Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện bố trạch

Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội thì nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng với yêu cầu chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao Đặc biệt chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện ngày càng trở nên quan trọng thể hiện mức độ quan tâm của ngành Điện đối với khách hàng Hiện nay lưới điện phân phối huyện BốTrạch đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy tuy nhiên hiệu quả vẫn chưa rõ rệt Đề tài tiến hành tính toán đánh giá và đưa ra các giải pháp nhằm đạt mục tiêu độ tin cậy cung cấp điện theo định hướng đến năm 2020 của Tổng Công ty Điện lực miền Trung Độ tin cậy trong lưới điện bao gồm 02 thành phần độ tin cậy do sự cố và độ tin cậy do bão trì bảo dưỡng Đề tài sẽ tính toán độ tin cậy cung cấp điện do sự cố bằng Module DRA trong chương trình PSS ADEPT và độ tin cậy cung cấp điện do bảo trì bảo dưỡng bằng phần mềm Excel cho lưới điện phân phối huyện BốTrạch Từ đó phân tích đánh giá và đưa ra giải pháp cải tạo lưới điện để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Bố Trạch Đánh giá hiệu quả của giải pháp bằng cách so sánh các chỉ tiêu độ tin cậy SAIFI SAIDI từ lưới điện hiện trạng lưới điện sau cải tạo và mục tiêu định hướng độ tin cậy đến năm 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN VĂN HÓA

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HIẾU

Đà Nẵng, Năm 2018

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, tôi

có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện và một số tài liệu do các nhà xuất bản ban hành

Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Tác giả

PHAN VĂN HÓA

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG ANH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Tên và bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 3

1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ TIN CẬY 3

1.1.1 Định nghĩa 3

1.1.2 Độ tin cậy của hệ thống 3

1.1.3 Độ tin cậy của phần tử 3

1.1.3.1 Phần tử không phục hồi 3

1.1.3.2 Phần tử phục hồi 6

1.1.4 Độ tin cậy của phần tử phục hồi trong một số trường hợp 8

1.1.4.1 Sửa chữa sự cố 8

1.1.4.2 Sửa chữa định kỳ 9

1.1.5 Các giá trị và r 11

1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN 11

1.2.1 Các chỉ số hệ thống để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện

phân phối: 11

1.2.2 Chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối 11

1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ĐIỆN 12

1.4 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU SAIDI, SAIFI CHO LƯỚI ĐIỆN 13

1.4.1 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ sự cố dùng phần mềm PSS/Adept 13

1.4.1.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT 13

1.4.1.2 Module DRA tính toán độ tin cậy trong chương trình PSS/ADEPT 14

1.4.1.3 Tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sữa chữa cho từng thiết bị 19

1.4.2.1 Tính toán thời gian bảo trì bảo dưỡng 21

1.4.2.2 Tổng thời gian mất điện do BTBD đường dây 21

1.4.2.3 Tổng thời gian mất điện do bảo trì bảo dưỡng trạm biến áp 22

Tóm tắt chương 1: 23

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 24

2.1 TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 24

2.1.1 Nguồn và phụ tải 24

2.1.2 Tình hình cấp điện 26

2.1.3 Chất lượng vận hành lưới điện 27

2.1.4 Các thiết bị đóng cắt sử dụng trên lưới 28

2.1.4.1 Dao cách ly, FCO 28

2.1.4.2 Recloser, Dao có tải, RMU 32

2.2 CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TIN CẬY TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 35

2.2.1 Do sự cố trên lưới điện 35

2.2.2 Do sự bảo trì, bảo dưỡng lưới điện 36

2.2.3 Do kết cấu lưới điện chưa tối ưu 37

2.3 TÌNH HÌNH THỰC HIỆN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 37

2.3.1 Độ tin cậy cung cấp điện do sự cố 38

2.3.2 Độ tin cậy cung cấp điện do bảo trì bảo dưỡng 39

2.3.3 Kết quả thực hiện độ tin cậy từ năm 2015 đến 2017 40

2.3.4 Độ tin cậy cung cấp điện thực hiện đến tháng 09 năm 2018 40

2.3.5 Kế hoạch ĐTC cung cấp điện lưới điện huyện Bố Trạch năm 2018 40

Tóm tắt chương 2: 41

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 42

3.1 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CHO LƯỚI ĐIỆN HIỆN TRẠNG HUYỆN BỐ TRẠCH 42

3.1.1 Tính toán độ tin cậy do sự cố bằng chương trình PSS/ADEPT 43

3.1.1.1 Tính cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa cho từng loại thiết bị 43 3.1.1.2 Tính cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa cho thiết bị 43

3.1.1.3 Xây dựng các xuất tuyến trên Modul DRA 44

3.1.2 Tính độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng 48

3.1.2.1 Thống kê thời gian bảo trì, bảo dưỡng 48

3.1.2.2 Tính thời gian bảo trì, bảo dưỡng thiết bị 48

tính Excel 48

3.1.2.5 Kết quả độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng lưới điện hiện trạng 49

3.1.3 Độ tin cậy lưới điện hiện trạng huyện Bố Trạch 49

3.1.4 Đánh giá lưới điện hiện trạng 50

3.2 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CÂY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 50

3.2.1 Các giải pháp giảm suất sự cố 50

3.2.2 Các giải pháp giảm thời gian mất điện 50

3.2.3 Các giải pháp thay đổi cấu trúc lưới điện 51

3.2.3.1 Lắp đặt thêm các thiết bị phân đoạn 51

3.2.3.2 Xây dựng mới các mạch liên lạc 51

3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY SAU KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

CẢI TẠO 51

3.3.1 Tính toán độ tin cậy sự cố 51

3.3.2 Tính toán độ tin cậy bảo trì bảo dưỡng sau cải tạo cho LĐPP huyện Bố Trạch 53

3.3.2.1 Xây dựng bảng tính Excel cho lưới điện sau cải tạo 53

3.3.2.2 Tính toán độ tin cậy bảo trì, bảo dưỡng lưới điện hiện trạng bằng bảng tính Excel 54

3.3.2.3 Kết quả độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng lưới điện sau cải tạo 54

3.3.3 Độ tin cậy lưới điện huyện Bố Trạch sau cải tạo 54

3.4 SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 55

Tóm tắt chương 3: 56

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC

PHẢN BIỆN

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY

CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH

Học viên: PhanVăn Hóa Chuyên ngành: Điện kỹ thuật

Mã số: 8520201 Khóa: K34- Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội thì nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng với

yêu cầu chất lượng điện, độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao Đặc biệt, chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện ngày càng trở nên quan trọng, thể hiện mức độ quan tâm của ngành Điện đối với khách hàng Hiện nay, lưới điện phân phối huyện BốTrạch đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy,tuy nhiên, hiệu quả vẫn chưa rõ rệt Đề tài tiến hành tính toán, đánh giá và đưa ra các giải pháp nhằm đạt mục tiêu độ tin cậy cung cấp điện theo định hướng đến năm 2020 của Tổng Công ty Điện lực miền Trung Độ tin cậy trong lưới điện bao gồm 02 thành phần: độ tin cậy do sự cố và độ tin cậy do bão trì bảo dưỡng Đề tài sẽ tính toán độ tin cậy cung cấp điện do sự cố bằng Module (DRA) trong chương trình PSS/ADEPT và độ tin cậy cung cấp điện do bảo trì, bảo dưỡng bằng phần mềm Excel cho lưới điện phân phối huyện BốTrạch.Từ đó, phân tích, đánh giá và đưa ra giải pháp cải tạo lưới điện để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Bố Trạch Đánh giá hiệu quả của giải pháp bằng cách so sánh các chỉ tiêu độ tin cậy (SAIFI, SAIDI) từ lưới điện hiện trạng, lưới điện sau cải tạo và mục tiêu định hướng độ tin cậy đến năm 2020

