DQZHAN技術(shù)訊：基于IEC61850的配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能測(cè)試

基于IEC61850的配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能測(cè)試對(duì)于保證系統(tǒng)在實(shí)際工況下的正確運(yùn)行起到重要作用。但功能測(cè)試也面臨很多挑戰(zhàn)，尤其是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分在地理上分布很廣泛。文章首先介紹了IEC61850Ed2.0中定義的與測(cè)試相關(guān)的特性；然后討論了各種功能測(cè)試的方法；*后提出了一些專門(mén)的測(cè)試類型。這些測(cè)試可保證配電自動(dòng)化系統(tǒng)作為整體在有通信延時(shí)的實(shí)際工況下滿足功能要求。

0?引言

對(duì)于保護(hù)與控制系統(tǒng)，功能和應(yīng)用測(cè)試已是被廣泛采用的測(cè)試技術(shù)了。為保證在各種不同系統(tǒng)條件下，尤其當(dāng)分布式能源（DER）接入配電系統(tǒng)時(shí)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)（DAS）都能按照設(shè)計(jì)運(yùn)行，功能和應(yīng)用測(cè)試對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)也是需要的。

本文討論配電自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備和分布式功能的功能測(cè)試詳細(xì)需求，并提出系統(tǒng)測(cè)試方法和類型。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于保證供電質(zhì)量起到重要作用。它們?cè)诘乩砩细采w大小不同的很多區(qū)域，使用高速通信將多功能保護(hù)智能電子設(shè)備（PIED）連接起來(lái)執(zhí)行各種功能。

DAS在需要?jiǎng)幼鲿r(shí)拒動(dòng)或非故障條件下誤動(dòng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)供電質(zhì)量造成很大影響或造成不必要的負(fù)荷切除，這些都會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。這就是為什么需要通過(guò)合適的測(cè)試方法與技術(shù)確保DAS正確性的原因。

在一個(gè)復(fù)雜的DAS中，需要使用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議來(lái)集成不同的多功能設(shè)備，以通過(guò)廣域網(wǎng)高速可靠地實(shí)現(xiàn)保護(hù)和配電自動(dòng)化功能。IEC61850就是滿足這種需求的標(biāo)準(zhǔn)，一方面能夠?qū)AS的組成部分進(jìn)行建模；另一方面可以提供用于實(shí)現(xiàn)信息交換所需的服務(wù)。

如圖1所示，處于DAS底層、基于IEC61850的PIED可執(zhí)行各種不同的功能，如檢測(cè)配電系統(tǒng)拓?fù)涓淖儭z測(cè)配電系統(tǒng)負(fù)荷改變、檢測(cè)故障、**故障，以及重構(gòu)配電系統(tǒng)。這些功能使用IEC61850-7-4所定義的各種邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模。PIED的保護(hù)邏輯設(shè)備PROT的簡(jiǎn)化對(duì)象模型見(jiàn)圖2。

圖1DAS結(jié)構(gòu)

圖2保護(hù)功能的IEC61850對(duì)象模型

邏輯節(jié)點(diǎn)PIOC和PTOC可用于檢測(cè)故障和**故障，RREC可用于自動(dòng)重合閘。IEC61850Ed2.0定義了允許圖2所示模型的嵌入邏輯設(shè)備。由于繼承了內(nèi)部嵌套結(jié)構(gòu)的行為，因此這對(duì)DAS的測(cè)試產(chǎn)生很大影響。

如圖3所示，可通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)瞬時(shí)值在模擬量死區(qū)附近的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)負(fù)荷變化的監(jiān)測(cè)。例如，被MMXU所描述的電流，任何時(shí)刻只要其值超出了死區(qū)，*新的數(shù)值就以模擬量GOOSE上報(bào)。

圖3模擬量GOOSE的死區(qū)

模擬量死區(qū)會(huì)隨著*新上送量移動(dòng)，直到當(dāng)監(jiān)測(cè)量下次超越死區(qū)。利用對(duì)開(kāi)關(guān)或刀閘輔助節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)XCBR和XSWI可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兊谋O(jiān)測(cè)，這些邏輯節(jié)點(diǎn)也可用于**故障和重構(gòu)配電系統(tǒng)。

