CN116132343B - 智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法，属于智能变电站一次设备在线监测技术领域。主机模拟装置、监测终端和子设备模拟装置顺序相连，子设备模拟装置模拟监测变电站一次设备的传感器的信号类型，向监测终端发送SV报文或接收监测终端下传的SV报文，主机模拟装置模拟与监测终端进行通信的综合应用主机或服务网关机，向监测终端发送MMS报文或接收监测终端上传的MMS报文，实现变电站真实环境的完整模拟；子设备模拟装置完成SV报文的协议一致性测试，主机模拟装置完成MMS报文的协议一致性测试，并能够在变电站真实环境中完成监测终端的自动化测试，提高了测试的规范性和自动化程度。

Description

智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法

技术领域

本发明涉及智能变电站一次设备在线监测技术领域，特别是涉及一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法。

背景技术

计算机技术、传感器技术和通信技术的不断发展，推动了智能变电站技术的革新，尤其是电力设备状态的在线监测技术。伴随着基于IEC61850变电站标准化体系的建立，使组建智能状态监控成为可能。

智能变电站一次设备在线监测终端(简称监测终端)是对站内一次设备运行状态全面监控和完成二次设备数据共享、分析的关键环节，并基于IEC61850标准将监测数据传输给站控层，为实现智能变电站高级应用和快速事故判断、处置策略的制定提供重要技术支撑，因此对监测终端进行深入研究、开展科学合理设计是必要的。

状态监测技术的快速发展，凸显了当前监测终端的接入、运行存在诸多问题。例如同一变电站内多厂商的监测终端，使用不同的通信协议，导致不能进行信息的共享和互操作，不能对设备运行状态进行统一的监控、分析和报警。当前针对监控终端开发的模拟器，架构不统一，仅有主机模拟器或子系统模拟器，无法完整模拟变电站真实环境；且针对监控终端的测试，其测试方案需要人工参与配置测试工具、执行等工作，造成了测试的效率和规范性程度低。

因此，当前急需研究智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统和测试方法，树立智能变电站一次设备在线监测建设、测试、验收的标准，完成对监控终端入网前检测、定期抽检等工作，推动智能变电站向无人值守和智能化方向发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法，可模拟变电站真实环境，提高测试的规范性和自动化程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，包括：子设备模拟装置和主机模拟装置；

子设备模拟装置和主机模拟装置均与监测终端连接；

子设备模拟装置用于对监测变电站一次设备的传感器的信号类型进行模拟，并进行信号类型与SV报文之间的转换，通过向监测终端发送SV报文或接收监测终端下传的SV报文，完成SV报文的协议一致性测试；

主机模拟装置用于模拟与监测终端进行通信的综合应用主机或服务网关机，通过向监测终端发送MMS报文或接收监测终端上传的MMS报文，完成MMS报文的协议一致性测试；

主机模拟装置还用于选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成MMS报文；监测终端用于根据MMS报文生成SV报文后，下传至子设备模拟装置；所述子设备模拟装置还用于根据接收的SV报文获得模拟执行结果，将模拟执行结果对应的测试结果响应转换为响应SV报文，并通过监测终端将响应SV报文转换为响应MMS报文后，上传至主机模拟装置；所述主机模拟装置还用于解析响应MMS报文，获得测试结果响应，完成监测终端的自动化测试。

一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，所述模拟测试方法应用前述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，所述模拟测试方法包括：

