南京國電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司 龔宏奎 姚 亮 陳 瀟

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和工業(yè)化進(jìn)程的加劇，用電需求空前高漲，用電量的攀升使得整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，智能變電站作為電力系統(tǒng)重要構(gòu)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(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)起保護(hù)作用的繼電保護(hù)裝置也更復(fù)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(jìn)行科學(xué)有效的管理，且對于自動(dòng)測試系統(tǒng)的統(tǒng)一組織和安全性也亟需加強(qiáng)。

互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)日漸發(fā)展成熟，借助云技術(shù)先進(jìn)模式和方法搭建自動(dòng)測試系統(tǒng)。將該系統(tǒng)部署在云端、構(gòu)建云平臺(tái)，并基于數(shù)據(jù)共享的實(shí)驗(yàn)室測試服務(wù)集成平臺(tái)采用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)設(shè)定的裝置測試方案自動(dòng)完成測試、自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報(bào)告。通過對自動(dòng)測試平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)流程的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行統(tǒng)一建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、傳輸、訪問功能，形成自動(dòng)測試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，從而提高所內(nèi)測試服務(wù)水平，為后期開展測試大數(shù)據(jù)的高級(jí)分析工作奠定基礎(chǔ)。

1 云平臺(tái)的自動(dòng)測試技術(shù)研究

1.1 基于云平臺(tái)的自動(dòng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文采用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)思想，利用面向?qū)ο蟮某橄蠓治龇椒?，為繼電保護(hù)裝置的測試引入了全新的測試?yán)砟詈蛙浖夹g(shù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括測試儀接口層、自動(dòng)測試層、云平臺(tái)層三個(gè)層次，每個(gè)層次都有標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)程序?qū)樱饕?fù)責(zé)與測試儀硬件進(jìn)行通訊，控制測試儀進(jìn)行電壓、電流的輸出和開關(guān)量的翻轉(zhuǎn)，從測試儀讀取開入量的動(dòng)作時(shí)間等信息。

自動(dòng)測試層包括自動(dòng)測試控制平臺(tái)和通訊規(guī)約平臺(tái)、測試用例開發(fā)平臺(tái)三個(gè)部分。自動(dòng)測試控制平臺(tái)用于具體測試任務(wù)，提供一個(gè)試驗(yàn)過程中人機(jī)對話的環(huán)境，并利用模板開發(fā)平臺(tái)開發(fā)的保護(hù)測試用例進(jìn)行測試。通過該平臺(tái)所提示的信息，試驗(yàn)人員能輕松方便地進(jìn)行自動(dòng)測試；通訊規(guī)約平臺(tái)供自動(dòng)測試控制平臺(tái)訪問內(nèi)部通訊服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)與被測保護(hù)裝置的通訊；測試用例開發(fā)平臺(tái)包括測試模板和報(bào)告模板編輯，使用面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化的信息描述方式，保存記錄了被測保護(hù)裝置的設(shè)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(xiàng)目。報(bào)告模板文件為Word 文檔，描述標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告格式和測試模板中參數(shù)數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)填寫到Word文檔中的位置[1]。

基于云存儲(chǔ)和云服務(wù)的云平臺(tái)層包括云平臺(tái)和云終端，云平臺(tái)提供測試服務(wù)、文件管理服務(wù)，測試服務(wù)包括測試用例智能生成服務(wù)、測試遠(yuǎn)程協(xié)助服務(wù)，文件管理包括測試用例管理、測試報(bào)告管理；云終端使用云服務(wù)，使用云平臺(tái)提供的裝置測試用例以及相關(guān)服務(wù)，反饋測試數(shù)據(jù)和報(bào)告到云平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)。

1.2 測試用例開發(fā)技術(shù)分析

測試用例開發(fā)部署于云端，測試用例開發(fā)技術(shù)可實(shí)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(tái)方案，能快速編輯測試用例模板、對測試用例模板進(jìn)行快速測試驗(yàn)證；實(shí)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(hù)測試用例資源庫。依托智能生成技術(shù)，根據(jù)被測設(shè)備的設(shè)備數(shù)據(jù)模型明細(xì)和測試要求，智能分析設(shè)備數(shù)據(jù)模型明細(xì)，根據(jù)分析結(jié)果從云端智能選擇測試用例模板，智能自動(dòng)生成被測裝置的測試用例。

