一种数字化变电站整站信息智能对点的测试系统及方法与流程

本发明涉及电力系统自动化调试装置及方法，具体涉及一种数字化变电站整站信息智能对点的测试系统及方法。

背景技术：

通常变电站内的对点测试由遥信对点、遥测对点、远方遥控对点以及保护信息(动作信息、告警信息)对点等4个部分组成。对于采用模拟量电压电流输入、硬接点开入开出的常规变电站只能通过人工方式给对应装置施加模拟量或开入信号，通过远动装置后台查看信号变化是否正确。

随着数字化变电站的推广应用，站内各智能电子设备(intelligentelectronicdevice，ied)采用iec61850标准建模，以iec61850-9-2报文代替模拟量电压电流的输入，以面向通用对象的变电站事件(genericobjectorientedsubstationevent，goose)报文取代了硬接点的开入开出，使得整站装置的通讯信息包含在了变电站配置文件(substationconfigurationdocument，scd)中，这给直接从scd文件中提取对点虚端子、控制信号、控制压板等测试项带来了可能。

目前数字化变电站整站信息的对点工作还是采取人工方式逐个测试，通常每个变电站需要对点测试的信号都有好几千个，这给现场调试人员带来了极大的工作量，而且由于数量庞大人工对点的过程中还极易出错，给变电站的正常投运带来安全隐患。

技术实现要素：

发明目的：基于以上问题，本发明提出一种基于数字化变电站整站信息智能对点的测试系统。

本发明的另一目的还在于提出一种数字化变电站整站信息智能对点的测试方法。

技术方案：一种数字化变电站整站信息智能对点的测试系统，包括：对点服务器、与对点服务器无线连接的智能对点测试仪、与对点服务器和智能对点测试仪均通信连接的智能变电站设备，智能变电站设备包括：远动装置和若干待测ied装置，所述若干待测ied装置经由站控层网络交换机连接至远动装置，并且与智能对点测试仪直接连接；远动装置连接至对点服务器。其中，对点服务器用于通过解析scd文件和104点表文件，根据语义信息匹配建立变电站信息数据与远动点表数据的对应关系，生成测试方案并下发给智能对点测试仪；对点服务器还用于从智能对点测试仪接收测试数据，生成测试报告；智能对点测试仪用于从对点服务器接收测试方案，驱动对点服务器通过104规约实现对待测ied装置的遥信/遥测信号的读取和遥控操作，并通过mms规范直接从待测ied装置读取装置数据，进行测试判断，并将测试数据上送给对点服务器。

对点服务器作为智能对点测试系统的服务端，包括：

scd文件解析和提取模块，用于读取并解析scd文件，提取ied装置信息和ied装置的sv、goose信息以及遥信、遥测和遥控数据集信息；

excel点表解析模块，用于读取并解析104点表excel文件，按遥信、遥测、遥控信息进行分类，形成104点表信息；

智能匹配模块，用于分别对scd文件提取的信息以及104点表信息进行分析，提取语义信息，根据语义信息进行匹配并建立每个104点表中的信息点、scd文件模型数据点、scd文件输入输出通道的一一对应关系表；

智能生成模块，用于遍历对应关系表中每个对应关系，根据输入输出通道类型，在预先设置的对点功能模板类库中查找对应的对点功能模板类，将对应关系传入对点功能模板类完成实例化，生成测试方案以及智能对点测试仪的配置文件；

测试任务管理模块，用于对整站测试任务进行管理，依次将各ied装置的测试方案传递给智能对点测试仪；

服务端通讯模块，用于和智能对点测试仪进行通信，相互间传递测试参数信息、配置文件信息以及测试报告数据；

测试报告管理模块，用于将智能对点测试仪传递过来的测试结果自动填入对应测试报告，并对各ied装置的生成报告按装置型号、名称和报告生成时间进行命名分类，对于含不合格项的报告给出标注提示；

104规约模块，具有104通讯规约的实现功能，用于根据测试方案中的参数设置完成与远动装置的通讯，实现各ied装置上送的遥信信号的读取，发送命令读取各ied装置的遥测量的值，发送各类遥控命令实现压板投退、定值区号的切换。

