Sử dụng phương pháp phân tích cấu trúc đánh giá độ tin cậy của hệ thống điều khiển và bảo vệ trong hệ thống điện673

Bảo vệ so lệch dùng kênh truyền quang và bảo vệ khoảng cách dùng kênh truyền quang ĐZ 500kV mạch 2 Pleiku - Đà ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trần Việt Anh

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐÁNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Trần Việt Anh

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC ĐÁNH

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Chuyên ngành: Mạng và hệ thống điện

Mã s 62ố: 52.50.05

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

VS.GS.TSKH Trần Đình Long

Hà Nội - 200 8

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đ y lâ à công trình nghi n cứu khoa học ủa ri ng t i Các ốê c ê ô s

liệu, kết quả nêu trong luận n là án ày trung thực và ưa tch ừng đượcai công bốtrong

b k côất ỳ ng trình nào khác

T ác giả luận án

Trần Việt Anh

Mục lục

Trang

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ

THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN

2.2 Hệ thống điều khiển và bảo vệ hệ thống điện 31

2.2 2 Quy mô, cấu trúc và nhiệm vụ của của hệ thống điều khiển và

2.3 Phân tích các kênh thông tin phục vụ truyền dữ liệu và tín

hiệu điều khiển, bảo vệ hệ thống iệnđ 44 2.3 1 Một số đặc trưng cơ bản của kênh thông tin 45 2.3 2 Một số yêu cầu đối với kênh thông tin 46

2.4 Phân tích khả ăng hỏng n hóc các thiết bị chính ủa h c ệ

thống điều khiển và bảo vệ hệ thống điện 58

2.4.1 Thiết b s c ị ơ ấp 58

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ TRONG PHÂN TÍCH

VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

VÀ BẢO Ệ V 3.1 Mô hình cây sự cố cho h ệ thống b v ảo ệ đường dây truyền

3.1.1 Đánh giá hỏng hóc máy cắt của đường dây truyền tải 66 3.1.2 Đánh giá hỏng hóc của hệ thống bảo vệ 69 3.2 So sánh một số sơ đồ bảo vệ đường dây truyền tải 74 3.2.1 Bảo vệ khoảng cách dùng kênh truyền PLC 75 3.2.2 Bảo vệ khoảng cách dùng kênh truyền quang 77 3.2.3 Bảo vệ khoảng cách dùng kênh truyền PLC và bảo vệ so lệch

dùng kênh truyền quang (ĐZ 500kV mạch 2 đoạn Pleiku - Phú

Lâm)

79

3.2.4 Bảo vệ so lệch dùng kênh truyền quang và bảo vệ khoảng cách

dùng kênh truyền quang (ĐZ 500kV mạch 2 Pleiku - Đà

ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN ĐIỆN

LỰC ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ

4.2.2 Mạng 96 4.2.3 Luồng trong mạng, lát cắt, và độ kết nối mạng 97 4.3 So sánh các cấu trúc mạng trong sơ đồ điều khiển và bảo

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN

CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO V ỆTRẠM

500KV THƯỜNG TÍN 5.1 Khả ăng sự cố đối với hệ thống điện Việt Nam n 124

5.2.1 Hệ thống điều khiển và bảo vệ và tự động hóa trạm 500kV

5.2.2 Các thiết bị trong hệ thống, chức năng và chế độ vận hành 1 31

5.3 S dử ụng phương pháp cây sự ố c , đ h giá độ tin cậy của án

h thệ ống điều khiển và bảo vệ trạm 500kV Thường Tín 131 5.3 1 Cây sự cố cho máy cắt 500kV ứng với các liên động điều

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BCU Bay Control Unit - Thiết ị đ ều khiển ngăn lộ b i

CT Current Transformer Biến òng điện- d

CVT Capacitor Voltage Transformer Biến điện áp -

DC Direct Current Nguồn điện áp một chiều-

MW Microwave - Kênh viba

MTBF Mean Time Bet een Failure Thời gian làm việc tin cậy trung bìnhw - MTTR Mean Time To Repair Thời gian ửa - s chữa trung bình

PLC Power Line Carrier Tải ba điện lực-

POTT Permissive Overreaching Transfer Trip - S c êơ đồ ắt li n động do phần

tử vượt tuy truyền tín hi ến ệucho phép

PUTT Permissive Und reaching Trer ansfer Trip - S c êơ đồ ắt li n động do phần

t n ử ội tuyến truyền ín hiệu cho phép t

RTU Remote Terminal Unit Thiết bị đầu cuối-

SCADA System Control and Data Acquisition - H ệ thống thu thập, ử lý v hiểnx à

thị ữ d ệu li

UCA Utility Communication Architecture

WAN Wide Area Networks - Mạng diện ộng r

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 H s ệ ố không sẵn sàng của ột m s ố thiết ị b

Bảng 1.2 Quan điểm nâng cao tính phù hợp và tin c y độ ậ

Bảng 1.3 Quy tắc ủa c đại ố oole thường ùng trong c y sự ố s B d â c

Bảng 3.1 Hệ số kh ng sẵn àng ủa ột ố ơ đồ đường dâô s c m s s y truyền ải t

Bảng 4.1 So sánh hệ số không sẵn sàng của ác ấu trúc ạng LAN trong trạm biếnc c m

áp

Bảng 5.1 Giá x x trị ấp ỉ q đối ới c v ác ngăn lộ

DANH MỤC CÁC HÌNH Ẽ V

Hình 1 Biến đổi sao tam gi c, sao nhiều ánh đa gi c v ngược ại 1 - á c - á à l

Hình 1.2 Biến đổi sao tam giác và tam giác - - sao

Hình 1.3 Khai triển phần ử E tr n hình 1.2 t ê

Hình 1.4 Các sơ đồ mạng nối tiếp và song song

Hình 1.5 Graph về độ tin cậ y của s c u ơ đồ ầ

Hình 2.2 Hệ thống điều khiển và bảo vệ đ ển ình trong trạm biến áp i h

Hình 2.3 Cấu trúc logic hệ thống điều khiển và bảo vệ trong trạm biến áp

Hình 2.4 ơ đồ khối hệ thống đS iều khiển tích hợp theo quy ịnh của EVN đ

Hình 2.5 ơ đồ bảo vệ đường dây truyền tải sử dụng kênh truyền viba S

Hình 2.6 ơ đồ bảo vệ đường dây truyền tải sử dụng kênh truyền tải ba S

Hình 2.7 Mạch điều khiển cho bảo vệ đường dây

Hình 2.8 Mạch điều khiển ầu A truyền tín hiệu cho phép và tín hiệu ắt ằng ảđ c b c PLC và MW

Hình 2.9 Điều khiển hệ thống iệnđ

Hình 2.10 Các giai đoạn phát triển của hệ thống điều khiển và bảo vệ

Hình 2.11 Giao diện ng ời ư - máy trong ĐKHTĐ qua các giai đoạn

Hình 2.12 Sự phát triển của thiết bị iều khiển hệ thống iệnđ đ

Hình 2.13 Liên hệ giữa các thiết bị làm việc với kênh truyền tín hiệu

Hình 2.14 So sánh suy giảm t ín hiệu trên đường truyền của cáp đôi dây xoắn và cáp đồng trục

Hình 2.15 Quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn tối đa trong

RS-422/RS-485 sử dụng cáp đôi dây xoắn AWG 24

Hình 2.16 Sơ đồ đấu nối thông tin tải ba trên đường dây cao áp

Hình 2.17 Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin viba

Hình 2.18 Hiện tượng phađinh của sóng viba

Hình 2.19 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin điện a) và quang b)

Hình 2.20 Sơ đồ HT BVSL dùng cáp quang cho ĐZ 500kV Đà Nẵng - Hà Tĩnh Hình 2.21 Sự phụ thuộc độ suy giảm tín hiệu và độ tán xạ vào độ dài bước sóng

Hình 3.1 C y các ựâ s kiện dẫn ến s kiện ỉnh đ ự đ

Hình 3.2 Cây sự cố của máy cắt

Hình 3.3 Trạng thái của phần tử hỏng hóc đối với máy cắt trạm A

Hình 3.4 Cuộn cắt và tiếp iểm 52a máy cắt trạm A đ

Hình 3.5 Cây sự cố hệ thống iều khiển máy cắt trạm Ađ

Hình 3.6 Tín hiệu cho phép của truyền tín hiệu bảo vệ trạm A

Hình 3.7 Tín hiệu truyền cắt của truyền tín hiệu bảo vệ trạm A

Hình 3.8 Cây sự cố cho hệ thống ĐKBV

Hình 3.9 Cây sự cố cho sự cố vùng 1 trạm A

Hình 3.10 Cây sự cố khi hỏng rơle 1A

Hình 3.11 Cây sự cố cho nhánh E1

Hình 3.12 Cây sự cố cho sự cố vùng 1 giữa A - B

Hình 3.13 Sơ đồ phối hợp tổng trở khởi động và ặc đ tính thời gian giữa ba vùng tác động của bảo vệ khoảng cách

Hình 3.14 Sơ đồ bảo vệ đường dây sử dụng F21, kênh truyền PLC

Hình 3.15 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đường dây ở hình 3.24

Hình 3.16 Sơ đồ bảo vệ đường dây sử dụng F21

Hình 3.17 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đường dây ở hình 3.16

Hình 3.18 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đường dây có bổ sung rơle dự phòng

Hình 3.19 Sơ đồ bảo vệ ĐZ 500kV mạch 2 đoạn Pleiku - Phú Lâm

Hình 3.20 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đường dây ở hình 3.19