Từ khóa – Độ tin cậy lưới điện, phân đoạn, mạch liên lạc, lưới điện huyện BốTrạch

Project title: RESEARCHES AND SUGGESTIONS FOR SOLUTIONS TO

ENHANCE THE RELIABILITY OF POWER SUPPLY IN

ELECTRICITY-RESOURCES DISTRIBUTION OF BO TRACH DISTRICT

Abstract –Along with the development of economy and society, the demand for electricity

raises day by day, and the need for high power quality and reliable power supply increases every day Especially, the criteria of power supply reliability gradually becomes more important, which shows how our Power company takes good care of the customers Nowadays, the system of electricity distribution in Bo Trach district has been improved to enhance the reliability, however, the efficiency seems not to be totally clarified This project would be carried out for calculating, assessing and eventually coming up with the solutions in order to meet the power-supply reliability targets at 2020, according to the Central Power Company The reliability in the electricity system consists of 2 components: the reliability in system-error incidents and the reliability in power maintenance services This project will show statistics about the reliability in system-error incidents through Module (DRA) of the program PSS/ADEPT and use Microsoft Excel for the reliability in power maintenance services After that, I will have the foundation to analyze, evaluate and figure out the solutions for improving the power system, in order to raise the reliability of power supply in power- resources distribution of Bo Trach district The assessment of the project’s efficiency is based

on the reliability criteria (SAIFI, SAIDI), according to the current statement of power system compared to that of the improved power system, along with the goals for reliability oriented to the year 2020

Key words –reliability, power system segments, contacting network, power grid of Bo Trach

District

EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam

EVNCPC: Tổng Công ty Điện lực miền Trung

ĐTCCĐ: Độ tin cậy cung cấp điện

Bảng 1.1: Số liệu thống kê các phần tử trong hệ thống điện 19

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 35kV 24

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22 kV 25

Bảng 2.3: Thông số phụ tải của các xuất tuyến trung áp 25

Bảng 2.4: Bảng thống kê số lượng DCL hiện có trên từng xuất tuyến 28

Bảng 2.5: Bảng thống kê số lượng FCO hiện có trên từng xuất tuyến 31

Bảng 2.6: Bảng thống kê số lượng REC hiện có trên từng xuất tuyến 32

Bảng 2.7: Bảng thống kê số lượng LBS hiện có trên từng xuất tuyến 34

Bảng 2.8: Bảng thống kê số lượng RMU hiện có 34

Bảng 2.9: Bảng tổng hợp các thiết bị đóng cắt, phân đoạn 35

Bảng 2.10: Thống kê sự cố từ năm 2015 đến năm 2017 38

Bảng 2.11: Độ tin cậy do sự cố từ năm 2015 đến 2017 39

Bảng 2.12: Công tác BTBD từ năm 2015 đến năm 2017 39

Bảng 2.13: Các chỉ tiêu ĐTCCCĐ từ năm 2015 đến năm 2017 40

Bảng 2.14: ĐTCCCĐ thực hiện lũy kế đến tháng 9 năm 2018 40

Bảng 2.15: Kế hoạch ĐTCCCĐ năm 2018 40

Bảng 3.1: Khối lượng lưới điện Điện lực Bố Trạch 43

Bảng 3.2: Bảng cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa thiết bị 43

Bảng 3.3: Kết quả độ tin cậy do sự cố của lưới điện hiện trạng 47

Bảng 3.4: Bảng thời gian BTBD thiết bị 48

Bảng 3.5: Bảng độ tin cậy do BTBD lưới điện hiện trạng 49

Bảng 3.6: Bảng Độ tin cậy tổng hợp lưới điện hiện trạng 49

Bảng 3.7: Bảng độ tin cậy lưới điện do sự cố sau cải tạo 53

Bảng 3.8: Bảng độ tin cậy do BTBD lưới điện sau cải tạo 54

Bảng 3.9: Bảng độ tin cậy tổng hợp lưới điện sau cải tạo 54

Hình 1.1: Độ tin cậy biến thiên trong khoảng thời gian 0 đến 1 4

Hình 1.2: Luật phân bố mũ độ tin cậy 5

Hình 1.3: Thời điểm xảy ra sự cố và thời gian sửa chữa sự cố 7

Hình 1.4: Quá trình Markov theo graph trạng thái, trong đó phần tử có 2 trạng thái 9

Hình 1.5: Quá trình Markov đối với sơ đồ trạng thái, trong đó phần tử có 3 trạng thái 10

Hình 1.6: Quan hệ hỏng hóc theo thời gian 11

Hình 1.7: Giao diện đồ hoạ của DRA 15

Hình 1.8: Giao diện nhập thông số đường dây 17

Hình 1.9: Giao diện nhập thông số phụ tải 18

Hình 1.10: Giao diện nhập số lượng khách hàng phụ tải 18

Hình 1.11: Giao diện các thiết bị đóng cắt 19

Hình 2.1: Hình ảnh máy cắt Recloser 32

Hình 2.2: Chương trình tính toán độ tin cậy OMS 37

Hình 3.1: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 471 Nam Gianh 44

Hình 3.2: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 472 Nam Gianh 44

Hình 3.3: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 471 Hưng Trạch 45

Hình 3.4: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 472 Hưng Trạch 45

Hình 3.5: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 473 Hưng Trạch 45

Hình 3.6: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 471 Hoàn Lão 46

Hình 3.7: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 474 Hoàn Lão 46

Hình 3.8: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 475BĐH 46

Hình 3.9: Lưới điện hiện trạng xuất tuyến 479BĐH 47

Hình 3.10: Lưới điện sau cải tạo xuất tuyến 471 Hoàn Lão và 479BĐH 52

Hình 3.11: Lưới điện sau cải tạo xuất tuyến 472 và 473 Hưng Trạch 52

Hình 3.12: Đồ thị chỉ tiêu SAIDI hiện trạng, sau cải tạo và mục tiêu năm 2020 55

Hình 3.13: Đồ thị chỉ tiêu SAIFI hiện trạng, sau cải tạo và mục tiêu năm 2020 56

Điện lực Bố Trạch là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình, thực hiện nhiệm vụ sản xuất kinh doanh điện năng trên địa bàn 27 xã, thị trấn của huyện Bố Trạch, với mục tiêu đảm bảo cung cấp điện cho các hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh

- quốc phòng của huyện nhà

Lưới điện trung áp Điện lực Bố Trạch đa phần là lưới điện được bàn giao từ lưới trung áp nông thôn trước đây do các địa phương quản lý vận hành và được xây dựng từ thập niên 90 nên kết cấu lưới điện và công nghệ rất hạn chế Lưới điện chủ yếu hình tia, vận hành hở, ít mạch vòng liên lạc; đường dây lại đi qua nhiều khu vực hiểm trở, địa hình phức tạp nên xác suất xảy ra sự cố cao và mỗi khi có sự cố mất điện nhiều khách hàng Tại Điện lực Bố Trạch, chỉ số SAIDI trung bình hàng năm khoảng

