Xác định đặc tính điện áp phóng điện cho vật liệu cách điện rắn ở điện áp xoay chiều tần số công nghiệp

Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn, phân phối Student và cách xác định khoảng tin cậy...3 1.3.1.. Mô tả bài toán Trong bài thí nghiệm xác định độ bền điện của điệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

MÔN XÁC SUẤT THỐNG KÊ KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

NHÓM : 13 HỌC KÌ : 211

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

PHẦN NỘI DUNG 2

I Bài 1 – Xác định đặc tính điện áp phóng điện cho vật liệu cách điện rắn ở điện áp xoay chiều tần số công nghiệp (5 điểm) 2

1.1 Yêu cầu đề bài 2

1.1.1 Mô tả bài toán 2

1.1.2 Sinh viên cần tìm hiểu 2

1.2 Mục đích bài toán 2

1.3 Cơ sở lý thuyết 2

1.3 Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn, phân phối Student và cách xác định khoảng tin cậy 3

1.3.1 Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn 3

1.3.2 Phân phối Student 5

1.3.3 Cách xác định khoảng tin cậy 6

1.4 Tính toán 9

1.4.1 Lời giải tính tay 9

1.4.2 Giải bài toán trên excel 10

1.5 Nhận xét, đánh giá 13

II Bài 2 – Đánh giá độ tin cậy của hệ thống nguồn điện (5 điểm) 13

2.1 Yêu cầu đề bài 13

2.1.1 Mô tả bài toán 13

2.1.2 Sinh viên cần tìm hiểu 13

2.2 Mục đích bài toán 14

2.3 Cơ sở lý thuyết 14

2.3.1 Các khái niệm cơ bản về nguồn điện (nhà máy điện), hệ số ngừng cừng cưỡng bức FOR, phụ tải đỉnh, đường cong đặc tính tải 14

2.3.2 Các kiến thức về thống kê như phân phối chuẩn và phân phối nhị thức 17

2.4 Tính toán 21

2.4.1 Tính toán bằng tay 21

2.4.2 Tính toán bằng excel 51

2.5 Nhận xét, đánh giá 58

PHẦN KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

PHẦN MỞ ĐẦU

Hầu hết các hiện tượng trong cuộc sống đều xảy ra một cách ngẫu nhiên không thể đoánbiết được Chúng ta luôn đứng trước những lựa chọn và phải quyết định cho riêng mình Khilựa chọn như thế thì khả năng thành công là bao nhiêu? Phương án lựa chọn đã tối ưu chưa?

Cơ sở của việc lựa chọn là gì? Khoa học về Xác suất sẽ giúp ta định lượng khả năng thành

công của từng phương án để có thể đưa ra quyết định đúng đắn hơn

Thống kê là khoa học về cách thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu về hiện tượng rồi đưa

ra kết luận có tính quy luật của hiện tượng đó Phân tích thống kê dựa trên cơ sở của lýthuyết xác suất và có quan hệ chặt chẽ với xác suất Nó không nghiên cứu từng cá thể riêng

lẻ mà nghiên cứu một tập hợp cá thể - tính quy luật của toàn bộ tổng thể Từ việc điều tra vàphân tích mẫu đại diện, có thể tạm thời đưa ra kết luận về hiện tượng nghiên cứu nhưng vớikhả năng xảy ra sai lầm đủ nhỏ để có thể chấp nhận được

Xác suất thống kê được sử dụng nhiều để giải quyết các bài toán trong khối ngành kỹthuật nói chung và Điện – Điện tử nói riêng Với định hướng cải tiến chương trình và nộidung gắn liền thực tiễn, Bài tập lớn môn Xác suất thống kê có vai trò ứng dụng các lý thuyếtđược học vào chuyên ngành mang tính thực tiễn, ứng dụng

Với những dữ kiện đề bài cho trước, nhóm 13 chúng em xin thực hiện đề tài Bài tập lớn môn Xác suất thống kê để trình bày cơ sở lý thuyết, cùng những phương pháp, phân tích số liệu thống kê nhằm mục đích có thể khai thác hiệu quả các thông tin, phục vụ công tác nghiên cứu về đề tài được giao.

