOSE变位进行控制量一致性比对，将控制量一致性验证结果反馈到自动测试端。

结合第一方面，进一步的，所述测试用例包括多个XML格式的测试文件，每个测试文件对应一种类型的四统一测控；所述测试文件包括待测试类型和测试数据，所述测试数据包括由测试指令、初始化指令、一致性验证指令组成的指令集和一致性验证逻辑。

结合第一方面，进一步的，所述指令集中还包括指令执行顺序，各个指令在开始测试后，按照指令执行顺序串行执行。

结合第一方面，进一步的，一致性验证指令包括模拟量一致性验证指令、状态量一致性验证指令和控制量一致性验证指令。

结合第一方面，进一步的，所述61850客户端还用于为待测冗余后备测控的每个待测间隔建立通讯点表，所述通讯点表包括每个待测间隔对应的遥测、遥信、遥控的参数名称和参数地址；所述通讯点表采用XML格式的文件存储，其内容符合IEC-61850规约。

结合第一方面，进一步的，所述测试报告用于记录测试用例、测试步骤、测试用例的结果值和测试结果，测试用例的结果值包括模拟量变化数值和状态量变化数值，所述测试结果包括一致性验证合格和一致性验证不合格。

结合第一方面，进一步的，所述自动测试端、61850客户端、过程层设备模拟端分别设置在PC机上，并通过不同的网口与待测冗余后备测控、四统一测控连接到同一台交换机上，通过配置IEC-61850通讯参数，建立通讯连接。

第二方面，本发明提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试方法，包括如下步骤：

获取待测冗余后备测控的通讯点表和测试用例，所述测试用例中包括测试指令、初始化指令、模拟量一致性验证指令、状态量一致性验证指令和控制量一次性验证指令；

根据初始化指令控制过程层设备模拟端初始化待测间隔的SV变化数据和GOOSE变化数据；

根据模拟量一致性验证指令，过程层设备模拟端分别向待测冗余后备测控与四统一测控发送SV变化数据，并利用61850客户端接收并解析待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS变化数据，获取模拟量变化数据；

根据状态量一致性验证指令，过程层设备模拟端分别向待测冗余后备测控与四统一测控发送GOOSE变化数据，并利用61850客户端接收并解析待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS变化数据，获取状态量变化数据；

根据所述模拟量变化数据和状态量变化数据，利用自动测试端进行模拟量和状态量一致性验证；

根据测试指令和通信点表，利用61850客户端对待测冗余后备测控和四统一测控进行遥控操作，令待测冗余后备测控和四统一测控分别产生的GOOSE出口变化数据；

利用过程层设备模拟端接收不同网口的GOOSE出口变化数据，并对预设时间段内的GOOSE变位进行控制量一致性比对，完成控制量一致性验证；

根据模拟量、状态量、控制量一致性验证结果，生成测试报告。

结合第二方面，进一步的，所述模拟量和状态量一致性验证的具体操作如下：

利用自动测试端依次比较待测冗余后备测控和四统一测控的每个待测间隔的模拟量变化数值，当冗余后备测控和四统一测控的每个模拟量变化数值的相对误差不超过0.2%，认为待测冗余后备测控和四统一测控的模拟量一致性验证合格，否则不合格；

利用自动测试端依次比较待测冗余后备测控和四统一测控的每个待测间隔的状态量变化数值，当所有待测间隔的状态量变化数值完全一样时，认为待测冗余后备测控和四统一测控的状态量一致性验证合格，否则不合格。

结合第二方面，进一步的，所述控制量一致性验证的具体操作如下：

利用过程层设备模拟端接收不同网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE出口变化数据，根据预设时间段，计算不同网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE变位；

依次比较对应网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE变位数值，当GOOSE变位数值完全一样时，认为待测冗余后备测控和四统一测控的控制量一致性验证合格，否则不合格。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本发明提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统及方法，利用自动测试端、61850客户端和过程层设备模拟端自动进行一致性验证测试操作，相比于现有技术，本发明系统主要是软件层面的操作，不依赖于测试仪，大大降低了测试环境搭建的难度、成本及周期，此外，本发明可以根据待测间隔进行相应的一致性验证，自动全集发送模拟量、状态量等数据，测试操作简单、测试结果准确，且一致性验证测试效率更高。

此外，本发明可以根据测试过程和测试结果自动生成测试报告，辅助监控冗余后备测控与四统一测控的状态信息，提高了测试系统的利用率和灵活性。

附图说明

图1为本发明一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统的结构示意图

图2为本发明一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试方法的步骤流程图。

图中，1是自动测试端，2是61850客户端，3是过程层设备模拟端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试系统，如图1所示，包括自动测试端1、61850客户端2、过程层设备模拟端3。自动测试端、61850客户端和过程层设备模拟端分别设置在PC机上，并通过不同的网口与待测冗余后备测控、四统一测控连接到同一台交换机上，通过配置IEC-61850通讯参数，建立通讯连接。自动测试端和61850客户端通常部署在同一台PC机上，而过程层设备模拟端可以与另两个部署在一个PC机上，也可以部署在不同的PC主机上，然后通过网络连接。61850客户端与被测系统（待测冗余后备测控、四统一测控）间的通讯是通过IEC（国际电工委员会）-104规约。

