CN110018371B - 换流站主设备状态检修系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换流站主设备状态检修系统及其实现方法，属于用电系统检修技术领域。本发明所述的换流站主设备状态检修系统，包括监测终端与检修管理主站，其中，监测终端包括DSP数字信号处理模块、嵌入式控制模块、GPS同步模块、状态采集模块和终端通信模块；检修管理主站包括状态监测数据库、检修决策体系、通信模块和显示器；换流站主设备运行状态监测终端将各主设备状态上传至换流站主设备状态检修管理主站，在换流站主设备状态检修管理主站利用基于电网状态检修理论的换流站主设备状态检修决策体系实现换流站主设备间存在功能、经济、随机等检修相关因素的有机统筹，最终为检修人员得到换流站主设备的最优检修方案。

Description

换流站主设备状态检修系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种换流站主设备状态检修系统及其实现方法，属于用电系统检修技术领域。
背景技术
现代电力系统进入大系统、远距离、跨区域的新模式，如何尽可能提高电网输送能力、提高运行效率成为亟待解决的问题。而高压直流输电具有造价低，线损小，调节快等优点，得到大力发展。如今，全球已安装100多套高压直流输电系统。预计到2020年，我国将建成15个特高压直流输电工程，并成为世界上拥有直流输电工程最多、输送线路最长、容量最大的国家。
随着高压直流技术在国内国际电网建设中的广泛应用，直流输电系统安全运行情况将对整个电网的安全运行产生极大影响。而高压直流系统的核心部分则是直流换流站，其中主设备包括换流变压器、换流阀和交流滤波器。换流变压器价格昂贵，一旦发生故障可能造成巨大经济损失。与换流变压器相连接的换流阀是完成能量转换的重要设备，换流阀严重故障将给直流系统带来毁灭性影响。交流滤波器也是换流站的重要装置，利用交流滤波器组能有效提高直流系统运行效率。因此保证换流站主设备的正常运行，及时进行检修成为保证电网系统正常、高效运行的必要手段。
目前，高压直流输电系统仍然采用计划检修方式，每年安排全站停电，集中开展年度检修。但是这种检修方式停电时间长，影响直流输电系统运营经济效益。为减少计划检修带来的影响，提出状态检修的概念。状态检修是基于设备的运行历史和当前运行状况，比较分析设备的健康状况，预测设备状态发展趋势，确定最优检修方案的一种检修方法。应用状态检修可以提高高压直流输电系统能量可用率，减少不必要的维护和检修，弥补计划维修带来的不足。
目前尚无一种为高压直流换流站主设备确定最优检修方案的换流站主设备状态检修系统。由此可见设计一种换流站主设备状态检修系统是十分必要的。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种换流站主设备状态检修系统及其实现方法,其测量精度高、实时性好、传输稳定、与服务器主站无缝集成，为检修人员得到换流站主设备的最优检修方案。
本发明第一个目的是提出一种换流站主设备状态检修系统，包括监测终端与检修管理主站，其中，监测终端包括DSP数字信号处理模块、嵌入式控制模块、GPS同步模块、状态采集模块和终端通信模块；
DSP数字信号处理模块：接收换流变压器、换流阀和交流滤波器采集模块发出的各台设备状态测量的模拟信号，并用内置模数转换器将模拟信号转换为数字信号；
嵌入式控制模块：通过选择终端无线通信模块或者终端有线通信模块与服务器主站建立连接，将完成同步的各台设备状态测量数据传送至服务器主站以备后续的状态检修管理；
GPS同步模块：监测终端中的嵌入式控制模块通过GPS同步模块获得时间数据，同时读取双口RAM中的各台设备状态测量数据进行时标标注，完成数据同步；
状态采集模块：通过对每台换流变压器安装三根色谱柱实现准确、全覆盖的变压器油色谱提取，利用热导检测器将各处的色谱信息转换为电信号，所述DSP数字信号处理模块对换流变压器油色谱进行分析得到单台变压器中三处不同位置的气体含量；
终端通信模块：包括终端无线通信模块和终端有线通信模块；
