0 引言
作為質(zhì)量控制的重要部分, 繼電保護(hù)裝置的功能測(cè)試在繼電保護(hù)產(chǎn)品的研發(fā)、 生產(chǎn)、 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、 驗(yàn)收及運(yùn)維中都不可或缺。在很長(zhǎng)一段時(shí)間, 這項(xiàng)工作主要依靠人工測(cè)試, 不但效率不高, 而且容易出錯(cuò), 質(zhì)量難以保證[ 1]。
解決問(wèn)題的根本出路, 在于通過(guò)自動(dòng)化手段進(jìn)行改造, 實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試過(guò)程的閉環(huán)自動(dòng)化執(zhí)行。
繼電保護(hù)自動(dòng)化測(cè)試是近年 來(lái) 的 一 個(gè) 熱點(diǎn), 不少同行在這方面做出了各種有益的探索, 也開(kāi)發(fā)出了一些實(shí)用的測(cè)試系統(tǒng)[ 2-3], 但這些系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)多基于特定的硬件, 因而在系統(tǒng)的通用性和開(kāi)放性上還受到一定限制。本質(zhì)上, 自動(dòng)化測(cè)試是一個(gè)順序執(zhí)行的過(guò)程。 以通用性和標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo), 本文嘗試拋開(kāi)具體的測(cè)試硬件和軟件, 討論針對(duì)這種順序執(zhí)行過(guò)程的通用描述方法, 并進(jìn)一步闡述其對(duì)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)和未來(lái)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的參考意義。
1 測(cè)試系統(tǒng)的通用硬件結(jié)構(gòu)
繼電保護(hù)自動(dòng)化測(cè)試是閉環(huán)測(cè)試, 測(cè)試的過(guò)程不需要人工參與, 其典型硬件結(jié)構(gòu)如圖 1所示[ 4]。
系統(tǒng)中包括上位機(jī)、 測(cè)試儀和繼電保護(hù)裝置。 上位機(jī)通過(guò)通信介質(zhì)分別與測(cè)試儀和繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)通信連接, 測(cè)試儀和被測(cè)裝置通過(guò)物理接口實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的交互。上位機(jī)作為系統(tǒng)的中心, 通過(guò)測(cè)試軟件進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制, 實(shí)現(xiàn)三者間的配合, 以完成整個(gè)自動(dòng)化測(cè)試。
2 繼電保護(hù)自動(dòng)化測(cè)試的基本過(guò)程
測(cè)試的基本過(guò)程是一個(gè)勵(lì)磁 和 反 饋 的 過(guò)程, 即根據(jù)被測(cè)裝置所設(shè)定值和參數(shù)施加一定的勵(lì)磁量, 然后檢查裝置輸出的狀態(tài), 從而判斷被測(cè)功能是否符合期望。
從測(cè)試者的角度看, 這里包含了一些通過(guò)自動(dòng)化程序執(zhí)行的基本操作, 如設(shè)置定值、 輸出信號(hào)和檢查反饋等。
實(shí)際的執(zhí)行情況比較復(fù)雜, 例如需要在定值附近以逐步逼近的方式輸出變化的模擬量而獲得具體的動(dòng)作值, 這就需要針對(duì)同一定值重復(fù)執(zhí)行加量的過(guò)程。而對(duì)于同一定值, 也需要在對(duì)不同的整定值進(jìn)行, 如從 0. 1 倍額定值到5 倍額定值間取 10 個(gè)點(diǎn), 這種情況更為復(fù)雜。雖然具體的測(cè)試有其復(fù)雜性, 但其測(cè)試過(guò)程總可以歸結(jié)為一些有限的基本操作按一定序列的組合。
為了有效描述這些特定序列, 一個(gè)自然的思路就是通過(guò)對(duì)特定測(cè)試過(guò)程的分析, 確定測(cè)試過(guò)程中的基本操作和用于描述測(cè)試過(guò)程的特征信息, 進(jìn)而尋找一種結(jié)構(gòu)化的描述方式。
3 測(cè)試過(guò)程的通用描述方法
下面以典型的動(dòng)作 / 返回值測(cè)試為例來(lái)說(shuō)明這種通過(guò)分析測(cè)試獲得通用描述的方法。 測(cè)試方法為單勵(lì)磁量緩慢施加法[ 5]。
3. 1 動(dòng)作值 / 返回值測(cè)試的詳細(xì)過(guò)程當(dāng)給定動(dòng)作值時(shí), 動(dòng)作值 / 返回值測(cè)試過(guò)程如圖 2 所示。
