适用于南方电网保信系统的测试系统

技术领域

 本发明适用于一种电网保信系统的测试领域，尤其是涉及一种适用于南方电网保信系统的测试系统。

背景技术

电力系统继电保护及故障信息系统（以下简称保信系统）包括主站、子站两部分。在厂站端，保信系统的子站与继电保护、故障录波器、安全自动装置等智能电子设备(IED)通信，收集这些装置的正常运行、异常告警及故障信息，经过初步处理之后上送到位于调度端的主站。对于配置信息，为了正确地传递和解释信息，保信系统主站、子站对于装置信息量的含义、格式等必须理解一致。一般而言，常规方式是主站、子站根据用户要求确定统一的信息表，各自输入其数据库，这种做法工作效率低，且容易出现错误。南方电网保信系统采用南方电网103规约规范，实现了子站配置信息自动读取和下载功能，不需要人工重复输入，保证了信息定义的一致性。

目前，针对南方电网保信系统子站的测试主要是采用互操作测试的方式进行，也就是说需要测试的保信系统子站接入到正在运行的主站或者某一个厂家的仿真主站，按照特定的验收标准和验收要求，对子站功能逐一进行测试，其典型配置见图1，保护故障信息子站测试的典型配图由故障信息主站、被测子站、录波器、保护装置、断控单元和继电保护测试仪组成，继电保护测试仪向保护装置和断控单元提供电压、电流数据，录波器采集保护装置和断控单元的状态信息和模拟量等，被测子站采集录波器信息，并与故障信息主站进行通信，将信息上送到故障信息主站。此类标准如《广东电网继电保护故障及信息系统子站技术规范》。这种测试通常需要测试人员逐一记录保护装置处核对所有保护定值和动作信号等，然后在子站和主站处核对相关信息与保护装置原始信息的一致性，工作量十分浩大，而且由于采用人工对保信主站操作对子站进行测试，测试内容不固定，可能会因为不同的人做测试的内容不一致，且每次的测试内容也可能不一致，极易造成测试内容遗漏，不能对保信系统子站功能进行全面的测试。

另外，对保信系统子站的测试还有通过主站和子站联调的方式进行功能验证测试。此类测试通常一次召集多个子站厂家和主站厂家，针对特定保护装置和录波器，进行现场接入和功能集中测评，详见《继电器》杂志2006年第6期“继电保护故障信息系统建设经验谈”（赵有铖、赵曼勇、贺春著）一文。这种测试方式需要的人力成本和时间成本都比较高，并且由于厂家产品多，实现方式多样，且没有一个评判标准，测试中遇到的情况多，可操作性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于南方电网保信系统的测试系统，高效、智能、自动化的完成预定测试项目，提高测试效率，降低测试成本。

    为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：适用于南方电网保信系统的测试系统，包括人机界面，测试案例数据库、通信报文及装置信息数据库、主站仿真工具、通信前置机和通信接口；

其中：

人机界面用于用户命令的输入和通信报文、数据、测试结果以及告警信息的显示；

测试案例数据库，用于保存已预置的测试案例，并根据主站仿真工具的指令和通信前置机的指令完成测试案例的调用、编辑和保存；

通信报文和装置信息数据库，用于接收通信前置机的指令，对子站测试仪与被测装置之间的通信报文、数据、子站配置信息和判断结果进行保存，并响应人机界面的调取指令，根据人机界面的调取指令返回相应的报文信息、数据信息和结果信息；

主站仿真工具，用于测试命令的仿真，针对南方电网故障信息系统的功能要求，仿真所有的主站命令；在收到人机界面输入的用户命令后，根据收到的指令进行测试方案编辑、调取，子站初始化进行仿真和信息点表调入操作；将编辑完成的测试方案唯一进行命名存入到测试方案数据库中后，向通信前置机发出测试驱动指令；

通信前置机，用于主站仿真命令的发送和接收子站响应的通信报文，当接收到的主站仿真工具的测试驱动指令后实时对通信报文进行解析和数据整理，将解析的通信报文格式、通信过程以及通信数据与预置的标准值进行比较，判断结果是否通过；并将通信报文、装置信息、数据以及判断结果写入通信报文和装置信息数据库中；向人机界面发出显示指令。

本方案针对南方电网的保信系统的特殊性，提供了一种测试系统，该系在测试数据库中预置了全面的子站测试方案，测试子站时只需要在人机界面中输入相应的命令，由主站仿真工具调取相应的测试方案通过通信前置机发向待测子站，通信前置机读取子站的响应通信报文数据与预置的标准信息进行比对，并将结果传递至人机界面，提高了测试的自动化程度，实现了自动判断故障信息子站的配置正确性、信息完整性，不在需要人工去核对子站中的配置信息与主站中的读取信息的一致性，有效的提高了测试效率。

