０ 引言

目前，國內智能變電站繼電保護產品自動測試均處于起步研究階段［１］。在實現原理上，基于ＩＥＣ６１８５０標準的繼電保護設備可實現信息共享和互操作性，測試平臺可讀取不同設備制造廠家的保護裝置的ＩＣＤ文件，驗證ＩＣＤ文件的標準 化 和 合 法 性， 解 析 文 件 中 ＬＮ 的 ＤＯ 實 例 中 定

值、控制字、壓板等自動生成測試模板，根據研發和工程實際需要選取測試項目，實現繼電保護裝置自動測試［２］。在實現方式上，大多借助測試儀廠家提供的測試模板通過編輯復雜的測試腳本來實現，缺乏易用性和通用性［３］。由此可看出，目前的自動測試能完成的測試項目大多**于保護定值和動作時間精度、軟壓板和控制字有效性等，對于較復雜的變壓器保護中復壓方向過流保護“ＰＴ 異 常 或ＰＴ壓板對復壓元件和方向元件的影響”、縱差保護“ＣＴ 異常判別及ＣＴ異常對差動保護的影響”等項目，則不能實現自動測試，而這部分項目在人工測試時是*費時費力的，是*需要自動測試來完成的。

在自動測試應用過程中， *重要的就是測試用例設計。測試用例的優勢體現在：避免盲目測試并提高測試效率；令測試的實施重點突出、目的明確；在產品版本更新后只需修正少部分的測試用例便可展開測試工作，可降低工作強度，縮短項目周期［４］。本文提出了自動測試用例設計過程中一些關鍵點的解決方案，并在實踐中加以驗證。

１ 自動測試用例設計

１．１ 設計關鍵技術

文獻［５］對測試用例結構和總體設計原則進行了較詳細的闡述。具體設計過程中，在總體設計原則的基礎上還需特別關注以下關鍵點，這些關鍵點如果處理不當，將嚴重制約自動測試的順利開展。

（１）裝置數據集中定值、控 制 字、壓 板、遙 信、ＳＯＥ等名稱與測試用例對應項名稱不一致。

（２）修改定值、控制字越界。

（３）修改定值、控制字或投退壓板不成功。

（４）測試結果與預期結果不一致。

（５）兩個用例執行間隔內定值、控制字及壓板狀態。

（６）用例內創建重復或多余的定值、 軟 壓 板、 出口等。

（７）多向后臺上送報文。

（８）多段多時限保護自動測試的高效率實現。

１．２ 解決方案

針對上述關鍵點，本文提出以下方案。

（１）特征字。一 組 有 特 征、具有一定代表性的字符、詞組，對應于不同保護裝置不同名稱的同一組定值、控制字、壓板、報 文 等， 以解決測試用例復用問題， 這 些 字符、詞組稱為特征字，如圖１所示。通過特征字，可建立同一套測試用例和不同裝置之間的聯系，解決了測試用例難以復用的問題。

（２）當測試用例中定值超出裝置范圍時，測 試 系 統 應給出告警信息，并停止執行。如果在測試過程中才判斷該用例是否存在錯誤，那么將影響自動測試的連貫性，同時增加人工干預工作量。為此，在**個測試用例執行前，增加所有加載用例定值范圍的檢查判別，若存在錯誤則給出告警信息，并定位到錯誤的測試用例及錯誤的原因，同時停止執行所有測試用例。

（３）修改定值、控制字或投退保護壓板時，若 出 現 修改或投退不成功的情況，則不應直接跳過該用例，而應再修改或投 退 一 次； 若成功則繼續執行該用例， 否 則 給 出“定值修改不成功”、“壓板投退失敗”等告警信息，同時停止執行所有測試用例。還有一種解決方法就是給予用戶一定的設置權限，用戶可設置次數，如設置為３次，修改定值或投退壓板連續３次不成功，則報錯，停止執行。

（４）自動測試是否成功的標志是測試結果與預期結果是否一致。預期結果中主要判別保護出口和動作報文，兩者中任何一個與預期結果不一致，則判本次測試失敗，系統用鮮亮的字體提示是出口錯誤、 報文錯誤或兩者均錯誤。成功用黑色字體顯示，失敗用紅色字體顯示；同時在該用例前標識“ ”（失敗）或“ ”（成 功）。測 試 失 敗 后，應繼續執行之后的測試用例。

（５）自動測試 過 程 中，需投退保護相關壓板、修 改 保護相關定值和控制字，執行下一個用例時，可能要投退其它保護相關壓板、修改其它保護相關定值和控制字，極端情況下會出現所有保護壓板均投入，所有保護定值和控制字均滿足保 護 動 作 條 件， *終結果是應該動作的保護動作，不應該動作的保護也動作，影響保護動作出口判別。為此，自動測試系統應允許設定一套初始值，在該初始值下，保護*不容易動作。在執行完一個用例后，把所有壓板、定值、控制字恢復為初始值，就可解決上述問題。

（６）一個完整的測試用例主要包括執行文件名稱、軟壓板、定值、控制字、報文、出口，如果用例內創建重復或多余的定值、軟壓板、出口等，那么執行該用例時可能會出現錯誤的判斷結果。如考核差動保護軟壓板有效性，用例中創建“差動保護軟壓板＝投 入”，但 同 時 又 創 建“差動保護軟 壓 板 ＝ 退 出”， 執 行 該 用 例 時， 差 動 保 護 應 動作，但實際差動保護未動作， 從而得出了錯誤結果。 為此，在開始自動測試前，增加用例正確性檢查判別，若存在錯誤則給出告警信息，并定位到錯誤的測試用例及錯誤的原因，同時停止自動測試。

（７）保護動作時是否向后臺上送不相關報文，也 是 一項非常重要 的 考 核 內 容。 保護裝置報文少（少 于 幾 十 條）時，人工測試可滿足測試需要；報文多（上百條報文）時，人工測試不僅費時費力，而且容易出錯。利用自動測試系統考核上送報文正確性具有明顯的優勢。自動測試系統允許設定一套 排 斥 表，把 所 有 ＳＯＥ 和 告 警 信 息 都 加 入 排 斥表。保護動作時，僅與該保護相關的報文不被排斥，其它多余的報文均被排斥，且能顯示出具體報文名稱及內容。

（８）有些裝置配置多段多時限保護，如２２０ｋＶ 變 壓 器保護裝置復壓方向過流保護配置Ｉ段１～３時限、ＩＩ段１～３時限、ＩＩＩ段１～２時 限，共３段８時 限，每 個 時 限 都 考核定值精度、動 作 時 間、方 向 元 件、復 壓 元 件、ＰＴ 異 常及壓板退出對保護的影響等項目，人工測試約需２．５ｈ，完成８個時限測試約需２０ｈ。以每天工作８ｈ計，則一個保護需２．５天才 能 完 成， 這樣的測試效率已不能滿足當前需要。為解決 該 問 題， 自動測試系統應允許同時修改多保護、多時限定值、控制字、壓板等，允許判別多條報文和多個跳閘出口，完成復壓方向過流保護三段８個時限測試

項目所需時間由２．５天減少為２．５ｈ。

１．３ 注意事項

目前，國內一些測試儀生產廠家也開發了各種自動測試系統，主要能完成動作值精度、動作時間、控制字和壓板有效性、出口傳動等項目測試，但對于復雜的保護功能邏輯測試則稍顯功能不足。這些自動測試系統*大的優點是可自動生成測試用例，比較適合于廠內生產環節或變電站現場調試。本文提出的智能裝置自動測試系統除了支持動作值、動作時間等項目測試， 還支持保護功能邏輯測試，非常適合于研發測試環節的測試，但*大的不足是不支持自動生成測試用例，只能手動設計測試用例。而手動設計測 試 用 例 是 一 項 復 雜 繁 瑣 的 工 作， 需 要 注 意 以 下事項。

（１）設計用例前必須熟悉被測裝置，了解其中的保護配置；然后規劃測試項目，*好列出清單，完成一項，標注一項。

（２）有些可執行文件能重復利用。如復壓過流保護、過流保護、過負荷保護等均屬于過流類保護，可共用創建的動作 值 和 動 作 時 間 可 執 行 文 件， 從而減少一定的工作量。

（３）由于目前的自動測試系統或繼電保護測試儀還存在穩定性不 足 等 問 題， 自動測試時會給出錯誤的判斷結果，因此出現測試未通過情況時需人工檢查，并*終確定問題原因所在。

（４）自動測試用例文件應支持文本編輯，以 方 便 批 量生成或修改。

２ 自動測試用例設計

實例下面以２２０ｋＶ 電壓等級變壓器保護為例，介紹自動測試用例設計時面臨的一些要點及解決方法，并對整體應用情況進行總結。

２．１２２０ｋＶ變壓器保護主要配置

２２０ｋＶ 變壓器保護裝置主要配置差動 保 護 （縱 差 保護、差動速斷保護、增量差動保護）、（高壓側、中壓側、低１分支、低２分支、低１電抗器、低２電抗器）復壓過流保護、（高 壓 側、 中 壓 側）阻 抗 保 護 （相 間 阻 抗、 接 地 阻抗）、（高壓側、中壓 側、低１分 支、低２分 支）零 序 過 流保護、（高壓側、中 壓 側）間 隙 過 流 保 護、（高 壓 側、中 壓側）失靈聯跳保護及接地變后備保護（過流速斷保護、過流保護、零序過流保 護）、公共繞組零序過流保護、零 壓 告警保護、過負荷保護等。

２．２ 保護配置特點

（１）保護種類多，涉及模擬量通道多。

（２）保護出口矩陣允許整定，開出量多。

（３）同類型保護配置在變壓器不同側。

（４）大部分保護多段多時限。

（５）保護受控 條 件 多，如復壓過流保護帶方向，受 復壓閉鎖。

２．３ 用例設計要點

對于單純過流保護或過壓保護，自動測試用例僅包括動作值及返回系數、動作時間、壓板有效性、控制字有效性等項目。由于２２０ｋＶ 變壓器保護配置具有２．２所述主要特點，因此除了上述項目外，還包括一些與保護功能邏輯相關的項目，這些項目在設計自動測試用例時非常重要，也是*困難、*復雜的部分。

要點一：目前的自動測試常用繼電保護測試儀模擬量輸出通道都是有限且略顯不足的，如某智能繼電保護測試儀支持常規模擬量和小信號輸出，常規模擬量*多輸出６路電流和６路電壓，小信號*多輸出１２路（１２路電流、１２路電壓、３路電流＋９路電壓等均可靈活搭配）模擬量。而考核復壓 過 流 保 護“ＰＴ 異 常 或 ＰＴ 壓板對復壓元件的影響”時，需要３路電流和１２路電壓，因此目前測試儀不能滿足測試需求。

要點二：復壓過流保護在變壓器高壓側、中壓側、低１分支和低２分支均配 置，保 護 定 值、控 制 字 相 同，不 同的只是參引和保護動作報文。*簡單的做法就是設計４套測試用例，分別完成上述各側復壓過流保護自動測試，但存在繁瑣且低效的問題，其它保護也面臨這個難題。

要點三：保護配置多，但設計用例不一定多。為了提高自動測試效率，一個自動測試用例應完成盡可能多的測試項目，而且不能出現錯誤測試結果，因此要求設計者熟悉保護原理，能熟練使用自動測試系統及相關設備。

要點四：對于ＳＶ 采樣 保 護 裝 置，測試過程中不需換線，人工干預少，可實現真正意義上的“自動測試”；而模擬量采樣保護裝置受限于測試儀通道數量，測試過程中需換線，人工干預多，不能稱為真正意義上的“自動測試”，因此設計測試用例時需綜合考慮，盡可能減少人為參與。

２．４ 關鍵問題解決方法

介紹一種通道復用方法，解決測試儀通道不足問題。該方法采用小信號輸出，通過以下兩種方式實現。

（１）電壓電流 公 用 法。如 小 信 號 輸 出４組 電 壓，分 別接入保護裝置高壓側電壓、中壓側電壓、低１分支電壓和低２分支電壓通道，考核某側保護時把該側電流并聯到該側電壓通道即可。

（２）電壓電壓公用法。如小信號輸出３組電壓、１組電流，１組電流接入 高 壓 側 電 流 通 道，３組電壓分別接入裝置高壓側電壓、中壓側電壓、低１分支電壓和低２分支電壓中的３組電壓通道，剩余１組電壓可根據測試項目選擇并到另外３組電壓中的任一電壓通道。

兩種方法各有優缺點。**種方法的優點是測試過程中不需換線，減少測試時間，測試效率相對較高；缺點是部分項目不能考核。**種方法的優點是所有項目均可考核，更大程度上保證測試質量；但缺點是測試過程中需換線，測試效率相對較低。從保證測試質量方面考慮，**種方法較 好； 從保證測試效率方面考慮， 第 一 種 方 法 較好。目前采用較多的是**種方法，應用效果.

３ 結語

通過解決關鍵技術，目前自主開發的自動測試系統的應用領域越來越廣，特別是變壓器保護、母線保護、線路保護及測控裝置等開展自動測試情況較好。但需采用測試儀特定模塊才能模擬的工況，如系統振蕩及振蕩中故障、ＣＴ飽和等項目，目前還無法實現自動測 試。自 動 測 試 系統如何嵌入定制模塊以實現一些特殊試驗項目的自主模擬，如何自動、快速生成復雜保護功能邏輯自動測試用例