CN103200051B - 智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统及方法，它包括：SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件；配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息；模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；智能装置接口仿真模块，仿真发送符合IEC61850规范的相关报文；报文记录模块，用于捕获或响应发出的报文、产生的事件和告警；用户界面模块，用于收录测试用例、模板并显示分析结果。本发明用模板的方法将人工智能引入到对结果的快速分析中，用系统的报文仿真能力，灵活的设计测试实例，智能组织并实现测试条件，极大的提高了测试及分析的效率及准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种关联报文分析系统及方法，尤其涉及一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统及方法。
背景技术
IEC61850是国际电工委员会TC57工作组针对解决变电站自动化系统面临的互操作性问题最新制定的《变电站通信网络和系统》系列标准。该标准得到国内外大部分主流厂家的支持，成为全球在电力系统变电站自动化领域统一的信息交互标准。
采用IEC61850标准通信的变电站，智能设备之间的交互的报文通常有三种：
GOOSE(GenericObjectOrientedSubstationEvents)报文，及通用的面向对象的变电站事件报文。主要是用来发送的状态及状态变化信息，状态变化称之为事件。
SMV(SampledMeasuredValue)报文，及采样测量值报文。主要用来传递传感采集到的电气量。
GOOSE报文和SMV报文是基于二层传输，一般采用多播的方式传播。报文发送快速稳定。除了这两种之外，还有MMS报文。
MMS(ManufacturingMessageSpecification)是由国际标准化组织ISO制定的一套用于开发和维护工业自动化系统的国际标准报文规范。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备、智能控制设备的通信行为，使出自不同厂商的设备之间具有互操作性，使系统集成变得简单、方便。IEC61850标准吸收并应用制造报文规范MMS，通过对真实设备及其功能进行建模的方法，实现网络环境下计算机应用程序或智能电子设备IED(IntelligentElectronicDevice)之间数据和监控信息的实时交换。MMS广泛用于遥控设备，设备自身状态及采集到的非电气量信息。
随着数字化/智能化变电站的逐渐推广和应用，IEC61850通讯被广泛应用于变电站自动化系统中。系统中装置交互方式发生改变，装置之间的关联通过网络化的报文交换来建立，而非通过过去的繁杂但清晰的物理连线来建立。这一方面简化了系统接线，增加了系统的整体可靠性，但另一方面给变电站的调测带来了新的挑战。
与数字化/智能化系统相比，传统交互方式是通过电缆将需要相互通信的装置连接在一起，用电气模拟信号传递信息；装置的关联可以通过现场电缆连接情况清楚地知道。数字化之后，装置交互方式是通过光纤网络将所有装置连接在一起，用上述3种报文传递信息；所有相互通信或不通信的装置都连接在网络中，装置的逻辑关联关系无法从物理连线清楚地知道。装置的逻辑关联关系，通过变电站配置语言(SCL)模型描述，记录在变电站配置描述(SCD)文件中。
目前很难校验整个系统中的装置是否按照SCD中配置的关联相互通信，装置通信过程和步骤也不清楚。以数字化/智能化变电站中广泛使用的用于系统保护的智能电子装置为例，一般的保护测试仪倾向于和被测装置建立一对一的互连，缺乏整个系统配置信息，无法对系统整体响应进行记录及检验。难以对保护进行高效测试，无法分析智能变电站中各装置间的联动交互过程。
以往的针对IEC61850变电站自动化系统的网络通信记录分析系统及方法，只能根据对系统配置的解读，来简单的、孤立的判断报文的格式是否符合配置，无法对代表着被测系统业务逻辑的报文间相互关系进行快速分析。同时以往的系统及方法缺乏对智能装置接口的仿真能力，从而十分影响测试、分析效率及结果。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统及方法，它具有模拟仿真产生特定调测用例的触发报文或事件，自动全面地摄取系统响应报文，并与预先录制的针对该调测用例的模板响应报文进行智能化模糊比较，针对该调测用例自动检测系统响应行为、从而判定系统是否正常工作的优点，是针对日益复杂化的变电站的自动化、智能化调测的有效工具。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统，它包括：
SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库；
配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息；
模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；
智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS相关报文；
报文记录模块，用于捕获所有与该测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内响应发出的报文、产生的事件和告警；