Hình 3.21 Sơ đồ bảo vệ ĐZ 500kV mạch 2 đoạn Pleiku Đà Nẵng-

Hình 3.22 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đường dây ở hình 3.21

Hình 3.23 Ảnh hưởng của Rsc đến vùng I khoảng cách ới đặc tuyến mho trong sơ v

đồ POTT

Hình 3.24 Cây sự cố cho sơ đồ POTT có xét ến vùng I khoảng cách đ

Hình 3.25 Hệ thống I&C sử dụng RTU cho trạm biến áp

Hình 3.26 Cây sự cố của HT I&C sử dụng RTU cho trạm biến áp

Hình 3.27 Cây sự cố cho hệ thống I&C sử dụng RTU

Hình 3.28 Mô hình cấu trúc và cây sự cố cho hệ thống I&C có cấu trúc sao giữa rơle

Hình 3.31 Cây sự cố cho HT bao gồm song song RTU và bộ xử lý thông tin

Hình 4.1 Mạng có nhiều nguồn và nhiều đích

Hình 4.2 Đồ thị có h ớng và ma trận khả n ng thông qua của mạngư ă

Hình 4.3 Sơ đồ nối mạng và lát cắt

Hình 4.4 Mạng có độ kết nối nút là 1, độ kết nối cung là 2

Hình 4.5 Cấu trúc bus

Hình 4.11 Mạng LAN sử dụng Hub trong trạm biến áp

Hình 4.12 Cây sự cố mạng LAN sử dụng Hub trong trạm biến áp

Hình 4.13 Cây sự cố mạng LAN sử dụng Switch trong trạm biến áp

Hình 4.14 Mạng LAN sử dụng Hub có dự phòng

Hình 4.15 Cây sự cố mạng LAN sử dụng Hub có dự phòng

Hình 4.16 Mạng LAN sử dụng Switch với Router và Server có dự phòng

Hình 4.17 Cây sự cố mạng LAN sử dụng Switch với Router và Server có dự phòng Hình 4.18 Sơ đ ồ thông tin trong trạm biến áp

Hình 5.1 Sơ đ ồ một sợi trạm 500kV Th ờng Tín ư

Hình 5.2 Hệ thống mạng điều khiển và bảo vệ trạm 500kV Thường Tín

Hình 5.3 Màn hình hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm 500kV Thường Tín

Hình 5.4 Sơ đồ logic điều khiển cắt MC

Hình 5.6 Cây sự cố máy cắt khi cắt tại chỗ

Hình 5.7 Cây sự cố cho mạch cắt 1

Hình 5.8 Sơ đồ liên ộng khi cắt máy cắt bằng khoá iều khiểnđ đ

Hình 5.9 Cây sự cố máy cắt khi cắt bằng khoá iều khiểnđ

Hình 5.10 Cây sự cố cho mạch cắt 1

Hình 5.11 Sơ đồ liên ộng khi cắt máy cắt tại BCU đ - C264M

Hình 5.12 Cây sự cố máy cắt khi cắt tại BCU - C264M

Hình 5.13 Cây sự cố cho mạch cắt 1 MC 531

Hình 5.14 Sơ đồ liên động khi óng m cđ áy ắt tại BCU C264M-

Hình 5.15 Cây sự ố áy ắt khi đóng ại BCU C264M c m c t -

Hình 5.16 Cây sự ố cho mạch đóng c 1 MC 531

Hình 5.17 Sơ đ Đồ KBV ngăn lộ Z 500kV Thường tín Đ - Nho Quan 572

Hình 5.18 Cây sự cố ngăn lộ đường dây 500kV Thường tín - Nho Quan 572

Hình 5.19 Sơ đồ điều khiển và bảo vệ ngăn lộ máy biến áp B03 - 531 và D06 231– Hình 5.20 Cây sự cố cho ngăn lộ máy biến áp B03 - 531

Hình 5.21 Sơ đ ồ điều khiển và bảo vệ ngăn lộ máy biến áp D06 - 231

Hình 5.22 Sơ đ ồ điều khiển và bảo vệ ngăn lộ ĐZ D01, D02, D04, D05, D07, D08 Hình 5.23 Sơ đồ điều khiển và bảo vệ ngăn liên lạc D09-200

Hình 5.24 Cây sự cố ngăn liên lạc D09 200

-Hình 5.25 Sơ đồ điều khiển và bảo vệ ngăn lộ 35kV

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết c ủa ận lu án

Hiện nay, Việt Nam đang trên đường hội nhập và phát triển Cùng với xu thế chung của thế giới, vấn đề nâng cấp quản lý và vận hành hệ thống điện ợc coi là đưmột trong những vấn đề trọng iểm trong tiến trình công nghiệp hoá, hiện ại hoá ất đ đ đ

nước Do đó nên việc phân tích, đánh giá độ tin cậy của hệ thống iều khiển và bảo đ

vệ ằmnh đảm b ảođộ tin c chung của toànậy h ệ ống ith đện là hết sức quan trọng Nếu

hệ thống iđ ều khiển và b v ảo ệ không đ đủ ộ tin cậy thì sẽ ảnh h ởng đến toàn bộ quá ưtrình vận hành hệ thống điện, sự cố sẽ không ợc kiểmđư soát và loại trừ kịp thời, các thiết bị bảo vệ sẽ tác động không đảm bảo, chọn lọc, làm tăng sự cố, gây phản ứng

dây chuyền ẫn đến ự ố diện ộng gây tổn thất ớn cho ng h d s c r l àn đ ệni và cho cả xã

h ội

Đánh giá độ tin cậy của hệ thống iều khiển và bảo vệ trong hệ thống iện là đ đmột đề tài mới ối với các nhà kỹ thuật trong quản lý và vận hành hệ thống iện, ặc đ đ đbiệt là ối với các kỹ sđ ư hệ thống điện Hơn nữa việc phân tích, đánh giá độ tin cậy của hệ thống điều khiển và bảo vệ trong hệ thống điện c òn chưa được quan tâm đúng mức, ch a thực sự ngang tầm với quá trình phát triển của hệ thống Phân tích, ư đánh giá độ tin cậy kết h v ợp ới so sánh các ch ti ỉ êu kinh tế - k ỹ thuật một cách hợp lý sẽ giúp việc thiết ế k và vận hành hệ thống điện t h nốt ơ , hạn chế tới mức thấp nhất có thể các thiệt hại do sự cố gây nên,

2 M ục đíchnghi n cứu ê

M ục đích ủa luận án xuất phát ừ thực trạn c t g và c ác nguy cơ ự ố đối ới ệ s c v h

thống iđ ện Việt Nam, phân tích tính chất các phần tử của hệ thống điều khiển và bảo

vệ trong hệ thống điện, phân tích và lựa chọn phương pháp nghiên cứu, s dử ụng

phương pháp phân tích cấu trúc để đánh giá độ tin cậy ủa h c ệ thống điều khiển và bảo vệtrong hệ thống iđ ện, so sánh m s s iột ố ơ đồ đ ều khi và b v ển ảo ệ trong hệ thống

điện đưa ra các giải để pháp thích hợp nhằm nâng cao độ tin cậy ủa h thống, áp c ệ

dụng ph n tíchâ và đánh gi cho m á ột trạm biến áp 500kV c ụ thể ừ đ, t ó rút ra những

biện pháp ữu ệu ằm nâ h hi nh ng cao độ tin cậy chung ủa h c ệ thống

3 Đối ượng t và phạm vi nghi n cê ứu

Đối t ợng ư nghi n cứu là c ê ác phần ử hay tập ợp phần ử trong hệ thống điều t h t khiển và bảo vệ h ệ thống iđ ện, cácquan hệ lôgíc gi c ữa ác phần t ử hay t hợp phần ập

tử Phạm vi nghi n cứu bao gồm ph n tích phương pháp luậnê â và l ựa chọn ph ng ươ

pháp ù h ph ợpcho việc đánh á gi độ tin cậy của hệ thống điều khiển và bảo vệ trong

hệ thống điện, phân tích ính chất ác phần t t c ử để ph v ục ụ cho việc đánh giá độ tin

c c h ậy ủa ệ thống ằng phương pháp b cây sự ố c - một trong các phương pháp ph n â

tích ấu trúc, ph n tích c â và so sánh ác ơ đồ đ ều khiển ảo ệ đường c s i b v dây truyền ải, t

c s i ác ơ đồ đ ều khiển ảo ệ trạm biến áp, ph n t h v b v â íc à đánh gi cho một trạm biến p á áminh hoạ - trạm 500kV Thường Tín

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ủa luận c án

V ý ề nghĩa khoa học:

Luận ã án đ nghiên cứu, phát tri ển phương pháp cây sự ố c - một trong các

phương pháp ân tíchph cấu trúc, áp dụng để đánh giá độ tin cậy ủa h c ệ thống đ ều i khiển và b v ảo ệ trong hệ thống iệnđ Lu á đ đềận n ã ất ương pháp phân tích định xu ph

tính và âph n tích định ượng tr n y sự ố th ng qua lát ắt ực tiểu Phương pháp l ê câ c ô c c

n ày cho ta một ách tiếp ận đơn giản c c và tổng quan hơn, dễ dàng nhận thấy vai trò

đóng g cóp ủa từng phần t hoặc tập hợp phần t trong h thống và cho phép tìm ra ử ử ệ

“khâu yếu”, tính toánphần đóng óp ủa ừng g c t lát cắt t s ới ự kiện đỉnh để kiểm tra các

tiêu chí v ềthiết kế, về độ tin cậy c h ủa ệ thống Kết h ợp phương ph âáp ph n tích cấu

trúc và giải thuật lát cắt hẹp cho ph xác định những đường truyền ép hoặc nút nào cần

