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李松合,匡海燕,常卫,李天泽
(许继电气有限公司中试部,河南许昌461000)摘 要：根据继电保护软件的特点,结合软件测试的基本原理,详细介绍了继电保护软件全过程测试技术,可以完成继电保护软件的单元、集成和系统全过程测试：通过创建公共数据平台模拟异常错误数据,创建控制数据平台控制软件运行速度,通过等价类划分技术设计测试用例,使继电保护软件测试项目更加全面,测试深度进一步加强、关键词！继电保护软件：软件质量；全过程软件测试；测试用例；自动测试
l 软件的缺陷及测试
实践证明,在软件开发过程中,软件缺陷的生长是呈几何级的.一个问题定义阶段的缺陷,将在需求分析阶段、结构设计阶段、代码创建阶段产生更多的缺陷,如图1所示.
因此,从问题定义开始,到需求分析、结构设计,一直到代码创建,每个阶段到下一个阶段之间都应该设置一个“质量门”,确保能够准确无误地进入下一个阶段.
软件质量保证是建立一套系统的方法,通过对软件的活动进行评审来验证软件是合乎标准的.
软件测试是软件质量保证最重要的方法,按其是否需要运行程序可划分为静态和动态测试：按其是否关注程序的内在结构可划分为白盒和黑盒测试；按测试不同阶段可分为单元、集成和系统测试.不同的测试手段会发现不同的问题,冈此软件测试应该结合多种测试方法,较大限度覆盖代码行和控制条件,尽可能发现软件的问题.
2.继电保护软件开发及测试
继电保护软件从功能需求上可以划分为操作系统、基础平台、保护应用、接口、通信、网关等.在对每一个功能块进行设计时需要进一步细分成二级功能块,例如基础平台可以分为模拟量管理、开入量管理、时间管理、内存表管理等；保护应用可以分为过流保护、差动保护、距离保护、过量保护等.再对二级功能块进行划分成论文范文功能块,例如时间管理功能块可以分为获取当前时间、时间转换、获取GPS时间、获取主任务执行时间等,论文范文功能块大部分为函数级别的模块.
对继电保护软件进行测试时,要和设计相反的顺序来执行测试.首先对函数级别的模块进行白盒测试,这个阶段的测试非常重要,它是整个测试的基础,问题缺陷在本阶段发现的频率最高,但修改成本最低.单元测试完成后,把通过测试的模块集成为二级功能块,在装置上对二级功能块进行集成测试.最后在装置上进行整个系统的测试.
3.继电保护软件全过程测试
3.1单元测试
把继电保护软件按照功能实现划分为相对较小的模块,在程序员对其编码完成后,把各个模块集成起来前,必须对单个模块进行测试,称为单元测试.
单元测试分为测试环境搭建、测试用例设计和测试执行3个阶段.
3.1.1测试环境搭建
在单元测试之前要进行测试环境的搭建,为了模拟继电保护运行所需数据,构建了公共数据平台和控制平台,公共数据平台是模拟装置常用的输入输出数据,包括模拟量、开入、开m、遥控等的设置；控制平台主要是模拟装置运行速度,包括采样指针控制、系统时钟控制、通道接受数据个数控制等.测试用例和测试结果的保存采用文件的方式.整个程序架构如图2所示.
驱动模块：调用所测模块运行的主程序,也就是mam函数.
桩模块：也叫做存根模块.用来代替所测模块调用的子模块.
在程序设计中除了构建公共数据平台和控制数据平台外,最主要的就是测试用例的构建以及存储.一个完整的测试用例信息包括输入参数、输出参数、返回值、预期输出参数以及预期返回值,因此一个模块的测试用例信息结构如下：
在驱动模块调用被测模块前,测试用例结构体中的前6项通过测试用例文件的读取来赋值：在驱动模块执行完被测模块后,测试用例结构体中的后2项通过模块实际运行结果来赋值,然后把整个测试信息通过固定格式填写到测试结果文件中,从而完成整个模块的测试.
3.1.2测试用例设计
测试用例设计应该充分考虑到程序运行的各种情况,注意事项如下：
(1)用例数据分为正常,边界和异常3种.
(2)正常数据要考虑坐标系中的4个象限,要求每个象限和坐标轴上都必须有一个测试用例.
(3)边界测试用例主要指数据的刚刚大于最大值,最大值,刚刚小于最大值,刚刚大于最小值,最小值,刚刚小于最小值.
(4)异常测试用例主要指越上限,越下限的数据,非法数据.
(5)对于使用全局数据,执行需要一定的前置条件的模块,设计测试用例时需要考虑模块执行前后全局数据以及其它条件的变化.