其中，检修管理主站包括状态监测数据库、检修决策体系、通信模块和显示器；
状态监测数据库：接收通信模块得到的各台设备的同步状态数据，并进行保存以备换流站主设备状态检修决策体系应用；
检修决策体系：基于电网状态检修理论应用换流站主设备运行状态监测终端对换流站主设备实时量测数据分析换流站主设备当前状态分类、预测状态转移，并为检修人员提出最优检修方案；
通信模块：经过数据校验、数据解码过程后分别获得三类主设备状态数据值，并将其存入服务器主站；
显示器：换流站主设备当前状态分类、预测状态转移情况和检修方案将通过显示器显示出来供检修、调度人员使用。
优选地，所述DSP数字信号处理模块中的微处理器为TMS320C6748，TMS320C6748内置4个12位精度的模拟-数字转换器，内部时钟频率可以达到456MHz，内置三个串行总线通信接口和五个独立USB接口，60个GPIO；
监测终端使用TMS320C6748中USB接口从换流阀状态采集模块获得状态数据，串行总线通信接口从换流变压器和交流滤波器状态采集模块获得状态数据；运用3个模拟-数字转换器对模拟量信号进行转换得到数字量信号；运用20个GPIO同双口RAM实现快速并行数据传输；双口RAM选用IDT7132，IDT7132是一种高速静态RAM，可提供两个拥有独立控制总线、地址总线和I/O总线的端口，允许微处理器独立访问内部的任何存储单元，当CE引脚出现下降沿时，选中DPRAM即可通过控制OE或R/W来访问内部存储单元。
优选地，所述监测终端使用STM32F407微处理器的一个串口同GPS同步模块进行同步时间数据传输，同时通过并行总线同双口RAM通信获得当前设备状态数据值，并进行状态数据的同步时间标注；完成标注的设备状态数据将通过终端通信模块发送到服务器主站，同时通过液晶显示模块就地显示出来；
GPS同步模块选用瑞士U-blox公司生产的NEO-6M，通过串口传输GPS数据到嵌入式控制模块用于状态数据的时间标注。
优选地，所述状态采集模块，利用阀厅外红外测温系统对换流阀、换流变套管、连接金具等设备进行实时监控，数据传输至所述DSP数字信号处理模块，并进行换算得到测定换流阀的表面温度；
交流滤波器状态采集模块，在电容器不平衡回路串入采样电阻，测量不平衡电流，将电流值的模拟量数据传输至所述DSP数字信号处理模块的模数转换器。
优选地，所述终端有线通信模块包括RJ45网络通信接口、网络通信串行通信转换芯片和串行总线接口；串行通信接口分为发送接口Tx和接收接口Rx，终端有线通信模块的串行通信发送接口Tx连接嵌入式控制模块的串行通信接收接口Rx，终端有线通信模块的串行通信接收接口Rx连接嵌入式控制模块的串行通信发送接口Tx，网络通信串行通信转换芯片实现了串行通信信息向网络通信信息的转换；RJ45网络通信接口发送带时标的设备状态数据，网络信息串行通信转换芯片将串行通信信息转换成为网络信息。
优选地，所述终端无线通信模块包括串行通信接口、串行通信网络通信转换芯片和无线网络发送器；串行通信接口分为发送接口Tx和接收接口Rx，终端无线通信模块的串行通信发送接口Tx连接嵌入式控制模块的串行通信接收接口Rx，终端无线通信模块的串行通信接收接口Rx连接嵌入式控制模块的串行通信发送接口Tx，串行通信网络通信转换芯片实现了串行通信信息向网络通信信息的转换，无线网络发送器实现了嵌入式控制模块向服务器主站无线发送带时标的设备状态数据的功能。
优选地，所述状态监测数据库包括三类换流站主设备：换流变压器、换流阀、交流滤波器，其中：
换流变压器：换流变压器状态监测数据库，存储带时标的各台换流变压器内部各种气体浓度值数据；
换流阀：换流阀状态监测数据库，存储带时标的换流阀温度值；
交流滤波器：交流滤波器状态监测数据库，存储带时标的交流滤波器不平衡电流。
优选地，所述基于三类主设备监测数据的马尔科夫过程分为六类状态包括：正常S1、轻度恶化S2、轻度恶化检修
Figure BDA0002010284490000031
重度恶化S3、重度恶化检修
Figure BDA0002010284490000032
故障S4；计算得到主设备下一步状态转移概率；建立换流站主设备的检修风险和故障风险模型，考虑检修约束的条件下，以故障风险与检修风险和最小为目标，得出换流站最优检修方案。
