0　前言

近五年來，繼電保護裝置自動測試技術(shù)飛速發(fā)展，各測試儀生產(chǎn)廠家、保護裝置生產(chǎn)廠家、中國電科院等紛紛提出了自己的自動測試方法和測試系統(tǒng)：采用測試端電腦作為測試軟件的控制終端，連接至交換機，繼電保護測試儀和被測保護裝置分別用網(wǎng)線連接至交換機，以此形成通信鏈路，測試儀和保護裝置之間采用光纖連接，形成測試閉環(huán) [1-5]。

自動測試系統(tǒng)在一定程度上實現(xiàn)了測試過程和測試報告填寫的自動化，提高了現(xiàn)場作業(yè)的效率。但由于測試端一般采用 PC 機，每次測試作業(yè)時，都要先將 PC 機與測試儀連接，兩者經(jīng)調(diào)試聯(lián)機成功后，才能進行測試作業(yè) [6-9]。且測試完成后生成的測試報告存在 PC 機磁盤，測試管理中心不能實時查看測試結(jié)果 [10-12]，作業(yè)表單的填寫也采用手動方式，表單數(shù)據(jù)填寫數(shù)量巨大，尚沒有形成完整的智能測試閉環(huán)，測試作業(yè)沒有完全實現(xiàn)自動化與智能化。

針對以上問題，本文研究了一種基于移動端的繼電保護自動測試平臺，采用帶工控機的測試儀代替常規(guī)測試儀，將自動測試軟件安裝在工控機上，用工控機作為整個測試任務(wù)的控制終端，完成整個測試過程的自動執(zhí)行。同時，該測試儀硬件增加無線模塊，可通過無線網(wǎng)絡(luò)與 Android/IOS 系統(tǒng)的平板通訊，進行測試報告的下載，并上傳至表單系統(tǒng)，方便現(xiàn)場測試人員進行測試報告的查看和管理。

1　系統(tǒng)整體設(shè)計

為了實現(xiàn)現(xiàn)場測試時，測試報告的統(tǒng)一管理，作業(yè)表單的自動填寫，該自動測試平臺必須滿足以下要求：測試過程的標準化、測試報告數(shù)據(jù)格式的標準化、測試過程的智能閉環(huán)以及文件的無線傳輸。為此，本文將從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面進行整個平臺的闡述，硬件結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了整個自動測試平臺的整體布局，將測試控制終端和測試儀器有效集成在一起，使整個平臺更加集成化和高效化；軟件設(shè)計采用分層結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計思想，將自動測試部分，報告無線傳輸部分，作業(yè)表單管理部分有效隔離，按功能分別集成，使數(shù)據(jù)流程更加清晰，數(shù)據(jù)管理更加方便規(guī)范。

1.1　自動測試平臺硬件設(shè)計

自動測試平臺硬件部分拋棄常規(guī)繼電保護自動測試平臺采用 PC 機作為測試控制終端的做法，采用繼電保護測試儀自帶的工控機作為測試控制終端，由該工控機發(fā)送測試命令給測試儀的測試模塊，完成測試相關(guān)工作。在測試儀內(nèi)部，工控機、測試模塊通過交換機相連，被測保護裝置通過網(wǎng)線連接到測試儀的交換機，實現(xiàn)與工控機通訊，同時通過光纖連接到測試儀的測試模塊，以實現(xiàn)測試模塊與被測裝置之間的數(shù)據(jù)交互。測試儀內(nèi)部還集成有無線模塊，用于發(fā)送無線信號，實現(xiàn)移動端與工控機之間無線數(shù)據(jù)傳輸。

1.2　自動測試平臺軟件設(shè)計

自動測試平臺的軟件架構(gòu)采用模塊化的設(shè)計思想，軟件總體架構(gòu)如圖 2 所示。按照功能分類，將整個平臺軟件集成為三個部分：自動測試系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)和云端 / 表單系統(tǒng)。自動測試系統(tǒng)軟件安裝在工控機上，負責測試模板編輯，報告模板編輯，測試過程執(zhí)行等。無線傳輸系統(tǒng)軟件分為客戶端和服務(wù)器，服務(wù)器安裝在工控機上，客戶端安裝在 Android/IOS系統(tǒng)平板上，客戶端和服務(wù)器通過測試儀的無線模塊發(fā)送的無線信號，進行測試報告的傳輸。云端 / 表單系統(tǒng)負責測試任務(wù)、作業(yè)表單和測試報告的統(tǒng)一管理。

2　測試儀設(shè)計

2.1　硬件設(shè)計

測試儀主機硬件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，采用高速、高可靠性可編程邏輯芯片，完成以太網(wǎng)控制、報文收發(fā)處理、數(shù)據(jù)格式控制、光功率測量以及同步控制。主要包括 ARM&DSP 板，F(xiàn)PGA板，GPS 接收電路、B 碼接收電路，無線模塊，開關(guān)量模塊，模擬量模塊和工控機。