700 phút (chưa tính các ảnh hưởng do bão, lụt), lớn hơn nhiều so với các Điện lực khác trong cùng Tổng Công ty

Theo lộ trình của Tổng Công ty Điện lực miền Trung, đến năm 2020 chỉ sốSaidi giảm về 400 phút, đây là mục tiêu và thách thức không nhỏ đối với Điện lực

Bố Trạch Vì vậy, việc nghiên cứu dựa trên các phương pháp và tính toán các chỉ tiêu

độ tin cậy cung cấp điện và đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay.Đó là lý do tôi chọn đề tài này

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Lưới điện phân phối trung áp

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối Huyện Bố Trạch theo tiêu chuẩn IEEE 1366-2003, từ đó đưa ra một số biện pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366-2003

- Áp dụng phần mềm tính toán lưới điện do sự cố bằng Module (DRA) phần mềm PSS/ADEPT

- Tính toán độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng bằng phần mềm Excel

- Thu thập số liệu và tính toán độ tin cậy cho các xuất tuyến của lưới điện hiện trạng Từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp để nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

- Tính toán đánh giá kết quả lưới điện cải tạo

- So sánh kết quả, đánh giá hiệu quả phương án

4 Tên và bố cục đề tài:

Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài được đặt tên như sau:

“NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH”

Nội dung đề tài gồm các chương như sau:

Chương 1 : Các phương pháp đánh giá và tính toán độ tin cậy cung cấp điện Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối và độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Khái niệm về độ tin cậy:

đó là độ sẵn sàng vì khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa bắt buộc khi hệ thống làm việc liên tục

- Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất

kỳ và được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng

1.1.2 Độ tin cậy của hệ thống:

Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp Hệ thống điện thường nằm trên địa bàn rộng của một quốc gia hay vùng lãnh thổ Khi các phần tử của hệ thống hư hỏng có thể dẫn

đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống

1.1.3 Độ tin cậy của phần tử:

1.1.3.1 Phần tử không phục hồi

a Định nghĩa:

- Độ tin cậy P(t) của phần tử là xác xuất để phần tử đó hoàn thành triệt để nhiệm vụ được giao (làm việc an toàn) suốt thời gian khảo sát nhất định t trong các điều kiện vận hành nhất định

- Đối với những phần tử không phục hồi, sau khi hỏng hóc coi như bị loại bỏ (ví dụ như nhừng linh kiện điện tử, tụ điện ), vì vậy ta chỉ quan tâm đến sự kiện xảy

ra sự cố lần đầu tiên Thời gian làm việc an toàn của phần tử không phục hồi tính từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến lúc hỏng hóc (hay còn gọi là thời gian phục vụ (TGPV)

là một đại lượng ngẫu nhiên (ký hiệu là ) CÓ hàm phân bố là Q (t):

Trong đó P( < t) là xác suất để phần tử làm việc cho đến thời điểm bất kỳ (nếu thời điểm ban đầu bằng 0), nhỏ hơn hoặc bằng khoảng thời gian t, với t là biến số

- Hàm mật độ phân bố của là:

(1.2) Trong đó q(t).Δt là xác suất để thời gian làm việc an toàn nằm trong khoảng

b Độ tin cậy P(t) phần tử không phục hồi:

- Độ tin cậy p(t) của phần tử không phục hồi theo định nghĩa là:

- Đó là xác suất để thời gian phục hồi lớn hơn t, nghĩa là xác suất để phần tử

bị hỏng hóc ở sau thời điểm t khảo sát Biểu thức trên chỉ ra rằng muốn vận hành an toàn trong khoảng thời gian t thì giá trị của t phải không lớn hơn khoảng thời gian quy định Theo lý thuyết xác suất, ta có :

Hình 1.1: Độ tin cậy biến thiên trong khoảng thời gian 0 đến 1

c Cường độ hỏng hóc (t):

- Với Δt đủ nhỏ thì (t).Δt chính là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm t sẽ hỏng hóc trong khoảng thời gian Δt tiếp theo Hay nói cách khác đi (t) là số lần hỏng hóc trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian Δt

t 0

<t+Δt/ >t) (1.10) Với P(1 < t+Δt/ > t) là xác suất có điều kiện, là xác suất để phần tử hư hỏng trong khoảng thời gian từ t đến (t+ Δt) (gọi là sự kiện A) nếu phần tử đó đã làm việc tốt đến thời điểm t (sự kiện B)

- Phép tính được độ tin cậy của phần tử không phục hồi khi đã biết cường độ hỏng hóc, mà cường độ hỏng hóc này xác định nhờ phương pháp thống kê quá trình hỏng hóc của phần tử trong quá khứ:

- Đối với HTĐ thường sử dụng điều kiện:

(t) = = hằng số

Do đó:

- Luật phân bố mũ; biểu diễn như sau:

Hình 1.2: Luật phân bố mũ độ tin cậy

Theo nhiều số liệu thống kê quan hệ của cường độ hỏng hóc theo thời gian thường có dạng như hình Đường cong cường độ hỏng hóc được chia làm 3 miền:

+ Miền I: mô tả thời kỳ “chạy thử” Những hỏng hóc ở giai đọan này thường do

lắp ráp, vận chuyển Tuy giá trị ở giai đọan này cao nhưng thời gian kéo dài ít và cường độ hỏng hóc giảm dần và nhờ chế tạo, nghiệm thu có chất lượng nên giá trị cường độ hỏng hóc ở giai đọan này có thể giảm nhiều

+ Miền II: Mô tả đoạn sử dụng bình thường, cùng là giai đọan chủ yếu của tuổi

thọ các phần tử Ở giai đọan này, các sử cố thường xảy ra ngẫu nhiên, đột ngột do nhiều nguyên nhân khác nhau, vì vậy thường giả thiết cường độ hỏng hóc bằng hằng

số

+ Miền III: Mô tả giai đoạn già cỗi của phần tử theo thời gian, cương độ hỏng

hóc tăng dần (tất yếu là xảy ra sự cố khi t tiến đến vô cùng)

- Đối với các phần tử phục hồi như ở HTĐ, do hiện tượng già hóa nên cường độ hỏng hóc luôn luôn là hàm tăng nên phải áp dụng các biện pháp bảo dưỡng định kỳ (BDĐK) để phục hồi ĐTC của các phần tử Sau khi sửa chữa và bảo quản định kỳ, phần tử lại có ĐTC xem như trở lại ban đầu, nên cường độ hỏng hóc sẽ biến thiên quanh giá trị trung bình Vì vậy khi xét thời gian dài làm việc ta có thể xem (t) = tb = const để tính toán ĐTC

t 0

1

Q (t), P (t)

Q (t)

t 0

(t)

P (t) I II III

d Thời gian làm việc an toàn trung bình T lv

- Tlv được định nghĩa là giá trị trung bình của thời gian làm việc an toàn dựa trên số liệu thống kê về của nhiều phần tử cùng loại, nghĩa là Tlv là kỳ vọng toán của

đại lượng ngẫu nhiên Vì đại lượng có hàm mật độ phân phối xác suất là q(t) nên:

- Với (t) giả thiết bằng hằng số thì P(t) = e- t (phân bố mũ), và do đó thời gian làm việc an toàn trung bình tính được bằng:

- Và độ tin cậy có thể viết lại như sau:

