0 引言
隨著智能電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對智能電子設(shè)備的測試要求也越來越高。目前大多數(shù)的測試是通過測試儀對被測裝置輸入量值控制并取得反饋來進行性能測試，其中大多是重復性的操作，測試過程中會占用大量的人力物力。另外測試過程要能夠較真實地模擬系統(tǒng)故障，其要求專業(yè)人員對保護原理及測試方法非常清楚，這就對測試人員的測試能力有一定要求。繼電保護自動測試方法的提出對減輕測試人員的工作量、提高測試效率和測試準確性都有著積極的作用［1］。
目前已有的繼電保護自動測試系統(tǒng)，針對不同的測試對象需要編輯不同的測試條件，大部分的測試系統(tǒng)都需要在單項測試前通過手動搭建所需測試環(huán)境，自動測試文件的編輯復雜而繁瑣［2］?；?IEC 61850數(shù)字化測試儀的繼電保護自動測試方案，提出了根據(jù)將測試過程和量值加載固化的原則對測試方法進行改進。所有的測試項目只需編輯一次測試邏輯，將其保存在測試用例集中，以后再進行同性質(zhì)測試時，可從測試用例集中調(diào)取出來直接測試。被測對象測試項目描述每個測試對象的性能測試項目的內(nèi)容以及測試項目間的邏輯關(guān)系，測試時可根據(jù)引擎所提供的測試項目的模型靈活定義測試方案。通過 61850 監(jiān)控后臺，使得遠方定值可整定并遙控，可一次性對設(shè)備上所有保護進行測試，大大提高了自動測試的效率和準確性［3］。
1 自動測試系統(tǒng)組成
自動測試系統(tǒng)主要由 PC 機、數(shù)字繼電保護測試儀、被測裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機構(gòu)成，如圖 1 所示。圖 1( a)為不含交換機方式，圖 1( b) 為含交換機方式。PC 機中配置有自動測試軟件、一次特征字和 61850 配置文件，測試系統(tǒng)連通后，被測裝置的當前定值區(qū)所有定值都被測試軟件讀取出，這樣自動測試引擎就與被測裝置的定值同步。
PC 機負責測試腳本的編輯，試驗時首先通過測試用例腳本的形式描述用戶傳統(tǒng)的對數(shù)字化保護的測試工作過程，每一項的測試業(yè)務(wù)都可添加到測試用例腳本中。試驗時編輯測試用例腳本中的測試內(nèi)容，設(shè)定結(jié)束條件等。對編輯好后的自動測試用例庫，PC 機發(fā)出命令控制繼電保護測試儀輸出開關(guān)量信號，在選擇好測試序列和測試方案后，軟件開始通過測試儀對被測裝置批量測試。
測試儀是保護動作及測試環(huán)境的載體，在接收到命令后發(fā)出 SMV 量值。測試引擎通過故障序列對電力故障過程進行仿真，同時接收被測裝置 GOOSE 量，
獲取被測裝置定值、壓板等信息，并根據(jù)實時情況判斷被測裝置信息，做出測試判斷。測試的信息動態(tài)顯示在自動測試控制中心界面，以便用戶瀏覽查看。
2 自動測試控制方法
測試時自動測試系統(tǒng)需要解決兩個關(guān)鍵問題。**是如何自動模擬故障場景，另一個是如何監(jiān)測到被測保護裝置的反饋、出口以及出口延時，形成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。這個問題*終需利用許繼 61850 數(shù)字化后臺監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)。
2． 1 故障模擬數(shù)據(jù)自動生成方法
DＲT802 數(shù)字化測試儀中的狀態(tài)序列模塊為自動測試用例提供了完善的平臺引擎，自動測試文件驅(qū)動狀態(tài)序列模塊生成故障模擬文件。該文件格式是通用
的 xml 格式編輯的。通常一個故障由三個及三個以上狀態(tài)組成，分別為故障前狀態(tài)、故障狀態(tài)、故障后狀態(tài)。首先，軟件根據(jù)自動測試用例所需要的元件進行設(shè)定，選擇足以觸發(fā)保護元件動作出口的故障量，例如門檻值測試時只需要在門檻值左右模擬兩個故障點，啟動測試便可測試出邊界。故障前狀態(tài)用于保護狀態(tài)恢復正常運行態(tài)，用以確保兩次保護試驗之間不會相互干擾，一般采用定時維持正常運行數(shù)據(jù)加量即可，故障狀態(tài)的數(shù)據(jù)設(shè)置才是關(guān)鍵。對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)，幅值多少、加量時間的設(shè)定都可以自動執(zhí)行，自動測試開發(fā)中引入* ． ase 腳本語法，可以編輯根據(jù)被測裝置的定值來設(shè)定故障量數(shù)據(jù)。故障后狀態(tài)是為了給本次故障被測裝置的反饋以及自動判斷測試結(jié)果預留足夠的時間，產(chǎn)生事件以及報告上送。