được bổ sung để tăng thêm độ tin cậy của h thệ ống Luận án ã xâđ y dựng các mô

hình c y sự ố cho hệ thống đ ều khiểnâ c i và b v ảo ệ đường dây truyền ải, t mô hình so

sánh ác ơ đồ ảo ệ đường c s b v dây truyền ải, so sánh ác t c cấu trúc ủa ệ thống I&C c h trong trạm biến áp, so sánh ác c c ấu úc mạng tr trong sơ đồ điều khiển và bảo vệ trạm

biến áp, nghi n cứu ê những ác động ào t v phần tử, tập h ợpphần tử để ả c i thiện tốt ất nh

c ác chỉ ti u y u cầu, từ đó nâng dự phòng của phần tử hoặc tập hợp phần tử có ảnh ê êhưởng quan trọng đế đn ộ tin cậy của hệ thống

Ý nghĩa thực tiễn và phạm vi ứng ụng d :

Đề t ài luận án nhằm áp ứng nhu cầu thực t trong thiết đ ế k và vế ận hành ệ h

thống điều khiển và bảo vệ ệ ống i h th đ ện, do đó kết quả ận có ý nghĩa lu án ứng dụngthi thết ực Thông qua việc â tph n ích và đánh gi độ tin cậy của hệ thống điều khiển á

và bảo vệ trạm 500kV Th ờng Tínư bằng phương pháp cây sự ố c kết quả nghiên c , ác

c c ứu ủa luận án ở ra khả ăng ứng ụng để ph n tích m n d â và đánh gi độ tin cậy của hệ á thống điều khiển và bảo vệ c ác trạm biến áp đang vận ành, từ đ tri h ó ển khai n ng â

cấp, sửa chữa ổ sung các phần ử b t có vai tr quan trọng, c ảnh ưởng ớn ới ệò ó h l t h

thống cđể ải ện và nâthi ng cao độ tin cậy chung ủa ệ ống Việc ết k c h th thi ế hệ thống điều khiển và bảo vệ những trạm biến máp ới cần được xem xét kỹ ư l ỡng êtr n c s ơ ở

phân tích so sánh ác ch ti c ỉ ê độ u tin cậy và chi ph , hiệu ả của phươ êí qu ng án Tr n cơ

s c ở ác phương pháp luận và tính toán ụ thể, c thể t ra các nhận ét, đánh gi c ó rú x á c ác

đối t ợng ư khác và chuẩn á c sho ác ơ đồ đ iều khiển bảo v trong h thống iện Việt ệ ệ đNam

• Chương 4: Cấu trúc mạng thông tin điện lực và ảnh h ởng ến ộ tin cậy của ư đ đ

hệ thống điều khiển và bảo vệ

• Chương 5: Sử dụng phương pháp cây sự cố đánh giá ộ tin cậy của hệ thống đđiều khiển và bảo vệ trạm 500kV Thường Tín

• Kết luận

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁPĐÁNH GI ĐỘ TIN CẬY ỦA Ệ THỐNG Đ ỀU Á C H I

KHI N Ể VÀ BẢO Ệ Ệ V H THỐNG ĐIỆN

1.1 Tổngquan

Nghiên cứu đánh á gi độ tin cậy ủa ệ thống i n c h đ ện ói chung đ được tiếnã

hành song song với tiến trình phát triển hệ thống hững năm 70 ủa thế ỷ XX, các N c k nghiên cứu về độ tin cậy hệ thống điện chủ yếu quan tâm đến ảnh hưởng dài hạn của

sự cố thiết bị nhằm phục vụ công tác qui hoạch với s âự ph n chia các trạng thái của h ệ

thống iđ ện [93]như ạng tr thái cảnh báo, khẩn cấp tạm thời, khẩn cấp kiểm so được, át

đặc biệt khẩn cấp, khôi phục Độ tin cậy ủa h thống điều khiển và bảo vệ được c ệnghiên cứu muộn hơ - t n ừnhững năm cuối thế ỷ XX, xuất phát ừ k t nhu cầu nâng cao

chất lượng ỹ thuật c h k ủa ệ ống ith đ ện cũng như chất lượng đ ện năng theo nhu cầu i

c xã h ủa ội[1], [22], [41], [59], [78], [95]

H h ầu ết những công tr h tr n tập trung vào đánh gi độ tin cậy ủa ệ thốngìn ê á c h

điện dựa êtr n các ch êỉti u v nguồn và l ới iện nh s lần và thời gian ngừng i ề ư đ ư ố đ ệntrung bình cho phụ ải t trong một năm, đ ện ni ăng thiếu ụt do ngừng đ ện ổn thất h i , tkinh tế do mất iđ ện, quan hệ giữa độ tin cậycung cấp i và đ ện chất ượng đ ện ăng, l i n

C côác ng trình [1], [22], [28], [ ], [ ]38 66 ên quan đến việc li đánh gi độ tin cậy c á ủanguồn i t đ ện ập trung vào ột ố chỉ ti u nh m s ê ư kh nả ăng mất tải, xác suất ất ải, hệ ố m t s

s dử ụng công suất, kỳ ọng thiếu ụt đ ện ăng v ổn thất kinh tế do thiếu đ ện v h i n à t i

năng Phổ biến là c côác ng trình đánh gi độ tin cậy li n quan đến ưới đ ện á ê l i [1] [2, ], [5], [ , 6] [8] [ ], 13 , [94]

Chưa có những công trình đánh á gi toàn diện độ tin cậy c h ủa ệ thống điều khiển và bảo vệ Mộ ốt s côít ng trình nghi n c ê ứu độ tin cậy của h ệ thống iđ ện nói chung, trong đó có phần rơle bảo vệ Trong [1], tác giả đánh gi tổng hợp ảnh hưởng á của thời tiết khí hậu lên một số chỉ tiêu ộ tin cậy của hệ thống iện- đ đ trong đó có

rơle bảo ệ Phương pháp ử ụng chính v s d là dùng mô hình đường và l c v c át ắt ới ác

thông số độ tin cậy như xác suất đứt ạch, x suất ập mạch, c h h m ác ch ác ư ỏng đối ới v

rơle cơ, Trong [83], tác giả ph n tích đánh gi độ tin cậy ủa ệ thống ảo ệ đặc â á c h b v

biệt, trong đó có so sánh ệc i k h vi th ết ế ệ thống ảo ệ đặc ệt v b v bi ới việc xây dựng m ớiđường dây truyền tải Việc l đ h ắp ặt ệ thống bảo v ệ đ biệtặc có thu lợi là giảm chi ận

phí và triển khai nhanh nhưng cũng có ững h nh ạn chế ề ặt ỹ thuật v m k là có nhiều r ủi

ro về độ an toàn Về phần iều iđ kh ển, liên quan đến ấu trúc mạng c , trong [11], [12]

các tác giả chủ ếu ập trung đánh gi độ tin cậy ủa ệ thống phối ghép ạng áy y t á c h m m

tính và h ệ thống th ng tin, sử ụng độ ết ối cung v ô d k n à hàm ph n bố ự ố, phát triển â s c

b ài toán mô phỏng để đánh gi độ tin cậy ạng theo m á m ô hình Monte Carlo Trong

[82]xem xét độ tin cậy ủa c mạng có xét tới ảnh hưởng ề ự không chắc v s ch c ắn ủa

đường và nút, sử dụng ảigi thu di truy và ph ng pháp mô phỏng ật ền ươ Monte C lo ar

lệch, [22] là m c ột đề án ủa Tổng công ty Điện lực Việt Nam (nay là Tập đoàn Điện lực Việt Nam) - Đề án đảm bảo an ninh, vận hành tin cậy hệ thống điện ứng phó các trường hợp mất điện diện rộng trong hệ thống điện quốc gia Ở đây, đã đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện thông qua 2 tiêu chí là tính phù hợp và độ an toàn, đưa ra

c ác biện pháp ần thực hiện li n quan đến việc tu n thủ ác tiêu chuẩn về độ tin cậy c ê â c ngay từ khi qui hoạch hệ thống (nguồn, lưới truyền tải) như: thiết lập các tiêu chuẩn

và qui trình qui hoạch nguồn có xét đến xác suất xảy ra của từng kịch bản phụ tải, độ tin cậy các tổ máy điện, khả năng mất điện, công suất dự phòng; thiết lập các tiêu chuẩn và qui trình qui hoạch an toàn lưới truyền tải có xét đến các tiêu chuẩn sự cố cũng như các dạng sự cố hệ thống phải chịu đựng được mà không dẫn đến mất ổn định tổ máy,

M h ột ệ thống ói chung c thể thực hiện nhiều chức ăng Khi đánh gi độ tin n ó n á

c c h ậy ủa ệ thống ần đánh gi theo từng ục đích hoặc nhiệm ụ đặt ra Cũng c á m v có thể

đánh á gi chung kh n ng thực hiện tập hợp m t s nhiệm v của h thống Do ó ả ă ộ ố ụ ệ đ

việc lựa chọn c ác chỉ ti u và ương pháp ánh ê ph đ á gi độ tin cậy cho hệ thống ụ thể c phụ thuộc v yêào u cầu tính toán độ tin cậy theo nhiệm v nụ ào [94] Hệ thống iện đ

v ới nhiệm ụ chính v là cung cấp đ ện ăng cho các phụ ải i n t nên chỉ ti u độ tin cậy ủa ê c

h ệ thống đ ện i là c s k vác trị ố ỳ ọng thiếu ụt h công suất và i nđ ện ăng Trị ố ày phản s n ánh t ốt nhất tính làm việc tin cậy c h ủa ệ ống ith đ ện vì tất c cả ác hỏng óc hay sự ố h c

x ảy ra trong hệ thống iđ ện ối ccu ùng đều ẫn đến việc giảm d khả ăng hoặc n ngừngcung cấp i đ ện cho phụ tải Để ính toán trị ố ày cho hệ thống đ ện, thường ùng ác t s n i d c

thông số ề độ tin cậy c t v ủa ừng phần t ử trong hệ ống th như ường độ ự ố, thời c s c gian trung bình phục ồi ự ố h s c , thời gian sửa chữa định ỳ k