測試模版編輯平臺(tái)設(shè)計(jì)。根據(jù)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對被測保護(hù)裝置測試模板的編輯。各種型號(hào)的保護(hù)裝置測試項(xiàng)目都各有其不同的地方，因此系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)測試模板的編輯。測試模板編輯平臺(tái)根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(xiàng)目及定義和保存測試模版引用的腳本。基礎(chǔ)編輯功能包括項(xiàng)目分類編輯平臺(tái)、提示信息編輯平臺(tái)、設(shè)備數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入模塊、模型編輯平臺(tái)。子模板功能模塊包括測試子模板模塊、子模板實(shí)例化模塊和子模板實(shí)例化工具模塊。

報(bào)告模版編輯平臺(tái)設(shè)計(jì)。自動(dòng)測試的最終目的就是能夠自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報(bào)告，各保護(hù)型號(hào)需要生成的報(bào)告都不一樣，因此系統(tǒng)須具備報(bào)告編輯功能，設(shè)計(jì)報(bào)告模板編輯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)將測試模板中的數(shù)據(jù)與報(bào)告文檔位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)。報(bào)告模板編輯平臺(tái)直接打開Word 程序，在Word 程序中執(zhí)行相關(guān)的操作（圖1）。

圖1 報(bào)告模版編輯平臺(tái)圖

1.3 自動(dòng)測試系統(tǒng)閉環(huán)方式設(shè)計(jì)

自動(dòng)測試能夠進(jìn)行的先決條件是必須達(dá)到閉環(huán)測試，也就是系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)對保護(hù)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(dòng)測試儀按照相關(guān)測試用例的要求輸出測試量，并能將測試用例進(jìn)行解析使用，同時(shí)生成相關(guān)測試報(bào)告。目前大多數(shù)保護(hù)廠家的后臺(tái)自動(dòng)化軟件均可實(shí)現(xiàn)通過與保護(hù)裝置進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(dòng)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(dòng)能力，能提供直接驅(qū)動(dòng)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(jìn)行方案的實(shí)現(xiàn)，測試用例的解析使用則與本系統(tǒng)的架構(gòu)和組織文件方法有關(guān)，是一個(gè)整體的設(shè)計(jì)，只要規(guī)范實(shí)現(xiàn)方法和數(shù)據(jù)交互接口即可實(shí)現(xiàn)。構(gòu)架是符合實(shí)際情況的，并在多個(gè)功能方案上具備良好的技術(shù)條件。據(jù)此需求，閉環(huán)自動(dòng)測試系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 自動(dòng)測試系統(tǒng)閉環(huán)構(gòu)建示意圖

2 云存儲(chǔ)技術(shù)分析

用于繼電保護(hù)裝置測試的自動(dòng)測試系統(tǒng)需使用已有用例資源庫中實(shí)例化的測試用例，在對繼電保護(hù)裝置各類功能進(jìn)行測試時(shí)，會(huì)生成大量的測試數(shù)據(jù)及各類報(bào)告則存儲(chǔ)于對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，而這兩個(gè)資源庫則需集中共享和管理，以便為后續(xù)各類測試項(xiàng)目進(jìn)行支撐。迄今為止發(fā)展較為迅速的云存儲(chǔ)技術(shù)可通過軟件將各類型的存儲(chǔ)設(shè)備聯(lián)合起來協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，同時(shí)還能保證數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，該技術(shù)所具有的各種特性可為繼電保護(hù)自動(dòng)測試系統(tǒng)的云存儲(chǔ)提供完美支持。云存儲(chǔ)構(gòu)建架構(gòu)可以分為四個(gè)層次，自上及下依次為：用戶訪問層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)管理層以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

用戶訪問層。通過對用戶訪問層的操作，可允許授權(quán)用戶使用包括計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等任意聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備，在設(shè)定的區(qū)域內(nèi)按照通用的標(biāo)準(zhǔn)接口登錄到云存儲(chǔ)平臺(tái)中，可實(shí)現(xiàn)對云存儲(chǔ)中各類數(shù)據(jù)備份、查詢及共享操作。最終也可對存儲(chǔ)在云服務(wù)器端的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，提高數(shù)據(jù)安全性[2]。在云服務(wù)器端還可利用用戶名、動(dòng)態(tài)驗(yàn)證碼等手段進(jìn)行身份的鑒別，借助權(quán)限的設(shè)置、操作審計(jì)及對訪問權(quán)限、安全審計(jì)權(quán)限的管理來保障用戶數(shù)據(jù)的可靠性。

