南京國電南自電網(wǎng)自動化有限公司 龔宏奎 姚 亮 陳 瀟

隨著社會經(jīng)濟進步和工業(yè)化進程的加劇，用電需求空前高漲，用電量的攀升使得整個電力系統(tǒng)結構日趨復雜，智能變電站作為電力系統(tǒng)重要構成部分得到了飛快發(fā)展，電網(wǎng)的安全性要求也越來越高，對整個電網(wǎng)系統(tǒng)起保護作用的繼電保護裝置也更復雜，這就對裝置的測試提出更高要求。測試過程中所積累的測試數(shù)據(jù)和測試用例也快速增長，迫切需要對其進行科學有效的管理，且對于自動測試系統(tǒng)的統(tǒng)一組織和安全性也亟需加強。

互聯(lián)網(wǎng)云技術日漸發(fā)展成熟，借助云技術先進模式和方法搭建自動測試系統(tǒng)。將該系統(tǒng)部署在云端、構建云平臺，并基于數(shù)據(jù)共享的實驗室測試服務集成平臺采用平臺化的設計思路，根據(jù)設定的裝置測試方案自動完成測試、自動生成標準格式的測試報告。通過對自動測試平臺標準流程的數(shù)據(jù)分析，進行統(tǒng)一建模，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、傳輸、訪問功能，形成自動測試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，從而提高所內(nèi)測試服務水平，為后期開展測試大數(shù)據(jù)的高級分析工作奠定基礎。

1 云平臺的自動測試技術研究

1.1 基于云平臺的自動測試系統(tǒng)結構設計

本文采用平臺化的設計思想，利用面向?qū)ο蟮某橄蠓治龇椒?，為繼電保護裝置的測試引入了全新的測試理念和軟件技術。系統(tǒng)設計包括測試儀接口層、自動測試層、云平臺層三個層次，每個層次都有標準的數(shù)據(jù)接口和程序控制接口。

其中測試儀器接口層為控制測試儀的驅(qū)動程序?qū)?，主要負責與測試儀硬件進行通訊，控制測試儀進行電壓、電流的輸出和開關量的翻轉(zhuǎn)，從測試儀讀取開入量的動作時間等信息。

自動測試層包括自動測試控制平臺和通訊規(guī)約平臺、測試用例開發(fā)平臺三個部分。自動測試控制平臺用于具體測試任務，提供一個試驗過程中人機對話的環(huán)境，并利用模板開發(fā)平臺開發(fā)的保護測試用例進行測試。通過該平臺所提示的信息，試驗人員能輕松方便地進行自動測試；通訊規(guī)約平臺供自動測試控制平臺訪問內(nèi)部通訊服務功能，實現(xiàn)與被測保護裝置的通訊；測試用例開發(fā)平臺包括測試模板和報告模板編輯，使用面向?qū)ο蟮慕Y構化的信息描述方式，保存記錄了被測保護裝置的設備數(shù)據(jù)模型、被測裝置的測試流程、被測裝置的各種測試項目。報告模板文件為Word 文檔，描述標準報告格式和測試模板中參數(shù)數(shù)據(jù)、結果數(shù)據(jù)填寫到Word文檔中的位置[1]。

基于云存儲和云服務的云平臺層包括云平臺和云終端，云平臺提供測試服務、文件管理服務，測試服務包括測試用例智能生成服務、測試遠程協(xié)助服務，文件管理包括測試用例管理、測試報告管理；云終端使用云服務，使用云平臺提供的裝置測試用例以及相關服務，反饋測試數(shù)據(jù)和報告到云平臺進行存儲。

1.2 測試用例開發(fā)技術分析

測試用例開發(fā)部署于云端，測試用例開發(fā)技術可實現(xiàn)測試用例、測試用例模板的編輯和保存功能。本文研究高效、易用的開發(fā)測試用例模板平臺方案，能快速編輯測試用例模板、對測試用例模板進行快速測試驗證；實現(xiàn)發(fā)布測試用例至云端測試用例資源庫，并能在線維護測試用例資源庫。依托智能生成技術，根據(jù)被測設備的設備數(shù)據(jù)模型明細和測試要求，智能分析設備數(shù)據(jù)模型明細，根據(jù)分析結果從云端智能選擇測試用例模板，智能自動生成被測裝置的測試用例。

