继电保护CPU主板性能检测方法及系统与流程

本发明属于电力系统继电保护与控制自动化技术领域，特别涉及继电保护cpu主板性能检测方法及系统。

背景技术：

近年来，电力系统的发展，对微机继电保护装置硬件系统的可靠性要求越来越高，如何保证硬件系统的质量是我们急需解决的问题，继电保护装置是电力系统的主要组成部分，继电保护装置能否正常运行直接影响到电力系统运行的可靠性和安全性，cpu板卡作为继电保护装置的核心板卡，整套计算机系统的、数据采集、开关量的输入及输出等集中于这一块印制板中。其硬件功能的正确性及性能的好坏，直接关系到装置运行的安全性和可靠性。在继电保护cpu板卡生产调试阶段，需要对各功能模块进行测试，从功能上进行验证及性能上进行评估，以满足设计的要求。传统的手动测试方法费时费力，甚至无法达到测试目的，并且操作繁琐，重复作业，容易出错；手动测试需要人工干预，在测试过程中容易漏掉需要测试的项目，造成对cpu主板测试功能不完善，增加了产品的生产测试周期，且增加了维护成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供继电保护cpu主板性能检测方法及系统，用于解决现有技术中对cpu主板性能检测时检测效率低及检测结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种继电保护cpu主板性能检测系统，包括上位机、测试管理装置；所述测试管理装置包括第一通讯接口，第一网口和第二通讯接口；测量管理装置通过所述第一通讯接口连接所述上位机；测试管理装置用于通过测试管理装置的第一网口与待测cpu主板的第一网口连接；测试管理装置用于通过测试管理装置的第二通讯接口与待测cpu主板的第二通讯接口连接。

进一步地，所述测试管理装置的第一通讯接口及测试管理装置的第一网口为以太网接口。

本发明还提供了实施所述继电保护cpu主板性能检测系统的检测方法，包括如下步骤：

1)上位机发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口接收所述测试命令，通过测试管理装置的第一网口向待测cpu主板转发测试指令到待测cpu主板的第一网口，待测cpu主板通过待测cpu主板的第二通讯接口向测试管理装置发送用于测试的第一信号；

2)测试管理装置的第二通讯接口接收所述第一信号，并通过测试管理装置的第二通讯接口将所述第一信号回发给待测cpu主板；

3)待测cpu主板将发送的第一信号和接收到的第一信号进行比较，检测发送的信号和接收的信号是否一致，并产生测试结果；

4)待测cpu主板将所述测试结果通过待测cpu主板的第一网口发送给测试管理装置的第一网口，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口将所述测试结果反馈给上位机。

进一步地，所述第一信号指以太网口接口信号和通信串口接口信号。

进一步地，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口接收所述测试命令后，向待测cpu板卡转发所述测试命令，待测cpu主板通过读写进行自检测试。

进一步地，cpu主板自检测试项目包括对测温、实时时钟、电压监测、flash及ram。

本发明还提供了实施所述的继电保护cpu主板性能检测系统的检测方法，包括如下步骤：

(1)上位机发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口接收所述测试命令，测试管理装置通过测试管理装置的第二通讯接口向待测cpu主板发送用于测试的包括有固定格式的第二参考信号；

(2)待测cpu主板的第二通讯接口接收所述第二参考信号；

(3)待测cpu主板检测所述第二参考信号的格式是否发生了变化，并产生测试结果；

(4)待测cpu主板将所述测试结果通过待测cpu主板的第一网口发送给测试管理装置的第一网口，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口将所述测试结果反馈给上位机。

进一步地，所述第二参考信号指开入信号及b码对时信号。

进一步地，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口接收所述测试命令后，向待测cpu板卡转发所述测试命令，待测cpu主板通过读写进行自检测试。

进一步地，cpu主板自检测试项目包括对测温、实时时钟、电压监测、flash及ram。

本发明的有益效果是：

本发明的cpu主板性能检测系统，包括上位机、测试管理装置；测试管理装置包括第一通讯接口，第一网口和第二通讯接口；测量管理装置通过第一通讯接口连接上位机；测试管理装置用于通过测试管理装置的第一网口与待测cpu主板的第一网口连接；测试管理装置用于通过测试管理装置的第二通讯接口与待测cpu主板的第二通讯接口连接。本发明实现了cpu板卡硬件功能模块的自动测试，节省了人力物力成本，减少测试过程中的人为错误，极大缩短产品的生产调试周期。

