CN108710566A - 一种配电调度主站集成测试架构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种配电调度主站集成测试架构，在配电调度主站系统开发初期，验证各个模块的功能，加快开发进度，及时排除错误。在开发后期验证系统容量测试、压力测试、性能测试，CPU负荷是否满足设计要求。终端数据模拟发生器根据用户配置数据提供多达数千台虚拟终端设备或数十万点甚至百万点遥信或者遥测数据点，通过正常情况下少量数据改变验证配正确性。同时，支持风暴突发数量对复杂组网环境的性能模拟测试。发起风暴数据测试，主站系统承受风暴数据冲击，来验证主站系统的界面变化刷新情况、CPU性能情况、对电脑服务器配置要求，系统多机切换，历史曲线和报表验证；主站配电系统的正确性和可靠性都得到尽可能的测试。

Description

一种配电调度主站集成测试架构及方法

技术领域

配电调度主站系统集成测试目前缺少扩展性好和良好高效的集成测试架构方案，本发明提出了一个易于扩展，简洁高效，测试充分的方法。本发明以配电调度主站系统为基础，经过多种测试工具软件与一系列测试方法组合，形成了集成测试设计架构，成为配电调度主站系统软件重要组成部分，不可分割的有机整体。

背景技术

配电调度主站系统完成配电系统的运行的监视和控制，是整个配电系统生产指挥协调中心。配电调度主站，是一个由计算机，通信网络，计算机软件构成的集成系统。基本功能为数据采集与监视控制功能(SCADA),实现配电系统基本数据的采集和控制，即四遥功能，作为一个配电调度自动化系统核心。其主要包括SCADA子系统，应用计算子系统，系统维护子系统，web发布子系统，调度员培训子系统，系统网络管理子系统。

典型的配电调度主站系统设置如下，

主站网络配置将整个主站系统划分成三个安全区，即I区为控制区、II区为非控制区、III区为管理信息区；实时控制区由两个网段所组成，即配调主站网和前置采集网，采用双网结构，双网负载均衡，并互为备用；计算机间用冗余的网络交换机连接，按功能模块来分配服务器和工作站，并划分网段；

系统由硬件系统和软件系统组成，其中：I区内设备为控制区设备，包括前置交换机、前置及通信服务器，核心交换机、SCADA服务器、历史服务器、高级应用服务器、维护报表工作站、调度员工作站。

III区内设备为管理信息区设备，包括WEB服务器、III区维护工作站、III区交换机；

配电调度主站采用开放式、分布式体系结构的硬件系统。由前置采集设备通过前置交换机与前置及通信服务器连接，由其通过核心交换机分别与SCADA服务器、历史服务器、高级应用服务器、维护报表工作站、隔离装置、调度员工作站依序连接，WEB服务器、III区维护工作站通过Ⅲ区交换机与隔离装置连接组成；