智能对点测试仪作为智能对点测试系统的测试端，包括：

测试端通讯模块，用于和服务端通讯模块进行通信，实现对点测试仪与对点服务器通讯，其功能包括：下载单装置测试方案、上传测试报告数据、发送104通讯命令、获取104规约报文数据；

mms通讯模块，用于通过mms规范与被测ied装置进行通信，解析mms报文、读取被测ied装置的数据；

单装置测试方案执行模块，基于从对点服务器得到的单装置测试方案和104规约报文，以及从被测ied装置得到的mms报文和ied装置数据，执行测试判断并将测试结果发送到对点服务器；

61850功能模块，根据配置文件模拟对应的智能变电站ied装置，输出sv、goose，接收并采集被测ied装置的goose输出报文；此模块还包含一对开关量输出和一对开关量输入。

一种利用上述测试系统进行数字化变电站整站信息智能对点的测试方法，包括以下步骤：

步骤1、对点服务器对scd文件和104点表文件进行解析，根据语义信息建立每个104点表中的信息点与scd文件数据通道的一一对应关系表，生成ied装置的测试方案以及智能对点测试仪的配置文件，将测试方案和配置文件下发给智能对点测试仪；

步骤2、智能对点测试仪从对点服务器接收测试方案，驱动对点服务器通过104规约实现对智能变电站设备的遥信/遥测信号的读取和遥控操作，并通过mms规范直接从智能变电站设备读取装置数据，进行测试判断，并将测试结果上报给对点服务器；

步骤3、对点服务器从智能对点测试仪接收测试数据，生成测试报告。

其中，ied单装置测试方案包括继电保护远方遥控测试方案、遥控测试方案、遥信测试方案、遥测测试方案、测试仪配置文件，其中，继电保护远方遥控测试方案包括远方压板操作测试方案和定值区切换测试方案；在完成scd文件中所有ied装置的单装置测试方案生成后，将各单装置测试方案上传数据库，形成整站测试任务。

有益效果：

1、本发明的对点服务器采用智能匹配模块和智能生成模块，能够快速且准确地解析、读取并匹配scd和点表的信息，进而生成测试仪配置文件，这极大地提高了配置文件的准确性和标准化程度，减少了配置文件对比和检验的工作量，为实现快速准确的智能对点测试打下坚实的基础。

2、本发明的智能对点测试仪，通过测试连接线对待测ied装置施加故障量，驱动远动装置通过104规约获取遥信/遥测/遥调信号，同时通过其他连接方式从待测装置获取装置数据，实现测试方案的自动执行。这样的方式极大地提高了工作效率，降低了成本，缩短了调试工期，解决了现有数字化变电站中的信号对点工作采用人工对点方式，实际工作量大且繁琐的问题。并且，正常数字化变电站内的对点信号至少在5000条以上，智能对点的方式保证了测试的正确性，解决了当前采用人工对点的方式极易出错、若采用多次测试的方式又将延长调试工期的问题。

3、数字化保护装置或测控装置的遥信信号数量庞大，采用智能对点的方式能涵盖装置绝大部分的遥信信号测试，提高了测试的完成质量，降低变电站投运后的潜在风险；解决了现有实际测试只测试了装置故障、装置异常等等主要的遥信信号的问题。

附图说明

图1为本发明的智能对点测试系统整体结构图；

图2为本发明的各装置连接示意图；

图3为本发明的测试方案生成流程图；

图4为本发明的对点系统测试端的结构框图；

图5为本发明的对点系统服务端的结构框图；

图6为本发明智能匹配后生成的映射关系表的示例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，一种数字化变电站整站信息智能对点的测试系统包括：对点服务器、智能对点测试仪、保护/测控装置(即待测ied装置)、站控层网络交换机和远动装置，其中，对点服务器与远动装置通过网线连接，对点服务器与智能对点测试仪通过无线网络建立连接，智能对点测试仪与保护/测控装置通过光纤和网线建立双路连接，保护/测控装置与站控层网络交换机通过网线连接，站控层网络交换机与远动装置通过网络线连接，远动装置与上位机pc(即对点服务器)通过网线连接，形成闭环测试回路。其中，对点服务器作为智能对点测试系统的服务端，智能对点测试仪端作为对点测试系统的测试端。对点测试系统服务端包括scd文件解析及信息提取模块、excel点表解析模块、智能匹配模块、智能生成模块、测试任务管理模块、单装置测试方案执行模块、服务端通讯模块、测试报告管理模块和104规约模块，对点测试系统测试端包括测试端通讯模块、mms通讯模块、单装置测试方案执行模块以及61850功能模块。这些模块采用arm芯片或fpga芯片实现，并如图4和图5所示建立连接关系，通过各自的处理以及互相之间的配合实现信息和数据的传送，完成测试任务。服务端通讯模块和测试端通讯模块采用arm芯片来完成服务器程序与测试端程序之间的通讯，相互间传递测试参数信息、配置文件信息、测试报告数据等。