在DAS測(cè)試中，有一個(gè)假設(shè)就是所選用設(shè)備都是符合IEC61850Ed2.0，來(lái)自不同廠家的設(shè)備是可以互操作的。本文討論DAS中所用設(shè)備和分布式功能的功能測(cè)試詳細(xì)需求。按照下列順序測(cè)試系統(tǒng)組件，提出系統(tǒng)測(cè)試方法。

測(cè)試順序?yàn)椋孩傧到y(tǒng)中所使用的各IED的功能測(cè)試；②變電站中分布式功能的功能測(cè)試；③變電站間分布式功能的功能測(cè)試；④整個(gè)DAS功能測(cè)試；⑤DAS端對(duì)端測(cè)試。

系統(tǒng)組件及整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試方法為：①黑盒測(cè)試；②白盒測(cè)試；③自頂向下測(cè)試；④自底向上測(cè)試。

本文討論上述每種方法的應(yīng)用場(chǎng)合，提出針對(duì)單獨(dú)設(shè)備以及分布式功能的詳細(xì)方案。一旦DAS投入運(yùn)行，需要確保即使系統(tǒng)中的任何組件出現(xiàn)問(wèn)題，也不能錯(cuò)誤動(dòng)作。

1?IEC61850Ed2.0與測(cè)試相關(guān)的特性

前文描述的測(cè)試方法主要用于型式試驗(yàn)、驗(yàn)收測(cè)試、竣工測(cè)試、出廠驗(yàn)收及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試。為支持在投運(yùn)變電站中對(duì)IEC61850系統(tǒng)組件進(jìn)行測(cè)試，IEC61850Ed1.0定義了一些可用于測(cè)試的特性。這些特性包括：

1）可將功能（function，F(xiàn)）或功能元素（functionelement，F(xiàn)E）（邏輯設(shè)備或邏輯節(jié)點(diǎn)）設(shè)置為測(cè)試模式；

2）可將GOOSE報(bào)文標(biāo)記為測(cè)試目的；

3）可將控制模型標(biāo)記為測(cè)試目的；

4）可將服務(wù)器發(fā)出的任何數(shù)據(jù)的品質(zhì)標(biāo)識(shí)設(shè)置為測(cè)試目的。

但是，IEC61850Ed1.0并未詳細(xì)說(shuō)明如何使用上述特性，于是這些特性并未被所有廠商支持，互操作無(wú)法得到保證。IEC61850Ed2.0對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，除了對(duì)現(xiàn)有特性如何使用進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范外，還增加了一些新特性。

1.1?功能測(cè)試模式

通過(guò)邏輯節(jié)點(diǎn)或LLN0的數(shù)據(jù)對(duì)象Mod，可將一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)或邏輯設(shè)備設(shè)置為測(cè)試模式。被控制模式（Mod）所定義的行為（見(jiàn)表1）可用于繼承圖4所示的功能模式結(jié)構(gòu)。圖5、圖6對(duì)此進(jìn)一步解釋。

圖4模型繼承

如圖5所示，一個(gè)用于執(zhí)行的命令可以通過(guò)控制執(zhí)行發(fā)出也可以通過(guò)訂閱的GOOSE報(bào)文實(shí)現(xiàn)，GOOSE報(bào)文中的數(shù)據(jù)可作為控制目的使用。如果發(fā)出命令的測(cè)試標(biāo)志為FALSE，并且功能（邏輯節(jié)點(diǎn)或邏輯設(shè)備）為“ON”，命令將被執(zhí)行。如果設(shè)備被設(shè)置為測(cè)試模式，命令將不被執(zhí)行。

圖5帶有Test=FALSE的命令

如圖6所示，如果發(fā)出命令的測(cè)試標(biāo)志為T(mén)RUE，并且功能為“ON”，命令將不被執(zhí)行。如果功能設(shè)置為“TEST”，命令將被執(zhí)行并產(chǎn)生一個(gè)接線輸出（如向斷路器發(fā)一個(gè)跳閘信號(hào)）。如果功能被設(shè)置為“TEST-BLOCKED”，命令將被處理，所有的反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生（發(fā)一個(gè)命令確認(rèn)），但不激活接線輸出?！癟EST-BLOCKED”模式對(duì)于在已運(yùn)行變電站中進(jìn)行測(cè)試工作非常有用。

