CN103678119B - 面向电力系统的变电站仿真软件测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向电力系统的变电站仿真软件测试系统及其测试方法。其中，该测试方法包括如下步骤：对变电站工作原理进行分析并归纳；根据变电站工作原理，根据测试方案和替换规则编辑并生成变电站仿真软件批量测试方案文件；逐个执行变电站仿真软件批量测试方案文件，按变电站仿真软件的动作逻辑测试变电站仿真软件；输出变电站仿真软件批量测试结果。本发明通过对变电站工作原理的分析，可以模拟人工测试方法，编辑批量测试方案、执行批量测试方案、输出测试结果的变电站仿真软件。

Description

面向电力系统的变电站仿真软件测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种面向电力系统的变电站仿真软件测试系统，同时也涉及相应的软件测试方法，属于电力系统仿真技术领域。

背景技术

电力生产运行是一个安全性要求高、技术密集的行业。为了确保电力系统的安全稳定运行，电力企业通过加强日常培训、岗位考核、反事故演练等提高生产运行人员的技术素质和反事故能力，以便提高对电网的驾驭能力，有效防范灾难性大停电事故的发生。

变电站运行人员的操作技能是影响电力系统运行安全可靠性的重要因素之一。利用变电站仿真软件培训变电站运行人员，对于提高变电站运行人员的操作技能非常有必要。为了验证电力仿真培训系统的各项性能及各项指标能否符合电网的要求，对变电站运行人员的培训是否能达到预期的目标，就需要对电力仿真培训系统进行软件测试。

软件测试是指在规定的条件下对程序进行操作，以发现程序错误，衡量软件质量，并对其是否能满足设计要求进行评估的过程。变电站仿真软件的仿真对象是变电站，变电站是由若干类似的间隔组成，每个间隔的动作逻辑是有规律的。常规的人工测试工作包括启动软件、设定测试条件、判断测试结果等，存在重复性工作量大、人工判断存在不稳定性的缺点，实践中亟需一种批量处理、准确判断的测试手段代替部分人工测试工作。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向电力系统的变电站仿真软件测试系统及其测试方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一方面，本发明提供一种面向电力系统的变电站仿真软件测试系统，包括客户端界面单元和服务器线程单元；

所述客户端界面单元和所述服务器线程单元双向通信连接，所述服务器线程单元与变电站仿真软件通过基于共享内存队列进行信息交互；

所述客户端界面单元通过嵌入所述变电站仿真软件中的所述服务器线程单元编辑测试方案，并向所述服务器线程单元发送测试方案命令；所述服务器线程单元按照所述测试方案设定变电站仿真软件测试条件测试变电站仿真软件，判断测试结果并传输至所述客户端界面单元显示测试结果。

