一體化監控全閉環仿真自動測試技術研究與實現

王麗莉，鐘 昀

（南京國電南自電網自動化有限公司，江蘇 南京 211153）

1 一體化監控全閉環自動測試技術

1.1 一體化監控全閉環自動測試技術總體設計

針對一體化監控測試中的綜合規約功能，提供了一套全閉環的自動測試方案。自動化檢測平臺的整體邏輯結構如圖1所示。中間矩形框為智能變電站內待檢測的一體化監控系統的主要設備，包括監控主機、I區和II區網關機等站控層設備[1-3]；自動化檢測平臺主要分為主站側模擬設備和間隔層模擬設備兩個部分，其中主站側為通過ATS（Auto Test System）系統模擬IEC-104通信協議的信息交互，實現調度自動化、保信、告警直傳、遠程瀏覽等業務主站的仿真模擬；間隔層為測試平臺[4]提供的IED仿真器，仿真器用于模擬站內的二次設備的IEC-61850服務端信息交互功能。

ATS模擬主站一方面與IED仿真器通過專有的TCP協議進行信息交互，給IED仿真器發送自動測試對應的狀態序列腳本編號和“啟動/終止”指令，IED仿真器根據指令通過預制的自動測試狀態序列腳本模擬功能檢測所需設備狀態；另一方面，它與一體化監控系統（待檢對象）通過IEC-104規約通信，一體化監控系統在收到IED仿真器的模擬信號后，將處理結果通過IEC-104規約報文上送給ATS模擬主站，ATS模擬主站將預制的自動測試狀態序列腳本中的目標值與上送值進行結果比對，并將比對結果自動填入測試報告模板中，從而自動生成報告。

1.2 狀態序列腳本

總體設計邏輯圖中有提到自動測試狀態序列腳本，這是實現全閉環仿真自動測試的關鍵技術。自動化測試狀態序列腳本由檢測平臺（主站側）的專業配置工具統一配置。狀態序列腳本是在XML文件中定義了一組基于變電站中各個IED根據測試功能的不同需要進行的一系列變化的排列組合，這里可以定義的IED是與實際需要檢測的智能變電站[5-6]的SCD（全站系統配置文件）和RCD（遠動配置描述文件）模型中的IED一一對應。針對某一個變電站的測試，測試人員可以在SCD和RCD模型中進行挑點，對挑出來的點進行初始化賦值，然后開始實際變化值，如開關狀態每隔10 s變位一次，共變位4次這類的變化定義。IED仿真器在啟動后會加載對應的狀態序列腳本，并根據腳本中的定義進行相應變化，而網關機在收到對應的開關狀態變化后也會產生實際的遙信變位，通過IEC104上送給ATS模擬主站。ATS模擬主站收到實際的遙信變位后，與狀態序列腳本中定義的實際希望變位的值進行比對，實現閉環仿真測試，并將比對結果自動填入測試報告中，自動生成測試報告。

1.3 IED仿真器

IED仿真器用來模擬裝置61850服務端的通信服務，對仿真裝置的操作與真實裝置的操作相似。ATS模擬主站啟動測試時，通過專有協議給IED仿真器發送測試指令（狀態序列信息）。IED仿真器確認后開始自動檢測流程，根據狀態序列腳本中配置好的變化流程順序執行。狀態序列腳本中定義了SCD對應IED某些點的初始值、變化規律等信息。例如，IED1的開關1初始狀態為分，啟動測試后每10 s變位一次，共變化4次。

1.4 ATS模擬主站

ATS模擬主站是一個基于IEC-104的TCP客戶端，加載預先配置的測試用例（即測試流程和測試方法的合集），根據測試用例中設定的流程，給IED仿真器下發狀態序列腳本文件的名稱和路徑。IED仿真器在收到指令后，根據狀態序列腳本文件中設定的初始化值和變化規律來進行實際的仿真模擬。被測系統（一體化監控系統）會根據IED仿真器的變化發出一些動作，如遙信變位等。被測系統會通過IEC-104向ATS模擬主站反饋動作信息，ATS模擬主站收到實際的動作信息后，會與狀態序列腳本文件中的目標數據進行比對，并將比對結果自動填入測試報告中。

2 仿真與測試結果

2.1 狀態序列腳本配置

如圖2所示，利用專有的靜態配置工具配置狀態序列腳本。上半部分是Test-IED模擬裝置的刀閘位置點位，描述了每10 s變化一次的值和品質。這部分數據下發給IED仿真器，模擬61850變化。下半部分是檢查數據，即與IEC-104規約點表中一一對應的遙信點號，條目號為6。ATS模擬主站在收到被測系統發過來的遙信變位報文后，將報文解析后的遙信值、品質與檢查數據中對應的遙信值和品質進行比對計算，得出轉換結果。

2.2 自動測試結果

圖3為ATS模擬主站主界面上展示的IED仿真器上送的關于仿真裝置的實際變位的過程信息。網關機在IED變化的觸發下會產生遙信變位或者其他信息的變化，并通過104規約上送給ATS模擬主站。ATS模擬主站將收到的實際變位與狀態序列腳本中對應的目標值進行比對，并將結果填入報告中。

圖1 智能變電站一體化監控系統自動化檢測平臺邏輯結構圖

圖2 狀態序列腳本配置

圖3 過程信息展示

3 結 論

通過仿真和測試結果可以看出，一體化監控系統的規約測試可以通過定制的狀態序列腳本文件設定61850的仿真動作變化，被測系統再通過IEC-104上送仿真動作引起的數據變化，ATS模擬主站將目標值和實際值進行比對生成報告，從而達到全閉環仿真自動測試，大大簡化了一體化監控系統的規約測試過程，縮短了測試時間，提高了測試效率，具有極強的實際應用價值。