數(shù)據(jù)服務(wù)層。在整個(gè)云平臺(tái)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(tái)自動(dòng)測試系統(tǒng)使用者的需求，可開發(fā)出各種類型的應(yīng)用接口以滿足多樣需求。如可提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)冗余備份服務(wù)、公共資源服務(wù)等。

數(shù)據(jù)管理層。在云存儲(chǔ)構(gòu)建架構(gòu)中數(shù)據(jù)管理層可為上層所提供的各類服務(wù)提供統(tǒng)一視圖。通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(wù)層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層完美銜接起來，實(shí)現(xiàn)多存儲(chǔ)設(shè)備間的協(xié)同工作。提供對外服務(wù)質(zhì)量。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。用于繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)測試系統(tǒng)在對各類型裝置不斷測試過程中，會(huì)不斷有新的測試用例產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)生成大量的測試數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)需進(jìn)行存儲(chǔ)、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(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在云系統(tǒng)后會(huì)形成巨量數(shù)據(jù)資源庫。以P2P 為架構(gòu)的數(shù)據(jù)組織依靠大量的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和繁復(fù)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(luò)服務(wù)后臺(tái)均采用多存儲(chǔ)服務(wù)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(chǔ)容量需求，更好實(shí)現(xiàn)在線存儲(chǔ)功能[3]。考慮到后續(xù)對繼電保護(hù)裝置采用基于云平臺(tái)的自動(dòng)測試，采用一種面向服務(wù)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)方式，將不同類型或多個(gè)相同存儲(chǔ)設(shè)備連接于云平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，從而實(shí)現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，同時(shí)也可對存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行集中管理、狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，內(nèi)存動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。

3 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)建模技術(shù)的研究

自動(dòng)測試過程中生成并存儲(chǔ)在云端的大量數(shù)據(jù)需進(jìn)行統(tǒng)一建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、傳輸、訪問功能，形成自動(dòng)測試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[4]。該技術(shù)繼續(xù)采用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)思想，面向?qū)ο蟮某橄蠓治龇椒?，基于不同類型的用戶操作業(yè)務(wù)對系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分。測試用例、測試報(bào)告、模型文件等將以文件存儲(chǔ)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(bào)告結(jié)果數(shù)據(jù)、測試過程數(shù)據(jù)、測試任務(wù)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(jìn)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(guān)聯(lián)性和唯一性。數(shù)據(jù)庫管理程序可由最高權(quán)限的管理員登錄進(jìn)行人工維護(hù)，在其他面向用戶的應(yīng)用程序啟用后，該管理程序會(huì)在后臺(tái)運(yùn)行。

外部的查詢用戶獲取數(shù)據(jù)或文件采用B/S 架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)訪問，用戶的PC 端沒有嚴(yán)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(dòng)測試的條件，因此采用C/S 架構(gòu)的訪問方式，測試用戶啟動(dòng)自動(dòng)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(yīng)的自動(dòng)測試系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)不同的安全權(quán)限。以上應(yīng)用程序都會(huì)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(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 云存儲(chǔ)構(gòu)建架構(gòu)圖

綜上，目前互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)云存儲(chǔ)、云服務(wù)等技術(shù)逐步發(fā)展成熟，借助該平臺(tái)將本地服務(wù)遷至云端實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測試系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)以及云端領(lǐng)域的探索。通過對模型數(shù)據(jù)、測試用例數(shù)據(jù)、報(bào)告模版數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模使測試人員通過在本地主機(jī)或移動(dòng)終端聯(lián)網(wǎng)獲得權(quán)限后，可利用云端自動(dòng)測試系統(tǒng)對本地被測保護(hù)裝置進(jìn)行測試，從被測保護(hù)裝置獲得設(shè)備數(shù)據(jù)模型，分析所述設(shè)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(jié)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(tái)，實(shí)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(shè)計(jì)思路及操作方法對繼電保護(hù)測試領(lǐng)域相關(guān)設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)參考價(jià)值。