优选地，所述状态边界条件包括：
换流变压器各状态边界条件为：正常情况下变压器内的烃类气体CH4、C2H6、C2H4、C2H2含量均不大于1L/L；轻度恶化情况下气体含量均不大于2L/L；重度恶化气体含量均不大于5L/L；故障情况下气体含量会大于5L/L；
换流阀状态各状态边界条件为：正常情况下换流阀温度不大于40℃；轻度恶化情况下温度不大于50℃；重度恶化温度不大于60℃；故障情况下温度会大于60℃；
交流滤波器各状态边界条件为：正常情况下交流滤波器折算不平衡电流含量不大于50mA；轻度恶化情况下折算不平衡电流含量不大于70mA；重度恶化折算不平衡电流含量不大于80mA；故障情况下折算不平衡电流含量会大于80mA。
本发明第一个目的的有益效果是：本发明所述的换流站主设备状态检修系统，使得高压直流换流站检修方式不再只有单一的按计划检修，换流站主设备状态检修决策体系可以为检修人员提供经济性、安全性最优的检修方案；换流站主设备运行状态监测终端准确监测换流站主设备实时运行状态，具有统一时标；双微处理器提高监测设备的实时性和稳定性；无线通信模块与有线通信模块按需选择，实现测量终端和服务器主站间监测数据的灵活传输。
本发明第二个目的是提出一种换流站主设备状态检修系统的实现方法，包括如下步骤：
步骤一：单个设备状态分类判断：包括如下小步：
第一步：当设备处于正常状态S1时，不需要进行检修；
第二步：当设备处于非正常状态S2、S3、S4时，检修方式分别以m1、m2和m3来表示，并且3种方式均使设备修复至状态S1；
第三步：检修开始的时段及持续的时段数为确定量，则下一步各状态之间的转移量便可确定，当转移率与时间的关系可以显式表达时，设备状态转移过程具有齐次马尔科夫性质；
第四步：给定检修安排下设备在未来时间的状态概率可以通过齐次马尔科夫过程方程进行求解；
步骤二：单个设备下一步状态转移概率：求解步骤如下：
第一步：计及检修安排的设备状态转移矩阵如下：
Figure BDA0002010284490000051
第二步：
Figure BDA0002010284490000052
为单台设备故障状态向正常转移率，预防检修m1、m2可使设备完全恢复如下：
Figure BDA0002010284490000053
Figure BDA0002010284490000054
其中，ti,m为设备i在下一步的检修开始时段；ΔTi,m1、
Figure BDA0002010284490000055
分别为设备i进行检修m1和检修m2的持续时长；
第三步：已知的预防性检修概率为1，预防性检修状态转移矩阵如下：
Figure BDA0002010284490000056
下一步时间t内设备i状态概率如下：
Figure BDA0002010284490000057
Figure BDA0002010284490000058
其中，Si(t)为t时刻设备i的状态概率向量，对应位置
Figure BDA0002010284490000059
Pi,M、Pi,T分别表示设备i的预防性检修状态转移矩阵和计及检修安排的状态转移矩阵；其中t＝ti,m表示进行预防性检修，t≠ti,m表示没有进行预防性检修；
步骤三：构建各类设备检修风险与故障风险模型：设备i检修风险与故障风险模型步骤如下：
Figure BDA0002010284490000061
其中，Li,M,1、Li,F,1分别表示i设备检修损失和故障损失；Li,M,2、Li,F,2分别表示表示i设备t时间检修停电损失和故障停电损失；各设备损失的求解方法相同，均为预测状态概率与对应损失乘积；
第四步：构建换流站主设备检修风险与故障风险模型：换流站主设备检修风险与故障风险模型的目标函数如下：
Figure BDA0002010284490000062
求解此模型同时需满足的允许检修时间约束如下：
Figure BDA0002010284490000063
其中，ei、li、si、ji分别表示设备i允许检修的最早时间、最迟时间、开始时间和检修时间；