软件系统结构采用分布式、分层设计原则，包括系统软件和应用软件：

主站系统软件包括数据库软件、开发工具软件，集成测试工具软件；

主站应用软件基于支持电力系统二次一体化开发的统一平台开发，应用软件模块包括数据采集与监控、电网安全分析、电网经济分析及优化和系统互联模块。

主站系统主要包括数据服务器、各应用服务器、各应用工作站、网络设备。

历史数据服务器：存放历史数据。

应用服务器：存放应用实时数据，运行各应用的服务进程。

应用工作站：有SCADA调度工作站、PAS工作站、维护工作站和报表工作站，完成各应用功能。

系统为完全跨平台实现，所有机器可以用UNIX、LINUX或WINDOWS操作系统。

为安全考虑，设置专门的前置通信网，实时控制区由两个网段所组成，即配调主站网和前置采集网，采用双网结构，双网负载均衡，并互为备用。

前置服务器

在调控一体化主站系统配置两台前置服务器，互为备用，完成各变电站子站、终端等其它系统上送的各种实时数据的采集、基本处理，并发送给主站主网的SCADA系统。

SCADA服务器：在调控一体化主站系统配置两台SCADA服务器，互为备用，完成SCADA系统的数据采集、数据处理、告警、监视控制、拓扑着色等SCADA主要功能。

高级应用PAS服务器：在调控一体化主站系统配置两台PAS服务器，互为备用，完成PAS高级应用需要的服务功能。

历史服务器：在调控一体化主站系统配置两台历史服务器，互为备用，负责保存各种SCADA系统的历史数据和管理信息系统的数据。历史服务器采用主备冗余配置，互为备用。

WEB服务器：在调控一体化主站系统的III区配置一台WEB服务器，把实时信息通过网络发布，用户端通过通用浏览软件访问该服务器，可以查询SCADA系统图、厂站图、实时数据、实时告警、曲线、报表，自动生成WEB查询画面，也可查询权限设置和管理功能，并能实现SCADA系统与信息管理网(MIS)连接，使SCADA系统成为一个开放性系统。

调度工作站：完成对电网的监控和调度。在调控一体化主站系统配置若干台主网调度工作站，每个集控中心配置若干台调度工作站。

高级应用工作站：完成调度高级应用功能。在调控一体化主站系统配置若干台PAS工作站。

维护、报表工作站：负责系统的维护和报表功能。

五防工作站：负责操作的防误闭锁功能。

现有技术的配电调度主站系统软件模块单元数量众多，较为庞大和复杂，代码量从数十万行到数百万行，目前还主要依赖开发人员的单元测试，测试人员白盒和黑盒等传统测试技术方法，集成测试或者系统测试手段方法单一不足，自动化测试程度低下，人工工作量大，重复性强，日复一日。强烈需要一种自动化测试系统工具，从研发，测试，现场开局与版本验证模拟与维护阶段全部参与，以大大减少测试工作量。现有技术的一种配电调度主站集成测试系统，扩展性查，工作量多，不能够及时排除错误。

本发明设计了一种自动化集成测试框架新方案和新方法。扩展性好，工作量少，测试充分高效。主要包括测试用例生成器，测试用例生成文档，测试用例解释器，测试行为发生器，终端数据模拟发生器，测试日志分析器构成的测试架构，并在此基础上提出了具体的测试方法。

发明内容

为了解决现有技术问题，为克服现有技术上的不足，本发明公开一种配电调度主站集成测试架构及方法，验证各个模块的功能，加快开发进度，及时排除错误。为达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明采用的技术方案为：

一种配电调度主站集成测试架构，包括测试用例生成器，测试用例解释器，测试行为发生器，终端数据模拟发生器和测试日志分析器。

测试用例生成器用于生成测试用例文档，测试用例文档为测试用例条目的集合；

测试用例解释器读入测试用例文档，分析测试用例文档，记录用例文档测试的全部测试条目集合，将测试用例文档存入到内存中，把测试用例文档内容拆分为测试用例条目，逐条读入，检查测试参数是否合法有效，参数是否完备完参数；

测试行为发生器读入测试用例解释器逐条读入的测试用例条目，逐条顺序按设置的时间间隔执行；如果测试行为发生器存在相对应测试用例条目的测试行为相匹配，则测试用例合法；如果没有与测试用例条目相匹配的测试行为，丢弃该条测试用例条目；

终端数据模拟发生器包括终端数据配置文件、通讯规约、设备通信链路管理和统计分析模块；

测试日志分析器是测试用例文档执行的过程记录。

测试日志分析器基于数据挖掘，日志分析器抓取日志log文件，例如逐一查找关键字，这些关键字，可以是normal，warning，error，根据预先设定的关键字，把相关日志文件重新定位到某一文件中，这样，大量的日志信息去粗取精，归纳总结得到需要的信息，生成测试结果报表，然后，在日志分析器中，根据预先设置的邮箱，自动发送邮件接收者，供分析排查问题使用。

测试行为发生器数据交互包括两种方式：第一种数据交互方式：配电主站中模块实时库Realtimedatabase(RDB)提供统一访问接口，所述接口采用共享内存来信息交换，采用插件DLL形式，为scheonline，wisdomhiq，alarm模块所采用；