附图说明

    图 1保护故障信息子站测试的典型配图；

图2 测试系统工作原理图；

图3 主站仿真工具工作原理图；

图4 通信前置机工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细的说明。

由附图2可知，本发明包括人机界面，测试案例数据库、通信报文及装置信息数据库、主站仿真工具、通信前置机和通信接口。人机界面用于用户命令的输入和通信报文、数据、测试结果以及告警信息的显示；在人机界面上显示了本测试系统全部测试命令，用户可以根据测试需要选择测试命令，该命令传至主站仿真工具。

测试案例数据库，用于已预置测试案例的保存，并根据主站仿真工具中测试单元指令和通信前置机中数据调取单元指令完成测试案例的调用、编辑和保存功能；该测试方案数据库中预置了全面的子站测试方案,测试方案内容主要包括子站初始化测试、时间同步测试、保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送测试、读模拟量测试、定值功能测试、总召唤测试、故障录波数据传输测试、通用文件传输测试和召唤装置故障历史信息测试。

其中子站初始化过程是《南方电网继电保护故障信息系统通信与接口规范》中专门针对解决保信系统中正确、快速、自动地传递和解释子站信息，如站装置、定值、状态/模拟量、线路等的名称、编号、量纲等相关参数，确保主站端与子站端信息定义的一致性，提高工作效率，降低人工成本而制定的专用过程规范，子站初始化过程主要包括两个方面，读取子站配置和下装子站配置。读取子站配置主要是主站通过发送子站配置读取命令获取子站信息；下装子站配置主要是当在主站端修改某一子站的配置时，主站通过发送写子站配置命令完成对子站信息的修改。读取子站配置过程主要包括：读取子站配置的各组标题、读一组信息的全部条目的描述/值、读一组信息的全部条目的“属性结构”、读单个条目的目录、读单个条目的值/属性结构/描述。下装子站配置过程主要包括：下传子站配置的各组标题、下装一组信息的全部条目的描述、下装一组信息的全部条目的“属性结构”。

时间同步过程是主站下发时间同步命令，完成对子站时间的同步。

保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送过程主要是完成当电网发生故障或装置运行出现异常时，子站把装置的动作信息或异常信传递给主站。

读模拟量过程是主站定时通过通用服务命令读取读一个组内所有条目的值获得该装置的所有模拟量。

定值功能包括定值查询、当前运行定值区号查询、定值修改、切换当前运行定值区。主站通过发送定值查询命令获取子站内某装置的运行定值和当前运行定值区。主站通过发送修改定值和切换定值区命令完成对定值的修改。

总召唤过程是主站定时发送总召唤命令完成对子站所有状态信息的获取。

故障录波数据传输过程是当电网发生故障时，子站收集故障录波数据并形成简要分析报告上送到主站，简要分析报告中含有故障相关信息及对应的录波文件名称，主站通过召唤命令可以直接获取所需的录波文件。

通用文件传输过程一般是主站召唤子站文件列表，从列表中选定要召唤的文件，子站再将被选文件打包上送，完成一般性文件的上送。

召唤装置故障历史信息过程是主站通过召唤查询历史信息，获得指定时间段内的事件信息。

测试案例库中的测试内容覆盖了待测子站的全部功能，测试中，使用者可以调取预置在测试数据库中的测试方案，也可以根据测试需要重新编辑测试方案。

通信报文数据库，用于接收通信前置机的指令，对子站测试仪与被测装置之间的通信报文、数据、子站配置信息和判断结果进行保存，并响应人机界面的调取指令，根据人机界面的调取指令返回相应的报文信息、数据信息和结果信息。

如图3所示，主站仿真工具，用于测试命令的仿真，能够针对南方电网故障信息系统的功能要求，仿真所有的主站命令；在收到人机界面输入的用户命令后，根据收到的指令进行测试方案编辑、调取，子站初始化仿真和信息点表调入操作；当收到测试方案的编辑命令时，将编辑完成的测试方案唯一进行命名存入到测试方案数据库中后，向通信前置机发送测试驱动指令。主站仿真工具由命令处理单元、测试方案单元、子站初始化单元、信息点表导入单元和测试驱动单元组成。命令处理单元在接收到人机界面的操作指令后，对操作指令进行分析，然后再根据分析的结果向相应的单元发送指令。