利用子设备模拟装置对监测终端进行SV报文的协议一致性测试；

通过主机模拟装置对监测终端进行MMS报文的协议一致性测试；

在SV报文的协议一致性测试和MMS报文的协议一致性测试均成功后，通过子设备模拟装置和主机模拟装置模拟变电站真实环境，对监测终端进行自动化测试。

可选地，SV报文的协议一致性测试包括：正向SV报文测试和反向SV报文测试；

利用子设备模拟装置对监测终端进行正向SV报文测试的过程为：

通过子设备模拟装置的人机交互单元选择模拟的一次设备类型；

信号调理模块根据选择的一次设备类型映射生成对应的模拟数据；

利用第一通信模块将所述对应的模拟数据转换为SV报文，并上传；

监测终端接收并解析上传的SV报文；

比较监测终端解析的SV报文数据和信号调理模块映射生成的模拟数据，获得第一比较结果；

若第一比较结果为相同，则判定正向SV报文测试成功；

若第一比较结果为不同，则判定正向SV报文测试失败；

利用子设备模拟装置对监测终端进行反向SV报文测试的过程为：

在监测终端选择一次设备的开关量，并将开关量转化为SV报文；

通过子设备模拟装置的第一通信模块将下发的SV报文转换为模拟数据；

通过信号调理模块将模拟数据映射为一次设备类型和开关量，并将一次设备类型和开关量传输至人机交互单元进行显示；

比较人机交互单元显示的一次设备的开关量与监测终端选择的一次设备的开关量，获得第二比较结果；

若第二比较结果为相同，则判定反向SV报文测试成功；

若第二比较结果为不同，则判定反向SV报文测试失败。

可选地，MMS报文的协议一致性测试包括：正向MMS报文测试和反向MMS报文测试；

通过主机模拟装置对监测终端进行正向MMS报文测试的过程为：

通过主机模拟装置的应用模块选择开关量，并利用数据处理模块将开关量转换为与报文解析模块相匹配的数据；

利用报文解析模块将数据处理模块转发的数据转换为MMS报文；

监测终端捕获并解析下发的MMS报文；

比较监测终端解析的数据与应用模块选择的开关量，获得第三比较结果；

若第三比较结果为相同，则判定正向MMS报文测试成功；

若第三比较结果为不同，则判定正向MMS报文测试失败；

通过主机模拟装置对监测终端进行反向MMS报文测试的过程为：

在监测终端选择一次设备的模拟量，并将模拟量转化为MMS报文后，上传给主机模拟装置；

通过主机模拟装置的报文解析模块解析上传的MMS报文；

通过主机模拟装置的数据处理模块对解析得到的数据分类整合后，发送至应用模块进行显示；

比较应用模块显示的数据与监测终端选择的模拟量，获得第四比较结果；

若第四比较结果为相同，则判定反向MMS报文测试成功；

若第四比较结果为不同，则判定反向MMS报文测试失败。

可选地，通过子设备模拟装置和主机模拟装置模拟变电站真实环境，对监测终端进行自动化测试，具体包括：

从主机模拟装置的测试模块中选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成对应的功能数据；

通过数据处理模块将功能数据转换后，利用报文解析模块形成MMS报文；

监测终端接收主机模拟装置的MMS报文，并下传给子设备模拟装置的SV报文；

子设备模拟装置的第一通信模块捕获下传的SV报文，并转化为与信号调理电路相匹配的数据；

利用信号调理电路将与信号调理电路相匹配的数据转化为模拟信号或开关信号；

通过人机交互单元显示模拟信号或开关信号对应的模拟执行结果；

若人机交互单元显示的模拟执行结果与主机模拟装置选择的测试功能相同，则人机交互单元产生正向响应；

若人机交互单元显示的模拟执行结果与主机模拟装置选择的测试功能不同，则人机交互单元产生反向响应；

信号调理模块将正向响应或反向响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，第一通信模块转化为响应SV报文，上传至监测终端；

监测终端接收子设备模拟装置的响应SV报文，上传给主机模拟装置的响应MMS报文；

主机模拟装置的报文解析模块捕获并解析上传的响应MMS报文，将解析得到的响应MMS报文数据通过数据处理模块发送至应用模块进行显示；

若应用模块显示的数据为正向响应，则判定自动化测试成功；

若应用模块显示的数据为反向响应，则判定自动化测试失败。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法，主机模拟装置、监测终端和子设备模拟装置顺序相连，子设备模拟装置模拟监测变电站一次设备的传感器的信号类型，向监测终端发送SV报文或接收监测终端下传的SV报文，主机模拟装置模拟与监测终端进行通信的综合应用主机或服务网关机，向监测终端发送MMS报文或接收监测终端上传的MMS报文，实现变电站真实环境的完整模拟；子设备模拟装置完成SV报文的协议一致性测试，主机模拟装置完成MMS报文的协议一致性测试，并能够在变电站真实环境中完成监测终端的自动化测试，提高了测试的规范性和自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统的结构原理图；

图2为本发明实施例提供的测试模块的工作过程图；

图3为本发明实施例提供的一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统及方法，可模拟变电站真实环境，提高测试的规范性和自动化程度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种智能变电站一次设备在线监测模拟测试系统和测试方法，针对监控终端的测试通过与变电站一次设备在线监测模拟测试系统连接，构建完整的架构模拟变电站真实环境；且通过自动化测试，提高测试的规范性和自动化程度，推动智能变电站向无人值守和智能化方向发展。

实施例1

本发明实施例提供的一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，如图1所示，包括：子设备模拟装置和主机模拟装置。子设备模拟装置和主机模拟装置均与监测终端连接。

子设备模拟装置用于对监测变电站一次设备的传感器的信号类型进行模拟，并进行信号类型与SV报文之间的转换，通过向监测终端发送SV报文或接收监测终端下传的SV报文，完成SV报文的协议一致性测试。

主机模拟装置用于模拟与监测终端进行通信的综合应用主机或服务网关机，通过向监测终端发送MMS报文或接收监测终端上传的MMS报文，完成MMS报文的协议一致性测试。

主机模拟装置还用于选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成MMS报文；监测终端用于根据MMS报文生成SV报文后，下传至子设备模拟装置；所述子设备模拟装置还用于根据接收的SV报文获得模拟执行结果，将模拟执行结果对应的测试结果响应转换为响应SV报文，并通过监测终端将响应SV报文转换为响应MMS报文后，上传至主机模拟装置；所述主机模拟装置还用于解析响应MMS报文，获得测试结果响应，完成监测终端的自动化测试。

