一种保信主站的测试方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统继保保信主站测试领域，具体涉及一种保信主站的测试方法及系统。


背景技术：

2.继电保护故障信息保信主站简称保信主站，安装在电力系统调度控制中心或者地区的，与继电保护子站、故障录波器等装置通讯，完成故障信息处理、分析、发布的硬件及软件系统。该系统提供的保护事件、告警、开关量的实时发布、定值、模拟量、压板的召唤功能、录波的展示分析、故障快速归档等功能有助于电网调度分析人员在故障发生后快速获取电网故障情况、继电保护动作行为和系统恢复情况，借此实现电网故障的快速分析和实时反措，提高调度运行管理水平。继电保护故障信息子站安装在电力系统厂站端，与继电保护装置、故障录波器、安自装置、测控装置、行波测距等装置通讯，完成规约转换、信息采集、存储并与继电保护故障信息保信主站完成信息交互的硬件及软件系统。
3.近些年来，各地洪涝、风暴、地震等自然灾害频发，电力系统在灾害发生地区往往伴随发生电力设施损坏等情况，进而造成区域内电力系统厂站端继电保护装置在短时间内集中、频繁跳闸。当整个区域内的多个厂站故障信息在较短时间内送到保信主站时，保信主站表现出信息发布缓慢、缺失，无法获取故障录波等问题，较严重的情况则表现为保信主站无法进行信息召唤、卡顿等问题。对于此类可能出现的情况，保信主站系统往往只能在事后进行功能分析优化，而无法在投入使用前进行检测，或者只能进行片面的检测。此类问题弱化了保信主站在电网故障分析的作用，甚至于发布片面或者错误的信息，影响使用人员的判断。因此需要对保信主站处理故障的能力进行测试，从而准确评估保信主站面对此类使用场景的运行状况，为开发者提供优化依据，并以此设置相应的验收标准，借此为使用者提供更可靠的保信主站系统。
4.对于保信主站处理故障的能力的检测需要模拟实际的故障工况，现有技术中往往仅在保信主站消息总线或者数据处理中心进行内部数据并发测试或者直接使用子站进行测试；其中，仅在保信主站消息总线或者数据处理中心进行内部数据并发测试无法对包含子站的完整保信主站系统进行测试，而在直接使用子站模拟子站故障数据并发到保信主站的工况时，由于硬件资源和子站程序的限制，无法模拟大量子站接入保信主站的情况，因此难以对保信主站处理并发故障信息的能力进行有效测试。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种保信主站的测试方法及系统，用于解决现有技术中由于硬件资源和子站程序的限制无法模拟大量子站接入保信主站的情况，导致难以对保信主站处理并发故障信息的能力进行有效测试的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种保信主站的测试方法，步骤如下：
7.1)由仿真子站生成故障信息数据并将其转换为规约报文上送到保信主站；所述仿
真子站仅直接生成故障后保护最终产生的故障信息数据；
8.2)通过数据采集模块进行数据采集，并将保信主站各环节传输的数据传输至数据处理模块，由数据处理模块将所述数据分为不同的数据类型；所述保信主站各环节传输的数据包括规约报文对应的故障信息数据；
9.3)由数据处理模块根据归类结果和每类数据的内容，统计故障信息数据从产生到发布的各环节间的传输结果作为测试结果。
10.上述技术方案的有益效果为：仿真子站不对从故障发生到完成故障保护的过程进行模拟，仅直接生成该过程最终产生的故障信息数据，使子站仿真程序极度精简，无需占用较多的软件和硬件资源即可模拟一定数量级的故障信息子站系统，由此能够保证模拟大量子站接入保信主站的情况时不受硬件资源和子站程序的限制。
11.进一步地，所述仿真子站以进程和线程的形式运行，具体运行方式为：将多个线程分别部署在不同的进程中，每个线程模拟一个仿真子站，以生成并发送相应的故障信息数据。
12.上述技术方案的有益效果为：仿真子站以进程和线程的形式运行，所有仿真子站能够运行于一台服务器，也可以进行分组，自由布置在多台服务器上，相比起现有的一台服务器上仅能部署一个仿真子站的设置，进一步降低了仿真子站时所需的硬件条件，籍此使用少量硬件资源实现特定情形任意个保信子站故障信息数据并发到保信主站，解决无法同时提供多个子站进行故障信息数据并发模拟的问题，同时节省了测试成本；将各个线程分组部署在不同的进程中能够避免同一进程中的线程过多导致的算力不足、运行迟缓的情况，以保证仿真子站的模拟效果和整体测试效率。
