提升电力系统自动化设备检测验证认证的国际化水平

《二部分：功能性测试介绍》

提升电力系统自动化设备检测验证认证的国际化水平

一、产品验证测试在项目运行中执行

一个项目在立项开始定义阶段就需要明确最终产品验证测试的要求，采用如下图5的V工作模式

图5 需求定义和验证的V模式

测试团队在制定产品的验证策略，测试计划和预算费用安排，测试的计划中包含以下几个方面（以保护产品为例）：

1、产品的功能性能测试，电力系统自动化设备的功能标准有：IEC 60255-1 继电保护的通用要求， IEC 60255-12x系列的标准具体的功能要求。

1.1 功能性测试

以继电保护装置为例，保护功能测试。继电保护装置按照被保护对象可分为发电机保护，变压器保护，线路保护，母线保护，电动机保护，发变组保护等装置型号，而每一个装置型号为了实现对所保护对象的有效保护，会设计和配置不同类型的保护功能。比如变压器保护的保护类型主要有谐波闭锁的比率差动保护，复合电压方向过流保护，零序方向保护等；线路保护的主要类型有，距离保护，高频保护，光纤差动保护，零序电流保护，重合闸等。保护功能是整个继电保护装置的最核心功能，保护功能测试可以实现对各种保护算法的逻辑测试，保护动作性能测试，保护定值的精度测试，不同故障类型的验证性测试，以及用户根据需要与通信等功能配合设计的新保护逻辑的测试，比如用GOOSE信号启动断路器失灵保护等。

测量功能测试主要实现对电压，电流，频率，功率，电度量，需量，温度，谐波等测量数据的精度测试，以及以IEC61850建模的智能化继电保护装置中测量量的Quality准确性测试等。

控制功能测试主要实现对断路器，隔离刀控制功能，以及单点的复位控制功能的逻辑，性能，响应时间等的测试。

状态监测功能测试主要实现对状态监测功能比如断路器状态监测，变压器温度检测等功能的监测实时性，数据准确性，监测状态异常告警的合理性等的测试。

通信功能测试。常规站的保护装置，通信协议通常有IEC 60870-5-103，DNP3.0，MODBUS, Profibus等，通信功能测试根据通信协议的特点实现遥测，遥信，遥控等测试；IEC61850建模的智能化保护装置^[1]，通信功能测试主要包括数据模型一致性测试，GOOSE功能，Report功能，Log功能，定值服务，文件传输服务等功能测试。对于支持冗余网络结构的（HSR，PRP）装置，冗余的网络应用也是通信功能测试的重要方面。

其他功能测试包括了事件记录，故障记录，故障录波，HMI，故障定距，对时和时间管理等功能测试。

1.2非功能性测试

鲁棒性测试主要实现在异常运行和不规范操作条件下对装置稳定性和坚固性的测试。这些异常条件包括了网络雪崩，CT饱和，电源异常，装置硬件故障，装置过负荷，操作人员的异常或错误操作等。

持久性测试主要模拟装置在实际运行环境下（包括正常通信，间隙性跳闸等），经过长时间的重负荷或正常负荷运行，来检测和评估装置的稳定性等。

安全性测试主要包括RBAC测试，网络端口的电子安全测试等。是数字化保护装置越来越重要的测试内容。

其他的非功能测试包括了容量测试（比如最大事件存储量测试等），易用性测试（比如评估保护配置的使用方便与否等）。

1.3 自动化测试^{[5] [6]}

随着数字化，智能化水平的快速提高，现在的电力自动化产品基本都会集保护、测控及数据通信等多个功能于一体，是一个完整且复杂的有机整体，需要有完整有效的测试来确保其质量。且研发过程中测试复杂，重复性强，工作量大，且非常耗时。因此高的自动化测试水平是保证电力自动化产品质量非常有效的手段。

电力系统自动化装置的自动化测试系统除了具有传统自动化测试中具有的优势外，还应该满足以下基本需求：

提高测试覆盖率和测试效率。自动化测试系统首先应该解决人工测试中效率低，出错率高，测试覆盖有限以及测试过分依赖测试人员技能和素养等基本问题。

无需人工干预的闭环自动测试。测试人员只需输入测试信息，自动化测试系统自动完成测试，判断结果，生成测试报告，构成闭环测试，全程无需人工干预，确保测试结果的可靠性。

测试过程透明化。透明的测试过程，比如测试数据的记录，测试日志的打印等，有助于测试过程的追踪，测试失败时问题的分析和解决。