PHẦN NỘI DUNG

I Bài 1 – Xác định đặc tính điện áp phóng điện cho vật liệu cách điện rắn ở điện

áp xoay chiều tần số công nghiệp (5 điểm)

1.1 Yêu cầu đề bài

1.1.1 Mô tả bài toán

Trong bài thí nghiệm xác định độ bền điện của điện môi rắn thuộc môn Vật liệu kỹ thuậtđiện (EE3091), điện áp phóng điện chọc thủng của mẫu điện môi rắn (giấy cách điện dùng

trong máy biến áp cao áp) được ghi nhận qua 15 lần đo được cho trong bảng 2.1 Yêu cầu:

Xác định khoảng phóng điện chọc thủng của mẫu điện môi này với độ tin cậy 95%

Bảng 2.1 Điện áp phóng điện chọc thủng của giấy cách điện trong 15 lần

đo 1.1.2 Sinh viên cần tìm hiểu

- Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn

- Phân phối Student và cách xác định khoảng tin cậy

1.2 Mục đích bài toán

Ứng dụng phân phối Student để xác định khoảng phóng điện chọc thủng của mẫu

điện môi với độ tin cậy 95% nằm trong khoảng 2.546 kV (Umin) và 3.152 kV (Umax)

1.3 Cơ sở lý thuyết

Để giải được bài tập 1, đòi hỏi người làm cần nắm rõ các lý thuyết về phóng điện chọc

thủng điện môi chất rắn, về phân phối Student và cách áp dụng phân phối Student để tìm

ra khoảng tin cậy

+ Cơ chê phong điên trong điên môi răn khac nhau tuỳ thuôc vao cac hoan canh cu thê

+ Khái niệm về phân phối Student

+ Ứng dụng tính chất phân phối Student để giải bài tập 1, cùng với cách sử dụng bảng giá trị tới hạn Student

+ Cách xác định khoảng tin cậy với trường hợp được đặt ra cho bài tập 1 (cụ thể là n < 30, tổng thể có phân bố chuẩn, chưa biết phương sai)

1.3 Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn, phân phối Student

và cách xác định khoảng tin cậy.

1.3.1 Các khái niệm cơ bản về phóng điện chọc thủng điện môi rắn.

a Khái niệm

- Bất kì một điện môi nào khi ta tăng dần điện áp đạt trên điện môi, đến một lúc nào đó sẽ xuấthiện dòng điện có giá trị lớn chạy qua điện môi từ điện cực này sang điện cực khác khi đó điện môi mất đitính chất cách điện của nó Hiện tượng này là hiện tượng đánh thủng

- Trị số mà điện áp ở đó xảy ra đánh thủng điện môi được gọi là điện áp đánh thủng (Uđt), trị sốtương tương của cường độ điện trường là cường độ đánh thủng hay cường độ điện trường cách điện của điệnmôi (Eđt)

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

+ Phải là khí trơ, không gây phản ứng hóa học với chất cách điện khác trong kết cấu cách điệnhoặc với kim loại của thiết bị điện

+ Có cường độ cách điện cao để làm giảm kích thước kết cấu cách điện của thiết bị

+ Nhiệt độ hóa lỏng thấp, để dùng ở áp suất cao

b Cơ chế phong điên trong điên môi răn khac nhau tuỳ thuộc vao cac hoan canh cụ thê va

được phân loại như sau

- Phong điên do điên trong điên môi đông nhât:

+ Dang phong điên nay xay ra tưc thơi va không gây tăng nhiêt ơ mâu vât liêu

+ Dươi tac dung cua điên trương cac điên tư tư do se tich luy năng lương khi va cham vơimang tinh thê cua vât liêu se giai thoat điên tư tư cac mang tinh thê đo va tiêp theo la qua trinh hinh thanhthac điên tư va tia lưa điên

+ Đô bên điên trong trương hơp nay đat tri sô rât cao đăc biêt trong loai vât liêu co liên kêt tinh thê vưng chăc

- Phong điên do điên trong điên môi không đông nhât:

+ Do chế tạo trong cách vật liệu cách điện thể rắn thường xuất hiện các khuyết tật dưới

dang bot khi co kich thươc va hinh dang khac nhau Đăc biêt la ơ cac vât liêu xôp thi sô

lương bot khi rât lơn va chiêm tỷ lê đang kê trong toan bô thê tich cua vât liêu

+ Vi hăng sô điên môi cua chât khi bé hơn hăng sô điên môi cua môi trương vât liêu xungquanh nên se co sư tăng cuc bô cua điên trương trong cac bot khi dân đên cac qua trinh ion hoa va phongđiên cuc bô

+ Cac qua trinh trên se tao điêu kiên thuân lơi cho sư phat triên cua phong điên choc thungtoan khôi điên môi va kêt qua la đô bên điên giam đi rât nhiêu so vơi cac điên môi co kêt câu đông nhât

Đường 1 ứng với khi điện trường đồng nhât, đường 2 khi điện trường không đồng nhât.