通过求解换流站主设备检修风险与故障风险模型可以得到换流站主设备最优检修方案。
本发明第二个目的的有益效果是：本发明所述的换流站主设备状态检修系统的实现方法，其测量精度高、实时性好、传输稳定、与服务器主站无缝集成；换流站主设备运行状态监测终端将各主设备状态上传至换流站主设备状态检修管理主站，在换流站主设备状态检修管理主站利用基于电网状态检修理论的换流站主设备状态检修决策体系实现换流站主设备间存在功能、经济、随机等检修相关因素的有机统筹，最终为检修人员得到换流站主设备的最优检修方案。
附图说明
图1为系统总体结构图；
图2为状态检修原理结构图；
图3为换流变压器油色谱分析原理结构图；
图4为红外测温原理结构图；
图5为交流滤波器不平衡电流测量原理图；
图6为换流站主设备运行状态监测终端软件架构图；
图7为终端有线通信模块接线图；
图8为终端无线通信模块接线图；
图9为单设备状态转移过程图；
图10为换流站主设备状态检修决策体系流程图。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，系统包括：换流站主设备运行状态监测终端与换流站主设备状态检修管理主站。换流站主设备运行状态监测终端包括DSP数字信号处理模块、嵌入式控制模块、GPS同步模块、状态采集模块、液晶显示模块和终端通信模块；换流站主设备状态检修管理主站包括三类换流站主设备的状态监测数据库、换流站主设备状态检修决策体系、通信模块和显示器。
换流站主设备运行状态监测终端需要在换流站内的每台换流变压器、换流阀和交流滤波器上进行配置，可以实现对所有主设备进行全面的状态监测和状态检修管理。
换流站主设备运行状态监测终端中的DSP数字信号处理模块一方面负责接收换流变压器、换流阀和交流滤波器三类换流站主设备状态采集模块发出的各台设备状态测量的模拟信号，并用内置模数转换器将模拟信号转换为数字信号；另一方面将转换好的各台设备状态测量数据传入双口RAM中以备嵌入式控制模块读取、同步和发送。
换流站主设备运行状态监测终端中的嵌入式控制模块通过GPS同步模块获得时间数据，同时读取双口RAM中的各台设备状态测量数据进行时标标注，完成数据同步。
嵌入式控制模块一方面通过选择终端无线通信模块或者终端有线通信模块与服务器主站建立连接，将完成同步的各台设备状态测量数据传送至服务器主站以备后续的状态检修管理；另一方面将各台设备状态测量数据通过液晶显示模块进行显示。
本发明中的数据发送方式可以通过程序设定选择有线或无线，灵活可变，不受测量环境的限制；另一方面数据校验为对数据包完整度、数据包连贯性的检验。数据解码跟据确定数据格式进行数据解析，得到单台变压器中三处不同位置的气体含量、换流阀的表面温度和交流滤波器的不平衡电流值。
DSP数字信号处理模块中的微处理器为TMS320C6748，可充分满足对不同外设的高能效、连通性、低功耗设计。TMS320C6748内置4个12位精度的模拟-数字转换器，内部时钟频率可以达到456MHz，内置三个串行总线通信接口和五个独立USB接口，60个GPIO。
本发明中的换流站主设备运行状态监测终端使用TMS320C6748中USB接口从换流阀状态采集模块获得状态数据，串行总线通信接口从换流变压器和交流滤波器状态采集模块获得状态数据；运用3个模拟-数字转换器对模拟量信号进行转换得到数字量信号；运用20个GPIO同双口RAM实现快速并行数据传输。
双口RAM选用IDT7132。IDT7132是一种高速静态RAM，可提供两个拥有独立控制总线、地址总线和I/O总线的端口，允许微处理器独立访问内部的任何存储单元。当CE引脚出现下降沿时，选中DPRAM即可通过控制OE或R/W来访问内部存储单元。
嵌入式控制模块中的微处理器选择STM32F407微处理器。STM32F407基于专为要求高性能、低成本、低功耗的实时应用专门设计的ARMCortex-M4内核，内部时钟频率高达168MHz。STM32F407内置2个12位精度的数字-模拟转换器，6个串行总线通信接口，同时该处理器采用了自适应实时存储器加速器技术，使得程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将控制器性能发挥到了极致。