圖6 圖5帶有Test=TRUE的命令

1.2報(bào)文仿真

IEC61850Ed2.0中增加的另一特性是可以從仿真或測(cè)試設(shè)備訂閱GOOSE或SV報(bào)文。如圖7所示，GOOSE或SV報(bào)文都有一個(gè)指示標(biāo)志，表示該報(bào)文是原始報(bào)文還是由仿真系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)文。此外，IED在邏輯節(jié)點(diǎn)LPHD（物理設(shè)備或IED的邏輯節(jié)點(diǎn)）中也有一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，用于規(guī)定該設(shè)備是否接受原始GOOSE、SV報(bào)文或仿真報(bào)文。如果數(shù)據(jù)對(duì)象Sim設(shè)置為T(mén)RUE，IED將接收所有訂閱的仿真標(biāo)志設(shè)置為T(mén)RUE的GOOSE報(bào)文。如果一個(gè)特定GOOSE報(bào)文不存在仿真報(bào)文，則繼續(xù)接收原始報(bào)文。該特性只能用于整個(gè)IED，這是因?yàn)镮ED既能接收仿真報(bào)文又能接收原始報(bào)文。

圖7GOOSE報(bào)文仿真

1.3?控制信息鏡像

IEC61850Ed2.0增加的第3個(gè)特性是控制信息鏡像，該特性可在設(shè)備接入系統(tǒng)的條件下測(cè)試和評(píng)價(jià)控制操作的性能。

如圖8所示，控制命令作用于一個(gè)可控的數(shù)據(jù)對(duì)象。收到控制命令后，設(shè)備激活數(shù)據(jù)屬性opRcvd，然后設(shè)備處理控制命令。如果命令被接受，數(shù)據(jù)屬性opOk將以與接線輸出相同的時(shí)間（如脈沖持續(xù)時(shí)間）被激活，數(shù)據(jù)屬性tOpOK與接線輸出和opOk具有相同的時(shí)標(biāo)。

圖8控制信息鏡像

如果功能處于“TEST-BLOCKED”模式，接線輸出將無(wú)法生成。但是無(wú)論接線輸出是否產(chǎn)生，這些數(shù)據(jù)屬性都可以獨(dú)立生成。這樣就可在不產(chǎn)生輸出的情況下，對(duì)其性能和功能進(jìn)行評(píng)估。

1.4?系統(tǒng)中設(shè)備的隔離與測(cè)試

將前文所述機(jī)制綜合在一起，就可以對(duì)與系統(tǒng)相連的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試了。假設(shè)要對(duì)主保護(hù)1進(jìn)行性能測(cè)試，主保護(hù)1從一個(gè)合并單元接收采樣值。在主保護(hù)1的邏輯節(jié)點(diǎn)LPHD中，應(yīng)將數(shù)據(jù)對(duì)象Sim設(shè)置為T(mén)RUE，將保護(hù)功能的邏輯設(shè)備設(shè)置為“TEST”模式，將與斷路器接口的邏輯節(jié)點(diǎn)XCBR設(shè)置為“TEST-BLOCKED”。測(cè)試設(shè)備發(fā)送正常的采樣值數(shù)據(jù)給保護(hù)設(shè)備，這些采樣值報(bào)文的仿真標(biāo)志被設(shè)置為T(mén)RUE。

這時(shí)保護(hù)裝置就會(huì)收到來(lái)自測(cè)試設(shè)備的采樣值報(bào)文，并且執(zhí)行跳閘命令。XCBR會(huì)接收并處理跳閘命令，然而并不產(chǎn)生輸出。輸出情況可以通過(guò)數(shù)據(jù)屬性XCBR.Pos.opOK來(lái)進(jìn)行確認(rèn)，其時(shí)序可通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)屬性XCBR.Pos.tOpOk來(lái)確認(rèn)。

1.5?**仿真的可能性

如圖9所示，還有一些可用于功能測(cè)試的增強(qiáng)型**仿真特性。如前所述，在IEC61850Ed2.0中增加了對(duì)邏輯節(jié)點(diǎn)輸入引用的描述。具體是通過(guò)公用數(shù)據(jù)類ORG的數(shù)據(jù)對(duì)象InRef的多實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該數(shù)據(jù)對(duì)象有2個(gè)數(shù)據(jù)屬性可供對(duì)象引用：一個(gè)用于正常的輸入，另一個(gè)用于測(cè)試輸入。通過(guò)激活數(shù)據(jù)屬性tstEna，該邏輯節(jié)點(diǎn)將利用測(cè)試輸入而不是正常輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。

