CN103353857A - 一种变电站综合监测单元的通信测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变电站综合监测单元的通信测试方法，包括综合监测单元通信测试用例向通信测试脚本映射以及通信测试脚本自动化执行。本发明通过将用自然语言书写的测试用例映射到使用XML描述的测试脚本上，能够在保证测试人员易于理解，方便编写的同时，脚本化的测试用例能够被测试框架自动执行，能够实现在线监测系统测试的自动化。本发明能有效地简化对投产前的综合监测单元的一致性测试和通信接口测试，对于变电站在线监测系统的可靠运行具有重要意义。

Description

一种变电站综合监测单元的通信测试方法

技术领域

本发明属于变电站在线监测与软件测试技术领域，具体涉及一种变电站综合监测单元的通信测试方法。

背景技术

随着建设坚强智能电网的开展，建设智能变电站一体化监控系统成为智能电网调度控制和生产管理的重要保证，作为监测数据的来源，变电站在线状态监测系统的建设是实现智能变电站一体化监控系统的基础。目前变电设备在线监测装置种类众多、质量参差不齐、IEC61850在变电站在线监测领域的应用刚刚起步。变电站设备在线监测装置通常涉及多个厂家，各厂家对于IEC61850协议内容理解的差别，造成监测装置难以互操作和数据共享，这给变电设备在线监测系统的建设带来了极大的困难。上述状况也无法满足智能变电站对设备互操作以及电力生产管理系统（PMS）对于信息共享的要求，电力企业难以进行招标与入网检测，阻碍了变电设备在线监测系统的广泛应用。

IEC61850在变电设备在线监测系统的应用价值主要体现在互操作性上，这也是IEC61850的主要目标。IEC61850的一致性测试是确保不同厂家监测单元之间能够互操作的关键。国内外对IEC61850的互操作和一致性测试进行了大量的研究与实践，取得了较大进展，但变电设备在线监测系统的测试还面临着一些问题，存在以下不足：

a.在线监测系统正处于研发阶段，还未开展深层次互操作试验。IEC61850中现有的在线监测模型并不完备，依赖于规范的进一步修订。变电站在线监测系统建设规范刚刚制定，还缺乏建设变电站在线监测系统的成功经验。

b.IEC61850为了保证互操作性，力争尽量扩大语义空间，提供了丰富的信息模型与服务模型，使得在线监测系统的测试的工作量大大增加。虽然IEC61850-10规定了一致性测试方法，给出了建立测试条件和系统测试导则，但作为一致性测试的指导性规范并未针对具体应用提供一致性测试的实施细节。

c.在线监测单元的研发与工程实践需要相对完整的测试工具。国内外纷纷开展了测试软件的开发，大多数方案使用Kema公司的通信仿真器，配置工具和协议分析工具建立最小测试环境验证变电站内通信与IEC61850的一致性。另外也有基于MMS-EASE协议栈提供的MVL的编程框架自主研发在线监测单元通信模拟软件，发送制造报文规范（MMS）请求报文与综合监测单元的接口通信，获取监测单元响应报文，对监测单元进行一致性进行测试。上述方案主要集中在变电站中继电保护、测量和控制设备的测试方面，对于变电站在线监测测试方面，还未出现成熟方案。并且现有测试方案中，需要人工参与配置测试工具、执行测试等工作，测试过程规范化和自动化程度低，缺少测试管理平台统一管理测试工具、协议分析器等测试软件。测试软件未实现按照测试需求生成测试用例并自动执行，并且无法对测试结果进行分析并给出图形化的测试报告。

国家电网公司规范了变电站在线状态监测系统的建设，建设过程中需要接入不同厂商的综合监测单元（CMU）。对CMU功能、性能的测试以及通信协议的一致性测试是保证在线监测系统正常运行的前提，如果采用真实的设备进行测试，需要构建网络，并完成CMU的配置和功能确认，以及系统的整体配置工作，调试工作量大、效率低。由于没有通用的测试方案，在测试系统时需要针对不同厂商的监测单元进行不同的配置，测试非常低效。因此提出变电设备在线监测系统整体测试方法，建立能模拟并测试变电设备在线监测系统的通用测试平台十分必要。该平台的能够为变电设备在线监测系统的运行和制造单位提供产品检验、一致性测试和功能测试服务，对于变电站在线监测系统的建设有一定推动作用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种变电站综合监测单元的通信测试方法，能有效地简化对投产前的综合监测单元的一致性测试和通信接口测试，对于变电站在线监测系统的可靠运行具有重要意义。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种变电站综合监测单元的通信测试方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：综合监测单元通信测试用例向通信测试脚本映射；