本发明中的换流站主设备运行状态监测终端使用STM32F407微处理器的一个串口同GPS同步模块进行同步时间数据传输，同时通过并行总线同双口RAM通信获得当前设备状态数据值，并进行状态数据的同步时间标注；完成标注的设备状态数据将通过终端通信模块发送到服务器主站，同时通过液晶显示模块就地显示出来。
GPS同步模块选用瑞士U-blox公司生产的NEO-6M，通过串口传输GPS数据到嵌入式控制模块用于状态数据的时间标注。
终端有线通信模块为有人物联网公司产USR-TCP232-E2以太网转串口通信模块。
终端无线通信模块为有人物联网公司产USR-WIFI232-D2嵌入式串口转WiFi模块。
液晶显示模块为7英寸800*480分辨率的工业控制显示器。
本发明中的换流站主设备状态检修管理主站包括三类换流站主设备状态监测数据库、换流站主设备状态检修决策体系、通信模块和显示器。
状态监测数据库用于接收通信模块得到的各台设备的同步状态数据，并进行保存以备换流站主设备状态检修决策体系应用。
换流站主设备状态检修决策体系基于电网状态检修理论应用换流站主设备运行状态监测终端对换流站主设备实时量测数据分析换流站主设备当前状态分类、预测状态转移，并为检修人员提出最优检修方案；换流站主设备当前状态分类、预测状态转移情况和检修方案将通过显示器显示出来供检修、调度人员使用。
如图2所示换流站状态检修原理结构图。基于电网状态检修理论的换流站主设备状态检修决策体系，通过将换流站主设备运行状态监测终端得到的主设备状态监测数据和数据库中存储的历史运行数据进行结合，综合考虑换流站主设备间存在功能联系、经济价值、故障概率等检修相关因素，最终为检修人员得到换流站主设备的最优检修方案。
如图3所示，换流变压器油色谱分析原理结构图，热导池检测器根据气体导热系数的不同来达到检测目的。当被测气体组分在氮气等载气的带领下流入池体内时，由于池体孔道内固定了热阻丝，热阻丝根据被测气体与纯载气的热导率不同，会产生不同的热丝温度变化，这一变化也会使阻值发生对应变化，阻值的变化导致原有的电桥平衡被打破，失去平衡的电桥会输出一个电压信号，这一电压信号传入DSP数字信号处理模块中，通过内置模数转换器即可得到实际电压值，再通过换算公式最终得到实际的气体含量。
如图4所示红外测温原理结构图，热电堆探测器是基于温差电效应制成的热探测器，即在物体两点间如果存在温度差，就会有电压产生，这个电压是温度差的函数。在热偶的一侧连接一红外接收器，由它接收红外辐射信号，热偶元件将温度差转换为电压信号输出，输出的电压模拟信号通过DSP数字信号处理模块内置模数转换器得到的电压信号数字量通过相关函数转换即可得到实际的换流阀外壳温度值。
如图5所示，交流滤波器不平衡电流值的测量是利用测量电桥电压得到的。不平衡电流测试是评价滤波电容器正常工作和检测电容器故障的重要指标。测试时将采样电阻串入不平衡回路,在电容器两端加额定工作电压,测量采样电阻两端电压，通过欧姆定律即可得到实际不平衡电流。
如图6所示为换流站主设备运行状态监测终端软件架构图，三类换流站主设备状态采集模块将设备实际状态发送至DSP数字信号处理模块，DSP数字信号处理模块通过控制内置数模转换器将各状态数据的等效电压模拟量转换为电压数字量，随后根据不同类型数据与等效电压值之间的函数关系进行相应转化最终得到设备的当前实际状态，随后将实际状态存入双口RAM。
嵌入式控制模块通过串口读取GPS同步模块的同步时间信息，同时读取双口RAM中的各个主设备实际状态数据，将实际状态数据进行同步时间标注得到带时标的设备状态数据，通过控制终端通信模块将带时标的设备状态数据发送至状态监测数据库。
如图7所示，终端有线通信模块包括RJ45网络通信接口、网络通信串行通信转换芯片和串行总线接口。串行通信接口分为发送接口Tx和接收接口Rx，终端有线通信模块的串行通信发送接口Tx连接嵌入式控制模块的串行通信接收接口Rx，终端有线通信模块的串行通信接收接口Rx连接嵌入式控制模块的串行通信发送接口Tx，网络通信串行通信转换芯片实现了串行通信信息向网络通信信息的转换。RJ45网络通信接口发送带时标的设备状态数据，网络信息串行通信转换芯片将串行通信信息转换成为网络信息。