四统一测控为现场实际运行的测控装置，是实际测控；冗余后备测控为虚拟测控，是实际测控的后备。如果存在15台实际测控，其中12台线路间隔测控，型号完全相同但配置不同，3台母线测控，型号完全相同但配置不同；与对应的，1台冗余后备测控应包含15个虚拟测控单元，虚拟测控单元的版本、配置与15台实际测控完全一致。文中所述的待测冗余后备测控是指冗余后备测控中的某一个虚拟测控单元。

自动测试端主要包括以下几个作用：根据“智能变电站冗余后备测控装置技术规范中虚拟测控单元一致性验证测试要求”制作测试用例；根据测试用例分别向61850客户端下发测试指令；向过程层设备模拟端下发初始化指令和一致性验证指令；进行冗余后备测控与四统一测控的模拟量及状态量一致性验证；生成测试报告。

测试用例包括多个XML格式的测试文件，每个测试文件对应一种类型的四统一测控。测试文件的内容包括待测试类型和测试数据，待测试类型即为四统一测控类型，测试数据包括由测试指令、初始化指令、一致性验证指令组成的指令集和一致性验证逻辑，一致性验证指令进一步包括模拟量一致性验证指令、状态量一致性验证指令和控制量一致性验证指令。在指令集中还包括指令执行顺序，指令集中的各个指令在开始测试后，按照指令执行顺序串行执行，一般情况下，指令执行顺序为初始化指令-模拟量一致性验证指令-状态量一致性验证指令-测试指令-控制量一致性验证指令。

测试类型和测试数据按照设定好的格式存储到XML文件中，自动测试端可以对测试用例进行读写，并且将测试用例内容展示到PC机的指定界面上供查看和修改。

测试报告由程序自动生成，其格式一般为Word。测试报告用于记录测试用例、测试步骤、测试用例的结果值和测试结果，其中，测试用例的结果值又称为每个测试项目中的变化数据输出，具体包括电压、电流等模拟量变化数值和开入、变位等状态量变化数值等，测试用例的结果值是在实际测试过程中每个一致性验证测试结束后自动填写到报告中的。测试结果包括一致性验证合格和一致性验证不合格。如果遇到一致性验证测试不通过的项目，自动测试端会在测试报告中填写不合格，并且会在PC机指定界面上对不合格的测试用例标红，以便后续进行问题排查。

本发明中的测试报告可以自适应相同型号的不同间隔的测控装置，提高了测试系统的利用率和灵活性。自动生成测试报告并保存，大大缩短了对冗余后备测控与四统一测控一致性验证系统测试的时间，降低了测试复杂度，大大节约了劳动成本，提高了测试效率。

61850客户端是一个基于IEC-61850的TCP客户端，一方面根据自动测试端下发的测试指令，按照测试指令中设定的遥控对象，对待测冗余后备测控和四统一测控进行遥控操作，另一方面将待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS数据解析为模拟量变化数据和状态量变化数据，并反馈到自动测试端，以便自动测试端进行模拟量一致性验证和状态量一致性验证。

61850客户端还用于为待测冗余后备测控的每个待测间隔建立通讯点表，通讯点表即待测间隔用于61850通讯的模型，然后转换成61850客户端可以识别的格式。通讯点表包括每个待测间隔对应的遥测、遥信、遥控的参数名称和参数地址，该点表可以通过61850客户端上装，通讯点表采用XML格式的文件存储，其内容符合IEC-61850规约。

61850客户端在测试前加载通讯点表，在测试过程中对加载的通讯点表进行读写，并实时的展示待测冗余后备测控和四统一测控的状态信息，具有更好的可读性和实时性。

在开始测试前，自动测试端将初始化指令下发到过程层设备模拟端，过程层设备模拟端根据待测冗余后备测控的待测间隔和SCD文件中待测测控装置的实际过程层配置，模拟、仿真不同待测间隔关联的合并单元SV配置和智能终端GOOSE配置，并进行相应SV、GOOSE数据包的初始化和自动变化数据触发，其中初始化具体指根据初始化指令初始化待测间隔的过程层数据（SV变化数据和GOOSE变化数据），即进行SV、GOOSE数据包的MAC地址等所有相关字段的初始化。本发明可以根据SCD文件自动生成初始化配置，提高了系统的自适应性，还能自动进行变化数据触发，无需进行复杂的测试仪操作，大大节省了测试时间、降低了操作的复杂性，提高了测试的灵活性和适配性。