2． 2 被測裝置反饋監(jiān)視
數(shù)字化測試儀可以通過 GOOSE 監(jiān)視到被測裝置的故障反饋，但是僅僅這樣還不夠可靠。為保證獲得可靠信息，系統(tǒng)采用許繼 61850 數(shù)字化后臺監(jiān)控系統(tǒng)
平臺引擎，可以實時監(jiān)測被測裝置的故障事件和報告上送詳情。同時 61850 數(shù)字化后臺監(jiān)控系統(tǒng)通過遠方整定遙控功能，可以對裝置進行特定情況下的試驗。用戶不用手動整定裝置，完全實現(xiàn)自動化操作。自動測試系統(tǒng)通過導入被測裝置的 61850 模型配置文件，提取出遙控遙信定值和遙測量數(shù)據(jù)，通過編輯特征字映射，確保保護量數(shù)據(jù)的引用在腳本中的**性。試驗時通過編寫自動測試腳本，實現(xiàn)交付自動測試系統(tǒng)的自動執(zhí)行。
自動測試腳本的操作對象其實就是特征字，特征字映射對應(yīng)的保護量數(shù)據(jù)，同時可依據(jù)用例自動生成腳本* ． ase 自動生成測試用例。
2． 3 關(guān)鍵技術(shù)
自動測試系統(tǒng)控制數(shù)字化測試儀，通過 TCP/IP 私有協(xié)議傳送配置文件和命令下發(fā)，以及狀態(tài)數(shù)據(jù)上送。自動測試系統(tǒng)控制被測裝置，通過 61850MMS 數(shù)字化后臺監(jiān)控，遠方整定定值遙控壓板投退功能、報告訂閱、調(diào)取錄波數(shù)據(jù)等服務(wù)。自動測試系統(tǒng)由 delphi 編程開發(fā)，其他庫由 C 語言開發(fā)，混合編程模式實現(xiàn)所有功能。
3 自動測試文件組成及腳本管理方法
自動測試需涵蓋模擬量采樣測試、定值范圍和精度測試、保護邏輯測試、后臺通信功能測試等，測試項目如下［1 － 2］。
① 模擬量功能測試，包含有模擬量突變量門檻值測試、模擬量零死區(qū)門檻值測試、模擬量品質(zhì)因數(shù)測試、模擬量周期參數(shù)測試。
② 定值范圍測試，包含有定值初始值測試、定值*大值測試、定值*小值測試、定值步長測試。
③ 保護邏輯功能測試，包含保護邏輯驗證、保護邏輯閉鎖驗證。
④ 主站功能測試，包含遙控功能測試、遙測誤差測試、遙信功能測試。
對于如此多的測試種類，需要一個有效的方法建立各類測試用例來組成用例集。自動測試系統(tǒng)的**點就在于用戶設(shè)定參數(shù)以及對數(shù)字化保護的測試流程配置數(shù)據(jù)化，形成自動測試的流程配置數(shù)據(jù)文件，自動驅(qū)動測試。首先建立一個通用的測試平臺，實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)的保存、管理以及使用，使自動測試系統(tǒng)能夠和測試儀、被測裝置無縫通信，*終實現(xiàn)智能化、自動化測試。
系統(tǒng)導入 SCD 后自動形成待測保護的安全技術(shù)方案，自動讀入保護定值單，自動產(chǎn)生可靠動作與不動作的故障測試量，程序控制保護裝置的全過程測試，*后形成測試報告并存儲。
3． 1 自動測試文件組成
自動測試文件功能說明如表 1 所示。
一個完整的自動測試腳本包含以下幾個元素。
① 故障模擬方案配置文件，后綴名為* ． se，該文件用來描述測試儀加量方案。
② 自動測試腳本* ． tcase 文件，該文件用來描述自動測試引擎的動作，包括測試條件準備、遙控壓板投退、定值整定等; 驅(qū)動測試儀加量; 反饋判據(jù)描述，據(jù)此給出測試結(jié)果。測試用例腳本文件通過輸入試驗條件來實現(xiàn)定值控制和壓板控制，并且輸入測試判據(jù)來判斷試驗結(jié)果，輸出測試儀反饋信息，保護出口動作信息并進行數(shù)據(jù)錄波。試驗時可以使用任意一種編輯工具進行編輯，編輯時按照指定格式。測試用例腳本為文本格式，易讀，直觀，使用任何文本編輯工具即可編寫、修改。裝置定值整定，壓板投退，裝置站控層出口信息監(jiān)視判定，測試儀計量結(jié)果判定。
③ 自動本地化用例腳本* ． ase，描述如何自動根據(jù)被測裝置定值和壓板狀態(tài)生成用例的規(guī)則。
3． 2 腳本編輯方法
自動測試模板編輯流程如下。
① 編寫測試儀故障加量配置數(shù)據(jù)、故障前狀態(tài)、故障狀態(tài)、故障后狀態(tài)設(shè)置，保存為基于 xml 格式的 se文件。
② 加載被測類型裝置 61850 規(guī)約的 ICD 配置文件，為定值、遙信和遙控等映射特征字，注意特征字的**性。
