基于云平台的自动测试系统研究

南京国电南自电网自动化有限公司 龚宏奎 姚 亮 陈 潇

随着社会经济进步和工业化进程的加剧，用电需求空前高涨，用电量的攀升使得整个电力系统结构日趋复杂，智能变电站作为电力系统重要构成部分得到了飞快发展，电网的安全性要求也越来越高，对整个电网系统起保护作用的继电保护装置也更复杂，这就对装置的测试提出更高要求。测试过程中所积累的测试数据和测试用例也快速增长，迫切需要对其进行科学有效的管理，且对于自动测试系统的统一组织和安全性也亟需加强。

互联网云技术日渐发展成熟，借助云技术先进模式和方法搭建自动测试系统。将该系统部署在云端、构建云平台，并基于数据共享的实验室测试服务集成平台采用平台化的设计思路，根据设定的装置测试方案自动完成测试、自动生成标准格式的测试报告。通过对自动测试平台标准流程的数据分析，进行统一建模，实现数据的统计、传输、访问功能，形成自动测试数据管理系统，从而提高所内测试服务水平，为后期开展测试大数据的高级分析工作奠定基础。

1 云平台的自动测试技术研究

1.1 基于云平台的自动测试系统结构设计

本文采用平台化的设计思想，利用面向对象的抽象分析方法，为继电保护装置的测试引入了全新的测试理念和软件技术。系统设计包括测试仪接口层、自动测试层、云平台层三个层次，每个层次都有标准的数据接口和程序控制接口。

其中测试仪器接口层为控制测试仪的驱动程序层，主要负责与测试仪硬件进行通讯，控制测试仪进行电压、电流的输出和开关量的翻转，从测试仪读取开入量的动作时间等信息。

自动测试层包括自动测试控制平台和通讯规约平台、测试用例开发平台三个部分。自动测试控制平台用于具体测试任务，提供一个试验过程中人机对话的环境，并利用模板开发平台开发的保护测试用例进行测试。通过该平台所提示的信息，试验人员能轻松方便地进行自动测试；通讯规约平台供自动测试控制平台访问内部通讯服务功能，实现与被测保护装置的通讯；测试用例开发平台包括测试模板和报告模板编辑，使用面向对象的结构化的信息描述方式，保存记录了被测保护装置的设备数据模型、被测装置的测试流程、被测装置的各种测试项目。报告模板文件为Word 文档，描述标准报告格式和测试模板中参数数据、结果数据填写到Word文档中的位置[1]。

基于云存储和云服务的云平台层包括云平台和云终端，云平台提供测试服务、文件管理服务，测试服务包括测试用例智能生成服务、测试远程协助服务，文件管理包括测试用例管理、测试报告管理；云终端使用云服务，使用云平台提供的装置测试用例以及相关服务，反馈测试数据和报告到云平台进行存储。

1.2 测试用例开发技术分析

测试用例开发部署于云端，测试用例开发技术可实现测试用例、测试用例模板的编辑和保存功能。本文研究高效、易用的开发测试用例模板平台方案，能快速编辑测试用例模板、对测试用例模板进行快速测试验证；实现发布测试用例至云端测试用例资源库，并能在线维护测试用例资源库。依托智能生成技术，根据被测设备的设备数据模型明细和测试要求，智能分析设备数据模型明细，根据分析结果从云端智能选择测试用例模板，智能自动生成被测装置的测试用例。

测试模版编辑平台设计。根据保护装置的检验规程和标准，实现对被测保护装置测试模板的编辑。各种型号的保护装置测试项目都各有其不同的地方，因此系统必须实现测试模板的编辑。测试模板编辑平台根据测试标准的要求，编辑符合测试现场要求的测试序列。测试模板的编辑包括外部配置文件、基础编辑功能、子模板功能模块。外部配置文件用于配置通讯命令、电气测试项目及定义和保存测试模版引用的脚本。基础编辑功能包括项目分类编辑平台、提示信息编辑平台、设备数据模型导入模块、模型编辑平台。子模板功能模块包括测试子模板模块、子模板实例化模块和子模板实例化工具模块。

报告模版编辑平台设计。自动测试的最终目的就是能够自动生成标准格式的测试报告，各保护型号需要生成的报告都不一样，因此系统须具备报告编辑功能，设计报告模板编辑平台，实现将测试模板中的数据与报告文档位置进行关联。报告模板编辑平台直接打开Word 程序，在Word 程序中执行相关的操作（图1）。

图1 报告模版编辑平台图

1.3 自动测试系统闭环方式设计

自动测试能够进行的先决条件是必须达到闭环测试，也就是系统需实现对保护装置定值和压板功能的修改、能获取测试仪的反馈信息、能驱动测试仪按照相关测试用例的要求输出测试量，并能将测试用例进行解析使用，同时生成相关测试报告。目前大多数保护厂家的后台自动化软件均可实现通过与保护装置进行通信实现远端修改定值和压板的功能，此条件完全具备和成熟。