测试行为发生器调用DLL接口来访问实时库属性数据，通过触发rdb实时库中相应object对象的attribute属性改变，状态量变化，实现主站系统的各个软件模块的变位或者变化以及告警事项产生，同时，主站系统的变位或者变化存入历史数据库，形成历史曲线或者报表系统，触发主站系统功能的变化与验证；

第二种数据交互方式：测试行为发生器与配电主站通过总线采用tcp/udp通讯方式以设定不同含义报文格式交互数据，主站配电调度系统的功能模块收到消息后执行测试用例的同时，记录日志，日志包括正常、有告警、有错误。这些在同一目录下众多日志文件，就是可以人工查看，也可以自动化分析，是测试分析结果的依据。

终端数据模拟发生器配置文件是虚拟设备配置表，包括tcp的server或client方式选择、ip地址、ip端口、遥信数量、遥测数量和电度数量；

通讯规约包括电力协议103,104、modbus和61850规约，终端数据模拟发生器采用的通讯规约与主站配电系统的通讯规约一致；

设备通信链路管理根据tcp的server或者client配置，建立socket通讯；并把通讯链路传入新线程中；

统计分析模块用于显示和修改虚拟设备的所有配置信息与运行统计信息。

较优地，测试日志包括正常、告警和错误信息。

较优地，测试日志分析器使用xml配置文件、脚本文件或者批处理文件。

一种配电调度主站集成测试方法，包括以下步骤：

(1)建立测试用例生成器的用例配置文档：用例配置文档采用xml格式，用例配置文档将测试功能分为测试功能大类和测试功能小类，所有的测试功能大类和测试功能小类采用英文字符串与数值匹配宏定义；

(2)启动测试用例生成器，读入xml格式的用例配置文档，将所有能够支持自动化测试的测试项显示出来，选择本轮次需要测试的用例后，生成测试用例文档；

(3)建立测试用例文档：测试用例文档是测试用例生成器配置文档的子集；测试用例生成器每一次操作，都产生一个相应的测试用例文档；根据每一次测试工作的开展，生成不同的测试用例文档；

(4)启动测试用例解释器和测试行为发生器：测试用例解释器解释用例，分析用例参数，测试行为发生器启动与主站系统数据交互，逐一执行用例；

(5)终端数据模拟发生器用于引导或者触发事件：模拟测试工具根据终端数据配置文件产生虚拟终端设备，发起测试用数据包，主站系统进行数据报文冲击，承受数据变化的情况；

(6)测试用例执行后，自动启动测试日志分析器，产生测试结果。

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

本发明公开一种配电调度主站集成测试架构，在配电调度主站系统开发初期，验证各个模块的功能，加快开发进度，及时排除错误。在开发后期验证系统容量测试、压力测试、性能测试，CPU负荷是否满足设计要求。终端数据模拟发生器根据用户配置数据提供多达数千台虚拟终端设备或数十万点甚至百万点遥信或者遥测数据点，通过正常情况下少量数据改变验证配正确性。同时，支持风暴突发数量对复杂组网环境的性能模拟测试。发起风暴数据测试，主站系统承受风暴数据冲击，来验证主站系统的界面变化刷新情况、CPU性能情况、对电脑服务器配置要求，系统多机切换，历史曲线和报表验证。这样，主站配电系统的正确性和可靠性都得到尽可能的测试。

在系统版本维护阶段，验证每日构造版本有效性，快速搭建自动化测试平台，减少重复测试人工劳动，减少人力成本具有重要的意义。在现场开局或者故障复现，可以迅速的搭建出一个复杂现场组网环境，进行现场工作开展与实施，测试或模拟故障复现，对现场故障迅速作出有效响应，也能扩大测试范围，最大限度减少故障泄漏，节省维护成本，高效可控。

附图说明

图1为一种配电调度主站集成测试架构示意图；

图2为一种配电调度主站集成测试方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种配电调度主站集成测试架构，包括测试用例生成器，测试用例解释器，测试行为发生器，终端数据模拟发生器和测试日志分析器。