如图8所示，终端无线通信模块包括串行通信接口、串行通信网络通信转换芯片和无线网络发送器。串行通信接口分为发送接口Tx和接收接口Rx，终端无线通信模块的串行通信发送接口Tx连接嵌入式控制模块的串行通信接收接口Rx，终端无线通信模块的串行通信接收接口Rx连接嵌入式控制模块的串行通信发送接口Tx，串行通信网络通信转换芯片实现了串行通信信息向网络通信信息的转换，无线网络发送器实现了嵌入式控制模块向服务器主站无线发送带时标的设备状态数据的功能。
如图9所示为单设备状态转移过程图，当设备处于正常状态S1时，不需要进行检修；当设备处于非正常状态S2、S3、S4时，检修方式分别以m1、m2和m3来表示，并且3种方式均使设备修复至状态S1。检修开始的时段及持续的时段数为确定量，则下一步各状态之间的转移量便可确定，当转移率与时间的关系可以显式表达时，设备状态转移过程具有齐次马尔科夫性质。因此，给定检修安排下设备在未来时间的状态概率可以通过齐次马尔科夫过程方程进行求解。
单个设备下一步状态转移概率求解介绍如下：
计及检修安排的设备状态转移矩阵如下：
Figure BDA0002010284490000101
Figure BDA0002010284490000102
为单台设备故障状态向正常转移率，预防检修m1、m2可使设备完全恢复如下：
Figure BDA0002010284490000103
Figure BDA0002010284490000104
ti,m为设备i在下一步的检修开始时段；ΔTi,m1、
Figure BDA0002010284490000105
分别为设备i进行检修m1和检修m2的持续时长。
已知的预防性检修概率为1，预防性检修状态转移矩阵如下：
Figure BDA0002010284490000106
下一步时间t内设备i状态概率如下：
Figure BDA0002010284490000111
Figure BDA0002010284490000112
Si(t)为t时刻设备i的状态概率向量，对应位置
Figure BDA0002010284490000116
Pi,M、Pi,T分别表示设备i的预防性检修状态转移矩阵和计及检修安排的状态转移矩阵；其中t＝ti,m表示进行预防性检修，t≠ti,m表示没有进行预防性检修。
如图10所示为换流站主设备状态检修决策体系流程图，包括单个设备状态分类判断、单个设备下一步状态转移概率、各类设备检修风险与故障风险模型、换流站主设备检修风险与故障风险模型；
设备i检修风险与故障风险模型具体如下：
Figure BDA0002010284490000113
其中Li,M,1、Li,F,1分别表示i设备检修损失和故障损失；Li,M,2、Li,F,2分别表示表示i设备t时间检修停电损失和故障停电损失；各设备损失的求解方法相同，均为预测状态概率与对应损失乘积。
换流站主设备检修风险与故障风险模型的目标函数如下：
Figure BDA0002010284490000114
求解此模型同时需满足的允许检修时间约束如下：
Figure BDA0002010284490000115
其中ei、li、si、ji分别表示设备i允许检修的最早时间、最迟时间、开始时间和检修时间。
通过求解换流站主设备检修风险与故障风险模型可以得到换流站主设备最优检修方案。
本发明可广泛运用于用电系统检修场合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种换流站主设备状态检修系统的实现方法，其特征在于，基于的换流站主设备状态检修系统包括监测终端与检修管理主站，其中，监测终端包括DSP数字信号处理模块、嵌入式控制模块、GPS同步模块、状态采集模块和终端通信模块；
DSP数字信号处理模块：接收换流变压器、换流阀和交流滤波器采集模块发出的各台设备状态测量的模拟信号，并用内置模数转换器将模拟信号转换为数字信号；
嵌入式控制模块：通过选择终端无线通信模块或者终端有线通信模块与服务器主站建立连接，将完成同步的各台设备状态测量数据传送至服务器主站以备后续的状态检修管理；