其中较优地，所述测试方案包括运行方式、操作方法、异常内容、故障内容及判断标准。

另一方面，本发明还提供一种基于上述变电站仿真软件测试系统的测试方法，包括如下步骤：

对变电站工作原理进行分析并归纳；

根据变电站工作原理，按照测试方案和替换规则编辑并生成变电站仿真软件批量测试方案文件；

逐个执行变电站仿真软件批量测试方案文件，按变电站仿真软件的动作逻辑测试变电站仿真软件；

输出变电站仿真软件批量测试结果。

其中较优地，所述编辑并生成变电站仿真软件批量测试方案文件的步骤进一步包括：新建测试方案、替换生成新的测试方案和编辑已有的测试方案。

其中较优地，所述新建测试方案的步骤进一步包括：

手工运行变电站仿真软件；

手工测试变电站仿真软件；

新建变电站仿真软件测试方案，再通过所述测试系统调入变电站仿真软件记录信息；

根据记录信息可以过滤出所需信息；

编辑并保存变电站仿真软件测试方案。

其中较优地，所述替换生成新的测试方案的步骤进一步包括：

调入已有的测试方案；

指定批量替换规则；

将文本文件内容的测试方案及测试方案名替换并保存新生成的测试方案。

其中较优地，所述编辑已有的测试方案的步骤进一步包括：

调入已有的测试方案；

逐条编辑变电站仿真软件的信息；

保存测试方案。

其中较优地，所述执行变电站仿真软件批量测试方案文件，测试变电站仿真软件的步骤进一步包括：

调入变电站仿真软件批量测试方案；

根据测试方案中的启动方法，启动变电站仿真软件；

按照测试方案，设置运行方式、操作方法、异常内容、故障内容；根据变电站仿真软件自身的动作逻辑，发出状态变位、状态变位及报文信息；

按照测试方案，执行判断标准逐条判断，记录结果；

根据测试方案中的启动方法，调用操作系统命令，退出变电站仿真软件；

按上述步骤执行所有测试方案，直至所有的测试方案都执行。

其中较优地，所述执行判断标准逐条判断，记录结果的步骤进一步包括：

对于所述测试方案的所有判断结果，只要有一条错误结果，判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于错误；

如果无错误结果，判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于正确。

本发明所提供的变电站仿真软件测试系统及其测试方法，通过对变电站工作原理的分析，可以模拟人工测试方法，编辑批量测试方案、执行批量测试方案、输出测试结果的变电站仿真软件。

附图说明

图1是变电站仿真软件测试系统的整体结构示意图；

图2是变电站仿真软件测试方法的流程示意图；

图3是本发明的一个实施例中，变电站仿真软件批量测试方案的示意图；

图4是本发明的一个实施例中，新建测试方案的流程示意图；

图5是本发明的一个实施例中，替换生成新的测试方案的流程示意图；

图6是本发明的一个实施例中，一组替换规则的示意图；

图7是本发明的一个实施例中，编辑已有的测试方案的流程示意图；

图8是本发明的一个实施例中，变电站仿真对象的一次主接线220kV部分电路图；

图9是批量执行测试方案并判断测试结果的流程示意图；

图10是本发明的一个实施例中，测试报告的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供一种面向电力系统的变电站仿真软件测试系统（以下简称测试系统），包括客户端界面单元和服务器线程单元；客户端界面单元和服务器线程单元双向通信连接，客户端界面单元通过嵌入变电站仿真软件中的服务器线程单元获取编辑测试方案所需的部分信息，并向服务器线程单元发送测试方案命令。服务器线程单元与变电站仿真软件通过基于共享内存的上行队列和下行队列进行信息交互，服务器线程单元按照测试方案设定变电站仿真软件测试条件，变电站仿真软件执行测试事件、模拟事件执行时变电站行为并反馈一二次状态信息和报文信息，服务器线程单元判断测试结果并传输至客户端界面单元显示测试结果。下面对此展开详细具体的说明。

客户端界面单元用于编辑测试方案涉及到的变电站仿真软件运行方式、操作方法、异常内容、故障内容及判断标准，发送测试方案命令，显示测试结果。服务器线程单元嵌入所述变电站仿真软件中用于执行测试方案命令和判断测试结果，并反馈至客户端界面单元。

在编辑测试方案时，客户端界面单元通过服务器线程单元从所述变电站仿真软件中获取操作设备的命令、设置异常的命令、设置故障的命令及动作逻辑信息。执行测试方案时，客户端界面单元启动和退出变电站仿真软件，服务器线程单元按照接收到的测试命令向变电站仿真软件发送选择运行方式的命令、模拟操作设备的命令、模拟设置异常的命令、模拟设置故障的命令、判断测试结果，并将测试结果反馈至客户端界面单元。

为进一步体现变电站仿真软件测试系统的技术特点，本发明还提供一种基于该变电站仿真软件测试系统的测试方法，如图2所示，包括如下步骤：根据对变电站工作原理的分析归纳，编辑变电站仿真软件批量测试方案文件；逐个执行变电站仿真软件批量测试方案文件，按变电站仿真软件的动作逻辑测试变电站仿真软件；输出变电站仿真软件批量测试结果。下面对本测试方法展开详细的说明。