步骤2：通信测试脚本自动化执行。

所述步骤1中，变电站综合监测单元通信测试系统提供测试过程文件作为测试的提交文件，以文字化形式描述对综合监测单元统通信接口的测试；所述变电站综合监测单元通信测试系统提供的预定义用例涵盖变电站综合监测单元全部的通信接口测试，从变电站综合监测单元测试用例数据库选择通信测试用例，变电站综合监测单元通信测试系统参照对应规则将通信测试用例转化为自动化测试脚本；同时选择需要输入的测试数据，与测试脚本输入到综合监测单元通信测试子系统中自动执行。

所述变电站综合监测单元提供连接、模型访问、数据接入、数据下装、监测数据上传和下传控制命令的通信服务，各通信服务的实现需要调用单个或多个抽象通信服务接口配合完成；

所述通信测试用例包括名称、依赖的ACSI、调用步骤、输入数据和期望结果；所述通信测试用例是文字化测试描述文件，转化为通信测试脚本被所述变电站综合监测单元通信测试系统自动执行。

综合监测单元通信测试脚本映射中，采用分层和模块化，将相同的操作抽象出来，定义为底层通用脚本库，上层的通信测试脚本调用底层通用脚本库，避免每个通信测试脚本都完成检查环境、启动测试、执行逻辑和检查测试结果重复工作；使用XML命名空间定义cmtest语言的元素和属性，按照上述通信测试脚本的分层模式，不同层次的脚本定义到相应的空间中。

利用ACSI命名空间和通用逻辑命名空间中定义的元素根据通信测试用例生成用于执行的通信测试脚本，每项通信测试用例对应一个XML测试脚本。

ACSI命名空间封装通信测试用例中依赖的ACSI，通过变电站综合监测单元通信测试系统执行后向综合监测单元发出通信请求，在该命名空间中，将通信模拟器提供的抽象通信服务接口映射到相应的XML元素上；ACSI的类别包括关联、数据模型、数据集、报告、控制和文件传输，分别映射到相应的XML元素上，各类别中的通信接口以及接口的输入参数映射到类别的子元素上；

通用逻辑命名空间封装基本控制逻辑，在该命名空间中，将启动、退出、条件选择和循环的逻辑控制分别映射到start、stop、if/else、loop和iterate逻辑控制元素。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：搭建综合监测单元通信测试子系统；

所述综合监测单元通信测试子系统和综合监测单元通信测试用例数据库组成综合监测单元通信测试系统；

步骤2-2：通信测试脚本自动化执行；

综合监测单元通信测试子系统解析后产生可执行程序实现自动化执行，进行监测数据上传；所述监测数据包括状态量监测数据和模拟量监测数据；

状态量数据包含状态值、品质属性和时间戳，状态值支持数据变化触发方式，品质属性支持品质变化触发方式；

模拟量数据包含死区值、品质属性和时间戳，死区值支持数据变化触发方式，品质属性支持品质变化触发方式。

所述步骤2-1包括以下步骤：

步骤2-1-1：变电站综合监测单元过程文件通过综合监测单元通信测试系统转化为通信测试脚本，与测试数据一并输入到综合监测单元通信测试子系统中；

步骤2-1-2：综合监测单元通信测试子系统由CMU通信代码生成工具解析XML形式的测试脚本，动态生成调用综合监测单元客户端模拟器通信服务的可执行程序，同时将输入数据作为通信请求参数与可执行程序融合；