利用本系统，首先要生成测试方案。参照图3-图5，scd文件解析及信息提取模块完成对scd文件的解析，并完成对ied装置信息以及ied装置的sv、goose信息以及遥信、遥测和遥控数据集信息的提取；excel点表解析模块完成对excel格式点表的读取及解析，将其按测试类型分类，分为遥信、遥测、遥控信息，分类完成后将逐个对点信息传递给智能匹配模块。

智能匹配模块完成按照测试类型的要求对逐个对点信息在scd文件提取信息的查找，根据信号所在装置名称找到对应装置ied的信息，再按信号名称匹配对应的遥信、遥测、遥控信号。图6示出了得到的映射关系表的示例。

智能生成模块用于自动生成测试方案：

(1)对于遥信、遥测测试方案的自动生成：智能生成模块根据从scd文件提取的各ied装置的遥信、遥测数据集信号类型智能匹配对应测试方法，根据信号名称从预先编辑的针对不同类型的遥信、遥测信号测试对点功能模板类库中查找适合的对点功能模板类完成替换，同时根据对应的goose控制块通道完成测试仪配置文件的生成。具体地，遥信测试方案生成过程为：a)智能分析104点表遥信数据、ied装置遥信数据、ied装置goose输入通道数据、与被测ied装置相关联的各ied装置的goose输出通道数据，提取各数据语义信息，根据语义信息智能建立104点表遥信数据与其他三种数据的一一对应的映射关系表；b)遍历映射关系表的每个映射关系，获取遥信测试对点功能模板类，将映射关系传入对点功能模板类，实例化生成遥信测试方案。其中，遥信测试对点功能模板类描述了遥信测试流程和方法，包括控制对点测试仪输出goose报文、通过mms规范解析被测ied装置的遥信报文、通过104规约解析遥信报文，以及根据这些信息进行结果判断的脚本。

遥测测试方案生成过程为：a)智能分析104点表遥测数据、ied装置遥测数据、ied装置sv输入通道数据、与被测ied装置相关联的各ied装置的sv输出通道数据，提取各数据语义信息，根据语义信息智能建立104点表遥测数据与其他三种数据的一一对应的映射关系表；b)遍历映射关系表的每个映射关系，获取遥测测试对点功能模板类，将映射关系传入对点功能模板类，实例化生成遥测测试方案。其中，遥测测试对点功能模板类描述了遥测测试流程和方法，包括控制对点测试仪输出sv报文、通过mms规范读取被测ied装置的遥测数据、通过104规约解析遥测数据，以及根据这些信息进行结果判断的脚本。

(2)对于遥控测试方案的自动生成：智能生成模块需根据scd文件中各ied装置的压板、定值区等信息生成对应测试方案，方案中包含对应压板投退、定值区号切换等命令，命令发送完成后固定时间，自动读取相应遥信信号或读取压板或定值区号的当前状态，完成测试结果判断。遥控测试方案生成过程具体如下：a)智能分析104点表遥控数据、ied装置遥控数据、ied装置遥信数据、104点表遥信数据，提取各数据语义信息，根据语义信息智能建立104点表遥控数据与其他三种数据的一一对应的映射关系表；b)遍历映射关系表的每个映射关系，获取遥控操作测试对点功能模板类，将映射关系传入对点功能模板类，实例化生成远方压板操作测试方案。所述遥控操作测试对点功能模板类描述了遥控操作测试流程和方法，包括发送104遥控命令、通过mms规范读取被测ied装置的报文命令、通过104规约解析遥信报文命令、调用对点测试仪获取被测ied装置的gooseuot通道变位，以及根据这些信息进行结果判断的脚本。