首先，根据对变电站工作原理的分析归纳，编辑变电站仿真软件批量测试方案文件的步骤。

变电站仿真软件测试方案文件是存放一个变电站仿真软件测试方案的数据文件。每一个变电站仿真软件测试方案（以下简称测试方案）包括变电站仿真软件的启动方法、运行方式、操作方法、异常内容、故障内容及判断标准等。变电站仿真软件的启动方法是指变电仿真软件包含哪些进程、启动顺序及启动参数等信息。变电站仿真软件的运行方式是指变电站仿真软件进行数据初始化时，采用的数据断面名称，对应于变电站实际运行方式等。变电站仿真软件的操作方法是指按下某个按钮、投入或退出某个压板、拉开或合上某个空开、操作某个切换把手至某状态、遥控某个开关或刀闸或地刀至某状态、遥调某变压器至某档位等。变电站仿真软件的异常内容、故障内容是指变电站按什么顺序发生了哪些异常、故障等。变电站仿真软件的判断标准包括：变电站仿真软件的一次设备状态、二次控件状态及报文信息是否满足某条件，判断结果（“正确”或者“错误”）。满足该条件时，变电站仿真软件动作逻辑等于设定的判断结果。不满足该条件时，如果原设定值为“正确”，则动作逻辑属于“错误”；如果原设定值为“错误”，则动作逻辑属于“正确”。

编辑变电站仿真软件测试方案生成的数据文件的格式如下：

<启动方法>

启动i：进程名参数

<运行方式>

运行方式：运行方式名

<操作方法>

操作i：时间@控件名=目标状态

<异常内容>

异常i：时间@异常名=目标状态（1发生、0消失）

<故障内容>

故障i：时间@故障名=目标状态（瞬时、永久、删除）

<判断标准>

一次设备状态i：测试结果@一次设备名=状态值

二次设备状态i：测试结果@二次设备名=状态值

报文信息i：测试结果@包含（不包含）@关键字

<END>

在编辑测试方案的过程中，该测试方案以文本文件形式记录，文本文件名即测试方案名。下面以图3所示的测试方案为优选例对测试方案的内容详细说明。

如图3所示的测试方案中，测试方案的名称是“220kV梦熊线近区A相永久故障”；变电站仿真软件的启动方法为依次启动进程“psm.exe”、“protexe.exe”、“场景组装器.exe”，且“场景组装器.exe”包含启动参数“熊家嘴”。变电站仿真软件的运行方式为“默认方式”。测试方案的操作方法中，操作1是指7秒时合上221间隔的刀闸1电机电源。测试方案的异常内容中，一次设备异常1是指5秒时221间隔的刀闸1气室SF6压力降低。测试方案的故障内容中，故障1是指10秒时梦熊线发生近区A相永久故障。变电站仿真软件正常运行后，5秒时设置一次设备异常1，7秒时设置操作1，10秒时设置故障1。测试方案的判断标准中，方案第一条标准是指：如果一次设备221状态为“分”，则动作逻辑属于“正确”，否则属于“错误”；方案第二条标准是指：如果一次设备226状态为“合”，则动作逻辑属于“正确”，否则属于“错误”；方案第三条标准是指：如果二次设备221开关分合指示状态为“分”，则动作逻辑属于“正确”，否则属于“错误”；方案第四条标准是指：如果报文信息中包含“保护动作”，则动作逻辑属于“正确”，否则属于“错误”。

编辑变电站仿真软件批量测试方案主要包括三种情况：新建测试方案、替换生成新的测试方案和编辑已有的测试方案。下面结合对变电站工作原理的分析归纳，对这三种情况分别说明：

新建测试方案。变电站仿真软件的仿真对象是变电站，变电站继电保护装置的动作逻辑是有规律的。继电保护装置有四个基本要求，即可靠性、选择性、灵敏性、速动性。电力系统中被保护的元件发生特定故障，该元件的继电保护装置会按照设定动作逻辑给特定的断路器发出跳闸命令，断路器会按照设定动作逻辑准确动作。变电站仿真软件必须按照设定动作逻辑动作，才算动作正确。新建测试方案的步骤如图4所示，包括：运行变电站仿真软件；测试变电站仿真软件；新建变电站仿真软件测试方案，调入变电站仿真软件记录信息；编辑并保存变电站仿真软件测试方案。具体如下：先手工运行变电站仿真软件。手工测试变电站仿真软件。再通过上述测试系统嵌在变电站仿真软件中的服务器线程单元调入变电站仿真软件记录信息。根据记录信息可以过滤出所需的运行方式、操作方法、异常内容、故障内容信息。测试系统提供编辑进程名称、启动参数及启动顺序等启动方法的功能，提供编辑多条判断标准的功能。编辑完毕，保存测试方案即可得到一个新的测试方案。