分析比较模块，用于比较实际报文时序列表中是否包含和测试用例的模板一致的过程对应的特征报文以及发送的先后顺序，并根据比较结果进行判断；
用户界面模块，用于收录测试用例、模板并显示分析结果。
一种基于智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统的智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，具体步骤为：
步骤一：利用文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库及报文框架；
步骤二：提取测试用例所需要的信息，并设置测试用例的测试信息，制定出针对测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并记入测试用例内部的专家数据库；
步骤三：需要针对测试用例开始测试时，根据步骤二中已设立的触发条件报文模板，利用智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS的相关报文；
步骤四：利用报文记录模块捕获所有与测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内响应发出的报文、产生的事件和告警，并按捕获时间先后顺序排列，即为实际报文时序列表；
步骤五：比较实际报文时序列表与测试用例模板中对应的特征报文以及发送的先后顺序是否一致，若实际报文时序列表中包含和模板中顺序一致的关键报文，而且报文中的信息和模板包含的特征信息相符，自动判断响应正确，并通过用户界面模块显示出来，若不一致则不会通过用户界面模板显示出来。
所述步骤一的具体步骤为：
利用文件解析模块分别解析出被测智能电子装置发送报文的标识和内容、接收报文的标识和内容、被测系统中接收报文的智能电子装置，建立被测智能电子装置和被测系统中接收报文的智能电子装置之间的通信静态关联关系，并记录到数据库表中。
所述步骤二的具体步骤为：
通过被测系统提供的界面，自定义测试信息，并利用配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息并对相关测试用例设置；根据解析SCD文件所产生的模型及报文框架，制定出针对该测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并将触发条件报文模板和响应报文特征模板及所设定的测试用例利用模板及用例管理模块，一起记入模板及用例管理模块内部的专家数据库。
所述步骤五中的测试用例模板包含关联装置之间的相互配合过程动作、代表每个过程特征报文特征值、过程初始触发特征值。
本发明的有益效果：本发明用模板的方法将人工智能引入到对结果的快速分析中，用系统的报文仿真能力，可以灵活的设计测试实例，智能组织并实现测试条件，从而极大的提高了测试及分析的效率及准确性。在变电站建设过程初期，可以作为智能装置的集成、安装调试工具，有效检验现场设备接线、装置参数整定等，加快安装调试的速度，缩短建设周期。也可用于变电站的验收及今后的运行、维护中去。
在正式加电投运前，模拟传感器采集到的数据，测试保护装置的逻辑，是否能正确动作。弥补了当前保护装置整定之后，没有做带电测试的空白。能很好的检验系统的稳定性、准确性和可靠性。
在正式投运之后，为智能变电站日常检修维护提供一种高效的办法。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统，它包括：
SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库；
配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息；
模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；
智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS等相关报文；
报文记录模块，用于捕获所有与该测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内(时间段可以配置。系统缺省设置为5秒)响应发出的报文、产生的事件和告警；
分析比较模块，用于比较实际报文时序列表中是否包含和测试用例的模板一致的过程对应的特征报文以及发送的先后顺序，并根据比较结果进行判断；
用户界面模块，用于收录测试用例、模板并显示分析结果。
如图2所示，一种基于智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统的智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，具体步骤为：
步骤一：利用文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库及报文框架；
步骤二：提取测试用例所需要的信息，并设置测试用例的测试信息，制定出针对测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并记入测试用例内部的专家数据库；
步骤三：需要针对测试用例开始测试时，根据步骤二中已设立的触发条件报文模板，利用智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS的相关报文；
