0 前言
近五年來，繼電保護裝置自動測試技術飛速發展，各測試儀生產廠家、保護裝置生產廠家、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：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 [1-5]。
自動測試系統在一定程度上實現了測試過程和測試報告填寫的自動化，提高了現場作業的效率。但由于測試端一般采用 PC 機，每次測試作業時，都要先將 PC 機與測試儀連接，兩者經調試聯機成功后，才能進行測試作業 [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果 [10-12]，作業表單的填寫也采用手動方式，表單數據填寫數量巨大，尚沒有形成完整的智能測試閉環，測試作業沒有完全實現自動化與智能化。
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的控制終端，完成整個測試過程的自動執行。同時，該測試儀硬件增加無線模塊，可通過無線網絡與 Android/IOS 系統的平板通訊，進行測試報告的下載，并上傳至表單系統，方便現場測試人員進行測試報告的查看和管理。
1 系統整體設計
為了實現現場測試時，測試報告的統一管理，作業表單的自動填寫，該自動測試平臺必須滿足以下要求：測試過程的標準化、測試報告數據格式的標準化、測試過程的智能閉環以及文件的無線傳輸。為此，本文將從硬件設計和軟件設計兩個方面進行整個平臺的闡述，硬件結構體現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；軟件設計采用分層結構和模塊化的設計思想，將自動測試部分，報告無線傳輸部分，作業表單管理部分有效隔離，按功能分別集成，使數據流程更加清晰，數據管理更加方便規范。
1.1 自動測試平臺硬件設計
自動測試平臺硬件部分拋棄常規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，由該工控機發送測試命令給測試儀的測試模塊，完成測試相關工作。在測試儀內部，工控機、測試模塊通過交換機相連，被測保護裝置通過網線連接到測試儀的交換機，實現與工控機通訊，同時通過光纖連接到測試儀的測試模塊，以實現測試模塊與被測裝置之間的數據交互。測試儀內部還集成有無線模塊，用于發送無線信號，實現移動端與工控機之間無線數據傳輸。
1.2 自動測試平臺軟件設計
自動測試平臺的軟件架構采用模塊化的設計思想，軟件總體架構如圖 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、無線傳輸系統和云端 / 表單系統。自動測試系統軟件安裝在工控機上，負責測試模板編輯，報告模板編輯，測試過程執行等。無線傳輸系統軟件分為客戶端和服務器，服務器安裝在工控機上，客戶端安裝在 Android/IOS系統平板上，客戶端和服務器通過測試儀的無線模塊發送的無線信號，進行測試報告的傳輸。云端 / 表單系統負責測試任務、作業表單和測試報告的統一管理。
2 測試儀設計
2.1 硬件設計
測試儀主機硬件結構如圖 3 所示，采用高速、高可靠性可編程邏輯芯片，完成以太網控制、報文收發處理、數據格式控制、光功率測量以及同步控制。主要包括 ARM&DSP 板，FPGA板，GPS 接收電路、B 碼接收電路，無線模塊，開關量模塊，模擬量模塊和工控機。
ARM&DSP 板上集成有 ARM 芯片和 DSP芯片，FPGA 板上集成有數據處理及光口、組數分配單元，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 探測結果。ARM 把接收到的命令下達給 DSP， 由 DSP 產生相應的數字化的正弦波信 號， 然 后 DSP 通過和 FPGA 之間的地址總線、數據總線、控制信號把數據及命令下發給FPGAFPGA 中的數據處理及光口、組數配置單元根據接收到的命令確定本次操作。
在數據處理及光口、組數配置單元中，會對接收到的采樣值、GOOSE 數據采用 PCAP 格式重新組裝以便對這些數據的分析。同時會在相應的位置打上來自 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的。
2.2 軟件設計
2.2.1 系統整體軟件設計
測試儀的工控機搭載實時操作系統，負責管理人機交互工作，整個系統具有極高的穩定性和可靠性。DSP 根 據 ARM 下發的命令，產生相應的數字化正弦波信號 [13-14]，經由地址總線、數據總線和控制信號把數據下發給 FPGA，由 FPGA 進行處理后，確定本次操作類型，并驅動相應模塊輸出相應數據。系統軟件流程如圖 4 所示。
2.2.2 自動測試系統軟件設計
自動測試系統軟件在設計上采用模塊化、層次化、結構化的設計思想，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，是一個獨立的可執行程序，通常開放 COM 接口，供自動測試主程序調用，并提供被測保護裝置所有功能的服務接口；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，實現測試命令的自動執行、測試結果的自動判斷及測試報告的自動生成；測試方案開發層是一個二次開發平臺，編輯生成裝置測試方案，是另一個獨立的可執行程序。