替换生成新的测试方案。变电站仿真软件的仿真对象是变电站，变电站是由若干类间隔设备组成的，同类间隔配置了完全相同的一次设备和二次设备，同类间隔对于相同的操作或者故障的动作逻辑是完全相同的。变电站仿真软件也存在同类间隔动作逻辑完全相同的规律，测试方案也就可以通过替换生成新的测试方案。替换生成新的测试方案的步骤如图5所示，包括：调入已有的测试方案；指定批量替换规则；替换并自动保存新生成的测试方案。具体如下：先调入已有的测试方案，再指定批量替换规则，测试系统根据替换规则将文本文件内容的测试方案及测试方案名替换后直接另存为新的测试方案。替换规则如图6所示，测试系统将原始方案“220kV梦熊线近区A相永久故障”中的关键字“梦熊线”和“221”，依次替换为“汉熊线”和“224”、“商熊线”和“227”、“孝熊线”和“229”，得到测试方案“220kV梦熊线近区A相永久故障”、“220kV汉熊线近区A相永久故障”、“220kV商熊线近区A相永久故障”、“220kV孝熊线近区A相永久故障”。

编辑已有的测试方案的步骤如图7所示，包括调入已有的测试方案；编辑并保存测试方案。具体如下：先调入已有的变电站仿真软件批量测试方案，再逐条编辑变电站仿真软件的启动方法、运行方式、操作方法、异常内容、故障内容及判断标准等信息，可保存为原测试方案或另存为新的测试方案。

其次，介绍逐个执行变电站仿真软件批量测试方案文件，按变电站仿真软件的动作逻辑测试变电站仿真软件的步骤。

如图8所示，针对每个变电站仿真软件批量测试方案，变电站仿真软件批量测试系统先启动变电站仿真软件，根据测试方案调入变电站仿真软件的运行方式，再按测试方案发出操作具体一次设备或二次控件的控制命令、设置具体异常的命令、设置具体故障的命令，待变电站仿真软件动作结束后，根据判断标准给出仿真软件动作逻辑在此测试方案下的测试结果，最后退出变电站仿真软件。如图9所示，具体步骤如下：

S2.1调入变电站仿真软件批量测试方案。变电站仿真软件批量测试系统可以调入用户指定的批量测试方案，自动检查文本文件的格式。逐个处理各测试方案。

S2.2：针对测试方案i，启动变电站仿真软件。该测试系统根据测试方案i中的启动方法，通过调用操作系统命令，启动变电站仿真软件。

S2.3：按照测试方案，设置运行方式、操作方法、异常内容、故障内容。该测试系统根据测试方案i，设置指定的运行方式，在变电站仿真软件进入正常运行状态后，按照指定的时间先后关系，设置操作方法、异常内容、故障内容。

测试事件的处理过程是：客户端界面单元通过网络通信端口把测试方案发送到服务器线程单元；服务器线程单元根据接收的测试方案，将运行方式、操作方法、异常内容及故障内容信息以测试事件的形式存储在下行队列之中；变电站仿真软件周期性的扫描下行队列，从队列中提取测试事件并执行测试事件，将测试事件执行与否的信息插入到上行队列中。变电站仿真软件执行测试事件后，根据自身的动作逻辑，发出一次设备状态变位、二次控件状态变位及报文信息。

S2.4：按照测试方案，执行判断标准，记录结果。该测试系统根据测试方案i指定的多条判断标准逐条判断，判断变电站仿真软件动作逻辑属于“正确”或者“错误”。

执行判断标准的处理过程是：服务器线程单元周期性的扫描上行队列，监测到变电站仿真软件已全部执行所有测试事件后，经过一定延时，根据测试方案中的判断标准，将某些一次设备的状态、某些二次设备状态及所有报文信息以请求事件的形式存储在下行队列之中；变电站仿真软件周期性的扫描下行队列，从队列中提取请求事件并将反馈信息插入到上行队列中；服务器线程单元在取到所有反馈信息后，执行每一条判断标准。

对于该测试方案下的所有判断结果，只要有一条“错误”结果，则判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于“错误”；如果没有一条“错误”结果，则判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于“正确”。

S2.5：退出变电站仿真软件。该测试系统根据测试方案i中的启动方法，通过调用操作系统命令，退出变电站仿真软件。

S2.6：如有测试方案i+1，重复S2.2至S2.5直至所有的测试方案都执行，否则执行结束。

最后，介绍输出变电站仿真软件批量测试结果的步骤。

针对每个测试方案，所述测试系统输出信息包括：报告时间、测试结果（测试方案名、正确、错误）、错误原因。错误原因由测试系统在上述步骤中执行判断标准时记录。下面以图10所示测试报告为例，对测试报告详细说明：测试报告中“2013年08月01日18:18:17”代表测试时间；“220kV梦熊线近区A相永久故障：正确”、“220kV汉熊线近区A相永久故障：正确”、“220kV商熊线近区A相永久故障：正确”表示变电站仿真软件在“220kV梦熊线近区A相永久故障”、“220kV汉熊线近区A相永久故障”、“220kV商熊线近区A相永久故障”时动作逻辑正确。“220kV孝熊线近区A相永久故障：错误。错误原因：不满足229=0”表示变电站仿真软件在“220kV孝熊线近区A相永久故障”时由于不满足“229=0”，动作逻辑错误。

综上所示，本发明提供的变电站仿真软件测试系统及其测试方法，通过对变电站工作原理的分析，可以模拟人工测试方法，编辑批量测试方案、执行批量测试方案、输出测试结果的变电站仿真软件。

上面对本发明所提供的面向电力系统的变电站仿真软件测试系统及其测试方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (7)

1.一种面向电力系统的变电站仿真软件测试方法，基于变电站仿真软件测试系统实现，所述变电站仿真软件测试系统包括客户端界面单元和服务器线程单元；所述客户端界面单元和所述服务器线程单元双向通信连接，所述服务器线程单元与变电站仿真软件通过基于共享内存队列进行信息交互；

所述客户端界面单元通过嵌入所述变电站仿真软件中的所述服务器线程单元编辑测试方案，并向所述服务器线程单元发送测试方案；所述服务器线程单元按照所述测试方案设定变电站仿真软件测试条件测试所述变电站仿真软件，判断测试结果并传输至所述客户端界面单元显示测试结果；其特征在于包括如下步骤：

对变电站工作原理进行分析并归纳；

根据变电站工作原理，根据测试方案和替换规则编辑并生成变电站仿真软件批量测试方案文件；

逐个执行变电站仿真软件批量测试方案文件，按变电站仿真软件的动作逻辑测试变电站仿真软件；

输出变电站仿真软件批量测试结果。

2.如权利要求1所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述编辑并生成变电站仿真软件批量测试方案文件的步骤进一步包括：新建测试方案、替换生成新的测试方案和编辑已有的测试方案。

3.如权利要求2所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述新建测试方案的步骤进一步包括：

手工运行变电站仿真软件；

手工测试变电站仿真软件；

新建变电站仿真软件测试方案，再通过所述测试系统调入变电站仿真软件记录信息；

根据记录信息过滤出所需信息；

编辑并保存变电站仿真软件测试方案。

4.如权利要求2所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述替换生成新的测试方案的步骤进一步包括：

调入已有的测试方案；

指定批量替换规则；

将文本文件内容的测试方案及测试方案名替换并保存新生成的测试方案。

5.如权利要求2所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述编辑已有的测试方案的步骤进一步包括：

调入已有的测试方案；

逐条编辑变电站仿真软件的信息；

保存测试方案。

6.如权利要求1所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述执行变电站仿真软件批量测试方案文件，测试变电站仿真软件的步骤进一步包括：

调入变电站仿真软件批量测试方案；

根据测试方案中的启动方法，启动变电站仿真软件；

根据测试方案，设置运行方式、操作方法、异常内容、故障内容；

根据变电站仿真软件自身的动作逻辑，发出一次设备状态变位、二次控件状态变位及报文信息；

根据测试方案，执行判断标准逐条判断，记录结果；

根据测试方案中的启动方法，调用操作系统命令，退出变电站仿真软件；

按上述步骤执行所有测试方案，直至所有的测试方案都执行。

7.如权利要求6所述的变电站仿真软件测试方法，其特征在于，所述执行判断标准逐条判断，记录结果的步骤进一步包括：

对于所述测试方案的所有判断结果，只要有一条错误结果，判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于错误；

如果无错误结果，判断变电站仿真软件动作逻辑在该测试方案下属于正确。