13.进一步地，所述保信主站各环节传输的数据均需附带对应的时标，且统计故障信息数据从产生到发布的各环节间的传输结果的方式为：
14.根据每类数据的关键字、对应内容以及各条数据的归类结果，获取保信主站各环节传输的各条数据的关键字以及对应内容；根据各条数据的关键字进行匹配，将保信主站从获取规约报文到故障信息数据发布的各环节传输的数据的对应内容进行对比分析，并统计得到故障信息数据从产生到发布的各环节间故障信息数据的缺失数目和延迟时间，作为故障信息数据从产生到发布的各环节间的传输结果。
15.进一步地，所述不同的数据类型包括遥信数据、录波简报数据以及保信主站系统的录波下载生成的报文数据；每类数据的关键字和对应内容具体为：
16.遥信数据的关键字由功能类型和信息序号组合构成，数据内容为dpi数据、子站发送时间和数据接收时间；录波简报数据的关键字由简报标识和录波文件名构成，数据内容为录波名称、子站发送时间和数据接收时间；保信主站系统的录波下载生成的报文数据的关键字为录波文件名，数据内容为下载命令时间和数据传输结束时间。
17.进一步地，得到所述传输结果后，还通过人机界面对各延迟时间对应的故障信息数据量以及缺失数目进行展示。
18.上述技术方案的有益效果为：将测试结果分类在人机界面进行展示，能够使得测试结果更加直观。
19.进一步地，所述保信主站各环节传输的数据还包括保信主站将规约报文转换为其内部可识别的信息数据和人机界面所展示数据。
20.进一步地，将仿真子站生成的故障信息数据转换为规约报文上送到保信主站的方式为：
21.将需要上传的仿真子站生成的故障信息数据的状态配置为发送，在将故障信息数据配置为发送的同时开始准备对应的规约报文，准备完毕后添加到发送队列，按照设定的发送时间进行报文发送，在发送时更新规约报文的故障时间和子站接收时间，以获取故障信息数据在相应环节间的传输结果。
22.上述技术方案的有益效果为：模拟过多的故障信息数据时，故障信息数据转换到报文需要一定的时间，如果在发送时才进行报文转换将出现发送时间不确定的情况，因此将报文提取准备完再发送，能够准确控制发送时间。
23.进一步地，所述故障信息数据包括保护的动作、告警、开关量变位信息以及录波简报。
24.进一步地，所有仿真子站的模拟采用同一种子站保护信息模型。
25.上述技术方案的有益效果为：使得对各仿真子站的模拟无需配置多种保护信息模型，由此进一步简化模拟子站所使用的仿真程序。
26.本发明还提供了一种保信主站的测试系统，包括仿真子站、数据采集模块和数据处理模块，还包括处理器，用于执行程序指令，以实现如上述的保信主站的测试方法。
27.所述保信主站的测试系统能够实现与上述的保信主站的测试方法相同的有益效果。
附图说明
28.图1为本发明保信主站的测试系统实施例中测试系统的结构框图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
30.保信主站的测试方法实施例：
31.本实施例提供了一种保信主站的测试方法的技术方案，步骤如下：
32.1)由仿真子站生成故障信息数据并将其转换为规约报文上送到保信主站；仿真子站仅直接生成故障后保护最终产生的故障信息数据；
33.本实施例中，仿真子站不对从故障发生到保护的过程进行模拟，仅直接生成该过程最终产生的故障信息数据，相当于使用保信子站的模型，直接根据模型配置，自我生成故障信息数据直接发送到主站，使子站仿真程序极度精简，无需占用较多的软件和硬件资源即可模拟一定数量级的故障信息子站系统，由此能够保证模拟大量子站接入保信主站的情况时不受硬件资源和子站程序的限制。
34.仿真子站以进程和线程的形式运行，具体运行方式为：将多个线程分别部署在不同的进程中，每个线程模拟一个仿真子站，以生成并发送相应的故障信息数据。由于仿真子站通过线程模拟，因此所有仿真子站能够运行于一台服务器，也可以进行分组，自由布置在多台服务器上，相比起现有的一台服务器上仅能部署一个仿真子站的设置，进一步降低了仿真子站时所需的硬件条件，籍此使用少量硬件资源实现特定情形任意个保信子站故障信