GPS同步模块：监测终端中的嵌入式控制模块通过GPS同步模块获得时间数据，同时读取双口RAM中的各台设备状态测量数据进行时标标注，完成数据同步；
状态采集模块：通过对每台换流变压器安装三根色谱柱实现准确、全覆盖的变压器油色谱提取，利用热导检测器将各处的色谱信息转换为电信号，所述DSP数字信号处理模块对换流变压器油色谱进行分析得到单台变压器中三处不同位置的气体含量；
终端通信模块：包括终端无线通信模块和终端有线通信模块；
其中，检修管理主站包括状态监测数据库、检修决策体系、通信模块和显示器；
状态监测数据库：接收通信模块得到的各台设备的同步状态数据，并进行保存以备换流站主设备状态检修决策体系应用；
检修决策体系：基于电网状态检修理论应用换流站主设备运行状态监测终端对换流站主设备实时量测数据分析换流站主设备当前状态分类、预测状态转移，并为检修人员提出最优检修方案；
通信模块：经过数据校验、数据解码过程后分别获得三类主设备状态数据值，并将其存入服务器主站；
显示器：换流站主设备当前状态分类、预测状态转移情况和检修方案将通过显示器显示出来供检修、调度人员使用；
实现方法包括如下步骤：
步骤一：单个设备状态分类判断：包括如下小步：
第一步：当设备处于正常状态S1时，不需要进行检修；
第二步：当设备处于非正常状态S2、S3、S4时，检修方式分别以m1、m2和m3来表示，并且3种方式均使设备修复至状态S1；
第三步：检修开始的时段及持续的时段数为确定量，则下一步各状态之间的转移量便可确定，当转移率与时间的关系可以显式表达时，设备状态转移过程具有齐次马尔科夫性质；
第四步：给定检修安排下设备在未来时间的状态概率可以通过齐次马尔科夫过程方程进行求解；
步骤二：单个设备下一步状态转移概率：求解步骤如下：
第一步：计及检修安排的设备状态转移矩阵如下：
Figure FDA0002992626510000021
第二步：
Figure FDA0002992626510000022
为单台设备故障状态向正常转移率，预防检修m1、m2可使设备完全恢复如下：
Figure FDA0002992626510000023
Figure FDA0002992626510000024
其中，ti,m为设备i在下一步的检修开始时段；+
Figure FDA00029926265100000210
分别为设备i进行检修m1和检修m2的持续时长；
第三步：已知的预防性检修概率为1，预防性检修状态转移矩阵如下：
Figure FDA0002992626510000026
下一步时间t内设备i状态概率如下：
Figure FDA0002992626510000027
Figure FDA0002992626510000028
其中，Si(t)为t时刻设备i的状态概率向量，对应位置
Figure FDA0002992626510000029
Pi,M、Pi,T分别表示设备i的预防性检修状态转移矩阵和计及检修安排的状态转移矩阵；其中t＝ti,m表示进行预防性检修，t≠ti,m表示没有进行预防性检修；
步骤三：构建各类设备检修风险与故障风险模型：设备i检修风险与故障风险模型步骤如下：
Figure FDA0002992626510000031
其中，Li,M,1、Li,F,1分别表示i设备检修损失和故障损失；Li,M,2、Li,F,2分别表示i设备t时间检修停电损失和故障停电损失；各设备损失的求解方法相同，均为预测状态概率与对应损失乘积；
第四步：构建换流站主设备检修风险与故障风险模型：换流站主设备检修风险与故障风险模型的目标函数如下：
Figure FDA0002992626510000032
求解此模型同时需满足的允许检修时间约束如下：
Figure FDA0002992626510000033
其中，ei、li、si、ji分别表示设备i允许检修的最早时间、最迟时间、开始时间和检修时间；
通过求解换流站主设备检修风险与故障风险模型可以得到换流站主设备最优检修方案。
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