具体地，继电保护远方遥控测试方案包括远方压板操作测试方案和定值区切换测试方案，其生成过程为：a)智能分析104点表的继电保护远方遥控数据与被测ied装置的压板数据集、定值区数据集数据，提取语义信息，根据语义信息智能建立继电保护远方遥控数据与其他两种数据一一对应的映射关系表；b)遍历映射关系表的每个映射关系，获取远方压板操作测试对点功能模板类，将映射关系传入对点功能模板类，实例化生成远方压板操作测试方案；c)获取定值区操作测试对点功能模板类，将映射关系传入对点功能模板类，实例化生成定值区切换操作测试方案。其中，远方压板操作测试对点功能模板类描述了远方压板操作测试的流程和方法，包括发送104远方压板操作命令、通过mms规范读取被测ied装置的报文命令、通过104规约解析遥信报文的命令，以及测试结果判断的脚本。定值区操作测试对点功能模板类描述了定值区切换的测试流程和方法，包括发送104远方定值区切换命令、通过mms规范读取被测ied装置的报文命令、通过104规约解析遥信报文的命令，以及测试结果判断的脚本。

(3)对于保护信息对点测试方案：根据需要测试的功能查找到对应子模块完成模型替换，获取保护信息遥信报文后完成对测试结果的判断，同时根据测试对点功能模板类完成测试仪配置文件的智能配置。

在完成单装置的各项测试方案和对应配置文件生成后，智能生成模块自动将各装置测试方案合并至数据库中，形成整站测试任务。

测试方案生成后，测试任务管理模块完成对整站测试任务的管理，依次将各待测装置的测试方案传递给智能对点测试仪中的单装置测试方案执行模块，进行智能对点测试。

单装置测试方案执行模块采用arm芯片，执行以下操作：1)完成对单装置测试方案的加载，通过方案中的参数设置驱动智能对点测试仪发送报文给被测ied装置；2)调用61850功能模块，根据配置文件模拟对应的智能变电站ied装置，输出sv、goose，接收并采集被测ied装置的goose输出报文；3)驱动对点服务器执行104规约通讯命令、获取104规约报文，并驱动104规约模块读取被测ied装置上送给后台的遥信、遥测信号，对于遥控信号的测试，单装置测试方案执行模块加载测试模板驱动104规约模块完成通讯命令的发送，固定延时后读取压板、定值区号等的当前状态或读取对应的遥信报文。104规约模块具有104通讯规约的实现功能，能根据测试方案中的参数设置完成与远动装置的通讯，实现各ied装置上送的遥信信号的读取，也能发送命令读取各ied装置的遥测量的值，发送各类遥控命令实现压板投退、定值区号的切换等。4)调用mms规约模块，mms规约模块采用arm芯片，实现与被测ied装置通讯，解析报文以及读取数据；5)执行结果判断脚本，进行结果判断；6)将测试结果发送到测试服务器。

测试完成后，智能对点测试仪将测试结果上报对点服务器。测试报告管理模块将单装置测试方案执行模块传递过来的测试结果自动填入对应测试报告，并对各装置的生成报告按装置型号、名称、报告生成时间进行命名分类，对于含不合格项的报告给出标注提示。

以上描述了本系统的构成以及利用本系统进行对点测试的过程。在实际应用中，当变电站内装置单体调试完成后，整站scd文件基本更新完毕，测试系统根据scd文件与对应excel格式104点表智能匹配对点测试信号，完成单装置测试方案及对应单装置配置文件的生成，将各装置配置方案进行合并生成整站测试任务。

智能对点测试时，按附图1和图2接好系统硬件结构，根据被测装置的先后顺序，将测试仪通过光纤线与被测装置连接。智能对点测试仪的对外接口包括两对光口、一个网口、一个无线网卡、一对开入和一对开出，其光口通过光纤连接待测ied装置的光口，其网口通过网线连接待测ied装置的网口，并且其无线网卡通过无线网络与对点服务器连接。测试时，对于遥信、遥测的对点测试，测试方案执行模块加载测试方案，根据方案中的参数测试，驱动对点测试仪驱动模块控制测试仪输出对应报文，被测装置收到报文后产生对应遥信变位或遥测量的变位，主动或被动上召入站控层网络，传至远动装置，通过104规约模块完成对104报文的解析，判断测试结果是否正确，将测试结果填入标准报告。对于遥控对点测试，测试方案执行模块加载测试方案，通过104规约模块远方投退对应压板或切换对应定值区，切换完成后读取当前压板状态或当前定值区，确认测试结果是否合格，并将结果填入标准报告。