(6)用例设计要求达到路径的全覆盖.
(7)为程序的浮点等于,不等于,与O比较处设计测试用例.
(8)为无符号整形和整形之间的比较处设计测试用例.
(9)为无符号整形数据的翻转设计测试用例：
(10)继电器类模块还要根据动作特性图设计测试用例：
1.)动作区域外.
2.)动作区域内.
3.)靠近动作区域边界内一点.
4.)动作区域边界.
5.)靠近动作区域边界外一点.
3.1.3测试用例执行及结果判断
在测试用例的执行过程中如果结果出现错误,就要进行逐步调试找出问题原因,以便给设计人员提供解决方案.
软件测试模块:17测试模块
对于继电器的模块,最直观的测试结果就是生成继电器模块的动作特性图.为此采取设计大量测试用例,循环执行测试用例,把测试结果生成图形显示出来.例如,比相圆继电器的动作特性如图3所示. 对于傅里叶算法类的模块,最直观的测试结果就是把模块的幅频特性（反映滤波算法对不同频率信号的衰减程度）、幅相特性（反映滤波算法的幅值滤波精度）和相移稳定性（反映滤波算法的相位滤波精度）用图形表示出来.为此采取设计大量测试用例,循环执行测试用例,把测试结果生成图形显示出来.例如,三通道差分傅氏算法的如下幅频特性如图4所示.
3.2集成测试 单个软件模块测试正确后,按照功能需求将模块组合起来进行测试叫集成测试,主要测试模块间数据传递正确性和系统组成后的逻辑结构的正确性.
集成测试采用黑盒与白盒相结合的方法,即根据集成设计逻辑图进行模块集成的功能测试.集成测试在实际装置上进行测试验证.
例如对变压器保护中的分侧差动保护进行测试,程序的
分侧差动保护中最主要的两个模块是相差继电器和延时元件,在集成测试阶段,这两个模块的测试是通过的.三折线相差继电器的动作特性图如图6所示.
在设计测试用例时,首先根据动作特性图通过改变差动电流、制动电流、比率制动系数等数据,让三折线相差继电器在不同条件下动作或返回,经延时后,查看差动保护输出是否正确；然后固定继电器模块的输出,改变延时定值,查看差动保护输出是否正确.
3.3系统测试
集成测试完成后,从用户的角度对保护软件进行黑盒测试,验证每一项具体的功能.系统测试主要包括装置文档测试、功能测试、性能测试、人机接口测试等.
依托现有继电保护测试仪开发了一套自动测试软件,系统结构如图7所示.
测试软件与测试仪客户端通过以太网实现程序间通信,完成控制测试仪软件命令下发和接收测试结果的功能；测试软件与被测保护软件采用基于IEC61850标准的MMS通信协议实现单播通信,完成控制保护软件命令下发和接收动作报告、录波、遥信变位等信息的功能.自动测试软件的控制命令是从测试用例库中自动读取的；自动测试软件还能够把接收的测试结果和动作报告等信息自动生成测试报告.
自动测试软件实现了测试任务自动控制、结果自动判别、自动生成测试报告,在继电保护软件的系统测试工作中,使测试效率得到显著提高,测试更加全面充分,有效排除了人工测试的不确定因素,保证了测试一致性.
4.结语
目前国内软件测试正处于快速发展阶段,许多公司都建立了自己的测试队伍,软件质量在一定程度上得到了保障.另一方面,测试的广度和深度是一个难以把握的难题,不能仅仅以测试覆盖率来评价,需要从不同的测试阶段、不同的测试项目来综合评估,这就是所谓的全过程测试.
依照测试的不同阶段对继电保护软件的全过程测试进行了阐述,全过程测试比传统的继电保护软件测试增加了单元的白盒测试和集成测试.特别是单元白盒测试的开展对继电保护软件运行的稳定可靠性有重要意义,时间加速减速、错误异常数据模拟、异常路径测试等测试项目通过黑盒测试无法模拟,通过白盒测试就可以实现,因此也重点介绍了单元白盒测试的相关技术和方法.集成测试是在单元测试基础上进行的,集成测试的开展使继电保护软件在系统测试更加可靠,同时也在一定程度上减少了系统测试的工作量.
实践证明,在继电保护软件中开展全过程测试能够显著提高保护装置的质量,对于生产厂家和用户都有着积极的意义.
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软件测试模块引用文献:
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[2] 软件测试硕士论文提纲格式 软件测试硕士论文大纲如何写
[3] 软件测试硕士论文摘要怎么写 软件测试硕士论文摘要范文参考