监控终端：采用模块化设计，包括变压器监测终端、开关监测终端和容性设备及避雷器监测终端，与变电站一次设备在线监测模拟测试系统配合模拟变电站真实环境，实现智能变电站一次设备在线监测的采集模拟和对子设备模拟装置的控制模拟。所述的变压器监测终端通过与油中溶解气体在线监测传感器、铁芯/夹件接地电流在线监测传感器、套管在线监测传感器、变压器特高频局放在线监测传感器、变压器高频局放在线监测传感器相连，实现对变压器本体的油中溶解气体、接地电流、套管的全电流、电容量、介损等参量、局部放电等状态参数的采集、分析与上传。开关监测终端通过与SF6在线监测传感器、机械特性在线监测传感器、组合电器局放在线监测传感器等组成，实现SF6压力、机械特性传感器电流、机械特性行程、局放放电等状态参数的采集、分析与上传。容性设备及避雷器监测终端通过与容性设备监测传感器和避雷器监测传感器相连，实现对容性设备及避雷器设备全电流、母线电压等状态参数的采集、分析和上传。

子设备模拟装置可模拟与被测监控终端进行通信的油中溶解气体在线监测传感器、铁芯/夹件接地电流在线监测传感器、套管在线监测传感器、变压器特高频局放在线监测传感器、变压器高频局放在线监测传感器、SF6气体在线监测传感器、机械特性在线监测传感器、组合电器局放在线监测传感器、容性设备在线监测单元和避雷器在线监测传感器的信号类型；所述的主机模拟装置可模拟与被测监控终端进行通信的综合应用主机或服务网关机。本方案中，被测监控终端与变电站一次设备在线监测模拟测试系统配合构建完整的架构，模拟变电站真实环境，实现智能变电站一次设备在线监测的采集模拟和对子设备模拟装置的控制模拟；同时通过对被测监控终端自动化测试，提高了测试的规范性和自动化程度，推动变电站向无人值守、标准化和智能化方向发展。

参照图1，子设备模拟装置包括：人机交互单元和子设备模拟单元，子设备模拟单元包括信号调理模块和第一通信模块。人机交互单元与信号调理模块连接，第一通信模块分别与信号调理模块和监测终端连接。

人机交互单元显示信息、按键选择，实现人机交互。第一通信模块将信号调理模块输出的数据通过基于IEC61850通信协议发送给监控终端。具体功能如下：

在进行SV报文的协议一致性测试时，所述人机交互模块用于接收选择模拟的一次设备类型；所述信号调理模块用于将选择的一次设备类型映射为模拟数据；所述第一通信模块用于将映射的模拟数据转换为SV报文，并发送至监测终端。

在进行SV报文的协议一致性测试时，所述第一通信模块还用于接收所述监测终端下发的SV报文，并将下发的SV报文转换为模拟数据后，传输至信号调理模块；所述信号调理模块还用于将接收到的模拟数据映射为一次设备类型，并传输至人机交互单元进行显示。

在进行监测终端的自动化测试时，所述第一通信模块用于接收监测终端下发的SV报文，并将下发的SV报文转换为与信号调理电路相匹配的数据后，发送至信号调理模块；所述信号调理模块用于将接收到的数据转化为开关信号或模拟信号；所述人机交互单元用于显示开关信号或模拟信号，作为自动化测试的模拟执行结果，同时将模拟执行结果对应的测试结果响应传输至信号调理模块；所述信号调理模块还用于将测试结果响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，通过第一通信模块转化为响应SV报文后，上传至监测终端。

具体的，信号调理模块包括：模拟信号接口、开关信号接口、AD转换模块和控制器。

模拟信号接口分别与AD转换模块和人机交互单元连接，控制器分别与AD转换模块和第一通信模块连接。所述模拟信号接口用于产生与选择模拟的一次设备类型对应的模拟信号；所述AD转换模块用于将映射的模拟信号转换为数字信号；所述控制器用于将数字信号转换为与第一通信模块相匹配的模拟数据，并传输给第一通信模块。所述控制器还用于接收第一通信模块发送的模拟数据，并将接收的模拟数据转换为数字信号；所述AD转换模块还用于将数字信号转换为模拟信号；所述模拟信号接口还用于将接收的模拟信号映射为一次设备类型，并发送至人机交互单元进行显示。

开关信号接口分别与控制器和人机交互单元连接，所述开关信号接口用于产生与选择模拟的一次设备类型相对应的开关量；所述控制器用于将开关量转换为与第一通信模块相匹配的模拟数据，并传输给第一通信模块。所述控制器还用于接收第一通信模块发送的模拟数据，并将接收的模拟数据转换为开关量，通过开关信号接口将开关量对应的一次设备类型发送至人机交互单元进行显示。