③ 編寫基于特征字的自動測試腳本文件* ． tcase，涉及到本次故障的試驗條件、相關(guān)定值、壓板控制、操作步驟、測試判據(jù)以及結(jié)果判定邏輯。
④ 編寫自動本地化腳本文件* ． ase，基于被測裝置核心定值門檻，動態(tài)設(shè)置出口邏輯，配置加量方案，限定出口時限門檻。
⑤ 模擬測試模板的正確性，正確入庫保存，方便以后裝置的大量測試。測試用例包含故障量配置方案的生成。該部分控制裝置自動動作，用例以模板形式固定下來并直接面向測試業(yè)務(wù)編寫針對具體裝置的測試。對自動測試模板編輯的實質(zhì)即為將測量流程固化下來的過程。測試用例腳本文件可支持兩種裝置控制服務(wù)，分別是定值整定和壓板控制，舉例如下。
［測試類型］各種保護功能測試［對應(yīng)文件］過流一段/Uabc 精度( 1． 025) ． se［軟壓板］YK: 過流一段軟壓板 = 投入 | YX: 過流一段軟壓板……
［定值整定］DZ: TV 異常退壓元件 = 0
［擴展命令］EX: ＲeSetIed，10
［保護出口］YX: 過流一段動作 = 不出口
［擴展判據(jù)］EX: 0 = 1
［定值判據(jù)］DZ: 低電壓閉鎖定值 = 30． 0腳本**行為默認，目前都寫成“［測試類型］各種保護功能測試”，腳本**行設(shè)置測試儀加量方案配置文件。后續(xù)腳本行為控制裝置命令，出口判定支持裝置遙信出口和測試儀計量時間，還有擴展命令判據(jù)判定。*后一行為定值判據(jù)，判定裝置的定值“低電壓閉鎖定值”為 30． 0，如果相等，則通過; 不相等，則不通過。測試儀的故障量部分可以包括故障量設(shè)置配置數(shù)據(jù)保存方案、61850 通信參數(shù)設(shè)置和繼電保護故障量模擬數(shù)據(jù)分開存儲、se 格式存儲文件的形成。ase 腳本語法根據(jù)被測裝置具體定值和壓板，自動形成故障加量邏輯。
腳本驅(qū)動的測試用例生成方式，一定程度上解決了用例通用性不高的問題。對于任意臺被測裝置，從測試用例庫中挑出合適的測試模板后，通過腳本編輯
很快即可適應(yīng)本次測試裝置的需要，生成針對被測裝置的全套測試用例。自動測試系統(tǒng)獲取被測裝置的當前定制區(qū)所有定值，成功獲取定值后導入一次特征字和 61850 配置文件，把被測裝置的*新定值同步到自動測試引擎中。
自動測試執(zhí)行流程框圖如圖 2 所示。
測試引擎根據(jù)實際值批量生成被測裝置同步的測試用例，之后便可自動測試，測試流程如下。
① 加載被測裝置 61850 配置文件( * ． scd 或者* ． cid) ，連接被測裝置，讀取定值。連接裝置時，首先將 PC 連接到被測裝置站控層網(wǎng)絡(luò)口，PC 上的網(wǎng)口地址要和被測裝置的網(wǎng)口地址在同一網(wǎng)段。被測裝置CID 或者其所在站的整站 SCD 配置文件需要傳輸?shù)綔y試引擎中，而且必須是和裝置上 61850 服務(wù)運行的配置文件一致。
② 導入被測裝置的配置文件，可以看到裝置的遙控、遙測、遙信和定值表。導入 SCD 時，需選擇對應(yīng)裝置，一次只能測試一個裝置。
③ 根據(jù)自動測試模板序列* ． asp，加載進入自動測試引擎。
④ 智能本地化，自動生成本地自動測試方案序列。
⑤ 啟動自動測試引擎執(zhí)行本地自動測試方案序列，各個用例自動給出測試結(jié)果。啟動測試時先啟動測試儀客戶端，保證測試客戶端和測試儀聯(lián)機正常。測試完成后可以閱讀網(wǎng)頁格式的測試報告。
4 自動測試案例
自動測試可根據(jù)設(shè)備信號和定值，制定出測試方案，并在現(xiàn)場進行一次性全部保護測試?，F(xiàn)以 WXH813b型高壓線路保護裝置為例，其可一次性完成對其包括過流保護、零序保護、距離保護、光纖縱差保護、TV 斷線過流保護等所有的保護測試。
5 結(jié)束語
自動測試系統(tǒng)通過對測試用例腳本文件、測試加量方案配置文件和智能本地化規(guī)則描述文件的編輯和處理，可實現(xiàn)測試方案的自動生成，并可對智能電子設(shè)備的各項功能進行自動測試，從而提高測試效率和準確率。對于測試用例自動生成技術(shù)、測試環(huán)境自動配置技術(shù)的**屬于國內(nèi)首例。該方法大大提高了智能變電站繼電保護測試效率，減少了繼保人員的工作量，緩解了定檢時繼保人員短缺、工作壓力大的現(xiàn)狀。自動測試將避免人工測試帶來的測試結(jié)果不穩(wěn)定、測試數(shù)據(jù)保存**等問題。另外自動測試生成的測試報告可長久保存，甚至可以上傳至電力 MIS 系統(tǒng)，為日后的運行維護提供技術(shù)數(shù)據(jù)。