自动化测试过程包括测试用例的测试条件、测试工具、测试场景、测试步骤和测试结果

测试用例生成器用于生成测试用例文档，测试用例文档为测试用例条目的集合；

测试用例解释器读入测试用例文档，分析测试用例文档，记录用例文档测试的全部测试条目集合，将测试用例文档存入到内存中，把测试用例文档内容拆分为测试用例条目，逐条读入，检查测试参数是否合法有效，参数是否完备完参数(每一个测试用例条目不相同，参数也各不相同，检查参数的是否合法有效，参数是否完备完)；

测试行为发生器读入测试用例解释器逐条读入的测试用例条目，逐条顺序按一定时间间隔执行；如果测试行为发生器存在相对应测试用例条目的测试行为相匹配，则测试用例合法；(测试行为指测试执行过程函数，测试执行过程函数在测试过程中修改实时库相应数据或者发送数据；)如果没有与测试用例条目相匹配的测试行为，丢弃该条测试用例条目。测试行为发生器根据主站调度系统可整理及归纳测试行为，不断添加与丰富。

测试行为发生器根据测试用例文档预先设定参数(表1)，测试用例文档中某一测试条目可以执行一次，也可以执行数次，测试用例文档的每一条测试用例条目全部执行完，本轮测试完毕。

附表1配电主站调度系统的测试功能分类与测试。

测试行为发生器数据交互包括两种方式：第一种数据交互方式：配电主站中模块实时库Realtimedatabase(RDB)提供统一访问接口，所述接口采用共享内存来信息交换，采用插件DLL形式，为scheonline，wisdomhiq，alarm模块所采用。

测试行为发生器调用DLL接口来访问实时库属性数据(实时库属性数据指实时库object对象的属性数据，不同测试用例，实时库object对象的attribute属性不同，例如数值，主备切换，工作结果状态，动作行为，同步状态)，通过触发rdb实时库中相应object对象的attribute属性改变，改变数字量，模拟量，主备机切换的状态量变化，实现主站系统的各个软件模块的变位或者变化以及告警事项产生，实现事件变化或者告警，同时，主站系统的变位或者变化存入历史数据库，形成历史曲线或者报表系统，进而触发主站系统功能的变化与验证；

第二种数据交互方式：测试行为发生器与配电主站通过总线采用tcp/udp通讯方式以设定不同含义报文格式交互数据，主站配电调度系统的功能模块收到消息后执行测试用例的同时，记录日志，日志包括正常、有告警、有错误。这些在同一目录下众多日志文件，就是可以人工查看，也可以自动化分析，是测试分析结果的依据。

终端数据模拟发生器包括终端数据配置文件、通讯规约、设备通信链路管理和统计分析模块；

终端数据模拟发生器配置文件是虚拟设备配置表，包括tcp的server或client方式选择、ip地址、ip端口、遥信数量、遥测数量和电度数量信息；

通讯规约包括电力协议103,104、modbus和61850规约，终端数据模拟发生器采用的通讯规约与主站配电系统的通讯规约一致；主站配电系统采用哪一类型规约，终端数据模拟发生器就采用该规约。

设备通信链路管理根据tcp的server或client配置，建立socket通讯；并把该通讯链路传入新线程中，即一个通讯链路对应一个线程。多个配置设备，建立多线程管理机制。实时建立或退出。

统计分析模块用于显示和修改虚拟设备的所有配置信息与运行统计信息，手工启动选择每一个虚拟设备，或者自动批量启动每一个虚拟设备，并对通讯状态实时显示，每一个虚拟设备各自的报文进行统计，预设定数值与实际发送成功，实际发送失败等等统计信息。

测试日志分析器是测试用例文档执行的过程记录，测试日志包括正常、告警和错误信息，完善的日志文件，是测试与排除问题的基础。但与此同时，这些日志文件，是各个软件模块在编程时就必须设计嵌入了。这要求主站调度系统各程序在开发之初，就要设计日志文件的开发。