操作指令分为测试方案的编辑或导入，子站初始化命令和信息点表导入命令。如果人机界面输入的是信息点表导入指令，则信息点表导入单元在接收到命令处理单元的指令后，将形成相应的信息点表导入命令，并将测试驱动命令传递给通信前置机，由通信前置机完成信息的进一步传递。如果人机界面输入的是子站初始化指令，子站初始化指令主要包括读取子站配置和下装子站配置，当主站系统在本身投入运行或者有新的子站投入运行前或主站修改某一子站的配置时，都需要完成主站端和子站端信息的一致性，子站初始化过程就是正确、快速、自动地完成主站端和子站端信息的一致性。读取子站配置主要是主站通过发送子站配置读取命令获取子站信息；下装子站配置主要是当在主站端修改某一子站的配置时，主站通过发送写子站配置命令完成对子站信息的修改。读取子站配置过程主要包括：读取子站配置的各组标题、读一组信息的全部条目的描述/值、读一组信息的全部条目的“属性结构”、读单个条目的目录、读单个条目的值/属性结构/描述。下装子站配置过程主要包括：下传子站配置的各组标题、下装一组信息的全部条目的描述、下装一组信息的全部条目的“属性结构”。例如人机界面输入读取子站配置命令，命令处理单元接收到人机界面的子站初始化指令后，经过处理分析，得出是子站初始化指令后，将指令传递给子站初始化单元，子站初始化单元在接收到命令处理单元的指令后，将形成读取子站配置的各组标题命令、读一组信息的全部条目的描述/值命令、读一组信息的全部条目的“属性结构”命令、读单个条目的目录命令和读单个条目的值/属性结构/描述命令，并将测试驱动命令传递给通信前置机，由通信前置机完成信息的进一步传递。如果人机界面输入的是测试方案编辑或调取命令，测试方案包括时间同步测试方案、保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送测试方案、读模拟量测试方案、定值功能测试方案、总召唤测试方案、故障录波数据传输测试方案、通用文件传输测试方案和召唤装置故障历史信息测试方案。针对每一个测试方案都有一个指令代码，如果人机界面输入的是调取定值功能测试方案，则人机界面将会将定值功能测试方案的代码指令命令处理单元，人机界面将调取定值功能测试方案代码传递给命令处理单元，命令处理单元在接收到人机界面的指令后，经过处理分析得出是定值功能测试方案调取指令，将指令传递给测试方案单元，则测试方案单元在接收到命令处理单元的指令后，与测试方案单元当地存储的指令进行比较分析，识别出是定值功能方案调取，进行定值功能方案调取操作，在测试方案调取完毕后，如果人机界面输入对该测试方案的修改命令，则进行对测试方案进行修改，修改完毕后的指令进行测试方案的编辑或调取，测试方案单元将对测试方案进行唯一的命令，命名方式可以为默认命名或人工置名，并将测试方案存入到测试方案数据库，然后向通信前置机发送测试驱动指令。在测试方案单元存储着与人机界面单元相同的指令代码，用于识别人机界面输入的指令。

如图4所示，通信前置机，用于主站仿真命令的发送和接收被测子站响应的通信报文，当接收到主站仿真工具的测试驱动指令后，实时对通信报文进行解析和数据整理，并将解析的通信报文格式、通信过程以及通信数据与预置的标准值进行比较，判断结果是否通过；并将通信报文、装置信息、数据以及判断结果写入通信报文和装置信息数据库中；向人机界面发出显示指令，然后人机接口调取通信报文和装置信息数据库中的数据进行对通信报文、告警以及测试结果等信息的显示。通信前置机由通信前置命令处理单元、数据调取单元、通信驱动单元、命令和数据分析单元及结果判定单元组成，通信前置命令处理单元接收到主站仿真工具的测试驱动命令后，对命令指令进行分析。之后将命令传递给数据调取单元或通信驱动单元，如果主站仿真工具的测试驱动命令指令是信息点表导入单元指令或子站初始化指令，命令处理单元向通信驱动单元发送指令；如果主站仿真工具的测试驱动命令指令是时间同步测试、保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送测试、读模拟量测试、定值功能测试、总召唤测试、故障录波数据传输测试或通用文件传输测试或召唤装置故障历史信息测试指令，将指令代码传递给数据调取单元，测试方案调取完毕后，数据调取单元向通信驱动单元发送调取完毕指令。通信驱动单元接收到指令后，向命令和数据分析单元、结果判定单元发送信息解析和结果判断指令，并向通信接口发送通信报文发送指令。