- Phong điên do nguyên nhân điên hoa:

+ Dang phong điên nay chỉ xuât hiên trong trương hơp khi vât liêu cach điên lam viêc trongmôi trương co nhiêt đô va đô âm cao Qua trinh điên phân phat triên trong nôi bô vât liêu se lam giam điêntrơ cach điên Sư biên đôi nay la không thuân nghich nghĩa la phâm chât cach điên không thê phuc hôi đươc.+ Đo la hiên tương biên gia cua điên môi trong điên trương, đô bên điên giam dân dân va cuôicung điên môi bi choc thung ơ điên ap thâp hơn nhiêu so vơi trương hơp phong do điên

- Phong điên do nguyên nhân điên nhiêt:

+ Phóng điện do nguyên nhân điên- nhiêt đươc biêu hiên bơi sư phong điên co kèm theo tăngnhiêt đô ơ mâu vât liêu Dươi tac dung cua điên trương tôn hao trong điên môi se nung nong vât liêu va khicương đô điên trương đat tơi giơi han nao đo thi nhiêt đô se tăng cao tơi mưc đu đê gây nên cac phân huy donhiêt va biên dang cơ hoc trong nôi bô điên môi

+ Nhưng biên đôi nay se lam tăng thêm điên dân va do đo tôn hao điên môi cang tăng Nhiêt

đô tiêp tuc tăng cao khiên cho cac qua trinh phân huỷ do nhiêt va biên dang cơ hoc cang trâm trong thêm,cuôi cung se dân đên phong điên choc thung

1.3.2 Phân phối Student

anh là T Distribution hay Student’s t-distribution.

- Phân phối Student có hình dạng đối xứng trục giữa gần giống với phân phối chuẩn Khác biệt

ở chỗ phần đuôi nếu trường hợp có nhiều giá trị trung bình phân phối xa hơn sẽ khiến đồ thị dài và nặng

Phân phối Student thường ứng dụng để mô tả các mẫu khác nhau trong khi phân phối chuẩn lại dùng trong

mô tả tổng thể Do đó, khi dùng để mô tả mẫu càng lớn thì hình dạng của 2 phân phối càng giống nhau

- Phân phối Student thường được dùng rộng rãi trong việc suy luận phương sai tổng thể khi có

giả thiết tổng thể phân phối chuẩn, đặc biệt khi cỡ mẫu càng nhỏ thì độ chính xác càng cao Ngoài ra, còn

được ứng dụng trong kiểm định giả tiết về trung bình khi chưa biết phương sai tổng thể là bao nhiêu

- Phân phối này được ứng dụng trong cả xác suất thống kê và kinh tế lượng

X =

Y

∼T (k )

- Nếu như Y N (0,1 ); Z X2 (k ) và độc lập với Y thì √

Z Trong trường hợp này

k

phân phối Student có:

+ Hình dạng đối xứng gần giống phân phối chuẩn hóa

+ Khi cỡ mẫu càng lớn càng giống phân phối chuẩn hóa

+ Cỡ mẫu càng nhỏ, phần đuôi càng nặng và xa hơn

1.3.3 Cách xác định khoảng tin cậy

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

- Ước lượng trung bình tối đa, sử dụng bảng phân vị trái Student:

- Độ dài khoảng ước lượng đối xứng I =

2ε - Trong đó: s: Độ lệch mẫu hiệu chỉ̉nh

Khoảng ước lượng đối xứng: (x−ε; x +ε), với x là trung bình mẫu

- Ứng với các dạng bài toán tìm khoảng tin cậy, ta có bảng tóm tắt các công thức sau:

+ Đối với trường hợp n > 30, phân phối Student xấp xỉ̉ phân phối Chuẩn tắc

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

1.4 Tính toán

Đối với bài tập 1 cùng với thông số ban đầu đã cho, Dạng bài toán xác định khoảng

cho giá trị trung bình, trường hợp n =15 < 30, tổng thể có phân bố chuẩn, chưa biết

phương sai; nên nhóm quyết định sẽ áp dụng công thức hàng thứ 3 của bảng tóm tắt

công thức để tìm khoảng tin cậy cho bài toán.