測試模版編輯平臺設計。根據(jù)保護裝置的檢驗規(guī)程和標準，實現(xiàn)對被測保護裝置測試模板的編輯。各種型號的保護裝置測試項目都各有其不同的地方，因此系統(tǒng)必須實現(xiàn)測試模板的編輯。測試模板編輯平臺根據(jù)測試標準的要求，編輯符合測試現(xiàn)場要求的測試序列。測試模板的編輯包括外部配置文件、基礎編輯功能、子模板功能模塊。外部配置文件用于配置通訊命令、電氣測試項目及定義和保存測試模版引用的腳本?；A編輯功能包括項目分類編輯平臺、提示信息編輯平臺、設備數(shù)據(jù)模型導入模塊、模型編輯平臺。子模板功能模塊包括測試子模板模塊、子模板實例化模塊和子模板實例化工具模塊。

報告模版編輯平臺設計。自動測試的最終目的就是能夠自動生成標準格式的測試報告，各保護型號需要生成的報告都不一樣，因此系統(tǒng)須具備報告編輯功能，設計報告模板編輯平臺，實現(xiàn)將測試模板中的數(shù)據(jù)與報告文檔位置進行關聯(lián)。報告模板編輯平臺直接打開Word 程序，在Word 程序中執(zhí)行相關的操作（圖1）。

圖1 報告模版編輯平臺圖

1.3 自動測試系統(tǒng)閉環(huán)方式設計

自動測試能夠進行的先決條件是必須達到閉環(huán)測試，也就是系統(tǒng)需實現(xiàn)對保護裝置定值和壓板功能的修改、能獲取測試儀的反饋信息、能驅(qū)動測試儀按照相關測試用例的要求輸出測試量，并能將測試用例進行解析使用，同時生成相關測試報告。目前大多數(shù)保護廠家的后臺自動化軟件均可實現(xiàn)通過與保護裝置進行通信實現(xiàn)遠端修改定值和壓板的功能，此條件完全具備和成熟。

對于測試儀的反饋信息的獲取和驅(qū)動測試儀的輸出，則需測試儀廠家的配合使用，據(jù)目前工作中使用情況，有50%的廠家均支持使用測試儀的底層驅(qū)動能力，能提供直接驅(qū)動使用測試儀的功能接口，可使用支持的測試儀廠家產(chǎn)品進行方案的實現(xiàn)，測試用例的解析使用則與本系統(tǒng)的架構和組織文件方法有關，是一個整體的設計，只要規(guī)范實現(xiàn)方法和數(shù)據(jù)交互接口即可實現(xiàn)。構架是符合實際情況的，并在多個功能方案上具備良好的技術條件。據(jù)此需求，閉環(huán)自動測試系統(tǒng)架構設計如圖2。

圖2 自動測試系統(tǒng)閉環(huán)構建示意圖

2 云存儲技術分析

用于繼電保護裝置測試的自動測試系統(tǒng)需使用已有用例資源庫中實例化的測試用例，在對繼電保護裝置各類功能進行測試時，會生成大量的測試數(shù)據(jù)及各類報告則存儲于對應的數(shù)據(jù)庫中，而這兩個資源庫則需集中共享和管理，以便為后續(xù)各類測試項目進行支撐。迄今為止發(fā)展較為迅速的云存儲技術可通過軟件將各類型的存儲設備聯(lián)合起來協(xié)同工作，實現(xiàn)對外提供數(shù)據(jù)存儲功能，同時還能保證數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，該技術所具有的各種特性可為繼電保護自動測試系統(tǒng)的云存儲提供完美支持。云存儲構建架構可以分為四個層次，自上及下依次為：用戶訪問層、數(shù)據(jù)服務層、數(shù)據(jù)管理層以及數(shù)據(jù)存儲層。

用戶訪問層。通過對用戶訪問層的操作，可允許授權用戶使用包括計算機、平板電腦、智能手機等任意聯(lián)網(wǎng)的終端設備，在設定的區(qū)域內(nèi)按照通用的標準接口登錄到云存儲平臺中，可實現(xiàn)對云存儲中各類數(shù)據(jù)備份、查詢及共享操作。最終也可對存儲在云服務器端的數(shù)據(jù)進行加密處理，提高數(shù)據(jù)安全性[2]。在云服務器端還可利用用戶名、動態(tài)驗證碼等手段進行身份的鑒別，借助權限的設置、操作審計及對訪問權限、安全審計權限的管理來保障用戶數(shù)據(jù)的可靠性。

數(shù)據(jù)服務層。在整個云平臺中是可以靈活配置的，是直接面向用戶的部分。依據(jù)云平臺自動測試系統(tǒng)使用者的需求，可開發(fā)出各種類型的應用接口以滿足多樣需求。如可提供數(shù)據(jù)共享服務、數(shù)據(jù)存儲服務、數(shù)據(jù)冗余備份服務、公共資源服務等。