在测试过程中，过程层设备模拟端根据一致性验证指令，按照初始化的信息组包将SV变化数据和GOOSE变化数据发送到待测冗余后备测控与四统一测控，令待测冗余后备测控和四统一测控产生模拟量变化数据和状态量变化数据；另外，在61850客户端遥控操作成功后，分别接收待测冗余后备测控与四统一测控产生的GOOSE出口变化数据，并对预设时间段内待测冗余后备测控与四统一测控发送的GOOSE变位进行控制量一致性比对，将控制量一致性验证结果反馈到自动测试端。

本发明还提出了一种冗余后备测控与四统一测控一致性验证测试方法，如图2所示，具体包括如下步骤：

为每个待测冗余后备测控进行建模，获取待测冗余后备测控的通讯点表和测试用例。通讯点表由61850客户端在线读取并生成，例如，有10个虚拟测控单元，则利用61850客户端在线读取模型并生成对应的通讯点表。

按照测控类型制作测试用例，当前冗余后备测控只包含间隔测控、母线测控两种类型的测控装置。测试用例包括待测试类型和测试数据，测试数据包括由测试指令、初始化指令、一致性验证指令组成的指令集和一致性验证逻辑，一致性验证指令进一步包括模拟量一致性验证指令、状态量一致性验证指令和控制量一致性验证指令。测试用例只跟测控类型有关，冗余后备测控中相同测控类型的不同虚拟测控单元，只需要替换测试用例中的通讯点表、修改IP地址、勾选遥控点即可，无需新建测试用例。

搭建测试环境，将自动测试端、61850客户端、过程层设备模拟端所在的PC机通过不同的网口与被测的冗余后备测控和四统一测控分别接到一台交换机上，并配置IEC-61850通讯参数，建立通讯连接。这个搭建周期包括测试用例制作只需要一个工程师半个小时，相比依赖测试仪的环境搭建周期有了较大的提高，缩短了环境搭建的周期，极大地降低了搭建成本，提高应用的实效性。

自动测试端按顺序下发各个指令。根据初始化指令控制过程层设备模拟端初始化待测间隔的SV变化数据和GOOSE变化数据。

根据模拟量一致性验证指令，过程层设备模拟端分别向待测冗余后备测控与四统一测控发送SV变化数据，令待测冗余后备测控与四统一测控产生对应的MMS变化数据；然后利用61850客户端接收并解析待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS变化数据，从而获取模拟量变化数据。

根据状态量一致性验证指令，过程层设备模拟端依次发送所有GOOSE变化数据至待测冗余后备测控与四统一测控，令待测冗余后备测控与四统一测控产生对应的MMS变化数据；然后利用61850客户端接收并解析待测冗余后备测控和四统一测控上送的MMS变化数据，获取状态量变化数据。

根据模拟量变化数据和状态量变化数据，利用自动测试端进行模拟量和状态量一致性验证，具体操作如下：

利用自动测试端依次比较待测冗余后备测控和四统一测控的每个待测间隔的模拟量变化数值，当冗余后备测控和四统一测控的每个模拟量变化数值的相对误差不超过0.2%，认为待测冗余后备测控和四统一测控的模拟量一致性验证合格，否则不合格；

利用自动测试端依次比较待测冗余后备测控和四统一测控的每个待测间隔的状态量变化数值，当所有待测间隔的状态量变化数值完全一样时，认为待测冗余后备测控和四统一测控的状态量一致性验证合格，否则不合格。

根据测试指令和通信点表，利用61850客户端对待测冗余后备测控和四统一测控进行遥控操作，令待测冗余后备测控和四统一测控分别产生的GOOSE出口变化数据。

利用过程层设备模拟端接收不同网口的GOOSE出口变化数据，并对预设时间段内的GOOSE变位进行控制量一致性比对，完成控制量一致性验证，具体操作如下：

利用过程层设备模拟端接收不同网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE出口变化数据，根据预设时间段，计算不同网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE变位；

依次比较对应网口的待测冗余后备测控和四统一测控的GOOSE变位数值，当GOOSE变位数值完全一样时，认为待测冗余后备测控和四统一测控的控制量一致性验证合格，否则不合格。

根据模拟量、状态量、控制量一致性验证结果，生成测试报告，测试报告直接保存在本地（自动测试端所在的PC机），供测试人员调阅。从而可大大简化测试过程，缩短了测试时间，提高了测试效率，具有极强的实际价值。

本发明方法在自动测试端点击开始测试按钮后，可以自动加载测试用例，按顺序执行指令，启动测试，实现了一件事操作，提高了用户的体验度。

相比于现有技术，本发明不依赖于测试仪，大大降低了测试环境搭建的难度、成本及周期，此外，本发明可以根据待测间隔进行相应的一致性验证，自动全集发送模拟量、状态量等数据，测试操作简单、测试结果准确，且一致性验证测试效率更高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。