Trong đó đơn vị tính của là 1/năm và của Tlv là năm

1.1.3.2 Phần tử phục hồi

- Vì trong hệ thống điện các phần tử là phần tử phục hồi, nên ta tiếp tục xét một

số đặc trưng độ tin cậy của phần tử có phục hồi

- Đối với những phần tử có phục hồi trong thời gian sử dụng, khi bị sự cố sẽ được sửa chữa và phần tử được phục hồi Trong một số trường hợp để đơn giản thường giả thiết là sau khi phục hồi phần tử có ĐTC giống như khi chưa xảy ra sự cố Những kết luận ở mục trên ta đã xét đều đúng với phần tử có phục hồi khi xét hành vi của nó trong khoảng thời gian đến lần sự cố đầu tiên Nhưng khi xét sau lần phục hồi đầu tiên sẽ phải dùng những mô hình khác

a Thông số dòng hỏng hóc:

- Thời điểm xảy ra sự cố và thời gian sửa chữa sự cố tương ứng là những đại lượng ngẫu nhiên, có thể mô tả trên trục thời gian như hình vẽ:

Hình 1.3: Thời điểm xảy ra sự cố và thời gian sửa chữa sự cố

T1,T2,T3,T4 biểu thị các khoảng thời gian làm việc an toàn của các phần tử giữa các lần sự cố xảy ra, và 1, 2, 3, 4 là thời gian sửa chữa sự cố tương ứng

- Định nghĩa thông số dòng hỏng hóc:

(1.14) Trong đó P(t < T < t +Δt) là xác suất để hỏng hóc xảy ra trong khoảng thời gian

t đến (t+Δt) So với cường độ hỏng hóc, ở đây không đòi hỏi điều kiện PT phải làm việc tốt từ đầu đến thời điểm t mà chỉ cần đến thời điểm t phần tử đang làm việc, điều kiện này luôn luôn đúng vì PT là phục hồi

- Như vậy, (t)Δt là xác suất để hỏng hóc xảy ra trong khoảng thời gian từ t đến (t+Δt) với Δt đủ nhỏ

- Giả thiết xác suất của thời gian làm việc (TGLV) an toàn của phần tử có phân

bố mũ, với cường độ sự cố bằng hằng số, khi đó khoảng thời gian giữa 2 lần sự cố liên tiếp Ti, T2 cũng có phân bố mũ Thông số của dòng sự cố là:

(t) = = const

- Vì vậy thông số dòng hỏng hóc và cường độ hỏng hóc thường hiểu là một,trừ các trường hợp riêng khi thời gian làm việc không tuân theo phân bố mũ thì phải phân biệt

b Thời gian trung bình giữa 2 lần sự cố T:

- Thời gian trung bình giữa 2 lần sự cố (ký hiệu T) là kỳ vọng toán của Ti,

T2,T3, ,Tn Với giả thiết T tuân theo luật phân bố mũ (thực tế phân bố chuẩn) giống như ở phần trên đã xét, ta có :

- Luật phân bố của thời gian làm việc :

c Thời gian phục hồi sự cố trung bình T s :

- Thời gian trung bình sửa chữa sự cố Ts là kỳ vọng toán của 1, 2, 3, (thời gian sửa chữa sự cố):

(1.17)

- Để đơn giản ta xem đại lượng thời gian phục hồi cũng tuân theo phân bố mũ Khi đó tương tự đối với xác suất làm việc an toàn p(t) = e'Xt của phần tử, ta có thể biểu thị xác suất ở trong khoảng thời gian t phần tử đang ở trạng thái sự cố - nghĩa là sửa chữa chưa xong- dưới dạng:

- Trong đó µ = 1/TS gọi là cường độ phục hồi sự cố, đây là đại lượng chỉ có ý nghĩa tương đương về mặt toán học mà không có ý nghĩa vật lý, thứ nguyên là [1/năm]

- Xác suất để sửa chữa kết thúc trong khoảng thời gian t, cũng chính là phân bố xác suất của thời gian Ts là:

e Hàm tin cậy của phần tử R(t):

- Là xác suất để trong khoảng thời gian t khảo sát phần tử làm việc an toàn với điều kiện ở thời điểm t = 0 của thời gian khảo sát phần tử đã ở trạng thái làm việc

- Vậy R(t) là xác suất của giao 2 sự kiện:

- Phần tử chịu một quá trình ngẫu nhiên gồm 2 trạng thái là trạng thái làm việc

và trạng thái hỏng Ta sử dụng quá trình Markov đề nghiên cứu ĐTC cùa phần tử

- Nếu khởi đầu phần tử đang ở trạng thái làm việc tốt (T) thì sau thời gian làm việc TLv phần tử bị hỏng và chuyển qua trạng thái hỏng (H) phải sửa chữa Khi sửa chữa xong thì phần tử trở lại trạng thái làm việc tốt (T)

- Với các giả thiết như nếu ở trên thì các đại lượng thời gian làm việc an toàn, thời gian sửa chữa là những đại lượng ngẫu nhiên có phân bố mũ Có thể áp dụng quá trình Markov theo graph trạng thái ta có kết quả sau:

Hình 1.4: Quá trình Markov theo graph trạng thái, trong đó phần tử có 2 trạng thái

- Xác suất trạng thái làm vỉệc của phần tử (ĐTC):

- Đối với các phần tử có phục hồi thường thống kê được:

+ Số lần hỏng hóc trung bình trong một đơn vị thời gian, từ đó suy ra Tlv = 1/

+ Thời gian sửa chữa sự cố trung bình, từ đó suy ra µ = 1/r

1.1.4.2 Sửa chữa định kỳ:

TT

T LV

- Sửa chữa định kỳ được thực hiện nhằm giảm cường độ hỏng hóc và tăng thời

gian làm việc an toàn trung bình của phần tử Trong đó, chi phí ít hơn rất nhiều so với

chi phí sửachữa sự cố

- Giả sử thời gian sửa chữa định kỳ trung bình, thời gian trung bình giữa 2 lần

sửa chữa định kỳ là Tđk cũng tuân theo luật phân bố mũ, áp dụng quá trình Markov

đối với sơ đồ trạng thái, trong đó phần tử có 3 trạng thái:

Hình 1.5: Quá trình Markov đối với sơ đồ trạng thái, trong đó phần tử có 3 trạng thái

đk: Cường độ xảy ra sửa chữa định kỳ

µđk: Cường độ sửa chữa định kỳ

- Theo nguyên lý của quá trình Markov ta tìm được:

(1.30) (1.31)

- Xét riêng SX hỏng , chia tử và mẫu cho

- Thực tế

và , do dó xác suất trạng thái hỏng là:

- Nhận thấy độ không sẵn sàng ̅ cũng đúng cho cả trường hợp này

- Tương tự xác suất trạng thái bảo dưỡng định kỳ:

- Trong khoảng thời gian vận hành, cường độ hỏng hóc là hằng số

- Cường độ hỏng hóc: là số sự cố trên đơn vị thời gian Cường độ hỏng hóc thường được biểu diễn số sự cố xảy ra trên mỗi km chiều dài trong một năm

- Các thiết bị điện như: máy phát, máy biến áp, đường dây đều có thể sửa chữa

để làm việc lại Trong thời gian phục vụ chúng có các trạng thái như: vận hành, sự cố, sửa chữa, quy hoạch, bảo trì,…

1.2 Phương pháp đánh giá độ tin cậy lưới điện

1.2.1 Các chỉ số hệ thống để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối:

- Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI)