ARM&DSP 板上集成有 ARM 芯片和 DSP芯片，F(xiàn)PGA 板上集成有數(shù)據(jù)處理及光口、組數(shù)分配單元，8 路帶光功率測量的光口以及 6路 FT3。ARM&DSP 板中的 ARM 用作和工控機通信，通過以太網(wǎng)接收來自工控機上自動測試軟件的命令及上傳給自動測試軟件采樣值、GOOSE 探測結(jié)果。ARM 把接收到的命令下達給 DSP， 由 DSP 產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字化的正弦波信 號， 然 后 DSP 通過和 FPGA 之間的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制信號把數(shù)據(jù)及命令下發(fā)給FPGAFPGA 中的數(shù)據(jù)處理及光口、組數(shù)配置單元根據(jù)接收到的命令確定本次操作。

在數(shù)據(jù)處理及光口、組數(shù)配置單元中，會對接收到的采樣值、GOOSE 數(shù)據(jù)采用 PCAP 格式重新組裝以便對這些數(shù)據(jù)的分析。同時會在相應(yīng)的位置打上來自 IEEE1588 或 GPS 或 B 碼的時間戳，以便進行離散度分析。

IEEE1588 信息通過 8 路光口的其中一路與FPGA 進行交互。而光功率測量也是通過帶有光功率測量功能的光口自動實現(xiàn)的。

2.2　軟件設(shè)計

2.2.1　系統(tǒng)整體軟件設(shè)計

測試儀的工控機搭載實時操作系統(tǒng)，負責管理人機交互工作，整個系統(tǒng)具有極高的穩(wěn)定性和可靠性。DSP 根 據(jù) ARM 下發(fā)的命令，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字化正弦波信號 [13-14]，經(jīng)由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制信號把數(shù)據(jù)下發(fā)給 FPGA，由 FPGA 進行處理后，確定本次操作類型，并驅(qū)動相應(yīng)模塊輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件流程如圖 4 所示。

2.2.2　自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

自動測試系統(tǒng)軟件在設(shè)計上采用模塊化、層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思想，將整個測試軟件分為三層：測試儀測試模塊控制接口層、自動測試層和測試方案開發(fā)層 [15-16]：測試儀測試模塊接口層為測試儀測試模塊的控制接口，是一個獨立的可執(zhí)行程序，通常開放 COM 接口，供自動測試主程序調(diào)用，并提供被測保護裝置所有功能的服務(wù)接口；自動測試層為自動測試軟件的主程序，包括控制中心，通信模塊和報告模塊，實現(xiàn)測試命令的自動執(zhí)行、測試結(jié)果的自動判斷及測試報告的自動生成；測試方案開發(fā)層是一個二次開發(fā)平臺，編輯生成裝置測試方案，是另一個獨立的可執(zhí)行程序。

2.2.3　自動測試流程與智能測試閉環(huán)

根據(jù)測試方案二次開發(fā)平臺開發(fā)編輯好的測試方案，包括報告模板和測試模板，自動測試執(zhí)行測試，研究的基于移動端的繼電保護自動測試平臺，利用移動端實現(xiàn)測試任務(wù)下載，測試過程控制，測試結(jié)果及作業(yè)表單上傳等功能，可以形成完整的智能測試閉環(huán)，使測試作業(yè)管理更加科學規(guī)范。

3　標準化接口設(shè)計

在測試方案編輯時，定義了報告模板文件，為一個 Word 文檔，描述了標準的報告格式，規(guī)定了測試所有參數(shù)數(shù)據(jù)在文檔中的位置。自動測試完成后，根據(jù)報告模板文件，能自動生成標準的測試報告，將測試模板中的參數(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)果數(shù)據(jù)自動寫入 Word 文檔中對應(yīng)的位置，具體位置的定義是通過書簽的方式實現(xiàn)的。測試結(jié)束后，還自動生成了報告數(shù)據(jù)文件，具體為一個XML 格式的文檔，采用標準的 XML 語法 [17-18]，記錄測試報告的所有數(shù)據(jù)。

為能實現(xiàn)將測試數(shù)據(jù)自動填入云端 / 表單系統(tǒng)中，形成統(tǒng)一格式的現(xiàn)場表單，需要設(shè)計云端 / 表單系統(tǒng)與自動測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，使得云端 / 表單系統(tǒng)能夠自動讀取測試報告數(shù)據(jù)，并按照特定的規(guī)則，自動錄入表單模板文件中，生成具體的現(xiàn)場表單。

3.1　自動測試系統(tǒng)與表單系統(tǒng)接口

云端 / 表單系統(tǒng)為每一個需要錄入的數(shù)據(jù)都定義了**的標識，自動測試系統(tǒng)的 Word 報告對每一個填入 Word 文檔的數(shù)據(jù)有**的標識。因此兩個系統(tǒng)實現(xiàn)接口就是要建立兩個系統(tǒng)的**數(shù)據(jù)的映射關(guān)系。從圖 2 可以看出，云端/ 表單系統(tǒng)和自動測試系統(tǒng)進行交互的只有**步和第七步，這兩次交互都是數(shù)據(jù)的交互。其中：