圖 2 中, 橫坐標(biāo)代表時(shí)間軸; 縱坐標(biāo)代表勵(lì)磁量的值, 具體的勵(lì)磁量依被測(cè)功能的不同而有所不同。 圖 2 中包含三條曲線: ①代表動(dòng)作值測(cè)試中勵(lì)磁量的變化; ②代表返回值測(cè)試中勵(lì)磁量的變化; ③代表反饋信號(hào)的變化, 這里指保護(hù)的啟動(dòng)信號(hào)。
動(dòng)作值測(cè)試過(guò)程如曲線①所示, 測(cè)試中所加勵(lì)磁量從小到大逐漸變化, 將檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)時(shí)刻所加勵(lì)磁量的值記為實(shí)際動(dòng)作值, 此后勵(lì)磁量不需繼續(xù)增加。
實(shí)際動(dòng)作值和理論動(dòng)作值之間的差為實(shí)際誤差, 如果在允許范圍內(nèi), 則可判斷該點(diǎn)動(dòng)作值測(cè)試通過(guò)。
曲線的起始值和結(jié)束值是測(cè)試*開(kāi) 始 施加的勵(lì)磁 量 和 測(cè) 試 停 止 時(shí) 勵(lì) 磁 量 的 * 大 值。施加起始值時(shí)保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)作; 施加結(jié)束值時(shí)保護(hù)應(yīng)能可靠動(dòng)作。 在測(cè)試中如果勵(lì)磁量一直增大到結(jié)束值仍不能檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào),則意味著該點(diǎn)測(cè)試失敗, 此后勵(lì)磁量也不需繼續(xù)增加。
曲線的步長(zhǎng)代表勵(lì)磁信號(hào)每 次 增 加 的 大小, 每步延時(shí)代表每一個(gè)具體勵(lì)磁值保持的時(shí)間。 為保證準(zhǔn)確度, 步長(zhǎng)要盡量小, 每步保持時(shí)間要足夠長(zhǎng)。
此外, 理論動(dòng)作值對(duì)應(yīng)具體被測(cè)動(dòng)作值的設(shè)定值, 是被驗(yàn)證的對(duì)象, 理論返回值是當(dāng)前動(dòng)作值對(duì)應(yīng)的返回值。
返回值測(cè)試如曲線②所示, 該曲線是曲線①的繼續(xù), 即從測(cè)到動(dòng)作信號(hào)后勵(lì)磁量開(kāi)始從大到小逐漸變化。 將檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)返回時(shí)刻所加的勵(lì)磁量的對(duì)應(yīng)值記為實(shí)際返回值, 此后所加勵(lì)磁量不需繼續(xù)減小, 相應(yīng)地, 返回值測(cè)試也應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的結(jié)束值。
當(dāng)給定一系列動(dòng)作值進(jìn)行測(cè)試時(shí), 只需要?jiǎng)討B(tài)地改變受測(cè)動(dòng)作值的具體值, 則勵(lì)磁量的輸出值范圍將作相應(yīng)變化, 但測(cè)試的過(guò)程并沒(méi)有變化。
圖 2 中的初始值延時(shí), 是指當(dāng)設(shè)定完裝置定值、 輸出開(kāi)始值前, 測(cè)試儀輸出保持一個(gè)初始狀態(tài)的時(shí)間。
此外, 在測(cè)試開(kāi)始時(shí)自然需要設(shè)定裝置到特定的定值, 并且設(shè)定測(cè)試儀到特定的輸出狀態(tài)。 而在整個(gè)測(cè)試結(jié)束時(shí), 需要恢復(fù)裝置定值到一個(gè)默認(rèn)值, 并應(yīng)恢復(fù)測(cè)試儀輸出到一個(gè)默認(rèn)狀態(tài)。
可以看出, 在測(cè)試中存在著一些基本的、可按特定順序重復(fù)執(zhí)行的步驟, 稱(chēng)為通用基本操作。 例如, 不管設(shè)定測(cè)試儀輸出到一個(gè)初始狀態(tài)還是輸出到一個(gè)特定狀態(tài), 都包含兩步操作: 設(shè)置測(cè)試儀通道要實(shí)現(xiàn)的值 / 狀態(tài)和觸發(fā)測(cè)試儀輸出對(duì)應(yīng)狀態(tài)。 描述一個(gè)具體的測(cè)試過(guò)程, 可以從確定這些通用基本操作入手。
3. 2 動(dòng)作/ 返回值測(cè)試中的通用基本操作
基于上節(jié)分析, 可以按 照 測(cè) 試 執(zhí) 行 的 過(guò)程列出相關(guān)的通用基本操作: ①設(shè)置裝置定值參數(shù); ②定測(cè)試儀輸出勵(lì)磁量的值; ③觸發(fā)測(cè)試儀輸出; ④設(shè)置延時(shí); ⑤獲取測(cè)試儀器收 到 的 反 饋 ( 輸 入) 信 號(hào); ⑥ 保 持 / 停 止測(cè)試儀的輸出狀態(tài); ⑦判斷測(cè)試儀器的輸入是否符合預(yù)期。 動(dòng)作值 / 返回值測(cè)試的過(guò)程,
其實(shí)就是這些通用基本操作按照上節(jié)中描述的順序依次執(zhí)行的過(guò)程。 在具體的執(zhí)行過(guò)程中, 這些通用基本操作都需要其對(duì)應(yīng)的輸入信息, 這些信息包括: ①被測(cè)的定值或參數(shù)具體值; ②勵(lì)磁量的具體值或狀態(tài); ③測(cè)試儀輸出的觸發(fā)條件; ④測(cè)試儀輸出的停止條件; ⑤需要獲取的反饋信號(hào); ⑥期望獲得的反饋信號(hào)狀態(tài)。
3. 3 動(dòng)作 / 返回值測(cè)試的通用描述
結(jié)合上節(jié)中描述的過(guò)程, 可用下表描述該測(cè)試中的特征信息。 當(dāng)給定了下表中信息的具體值, 則圖 2 中的執(zhí)行細(xì)節(jié)便被一一確定了下來(lái)。 下表即代表了對(duì)單點(diǎn)動(dòng)作值 / 返回值測(cè)試過(guò)程的通用描述。
這種描述的通用性體現(xiàn)在以下方面。
1) 不定義具體的數(shù)值。 當(dāng)對(duì)表中的信息賦予特定的數(shù)值時(shí), 則該表可以描述測(cè)試過(guò)程中各種值動(dòng)態(tài)變化的情形。
2) 基于通用過(guò)程而不針對(duì)特定的保護(hù)功能。 這里不定義具體的勵(lì)磁量和勵(lì)磁量的變化方向, 則依據(jù)其具體定義, 可用于描述采用不同特征量的各種過(guò)量 / 欠量保護(hù)功能的動(dòng)作值 /返回值測(cè)試, 如過(guò)電流、 過(guò)電壓、 欠電壓乃至功率方向判據(jù)等。
3) 不定義具體的勵(lì)磁量輸出方式, 其可以是傳統(tǒng)互感器輸出, 也可以是傳感器輸出,或者數(shù)字量輸出 (如模擬量 GOOSE, SV 等) 。
4) 基于通用過(guò)程而不依賴(lài)于具體采用的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。 不管采用何種測(cè)試儀器, 也不管軟件控制上是基于繼電保護(hù)儀測(cè)試模塊還是底層的命令接口, 甚至于被測(cè)的保護(hù)裝置有所不同, 這種描述方式都是適用的。
4 通用描述對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試的參考價(jià)值
本文討論了一種用通用方式描述繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試過(guò)程的方法, 即基于對(duì)特定測(cè)試過(guò)程的分析, 確定測(cè)試中的通用基本操作, 進(jìn)而用通用操作所需的特征信息來(lái)描述具體的測(cè)試細(xì)節(jié)。
這種描述方法的基礎(chǔ)在于其總是對(duì)應(yīng)于特定的測(cè)試過(guò)程。 這些測(cè)試過(guò)程本身有其典型性, 例如除了上述動(dòng)作值的測(cè)試, 還有動(dòng)作時(shí)間的測(cè)試、 測(cè)量值的測(cè)試等, 雖然在具體執(zhí)行過(guò)程和特征信息上有其不同, 但都可用同樣的方式定義為特定測(cè)試過(guò)程和通用描述信息的組合。
更進(jìn)一步, 可以將對(duì)一個(gè)保護(hù)功能的具體測(cè)試表示為一組通用描述和其對(duì)應(yīng)典型過(guò)程的組合。 這意味著可以將一個(gè)具體保護(hù)功能的相關(guān)測(cè)試表示為一組實(shí)例化的通用描述, 每一個(gè)通用描述對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)試用例。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文提出的通用描述方法將測(cè)試軟件、 繼電保護(hù)儀和被測(cè)裝置之間復(fù)雜的過(guò)程模型化,可以簡(jiǎn)化自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 這種方法區(qū)分了過(guò)程與信息, 使得測(cè)試用例的設(shè)計(jì)變成了對(duì)通用描述的實(shí)例化, 不但簡(jiǎn)化了測(cè)試用例的開(kāi)發(fā), 而且開(kāi)發(fā)出的測(cè)試用例具有良好的通用性和復(fù)用性, 便于測(cè)試任務(wù)的創(chuàng)建和執(zhí)行的管理。
這種思路對(duì)于自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)將來(lái)的發(fā)展也有參考意義。 因?yàn)檫@種通用描述方法獨(dú)立于特定的硬件和軟件, 基于這種描述的測(cè)試系統(tǒng)可以在不同的上位機(jī)軟件、 測(cè)試儀乃至測(cè)試裝置間達(dá)到很好的兼容性。 當(dāng)然, 這需要軟件開(kāi)發(fā)廠商、 測(cè)試儀廠家和繼電保護(hù)廠家等各方面達(dá)成共識(shí), 共同完善對(duì)通用描述信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化, 并進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試軟件、 測(cè)試儀和繼電保護(hù)裝置三者間接口標(biāo)準(zhǔn)化的工作。