测试日志分析器基于数据挖掘，使用xml配置文件、脚本文件或者批处理文件，日志分析器抓取日志log文件，例如逐一查找关键字，这些关键字，可以是normal，warning，error，根据预先设定的关键字，把相关日志文件重新定位到某一文件中，这样，大量的日志信息去粗取精，归纳总结得到需要的信息，生成测试结果报表，然后，在日志分析器中，根据预先设置的邮箱，自动发送邮件接收者，供分析排查问题使用。

如图2所示，一种配电调度主站集成测试方法，包括以下步骤：

(1)建立测试用例生成器的用例配置文档：用例配置文档采用xml格式，用例配置文档将测试功能分为测试功能大类和测试功能小类，所有的测试功能大类和测试功能小类采用英文字符串与数值匹配宏定义，测试用例条目项应该尽可能完备；

(2)启动测试用例生成器，读入xml格式的用例配置文档，将所有能够支持自动化测试的测试项显示出来，选择本次需要测试的用例后，生成测试用例文档；

(3)建立测试用例文档：测试用例文档是测试用例生成器配置文档的子集，产生若干个测试用例文档。测试用例生成器每一次操作，都产生一个相应的测试用例文档；根据每一次测试工作的开展，生成不同的测试用例文档。测试用例生成器每一次操作，是指启动后，在界面中勾选本次需求的多条测试条目，保存后就会产生包括这些选择的多个测试项的测试用例文档。而不同选择，就会产生不同内容的用例文档；

(4)启动测试用例解释器和测试行为发生器：测试用例解释器解释用例，分析用例参数，启动与主站系统数据交互，逐一执行用例。主站配电系统各模块产生相应测试日志文档。测试用例解释器根据测试功能大类和测试功能小类的用例进行编号，提取并分解相应参数，以功能编号分支条件来匹配测试行为发生器相应的执行函数；

(5)终端数据模拟发生器包括终端数据配置文件、通讯规约、设备通信链路管理和统计分析模块；

终端数据配置文件，虚拟设备配置表，包括tcp的server或client方式选择、ip地址、ip端口、遥信数量、遥测数量和电度数量信息一览表；

通讯规约包括电力协议103,104、modbus和61850规约，终端数据模拟发生器采用的通讯规约与主站配电系统的通讯规约一致；主站配电系统采用哪一类型规约，终端数据模拟发生器就采用该规约。

设备通信链路管理根据tcp的server或client配置，建立socket通讯；并把该通讯链路传入新线程中，即一个通讯链路对应一个线程。多个配置设备，建立多线程管理机制。实时建立或退出。

统计分析模块用于显示和修改虚拟设备的所有配置信息，手工启动选择每一个虚拟设备，或者自动批量启动每一个虚拟设备，并对通讯状态实时显示，每一个虚拟设备各自的报文进行统计，预设定数值与实际发送成功，的实际发送失败统计信息。

(6)终端数据模拟发生器用于引导或者触发事件，模拟测试工具根据终端数据配置文件产生虚拟终端设备，发起测试用数据包，主站系统进行数据报文冲击，承受数据变化的情况、主站系统的界面变化刷新情况、CPU性能情况、对电脑服务器的配置要求，系统多机切换，历史曲线和报表验证，测试主站调度系统的正确性和可靠性。

(7)测试用例执行后，自动启动测试日志分析器，产生测试结果。

本发明一种配电调度主站集成测试实现在配电调度主站系统开发初期，对于验证各个模块的功能，可以加快开发进度，及时排除错误。在配电调度主站系统开发后期需要验证系统的容量测试、压力测试、性能测试，CPU负荷是否满足设计要求。虚拟大量硬件设备模拟数据触发作用，终端数据模拟发生器根据用户配置数据提供多达数千台虚拟终端设备或数十万点甚至百万点遥信或者遥测数据点，通过正常情况下少量数据改变验证配电调度主站系统的正确性场景测试，同时，支持风暴突发大数量对复杂组网环境的性能模拟测试。本发明在配电调度主站系统维护阶段每日构造，验证版本的有效性和现场开局，对于形成自动化测试，减少重复测试人工劳动，减少人力成本具有重要的意义。本发明在配电调度主站系统在现场开局或者现场故障复现，可以迅速的搭建出一个复杂的现场组网环境，从而进行现场环境模拟或测试。对现场故障迅速作出有效响应，也能扩大测试范围，最大限度减少故障泄漏，节省维护成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种配电调度主站集成测试架构，其特征在于，包括测试用例生成器、测试用例解释器、测试行为发生器、终端数据模拟发生器和测试日志分析器；