步骤2-1-3：综合监测单元通信测试子系统生成的可执行程序通过调用综合监测单元客户端模拟器向被测综合监测单元发出通信请求报文执行测试；

步骤2-1-4：综合监测单元通信测试子系统收集被测试综合监测单元发出的响应报文，交由综合监测单元测试报告工具进行响应报文分析和测试报告生成。

所述步骤2-2包括以下步骤：

步骤2-2-1：启动综合监测单元通信测试子系统以及综合监测单元客户端模拟器，通过客户端模拟器向被测综合监测单元发送连接请求，确认与被测综合监测单元连接成功；

步骤2-2-2：上传状态量数据和模拟量数据；如果采用状态量数据上传，设置使用缓存报告触发方式；如果采用模拟量数据上传，设置使用非缓存报告触发方式；

步骤2-2-3：分别设置对应的触发选项测试数据变化、品质变化、数据更新、周期性上传和总召唤的报告触发方式；

步骤2-2-4：发送请求设置报告控制块，开始报告服务；

步骤2-2-5：分析报告响应中的原因码和报告文件；

原因码表明报告触发原因，应与报告控制块设置的触发方式相同；并且报告文件中包含报告控制块设置的可选域中的数据，表明监测数据功能测试成功。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）通过将用自然语言书写的测试用例映射到使用XML描述的测试脚本上，能够在保证测试人员易于理解，方便编写的同时，脚本化的测试用例能够被综合监测单元通信测试子系统自动执行，能够实现在线监测系统测试的自动化。

（2）测试执行框架松耦合、可拔插的架构为测试系统的构建提供了很高的灵活性，可以插入测试工具而无需更改测试逻辑进行不同方面的测试，可以插入代码生成工具生成不同编程语言的可执行测试代码，可以插入测试报告工具生成报表、图形等不同的结果展示。

附图说明

图1是综合监测单元通信测试用例向通信测试脚本映射示意图；

图2是综合监测单元通信测试子系统结构示意图；

图3是监测数据上传通信测试脚本自动化执行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

提供一种变电站综合监测单元的通信测试方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：综合监测单元通信测试用例向通信测试脚本映射；

步骤2：通信测试脚本自动化执行。

步骤1中，变电站综合监测单元通信测试系统提供测试过程文件作为测试的提交文件，以文字化形式描述对综合监测单元统通信接口的测试；所述变电站综合监测单元通信测试系统提供的预定义用例涵盖变电站综合监测单元全部的通信接口测试，从变电站综合监测单元测试用例数据库选择通信测试用例，变电站综合监测单元通信测试系统参照对应规则将通信测试用例转化为自动化测试脚本；同时选择需要输入的测试数据，与测试脚本输入到综合监测单元通信测试子系统中自动执行，具体如图1所示。

所述变电站综合监测单元（CMU）提供连接、模型访问、数据接入、数据下装、监测数据上传和下传控制命令的通信服务，各通信服务的实现需要调用单个或多个抽象通信服务接口配合完成；

所述通信测试用例是文字化测试描述文件，转化为通信测试脚本被所述变电站综合监测单元通信测试系统自动执行。所述通信测试用例包括名称、依赖的ACSI、调用步骤、输入数据和期望结果；通信测试用例如表1所示。

表1

综合监测单元通信测试脚本映射中，采用分层和模块化，将相同的操作抽象出来，定义为底层通用脚本库，上层的通信测试脚本调用底层通用脚本库，避免每个通信测试脚本都完成检查环境、启动测试、执行逻辑和检查测试结果重复工作；使用XML命名空间定义cmtest语言的元素和属性，按照上述通信测试脚本的分层模式，不同层次的脚本定义到相应的空间中。

利用ACSI命名空间和通用逻辑命名空间中定义的元素根据通信测试用例生成用于执行的通信测试脚本，每项通信测试用例对应一个XML测试脚本。

ACSI命名空间封装通信测试用例中依赖的ACSI，通过变电站综合监测单元通信测试系统执行后向综合监测单元发出通信请求，在该命名空间中，将通信模拟器提供的抽象通信服务接口映射到相应的XML元素上；ACSI的类别包括关联、数据模型、数据集、报告、控制和文件传输，分别映射到相应的XML元素上，各类别中的通信接口以及接口的输入参数映射到类别的子元素上；，下面给出数据模型服务的定义：

<datamodel>

<getserverdirectory>

<param type=”objectref”></param>

</getserverdirectory>

<objectref type=“String”><objectref>

</datamodel>

通用逻辑命名空间封装基本控制逻辑，在该命名空间中，将启动、退出、条件选择和循环的逻辑控制分别映射到start、stop、if/else、loop和iterate逻辑控制元素。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：搭建综合监测单元通信测试子系统；