圖9仿真輸入

利用該特性，可測(cè)試具有互鎖特性的邏輯功能。例如，邏輯節(jié)點(diǎn)CILO可從邏輯節(jié)點(diǎn)GGIO獲取輸入，而不必使用實(shí)際開(kāi)關(guān)的不同位置作為輸入。這樣測(cè)試軟件可以很容易地修改GGIO的數(shù)據(jù)對(duì)象來(lái)模擬需要驗(yàn)證的測(cè)試模式。邏輯節(jié)點(diǎn)可以是外部的（數(shù)據(jù)對(duì)象通過(guò)GOOSE報(bào)文接收），也可以是在IED中建立的。

對(duì)于上述方法，單個(gè)仿真輸入的詳細(xì)功能測(cè)試可以采用，但其對(duì)于性能測(cè)試來(lái)說(shuō)卻不是必需的。因?yàn)閱蝹€(gè)輸入是可切換的，因此為了接收新的輸入，可能會(huì)改變與GOOSE報(bào)文有關(guān)的場(chǎng)景，這樣動(dòng)態(tài)行為也可能會(huì)改變。

2?功能測(cè)試方法

功能測(cè)試方法可分為幾大類。它們既與分層系統(tǒng)中各層所使用的每個(gè)設(shè)備功能的復(fù)雜度有關(guān)，也與所實(shí)現(xiàn)的分布式功能類型有關(guān)。從這一角度，可分為如下常用測(cè)試：①功能元素測(cè)試；②集成測(cè)試；③功能測(cè)試；④系統(tǒng)測(cè)試。

這里所說(shuō)的“功能”可以看做是一個(gè)帶有不同等級(jí)復(fù)雜度的子系統(tǒng)，比如監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能。無(wú)論被測(cè)對(duì)象是什么，它們都必須滿足可測(cè)性要求。這是一個(gè)使系統(tǒng)或其子系統(tǒng)的狀態(tài)（可操作、不可操作、降級(jí)）能夠被及時(shí)確定的設(shè)計(jì)特性?？蓽y(cè)性能夠使系統(tǒng)方便地檢測(cè)和隔離影響系統(tǒng)性能的故障。按可測(cè)試性觀點(diǎn)，DAS中的一個(gè)功能元素就是一個(gè)可被測(cè)試的單元，因?yàn)樗荄AS中能夠獨(dú)立存在并可與其他單元進(jìn)行信息交換的*小單元。

另一個(gè)需要考慮的是測(cè)試的目的和需求，區(qū)分其是針對(duì)新產(chǎn)品或新功能（如系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器或處理控制器）的驗(yàn)收測(cè)試，還是變電站組件的工程調(diào)試測(cè)試，或是整個(gè)DAS及其維護(hù)測(cè)試。據(jù)此，即使針對(duì)同一功能元素或同一功能的測(cè)試，也可能采用不同的測(cè)試方法。例如，在用戶驗(yàn)收階段測(cè)試系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能，可采用搜索測(cè)試方法測(cè)試測(cè)量單元的特性。而在投運(yùn)過(guò)程中，則使用暫態(tài)仿真方法進(jìn)行不同系統(tǒng)條件的模擬。被測(cè)對(duì)象的內(nèi)部行為、邏輯或執(zhí)行的算法決定了測(cè)試如何進(jìn)行。

系統(tǒng)組件及整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試方法有以下幾種：①黑盒測(cè)試；②白盒測(cè)試；③自頂向下測(cè)試；④自底向上測(cè)試。其中*常用的測(cè)試方法為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試。在測(cè)試中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題就是實(shí)現(xiàn)不同DAS功能的備用設(shè)備的可用性。