1.4.1 Lờ̀i giải tính tay

Khoảng phóng điện chọc thủng của giấy cách điện có dạng: (U Pd −ε;U Pd +ε) kV

Trong đó: U Pd là điện áp phóng điện chọc thủng trung bình

ε là sai số của điện áp phóng điện chọc thủng Điện áp phóng điện chọc thủng trung

bình của giấy cách điện:

Kích thước mẫu: n = 15, độ tin cậy:

→U pd ϵ (2.7283−0.1017 ;2.7283+0.1017) →U pd ϵ (2.6266 ; 2.8300)(kV )

11

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Vậy với độ tin cậy 95%, khoảng xác định phóng điện chọc thủng của mẫu điện môi

này (U pd ) từ 2.6266 kV đến 2.8300 kV

1.4.2 Giải bài toán trên excel

Để góp phần tăng tính chắc chắn đối với kết quả bài 1 mà nhóm đã làm, nhóm sẽ

áp dụng excel để giải lại bài toán, từ đó đối chiếu với kết quả và đưa ra kết luận

Các bước tiến hành:

Nhập bảng số liệu:

Bước 1: Chọn chương trình Descriptive Statistics trong công cụ Data Analysis rồi bấm OK:

Bước 2: Điền các thông số như sau rồi ấn OK:

- Input range: địa chỉ̉ dữ liệu đầu vào

- Chọn Labels in first row

- Output range: chọn địa chỉ̉ ô nhận kết quả

12

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

- Chọn Summary statistics

- Chọn Confidence Level for Mean: 95%

Bước 3: Ta được bảng kết quả như sau:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

1.5 Nhận xét, đánh giá

- Nhận xé́t: Qua hai lần giải bài toán 1 bằng hai cách là tính tay bằng cách áp dụng các côngthức, tính chất của phân phối Student và tính toán bằng cách áp dụng các chương trình có sẵn trong excel; tanhận được hai kết quả với độ sai số rất nhỏ (cận dưới U pd hai cách giải lệch nhau 0.0001 và cận trên giốngnhau) Vì vậy nên kết quả hoàn toàn chính xác

- Đánh giá: Sau khi xác định được mục đích của bài toán, cơ sở lý thuyết cần có để hiểu và giảibài toán 1, từ đó áp dụng phân phối Student để giải bài toán bằng cả hai cách như trên; nhóm đã nắm được

rõ cách vận dụng xác suất thống kê vào ngành Điện

II Bài 2 – Đánh giá độ tin cậy của hệ thống nguồn điện (5 điểm)

2.1 Yêu cầu đề bài

2.1.1 Mô tả bài toán

Hệ thống nguồn điện gồm 12 tổ máy 4.5 MW, mỗi tổ máy có hệ số FOR = 0.02; dự báophụ tải đỉ̉nh là 50 MW với độ lệch chuẩn σ = 2%; đường cong đặc tính tải trong năm làđường thẳng nối từ 100% đến 50% so với đỉ̉nh như hình 2.1 Yêu cầu:

- Xác định thời gian kỳ̀ vọng thiếu hụt công suất nguồn LOLE (Loss of Load Expectation) trongnăm

-Xác định lượng điện năng kỳ̀ vọng bị thiếu LOEE (Loss of Energy Expectation) trong

năm

2.1.2 Sinh viên cần tìm hiểu

- Các khái niệm cơ bản về nguồn điện (nhà máy điện), hệ số ngừng cừng cưỡng bức FOR, tải đỉ̉nh, đường cong đặc tính tải

- Các kiến thức về thống kê như phân phối chuẩn và phân phối nhị thức

15

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 2.1 Đặc tính tải trong năm

2.2 Mục đích bài toán

Ứng dụng các kiến thức về thống kê để xác định thời gian kỳ̀ vọng thiếu hụt công suất

nguồn LOLE (Loss of Load Expectation) trong năm và lượng điện năng kỳ̀ vọng bị thiếu

LOEE (Loss of Energy Expectation) trong năm

2.3 Cơ sở lý thuyết

Để hiểu rõ về các khái niệm được đề cập trong bài toán 2 và tìm được hướng giải

quyết bài toán, ta phải nắm rõ được các khái niệm cơ bản về nguồn điện(nhà máy điện),

hệ số ngừng cừng cưỡng bức FOR, phụ tải đỉ̉nh, đường cong đặc tính tải và Các kiến

thức về thống kê như phân phối chuẩn và phân phối nhị thức

2.3.1 Các khái niệm cơ bản về nguồ̀n điện (nhà máy điện), hệ số ngừng cừng cưỡng

bứ́c FOR, phụ̣ tải đỉnh, đườ̀ng cong đặc tính tải.