根据本发明的另一实施方式，在生成配置文件后，对配置文件进行静态测试和动态测试后，再执行测试方案。其中，静态测试包括如下过程：校验不同icd文件之间的一致性，检查待测装置的信息模型及其配置文件是否符合iec61850标准；进行scd文件的标准化校验和同一工程不同类型模型文件的一致性校验；测试内容包括：icd文件测试、scd文件测试和cid文件测试。校验站控层和过程层，具体为通过站控层mms通信服务接口联机获取待测装置的动态模型和数据，将获取的动态模型和数据与离线的cid或sid数据进行对比，检查两者的一致性。通过报文分析记录模块发记录ied发出的goose报文，分析各项报文参数是否与scd文件内的信息一致。对于输入虚端子，通过测试仪解析scd文件生成goose/sv报文并发送到ied，根据观察到的动作行为判断配置是否正确。

静态测试完成后，校验虚回路的正确性，包括导入scd文件，依据scd文件对ied装置进行分类及规范化标识，依据智能变电站的设计规范和相关知识形成各ied装置的虚端子发送/接收审查模板，提取对比关键词，生成相应的模板，依据生成的模板对导入的scd文件进行自动审查，图形化展示审查结果。

动态测试包括如下过程：利用xml解析器读取并解析scd文件，提取待测ied中mms访问点下的模型信息；将提取的ied各层模型信息映射到mms对象空间中，建立本地模型库，以客户端模式与被测ied通信，通过acsi读取模型服务在线读取ied的模型信息，建立在线模型库；利用acsi读取模型服务访问ied，在网络应用层得到的返回值是以mms对象形式存在的模型信息，对比获得的本地模型信息和在线模型信息，检测是否一致；其中，对比本地模型信息和在线模型信息的过程具体为：对本地模型在内存中的树进行广度优先遍历，判断叶子所包含的各层次的节点是否存在于scd模型树中，若存在，将对应的节点置上标志t，反之，在界面提示不匹配信息；重复上述遍历及判断步骤直至在线模型的所有叶子校验完毕。

校验虚回路正确性的过程进一步为：生成包含智能站继电保护相关设备的虚端子连线数据库，按照电压等级、ied类型建立相应的超文本标记语言格式的模板文件：对scd文件中的ied设备进行标注，导入scd文件，检测ied对应的各项数据，提取ied列表，并分类标识；依据ied类型，读取模板文件，检查scd文件中的各节点，对各节点下的doname描述进行匹配；搜索scd文件中的节点数据，构建引用地址，找出各引用地址的对应的虚端子描述，将该虚端子描述与模板定义的端子匹配；采用引用地址的方式，依次对压板条目数和虚端子引用路径进行匹配，输出虚端子描述、压板条目数和虚端子引用路径的匹配结果并展示。

进一步地，建立相应的超文本标记语言格式的模板文件的过程具体为：建立超文本标记语言格式的sv输入虚端子检查模板，goose输入虚端子检查模板，定义虚端子描述及含义，并依据每一具体的虚端子含义构建校核关键词；建立超文本标记语言格式的sv输出虚端子检查模板，goose输出虚端子检查模板，定义虚端子描述及含义构建校核关键词；建立超文本标记语言格式的sv输入软压板、goose输入/输出软压板检查模块，定义软压板描述和含义，构建该校核关键词。

整站对点测试方案的智能生成方法如下：根据整站scd文件和104点表文件(excel格式文件)自动生成整站对点测试方案和测试仪iec61850智能配置文件。遥信自动对点方法如下：根据测试方案自动驱动智能对点测试仪输出goose虚端子变位报文给保护/测控装置，同时自动读取上送给远动装置的遥信报文，自动完成测试结果评估。遥测自动对点方法：自动驱动测试仪输出设定遥测值的采样值报文，并能自动读取远动装置的遥测报文，完成结果评估。遥控自动对点方法：自动远方投退遥控压板、切换定值区，通过自动读取压板、定值区状态，完成结果评估。保护信息自动对点方法：自动修改定值、投退压板，施加保护测试激励量产生保护动作、告警事件，自动获取保护信息遥信报文，完成结果评估。