2.1?黑盒測(cè)試

黑盒測(cè)試是一種將被測(cè)試對(duì)象視做黑盒的廣泛使用的測(cè)試方法，這意味著測(cè)試系統(tǒng)不關(guān)心被測(cè)功能的內(nèi)部行為和結(jié)構(gòu)，只關(guān)心在給定條件下被測(cè)對(duì)象的表現(xiàn)是否滿足相關(guān)規(guī)范。測(cè)試數(shù)據(jù)只從相關(guān)規(guī)范獲得，并不利用該功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體見(jiàn)圖10。

圖10黑盒測(cè)試

黑盒測(cè)試主要用于功能元素測(cè)試、DAS出廠驗(yàn)收、DAS現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試。由于功能元素被定義為能夠獨(dú)立存在的且可測(cè)試的*小單元。顯然，黑盒測(cè)試是**能夠?qū)δ茉剡M(jìn)行測(cè)試的方法。測(cè)試對(duì)象對(duì)仿真信號(hào)的響應(yīng)可通過(guò)對(duì)物理輸出、通信報(bào)文或報(bào)告的操作而由測(cè)試系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到。

2.2?白盒測(cè)試

白盒測(cè)試是一種既關(guān)心在測(cè)試條件下被測(cè)對(duì)象運(yùn)行情況，也關(guān)心其內(nèi)部行為與結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法，見(jiàn)圖11。在DAS中，白盒測(cè)試既可以按照功能邊界監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，也能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不同組件間的信號(hào)交換。這種測(cè)試策略能檢測(cè)到測(cè)試對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對(duì)于分析測(cè)試對(duì)象的內(nèi)部行為非常有用，尤其是當(dāng)測(cè)試失敗的時(shí)候。使用此策略，測(cè)試系統(tǒng)在不忽略技術(shù)規(guī)范需求的情況下，通過(guò)檢測(cè)測(cè)試對(duì)象的邏輯而獲得測(cè)試數(shù)據(jù)。白盒測(cè)試方法的目的是通過(guò)檢測(cè)一個(gè)復(fù)雜功能的不同組件的運(yùn)行情況以及組件間信號(hào)或報(bào)文交換情況，來(lái)獲得更高的測(cè)試覆蓋率。IEC61850為白盒測(cè)試提供了良好環(huán)境。如果系統(tǒng)做了適當(dāng)?shù)墓こ膛渲?，所有被邏輯?jié)點(diǎn)表示的功能元素的狀態(tài)在GOOSE報(bào)文中都是可見(jiàn)的。

圖11白盒測(cè)試

當(dāng)測(cè)試基于不同邏輯接口的分布式功能時(shí)，白盒測(cè)試是非常有用的。測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)視測(cè)試對(duì)象各組件間交換的報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)子功能（sub-function，SF）或功能行為的觀察。白盒測(cè)試場(chǎng)景可以與黑盒測(cè)試場(chǎng)景相同。

2.3?自頂向下測(cè)試

自頂向下測(cè)試在DAS中，尤其在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收中是廣泛使用的測(cè)試方法。在這種情況下，系統(tǒng)的所有組件都可以被配置和測(cè)試。自頂向下測(cè)試可通過(guò)黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)。測(cè)試從整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始，之后是功能或子功能測(cè)試，如必要可進(jìn)行功能元素測(cè)試。

在出廠驗(yàn)收中，如果系統(tǒng)或子系統(tǒng)的所有組件不全部可用，那么測(cè)試系統(tǒng)則有必要模擬其在預(yù)期測(cè)試場(chǎng)景下的運(yùn)行情況，這樣測(cè)試系統(tǒng)就為不具備的功能或子功能創(chuàng)建了所謂的“仿真單元”。測(cè)試的“仿真單元”是指能夠模擬測(cè)試所涉及模塊操作的模塊，可代替實(shí)際的模塊（如一條線路監(jiān)測(cè)設(shè)備）來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試目的。當(dāng)系統(tǒng)增加了額外的下層單元時(shí)，自頂向下的方**導(dǎo)致高層單元的重測(cè)。有時(shí)一些單元會(huì)同時(shí)增加，這些單元將作為每個(gè)功能元素測(cè)試的測(cè)試背景。