2.3.1.1 Khái niệm nguồ̀n điện, điện đượ̣c tạ̣o ra từ các nhà máy thủy, nhiệt điện; hạ̣t nhân:

- Trong môi nguôn điên đêu tôn tai hai cưc đo la cưc âm (–) va cưc dương (+)

- Nguôn điên đươc chia lam hai loai đo la nguôn điên 1 chiêu va nguôn điên 2 chiêu

- Nguồn điện 1 chiều: Nguôn điên 1 chiêu la nhưng nguôn cung câp dong điên 1 chiêu – dongđiên không co tân sô (f=0) Nguôn điên 1 chiêu co cưc âm va cưc dương cô đinh không biên đôi theo thơigian Môt sô nguôn điên 1 chiêu co thê kê đên như: pin Ắc-quy, may phat điên 1 chiêu…

- Nguồn điện xoay chiều: Nguôn điên xoay chiêu la nguôn cung câp dong điên xoay chiêu.Nguôn điên nay, cưc dương va cưc âm luôn biên đôi theo thơi gian chư không cô đinh như nguôn điên 1chiêu Môt cưc co thê đong vai tro la cưc âm va cưc dương tai cac thơi điêm khac nhau Hiêu môt cach đơngian la tai thơi điêm t1 cưc nay co thê đong vai tro la cưc dương song tai thơi điêm t2 se đôi lai thanh cưcâm.

c Nhà máy điện

- Nhà máy điện là nhà máy sản xuất điện năng ở quy mô công nghiệp Bộ phận chính yếu

của hầu hết các nhà máy điện là máy phát điện Đó là thiết bị biến đổi cơ năng thành điệnnăng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Tuy nhiên nguồn năng lượng đểchạy các máy phát điện này lại không giống nhau

- Điện được tạo ra từ các nhà máy thủy điện:

+ Nhà máy thủy điện là những nhà máy sử dụng nǎng lượng, sức nước để tạo ra điện Nước làmột trong những nǎng lượng tự nhiên đầu tiên được đưa vào sản xuất điện Nước chảy với lưu lượng nhiều,sức chảy mạnh sẽ sinh ra cơ nǎng Dòng nước chảy cho tuabin quay làm cho cục nam châm trong máy phátđiện quay, tạo ra từ trường biến đổi Từ trường biến đổi cảm ứng tạo ra dòng điện trong cuộn dây quấn ởxung quanh để máy phát điện sinh điện

+ Các nhà máy điện được xây dựng tại các dòng sông lớn, nơi có lưu lượng nước lớn, ổn định.Nhà máy thủy điện Tam Hiệp (Trung Quốc) là nhà máy thủy điện lớn nhất thế giới Tại Việt Nam, nhà máythủy điện Sơn La, Hòa Bình,… là những nhà máy lớn với lượng điện được tạo ra cung cấp cho mạng lướiđiện cả nước

- Điện được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện:

+ Nhiệt nǎng cũng là một trong những nguồn nǎng lượng để tạo ra điện Nguyên liệu của các nhà máy nhiệt điện có thể là than, dầu mỏ, khí đốt, nhiệt nǎng tù lòng trái đất,

+ Các nguyên liệu này được đốt để tạo nhiệt cho quá trình đun nước chuyển hóa thành hơi.Hơi nước này sẽ làm quay tuabin và chạy máy phát điện Sau đó, hơi nước ngưng tụ trong bình ngưng vàtuần hoàn lại nơi mà nó được làm nóng bán đầu tạo nên chu trình Rankine

17

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

+ Các nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng tại những nơi có nhiều dầu mỏ, than,… Một trong số những nhà máy nhiệt điện ở nước ta là Uông Bí, Phả Lai,…

- Nhà máy điện hạt nhân:

+ Đây là một trong những cách để tạo ra lượng điện năng lớn mà không tốn nhiều nguyên

liệu, tuy nhiên độ nguy hiểm tiềm ẩn là vô cùng cao Điện từ các nhà máy hạt nhân đượcsinh ra từ các phản ứng phân hủy hạt nhân trong các lò phản ứng hạt nhân với nguyên liệuchính là Urani 235 Sau phản ứng hạt nhân các neutron và một lượng nhiệt nǎng lớn sẽ đượcsinh ra Lượng nhiệt nǎng này sẽ được dẫn qua hệ thống làm mát khé́p kín tới các máy traođổi nhiệt, lượng nhiệt này đun sôi nước để tạo ra hơi làm quay tuabin phát điện và tạo radòng điện

Với 1kg Urani 235 chúng ta có thể sản xuất ra một lượng điện tương đương với 1500 tấnthan Trên thế giới hiện nay, có khoảng 10 – 15% sản lượng điện được tạo ra bằng nǎnglượng hạt nhân Các cường quốc về điện hạt nhân chính là Mỹ, Nhật, Nga, Pháp,…

2.3.1.2 Hệ số ngừng cưỡng bứ́c FOR.

- Tỷ̉ lệ ngắt điện cưỡng bức FOR là xác suất hỏng hóc của máy phát điện và nó thường được đo bằng tỷ̉ số giờ hỏng hóc trên tổng số giờ sử dụng và sửa chữa Khi FOR được sử dụng cho đường truyền, nó

cho biết tỷ̉ lệ hỏng hóc của đường truyền

2.3.1.3 Khái niệm về phụ̣ tải điện:

- Là hàm số cua nhiều yêu tố theo thơi gian P(t)

- Đo băng tông công suât tiêu thu cua các thiêt bi điện trong một thơi điêm

- Không tuân thu theo một qui luật nhât đinh

- Là một thông số quan trọng đê lựa chọn các thiêt bi cua hệ thống điện

- Xác đinh phu tải điện (phu tải tính toán) không chính xác xảy ra hai trương hợp:

+ Nho hơn phu tải thực tê thương dân đên các sự cố hoăc làm giảm tuôi thọ các thiêt bi, là nguy cơ tiềm ân cho các sự cố tai nạn sau này.

+ Lơn hơn phu tải thực tê se gây lang phí do các thiêt bi không được khai thác, sư dung hêt công suât

+ Xác đinh đúng phu tải điện (tính toán) có vai trò rât quan trọng trong thiêt kê và vận hành hệthống cung câp điện

2.3.1.4 Khái niệm về phụ̣ tải đỉnh.

- Đây là phụ tải lớn nhất xuất hiện trong thời gian ngắn 1 ÷ 2 giây thường xuất hiện khi khởi động các động cơ

- Các phương pháp xác đinh phu tải điện:

+ Nhóm phương pháp dựa trên kinh nghiệm vận hành, thiêt kê và được tông kêt lại băng các

hệ số tính toán có đăc điêm thuận lợi nhât cho việc tính toán, nhanh chóng đạt kêt quả, nhưng thương chokêt quả ké́m chính xác

+ Nhóm phương pháp dựa trên cơ sở cua lý thuyêt xác suât và thống kê có đăc điêm cho kêt quả khá chính xác, song cách tính lại rât phức tạp

2.3.1.5 Đườ̀ng cong đặc tính tải.

- Đường cong đặc tính tải: là đường biểu diễn công suất của tải theo thời gian.

- Đồ thị phụ tải điện là quan hệ của công suất phụ tải theo thời gian và đặc trưng cho nhu cầu điện của từng thiết bị, nhóm thiết bị, phân xưởng hay xí nghiệp

- Đồ thị phụ tải là số liệu ban đầu rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện

2.3.2 Các kiế́n thứ́c về thống kê như phân phối chuẩn và phân phối nhị thứ́c

2.3.2.1 Phân phối chuẩn

a Khái niệm

- Phân phối chuẩn là một trong các phân phối xác suất quan trọng nhất của toán thống kê, phảnánh giá trị và mức độ phân bố của các dữ liệu đang nghiên cứu Thế giới tự nhiên, cũng như nhiều các quyluật kinh tế xã hội tuân theo luật phân phối chuẩn này

19

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

- Ví dụ như: chỉ̉ số thông minh IQ, chiều cao, cân nặng, chiều dài giấc ngủ của con người, sựbiến động giá trị cổ phiếu trên thị trường chứng khoán, hay mức thu nhập người lao động…

- Phân phối chuẩn được đặc trưng bởi hai tham số là giá trị kỳ̀ vọng µ (Muy) còn được hiểu là giá trị trung bình, và độ lệch tiêu chuẩn σ (Sigma) Trong khi giá trị µ là mức trung bình của tất cả các dữ liệu đang nghiên cứu thì σ phản ánh mức độ đồng đều của các dữ liệu này.