对于测试仪的反馈信息的获取和驱动测试仪的输出，则需测试仪厂家的配合使用，据目前工作中使用情况，有50%的厂家均支持使用测试仪的底层驱动能力，能提供直接驱动使用测试仪的功能接口，可使用支持的测试仪厂家产品进行方案的实现，测试用例的解析使用则与本系统的架构和组织文件方法有关，是一个整体的设计，只要规范实现方法和数据交互接口即可实现。构架是符合实际情况的，并在多个功能方案上具备良好的技术条件。据此需求，闭环自动测试系统架构设计如图2。

图2 自动测试系统闭环构建示意图

2 云存储技术分析

用于继电保护装置测试的自动测试系统需使用已有用例资源库中实例化的测试用例，在对继电保护装置各类功能进行测试时，会生成大量的测试数据及各类报告则存储于对应的数据库中，而这两个资源库则需集中共享和管理，以便为后续各类测试项目进行支撑。迄今为止发展较为迅速的云存储技术可通过软件将各类型的存储设备联合起来协同工作，实现对外提供数据存储功能，同时还能保证数据的安全性和可靠性，该技术所具有的各种特性可为继电保护自动测试系统的云存储提供完美支持。云存储构建架构可以分为四个层次，自上及下依次为：用户访问层、数据服务层、数据管理层以及数据存储层。

用户访问层。通过对用户访问层的操作，可允许授权用户使用包括计算机、平板电脑、智能手机等任意联网的终端设备，在设定的区域内按照通用的标准接口登录到云存储平台中，可实现对云存储中各类数据备份、查询及共享操作。最终也可对存储在云服务器端的数据进行加密处理，提高数据安全性[2]。在云服务器端还可利用用户名、动态验证码等手段进行身份的鉴别，借助权限的设置、操作审计及对访问权限、安全审计权限的管理来保障用户数据的可靠性。

数据服务层。在整个云平台中是可以灵活配置的，是直接面向用户的部分。依据云平台自动测试系统使用者的需求，可开发出各种类型的应用接口以满足多样需求。如可提供数据共享服务、数据存储服务、数据冗余备份服务、公共资源服务等。

数据管理层。在云存储构建架构中数据管理层可为上层所提供的各类服务提供统一视图。通过设计标准的用户管理、安全管理、副本管理及策略管理等管理功能，可将数据服务层和数据存储层完美衔接起来，实现多存储设备间的协同工作。提供对外服务质量。

数据存储层。用于继电保护装置的自动测试系统在对各类型装置不断测试过程中，会不断有新的测试用例产生，同时也会生成大量的测试数据，此类数据需进行存储、共享和管理，一些重要数据则需冗余备份，基于多种服务的数据统一存储在云系统后会形成巨量数据资源库。以P2P 为架构的数据组织依靠大量的数据节点和繁复的编码算法来保证数据的可靠性。目前大多数网络服务后台均采用多存储服务器的数据组织方式，该方式可满足广域网多用户条件下吞吐能力和存储容量需求，更好实现在线存储功能[3]。考虑到后续对继电保护装置采用基于云平台的自动测试，采用一种面向服务的分布式存储系统方式，将不同类型或多个相同存储设备连接于云平台的数据存储层，从而实现对大量数据的统一管理，同时也可对存储设备进行集中管理、状态实时监测，内存动态扩展。

3 存储数据建模技术的研究

自动测试过程中生成并存储在云端的大量数据需进行统一建模，实现数据的统计、传输、访问功能，形成自动测试数据管理系统[4]。该技术继续采用平台化的设计思想，面向对象的抽象分析方法，基于不同类型的用户操作业务对系统进行模块划分。测试用例、测试报告、模型文件等将以文件存储测方式存放于资源库中，另外系统将管理数据抽象化为用户数据、模型模板数据、测试用例数据、报告结果数据、测试过程数据、测试任务记录数据六大类，在“数据库管理程序”中对这些数据进行管理，并通过数据库接口模块与资源库相连，保证管理数据与文件的关联性和唯一性。数据库管理程序可由最高权限的管理员登录进行人工维护，在其他面向用户的应用程序启用后，该管理程序会在后台运行。

外部的查询用户获取数据或文件采用B/S 架构的网络访问，用户的PC 端没有严格的配置要求，从浏览网页就可读取所需数据信息；内部的测试用户因所处环境本就要求能具备自动测试的条件，因此采用C/S 架构的访问方式，测试用户启动自动测试系统客户端，根据客户端的管理菜单选择调用相应的自动测试系统应用接口；管理员通过用户管理程序管理用户，不同的用户对应不同的安全权限。以上应用程序都会通过数据库接口模块与资源库相连，获取最新数据。系统体系结构如图3。

图3 云存储构建架构图

综上，目前互联网领域内云存储、云服务等技术逐步发展成熟，借助该平台将本地服务迁至云端实现继电保护装置自动测试系统在大数据以及云端领域的探索。通过对模型数据、测试用例数据、报告模版数据统一建模使测试人员通过在本地主机或移动终端联网获得权限后，可利用云端自动测试系统对本地被测保护装置进行测试，从被测保护装置获得设备数据模型，分析所述设备数据模型的数据，从测试子模板库中获得与数据分析结果相匹配的子模板，将数据集数据传递给子模板，智能生成测试方案，提高了测试效率、简化了测试流程，形成了一套完整的智能检测平台，实现资源互通优化、检测环节的追踪追溯等功能。该系统的设计思路及操作方法对继电保护测试领域相关设计具有很强参考价值。