H ệ thống điều khiển và bảo vệ ệ thống đ ện là một hệ thống phức tạp, ới h i v nhiều đặc đ ểm trong cấu tr và ạt i úc ho động, có chức năng chính là i đ ều khiển ác c thiết bị ph hiện và loại ừ ự ố, át tr s c , giám át s , thu thập và x lý d ử ữ ệuli , [15], [20], [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]39 , 41 , 48 , 53 , 71 , 86 Do tính chất kh ng l m việc li n tục ô à ê mà đòi ỏi phải h

s sẵn àng àm việc khi c l ó s c x ự ố ẩy ra n n chỉ ti u chính để đánh gi độ tin cậy ủa ệê ê á c h

thống điều khiển và bảo vệ trong hệ ống ith đ ện là m sức độ ẵn sàng hoặc ôkh ng sẵn

sàng àm việc Trong bản luận án ày chủ ếu ử ụng ệ ố l n y s d h s không sẵn àng xác s - suất để hệ thống hay phần tử ở trạng thái không thể sẵn sàng àm việc l để đánh giá độtin cậy c h ủa ệ thống điều khiển và bảo vệ trong hệ thống iđ ện

Độ tin cậy của hệ thống iều khiển và b o v đ ả ệtrạm biến áp ảnh h ởng quan ư

trọng đến độ n cậy của ti toàn ộ ệ thống đ ện b h i và có thể được đánh gi á bằng nhiều

phương pháp và mô hình to án học ác nhau Trong luận án áckh , t giả đ ph n t h và ã â íc

so sánh 2 lớp phương pháp chính là phương pháp mô hìnhhoá và phương pháp giải

tích [2], [ ], [13 , 948 ] [ ] Nhóm ph ng ươ pháp mô hình hoá bao gồm phương pháp mô phỏng Monte-Carlo và ương pháp không gian trạng thái Nhóm phương pháp giải phtích bao gồm phương pháp điểm kê trạng thái, biến đổi s ơ đồ, khai triển theo phần tử, phân tích cấu trúc C ác phương pháp phân tích cấu trúc thích ứng tốt với h ệ thống

phức t b k và ạp ất ỳ khả ăng sử ụng ác phương tiện ính toán n d c t hiện đại trong việc

phân tích ánh đ á gi độ tin cậy Phương pháp cây sự ố c - một trong các phương pháp

phân tích cấu trúc h ữu ệu hi để nghi n cứu và ê đánh á độ tin cậy của hệ thống điều gikhiển và bảo vệ trong hệ thống iđ ện ắt ầu, b đ t ừ việc phân tích ác c s cơ đồ ấu trúc nối

c ác phần ử, các ối quan hệ t m lôg íc giữa chúng và đánh gi vai tr á ò c tủa ừng phần ử t trong việc đảm ảo hoạt b động tin c chung của h ậy ệ thống

Độ tin cậy của hệ thống điều khiển và bảo vệ trước đây thường được tính toán dựa trên những kinh nghiệm và theo cảm tính, theo quy định hoặc c ác quy phạm,

hoặc có thể do y u cê ầu của ưng ời s dụng Hầu hết những hệ thống này khi thiết kế ửkhông sử dụng các mô hình hoặc các phương pháp toán học về độ tin cậy mà sử dụng những kết quả về kinh nghiệm thực tế và trực quan đánh giá Tiếp theo sẽ trình

b c ày ác chỉ ti u v phương pháp đánh gi độ tin cậy ê à á và khả ăng ứng ụng cho bài n dtoánđánh gi độ tin cậy c h th á ủa ệ ống điều khiển và bảo vệ h ệ ống ith đ ện

1.2 C ác chỉ ti êu đánh á gi độ tin cậy của hệ thống điều khiển và bảo vệ hệ thống điện

1.2.1 Độ tin cậy

Có nhiều ách định nghĩa ề độ tin c , th c v ậy ường khái niệm đưa ra để phục ụ v

c m ác ục đích ụ thể ào đ như ác phương pháp nghi n cứu độ tin cậy c n ó c ê [2] [8] [ ], , 13 , [ ] [ ] [ ]31 , 37 , 43 , [63], 106 , [ ] hoặc ộ tin cậyđ liên quan đến hệ thống thông tin [25], [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]32 , 33 , 50 , 53 , 70 , độ tin cậy ủa phần mềm c [36], 45 , 54 , 55[ ] [ ] [ ], liên quan

đến h thống bảo v ệ ệ[29], [ ], [ ] [97]59 83 , , ộ tin cậy dựa trên hiệu quả - chi phí đ [ ]49 , [ ],96 hay đánh giá các phương pháp và c mô hác ình đánh giá độ tin cậy [ ] [ ]61 , 65 , [80] Khái niệm ô đ tin cậy có thể được m rở ộng ột c m ách chi tiết thành tập h ợp ba

kh niái ệm [8]: sự không hư hỏng, độ bền và tính thích h ợp cho sửa chữa Nhưng chung nhất ta c thể định nghĩa ó độ tin cậy à xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn lthành các nhiệm vụ yêu cầu trong một khoảng thời gian và điều kiện vận hành nhất định

Hàm tin cậy: R(t) = 1 F(t)

Với F(t) là hàm sự cố hay hàm đo độ không tin cậy (là xác suất hệ thống gặp

sự cố cho tới thời điểm t)

∫

=

t

dttftF

0

)()

tdFt

0)()()(

1 1

0 0

=

−

=+

tPtdt

tdP

tPtdttdP

= = − = ∫

etPt

Pt

) ( 1

)(

λ

(1-5) Với λ(t) là ường độ ỏng óc hay còn ọic h h g là tần suất sự cố

Nếu λ(t) là hằng số thì R(t) = e- t λ (1-6)

Hàm F(t) là hàm ph n bố ủa đại ượng ngẫu nhi n T (đặc trưng cho khoảng â c l ê

thời gian từ khi bắt ầuđ làm việc đến lần hỏng óc đầu h tiê - n thời gian làm việc tin

cậy) Dạng c hủa àm R(t) v F(t) phụ thuộc ào ính chấtà v t bên trong của đối ượng t và

điều kiện làm việc của nó R(t) là hàm kh ng t ng theo thời ô ă gian: R(t) → 0 khi t → ∞1.2.2 Tần suất sự cố (cường ộ hỏng hócđ λλλλλ(t))

Tần suất sự cố của thiết bị là số lần thiết bị bị ư ỏng trong một đơn vị thời h hgian [2], [15], [ ]27 , [ ]49 [ ], 57 [, 62], 64 [ ] [ ], 65 Tần suất sự cố có thể được tính toán

bằng lý thuyết hoặc thực nghiệm Trong [57] a ra phương pháđư p ma trận chuyển đ ổigiữa t ần suất ự ố ới ệ ố s c v h s sẵn sàng và một s ch êố ỉti u khác

Giả sử hệ thống có 10.000 thiết bị, ta thống kê được có 10 thiết bị bị sự cố trong một năm, suy ra tần suất sự cố của hệ thống đó λ = 10/10.000 = 0,001 sự cố/ năm

Thời gian làm việc tin cậy trung bình (MTBF Mean Time Bet een Fail e)- w ur :

là nghịch đảo của tần suất sự cố[109] Ở trường hợp trên ta có MTBF = 1/λ = 1000 năm Lưu ý ở đây không phải tuổi thọ của thiết bị là 1000 năm mà đây là một thông

số về độ tin cậy của thiết bị

Nếu một thiết bị bao gồm nhiều phần tử thì cây sự cố sẽ giúp chúng ta kết hợp tần suất sự cố của các phần tử để tính toán tần suất sự cố của thiết bị Quay lại với thiết bị đã nói ở trên có tần suất sự cố 1/100 sự cố/ năm Thiết bị này có thể bao gồm

2 phần tử mắc nối tiếp, mỗi phần tử có tỷ lệ sự cố 1/200 sự cố/ năm Tần suất sự cố riêng lẻ của mỗi phần từ tạo nên tần suất sự cố tổng là 1/100 Vậy nếu một trong các phần tử có sự cố đều gây nên sự cố của thiết bị thì tần suất sự cố của thiết bị bằng tổng tần suất sự cố của các phần tử Nếu phải cả 2 phần tử bị sự cố thì mới gây ra sự

cố của thiết bị thì tần suất sự cố của thiết bị bằng tích tần suất sự cố của các phần tử

Ví dụ ta có thiết bị gồm 2 phần tử, trong đó có một phần tử chính và một phần tử dự phòng với tần suất sự cố mỗi phần tử là 1/10 thì tần suất sự cố của thiết bị đó sẽ là 1/100

C ác phần ử trong hệ thống đ ện thường t i có khả ăng phục ồi, c n h ó các b ộ phận

b ắt đầu gi à h óa được ảo ưỡng hoặc thay thế để phục ồi độ tin cậy ủa phần tử b d h c