- Đồ thị của phân phối chuẩn có dạng hình chuông, nên đôi khi người ta còn gọi nó là phân phối

hình chuông hay đường cong hình chuông – Bell Curve.

- Hàm mật độ phân phối chuẩn (Normal density probability function) có dạng tổng quát như sau:

b Các đặc tính của phân phối chuẩn:

- Hàm phân phối tích lũy

- Hàm khởi tạo: gồm hàm khởi tạo momen, hàm đặc trưng c Tính chất

- Nếu X N (μ x ,σ2 ) và Y N (μ y ,σ2 ) là các biến ngẫu nhiên chuẩn độc lập thì

+ Tổng của chúng là có phân phối chuẩn với U =X +Y N ¿)

+ Hiệu của chúng là có phân phối chuẩn với V = X−Y N (μ x −μ y ,σ2

x +σ2

y ).+ Cả hai U và V là độc lập với nhau

với K0 là hàm Bessel được chỉ̉nh sửa loại 2

+ Tỷ̉ số giữa chúng tuân theo phân phối Cauchy với Y X Cauchy (0 , σ

2.3.2.2 Khái niệm phân phối nhị thứ́c.

21

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

- Phân phối nhị thức tên tiếng Anh gọi là Binomial Distribution Đây là một phân phối xác suấttóm tắt khả năng để một giá trị lấy một trong hai giá trị độc lập trong một tập hợp các tham số hoặc giả địnhnhất định Giả định cơ sở của phân phối nhị thức là chỉ̉ có một kết quả cho mỗi phé́p thử, mỗi phé́p thử cóxác suất thành công giống nhau và những phé́p thử này xung khắc hay độc lập với nhau.

- Ngoài ra phân phối nhị thức là một dạng phân phối rời rạc thường dùng trong thống kê, ngượclại của các dạng phân phối liên tục như phân phối chuẩn Điều này là vì phân phối nhị thức chỉ̉ tính đến haitrường hợp, thường được thể hiện là 1 (cho thành công) hoặc 0 (cho thất bại) trong một số lượng lần thử

- Phân phối nhị thức thể hiện xác suất để x thành công trong n phé́p thử, với xác suất thành công p của mỗi phé́p thử.

- Giá trị ước tính hay giá trị trung bình của một phân phối nhị thức được tính bằng cách nhân sốlần thử với xác suất thành công

- Ví dụ: Ta có giá trị ước tính của số lần tung đồng xu ra mặt ngửa trong 100 lần thử là 50, hay

100 x 0.5 Một ví dụ thường gặp khác của phân phối nhị thức là ước tính số lần né́m bóng thành công trongbóng rổ với giá trị 1 là vào rổ còn giá trị 0 là né́m ra ngoài

- Giá trị trung bình của phân phối nhị thức là np.

- Phương sai của phân phối nhị thức là np x (1-p).

+ Với p = 0,5: phân phối sẽ cân đối quanh giá trị trung bình

+ Khi p > 0,5: phân phối sẽ lệch về bên trái

+ Và khi p < 0,5: phân phối sẽ lệch về bên phải

- Phân phối nhị thức được tính bằng cách nhân xác suất thành công p lũy thừa số lần thành công k với xác suất thất bại lũy thừa chênh lệch giữa số lần thử n và số lần thành công Sau đó, nhân với tổ

hợp giữa số lần thử và số lần thành công vì số lần thành công có thể được phân bố bất kì trong số lần thử

- Ứng với bài tập 2 chia ra làm 7 trường hợp, ta sẽ áp dụng đồ thị đánh giá độ tin cậy cho hệthống nguồn phát, lấy từng kết quả của trường hợp nhân với xác suất tương ứng và cộng tổng lại sẽ ra đượcđáp án bài 2

- Máy Tải đỉ̉nh= 50 MW

- Đặc tính tải trong năm: PX = 50%

Xác suất 1 tổ máy ngừng hoạt động p = 0,02 => q = 1 – 0,02 = 0,98

Gọi X là số tổ máy hoạt động bình thường trong năm của hệ thống điện => số tổ

máy không hoạt động bình thường là 12 – X

Ứng với mỗi tổ máy đều có xác suất hoạt động bình thường không đổi là q, vì vậy nên