采用自頂向下測(cè)試策略，每個(gè)功能元素都將按照功能元素測(cè)試計(jì)劃進(jìn)行測(cè)試。如果考慮對(duì)實(shí)現(xiàn)IEC61850的DAS采用自頂向下的測(cè)試方式，則需要從定義功能邊界開(kāi)始。當(dāng)特定測(cè)試失敗時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)功能的單個(gè)組件進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)測(cè)試的功能邊界都是不同的，而且需要一系列來(lái)自測(cè)試系統(tǒng)的激勵(lì)，以及利用不同的信號(hào)或通信報(bào)文對(duì)功能元素行為進(jìn)行的監(jiān)測(cè)。例如，如果對(duì)被監(jiān)測(cè)線路的檢測(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，將按照?qǐng)D12所示的功能等級(jí)執(zhí)行進(jìn)一步測(cè)試，如果仍失敗，將繼續(xù)做底層的測(cè)試，包括對(duì)一些監(jiān)測(cè)功能元素的測(cè)試，如對(duì)配電網(wǎng)饋線電流或由邏輯節(jié)點(diǎn)MMXU所代表的有功功率的測(cè)量。

圖12對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)自頂向下測(cè)試

2.4?自底向上測(cè)試

自底向上測(cè)試是一種從底層功能開(kāi)始測(cè)試的方法，通常用于系統(tǒng)**能元素的測(cè)試。該方法適用于制造商的型式試驗(yàn)或用戶的驗(yàn)收測(cè)試。當(dāng)測(cè)試復(fù)雜的多層功能或系統(tǒng)時(shí)，必須為不可用部分創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)功能元素。當(dāng)執(zhí)行測(cè)試（如進(jìn)行出廠驗(yàn)收）時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)必須能夠仿真系統(tǒng)中任何缺失的組件。

自底向上與自頂向下測(cè)試方法相比，兩者具有很多相似之處，其主要差異在于測(cè)試順序和需要測(cè)試的數(shù)量。

3?DAS的功能測(cè)試

對(duì)很多機(jī)構(gòu)、組織而言，了解一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中哪些功能已被測(cè)試，哪些功能還未被測(cè)試，依然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。因此為確保質(zhì)量，所需要投入的測(cè)試時(shí)間日漸成為保證DAS成功運(yùn)行的重要因素之一。

工程、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)人員將功能需求轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的測(cè)試案例，并通過(guò)這些測(cè)試案例來(lái)證明DAS在給定時(shí)刻或在任何特定條件下都是滿足需求的。為了建立能夠定義和區(qū)分功能要求的可執(zhí)行測(cè)試方案，需要制定測(cè)試計(jì)劃來(lái)更加快速、客觀地評(píng)估被測(cè)功能的性能。應(yīng)經(jīng)常執(zhí)行這些測(cè)試，以確保功能修改或固件升級(jí)后不會(huì)影響之前已測(cè)試過(guò)的功能。一個(gè)有效的功能測(cè)試過(guò)程會(huì)定義一系列指南，來(lái)有效指導(dǎo)測(cè)試技術(shù)的使用。然后這些指南的實(shí)現(xiàn)和集成將被融入資產(chǎn)管理系統(tǒng)中。

為進(jìn)行有效的系統(tǒng)測(cè)試，用戶或制造商不僅要定義測(cè)試過(guò)程，還要實(shí)現(xiàn)該過(guò)程，并將該過(guò)程集成到工程過(guò)程中不斷地、經(jīng)常地使用。功能測(cè)試應(yīng)成為DAS設(shè)計(jì)的一部分。DAS每個(gè)單獨(dú)單元的功能在設(shè)計(jì)時(shí)，就必須考慮如何對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

下文討論了DAS功能測(cè)試的不同方法以及可以作為被執(zhí)行測(cè)試某種功能的獨(dú)立組件，包括某些對(duì)功能和應(yīng)用測(cè)試的類型和方法的定義。如果要測(cè)試一個(gè)復(fù)雜DAS，就需要使用系統(tǒng)測(cè)試的方法和工具。