模拟信号接口用于输出0～20mA电流或0～5V电压，将输出电流、电压的大小与选择的一次设备类型做映射，模拟油中溶解气体在线监测传感器、铁芯/夹件接地电流在线监测传感器、套管在线监测传感器、变压器特高频局放在线监测传感器、变压器高频局放在线监测传感器、容性设备在线监测单元和避雷器在线监测传感器的功能。开关信号接口用于输出0或1两个状态量，模拟SF6气体在线监测传感器、机械特性在线监测传感器、组合电器局放在线监测传感器的功能。

如图1所示，主机模拟装置包括：报文解析模块、数据处理模块、测试模块、应用模块和第二通信模块。报文解析模块分别与监测终端和数据处理模块连接，数据处理模块分别与测试模块、应用模块和第二通信模块连接。

报文解析模块：用于捕获并解析与监控终端互联互通的报文并将数据发送给数据处理模块；

数据处理模块将报文解析模块发送的数据进行处理后转发至主机模拟装置的应用模块、测试模块和第二通信模块。应用模块将数据处理模块的数据进行分类显示，实时查看设备的运行状态和运行参数；将数据处理模块的数据形成表格或趋势曲线，方便监控人员掌握设备状况及发展趋势；将数据处理模块的数据结合专家经验判断是否发生故障，且支持人工调阅分析报告来验证故障警告是否正确；具有人机交互，下发控制命令。测试模块与被测监控终端连接过程中，对被测监控终端的协议一致性、功能和性能进行自动化测试，如图2所示，包括功能测试用例库、选择功能测试、测试脚本、自动化测试引擎和生成报告。所述的功能测试用例库包含连接、模型召唤、模型修改、数据上传、变化上送和遥控6种测试用例；所述的选择功能测试，从功能测试用例库中选择测试用例；所述的测试脚本，根据选择的测试用例生成计算机可识别的脚本语言；所述的自动化测试引擎，用于驱动测试脚本；所述的生成报告，根据自动化测试引擎驱动测试脚本生成的具有数据表形式的报告，便于监控人员查看。第二通信模块将数据处理模块的数据转发给站控层的其他主机或远端主站。

其中，应用模块将数据处理模块的数据结合专家经验判断是否发生故障的原理为：先将之前具有故障类型的数据进行存储(专家经验)，再将数据处理模块的数据与专家经验进行比较，就可以得出是否发生故障。

依据主机模拟装置实现的功能过程，主机模拟装置中各结构的具体功能如下：报文解析模块用于接收监测终端上传的MMS报文，并解析MMS报文，同时将解析得到的数据发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于对解析得到的数据分类整合后，转发至应用模块和测试模块，同时将解析得到的数据转换为MMS报文类型的数据后，转发至第二通信模块；所述应用模块用于显示分类整合后的数据；所述测试模块用于依据分类整合后的数据生成数据表形式的报告。所述应用模块还用于选择测试数据；测试模块用于选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成测试数据；所述数据处理模块还用于将应用模块的测试数据或测试模块的测试数据转换为MMS报文数据；所述报文解析模块还用于将MMS报文数据生成MMS报文，并将生成的MMS报文下传至监测终端。

实施例2

本发明实施例提供了一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，所述模拟测试方法应用前述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统。

变电站一次设备在线监测模拟测试系统的测试方法包括协议一致性测试和自动化测试。所述的协议一致性测试，按照主机模拟装置、被测监控终端和子设备模拟装置顺序相连的完整架构，对系统按照IEC61850标准设计三层两网结构，过程层网络传输的SV报文和站控层网络传输的MMS报文进行一致性测试；所述的自动化测试，不需要人工参与配置测试工具、执行测试等工作，根据设置自动完成对被测监控终端的功能和性能测试。由于功能和性能测试是在满足协议一致性基础上进行的，所以先进行协议一致性测试。

参照图3，本发明实施例提供的一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法包括以下步骤：

步骤S1，利用子设备模拟装置对监测终端进行SV报文的协议一致性测试。

SV报文的协议一致性测试包括：正向SV报文测试和反向SV报文测试。正向SV报文测试用于变电站一次设备在线监测模拟测试系统对被测监控终端的测试。反向SV报文测试用于被测监控终端对变电站一次设备在线监测模拟测试系统的测试。