所述综合监测单元通信测试子系统和综合监测单元通信测试用例数据库组成综合监测单元通信测试系统；

步骤2-2：通信测试脚本自动化执行；

如图2，综合监测单元通信测试子系统解析后产生可执行程序实现自动化执行，进行监测数据上传；所述监测数据包括状态量监测数据和模拟量监测数据；

状态量数据包含状态值、品质属性和时间戳，状态值支持数据变化（dchg）触发方式，品质属性支持品质变化（qchg）触发方式；

模拟量数据包含死区值、品质属性和时间戳，死区值支持数据变化（dchg）触发方式，品质属性支持品质变化（qchg）触发方式。

如图3，通信测试脚本自动化执行过程包括以下步骤：

步骤2-1-1：变电站综合监测单元过程文件通过综合监测单元通信测试系统转化为通信测试脚本，与测试数据一并输入到综合监测单元通信测试子系统中；

步骤2-1-2：综合监测单元通信测试子系统由CMU通信代码生成工具解析XML形式的测试脚本，动态生成调用综合监测单元客户端模拟器通信服务的可执行程序，同时将输入数据作为通信请求参数与可执行程序融合；

步骤2-1-3：综合监测单元通信测试子系统生成的可执行程序通过调用综合监测单元客户端模拟器向被测综合监测单元发出通信请求报文执行测试；

步骤2-1-4：综合监测单元通信测试子系统收集被测试综合监测单元发出的响应报文，交由综合监测单元测试报告工具进行响应报文分析和测试报告生成。

所述步骤2-2包括以下步骤：

步骤2-2-1：启动综合监测单元通信测试子系统以及综合监测单元客户端模拟器，通过客户端模拟器向被测综合监测单元发送连接请求，确认与被测综合监测单元连接成功；

步骤2-2-2：上传状态量数据和模拟量数据；如果采用状态量数据上传，设置使用缓存报告触发方式；如果采用模拟量数据上传，设置使用非缓存报告触发方式；

步骤2-2-3：分别设置对应的触发选项（TrgOp）测试数据变化（dchg）、品质变化（qchg）、数据更新（dupd）、周期性上传（IntgPd）和总召唤（GI）的报告触发方式；

步骤2-2-4：发送请求设置报告控制块，开始报告服务；

步骤2-2-5：分析报告响应中的原因码（reasonCode）和报告文件（reportFiles）；

原因码表明报告触发原因，应与报告控制块设置的触发方式相同；并且报告文件中包含报告控制块设置的可选域中的数据，表明监测数据功能测试成功。

综上所述，综合监测单元通信测试用例向测试脚本映射，采用XML定义了适用于综合监测单元通信测试的测试脚本语言，使用XML命名空间划分通信测试脚本。将测试用例依赖的ACSI映射到ACSI命名空间；将测试用例执行的逻辑控制映射到通用逻辑命名空间；使用以上两个命名空间中的XML元素，依照测试用例执行步骤，生成流程化的通信测试功能脚本，输入到测试框架自动化执行。

综合监测单元通信测试脚本自动化执行过程中，CMU通信测试脚本通过自动化执行框架提供的统一入口，集中控制测试工具的行为，从而达到自动化测试的目的。自动化执行框架接收测试脚本和测试数据后调用CMU通信代码生成工具生成CMU客户端通信程序；之后调用CMU客户端模拟器执行通信测试逻辑；最终收集响应报文后交由CMU测试报告工具分析并生成测试报告，串联起整个通信测试脚本的执行。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：综合监测单元通信测试用例向通信测试脚本映射；

步骤2：通信测试脚本自动化执行。

2.根据权利要求1所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述步骤1中，变电站综合监测单元通信测试系统提供测试过程文件作为测试的提交文件，以文字化形式描述对综合监测单元统通信接口的测试；所述变电站综合监测单元通信测试系统提供的预定义用例涵盖变电站综合监测单元全部的通信接口测试，从变电站综合监测单元测试用例数据库选择通信测试用例，变电站综合监测单元通信测试系统参照对应规则将通信测试用例转化为自动化测试脚本；同时选择需要输入的测试数据，与测试脚本输入到综合监测单元通信测试子系统中自动执行。