系統(tǒng)測(cè)試是指對(duì)一個(gè)完整、集成的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以確認(rèn)該系統(tǒng)滿足特定的要求。系統(tǒng)測(cè)試的一個(gè)準(zhǔn)則就是所有被集成的組件都應(yīng)通過(guò)集成測(cè)試，軟件系統(tǒng)也應(yīng)與應(yīng)用硬件相集成。系統(tǒng)測(cè)試實(shí)際上是依照功能需求規(guī)范（FRS）和/或系統(tǒng)需求規(guī)范（SRS）對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)試。此外，系統(tǒng)測(cè)試還是一個(gè)測(cè)試階段，不僅關(guān)注設(shè)計(jì)，而且關(guān)注DAS的行為和預(yù)期性能，也可能涉及需求規(guī)范之外的一些內(nèi)容。本節(jié)不討論單個(gè)PIED的測(cè)試，假定它們被選擇用在DAS中時(shí)，在驗(yàn)收測(cè)試中已被詳細(xì)測(cè)試過(guò)了。

3.1?集成測(cè)試

集成測(cè)試不僅可以確保系統(tǒng)的單個(gè)組件能夠正確互操作，也能滿足DAS開(kāi)發(fā)規(guī)范所規(guī)定的性能要求。集成測(cè)試需要測(cè)試通信鏈路兩端的設(shè)備，見(jiàn)圖13。測(cè)試方法和工具在端對(duì)端及子系統(tǒng)測(cè)試中已經(jīng)描述了。

圖13集成測(cè)試

3.2?DAS出廠驗(yàn)收

出廠驗(yàn)收是對(duì)特定設(shè)計(jì)和應(yīng)用的DAS進(jìn)行經(jīng)用戶同意的的功能測(cè)試。它是*終用戶和系統(tǒng)集成商之間的一項(xiàng)協(xié)議，可以讓潛在問(wèn)題在項(xiàng)目早期暴露出來(lái)，易于問(wèn)題處理且費(fèi)用較低。

出廠驗(yàn)收應(yīng)按照測(cè)試計(jì)劃所描述的測(cè)試場(chǎng)景，采用自頂向下方式進(jìn)行。這些測(cè)試場(chǎng)景作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的一部分，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，黑盒測(cè)試方法可用于特定測(cè)試，白盒測(cè)試方法用于確定測(cè)試失敗的原因。出廠驗(yàn)收的一個(gè)特點(diǎn)在于不是系統(tǒng)的所有組件都可用，這就要求測(cè)試系統(tǒng)能夠模擬DAS中那些缺失的設(shè)備；出廠驗(yàn)收的另一個(gè)特點(diǎn)是系統(tǒng)已有的組件都按照實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用要求進(jìn)行了配置和設(shè)置。

出廠驗(yàn)收是基于IEC61850SCD文件對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行配置的。如圖14所示，出廠驗(yàn)收也要求使用基于系統(tǒng)模型的暫態(tài)仿真對(duì)配電系統(tǒng)行為進(jìn)行模擬。在測(cè)試中，配電系統(tǒng)每一個(gè)配置多功能IED的位置都被測(cè)試設(shè)備模擬，這些測(cè)試設(shè)備由運(yùn)行在測(cè)試計(jì)算機(jī)上的測(cè)試軟件控制。

圖14用于故障條件下暫態(tài)仿真的配網(wǎng)系統(tǒng)模型

測(cè)試軟件執(zhí)行如下功能組：

1）對(duì)所有IED布置的位置提供特定故障條件的仿真；

2）對(duì)每個(gè)IED布置位置的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行控制，以同步方式模擬開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)以及所涉及的電流和電壓；

3）發(fā)布與集中式配電自動(dòng)化系統(tǒng)信號(hào)所對(duì)應(yīng)的，或出廠驗(yàn)收系統(tǒng)中不可用的IED信號(hào)所對(duì)應(yīng)的IEC61850GOOSE報(bào)文；

4）監(jiān)視配電自動(dòng)化系統(tǒng)中所涉及的IED輸出繼電器狀態(tài)改變；

5）從配電自動(dòng)化系統(tǒng)所涉及的所有IED訂閱IEC61850GOOSE報(bào)文；

6）分析并評(píng)估配電自動(dòng)化系統(tǒng)所有組件的性能。

工程驗(yàn)收測(cè)試的執(zhí)行需要考慮所有預(yù)先設(shè)想的故障或其他異常工況，包括：

1）測(cè)試IED故障的影響；

2）測(cè)試通信設(shè)備故障的影響；

3）測(cè)試互感器故障的影響。

測(cè)試計(jì)劃中的測(cè)試用例應(yīng)包括正向測(cè)試和反向測(cè)試。圖15所示為一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的出廠驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)。