2.2.3 自動測試流程與智能測試閉環
根據測試方案二次開發平臺開發編輯好的測試方案，包括報告模板和測試模板，自動測試執行測試，研究的基于移動端的繼電保護自動測試平臺，利用移動端實現測試任務下載，測試過程控制，測試結果及作業表單上傳等功能，可以形成完整的智能測試閉環，使測試作業管理更加科學規范。
3 標準化接口設計
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，規定了測試所有參數數據在文檔中的位置。自動測試完成后，根據報告模板文件，能自動生成標準的測試報告，將測試模板中的參數數據，結果數據自動寫入 Word 文檔中對應的位置，具體位置的定義是通過書簽的方式實現的。測試結束后，還自動生成了報告數據文件，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據。
為能實現將測試數據自動填入云端 / 表單系統中，形成統一格式的現場表單，需要設計云端 / 表單系統與自動測試系統的數據接口，使得云端 / 表單系統能夠自動讀取測試報告數據，并按照特定的規則，自動錄入表單模板文件中，生成具體的現場表單。
3.1 自動測試系統與表單系統接口
云端 / 表單系統為每一個需要錄入的數據都定義了**的標識，自動測試系統的 Word 報告對每一個填入 Word 文檔的數據有**的標識。因此兩個系統實現接口就是要建立兩個系統的**數據的映射關系。從圖 2 可以看出，云端/ 表單系統和自動測試系統進行交互的只有**步和第七步，這兩次交互都是數據的交互。其中：
**步，表單編輯器導入 Word 報告模板。自動測試系統的 Word 報告模板文件，使用書簽進行數據填寫定位，書簽有兩種類型：數據填寫標簽、區域定義標簽。數據填寫標簽，在需要填寫報告數據的位置（只能是表格的格子）的書簽；區域定義標簽，用于定義 Word 報告的一個區域，對應于測試模板的一些大的項目分類，區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據填寫對象，該數據對象采用**的書簽進行標識，書簽直接使用 Word 模板文件的書簽。這樣就為兩個數據建立了映射關系。
第七步，導入報告數據文件，生成現場表單。在讀取報告數據文件時，需要根據具體數據與表單的映射關系，將具有映射關系的數據填入表單模板中對應的位置，以此生成現場表單。
為此，需要在導出的報告數據文件中，對具體數據進行標識，標識直接采用 Word 模板文件的標簽，這樣具體的數據與 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系。
導出的報告數據文件格式如下：
其中，report 節點為報告數據文件的根節點；value 節點為具體的報告數據節點，該節點具有兩個屬性，id 屬性標示書簽的標識，val 屬性標示報告數據的值。
3.2 自動測試系統與無線傳輸系統接口
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，不能進行現場實時查看，也不能進行統 一 管 理。 為 此， 本 文 通 過 無 線 傳 輸 系 統，將工控機本地的 Word 測試報告文件，傳輸給Android/IOS 系統的移動端，方便測試人員進行現場查看，并有選擇地上傳至云端 / 表單系統，進行統一管理。
進行文件傳輸時，由測試儀自帶的無線模塊，發送無線信號，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。無線傳輸系統采用 FTP 文件傳輸協議，系統包括文件傳輸服務器和文件傳輸客戶端。
服務器基于 Windows 系統，安裝在測試儀的工控機上；客戶端基于 Android/IOS 系統，安裝在移動端上。
打開客戶端軟件，界面分為三部分：綠色設 置 按 鈕，FTP 文 件 夾（ 服 務 器） 瀏 覽 區 和Android/IOS 本地文件夾瀏覽區，在該界面上，可以從服務器下載文件到客戶端本地，上傳本地文件到服務器。
服務器與客戶端采用 TCP/IP 協議，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 密碼發生了變化，則點擊設置，更改相應設置后點擊確定，刷新后可以與服務器重新建立連接。
4 結束語
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，不能統一管理，作業表單填寫數據量大，填寫過程不能實現自動化等問題，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，整個測試系統集成度更高，現場接線更方便。該平臺還設計了云端 / 表單系統與自動測試系統的數據接口，能夠將測試數據自動填寫至表單模板，自動生成現在作業表單。避免了現場測試大量表單數據的手動填寫，進一步提高了現場測試效率。同時，該平臺還設計了無線傳輸系統，
采用 FTP 文件協議，將測試報告文件從工控機本地以無線傳輸的方式，發送給移動端，方便測試人員實時查看測試，并上傳至云端 / 表單系統進行統一管理。