SV报文，即采样值报文，是在智能变电站中用于传输电流、电压等模拟量的过程层报文，属于DL/T860.5-2006标准中规定的“类型4-原始数据报文”。

利用子设备模拟装置对监测终端进行正向SV报文测试的过程如下：

通过子设备模拟装置的人机交互单元选择模拟的子设备类型；信号调理模块根据选择的子设备类型生成模拟数据，第一通信模块将模拟数据转换为与过程层网络传输相匹配的SV报文；被测监控终端(监测终端)接收上传的SV报文，解析后的数据可通过被测监控终端界面查看；比较被测监控终端界面的数据和信号调理模块生成的模拟数据，若相同则正向测试成功，否则失败。

利用子设备模拟装置对监测终端进行反向SV报文测试的过程为：

在被测监控终端界面选择数据，被测监控终端自动将数据转化为间隔层网络向过程层网络传输的SV报文，下传给子设备模拟装置；子设备模拟装置的第一通信模块接收SV报文，将其转换为与信号调理模块相匹配的数据后发送至信号调理模块，信号调理模块将接收的数据处理后发给人机交互单元；子设备模拟装置的人机交互单元显示接收的数据和模拟的执行效果；比较被测监控终端界面的数据和人机交互单元显示接收的数据，若相同则反向测试成功，否则失败。

其中，人机交互单元可显示上述模拟的传感器类型，模拟的执行效果指的是若下传的是具有控制类型的数据，比如开关的开断，这样可以在人机交互单元直观显示，便利进行模拟。

步骤S2，通过主机模拟装置对监测终端进行MMS报文的协议一致性测试。

MMS报文的协议一致性测试包括：正向MMS报文测试和反向MMS报文测试。正向MMS报文测试用于变电站一次设备在线监测模拟测试系统对被测监控终端的测试。反向MMS报文测试用于被测监控终端对变电站一次设备在线监测模拟测试系统的测试。

MMS报文(制造报文规范)是ISO组织制定的一套用于工业控制系统的通信协议，位于ISO七层模型的应用层，实现了不同制造商设备间的互操作性。在智能变电站中，广泛应用于间隔层与站控层间的网络传输。

通过主机模拟装置对监测终端进行正向MMS报文测试的过程为：

通过主机模拟装置的应用模块选择数据，数据处理模块将数据转换为与报文解析模块相匹配的数据后转发给报文解析模块；报文解析模块将数据处理模块转发的数据转换为与站控层网络传输相匹配的MMS报文下发给被测监控终端；被测监控终端捕获下发的MMS报文，解析后的数据可通过被测监控终端界面查看；比较主机模拟装置应用模块的数据和被测监控终端界面的数据，若相同则正向测试成功，否则失败。

通过主机模拟装置对监测终端进行反向MMS报文测试的过程为：

在被测监控终端界面选择数据，被测监控终端自动将数据转化为间隔层网络向站控层网络传输的MMS报文，上传给主机模拟装置。主机模拟装置的报文解析模块捕获上传的MMS报文，将解析的数据发送至数据处理模块，数据处理模块处理后转发至应用模块和第二通信模块；主机模拟装置的应用模块显示接收的数据和模拟的执行效果；比较被测监控终端界面的数据和应用模块接收的数据，若相同则反向测试成功，否则失败。

步骤S3，在SV报文的协议一致性测试和MMS报文的协议一致性测试均成功后，通过子设备模拟装置和主机模拟装置模拟变电站真实环境，对监测终端进行自动化测试。

通过对过程层网络传输的SV报文、站控层网络传输的MMS报文进行协议一致性的测试后，然后对被测监控终端的性能和功能进行自动化测试。

在一个示例中，自动化测试步骤如下：

(1)从主机模拟装置的功能测试用例库中选择功能测试，测试脚本根据选择的功能测试生成脚本语言，自动测试引擎驱动脚本语言，数据处理模块将自动测试引擎驱动脚本语言生成的数据转换成与报文解析模块相匹配的报文后发给报文解析模块，报文解析模块捕获报文后转化为站控层网络向间隔层网络传输的MMS报文，下传至被测监控终端；

(2)被测监控终端界面查看接收主机模拟装置的MMS报文，下传给子设备模拟装置的SV报文；

(3)子设备模拟装置的第一通信模块捕获下传给子设备模拟装置的SV报文，并转化为与信号调理电路相匹配的数据后发送给信号调理电路，信号调理电路用于将数据转化为模拟信号或开关信号，人机交互单元显示模拟的执行效果；若人机交互单元显示的模拟执行效果与主机模拟装置的功能测试用例库中选择功能测试的设置相同，则人机交互单元产生正向响应，否则产生负向响应。信号调理模块根据产生的响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，第一通信模块转化为适合在过程层网络向间隔层网络传输的SV报文，上传至被测监控终端；

(4)被测监控终端界面查看接收子设备模拟装置的SV报文，上传给主机模拟装置的响应MMS报文；

(5)主机模拟装置的报文解析模块捕获上传的MMS报文，将解析的数据发送至数据处理模块，数据处理模块处理后转发至测试模块、应用模块和第二通信模块；若数据处理模块处理后的数据为正向响应，则该项测试通过，否则该项测试失败。测试模块依据响应生成数据表形式的报告，便于监控人员查看。