Sau bảo dưỡng ịnh k , λ(t) có giá đ ỳ trị quanh giá trị trung bình λtb Khi tính to án độ

tin c , xậy ét v ới khoảng thời gian d , vài ới các phần tử phục ồi h có thể xem λ(t) là

hằng ố s và bằng λtb, có th tính ánể to MTBF dựa trên các k ỹ thuật x x ấp ỉ đơn giản c ủa

phần t có b dử ảo ưỡng định ỳ tu n theo luật ân bố ũ k â ph m [26], [87] v ới sai số ằm n

trong phạm vi chấp nhận được

1.2.3 Hệ số không sẵn sàng

Do hệ thống điều khiển và bảo vệ kh ng y u cầu phải làm việc liên tục mô ê à

phải sẵn sàng àm l ệc mvi ở ột thời đ ểm ất ỳ nên ở đây ta sử dụng độ sẵn sàng ặc i b k ho

không sẵn sàng để đo độ tin cậy [27], [47], [57] Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống

hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ, là

xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ (là tỷ số giữa thời gian hệ

thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động)

Hệ số sẵn sàng

µλ

µ+

=+

=

MTTRMTBF

MTBF

Trong đó MTBF là thời gian làm việc tin cậy trung bình và MTTR - Mean

Time To Repair - là thời gian sửa chữa trung bình:

λ

1)(

λ là tần suất sự cố, µ là cường độ phục hồi

Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng hay hệ số không sẵn sàng (q),

đó là xác suất để hệ thống hay phần tử ở trạng thái không thể s sàng àmẵn l vi ệc[ ]56 ,

[ ]90 , [107]

Để tính hệ số không sẵn sàng, ta xác định % của chu kỳ sự cố mà các thành

phần, thiết bị hoặc hệ thống không sẵn sàng thực hiện các chức năng của nó Các yếu

tố ảnh hưởng của hệ số không sẵn sàng được nhận biết như: tăng tỷ lệ thuận với tần

suất sự cố, thời gian sửa chữa và thay thế để khắc phục một sự cố, thời gian duy trì

sự cố

Hệ số không sẵn sàng

µλ

λ+

=+

=

−

=

MTTRMTBF

MTTRk

q 1 s (1-10)

Ví dụ ta xét một rơle có thời gian làm việc tin cậy trung bình 100 năm Giả sử thời gian phát hiện sự cố của rơle là rất nhỏ, nhưng thời gian sửa chữa và thí nghiệm hiệu chỉnh rơle là 2 ngày, ta có hệ số không sẵn sàng của rơle là:

6

10552365100

+

=+

xMTTRMTBF

MTTRq

Trong đó: MTBF = 100 năm = 100 x 365 ngày

MTTR = 2 ngày

λ = 1/MTBF = 0,01 sự cố/ năm Qua kinh nghiệm quản lý vận hành, người ta đã xác định được một số giá trị

hệ số không sẵn sàng của các phần t thưử ờng gặp trong h thống iệ đều khi như ển

bảng 1.1 dưới đây [15], 40[ ] [, 41], [85] [, 89] [, 95]:

Bảng 1.1 H s ệ ố không sẵn sàng của ột m s ố thiết ị b

1.3 C ác phương pháp đánh á gi độ tin cậy của h thống iện ệ đ

1.3.1 Nhiệm ụ đảm ảo v b độ tin cậy ủa h c ệ thống đ ện i

B ài toán ề độ tin cậy ắt đầu ừ kh v b t âu quy hoạch nhằm ác định việc đưa x

thêm c thiết b m ác ị ới hay thay đổi ấu úc h c tr ệ thống iđ ện trong tương lai, đến tính

toán phục ụ ận hành nhằm v v kiểm nghiệm hoặc l ựa chọn phương thức ận h h hệ v ànthống iđ ện t u ối ư [22], [92], [93]

1.3.1.1 Độ tin cậy trong quy hoạch

Nhiệm ụ quy hoạch v là t nêạo n một ấu ình hệ thống đ ện thỏa ãn ác c h i m c yêu

c ầu đặt ra về ính ph t ù h và ợp độ an toàn cung cấp đ ện, đồng thời phải ợp lý về ặt i h m kinh tế êtr n phương diện chi ph đầu ưí t và chi phí v hận ành Để xem xét ính ph t ù

hợp, nhìn chung ti u chuẩn n 1 l ti u chuẩn tối thiểuê - à ê mà c côác ng ty đ ện ực tr n i l ê

thế giới ưth ờng s dụng Đử ối với những ph n t quan trầ ử ọng, thậm chí phải dáp ụngtiêu chuẩn n- ê2 Ti u chu n n 1 cẩ - ó nghĩa là b c s cất ứ ự ố một đường dây một ạch hay m

m m ột áy biến áp đều kh ng dẫn đến sa thải phụ ải hay hệ thống ận àn ô t v h h ngo giớiài

h i và dạn đ ện áp òng đ ện cho phép Ti u chuẩn n 2 ét đến việc ất 2 phần ử ùng i ê - x m t c

l úc

M ột trong những nhiệm ụ quan trọng ủa v c công tác quy hoạch là t s ìm ự phối

h h ợp ợp lý của 3 nhóm nh n tố: tần suất ảy ra sự ố, phạm vi mất đ ện â x c i , gi phápải

c ần thực hiện Đối với ác ự ố ĩnh ửu (v ụ ất c s c v c í d m máy biến áp) hầu ết ác ước h c n

đều kh ng y u cầu phải áp ứng ngay lập t c tiêu chuẩn n-ô ê đ ứ 1, m cho phépà một khoảng thời gian ngắn nhất định sao cho kỹ ư đ s iều hành có thể thực hiện ác biện c

pháp khắc phục tạm thời (thay đổi ểu bi đồphát, sơ đồ kết dây, ) Đối v các ới sự cố

chập ôđ i, biện áph p xử lý chủ ếu y là tăng cườngthiết b iị đ ều khiển v ơle bảo vệà r Bảng 1.2minh họa ác quy tắc chung trong qu trình lập quy hoạch ệ thống c á h

điện êtr n th giới có x ế ét ến đ độtin cậy[22], [28], [92], [93]

Bảng 1 Quan đ ểm2 i nâng cao tính phù h và ợp độtin cậy:

Trong đó : Giải pháp chính: xây dựng êth m nhà máy, đường dây

b i à b v Giải pháp chính: bổ sung thiết ị đ ều khiển v ảo ệ

Giải pháp phụ: x y dựng th m nh y, đường

b i à b v Giải pháp phụ: bổ sung thiết ị đ ều khiển v ảo ệ Bảng 1.2thể hiện ác quan đ ểm c i nâng cao ính pht ù h và ợp độ tin cậy ủa ột c m

s nố ước phát triển tr n thế giới, nhìn ào ảng ổng ợp ta thấy ằng, việc ăng cườngê v b t h r t

h ệ thống đ ều khiển hoặc ơle bảo vệ i r là phương tiện phụ trợ nhằm ạo ra một độ ự t d

phòng ất nh định cho hệ thống ối v c s c đ ới ác ự ố ếm x hi ảy ra, c ải áp òn gi ph chính để

đảm b o tính phù hợp và ả an toàn hệ thống iện là xây dựng êđ th m các nh à m áy iện, đ

đường dây mới Giải pháp ch ính c tấtủa c c nả ác ước là b ổ sung thi b iết ị đều khiển và

b v ảo ệ chỉ áp ụng duy nhất đối ới ự ố ất nghi m trọng d v s c r ê và r x ất ít ảy ra

1.3.1.2 Lập kế hoạch vận hành

Quy hoạch thường xem xét ấn đề ph v ù h và ợp an toàn ệ thống đ ện trong h i khung thời gian hàng ăm, thậm ch nhiều ăm, khung thời gian của ập ế hoạch n í n l k

v hận ành thường ưới 1 năm hoặc tháng, tuần, ngày d

V ới khung thời gian này, chủ ếu ần đánh gi độ an toàn ủa ệ thống đ ện y c á c h i

đối với c các ấu hình h thống ệ khác nhau nhằm x ác ịnh c đ ác giới hạn an toàn ủa l ới c ư

và huy động nguồn àm ơ ở cho việc chuẩn ị ác phương án ận ành l c s b c v h

1.3.1.3 Vận hành trong thời gian thực

Do đặc ính động ủa ận àn trong thời gian th , vi t c v h h ực ệc ử ụng ác giới ạn s d c h

ổn định ính toán tr n cơ ở ph n tích ác ấu hình ệ thống đ t ê s â c c h ịnh tr ớc, t hợp s c ư ổ ự ố

định tr ớc có th ôư ểkh ng dẫn tới phương án ận h v ành tối u nhất Vì vậy c côư ác ng ty

điện lực th ờng trang b c ư ị ác phương tiện ánh á đ gi an toàn hệ thống iện đ trong ời thgian th , phực ổ biến là:

- H ệ thống quản lý năng lượng EMS) bao gồm ột ố phần ( m s mềm ph n â

1.3.2.1 Phương pháp mô phỏng Monte arlo-C

Phương pháp mô phỏng Monte-Carl cho phép ét đến nhiều y to x ếu ố, trong đó

có t ác động ận hành đến chỉ ti u độ tin cậy v ê [2], [31], [76], [ ], 99 [108], [110]

Phương pháp n mô ày phỏng hoạt động ủa c c ác phần t ử trong hệ thống như

một qu trình ngẫu nhi n, tạo ra lịch ử hoạt động ủa ác phần ửá ê s c c t và h ệ thống ử, s

dụng ác phương pháp đánh gi thống c á kê âđể ph n tích út ra các ết luận ề độ tin r k v

c c ậy ủa phần ử t và h ệ thống Tr n cơ ở tiến ành nhiều loạt thí nghiệm ề độ tin cậyê s h v

c c ủa ác phần tử trong hệ thống, mỗi loạt th nghiệm độ tin cậy ủa phần tử được đánh í c giá theo trị ố ủa một s s c ố ngẫu nhiên p (hoặc q) đặc trưng cho xác suất làm việc (hoặc hỏng óc) của phần tử Số ngẫu h nhi n cê ó luật âph n bố ần v g ới ật âlu ph n bố ủa c

thông số độ tin cậy c ủa phần tử đang x và ét được hình th h nhờ ộàn b phận ph s át ốngẫu nhi n cê ó s trị ốtrong khoảng [0,1]