- Chỉ số tần suất mất điện thoáng qua trung bình của hệ thống (MAIFI)

- Chỉ số thời gian mất điện trung bình hệ thống (SAIDI)

- Chỉ số thời gian mất điện trung bình khách hàng (CAIFI)

- Chỉ số tần suất mất điện trung bình khách hàng (CAIDI)

- Chỉ số khả năng sẳn sàng cung cấp (ASAI)

- Chỉ số khả năng không sẳn sàng cung cấp (ASUI)

- Chỉ số thiếu hụt điện năng (ENS)

- Chỉ số thiếu hụt điện năng trung bình (AENS)

Toàn bộ luận văn chỉ đề cập tính toán độ tin cậy đối với các chỉ tiêu SAIDI, SAIFI theo yêu cầu của ngành Điện

1.2.2 Chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối

Các công thức đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối theo EVN

a SAIFI (Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống)

Giai đoạn mới xuất xưởng

Giai đoạn

ổn định

Giai đoạn lão hoá

Thời gian

N SAIFI

Trong đó:

- K: Tổng số khách hàng sử dụng điện trong năm

- N: Tổng số lần mất điện khách hàng kéo dài trên 5 phút của năm trong một khu vực được tính theo công thức:

n i i

K N

1

- Ki: Số khách hàng sử dụng điện bị mất điện kéo dài lần thứ i trong năm

b SAIDI (Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống)

K

N T SAIDI

n

i

i i

1

Trong đó:

- Ti: Thời gian mất điện lần thứ i kéo dài trên 5 phút trong năm;

- Ni: Số khách hàng sử dụng điện bị mất điện lần thứ i trong năm;

- n: số lần mất điện kéo dài trên 5 phút trong năm;

- K: Tổng số Khách hàng sử dụng điện trong năm

1.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy hệ thống điện:

Có nhiều phương pháp để tính toán độ tin cây hệ thống điện như: Phương pháp

đồ thị giải tích, phương pháp không gian trạng thái, hương pháp cây hỏng hóc, phương pháp Monte-Carlo

Tùy thuộc vào từng bài toán, từng lưới điện cụ thể để lựa chọn phương pháp tính thích hợp Phương pháp không gian trạng thái phối hợp với phương pháp đồ thị - giải tích được sử dụng phổ biến cho bài toán độ tin cậy của lưới điện Tuy nhiên, tính toán, đánh giá độ tin cậy của một xuất tuyến lớn hay một hệ thống phân phối là bài toán phức tạp

Tính phức tạp của bài toán độ tin cậy lưới phân phối do hệ thống có quá nhiều phần tử Mối quan hệ giữa các phần tử phức tạp Hệ thống có nhiều trạng thái, chế độ làm việc Mỗi trạng thái, chế độ làm việc tương ứng với mức độ đáp ứng khả năng cấp điện khác nhau Phương thức vận hành thay đổi phức tạp Việc sử dụng các phương pháp trên để tính toán độ tin cậy một lưới điện phân phối đòi hỏi người phân tích thực hiện một khối lượng tính toán lớn, phức tạp, cần phải có sự hỗ trợ của máy tính với các phần mềm chuyên dùng trong quản lý lưới phân phối

Hiện tại, phần mềm chuyên dùng PSS/ADEPT đã được nhiều Công ty Điện lực trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam sử dụng Các khoá phần mềm PSS/ADEPT

(1.35)

(1.36)

(1.37)

phiên bản PSS/ADEPT 5.0 đang được EVNCPC trang bị cho các Công ty Điện lực và các Điện lực phục vụ công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối

Trong phạm vi đề tài này, sẽ sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy do sự cố và sử dụng phần mềm Excel để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy trong chế độ bảo trì bảo dưỡng

1.4 Các bước tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI cho lưới điện:

Chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện nói chung bao gồm 2 thành phần phụ thuộc và tình trạng vận hành của lưới điện:

- Chỉ tiêu độ tin cậy do chế độ sự cố;

- Chỉ tiêu độ tin cậy do bảo trì, bảo dưỡng

Theo đó, đề tài tiến hành tính toán chỉ tiêu độ tin cậy do chế độ sự cố bằng cách dùng phần mềm PSS/ADEPT với các bước cụ thể như sau:

- Thu thập dữ liệu đầu vào cho phần mềm bao gồm: Chỉ số cường độ hỏng hóc

và thời gian sửa chữa của từng phần tử trong lưới điện Các giá trị cường độ hỏng hóc bao gồm cường độ hỏng hóc vĩnh cửu và cường độ hỏng hóc thoáng qua được tính toán theo thống kê từ xác xuất hỏng hoác của từng loại thiết bị

- Xây dựng và nhập thông số cho xuất tuyến

- Tính toán và xuất kết quả

Đối với chỉ tiêu độ tin cậy trong chế độ bảo trì bảo dưỡng, đề tài đề xuất sử dụng tính toán thống kê từ file Excel với các bước cụ thể như sau:

- Thu thập dữ liệu đầu vào bao gồm: thời gian bảo trì bảo dưỡng của từng phần

tử trong lưới điện

- Xây dựng bảng tính Excel

- Tính toán và xuất kết quả

Trong phần sau sẽ đề cập chi tiết hơn các tính toán độ tin cậy cho từng chế độ vận hành của lưới điện huyện Bố Trạch

1.4.1 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ sự cố dùng phần mềm PSS/Adept

1.4.1.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT:

Phần mềm PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) là phần mềm tiện ích mô phỏng hệ thống điện và là công cụ phân tích lưới điện phân phối với các chức năng sau:

1 Phân bổ công suất

2 Tính toán ngắn mạch tại 01 điểm hay nhiều điểm

3 Phân tích bài toán khởi động động cơ

4 Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (đóng cắt và cố định)(CAPO)

5 Bài toán phân tích sóng hài

6 Phối hợp bảo vệ

7 Phân tích điểm mở tối ưu (TOPO)

8 Phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA)

Chương trình phần mềm PSS/ADEPT giúp phân tích và tính toán lưới điện phân phối Tính toán và hiển thị các thông số về dòng (I), công suất (P, Q) của đường dây Đánh giá tình trạng lưới điện theo 8 bài toán phân tích như trên trong đó có cho biết các thông số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI (Module (DRA)) về việc đánh giá độ tin cậy của tuyến dây thông qua chức năng DRA (phân tích độ tin cậy của lưới điện phân phối)

1.4.1.2 Module DRA tính toán độ tin cậy trong chương trình PSS/ADEPT:

a Giới thiệu chung:

Module DRA là một tùy chọn trong trong PSS/ADEPT, sử dụng phương pháp quá trình ngẫu nhiên Markov để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy phổ biến nhất Module DRA có thể thực hiện các phân tích sau:

- Xác định độ tin cậy của hệ thống hiện tại

- Xác định khu vực lưới điện có độ tin cậy thấp

- Định lượng được ảnh hưởng về độ tin cậy đối với các phương án nâng cấp và

mở rộng lưới điện phân phối

Kết quả tính toán các chỉ tiêu thể hiện trên sơ đồ một sợi, có thể tô màu theo các mức giúp người phân tích dễ dàng thấy được các khu vực bất thường trên lưới điện