正向响应，表明测试设备上传的数据被测设备能够正确接收或被测设备下传的数据测试设备能够正确接收。负向响应，表明测试设备上传的数据被测设备不能够正确接收或被测设备下传的数据测试设备不能够正确接收。

实施例3

功能测试用例库包含连接、模型召唤、模型修改、数据上传、变化上送、遥控6种测试用例，功能测试用例库、步骤及预期结果如表1所示。

表1功能测试用例库、步骤及预期结果

以具有控制类型(遥控)数据为例，在满足通讯协约一致且正常连接情况下，所述的对被测监控终端自动化测试，步骤如下：

(1)将表1遥控步骤中的控制对象访问服务、控制服务、终止控制服务转化为计算机可识别的脚本语言，由自动化测试引擎驱动测试语言，数据处理模块将自动测试引擎驱动脚本语言生成的数据转换成与报文解析模块相匹配的报文后发给报文解析模块，报文解析模块捕获报文后转化为站控层网络向间隔层网络传输的MMS报文，下传至被测监控终端；

(2)被测监控终端界面查看接收主机模拟装置的MMS报文，下传给子设备模拟装置的SV报文；

(3)子设备模拟装置的第一通信模块捕获下传给子设备模拟装置的SV报文，并转化为与信号调理电路相匹配的数据后发送给信号调理电路，信号调理电路用于将数据转化为开关信号或模拟信号，人机交互单元显示模拟的执行效果，分别是选择出控制对象、对控制对象进行操作和终止对控制对象的操作；若模拟的执行效果分别正确选择出控制对象、控制对象正确显示开关打开或关闭和正确终止对控制对象的操作，则人机交互单元产生正向响应，否则产生负向响应。信号调理模块根据产生的响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，第一通信模块转化为适合在过程层网络向间隔层网络传输的SV报文，上传至被测监控终端；

(4)被测监控终端界面查看接收子设备模拟装置的SV报文，上传给主机模拟装置的响应MMS报文；

(5)主机模拟装置的报文解析模块捕获上传的MMS报文，将解析的数据发送至数据处理模块，数据处理模块处理后转发至测试模块、应用模块和第二通信模块；若数据处理模块处理后的数据为正向响应，则该项测试通过，否则该项测试失败。测试模块依据响应生成数据表形式的报告，便于监控人员查看。

实施例4

在实施例1的基础上，本实施例还对主机模拟装置的测试模块进行进一步改进。

主机模拟装置的测试模块还包括对时功能、安全性测试。所述的对时功能，使用基于GPS或北斗系统的IRIG-B码方式进行全站对时，确保变电站一次设备在线监测模拟测试系统、被测监控终端、传感器的数据同步、采样同步。所述的安全性测试，应支持对数据合理性和安全性进行检查和过滤，能正确识别异常数据并告警提示；查看在大量数据处理情况下的资源占用情况，检测是否支持对数据计算和存储资源使用情况进行管理，是否能正确识别异常占用资源现象并给予告警等；测试被测监控终端是否具备自检测和上电恢复功能，不应由于突然断电而导致数据丢失，是否对功能故障和通信中断等异常情况报警上传。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明针对监控终端的测试，构建了按照主机模拟装置、被测监控终端和子设备模拟装置顺序相连、IEC61850标准三层两网的完整架构，可模拟变电站的真实环境。

2、本发明针对监控终端的测试，其测试方案需要人工参与配置测试工具、执行，造成的测试效率低等问题，设计了自动化测试，提高了测试的规范性和自动化程度。

3、本发明提供的一种智能变电站一次设备在线监测模拟测试系统及测试方法，将代替监控终端测试时对真实子系统设备、综合应用主机或服务网关机的需求。可完成对监控终端入网前检测、定期抽检等工作，便利了智能变电站一次设备在线监测建设、测试和验收，推动了智能变电站向无人值守和智能化方向发展。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，其特征在于，包括：子设备模拟装置和主机模拟装置；

子设备模拟装置和主机模拟装置均与监测终端连接；

子设备模拟装置用于对监测变电站一次设备的传感器的信号类型进行模拟，并进行信号类型与SV报文之间的转换，通过向监测终端发送SV报文或接收监测终端下传的SV报文，完成SV报文的协议一致性测试；

所述子设备模拟装置包括：人机交互单元、信号调理模块和第一通信模块；人机交互单元与信号调理模块连接，第一通信模块分别与信号调理模块和监测终端连接；

在进行SV报文的协议一致性测试时，所述人机交互单元用于接收选择模拟的一次设备类型；所述信号调理模块用于将选择的一次设备类型映射为模拟数据；所述第一通信模块用于将映射的模拟数据转换为SV报文，并发送至监测终端；