测试用例生成器用于生成测试用例文档，测试用例文档为测试用例条目的集合；

测试用例解释器读入测试用例文档，分析测试用例文档，记录用例文档测试的全部测试条目集合，将测试用例文档存入到内存中；

测试行为发生器读入测试用例解释器逐条读入的测试用例条目，逐条顺序按设置的时间间隔执行；如果测试行为发生器存在相对应测试用例条目的测试行为相匹配，则测试用例合法；如果没有与测试用例条目相匹配的测试行为，丢弃该条测试用例条目；

终端数据模拟发生器包括终端数据配置文件、通讯规约、设备通信链路管理和统计分析模块；

测试日志分析器是测试用例文档执行的过程记录；

测试日志分析器基于数据挖掘，日志分析器抓取日志log文件。

2.根据权利要求1所述的一种配电调度主站集成测试架构，其特征在于，

测试行为发生器数据交互包括两种方式：

第一种数据交互方式：基于配电主站中模块实时库提供的访问接口，所述访问接口采用共享内存来信息交换，采用插件DLL形式；

测试行为发生器调用DLL接口来访问实时库属性数据，通过触发rdb实时库中相应object对象的attribute属性改变，状态量变化，实现主站系统的各个软件模块的变位或者变化以及告警事项产生，同时，主站系统的变位或者变化存入历史数据库，形成历史曲线或者报表系统，触发主站系统功能的变化和验证；

第二种数据交互方式：测试行为发生器与配电主站通过总线采用tcp/udp通讯方式以设定不同含义报文格式交互数据，主站配电调度系统的功能模块收到消息后执行测试用例的同时，记录日志。

3.根据权利要求1所述的一种配电调度主站集成测试架构，其特征在于，

终端数据模拟发生器配置文件是虚拟设备配置表，包括tcp的server或client方式选择、ip地址、ip端口、遥信数量、遥测数量和电度数量；

通讯规约包括电力协议103、电力协议104、modbus和61850规约，终端数据模拟发生器采用的通讯规约与主站配电系统的通讯规约一致；

设备通信链路管理根据tcp的server或者client配置，建立socket通讯；并把通讯链路传入新线程中；

统计分析模块用于显示和修改虚拟设备的所有配置信息与运行统计信息。

4.根据权利要求1所述的一种配电调度主站集成测试架构，其特征在于，

测试日志包括正常、告警和错误信息。

5.根据权利要求1所述的一种配电调度主站集成测试架构，其特征在于，

测试日志分析器使用xml配置文件、脚本文件或者批处理文件。

6.一种配电调度主站集成测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立测试用例生成器的用例配置文档：用例配置文档采用xml格式，用例配置文档将测试功能分为测试功能大类和测试功能小类，所有的测试功能大类和测试功能小类采用英文字符串与数值匹配宏定义；

(2)启动测试用例生成器，读入xml格式的用例配置文档，将所有能够支持自动化测试的测试项显示出来，选择本轮次需要测试的用例后，生成测试用例文档；

(3)建立测试用例文档：测试用例文档是测试用例生成器配置文档的子集；测试用例生成器每一次操作，都产生一个相应的测试用例文档；根据每一次测试工作的开展，生成不同的测试用例文档；

(4)启动测试用例解释器和测试行为发生器：测试用例解释器解释用例，分析用例参数，测试行为发生器启动与主站系统数据交互，逐一执行用例；

(5)终端数据模拟发生器用于引导或者触发事件：模拟测试工具根据终端数据配置文件产生虚拟终端设备，发起测试用数据包，主站系统进行数据报文冲击，承受数据变化的情况；

(6)测试用例执行后，自动启动测试日志分析器，产生测试结果。