附图说明

图1为cpu主板辅助类硬件功能模块测试原理示意图；

图2为cpu主板自检类硬件功能测试原理示意图；

图3为fpga辅助测试模块组成框图；

图4为背板引线类硬件功能模块测试原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

一种继电保护cpu主板性能检测系统，如图4所示，包括上位机、测试管理装置和辅助测试装置；测试管理装置包括第一通讯接口p1，第一网口p2和第一串口s1；测试管理装置通过第一通讯接口p1连接上位机；测试管理装置用于通过测试管理装置的第一网口p2与待测cpu主板的第一网口e1连接；辅助测试装置包括前端子c1和背板端子，辅助测试装置的前端子c1与测试管理装置的第一串口s1连接，辅助测试装置的背板端子通过背板连续与待测cpu主板相应端口t1连接，辅助测试装置用于通过背板总线与待测cpu主板通讯连接。本实施例的网口都为以太网口，作为其他实施方式，也可以采用其他的网口。

本实施例对继电保护装置cpu板卡性能的检测主要包括对继电保护装置辅助类硬件功能的检测和cpu板卡自检类硬件功能的检测，下面对继电保护装置辅助类硬件功能的检测和cpu板卡自检类硬件功能的检测进行详细说明：

a.装置辅助类硬件功能模块包括以太网口、通用异步串口、光纤纵差、b码对时、开入等。该类模块通过与测试管理装置上的同类模块进行收发数据或接收测试管理装置下发的数据，实现对其功能及性能测试评估。

b.板上自检类硬件功能模块包括测温、实时时钟、电压监测、flash、ram等。该类模块没有端子引线，通过自身读写自检测试实现对其功能及性能测试评估。

在这里，测试管理装置主要功能包括：接收上位机发送测试命令，向被测板转发测试命令；接收背测板测试结果，并向上位机转发测试结果。且测试管理装置可提供电以太网口、光以太网口、通用异步串口、光纤纵差等通信接口，以及光b码、电b码、开出等参考控制信号。

如图1、2、4中所示，上位机与测试管理装置间通过网口n1和p1进行通信，实现测试命令的发送及测试结果的反馈；测试管理装置与被测cpu板卡间通过网口p2和e1进行通信，实现测试命令转发及测试结果的反馈。

如图1所示，装置辅助类硬件功能模块测试中，

当检测的模块为网口、串口等通信接口时，检测的步骤为：

1)上位机通过网口n1发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1接收测试命令，通过测试管理装置的第一网口p2向待测cpu板卡转发测试命令到待测cpu主板的第一网口e1，cpu板卡接收到测试命令后进入测试模式。

2)cpu板卡通过第二通讯接口t1给测试管理装置的第二通讯接口t1端口发送如数据包，测试管理装置接收到数据包回发给cpu板卡，

3)cpu板卡对定量收发的数据包进行比较统计，检测发送的信号和接收的信号是否一致，并产生测试结果；

4)待测cpu主板将测试结果通过待测cpu主板的第一网口e1发送给测试管理装置的第一网口p2，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1将测试结果反馈给上位机。

当检测的模块为开入信号或b码对时信号时，检测的步骤为：

(1)上位机发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1接收测试命令，测试管理装置通过测试管理装置的第二通讯接口t1向待测cpu主板发送用于测试的包括有固定格式的第二参考信号(如开入信号或b码对时信号)；

(2)待测cpu主板的第二通讯接口t1接收第二参考信号；

(3)待测cpu主板检测第二参考信号的格式是否发生了变化，并产生测试结果；

(4)待测cpu主板将测试结果通过待测cpu主板的第一网口e1发送给测试管理装置的第一网口p2，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1将测试结果反馈给上位机，实现对该模块功能及性能测试评估。

如图2所示，板上自检类硬件功能模块测试中，上位机与测试管理装置之间的通信同装置辅助类硬件功能模块，在这里不做赘述。上位机发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1接收测试命令，测试管理装置通过测试管理装置的第一网口p2向待测cpu主板发送测试指令，待测cpu板卡通过第一e1网口接收到测试管理装置p2网口转发的测试命令后，待测硬件模块t1进入读写自检测试，产生测试结果，cpu板卡将测试结果通过网口e1反馈给测试管理装置网口p2，最终通过测试管理装置网口p1发送给上位机，实现对该模块功能及性能测试评估。

除了对上述继电保护装置的功能进行检测外，还对对背板引线类硬件功能进行了检测，背板引线类硬件功能模块包括扩展开入、开出、ad采样、键盘、液晶、扩展总线、io信号等。该类模块信号经背板端子连接至辅助测试装置，在辅助测试装置的协助下实现对其功能及性能测试评估。