在进行SV报文的协议一致性测试时，所述第一通信模块还用于接收所述监测终端下发的SV报文，并将下发的SV报文转换为模拟数据后，传输至信号调理模块；所述信号调理模块还用于将接收到的模拟数据映射为一次设备类型，并传输至人机交互单元进行显示；

在进行监测终端的自动化测试时，所述第一通信模块用于接收监测终端下发的SV报文，并将下发的SV报文转换为与信号调理电路相匹配的数据后，发送至信号调理模块；所述信号调理模块用于将接收到的数据转化为开关信号或模拟信号；所述人机交互单元用于显示开关信号或模拟信号，作为自动化测试的模拟执行结果，同时将模拟执行结果对应的测试结果响应传输至信号调理模块；所述信号调理模块还用于将测试结果响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，通过第一通信模块转化为响应SV报文后，上传至监测终端；

主机模拟装置用于模拟与监测终端进行通信的综合应用主机或服务网关机，通过向监测终端发送MMS报文或接收监测终端上传的MMS报文，完成MMS报文的协议一致性测试；

主机模拟装置还用于选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成MMS报文；监测终端用于根据MMS报文生成SV报文后，下传至子设备模拟装置；所述子设备模拟装置还用于根据接收的SV报文获得模拟执行结果，将模拟执行结果对应的测试结果响应转换为响应SV报文，并通过监测终端将响应SV报文转换为响应MMS报文后，上传至主机模拟装置；所述主机模拟装置还用于解析响应MMS报文，获得测试结果响应，完成监测终端的自动化测试；

所述主机模拟装置包括：报文解析模块、数据处理模块、测试模块、应用模块和第二通信模块；

报文解析模块分别与监测终端和数据处理模块连接，数据处理模块分别与测试模块、应用模块和第二通信模块连接；

报文解析模块用于接收监测终端上传的MMS报文，并解析MMS报文，同时将解析得到的数据发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于对解析得到的数据分类整合后，转发至应用模块和测试模块，同时将解析得到的数据转换为MMS报文类型的数据后，转发至第二通信模块；所述应用模块用于显示分类整合后的数据；所述测试模块用于依据分类整合后的数据生成数据表形式的报告；

所述应用模块还用于选择测试数据；测试模块用于选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成测试数据；所述数据处理模块还用于将应用模块的测试数据或测试模块的测试数据转换为MMS报文数据；所述报文解析模块还用于将MMS报文数据生成MMS报文，并将生成的MMS报文下传至监测终端。

2.根据权利要求1所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，其特征在于，所述信号调理模块包括：模拟信号接口、开关信号接口、AD转换模块和控制器；

模拟信号接口分别与AD转换模块和人机交互单元连接，控制器分别与AD转换模块和第一通信模块连接；

所述模拟信号接口用于产生与选择模拟的一次设备类型对应的模拟信号；所述AD转换模块用于将映射的模拟信号转换为数字信号；所述控制器用于将数字信号转换为与第一通信模块相匹配的模拟数据，并传输给第一通信模块；

所述控制器还用于接收第一通信模块发送的模拟数据，并将接收的模拟数据转换为数字信号；所述AD转换模块还用于将数字信号转换为模拟信号；所述模拟信号接口还用于将接收的模拟信号映射为一次设备类型，并发送至人机交互单元进行显示；

开关信号接口分别与控制器和人机交互单元连接，所述开关信号接口用于产生与选择模拟的一次设备类型相对应的开关量；所述控制器用于将开关量转换为与第一通信模块相匹配的模拟数据，并传输给第一通信模块；

所述控制器还用于接收第一通信模块发送的模拟数据，并将接收的模拟数据转换为开关量，通过开关信号接口将开关量对应的一次设备类型发送至人机交互单元进行显示。

3.根据权利要求2所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，其特征在于，所述模拟信号接口用于输出0～20mA电流或0～5V电压，将输出电流、电压的大小与选择的一次设备类型做映射，模拟油中溶解气体在线监测传感器、铁芯/夹件接地电流在线监测传感器、套管在线监测传感器、变压器特高频局放在线监测传感器、变压器高频局放在线监测传感器、容性设备在线监测单元和避雷器在线监测传感器的功能；

所述开关信号接口用于输出0或1两个状态量，模拟SF6气体在线监测传感器、机械特性在线监测传感器、组合电器局放在线监测传感器的功能。

4.根据权利要求1所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，其特征在于，所述测试模块包括：功能测试用例库、人机交互模块、测试脚本生成模块、自动测试引擎和报告生成模块；

功能测试用例库用于存储监测终端的多个测试用例；

人机交互模块用于从功能测试用例库中选择测试用例；

测试脚本生成模块用于根据选择的测试用例生成计算机可识别的脚本语言，形成测试脚本；

自动化测试引擎用于驱动测试脚本；

报告生成模块用于根据自动化测试引擎驱动测试脚本生成的数据，形成数据表形式的报告。

5.一种智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试方法应用权利要求1-4任一项所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试系统，所述模拟测试方法包括：