Đối với phần t có nhiều ử trạng thái th việc x ì ác ịnh thời gian phần t từng đ ử ở

trạng thái cũng ương tự như ê t tr n tức là cho mỗi ạng ái phải r tr th út ăm một số ngẫu thnhi n ê [0,1] rồi thay vào àm ính thời gian của h t trạng thái đ để ính thời gian trạng ó tthái

Hỏng óc ủa ệ thống phụ thuộc h c h vào các trạng thái ủa ác phần ử, trong đ c c t ó

có thể có m s ột ố phần ử ở trạng thái ảo ưỡng định ỳ hoặc ngừng àm việc theo kế t b d k l

hoạch, một số ákh c bị hỏng h ặc lóc ho àm việc ình thường Thường để ính độ tin b t

c c h ậy ủa ệ thống đ ện chỉ ần ét ác trạng thái ủa ệ thống trong đ i c x c c h ó có một, hai

hoặc ba phần ử ỏng, trạng thái ủa c t h c ác phần t ử được r thăm theo phương pháp útMonte Carlo Sau khi đã có c ạng th c các tr ái ủa ác phần t cử ần phải có m hột àm diễn

t ả quan hệ giữa ỏng óc ệ thống ới ác trạng th i của phần ử Đối ới ệ thống h h h v c á t v h điều khiển và bảo vệ ì th ta kh ng thể ập được hàm mô t ô l ả quan hệ ưới ạng t d d ườngminh, quan hệgiữa phần tử và h thống ệ thường ở ạng “v d à”, “hoặc”

Trường hợp c ôác th ng s ố độtin cậy là bất ịnh, tức ến êđ bi thi n trong một miền

n ó v hào đ ới àm ph n bố cho trước th phương pháp Monte Carlo â ì - là phương pháp duy

nh khất ông thể thay thế [31], [110] Nhược iđ ểm của phương pháp ày n là đòi ỏi h

khối lượng ính to t án r l và k ất ớn ếtquả có t x độ án ạ cao

1.3.2.2 Phương pháp kh ng gian trạng thái ô

Đối với phương pháp này, h thống được diễn t bởi c ệ ả ác trạng thái hoạt ộng đ

và khả ăng chuyển giữa ác trạng thái đ n c ó [2], [25], [55], [81], [102] Trạng thái ủa c

h ệ thống được ác định ởi ổ ợp ác trạng thái ủa ác phần ử Mỗi ự thay đổi x b t h c c c t s

trạng thái c ủa phần tử đều l m cho hà ệ ống chuyển th sang một ạng tr thái m Tới ất c ả

c ác trạng thái có thể ủa ệ thống ạo thành kh ng gian tr c h t ô ạng thái nên tổng c x ác ác

suất trạng thái ằ b ng1

Phương pháp này x ét đến ác ph c ần t có ử nhiều trạng tháikhác nhau và v c ới ác

giảthiết nh t ấ định có th dểáp ụngphương pháp á qu trình Markov một cách hiệu quả

để tính ác suất x trạng thái và tần suất trạng thái [2], [29], [55] [, 84], [96] [, 105 , ][113], từ đ ó tính được ác chỉ tiê c u độtin cậy c h ủa ệ thống

Quá trình ngẫu nhiên Markov là mô hình toán học di t á ễn ả qu trình chuyển

trạng thái ngẫu nhi n trong ê đó phần tử hoặc h ệ thống li n tiếp chuyển ừ trạng thái ê t

n ày sang trạng thái kh ác trong kh ng gian ô trạng thái Hệ thống có n trạng thái và ở

thời iđ ểm t hệ thống ở ạng th i thì tr ái ở đơn vị ời gian tiếp th theo hệ ống có ể ởth th

l ại trạng th i (i = 1→n) với x ái ác suất pii hay chuyển sang trạng thái j với ác suất x chuyển pij (j = 1→n, j≠i)

(1

Đó là x ác suất thời iểm t, h thống trạng ở đ ệ ở thái i nh ng thời i m t + Δt ư ở đ ể

h ệ thống chuyển sang trạng thái j, trong đ X chỉ trạng thái ủa ệ thốngó c h

Quá trình ngẫu nhiên Markov là ôkh ng đồng nh nếu pất ij là hàm ủa thời gian c

Có thể là r r ời ạc trong kh ng gian v li n tục theo thời gian, rời ạc trong kh ng gian ô à ê r ô

và theo thời gian (xích Markov)

Đ ểi m mạnh của phương pháp không gian trạng thái là có th x c ể ét ác phần t ử

có nhiều trạng thái khác nhau và v c ới ác giả thiết nhất định có thể p dụng phương á

pháp quá trình ngẫu nhiên M kov mar ột cách hiệu quả để tính xác suất và tần suất

trạng thái, từ đ ó tính được c ỉ êác ch ti u độ tin cậy c h ủa ệ ống th Quá trình M kov cho ar

lượng th ng tin về độ tin cậy ủa ệ thống, cho biết àm thời gian xác suấ trạng thái, ô c h h t

r c ất ần cho tính toán ự trữ quay, xác suất trạng thái ở chế độ ác ập ần d x l , t suất trạngthái, th gian trời ạng ái th

Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp ch ính x - phương pháp étác x tổng trạngthái th ì s ố trạng th á láiqu ớn, nếu h ệ ống có th n phầ ử ì s n t th ố ạng tr thái ít nhất là 2n

Do đó cần gi m bớt s ả ố trạng thái ần ét phương pháp ần đúng, loại ỏ ác trạng c x - g b c thái có x suất á ác qu nhỏ đến mức ô, kh ng làm ảnh hưởng ới ết t k quả chung Đối ới v

h ệ thống đ ện, chỉ ần ét đến ỏng óc đồng thời 2 phần ử i c x h h t vì x ác suất ỏng óc h h

đồng thời của 3 phần t tr lê à rử ở n l ất nh ỏ

Phương pháp không gian trạng thái phù h ợp cho tính toán độ tin cậy ủa cnguồn i đ ện[2], [102], x t ét ới khả ăng thiếu n công suất nguồn i đ ện do sự ố c c tác ổ

m áy phát, từ đ giải quyết ài toán ự trữ ó b d công suất đặt trong quy hoạch phát triển hệ

thống iđ ện, lập k ế hoạch ận ành, kế hoạch bảo dưỡng, x v h ác định công suất d ự ữ tr

nóng trong vận ành, Trạng thái ủa ệ thống h c h là t h ổ ợp trạng thái ủa nguồn đ ện c i và

trạng th c ái ủa phụ ải Trạng ái c t th ủa nguồn đ ện i phụ thuộc vào trạng thái c của ác t ổ

m áy phát đ ện Phương pháp kh ng gian trạng i ô thái ũng thích ợp cho tính c h toán độ tin cậy c h ủa ệ thống iđ ện khi xét đến các hỏng óc ẩn” h “ [24]

1.3.3 Phương pháp giải ích t

1.3.3.1 Phương pháp đ ểm i kê trạng thái

H ệ thống ồm n phần tử, mỗi phần tử i của ệ thống g h có hai trạng thái đối ập: l

làm việc ới ác suất v x pi và hỏng óc ới ác suất h v x qi= 1 - pi

S ố trạng thái có thể ph n biệt được ủa ệ thống â c h là N = 2n

T h c ập ợp ác trạng thái ủa ệ thống c h có thể nh ận được ằng ách khai triển b cbiểu thức: ∏

=

=+

n i

Khi sử dụng phương pháp iđ ểm kê ạng tr thái, ta lần lượt ghi các tr ạng thái c ủa

h ệ thống thành bảng theo thứ ự ăng dần số phần ử ỏng k trong hệ thống (k= t t t h 0,n)

T h c ập ợp ác trạng thái ới k phần tử ư ỏng v h h có x ác suất trạng thái:

V ới k = 0 chắc chắn ệ h thống ẽ ở trạng thái àm việc (+) s l

X ác suất m việc tin cậy P(A) của ệ thống ằng tổng ác suất ác trạng thái là h b x c

làm việc đ ã li kê ệt được: P(A) = ΣPk(+) (1- ) 14

Phương pháp ày n có khối ượng l tính toán tăng rất nhanh theo số ư l ợng ph n ầ

t ử n (N = 2n) Tuy nhiên thuật to n đ ểm k á i ê có thể thực hiện trên m t h iáy ín đện t ử1.3.3.2 Phương pháp biến đổi ơ đồ s

H ệ thống có êli n hệ ngang g y kh khăn khi tính to n ph n tích ệ thống, â ó á â h

thường phải xấp x á ỉ ho hoặc tính toán gần đúng[114] Phần n ày trình b ày ph biến ép

đổi sao tam gi c, sao nhiều ánh- á c - đa giác v ng ợc lại biến ổi s , kh c à ư để đ ơ đồ ử ác

liên hệ ngang trong hệ ống th phức ạp đưa s t t , ơ đồ ính toán v dề ạng h h ỗn ợp song song - n ối tiếp để ác định c x ác chỉ ti u độ tin cậy ê