數(shù)據(jù)管理層。在云存儲構建架構中數(shù)據(jù)管理層可為上層所提供的各類服務提供統(tǒng)一視圖。通過設計標準的用戶管理、安全管理、副本管理及策略管理等管理功能，可將數(shù)據(jù)服務層和數(shù)據(jù)存儲層完美銜接起來，實現(xiàn)多存儲設備間的協(xié)同工作。提供對外服務質(zhì)量。

數(shù)據(jù)存儲層。用于繼電保護裝置的自動測試系統(tǒng)在對各類型裝置不斷測試過程中，會不斷有新的測試用例產(chǎn)生，同時也會生成大量的測試數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)需進行存儲、共享和管理，一些重要數(shù)據(jù)則需冗余備份，基于多種服務的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在云系統(tǒng)后會形成巨量數(shù)據(jù)資源庫。以P2P 為架構的數(shù)據(jù)組織依靠大量的數(shù)據(jù)節(jié)點和繁復的編碼算法來保證數(shù)據(jù)的可靠性。目前大多數(shù)網(wǎng)絡服務后臺均采用多存儲服務器的數(shù)據(jù)組織方式，該方式可滿足廣域網(wǎng)多用戶條件下吞吐能力和存儲容量需求，更好實現(xiàn)在線存儲功能[3]?？紤]到后續(xù)對繼電保護裝置采用基于云平臺的自動測試，采用一種面向服務的分布式存儲系統(tǒng)方式，將不同類型或多個相同存儲設備連接于云平臺的數(shù)據(jù)存儲層，從而實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時也可對存儲設備進行集中管理、狀態(tài)實時監(jiān)測，內(nèi)存動態(tài)擴展。

3 存儲數(shù)據(jù)建模技術的研究

自動測試過程中生成并存儲在云端的大量數(shù)據(jù)需進行統(tǒng)一建模，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、傳輸、訪問功能，形成自動測試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[4]。該技術繼續(xù)采用平臺化的設計思想，面向?qū)ο蟮某橄蠓治龇椒ǎ诓煌愋偷挠脩舨僮鳂I(yè)務對系統(tǒng)進行模塊劃分。測試用例、測試報告、模型文件等將以文件存儲測方式存放于資源庫中，另外系統(tǒng)將管理數(shù)據(jù)抽象化為用戶數(shù)據(jù)、模型模板數(shù)據(jù)、測試用例數(shù)據(jù)、報告結果數(shù)據(jù)、測試過程數(shù)據(jù)、測試任務記錄數(shù)據(jù)六大類，在“數(shù)據(jù)庫管理程序”中對這些數(shù)據(jù)進行管理，并通過數(shù)據(jù)庫接口模塊與資源庫相連，保證管理數(shù)據(jù)與文件的關聯(lián)性和唯一性。數(shù)據(jù)庫管理程序可由最高權限的管理員登錄進行人工維護，在其他面向用戶的應用程序啟用后，該管理程序會在后臺運行。

外部的查詢用戶獲取數(shù)據(jù)或文件采用B/S 架構的網(wǎng)絡訪問，用戶的PC 端沒有嚴格的配置要求，從瀏覽網(wǎng)頁就可讀取所需數(shù)據(jù)信息；內(nèi)部的測試用戶因所處環(huán)境本就要求能具備自動測試的條件，因此采用C/S 架構的訪問方式，測試用戶啟動自動測試系統(tǒng)客戶端，根據(jù)客戶端的管理菜單選擇調(diào)用相應的自動測試系統(tǒng)應用接口；管理員通過用戶管理程序管理用戶，不同的用戶對應不同的安全權限。以上應用程序都會通過數(shù)據(jù)庫接口模塊與資源庫相連，獲取最新數(shù)據(jù)。系統(tǒng)體系結構如圖3。

圖3 云存儲構建架構圖

綜上，目前互聯(lián)網(wǎng)領域內(nèi)云存儲、云服務等技術逐步發(fā)展成熟，借助該平臺將本地服務遷至云端實現(xiàn)繼電保護裝置自動測試系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)以及云端領域的探索。通過對模型數(shù)據(jù)、測試用例數(shù)據(jù)、報告模版數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模使測試人員通過在本地主機或移動終端聯(lián)網(wǎng)獲得權限后，可利用云端自動測試系統(tǒng)對本地被測保護裝置進行測試，從被測保護裝置獲得設備數(shù)據(jù)模型，分析所述設備數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)，從測試子模板庫中獲得與數(shù)據(jù)分析結果相匹配的子模板，將數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)傳遞給子模板，智能生成測試方案，提高了測試效率、簡化了測試流程，形成了一套完整的智能檢測平臺，實現(xiàn)資源互通優(yōu)化、檢測環(huán)節(jié)的追蹤追溯等功能。該系統(tǒng)的設計思路及操作方法對繼電保護測試領域相關設計具有很強參考價值。