步骤四：利用报文记录模块捕获所有与测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内响应发出的报文、产生的事件和告警，并按捕获时间先后顺序排列，即为实际报文时序列表；
步骤五：比较实际报文时序列表与测试用例模板中对应的特征报文以及发送的先后顺序是否一致，若实际报文时序列表中包含和模板中顺序一致的关键报文，而且报文中的信息和模板包含的特征信息相符，自动判断响应正确，并通过用户界面模块显示出来，若不一致则不会通过用户界面模板显示出来。
所述步骤一的具体步骤为：
利用文件解析模块分别解析出被测智能电子装置发送报文的标识和内容、接收报文的标识和内容、被测系统中接收报文的智能电子装置，建立被测智能电子装置和被测系统中接收报文的智能电子装置之间的通信静态关联关系，并记录到数据库表中。
所述步骤二的具体步骤为：
通过被测系统提供的界面，自定义测试信息，并利用配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息并对相关测试用例设置；根据解析SCD文件所产生的模型及报文框架，制定出针对该测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并将触发条件报文模板和响应报文特征模板及所设定的测试用例利用模板及用例管理模块，一起记入模板及用例管理模块内部的专家数据库。
所述步骤五中的测试用例模板包含关联装置之间的相互配合过程动作、代表每个过程特征报文特征值、过程初始触发特征值。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统，其特征是，它包括：
SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库；
配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息；
模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；
智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS相关报文；
报文记录模块，用于捕获所有与该测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内响应发出的报文、产生的事件和告警；
分析比较模块，用于比较实际报文时序列表中是否包含和测试用例的模板一致的过程对应的特征报文以及发送的先后顺序，并根据比较结果进行判断；
用户界面模块，用于收录测试用例、模板并显示分析结果。
2.基于权利要求1所述一种基于智能变电站报文仿真测试与关联报文分析系统的智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，其特征是，具体步骤为：
步骤一：利用文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为系统内部的模型数据库及报文框架；
步骤二：提取测试用例所需要的信息，并设置测试用例的测试信息，制定出针对测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并记入测试用例内部的专家数据库；
步骤三：需要针对测试用例开始测试时，根据步骤二中已设立的触发条件报文模板，利用智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC61850规范的SMV或GOOSE或MMS的相关报文；
步骤四：利用报文记录模块捕获所有与测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内响应发出的报文、产生的事件和告警，并按捕获时间先后顺序排列，即为实际报文时序列表；
步骤五：比较实际报文时序列表与测试用例模板中对应的特征报文以及发送的先后顺序是否一致，若实际报文时序列表中包含和模板中顺序一致的关键报文，而且报文中的信息和模板包含的特征信息相符，自动判断响应正确，并通过用户界面模块显示出来，若不一致则不会通过用户界面模板显示出来。
3.如权利要求2所述一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，其特征是，所述步骤一的具体步骤为：
利用文件解析模块分别解析出被测智能电子装置发送报文的标识和内容、接收报文的标识和内容、被测系统中接收报文的智能电子装置，建立被测智能电子装置和被测系统中接收报文的智能电子装置之间的通信静态关联关系，并记录到数据库表中。
4.如权利要求2所述一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，其特征是，所述步骤二的具体步骤为：
通过被测系统提供的界面，自定义测试信息，并利用配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息并对相关测试用例设置；根据解析SCD文件所产生的模型及报文框架，制定出针对该测试用例的触发条件报文模板和响应报文特征模板，并将触发条件报文模板和响应报文特征模板及所设定的测试用例利用模板及用例管理模块，一起记入模板及用例管理模块内部的专家数据库。
5.如权利要求2所述一种智能变电站报文仿真测试与关联报文分析方法，其特征是，所述步骤五中的测试用例模板包含关联装置之间的相互配合过程动作、代表每个过程特征报文特征值、过程初始触发特征值。
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