通信前置命令处理单元用于接收主站仿真工具的测试驱动命令，之后将命令传递给数据调取单元或通信驱动单元。如果主站仿真工具的测试驱动命令指令是信息点表导入单元指令，命令处理单元向通信驱动单元发送信息分析指令，之后通信驱动单元将信息分析指令传递给命令和数据分析单元，命令和数据分析单元在接收到指令后，开始对导入的信息点表数据进行分析，并将分析结果写入通信报文和装置信息数据中并进行保存，用于与子站初始化功能读取到的子站配置信息进行比较，以判断子站初始化结果的正确性；如果主站仿真工具的测试驱动命令指令是子站初始化指令，则将指令传递给通信驱动单元，通信驱动单元用于将主站仿真工具生成的命令仿真通信报文发送到通信接口，用于与被测子站进行通信。同时通信驱动单元向命令和数据分析单元发送信息解析指令，命令和数据分析单元在接收到信息解析指令后，开始对子站测试仪与待测子站之间的通信报文进行解析，并将通信报文中的子站配置信息和数据进行提取和计算。之后将通信报文和子站配置信息写入到通信报文和装置信息数据库中，写入完毕后，命令和数据分析单元向结果判断单元发送结果判定指令，结果判定单元在接收到指令后，将通信报文和装置信息数据库中通过子站初始化过程得到的子站配置信息和通过信息点表导入的子站配置信息进行比较，信息一致，则判定通过，如果信息不一致，则判定不通过；如果主站仿真工具的测试驱动命令指令是时间同步测试、保护事件/自检信息/开关量变位信息/故障测距值上送测试、读模拟量测试、定值功能测试、总召唤测试、故障录波数据传输测试或通用文件传输测试或召唤装置故障历史信息测试指令，则将指令代码传递给数据调取单元，数据调取单元接收到指令后，根据测试方案代码完成从测试案例数据库中调取测试方案，测试方案调取成功后，并向通信驱动单元发送通信驱动指令，并将测试方案中的仿真通信报文命令发送到通信驱动单元，通信驱动单元接收到数据调取单元的通信驱动指令后，开始向通信接口发送主站仿真通信报文命令，并向命令和数据分析单元以及结果判定单元发送启动指令，命令和数据分析单元以及结果判断单元接收到启动指令后，命令和数据分析单元开始对主站仿真工具与子站之间的通信报文进行解析，然后命令和数据分析单元将通信报文和过程和数据传递给结果判定单元，结果判定单元将通信报文与预置在结果判定单元中的标准过程进行比较，并对结果进行判定是否合格。结果判定单元判断结果完成后，将通信报文、装置信息、数据以及判断结果写入通信报文和装置信息数据库中；与此同时，向人机界面发出显示指令，然后人机界面调取通信报文和装置信息数据库中的数据进行对通信报文、告警以及测试结果等信息的显示。

通信接口用于将通信前置机于待测子站的之间的通信，通信接口在接收到通信前置机通信驱动单元通信指令后，开始向被测子站发送相应的主站仿真命令，并接收从子站响应的通信报文，并将子站响应的通信报文传递给命令和数据分析单元。通信接口在完成通信报文的发送和接收后，关闭通信接口等待再次接收通信前置机通信驱动单元的通信指令。

在本发明的优选方案中在主站仿真工具上设有一硬件加密狗，硬件加密狗基于硬件加密技术，其目的是通过对软件与数据的加密防止知识产权被非法使用。当主站仿真工具接收到人机界面的命令后，首先读取硬件加密狗的验证信息，验证通过则进行下一步工作，根据人机界面的命令进行测试方案编辑、调取，子站初始化、仿真和信息表点导入等总做；如果验证不通过，则测试停止。

本发明脱离了单一的测试规范，将测试规范、测试流程和测试设备融为一体，由测试仪主导测试，减轻测试人员工作量；测试案例的可编辑化，方便测试人员设定测试对象和测试目标，有针对性的考核设备功能；智能分析判断继电保护配置信息，通过设计继电保护信息点表及其导入功能，极大的减少了测试人员的工作量，节约了测试时间，提高了检测结果的准确性；测试全过程的自动化作业：从测试方案配置完成开始，到测试过程中的结果提示、报文分析、数据显示，到测试数据的自动保存，全部实现自动化，提高了测试效率，也增强了测试的规范性。测试过程能实现人机交互、并能人为中止，有利于测试人员把握测试内容和测试进度。