辅助测试装置为fpga辅助测试板，fpga为核心部件，fpga辅助测试板主要由fpga可编程逻辑器件、电平转换电路、以太网口转接电路及da转换模块等组成。如图3所示，被测板所有背板端子引线经背板全部转接至fpga辅助测试板。被测板通过背板端子上的总线与fpga辅助测试板实现信息交互。fpga可编程逻辑器件通过检测相应背板引线上电平参考信号，产生测试结果并反馈给被测板；或主动给相应背板引线输出电平参考信号，由被测板回读该电平参考信号并产生测试结果。

其中，电平转换电路将背板端子的出口、按键等的24v或5v电平转换为3.3v电平信号接入fpga可编程逻辑器件。以太网口转接电路将cpu板卡背板网口引线转接到fpga辅助测试板前面板上的rj45端子，便于使用。da转换模块主要由微控制器及dc转换芯片组成，通过前端子的串口c1接收测试管理装置串口s1发送的数据包，选择并通过相应通道输出电压或电流模拟量。

cpu板卡通过背板总线实现与fpga辅助测试板交互，由于要测试的不同硬件模块背板引线信号的方向不同，测试实现中会有所不同，如对于ad采样的数字量信号，cpu板卡背板引线信号方向为信号输入的方向；除数字量信号外(扩展开入、开出、ad采样、键盘、液晶、扩展总线、io信号)的其他要检测的信号，cpu板卡背板引线信号方向为信号输出的方向，下面分别具体说明：

1、当cpu板卡背板引线信号方向为信号输入的方向时，包括以下步骤：

a.上位机通过以太网口n1发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1接收测试命令，通过测试管理装置的第一串口s1向辅助测试装置发送用于测试的数字量信号，同时通过测试管理装置的第一网口p2向待测cpu主板发送用于测试的数字量信号。

b.辅助测试装置通过前端子c1接收数字量信号，并发送给待测cpu主板，待测cpu主板通过待测cpu主板的相应端口t1接收数字量信号。

c.辅助测试装置用于将数字量信号通过da转换模块进行数模转换，将数模转换后的模拟量通过辅助测试装置的背板端子发送给待测cpu主板的端口t1，由待测cpu主板对上述模拟量进行模数转换，将模数转换后的数字量与测试管理装置的第一网口向待测cpu主板的第一网口e1发送的用于测试的数字量信号进行比较，待测cpu主板检测数字量信号是否一致，并产生测试结果。

d.待测cpu主板将测试结果通过待测cpu主板的第一网口e1发送给测试管理装置，测试管理装置的通过第一网口p2接收测试结果，测试管理装置再通过第一通讯接口p1将测试结果反馈给上位机，实现对待测cpu主板模块功能及性能的检测。

2、当cpu板卡背板引线信号方向为信号输出的方向时，包括以下步骤：

i例如以开出信号为例，上位机通过以太网口n1发送测试指令，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1接收测试指令，通过测试管理装置的第一网口p2向待测cpu主板的第一网口e1发送用于测试的开出测试命令，开出测试命令通过待测cpu主板的端口t1发送给辅助测试装置，由辅助测试装置检测信号的变化，并产生测试结果，并将结果暂存到fpga内部寄存器中，待cpu板卡通过背板总线读取测试结果。

ii辅助测试装置将测试结果通过背板总线发送给待测cpu主板，待测cpu主板将测试结果通过待测cpu主板的第一网口e1发送给测试管理装置的第一网口p2，测试管理装置通过测试管理装置的第一通讯接口p1将测试结果反馈给上位机。

上述fpga辅助测试板的设计使用为背板引线类硬件功能模块的测试提供了方便，不需要借助产品整装置来完成测试，并且不需要额外的测试设备施加激励，节约了测试成本。

本发明还提供了继电保护cpu主板性能检测方法，该方法的具体实施方式已经在上述实施例中进行了详细的说明，因此，在这里不再赘述。本发明将上述cpu板卡硬件功能模块划分为三大类，按照各类特点，分别采用不同的测试方法，实现了cpu板卡硬件功能模块的自动测试，测试过程无需人工干预，实现了测试过程的自动化，有效避免了人工测试过程中漏测测试项目的问题、错接测试线等造成的质量隐患，节约人工测试过程中多个测试节点所耗费的重复工作时间等，从而节省人力成本，降低维护成本，减少测试出错率，极大缩短产品的生产调试周期。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。