息数据并发到保信主站，解决无法同时提供多个子站进行故障信息数据并发模拟的问题，同时节省了测试成本；以进程和线程形式运行的仿真子站使用的工控机对cpu、ram、rom、网络带宽要求较低，可使用一个较高性能服务器来模拟上百个子站；将各个线程分组部署在不同的进程中能够避免同一进程中的线程过多导致的算力不足、运行迟缓的情况，以保证仿真子站的模拟效果和整体测试效率。
35.本实施例中，可以通过配置管理模块配置子站故障信息点表数据以及子站仿真系统运行参数，配置的参数包括模拟子站个数、仿真程序启动进程数、线程数、仿真源的ip以及每套保护可选择的具体上送的保护事件信息、事件返回时间、是否重合闸、重合闸后保护动作行为，还包括重合闸后保护动作行为对应的保护动作时间和各子站上送保护事件时间；由于测试时仅需模拟多子站并发故障信息到主站的场景，故子站保护信息配置可以仅选取一个典型变电站中的子站模型，即所有的仿真子站均可采用同一种子站的保护信息模型，由此进一步简化模拟子站所使用的仿真程序。
36.其中，将仿真子站生成的故障信息数据转换为规约报文上送到保信主站的方式为：将需要上传的仿真子站生成的故障信息数据的状态配置为发送，在将故障信息数据配置为发送的同时开始准备对应的规约报文，准备完毕后添加到发送队列，按照设定的发送时间进行报文发送，在发送时更新规约报文的故障时间和子站接收时间。为了避免模拟过多的故障信息数据时，故障信息数据转换到报文需要一定的时间，如果在发送时才进行报文转换出现的发送时间不确定的情况，因此将报文提取准备完再发送，能够准确控制发送时间。规约报文的故障时间和子站接收时间属于报文的固定内容，规约报文的故障时间即对应了故障信息数据的产生时刻，子站接收时间则是对应了故障信息数据发送到子站的时刻，根据规约报文的故障时间和子站接收时间的时间差、主站记录的报文接收和子站接收时间的时间差，取得从故障信息数据产生到子站接收和从子站发送到主站接收这两个环节所用的时间。
37.故障信息报文准备完毕后，各仿真子站线程根据设置的发送时间依次开始故障信息报文的发送；实际工况下由于不同型号故障信息子站系统原理和硬件性能的差距，虽然在电网故障发生时，有多个保护同时有故障信息事件主动上送，但是还是存在有些子站无法在极短时间内同时处理完成，并将转换的与主站的通讯报文压入发送缓冲区，因此发送时间较为滞后的情况；为模拟此类情形，本实施例对各个子站的规约报文发送时间没有特殊限制，自由配置一次发送故障信息数量和发送间隔。
38.2)通过数据采集模块进行数据采集，并将保信主站各环节传输的数据传输至数据处理模块，由数据处理模块将这些数据分为不同的数据类型；保信主站各环节传输的数据包括规约报文对应的故障信息数据；
39.本测试系统数据采集模块采集的故障信息数据仅包括保信主站系统的各关键环节的输入和输出数据，其中包括规约报文传输数据。根据上述策略，在保信主站的各环节使用数据采集模块提供的数据输入接口进行主站故障信息数据的采集；由于主站内部数据格式的问题，采集的数据可为主站原始数据，或者故障信息在主站的唯一标识加变位信息，录波简报只需采集录波文件名称；上述的各类主站故障信息数据均需附带故障信息数据的生成时间。
40.保信主站各环节传输的数据均需附带对应的时标，且统计故障信息数据从产生到
发布的各环节间的传输结果的方式为：根据每类数据的关键字、对应内容以及各条数据的归类结果，获取保信主站各环节传输的各条数据的关键字以及对应内容；根据各条数据的关键字进行匹配，将保信主站从获取规约报文到故障信息数据发布的各环节传输的数据的对应内容进行对比分析，并统计得到故障信息数据从产生到发布的各环节间故障信息数据的缺失数目和延迟时间，作为故障信息数据从产生到发布的各环节间的传输结果。
41.其中，数据处理模块将原始的报文数据按照子站、装置和故障信息数据类型分层归类，由于一个子站包含多个装置，一个装置包含多种类型的故障信息数据，则将一个故障信息数据类型的故障信息数据(如动作)设为一个最小的归类单元；因此子站、装置和故障信息数据类型是从不同规模来对故障信息数据做分类、统计，如某组故障信息数据属于哪种故障信息数据类型、又属于哪个装置、属于哪个子站；本实施例中，规约报文对应的故障信息数据包括遥信数据(保护的动作、告警、开关量变位信息)以及录波简报，则针对故障信息数据进行归类时，不同的数据类型包括遥信数据、录波简报数据以及保信主站系统的录波下载生成的报文数据。