Hình 1.1 Biến đổi sao tam gi c, sao nhiều ánh đa gi c v ngược ại- á c - á à l

Ví d v s c êụ ới ơ đồ ầu tr n hình 1.2, sự có m c ặt ủa phần ử li n hệ ngang E làm t êcho phép biến đổi nối tiếp, song song không thể thực hiện được

Ta dùng ph ép biến đổi sao - tam giác hoặc tam gi c - á sao để biến đổ ấu trúc i c

c v s ầu ề ơ đồ song song ối tiếp được trìn- n ( h bày t ạimục 1.3.3.4)

Hình 1.2 Biến đổi sao tam giác và tam giác - - sao

Trường hợp ến đổi bi sao tam gi c (- á hình 1.2a): hình sao gồm phần ử A,B,E t

biến đổi thành tam giácFGH, ta có h ệ thống đẳng trị song song ối - n tiếpnhư sau:

F//((G//C) + (H//D))

Trường hợp ến đổi bi tam gi c sao (á - hình 1.2b): tam giác AEC biến đổi thành

hình sao FGH, ta có h ệ thống đẳng trị ối tiếp song song như sau: n -

F + ((G + B) // (H + D))

Phương pháp n g ày ặpph kh khải ó ăn với những ơ đồ s phức tạp, chứa nhi u ề

phần t êử li n hệ ngang

1.3.3.3 Phương pháp khai triển theo phần t ử

Khai triển sơ đồ theo một phần t ử k nào đ (th ó ường là một trong c phần t ác ử

t nêạo n li n hệ ngang trong hệ thống) theo biểu thức: ê

P(A) = pk.P(A)(+k) + qk.P(A)(-k) (1- ) 15

pk, qk - xác suất m việc tin cậy, xác suất ỏng óc ủa phần ử k được khai là h h c t triển

P(A)(+k) - xác suất m việc tin cậy ủa ệ thống ính trong đ ều kiện phần ử k là c h t i t

là tin cậy tuyệt đối (2 đỉnh đấu ối ới phần tử k được nối tắt) n v

P(A)(-k) - xác suất m việc tin cậy ủa ệ thống ính trong đ ều kiện phần ử k là c h t i t

đã hỏng (2 ỉnh ấu nối với ph n t k h mạch) đ đ ầ ử ở

Ví d v v s c êụ ẫn ới ơ đồ ầu tr n hình 1.2, khai triển theo phần ử li n hệ ngang E t ê

ta có:

P(A) = pE.P(A)(+E) + qE.P(A)(-E)

Trong đó:

P(A) - xác suất làm việc tin cậy c h ủa ệ ống th

pE, qE - xác suất m việc tin cậy, xác suất ỏng óc ủa phần ử là h h c t E

P(A)(+E) - xác suất m việc tin cậy ủa ơ đồ khi E được nối tắt ( là c s hình 1.3a) P(A)(-E) - xác suất m việc tin cậy ủa ơ đồ khi E hở ạch là c s m (hình 1.3b)

Hình 1.3 Khai triển phần ử E tr n hình 1.5 t ê

X ác suất làm việc tin cậy ủa ác ơ đồ khai triển tr n c c s ê hình 1.3:

P(A)(+E)= P[(A//C) + (B//D)]

P(A)(-E)= P[(A+B) // (C+D)]

V ới những ơ đồ phức ạp, chứa nhiều phần ử li n hệ ngang, c thể tiến ành s t t ê ó hnhiều bước khai triển nối tiếp nhau để khử ần các li d ên hệ ngang, đưa s v dạng ơ đồ ề

cuối cùng ồm nhiều phần t g ử gh n ép ối ếp - song song hoặc song song - n ti ối ếp ti

1.3.3.4 Phương pháp ph n tích ấu trúc â c

1 Cấu trúc c bơ ản (nối tiếp - song song)

a) Cấu trúc nối tiếp

Hệ thống hoạt động tốt nếu tất cả các phần tử của nó hoạt động tốt (hình 1.4a)

a) Nối tiếp b) Song song Hình 1.4 Các sơ đồ mạng nối tiếp và song song Nếu các phần tử không tương tác với nhau thì các sự cố là độc lập với nhau và

độ tin cậy Rs(t) của hệ thống bằng tích các độ tin cậy của các ầnph t ử hợp thành:

i i

R

1 1

)(1)()

Với Ri(t), Fi(t) là các hàm tin cậy và hàm sự cố của phần tử thứ i

Nếu phần tử thứ i có tần suất sự cố không đổi λi, ta có:

t k

1 )

(

λ

b) Cấu trúc song song

Các phần tử được nối song song, tạo ra độ dư thừa và nâng cao độ tin cậy của mạng vì hệ thống chỉ gặp sự cố khi tất cả các phần tử cấu thành của nó ngừng hoạt động (hình 1.4b) H ệ thống hoạt độngkhi c ≥ 1 phần ửó t hoạt động

=

i i

F

1

)()

2 1 0

1)

(

λλλλ

λλ

+

−+

2 Mô hình graph (đường - l cát ắt)

Phương pháp n cày òn gọi là phương pháp lôgíc xác suất đường và lát cắt

Phương phá được xây dựng êp tr n cơ ở ử ụng ác s s d c mô hình đường và l cát ắt, phân

tích lôg íc để đánh gi á x ác suất àm việc tin cậy hoặc ỏng óc ủa ệ thống phức ạp l h h c h t

[5] [ ], 13

T h ập ợp đường và l c có át ắt thể được trình bày ưới ạng ơ đồ đẳng trị d d s

đường bao gồm các ệ th h ống n ốitiếp (các phần tử trong một đường) và song song (cácđường ối giữa hai nút đang x c n ét ủa graph) hoặc s ơ đồ đẳng trị lát c ắt bao gồm

c h ác ệ thống song song (các phần tử trong m t lát ắt) vộ c à n ối tiếp (các át ắt ph n l c âchia hai nút đang xét ủa graph) c

T h ập ợp đường v át ắt thường được trìnà l c h bày dưới ạng ác ma trận đường d c hoặc ma trận át ắt l c

Ma trận đườngD thường là ma trận chữ nhật với k (số đường nối n vàút o và

n út ra của graph) dòng (i) v m (số cung tr n graph) cà ê ột (j) Mỗi phầ ử dn t ij c ủa ma

trận đường có trị ố s :

1 nếu cung j ∈ Di

dij =

0 nếu cung j ∉ Di

Ma trận lát cắt C cũng ường là th ma trận chữ nhật v ới l (số lát cắt âph n chia

n vàút o và n út ra của graph) dòng (i) v m (số cung tr n graph) cột (j) Mỗi phần tửà ê

cij c ủa ma trận át ắt l c có s : trị ố

11001

00011

=

01010

10110

11001

00101

=C

Khi t h toín án theo mô hình đường ta có xác suất làm việc tin cậy c m ủa ộtđường thứ i n o đó à :

∏

∈

=

i D j j

−

=

=

l i

k k

l j i j

i

j i i

i k

i

DP

A

P

, ,

2 1 1 ,

1

) ()1()

()

()()

()

(

Trong đó : P(Di) ác- x suất làm việc tin cậy c ủa đường thứ i ri ng rẽ ê

P(DiDj) - x suất lác àm việc tin c ậy đồngthời c ủa hai đường Di

và Dj Trường hợp chung khi hai đường Di và Djphụ thuộc ào nhau th v ì:

3

D E

Ta có xác suất làm việctin cậy đồng thời ả k đường c là:

V Dới P( 3/D1.D2) = pC (pE= 1 v E ∈ì D2; pB= 1 v B ∈ì D1) Khi t h toín án theo mô hìn áth l cắt ta có xác suất c m lủa ột át cắt thứ i nào đ : ó

−

=

=

l i

L L

l j i j

i

j i i

i L

i

CQA

Q

, ,

2 1 1 ,

1

) ()1()

()

()

()

()

(

Trong đó : Q(Ci) ác- x suất hỏng óc ủa h c lát cắt Ci êri ng rẽ

Q(CiCj) - x suất hác ỏng óc đồng h thời c ủa hai l cắt Cát i và Cj Trường ợp chung khi hai lát cắt C h i và Cjphụ thuộc ào nhau thì: v

V ới Q(Cj/Ci) là xác suất hỏng óc h có iđ ều kiện ủa c Cjtrong đ ều kiệni là Ci ã đ

hỏng hoàn toàn Khi t h Q(Cín j/Ci) c c phá ần t c Cử ủa j ã đ tham gia vào Cixem như đ ã

b hị ỏng, tức qk= 1 ∀ k ∈Ci

Ta có xác suất hỏng óc đồng thời ủa L lát cắt là: h c

Q(C1.C2…CL) = Q(C1).Q(C2/C1).Q(C3/C1C2)…Q(CL/C1C2…CL-1) (1- ) 29

Để rõ êth m v b ề ài toán ính ác suất hỏng h c t x óc ủa h thống ôệ th ng qua mô

hình át ắt ta xét ột ài toán ụ thể như sau: l c m b c

B ài toán ính ác suất ỏng óc ệ thốn Q(A): t x h h h g

Cho sơ đồ hình cầu ta có thể xây dựng graph về độ tin cậy như hình 1.7:

Hình 1 a) Sơ đồ ầu, b) Graph tương ứng 7 c

Tính ác suất ỏng óc ủa ệ thống Q(A), biết ác xuất ỏng óc q của ác x h h c h x h h c giá atrị inhư sau:

10110

11001

00101

j i j

CCQC

CQC

QC

QA

Q

,

1 ,

1

) ()1()

()

()

()

()