Trong thời gian qua, sau khi được Công ty Điện lực 3 trang bị và hướng dẫn

sử dụng các khoá PSS/ADEPT, các module chức năng như: Tính toán trào lưu công suất, Tính toán ngắn mạch, Tối ưu hoá vị trí lắp đặt tụ bù, Tối ưu hoá điểm mở của hệ thống thường được các Đơn vị Điện lực sử dụng để tính toán phục vụ công tác quản lý lưới điện Riêng module DRA ít được quan tâm tìm hiểu, sử dụng Do vậy, cần thiết nghiên cứu để khai thác module này phục cho việc phân tích đánh giá độ tin cậy của lưới điện

b Giao diện đồ hoạ của DRA:

Màn hình giao diện của DRA - PSS/ADEPT 5.16 bao gồm các cửa sổ View, thanh menu chính (Main menu), thanh trạng thái (Statusbar), các thanh công cụ (Toolbars) như hình 1.7 sau:

- Các cửa sổ View:

Thể hiện các thông tin cho các ứng dụng, đồ hoạ và 3 cửa sổ chính để tạo lập và phân tích sơ đồ lưới điện

Diagram View: Vùng để tạo lập và thể hiện sơ đồ lưới điện bằng các biểu tượng

đồ hoạ Các kết quả phân tích cũng được thể hiện gắn với sơ đồ lưới điện

Equipment List View: Vùng xem danh mục các thiết bị chính của sơ đồ lưới điện

Progress View: Hiển thị các thông báo trong quá trình thực hiện các chức năng Các thông báo cảnh báo, báo lỗi hay các kết quả tính DRA

Hình 1.7: Giao diện đồ hoạ của DRA

- Thanh menu chính (Main Menu):

Trình đơn chính dùng để truy cập tất cả các chức năng ứng dụng của PSS/ADEPT bao gồm:

- File Menu: Tạo file mới, mở file cũ, lưu, đóng file, chỉ định các đường dẫn và cài đặt vùng làm việc

- Edit Menu: Các chức soạn thảo, định dạng

- View Menu: Hiển thị, ẩn các cửa sổ chính, định cỡ sơ đồ

- Diagram Menu: Hiển thị, ẩn các mục, truy xuất các file, xác định các lớp, điều chỉnh toạ độ

- Network Menu: Thay đổi các đặc tính của lưới điện

- Analysis Menu: Chọn các chức năng phân tích

- Report Menu: Xuất các báo cáo

- Tool Menu: Tính toán các thông số đường dây

- Window Menu: Sắp xếp các cửa sổ

- Help Menu: Trợ giúp

- Thanh trạng thái (Status Bar):

Thanh trạng thái hiển thị các thông tin trạng thái khi sử dụng PSS/ADEPT Khi

ta di chuyển con trỏ đến một nút lệnh hoặc vào các lệnh trong Menu thì thanh trạng thái sẽ cho biết công dụng của các lệnh đó

- Thanh công cụ (ToolBars):

Cung cấp các công cụ để soạn thảo, xử lý các tập tin, vẽ các sơ đồ lưới điện, truy cập nhanh các chức năng phân tích, định cỡ, di chuyển sơ đồ, thay đổi các chế độ hiển thị kết quả

c Trình tự sử dụng DRA:

Bước 1:

- Thu thập sơ đồ lưới điện vận hành của hệ thống lưới phân phối cần tính toán

độ tin cậy Xác định các phương thức kết dây cơ bản của hệ thống, các điểm mở trên kết lưới mạch vòng

- Thu thập số liệu khách hàng tại các nút tải

- Thu thập các số liệu quá khứ về số lần và thời gian mất điện liên quan đến các phần tử trên lưới gồm: Đường dây, máy biến áp, máy cắt, thiết bị đóng lặp lại, các dao cắt tải, dao cách ly phân đoạn, dao cách ly mạch vòng, cầu chì

- Xử lý các số liệu quá khứ về số lần và thời gian mất điện để xác định các thông số độ tin cậy phù hợp của các phần tử gồm: Cường độ hư hỏng vĩnh cửu của thiết bị (Sustained failure rate: ); Cường độ hư hỏng thoáng qua của thiết bị (Momentary failure rate: M ); Xác suất đóng cắt thành công (Probability of succesful switch: PSS), Thời gian sửa chữa trung bình (Mean Time To Repair: MTTR); Thời gian đóng cắt trung bình (Mean Time To Switch: MTTS)

Bước 2:

- Thể hiện lưới điện trên giao diện đồ hoạ của PSS/ADEPT Để thuận lợi cho công tác thiết lập sơ đồ, kiểm tra sự đúng đắn của sơ đồ tính toán với sơ đồ thực tế, việc nhập các sơ đồ lưới điện để phân tích DRA nên nhập theo từng khu vực nhỏ, lưới

Bước 3: Thực hiện các chức năng tính toán lưới điện trên PSS/ADEPT Các kết

quả tính toán của DRA bao gồm:

- Xuất các số liệu tính toán trên sơ đồ

- Truy xuất kết quả tính toán độ tin cậy của lưới điện Các báo cáo kết quả tính toán có thể truy xuất ở các định dạng pdf, xls, doc Các kết quả tính toán nên xuất dữ liệu ở định dạng các bảng tính để có thể sử dụng các hàm trong Microsoft Office

Excel phục vụ cho việc tính toán chung toàn hệ thống

d Thao tác nhập dữ liệu các thiết bị trong phần mềm PSS/ADEPT:

- Đường dây:

Hình 1.8: Giao diện nhập thông số đường dây

Đối với đường dây ta nhập các thông số về chiều dài, tên dây, cường độ sự cố

và thời gian sửa chữa

Trong đó: Suất sự cố vĩnh cửu (Sustained failure rate)

Suất sự cố thoáng qua (Momentary failure rate)

Thời gian sửa chửa (Mean time to repair)

Quá trình tính toán của phần mềm sử dụng module DRA chỉ quan tâm đến chiều dài đường dây, cường độ sự cố và thời gian sửa chữa

- Phụ tải:

Hình 1.9: Giao diện nhập thông số phụ tải

Khi kích vào Balanced thì phía dưới sẽ hiện ra hai ô tổng công suất tác dụng và công suất phản kháng cho cả ba pha Ta chỉ cần nhập hai công suất này vào khi có hệ

số công suất cosphi và công suất toàn phần của phụ tải

Hình 1.10: Giao diện nhập số lượng khách hàng phụ tải

Nhập thông số khách hàng của phụ tải khi nhấp vào Number of customer sever

- Các thiết bị đóng cắt:

Hình 1.11: Giao diện các thiết bị đóng cắt

Cách nhập thông số các thiết bị đóng cắt trong module DRA gồm dao cách ly, dao cắt có tải (LBS), cầu chì tự rơi (FCO), máy cắt thường và máy cắt recloser hoàn toàn tương tự nhau

Đối với các thiết bị đóng cắt các thông số cần nhập vào phần mềm là tên thiết bị đóng cắt, số pha đóng cắt, suất sự cố vĩnh cửu, thời gian sửa chữa sự cố trung bình của thiết bị, thời gian thao tác đóng cắt, xác suất đóng cắt thành công của thiết bị

1.4.1.3 Tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sữa chữa cho từng thiết bị:

Để tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa của từng thiết bị, ta cần thu thập các số liệu như sau:

- Số liệu thống kê các phần tử trong hệ thống điện:

Bảng 1.1: Số liệu thống kê các phần tử trong hệ thống điện

+ R: Yêu cầu; X: Không phù hợp; P: Không yêu cầu

+ λ: Cường độ hỏng hóc của phần tử HT

+ MTTR: Thời gian trung bình để sửa chữa

+ MTTS: Thời gian trung bình để đóng cắt

+ PSS: Xác suất đóng cắt thành công

+ Mλ: Suất sự cố thoáng qua trên năm

- Sự cố xảy ra trên lưới có nhiều loại do nhiều nguyên nhân khác nhau Ta phân loại các sự cố theo các nhóm để tính các thông số trên như sau:

+ Cường độ hỏng hóc của 1 km đường dây trong 1 năm được thống kê bao gồm các sự cố sau: sự cố do cây ngoài hành lang ngã vào đường dây, giông sét, vỡ sứ , tụt lèo, đứt dây, gẫy trụ, hỏng xà trong 1 năm

+ Cường độ hỏng hóc của MBA phụ tải trong 1 năm được thống kê bao gồm các sự cố sau: sự cố do đứt chì FCO bảo vệ MBA phụ tải, nhảy ATM tổng, cháy tủ hạ thế, hỏng MBA phụ tải, hỏng SCV bảo vệ MBA, tụt lèo tại trạm trong 1 năm

+ Cường độ hỏng hóc của trạm biến áp trung gian trong 1 năm được thống kê bao gồm các sự cố sau: sự cố do đứt chì FCO bảo vệ MBA, nhảy MC bảo vệ, hỏng SCV bảo vệ MBA, tụt lèo tại trạm

+ Cường độ hỏng hóc của thiết bị như DCL, FCO, MC là số lần hỏng DCL, FCO, MC trong 1 năm trên tổng số các DCL, FCO, MC hiện có trên lưới

- Tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa do sự cố

- Cường độ hỏng hóc vĩnh cửu được tính toán như sau:

TSC: Tổng thời gian sửa chữa sự cố vĩnh cữu thống kê

Avc: Tổng số lần sự cố vĩnh cữu trong thời gian thống kê

1.4.2 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ bảo trì, bảo dưỡng dùng thống kê Excel

1.4.2.1 Tính toán thời gian bảo trì bảo dưỡng

- Thời gian TNĐK 01 TBA được tính toán như sau:

TTBA: Tổng thời gian công tác BTBD tất cả các TBA được thống kê S: Tổng số công tác BTBD thống kê

- Thời gian BTBD1km đương dây 22kV được tính toán như sau:

(1.43) Trong đó:

TĐZ: Tổng thời gian công tác BTBD đường dâyđược thống kê

L: Tổng số km đường dây công tác BTBD đường dây thống kê

- Thời gian BTBD 01 khách hàng hạ áp được tính toán như sau:

(1.44) Trong đó:

THA: Tổng thời gian khách hàng mất điện hạ áp do BTBD thống kê K: Tổng số khách hàng mất điện hạ áp do BTBD thống kê

1.4.2.2 Tổng thời gian mất điện do BTBD đường dây:

- Tổng thời gian thực hiện BTBD:

Nbdđzij: Tổng số khách hàng nhánh rẽ, trục chính thứ i, của phân đoạn thứ

j bị mất điện do công tác BTBD (khách hàng của nhánh rẽ bằng khách hàng của chính

nó cộng với khách hàng của nhánh rẽ con; khách hàng của đường trục phân đoạn bằng khách hàng cả phân đoạn)

Nptđzi: Tổng số khách hàng phân đoạn thứ i bị mất điện do chuyển phương thức

Lij: chiều dài tuyến nhánh rẽ, trục chính thứ i của phân đoạn thứ j

tbdđz : Thời gian mất điện bình quân do bảo dưỡng trên 1km đường dây

tptđz : Thời gian mất điện bình quân do 1 lần chuyển phương thức vận hành

1.4.2.3 Tổng thời gian mất điện do bảo trì bảo dưỡng trạm biến áp:

- Tổng thời gian do thí nghiệm định kỳ TBA: (3 năm 1 lần)

- Tổng thời gian bảo trì:

TTBA = Tđktba+Tbttba+ Tha+Tđkct (1.52) Trong đó:

N: Tổng số khách hàng sử dụng điện trên lưới điện

Nđkct: Tổng số khách hàng bị thí nghiệm định kỳ công tơ trong năm

tđktba: Thời gian mất điện trung bình do TNĐK 1 trạm biến áp

tbttba : Thời gian mất điện trung bình do BTBD 1 trạm biến áp

tha : Thời gian mất điện trung bình do BTBD hạ áp

Tđkct: Thời gian mất điện trung bình do TNĐK 1 công tơ

- Tổng thời gian mất điện do bảo trì bảo dưỡng cả lưới điện:

- Tổng khách hàng mất điện do bảo trì bảo dưỡng cả lưới điện:

∑ ∑ (1.54)

- Trong đó:

nđz: Tổng số khách bị mất điện do BTBD đường dây

Ntba: Tổng số khách bị mất điện do BTBD trạm biến áp

Độ tin cậy tính toán:

- Trên hệ thống điện tồn tại 02 loại phần tử: Phần tử không phục hồi là loại phần tử sau thời gian vận hành T sẽ bị sự cố hư hỏng và cần được thay thế; phần tử phục hồi là phần tử sau thời gian vận hành T sẽ bị sự cố hư hỏng, cần tiến hành sửa chữa và phần tử được phục hồi

- Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, phạm vi đề tài chỉ xét chỉ số độ tin cậy SAIFI, SAIDI của lưới điện theo tiêu chuẩn IEEE 1366 hiện đang được ngành điện áp dụng Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện bao gồm 02 phần:

+ Độ tin cậy cung cấp điện do sự cố;

+ Độ tin cậy do bão trì bảo dưỡng

- Đề tài đã nêu ra các bước để tính toán độ tin cậy cung cấp điện:

+ Giới thiệu và sử dụng Modul DRA trong chương trình PSS/ADEPT để tính

toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện do sự cố

+ Các bước xây dựng và thu thập số liệu thống kê để tính toán chỉ số độ tin cậy

do bão trì bảo dưỡng bằng phần mềm Excel

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH

2.1 Tổng quan lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

2.1.1 Nguồn và phụ tải

Quy mô: Đường dây trung ápdài 340,43 km;trong đó tài sản khách hàng là 48,79 km Đường dây hạ áp: 705,11 km Trạm biến áp trung gian: 03 trạm với tổng dung lượng 27.100 kVA Trạm biến áp phân phối: 355 trạm biến áp với tổng dung lượng 66.828 KVA, trong đó tài sản khách hàng 116 TBA với dung lượng 24.815 KVA Tụ bù trung áp: 9 cụm với tổng dung lượng 2.250 kVAr Tụ bù hạ áp: 309 cụm với tổng dung lượng 13.180 kVAr, trong đó tài sản khách hàng 68 cụm với dung lượng 7.920 kVAr Thiết bị đóng cắt gồm: 21 máy cắt trong đó khách hàng 1 máy cắt, 07 dao cách ly đóng cắt có tải Sản lượng điện thương phẩm của Điện lực Bố Trạch năm

2017 là 104,6 triệu kWh Phụ tải điện của Điện lực gồm nhiều thành phần với tổng số 50.506 khách hàng