- Xác suất k tổ máy hoạt động bình thường là: p(X=k) = C k n 0,98 k 0,02 12−k

- Tổng công suất ứng với k tổ máy hoạt động bình thường là P(X=k) = P1 * k

Ta thành lập được bảng phân phối xác suất X, công suất X tổ máy hoạt động và công

a Xác định thời gian kỳ̀ vọng thiếu hụt công suất nguồn LOLE (Loss of Load

Expectation) trong năm

- Để vẽ được đặc tải trong năm, ta cần phải xác định được phương trình biểu diễn thời gian t(pu)theo P(MW): t= aP+b

- Ta có: Pmax = Pload * (1 - 3σ) = 50 * (1 – 6%) = 47(MW) ứng với t = 0(giờ)

Pmin = ((Pload) * (Px%)/100) * (1 - 3σ) = (50 * 50%) * (1 – 6%) = 23.5 (MW)ứng với t = 1(giờ)

Suy ra a = -0.0426 và b = 2

Vậy phương trình đường thẳng biểu diễn thời gian t(pu) theo P(MW) là: t = - 0.0426P+2

Đồ thị minh họa:

Gọi Tk(giờ) là thời gian thiếu thốn nguồn trong năm

TH1: P >= Pmax suy ra P >= 47 suy ra Tk = 0 do không xảy ra tình trạng thiếu thốn nguồn

TH2: Pmin <= P <= Pmax suy ra 23.5 <= P <= 47 Thời gian thiếu hụt công suất trong năm

được tính theo công thức Tk = 365*24*(-0.0426P+2)

25

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

TH3: P <= Pmin suy ra P <= 23.5 Suy ra Tk = 365*24 = 8760(giờ) do nếu lúc nào P cũng

dưới mức nhỏ nhất thì đồng nghĩ̃a với việc Tk bằng một năm

12

Thời gian kỳ̀ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm : LOLE(giờ) = ∑ p (k )∗Tk (k )

k =1

Áp dụng công thức cho từng trường hợp, ta lập được bảng như sau:

Số tổ máy Xác suất X Công suất X Công suất bị Thời gian Thời gian kỳ̀

tron năm nguồn trongTk(giờ) năm riêng

phầnTk*p(X)(giờ)

Dựa trên đò thị đặc tuyến, ta có thể giải quyết bài toán này bằng phương pháp hình học:

Đặt là E đại lượng điện năng bị thiếu hụt (MWh/ năm)

Điện năng thiếu nguồn trong năm phụ thuộc vào thời gian thiếu nguồn trong năm

Sau khi tính được E ứng với từng trường hợp, ta có điện năng kỳ̀ vọng bị thiếu riêng từng X

tổ máy hoạt đông là p(k) * E(k) Lượng điện năng kỳ̀ vọng bị thiếu LOEE tính bằng công

Số tổ máy Xác suất X tổ Công suất X Thời gian Điện năng bị Điện năng kỳ̀

TH2: P lệch -2σ (- 4%)

a Xác định thời gian kỳ̀ vọng thiếu hụt công suất nguồn LOLE (Loss of Load

Expectation) trong năm

- Để vẽ được đặc tải trong năm, ta cần phải xác định được phương trình biểu diễn thời gian t(pu)theo P(MW): t= aP+b

- Ta có: Pmax = Pload * (1 - 2σ) = 50 * (1 – 4%) = 48(MW) ứng với t = 0(giờ)

Pmin = ((Pload) * (Px%)/100) * (1 - 2σ) = (50 * 50%) * (1 – 4%) = 24 (MW)ứng với t = 1(giờ)

Suy ra a = -0.0417 và b = 2

Vậy phương trình đường thẳng biểu diễn thời gian t(pu) theo P(MW) là: t = -0.0417P+2

Đồ thị minh họa:

Gọi Tk(giờ) là thời gian thiếu thốn nguồn trong năm

TH1: P >= Pmax suy ra P >= 48 suy ra Tk = 0 do không xảy ra tình trạng thiếu thốn nguồn

TH2: Pmin <= P <= Pmax suy ra 24 <= P <= 48 Thời gian thiếu hụt công suất trong năm

được tính theo công thức Tk = 365*24*(-0.0417P+2)

29

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat