CN108282384A - 一种基于iec61850的mms服务端通信稳定性的自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统。自动测试系统是一个可独立运行系统，具备针对MMS服务端通信稳定性测试方法库，只需由测试人员进行简单的测试项目及被测MMS服务端信息配置，即可自动完成所需的MMS服务端通信稳定性测试，并可自动生成测试报告并自动存储测试过程信息。采用本发明的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性自动测试系统，可以自动完成需要频繁反复进行的通信稳定性测试方法，不但能节约大量的测试时间及测试人力成本，并可有效提高测试效果。可以采用该方法在研发及测试阶段充分评估MMS服务端通信稳定性，有效提升现场长期运行时的稳定性，间接提高电力系统长期稳定运行能力。

Description

一种基于IEC61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及到一种基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试方法。

背景技术

IEC61850标准在变电站的工程应用已有10年历史，标准所提供的信息自描述、互操作性，模型信息丰富等优点得到广泛认可。采用IEC61850的变电站中，间隔层智能电子设备IED与站控层监控后台、故障信息子站或远动设备之间通过制造报文规范MMS通信。站控层MMS网络中，站控层设备作为MMS客户端，IED作为MMS服务器向站控层设备上送各种信息并接受处理站控层设备下发的各种操作命令。MMS有效解决了异构系统通信问题，但相比于IEC60870-5-103等传统站内通信规约要复杂得多。另外间隔层IED数量众多并且需要在工程现场长期运行，随着IEC61850应用范围不断扩大，对IED MMS服务端通信稳定可靠性的要求也在不断提高。

目前对IED MMS服务端通信测试重点集中在IED与单一客户端通信时功能正确性和协议一致性的测试，IED通信稳定性测试不够充分，其中一个很重要的原因是通信稳定性测试需要反复频繁执行测试用例，靠传统测试方法不但效率低而且测试效果很难保证。在变电站实际工程应用现场，IED需要与多个客户端同时通信，并随机接收来自多个客户端的各种操作命令，操作命令反复执行。通常在现场的复杂网络环境和频繁操作或长期运行后才会暴露出稳定性问题，不但影响系统的正常运行，而且对投运设备升级改造会给变电站自动化系统稳定运行带来负面影响。通信稳定性问题在IEC 61850变电站调试和运行过程中多有发生。为提高IED MMS服务端通信系统的稳定性，在IED研发和各类测试阶段都应该进行充分严格的测试。

IED在现场运行期间与站控层MMS客户端的通信主要包括建立通信连接，向客户端实时上送数据，执行客户端的各种操作指令。建立通信连接是由客户端发起控制的，当某个客户端发生异常后，可能在协议栈各个层次频繁建立和断开连接，这种情况下IED应能保持与其它客户端正常通信的能力。向客户端实时上送数据是IED自身触发，需由其它手段测试，不包含在本发明测试范围。客户端发出的各种操作指令主要包括控制、定值和文件三类操作，需要测试多次操作和并行操作工况下IED的稳定性。在IED与客户端通信过程中，客户端发出异常报文时IED可以忽略报文，但应能保持正常工作状态。

IEC 61850具有的模型自描述特点，为符合IEC61850的IED通信功能自动测试提供了技术支撑。前面提到的IED MMS服务端通信稳定性测试可以采用自动测试的方式实现。

发明内容

为提高IED MMS服务端通信稳定性，本发明提出了一种基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统。本发明只需由测试人员完成测试内容及被测MMS服务端IP信息的配置，即可自动完成所需的通信稳定性测试，并自动生成测试报告，自动记录测试过程日志信息。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统，包括测试方法库模块21、配置处理模块22、模型在线处理模块23、多客户端管理模块24以及多个客户端实例模块1-n；其特征在于：

测试方法库模块21中的测试方法是特定类型通信报文的组合序列，测试方法库模块21通过客户端实例模块1-n实现自动测试系统与被测设备之间的报文交互过程；其中，测试方法库模块21包括四种测试方法，频繁操作稳定性测试方法、并行操作稳定性测试方法、处理异常报文能力测试方法和通信链路稳定性测试方法；频繁操作稳定性测试方法是单个客户端多次重复某类操作；并行操作稳定性测试方法是多个客户端同时并发某类操作或并发不同类型的操作；频繁操作稳定性测试方法和并行操作稳定性测试方法的测试内容包括定值操作、控制操作、文件操作三类，三类操作可按测试需求组合，操作次数可配置；处理异常报文能力测试方法，测试内容覆盖通信协议栈各个层次；通信链路稳定性测试方法中异常报文包扩报文类型错误，长度错误，数据类型错误；

配置处理模块22提供对自动测试系统进行配置的人机界面，供测试实施人员根据每次的测试需求进行配置；配置处理模块支持测试实施人员从测试方法库中选择需要实施的测试方法，设置测试方法的行为参数；配置处理模块22将配置信息，以配置文件的形式，提供给多客户端管理模块24；其中配置信息包括所选择的测试方法以及测试方法的行为参数；

模型在线处理模块23通过IEC61850服务在线获取站控层MMS服务端的IEC61850模型信息，再根据标准约定的定值操作对象的特征、控制操作对象的特征，识别出模型信息中的控制操作对象和定值操作对象提供给多客户端管理模块24；其中，对控制操作对象的识别，还依据模型信息中控制操作对象的控制模式属性，过滤掉只读属性的控制对象；

多客户端管理模块24接收测试方法库模块21、配置处理模块22提供的信息，创建一个或多个客户端实例，控制各客户端实例的通信行为，管理各客户端实例之间的同步，汇总各客户端实例记录的测试过程日志信息，分析多个客户端实例的测试结果之间的关联关系，自动生成本次测试的最终测试结果报告。

本发明具体包括以下优选方案：

多客户端管理模块24收到启动测试命令后，根据配置处理模块22所配置的测试项目，控制各客户端实例模块与MMS服务端的通信过程，完成测试过程。

客户端实例模块1-n负责与被测间隔层智能电子设备IED建立符合标准的MMS通信连接和交互测试通信报文。

每个客户端实例模块有一个界面，客户端实例模块1-n根据多客户端管理模块24提供的通信报文流程控制信息，发送测试方法库21所需要的报文，并对收到的回复报文进行解析，记录每个客户端实例测试过程日志信息，生成每个客户端的测试报告，并把报文解析结果提交给多客户端管理模块24进行汇总分析。

本发明的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性自动测试系统，可以自动完成需要频繁反复进行的通信稳定性测试方法，不但能节约大量的测试时间及测试人力成本，并可有效提高测试效果。可以采用该方法在研发及测试阶段充分评估MMS服务端通信稳定性，有效提升现场长期运行时的稳定性，间接提高电力系统长期稳定运行能力。

附图说明

图1是本发明的基于IEC 61850的IED MMS服务端通信稳定性的自动测试系统的结构及实施示意图；

图2是基于IEC 61850的IED MMS服务端通信稳定性的自动测试系统配置调试方法示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

如图1所示，本发明自动测试方法是一个可独立运行的系统，每次可对多个被测IED同步完成测试，测试过程自动化并可生成供查询的测试记录和测试结果报告。

自动测试系统包括测试方法库模块21、配置处理模块22、模型在线处理模块23、多客户端管理模块24以及客户端实例模块1-n。

测试方法库模块21是根据多个工程现场经验总结出来的典型稳定性测试方法集合，方法库中的测试方法可以不断增加。本发明测试方法4类测试方法，频繁操作稳定性测试方法、并行操作稳定性测试方法，处理异常报文能力测试方法，通信链路稳定性测试方法。每类测试方法由若干个独立的测试用例项组成，各种测试方法可按需组合。测试方法库中的测试方法是以通信报文的方式与被测设备进行报文交互实现。通信连接的建立和通信报文的收发由客户端实例模块1-n实现。因MMS报文是基于OSI开放系统互联参考模型，大体上分为传输层和应用层。客户端实例与IED之间的MMS通信主要涉及关联、控制、定值、文件四类服务。通信链路稳定性测试方法应体现在通信协议的各层次上，比如在TCP握手过程中断开连接并重连，在会话层断开连接并重连，在MMS层断开连接并重连等。客户端发出异常报文可分为客户端发出报文中的数据类型与实际不符，客户端发出报文中长度与实际不符，客户端发出错误类型报文，这类异常测试报文应分布在各个通信协议层次上。客户端并行操作IED可分为16个客户端同时遥控一个控制对象，16个客户端同时遥控不同控制对象，16个客户端同时切换运行定值区操作，16个客户端同时读取文件列表操作等用例。客户端反复操作IED可分为客户端连续1000次操作一个控制对象观察成功率；客户端连续对所有控制对象循环操作1000次观察成功率；客户端连续1000次切区操作；客户端连续1000次固化定值操作；客户端1000次读取文件列表等用例。

为适应每次IED测试目标不同，需要支持测试方法可配置。配置处理模块22提供配置界面，由测人员根据每次测试目标对需要进行的测试项目进行配置。可配置的内容应包括被测对象模块26中的IED IP地址、本次需执行的测试用例项，特定用例的执行次数或持续时间，当IED出现失败情况时继续测试以保持出错时的现场环境还是继续完成测试等配置。配置处理模块22从配置界面提取配置信息，存储在配置文件中，提供给多客户端控制模块24。多客户端控制模块24根据配置信息控制多客户端实例模块的通信行为，使每个客户端实例模块按配置参数实现特定的测试方法需要的通信报文。

模型在线处理模块23，通过MMS服务在线获取IED的IEC61850模型信息。因通信稳定性测试中频繁测试的重点是控制、定值和文件服务，为了减少获取模型信息所需时间，可选择性的只获取测试需要的控制对象和定值对象的模型信息。根据模型中信息点的功能约束属性FC可以自动识别出模型中的控制对象(FC＝CO)和定值(FC＝SG或FC＝SE)对象，提供给多客户端管理模块。其中控制对象的识别还应配合模型中控制模式ctlModel过虑掉只读属性的控制对象。模型在线处理模块读取到的模型信息，提供给多客户端管理模块。多客户端管理模块24管理模型信息在多个客户端实例间的共享，因此模型在线处理模块23只需读取一次模型即可。模型在线处理模块也可以同时读取多个IED的模型，实现对多个IED的并行测试。

多客户端管理模块24，根据配置处理模块22提供的配置文件信息，确定多客户端实例的个数并创建多个客户端实例1-n，每个客户端实例由一个独立的客户端界面展示所要执行的测试方法。多客户端管理模块根据配置文中选定的测试方法及各测试方法的行为参数，控制每个客户端实例与被测IED之间的通信连接，驱动每个客户端实例的通信报文内容和过程。并行操作测试需要由多客户端管理模块24管理同步触发多个客户端实例发出操作报文。有的测试方法只需要创建一个客户端实例，有的测试方需要创建多个客户端实例同时运行。对于多个客户端实例并行运行的测试方法，最终测试结果是由多个客户端实例的测试结果的逻辑组合。多客户端管理模块24负责收集各个客户端实例模块提供的测试结果，汇总分析本次自动测试的最终测试结果，并生成测试报告。测试过程自动进行，无需人工干扰。

本测试系统是对被测IED的通信稳定性进行测试，通信稳定性主要体现通信报文交换过程的稳定性。测试方法库中的各种测试方法都是以测试系统与被测设备之间进行报文交互的方式实现测试目标。客户端实例模块1-n负责与IEC 61850MMS服务端建立符合标准的MMS通信连接和交互符合IEC 61850标准的MMS通信报文。客户端实例模块1-n根据多客户端管理模块24提供的控制信息，发送测试所需要的报文序列，并对收到的回复报文进行解析，自动记录每个客户端实例测试过程日志信息，自动生成每个客户端的测试报告，并把测试结果提交给多客户端管理模块24进行汇总分析。

图2是本发明提供的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试方法实施过程：

首先由测试人员启动自动测试系统，在配置人机界面中对本次测试内容及被测对象IED基本信息进行配置，配置完成后开始自动测试状态。

自动测试过程由多客户端管理模块24统一管理，按配置处理模块22提供的配置文件中对测试方法的选择及测试参数的设定，对配置的每个测试方法逐个分别实施测试过程。选定的测试方法需要获取模型信息时触发触发在线模型处理模块23与被测对象模块26建立连接并在线读取模型信息，获取的模型信息在多客户端管理模块24中存储。

如果本次测试中选择了链路稳定性测试方法，多客户端管理模块24可以启动一个客户端实例模块顺序执行各种链路稳定性测试报文序列，也可以同时启动多个客户端实例模块并行执行特定链路稳定性测试报文序列。每个客户端实例模块在测试过程中实时记录测试信息并分析本客户端实例模块的测试结果，测试完成后自动生成测试报告。

如果本次测试中选择了处理异常报文能力测试方法，多客户端管理模块24可以启动一个客户端实例模块顺序发出各种异常测试报文序列，也可以同时启动多个客户端实例模块并行发出特定处理异常测试报文序列。每个客户端实例模块在测试过程中实时记录测试信息并分析本客户端实例模块的测试结果，测试完成后自动生成测试报告。

如果本次测试中选择了频繁操作稳定性测试方法，多客户端管理模块24启动一个客户端实例模块，根据配置的测试参数，即需测试的命令类型和测试次数，循环发出所需操作命令测试报文序列。命令包括控制操作、定值操作和文件操作。例如本次只需测试文件操作，则客户端实例模块只需要多次循环发送读取文件列表和读取文件内容的测试报文序列。在测试过程中实时记录测试信息并分析被测IED返回的通信报文，判断测试结果，测试完成后自动生成测试报告。

如果本次测试中选择了并行操作稳定性测试方法，多客户端管理模块24启动多个客户端实例模块，根据配置的测试参数，即需测试的命令类型和测试次数，并行发出所需操作命令测试报文序列。命令包括控制操作、定值操作和文件操作。例如本次只需测试控制操作，则多个客户端实例模块只需要并行发送控制对象操作的测试报文序列。在测试过程中实时记录测试信息并分析被测IED返回的通信报文，判断测试结果，测试完成后自动生成测试报告。

本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统，包括测试方法库模块(21)、配置处理模块(22)、模型在线处理模块(23)、多客户端管理模块(24)以及多个客户端实例模块(1-n)；其特征在于：

测试方法库模块(21)中的测试方法是特定类型通信报文的组合序列，测试方法库模块(21)通过客户端实例模块(1-n)实现自动测试系统与被测设备之间的报文交互过程；其中，测试方法库模块(21)包括四种测试方法，频繁操作稳定性测试方法、并行操作稳定性测试方法、处理异常报文能力测试方法和通信链路稳定性测试方法；频繁操作稳定性测试方法是单个客户端多次重复某类操作；并行操作稳定性测试方法是多个客户端同时并发某类操作或并发不同类型的操作；频繁操作稳定性测试方法和并行操作稳定性测试方法的测试内容包括定值操作、控制操作、文件操作三类，三类操作可按测试需求组合，操作次数可配置；处理异常报文能力测试方法，测试内容覆盖通信协议栈各个层次；通信链路稳定性测试方法中异常报文包括报文类型错误，长度错误，数据类型错误；

配置处理模块(22)提供对自动测试系统进行配置的人机界面，供测试实施人员根据每次的测试需求进行配置；配置处理模块支持测试实施人员从测试方法库中选择需要实施的测试方法，设置测试方法的行为参数；配置处理模块(22)将配置信息，以配置文件的形式，提供给多客户端管理模块(23)；其中配置信息包括所选择的测试方法以及测试方法的行为参数。

模型在线处理模块(23)通过IEC61850服务在线获取站控层MMS服务端的IEC61850模型信息，再根据标准约定的定值操作对象的特征、控制操作对象的特征，识别出模型信息中的控制操作对象和定值操作对象提供给多客户端管理模块(24)；其中，对控制操作对象的识别，还依据模型信息中控制操作对象的控制模式属性，过滤掉只读属性的控制对象；

多客户端管理模块(24)接收测试方法库模块(21)、配置处理模块(22)提供的信息，创建一个或多个客户端实例，控制各客户端实例的通信行为，管理各客户端实例之间的同步，汇总各客户端实例记录的测试过程日志信息，分析多个客户端实例的测试结果之间的关联关系，自动生成本次测试的最终测试结果报告。

2.根据权利要求1所述的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统，其特征在于：

多客户端管理模块(24)收到启动测试命令后，根据配置处理模块(22)所配置的测试项目，控制各客户端实例模块与MMS服务端的通信过程，完成测试过程。

3.根据权利要求2所述的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统，其特征在于：

客户端实例模块(1-n)负责与被测间隔层智能电子设备IED建立符合标准的MMS通信连接和交互测试通信报文。

4.根据权利要求3所述的基于IEC 61850的MMS服务端通信稳定性的自动测试系统，其特征在于：

每个客户端实例模块有一个界面，客户端实例模块(1-n)根据多客户端管理模块(24)提供的通信报文流程控制信息，发送测试方法库(21)所需要的报文，并对收到的回复报文进行解析，记录每个客户端实例测试过程日志信息，生成每个客户端的测试报告，并把报文解析结果提交给多客户端管理模块(24)进行汇总分析。