利用子设备模拟装置对监测终端进行SV报文的协议一致性测试；

通过主机模拟装置对监测终端进行MMS报文的协议一致性测试；

在SV报文的协议一致性测试和MMS报文的协议一致性测试均成功后，通过子设备模拟装置和主机模拟装置模拟变电站真实环境，对监测终端进行自动化测试。

6.根据权利要求5所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，其特征在于，SV报文的协议一致性测试包括：正向SV报文测试和反向SV报文测试；

利用子设备模拟装置对监测终端进行正向SV报文测试的过程为：

通过子设备模拟装置的人机交互单元选择模拟的一次设备类型；

信号调理模块根据选择的一次设备类型映射生成对应的模拟数据；

利用第一通信模块将所述对应的模拟数据转换为SV报文，并上传；

监测终端接收并解析上传的SV报文；

比较监测终端解析的SV报文数据和信号调理模块映射生成的模拟数据，获得第一比较结果；

若第一比较结果为相同，则判定正向SV报文测试成功；

若第一比较结果为不同，则判定正向SV报文测试失败；

利用子设备模拟装置对监测终端进行反向SV报文测试的过程为：

在监测终端选择一次设备的开关量，并将开关量转化为SV报文；

通过子设备模拟装置的第一通信模块将下发的SV报文转换为模拟数据；

通过信号调理模块将模拟数据映射为一次设备类型和开关量，并将一次设备类型和开关量传输至人机交互单元进行显示；

比较人机交互单元显示的一次设备的开关量与监测终端选择的一次设备的开关量，获得第二比较结果；

若第二比较结果为相同，则判定反向SV报文测试成功；

若第二比较结果为不同，则判定反向SV报文测试失败。

7.根据权利要求5所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，其特征在于，MMS报文的协议一致性测试包括：正向MMS报文测试和反向MMS报文测试；

通过主机模拟装置对监测终端进行正向MMS报文测试的过程为：

通过主机模拟装置的应用模块选择开关量，并利用数据处理模块将开关量转换为与报文解析模块相匹配的数据；

利用报文解析模块将数据处理模块转发的数据转换为MMS报文；

监测终端捕获并解析下发的MMS报文；

比较监测终端解析的数据与应用模块选择的开关量，获得第三比较结果；

若第三比较结果为相同，则判定正向MMS报文测试成功；

若第三比较结果为不同，则判定正向MMS报文测试失败；

通过主机模拟装置对监测终端进行反向MMS报文测试的过程为：

在监测终端选择一次设备的模拟量，并将模拟量转化为MMS报文后，上传给主机模拟装置；

通过主机模拟装置的报文解析模块解析上传的MMS报文；

通过主机模拟装置的数据处理模块对解析得到的数据分类整合后，发送至应用模块进行显示；

比较应用模块显示的数据与监测终端选择的模拟量，获得第四比较结果；

若第四比较结果为相同，则判定反向MMS报文测试成功；

若第四比较结果为不同，则判定反向MMS报文测试失败。

8.根据权利要求5所述的智慧变电站一次设备在线监测终端模拟测试方法，其特征在于，通过子设备模拟装置和主机模拟装置模拟变电站真实环境，对监测终端进行自动化测试，具体包括：

从主机模拟装置的测试模块中选择对监测终端所要进行的测试功能，并根据选择的测试功能生成对应的功能数据；

通过数据处理模块将功能数据转换后，利用报文解析模块形成MMS报文；

监测终端接收主机模拟装置的MMS报文，并下传给子设备模拟装置的SV报文；

子设备模拟装置的第一通信模块捕获下传的SV报文，并转化为与信号调理电路相匹配的数据；

利用信号调理电路将与信号调理电路相匹配的数据转化为模拟信号或开关信号；

通过人机交互单元显示模拟信号或开关信号对应的模拟执行结果；

若人机交互单元显示的模拟执行结果与主机模拟装置选择的测试功能相同，则人机交互单元产生正向响应；

若人机交互单元显示的模拟执行结果与主机模拟装置选择的测试功能不同，则人机交互单元产生反向响应；

信号调理模块将正向响应或反向响应转换为与第一通信模块相匹配的数据后发送给第一通信模块，第一通信模块转化为响应SV报文，上传至监测终端；

监测终端接收子设备模拟装置的响应SV报文，上传给主机模拟装置的响应MMS报文；

主机模拟装置的报文解析模块捕获并解析上传的响应MMS报文，将解析得到的响应MMS报文数据通过数据处理模块发送至应用模块进行显示；

若应用模块显示的数据为正向响应，则判定自动化测试成功；

若应用模块显示的数据为反向响应，则判定自动化测试失败。