(

Q(A) = Q(C1) + Q(C2) + Q(C3) + Q(C4) -

- Q(C1C2) Q(C- 1C3) Q(C- 1C4) Q(C- 2C3) Q(C- 2C4) Q(C- 3C4) + + Q(C1C2C3) + Q(C1C2C4) + Q(C1C3C4) + Q(C2C3C4) -

Q(C2/C1) là x ác suất ỏng óc h h có i đ ều kiện ủa c C2trong đ ều kiệni là C1 ã đ

hỏng hoàn toàn Khi t h Q(Cín 2/C1) c c phá ần t c Cử ủa 2 ã đ tham gia vào C1xem như

Khi số n tút ng lêă n kh khối lì ượng ính toán s r t ẽ ất l ớn Phụ lục 3 trình bày

chương trình tính xác suất hỏng hóc hệ thống theo ma ận l cắt tr át mxn

3 Phương pháp cây sự ố c

Phương pháp cây sự ố c là một trong các phương pháp ân tíchph cấu trúc cho

phép ánh đ á h gi ệ thống ề chất ượng ũng v l c như ề ố ư v s l ợng êtr n quan đ ểi m độ tin

cậy C y sự ố cho hình ảnhâ c rõ ràng ề nguy n nh n, cách ức ảy ra sự ố v ê â th x c và c ác

hành vi của ệ thống C y sự ố h â c mô t ả quan hệ lôg íc giữa ác phần ử hay giữa c c t ácphần t và tử ừng ảng ủa h m c ệ thống ột c m ách rõ nét, giữa ác ự ố ơ ản và s c c s c c b ự ố

đỉnh mà ta ang khảo s đ át[2], [15], [ ], [23 30] [ ] [ ], 32 , 33 , [ ]35 , [46] [ ], 56 , [60], [ ]77 , [ ] [ ] [ ] [ ], [ ], [ ] [97]78 , 84 , 89 , 90 94 95 , , [98]

Hỏng óc ơ ản l nguy n nh n của ác ỏng óc cao hơn được ọi h c b à ê â c h h g là hỏng

h óc trung gian Các ỏng óc ày h h n là nguy n nh n của sự kiện đỉnh ức ự kiệnê â t s mà ta quan tâ m Ta có một số định ng ĩa h và ký hiệu s dử ụngtrong cây sự ố c :

Lá à c h: l ác ỏng óc ơ ản, k hiệu ằng òng tròn h c b ý b v

Cửa: là c các ổng logic m ả quan hệ nh n quả giữa ác ỏng óc, nằm giữaô t â c h h

cành và lá

Cành: là c hác ỏng óc trung gian, nằm giữa ỏng óc ơ ản v ự kiện đỉnh h h h c b à s

G : là s ốc ự kiện đỉnh, k hiệu ằng khung chữ nhậtý b

Cây: là hình ảnh toàn ộ ấu trúc ủa đồ thị, bao gồm lá b c c , c , cửa ành ốc , g Cây

là m êột đồ thị li n th ng kh ng c chu trìnhô ô ó [16] ỗiM cây sự ố được thành lập cho c

m s ột ự kiện đỉnh Một ví d v câụ ề y được thể hiện tr n ê hình 1.9

Thường s dụng 2 cửa lử ogic là cửa VÀ (AND) và cửa HOẶC OR) Cửa (AND cho biết muốn có s ự kiện ra th đ hỏi ải ì òi ph đồng thời ảy ra các ự ện v x s ki ào(tương ứng ph âép nh n logic - giao) Cửa OR cho biết muốn có s ự kiện ra thì ỉ cần ch

x ảy ra một trong những ự kiện ào (tương ứng phép ộng ogi s v c l c - h ).ợp

1

(n l ố ự kiện đầu vào ủa ổng (1 30)

M câỗi y sự ố cho một àm oo c h B le tương ứng mô t ả quan hệ giữa ự kiện đỉnh s

v c s ới ác ự kiện ơ ản Đánh c b giá độ tin cậy ủa ệ thống, tức ính ác suất ảy ra sự c h t x x

kiện đỉnh, phải ác định ập đủ ác át ắt ới ạn ối thiểu, tức x t c l c t h t phải ến bi đổi để đưa

hàm oole về ạng ổng ủa ác ích, mỗi ích B d t c c t t là giao của ác ự kiện ơ ản Áp c s c b

dụng ác quy tắc ủa đại ố c c s Boole nh ư bảng 1.3 sau [2], [ ]89 :

Bảng 1.3 Quy tắc ủa đại ố oole thường ùng trong c y sự ố c s B d â c

Do C.C = C (quy tắc 7) nên:

Z = A.C + B.C + C + Z4.A + Z4.B + Z4.C Theo quy tắc 10 ta c A.C + B.C + C + Zó 4.C = C nên:

Z

Z = C + 4.A + Z4.B

Z4= A.B → Z = C + (A.B) + (A.B).BA

Z = C + A.B

Có nhiều ách tiếp ận ấn đề, c thể ính tuần ự ừ ửa ày đến ửa khác ắt c c v ó t t t c n c b

đầu t c lá ừ ác hoặc tính trực tiếp ừ hàm tổng ủa các tích: t c

Z = X1 + X2 + X3 + … + Xm (Xilà tích của các sự kiện cơ bản)

Theo định lý cộng xác suất [7]: P(Z) = P(X1 + X2 + X3 + … + Xm)

P(Z) = P(X1) + P(X2) + … + P(Xm) - ΣΣP(Xi.Xj) + ΣΣΣP(Xi.Xj.Xk) + … + (-1)l-1ΣΣ…ΣP(Xi.Xj.Xk.Xh…Xl) + (-1)m-1P(X1.X2.X3…Xm)

Trong đó: P(Xi.Xj) = P(Xi).P(Xj/Xi)

P(Xi.Xj.Xk) = P(Xi).P(Xj/Xi).P(Xk/Xi.Xj) P(X1.X2.X3…Xm) = P(X1).P(X2/X1)… P(Xm/X1.X2…Xm-1) Nếu X1, X2, Xm độc lập thì P(X1.X2.X3…Xm) = P(X1).P(X2)…P(Xm)

Nếu X1, X2, Xm xung khắc thì P(Z) = P(X1) + P(X2) + … + P(Xm)

Xây dựng và âph n tích cây sự ố c

Có nhiều ách để ph n tích nhưng tựu chung ại c â l có 2 loại ph n tích ơ ản â c b là

phân tích tiến (quy nạp) và ân tíchph l ùi(diễn giải):

Phân tích ti ến (bottom - up): bắt đầu từ c hỏng hóc c bác ơ ản, xác định c ácnguyên nh n g y ra hỏng h ó à ââ â óc đ , v ph n tích ần qua các s d ự kiện trung gian cho

Phân tích s ự ện ki đỉnh: là một trong các ân tph ích quan trọng trong cây sự ố c

S ự kiện đỉnh chính là v c ấn đề ần quan t m, tuỳ thuộc ào ục đích nghi n cứuâ v m ê mà ta

chọn âđể ph n tích h ệ ống th theo y u cầu ê đặt ra

Xây dựng: bắt đầu ừ ự kiện đỉnh Tuỳ thuộc ào ối quan hệ logic giữa ự t s v m s

kiện đỉnh ới ới ác ự ện hỏng h v v c s ki óc thành phầ khác, x y dựng cân â y th ng qua cácô

s ự kiện ỏng óc trung gian v h h à c c ác ửa logic, với việc đặt câu hỏi “sự kiện hỏng hóc

n ì x ào th ảy ra sự kiện đỉnh?” C u trả ời đâ l ó là c hác ỏng óc trung gian trực tiếp h gây

nên sự kiện đỉnh Tiếp theo phát triển các ỏng óc trung gian theo trình tự như tr n h h êcho đến khi gặp c sác ự ện hki ỏng hóc c b ơ ản cuối cùng là c láác X y d g c y sâ ựn â ự ố c

là á qu trình ph n tích â và nhận dạng u sắc h sâ ệ thống đòi ỏi , h phải xem xét ỹ ấu ạo, k c t

chức năng hoạt động ủa ừng phần tử, tập h c t ợp phần ử trong hệ ống ảnh h t th , ưởng

c ủa chúng tới ỏng óc ệ thống ìm ra khuyết ật h h h , t t và s b h lý c c ự ất ợp ủa ác phần ử t

cũng như vai tr , chức ăng của chúng trong hệ thò n ống Bản thân quá trình phân tích các phần tử hoặc tập hợp phần tử và mối quan hệ giữa chúng, ảnh hưởng của chúng tới hỏng hóc hệ thống khi xây dựng cây sự cố đã có đóng góp tích cực vào việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống vì trong quá trình này ta đã có thể tìm ra được nhiều khuyết tật và sự bất hợp lý của các phần tử cũng như vai trò, chức năng của chúng trong hệ thống ừ đó tìm ra phương pháp khắc phục để nâng cao độ tin cậy chung , tcủa hệ thống Phương pháp chủ y âếuph n tích mốiquan hệ logic vật lý và t ng quan ươ

chức năng giữa các phần t ử trong hệ thống đánh á , gi vai trò c tủa ừng phần ử hoặc t

t h ập ợp phần ử n chức ăng của ệ thống t lê n h và t ác động ần thiết n phần ử hoặc c lê t

t h ập ợp phần ử để ải thiện ốt nhất chỉ ti u của ệ thống t c t ê h

Do những ưu đ ểm trong việc phâi n tích và đánh gi độ tin cậy ủa ệ thống á c h

phức tạp, ởphần sau sẽ trình bày chi tiết phương pháp phân tích cây sự ố ử c s dụng

để đ ánh á gi độtin cậy ủa h thống điều khiển và bảo vệ c ệ trong hệ thống iđ ện