1罗成 2牟春晓 3孙睿 4许潇 5曹东亮 6李雪艳
（1、2、4、5、6国网山东省电力公司检修公司 264000 ; 国网山东省电力公司东营供电公司 257000）
摘要：多级流模型将复杂系统分解为不同的功能层，相互之间通过完成关系、实现关系和条件关系相连接。本文通过研究MFM中流的基本属性、功能节点分组及MFM的建模方法，建立变电站的MFM模型。
关键字：MFM 故障诊断 模型
1. MFM模型
基于多级流模型（Multilevel Flow Models, MFM）的故障诊断方法，是把整个生产过程抽象成广义的“流”，根据生产系统物质流、能量流以及信息流等变化推断故障源[1]。目前，MFM已经成功应用于复杂系统的故障诊断。
2.MFM建模的理论基础
多级流模型是一种基于目标的层次化、图形化的建模方法，它将真实的物理系统以物质流、能量流、信息流的形式进行抽象，然后使用一些特定的图形符号来描述系统过程的目标、功能以及设备单元，从而对系统的生产、运行过程进行建模。
MFM对系统主要进行三个层次的描述：目标、功能、设备元件 [2]。在电力系统中，应用较多的功能节点有：源、目标、传输、存储、平衡、汇、连接节点、观测者、决策者、管理者及操作者等，如图1所示。
图1 常用功能节点
每个功能模型通过流网络以特定的连接关系与一个或多个目标模型连在一起，以完成系统的目标。同样，目标模型也能通过特定的条件关系与一个或多个功能模型连接起来，表明此目标为该功能实现的前提。目标、功能和设备元件之间是多对多的关系，概括起来说，主要有：达成关系、条件关系、实现关系等。
多级流模型的建模思想是把生产过程抽象成广义的“流”，以系统目标与实现目标的功能为模型主体，建立复杂流程工业系统的抽象层次模型。以 “流”作为建模的主线，它主要可分为：能量流、物质流、信息流[3]。
因为多级流建模是一种基于目标与功能的建模方法，子目标的实现是总目标实现的前提条件，所以，可以把大系统分解成若干个子系统。子系统的目标即为子目标，子目标的实现要靠多种功能共同完成。
3.简单电力系统MFM简化模型分析
下面以一个简单电力系统的简化MFM模型为例，说明MFM建模的机理，对MFM的建模过程进行验证。简单电力系统的示意图如图2所示。
图2 简单电力系统示意图
电力系统的供电过程是：发电机发出电能，通过母线输送到线路，然后再通过母线输送到负载。
系统主要由发电机C1、母线C2和C5、线路C4、负载C6和保护C3组成。本文主要以其两个目标进行举例说明：G1是系统的主目标——维持负载正常供电；G2是系统的子目标——为线路提供保护。
电力系统的目标、功能节点及设备元件间的关系如上文分析的是多对多的关系。它们之间的关系主要有：设备元件C1-C6和功能节点Fl-F10间的实现关系，目标G1与功能节点F1-F7间的达成关系，子目标G2与功能节点F4的条件关系以及功能节点间的连接关系。
考虑到实际电力系统的复杂性，可以将电力系统分模块建模，主要的模块有发电机、线路、母线、保护和负载。各个模块的模型如图3所示，这些模块之间可以相互连接，其中母线模块可以根据母线上具体的出现调整出线的多少，保护可以具体到保护的类型。
用模块表示简单电力系统的模型比较繁琐，但是在复杂电力系统中，用模块表示就会比较规范并且模型容易搭建。
4.结论和展望
鉴于MFM故障诊断的规则一致、运行速度快，诊断深入、准确、可靠性较高，对于电力系统这类具有流特性，而可靠性要求较高的系统，具有很大的实用性。
参考文献：
[1]张健德, 杨 明, 张志俭. 基于多层流模型的核电站警报分析系统的开发[J]. 核科学与工程, 2008, 28(1): 66-74
[2]刘仲宇. 基于多级流模型的故障诊断技术研究[D]. 杭州: 浙江大学. 2008
[3]石浪涛, 赵 云. 多级流模型(MFM)在传感器故障诊断中的应用[J]. 嘉兴学院学报, 2008, 20(6): 87-90
论文作者:1罗成,2牟春晓,3孙睿,4许潇,5曹东亮,6李雪
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
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