- Lưới điện trung áp được nhận từ 03 TBA 110 kV: E2 Đồng Hới và E3 Ba Đồn

và trạm Bắc Đồng Hới qua 02 xuất tuyến 35 kV và 02 xuất tuyến 22 kV Tổng cộng có

02 XT 35 kV và 09 XT 22 kV

- Các xuất tuyến trung áp hầu hết được đầu tư xây dựng vào những năm

1990-1995 bằng nguồn vốn Nhà nước và nhân dân cùng làm nên phát triển thiếu quy hoạch, chắp vá, đa số hình tia, ít mạch vòng

- Đường dây trên không có tiết diện dây dẫn trục chính từ 50mm2 đến 240mm2, tiết diện chủ yếu là 70mm2

- Đặc điểm phụ tải ở khu vực Bố Trạch là thường xuyên biến động theo mùa: Các tháng mùa hè thì tải tăng trưởng rất nhanh làm quá tải cục bộ tại nhiều khu vực tuy nhiên vào mùa đông thì tải lại giảm mạnh khiến cho nhiều TBA vận hành non tải

Sơ đồ nguyên lý lưới điện Điện lực Bố Trạch: Như phụ lục 1

- Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp trên tuyến như sau:

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 35kV

TT Tên xuất tuyến Chiều dài (km)

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22 kV

TT Tên xuất tuyến Chiều dài (km)

Bảng 2.3: Thông số phụ tải của các xuất tuyến trung áp

TT Xuất tuyến Pmax (MW) Pmin (MW) Sản lượng

+ Xuất tuyến 372 E2 cấp điện cho TBA trung gian Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 371 E32 cấp điện cho các TBA trung gian Nam Gianh và Hưng Trạch và 09 TBA phụ tải dọc theo tuyến

+ Xuất tuyến 475 và 479 Bắc Đồng Hới cấp điện cho các xã Trung Trạch, Đại Trạch, Nam Trạch, Nhân Trạch, Lý Trạch và một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 471 Hoàn Lão cấp điện cho các xã Tây Trạch, Hòa Trạch, Hoàn Trạch, Vạn Trạch một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão cấp điện cho các xã Đức Trạch, Đồng Trạch, Phú Trạch, Hải Trạch, Sơn Lộc và một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 471 Nam Gianh cấp điện cho các xã Hạ Trạch, Mỹ Trạch, Liên Trạch

+ Xuất tuyến 472 Nam Gianh cấp điện cho các xã Bắc Trạch, Thanh Trạch + Xuất tuyến 471 Hưng Trạch cấp điện cho các xã Cự Nẫm, Phú Định và một phần xã Hưng Trạch

+ Xuất tuyến 472 Hưng Trạch cấp điện cho một phần xã Hưng Trạch

+ Xuất tuyến 473 Hưng Trạch cấp điện cho các xã Sơn Trạch, Phúc Trạch, Xuân Trạch, Lâm Trạch

- Các xuất tuyến có thể nối mạch vòng liên lạc:

+ Xuất tuyến 372E2 và 371 E3

+ Xuất tuyến 479BĐH và XT 471 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 479BĐH và XT 474 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão và XT 472 Nam Gianh

- Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến:

+ Xuất tuyến 372E2 và 371 E3 liên lạc với nhau tại vị trí M0 (TTG Hoàn Lão) qua MC 382 Hoàn Lão và DCL 382-1 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 479 BĐH và XT 471 Hoàn Lão liên lạc với nhau qua MC 473 TTG Hoàn Lão và DCL 473-7 TTG Hoàn Lão đi qua TC C41 đến MC 471 Hoàn Lão + Xuất tuyến 479BĐH và XT 474 Hoàn Lão liên lạc với nhau qua hai vị trí: Thứ nhất qua MC 473 TTG Hoàn Lão và DCL 473-7 TTG Hoàn Lão đi qua TC C41&C42 đến MC 474 Hoàn Lão

Thứ hai liên lạc qua DCL 10-4 Tiểu Khu 8 xuất tuyến 474 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão và XT 472 Nam Gianh liên lạc qua MC 484 Đá Nhảy và DCL 484-7 Đá Nhảy

2.1.3 Chất lượng vận hành lưới điện:

- Lưới có suất sự cố cao nguyên nhân do:

+ Sự cố do thời tiết xấu, giông sét

+ Sự cố do hành lang tuyến: do cây cối ngã, va quẹt vào đường dây (tập trung nhiều ở xuất tuyến 471, 473 Hưng Trạch) Một số do người dân vi phạm hành lang an toàn lưới điện cao áp (xây nhà, thả diều…) hoặc xe tải tông vào cột điện, đường dây

- Do động vật xâm nhập lưới điện (chủ yếu là chim và rắn): đa phần là sự cố thoáng qua

- Do thiết bị điện lâu ngày bị hỏng cách điện (FCO, thu lôi van) Sứ cách điện lâu ngày không được vệ sinh dẫn đến phóng điện Cháy nổ máy biến áp do quá tải hoặc công tác bảo dưỡng chưa kịp thời

- Thời gian khôi phục sau sự cố lớn nguyên nhân do:

+ Lưới điện đa phần vận hành hở dưới dạng hình tia và dạng xương cá toàn điện lực có 02 xuất tuyến 35kV và 09 xuất tuyến 22kV nhưng chỉ có 02 xuất tuyến 35kV và 04 xuất tuyến 22kV là có thể liên lạc được với nhau

+ Nguồn điện cấp cho toàn huyện còn rất hạn chế: 02 đường dây 35kV cấp cho

03 TTG Hoàn Lão, TTG Nam Gianh, TTG Hưng Trạch; nguồn 22kV từ TBA 110kV Bắc Đồng Hới cấp cho xuất tuyến 475&479 BĐH

+ Do đặc thù lịch sử và địa bàn của huyện nên các xuất tuyến lưới điện dài ít có thiết bị đóng cắt phân đoạn, các thiết bị báo sự cố chưa có nên thời gian thao tác kéo dài, công tác tìm kiếm sự cố gặp nhiều khó khăn

- Tổng thời gian ngừng cấp cho khách hàng bao gồm: Ngừng do sự cố, do bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ và sửa chữa khắc phục sự cố

2.1.4 Các thiết bị đóng cắt sử dụng trên lưới:

2.1.4.1 Dao cách ly, FCO:

a Daocách ly (DCL): Sử dụng trên lưới điện gồm nhiều loại, nhiều hãng

sản xuất nhằm mục đính là để phân đoạn trục chính, cô lập nhánh rẽ và đóng liên lạc với các tuyến khác, tạo điểm hở để phục vụ công tác

- Thống kê số lượng dao cách ly hiện có trên từng xuất tuyến:

Bảng 2.4: Bảng thống kê số lượng DCL hiện có trên từng xuất tuyến

8 Xuất tuyến 472 Hưng Trạch

10 Xuất tuyên 371 E3 (Ba Đồn)

11 Xuất tuyến 372 E2 ( Đồng Hới)

b Cầu chì tự rơi (FCO): được lắp đặt tại các TBA phụ tải, TBA chuyên dùng

để bảo vệ MBA và các thiết bị liên quan Thực tế trên lưới điện huyện Bố Trạch FCO còn được sử dụng làm thiết bị bảo vệ cho các nhánh rẽ có nhiều phụ tải Do đó, khi xảy ra sự cố thì các FCO này không có tính chọn lọc thường đứt chì làm gián đoạn cung cấp điện

Bảng 2.5: Bảng thống kê số lượng FCO hiện có trên từng xuất tuyến

1.Xuất tuyến 475 BĐH

2 Xuất tuyến 471 Hoàn Lão

6 Xuất tuyến 473 Hưng Trạch