**步，表單編輯器導入 Word 報告模板。自動測試系統(tǒng)的 Word 報告模板文件，使用書簽進行數(shù)據(jù)填寫定位，書簽有兩種類型：數(shù)據(jù)填寫標簽、區(qū)域定義標簽。數(shù)據(jù)填寫標簽，在需要填寫報告數(shù)據(jù)的位置（只能是表格的格子）的書簽；區(qū)域定義標簽，用于定義 Word 報告的一個區(qū)域，對應(yīng)于測試模板的一些大的項目分類，區(qū)域標簽不定義在表格的格子中。書簽在一個文檔中是**的。因此，在導入報告模板文件時，表單編輯器檢測模板文件的表格的每

個單元格是否含有書簽，如果有，則建立一個表單模板文件的數(shù)據(jù)填寫對象，該數(shù)據(jù)對象采用**的書簽進行標識，書簽直接使用 Word 模板文件的書簽。這樣就為兩個數(shù)據(jù)建立了映射關(guān)系。

第七步，導入報告數(shù)據(jù)文件，生成現(xiàn)場表單。在讀取報告數(shù)據(jù)文件時，需要根據(jù)具體數(shù)據(jù)與表單的映射關(guān)系，將具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)填入表單模板中對應(yīng)的位置，以此生成現(xiàn)場表單。

為此，需要在導出的報告數(shù)據(jù)文件中，對具體數(shù)據(jù)進行標識，標識直接采用 Word 模板文件的標簽，這樣具體的數(shù)據(jù)與 Word 報告模板、表單模板都通過同一個書簽標識建立了映射關(guān)系。

導出的報告數(shù)據(jù)文件格式如下：

其中，report 節(jié)點為報告數(shù)據(jù)文件的根節(jié)點；value 節(jié)點為具體的報告數(shù)據(jù)節(jié)點，該節(jié)點具有兩個屬性，id 屬性標示書簽的標識，val 屬性標示報告數(shù)據(jù)的值。

3.2　自動測試系統(tǒng)與無線傳輸系統(tǒng)接口

在 自 動 測 試 完 成 后， 生 成 的 標 準 格 式 的Word 測試報告文件，存放于工控機本地指定路徑下，不能進行現(xiàn)場實時查看，也不能進行統(tǒng) 一 管 理。 為 此， 本 文 通 過 無 線 傳 輸 系 統(tǒng)，將工控機本地的 Word 測試報告文件，傳輸給Android/IOS 系統(tǒng)的移動端，方便測試人員進行現(xiàn)場查看，并有選擇地上傳至云端 / 表單系統(tǒng)，進行統(tǒng)一管理。

進行文件傳輸時，由測試儀自帶的無線模塊，發(fā)送無線信號，信號覆蓋范圍為 5 m，由移動端自動搜索無線信號，進行密碼驗證后建立連接。無線傳輸系統(tǒng)采用 FTP 文件傳輸協(xié)議，系統(tǒng)包括文件傳輸服務(wù)器和文件傳輸客戶端。

服務(wù)器基于 Windows 系統(tǒng)，安裝在測試儀的工控機上；客戶端基于 Android/IOS 系統(tǒng)，安裝在移動端上。

打開客戶端軟件，界面分為三部分：綠色設(shè) 置 按 鈕，F(xiàn)TP 文 件 夾（ 服 務(wù) 器） 瀏 覽 區(qū) 和Android/IOS 本地文件夾瀏覽區(qū)，在該界面上，可以從服務(wù)器下載文件到客戶端本地，上傳本地文件到服務(wù)器。

服務(wù)器與客戶端采用 TCP/IP 協(xié)議，通過指定的 IP 地址和 Port 號建立連接。若用戶當前的主機名稱（即 IP 地址）、端口號、FTP 用戶名、FTP 密碼發(fā)生了變化，則點擊設(shè)置，更改相應(yīng)設(shè)置后點擊確定，刷新后可以與服務(wù)器重新建立連接。

4　結(jié)束語

本文基于當前繼電保護在自動測試時，測試終端采用 PC 機，測試報告無法實時查看，不能統(tǒng)一管理，作業(yè)表單填寫數(shù)據(jù)量大，填寫過程不能實現(xiàn)自動化等問題，研究了一套基于移動端的繼電保護自動測試平臺。

該自動測試平臺拋棄常規(guī)測試時采用 PC 機作為測試控制終端的做法，將自動測試軟件安裝在測試儀的工控機上，將工控機作為自動測試控制終端。測試時，無需攜帶 PC 機，整個測試系統(tǒng)集成度更高，現(xiàn)場接線更方便。該平臺還設(shè)計了云端 / 表單系統(tǒng)與自動測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，能夠?qū)y試數(shù)據(jù)自動填寫至表單模板，自動生成現(xiàn)在作業(yè)表單。避免了現(xiàn)場測試大量表單數(shù)據(jù)的手動填寫，進一步提高了現(xiàn)場測試效率。同時，該平臺還設(shè)計了無線傳輸系統(tǒng)，

采用 FTP 文件協(xié)議，將測試報告文件從工控機本地以無線傳輸?shù)姆绞?，發(fā)送給移動端，方便測試人員實時查看測試，并上傳至云端 / 表單系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。