3.根据权利要求2所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述变电站综合监测单元提供连接、模型访问、数据接入、数据下装、监测数据上传和下传控制命令的通信服务，各通信服务的实现需要调用单个或多个抽象通信服务接口配合完成；

所述通信测试用例包括名称、依赖的ACSI、调用步骤、输入数据和期望结果；所述通信测试用例是文字化测试描述文件，转化为通信测试脚本被所述变电站综合监测单元通信测试系统自动执行。

4.根据权利要求2所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：综合监测单元通信测试脚本映射中，采用分层和模块化，将相同的操作抽象出来，定义为底层通用脚本库，上层的通信测试脚本调用底层通用脚本库，避免每个通信测试脚本都完成检查环境、启动测试、执行逻辑和检查测试结果重复工作；使用XML命名空间定义cmtest语言的元素和属性，按照上述通信测试脚本的分层模式，不同层次的脚本定义到相应的空间中。

5.根据权利要求4所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：利用ACSI命名空间和通用逻辑命名空间中定义的元素根据通信测试用例生成用于执行的通信测试脚本，每项通信测试用例对应一个XML测试脚本。

6.根据权利要求5所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：ACSI命名空间封装通信测试用例中依赖的ACSI，通过变电站综合监测单元通信测试系统执行后向综合监测单元发出通信请求，在该命名空间中，将通信模拟器提供的抽象通信服务接口映射到相应的XML元素上；ACSI的类别包括关联、数据模型、数据集、报告、控制和文件传输，分别映射到相应的XML元素上，各类别中的通信接口以及接口的输入参数映射到类别的子元素上；

通用逻辑命名空间封装基本控制逻辑，在该命名空间中，将启动、退出、条件选择和循环的逻辑控制分别映射到start、stop、if/else、loop和iterate逻辑控制元素。

7.根据权利要求1所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：搭建综合监测单元通信测试子系统；

所述综合监测单元通信测试子系统和综合监测单元通信测试用例数据库组成综合监测单元通信测试系统；

步骤2-2：通信测试脚本自动化执行；

综合监测单元通信测试子系统解析后产生可执行程序实现自动化执行，进行监测数据上传；所述监测数据包括状态量监测数据和模拟量监测数据；

状态量数据包含状态值、品质属性和时间戳，状态值支持数据变化触发方式，品质属性支持品质变化触发方式；

模拟量数据包含死区值、品质属性和时间戳，死区值支持数据变化触发方式，品质属性支持品质变化触发方式。

8.根据权利要求1所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述步骤2-1包括以下步骤：

步骤2-1-1：变电站综合监测单元过程文件通过综合监测单元通信测试系统转化为通信测试脚本，与测试数据一并输入到综合监测单元通信测试子系统中；

步骤2-1-2：综合监测单元通信测试子系统由CMU通信代码生成工具解析XML形式的测试脚本，动态生成调用综合监测单元客户端模拟器通信服务的可执行程序，同时将输入数据作为通信请求参数与可执行程序融合；

步骤2-1-3：综合监测单元通信测试子系统生成的可执行程序通过调用综合监测单元客户端模拟器向被测综合监测单元发出通信请求报文执行测试；

步骤2-1-4：综合监测单元通信测试子系统收集被测试综合监测单元发出的响应报文，交由综合监测单元测试报告工具进行响应报文分析和测试报告生成。

9.根据权利要求1所述的变电站综合监测单元的通信测试方法，其特征在于：所述步骤2-2包括以下步骤：

步骤2-2-1：启动综合监测单元通信测试子系统以及综合监测单元客户端模拟器，通过客户端模拟器向被测综合监测单元发送连接请求，确认与被测综合监测单元连接成功；

步骤2-2-2：上传状态量数据和模拟量数据；如果采用状态量数据上传，设置使用缓存报告触发方式；如果采用模拟量数据上传，设置使用非缓存报告触发方式；

步骤2-2-3：分别设置对应的触发选项测试数据变化、品质变化、数据更新、周期性上传和总召唤的报告触发方式；

步骤2-2-4：发送请求设置报告控制块，开始报告服务；

步骤2-2-5：分析报告响应中的原因码和报告文件；

原因码表明报告触发原因，应与报告控制块设置的触发方式相同；并且报告文件中包含报告控制块设置的可选域中的数据，表明监测数据功能测试成功。

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