42.3)由数据处理模块根据归类结果和每类数据的具体内容，统计故障信息数据从产生到发布的各环节间的传输结果作为测试结果。
43.针对故障信息数据进行归类时，每类数据的关键字和对应内容具体为：遥信数据的关键字由功能类型和信息序号组合构成，数据内容为dpi数据、子站发送时间和数据接收时间；录波简报数据的关键字由简报标识和录波文件名构成，数据内容为录波名称、子站发送时间和数据接收时间；保信主站系统的录波下载生成的报文数据的关键字为录波文件名，数据内容为下载命令时间和数据传输结束时间。
44.在通过数据采集模块进行数据采集前，先通过网络报文采集模块采集主站和子站仿真系统之间传输的数据，过滤出规约报文，以获取每条报文的接收时间，这里的每条报文的接收时间指的是tcp传输过程中，主站收到报文的时间。
45.数据处理模块将采集到的主站各环节数据进行一一对比分析后，根据各条数据的关键字进行匹配，计算从产生到发布的各环节的规约报文对应的故障信息数据及各环节间的时间差，获取主站从采集报文到可用于发布的规约报文对应的故障信息数据以及各环节之间的故障信息数据的缺失数目、延迟时间，对于录波下载的信息，则计算从录波简报发送到主站到录波下载完成的时间差；获取上述数据后按照全量数据、发送时间、子站等角度，分别以热力图和百分比的形式对各延迟时间的故障信息数据量、缺失数目作为测试结果进行展示，如将从产生到发布的各环节各个环节间的传输结果在人机界面按全量数据、子站数据分别以时间差、数据条目数为横纵轴以散点图绘制并连线，作为测试结果进行展示，显示每个时间差对应的数值、百分比，并以热力图辅助展示，按照每毫秒的数量计算其标准差。
46.综上，保信主站各环节传输的数据还包括保信主站将规约报文转换为其内部可识别的信息数据和人机界面所展示数据，分别用于主站内部的信息传输以及主站向人机界面展示测试结果。
47.保信主站的测试系统实施例：
48.本实施例提供了一种保信主站的测试系统的技术方案，参照图1，其中保信主站的主站层仅展示典型主站模块，包括采集器、消息中心和数据库；采集器或称主站前置，为主
站系统和子站直接通信模块；消息中心，为主站系统各模块消息中转模块，可为消息总线或其它形式的消息接收、分发中间件；数据库表征主站系统将采集器采集到的报文已转化了可用于存储和展示的熟数据，为主站系统最终形式的故障信息数据。
49.本实施例中的测试系统包括仿真子站、数据采集模块和数据处理模块，还包括处理器，用于执行程序指令，以实现如上述保信主站的测试实施例中的保信主站的测试方法。由于该测试系统的具体运行过程及工作原理已经在上述进行了详细说明，此处不再赘述。
50.本发明具有如下特点：
51.1)仿真子站不对从故障发生到保护的过程进行模拟，仅直接生成该过程最终产生的故障信息数据，相当于使用保信子站的模型，直接根据模型配置，自我生成故障信息数据直接发送到主站，使子站仿真程序极度精简，无需占用较多的软件和硬件资源即可模拟一定数量级的故障信息子站系统，由此能够保证模拟大量子站接入保信主站的情况时不受硬件资源和子站程序的限制。
52.2)仿真子站以进程和线程的形式运行，所有仿真子站能够运行于一台服务器，也可以进行分组，自由布置在多台服务器上，相比起现有的一台服务器上仅能部署一个仿真子站的设置，进一步降低了仿真子站时所需的硬件条件，籍此使用少量硬件资源实现特定情形任意个保信子站故障信息数据并发到保信主站，解决无法同时提供多个子站进行故障信息数据并发模拟的问题，同时节省了测试成本；将各个线程分组部署在不同的进程中能够避免同一进程中的线程过多导致的算力不足、运行迟缓的情况，以保证仿真子站的模拟效果和整体测试效率。
53.3)所有的仿真子站均可采用同一种子站的保护信息模型，由此进一步简化模拟子站所使用的仿真程序；
54.4)自动进行故障信息数据的采集和处理，并且将测试结果分类在人机界面进行展示，使得测试结果更加直观。
55.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。