Tính toán và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối điện lực quảng điền thuộc công ty điện lực thừa thiên huế

Các chỉ tiêu độ tin cậy các phần tử Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình do sự cố hoặc theo kế hoạch, thờ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN CHÍ LỢI

TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC QUẢNG ĐIỀN

THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2019

DUT.LRCC

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN CHÍ LỢI

TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC QUẢNG ĐIỀN

THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên Ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã số : 85.20.20.1

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Đà Nẵng – Năm 2020

DUT.LRCC

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan công trình nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Ngô Văn Dưỡng - Hiệu phó Trường Đại học Đà Nẵng Đây là đề tài làm mới, không sao chép hay trùng với đề tài nào đã thực hiện, chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo như đã nêu trong bản thuyết minh

Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Học viên thực hiện

Phan Chí Lợi

DUT.LRCC

Trang 4

TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TİN CẬY LƯỚİ

ĐİỆN PHÂN PHỐİ ĐIỆN LỰC QUẢNG ĐIỀN THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC THỪA THIÊN HUẾ

Học viên: - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 85.20.20.1 - Khóa: 34 - Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt - Hiện nay, phần lớn việc gián đoạn cung cấp điện cho khách hàng diễn ra

chủ yếu ở lưới điện phân phối Với xu thế hiện nay trong thời điểm công nghiệp hóa hiện đại hóa đất đước việc đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng thường xuyên và liên tục là yêu cầu cấp bách Do là huyện thuộc tỉnh có đặc điểm địa lý cùng với sự phân bố dân cư chưa đồng đều và bán kính cung cấp điện lớn nên khả năng cung cấp điện liện tục cũng như chất lượng cung cấp điện của Điện lực Quảng Điền còn nhiều hạn chế Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện huyện Quảng Điền nhằm áp dụng vào thực tế, vận dụng các thiết bị đóng cắt hiện

có, phối hợp với các thiết bị mới nhằm tối ưu hóa trong thao tác và giảm thời gian mất điện công tác hoặc sự cố trên lưới điện Qua tìm hiểu, khảo sát thực tế lưới điện, các số liệu quản lý kỹ thuật tại đơn vị, tác giả đã tóm tắt, thống kê, đề xuất các phương án đối với từng phụ tải riêng biệt để có thể áp dụng được trong thực tế quản

lý vận hành của hệ thống

PROPOSED ADVANCED CAPACITY DEVELOPMENT SOLUTIONS ARE LOCATED IN THE CERTIFICATE QUANG DIEN DISTRICT

Abstract - Currently, most of the power supply disruptions occur mainly in the

distribution grid With the current trend in industrialization and modernization of the land, it is urgent to supply electricity to customers regularly and continuously Therefore, it is an upland province with geographical characteristics With the uneven distribution of population and the large electricity supply radius, the limited supply of electricity and the quality of Quang Dien's electricity supply are still limited Proposal in solutions for increasing Quang Dien’s electric service reliability

in regard with real life situation, utilizing the current circuit breaker (or switchgear) equipment along with new equipment and indicating lamp in order to optimize the operation and reduce the blackout time as well as incident on the electric power network Through researching and examining the actual electric power network together with divisional technical data, the author summarized, summed up and

proposed distinct solutions to each load to apply in actual electric system operation

Key words - Service reliability; circuit breaker (or switchgear); fault location

indicator with message; load;Distribution grid

DUT.LRCC

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ýnghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

6 Cấu trúc của luận văn 3

CHƯƠNG 1 4

TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 4

1.1 Tổng quan về độ tin cậy 4

1.1.1 Định nghĩa 4

1.1.1.1 Đối với phần tử không phục hồi 4

1.1.1.2 Đối với phần tử có phục hồi 9

1.1.2 Biểu thức tính toán độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE-1366 11

1.1.2.1 Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu 12

1.1.2.2 Các chỉ tiêu dựa theo phụ tải 13

1.1.2.3 Các chỉ tiêu đối với ngừng điện thoáng qua 14

1.2.Các phương pháp đánh giá độ tin cậy 15

1.2.1.Phương pháp đồ thị - giải tích 15

1.2.2 Phương pháp không gian trạng thái 17

1.2.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT: 24

1.2.3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT: 24

a.Chức năng cơ bản của phần mềm: 24

b.Dữ liệu phục vụ tính toán: 24

1.2.3.2.Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT 25

CHƯƠNG 2ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC QUẢNG ĐIỀN 28

2.1 Tổng quan lưới điện phân phối Điện lực Quảng Điền 28

2.1.1 Giới thiệu chung lưới điện trên địa bàn Điện lực Quảng Điền quản lý 28

2.1.2 Đặc điểm lưới điện 30

2.1.3 Phụ tải 30

2.1.4.Các thiết bị bảo vệ đầu tuyến và thiết bị đóng cắt trên các phân đoạn trên lưới điện Điện lực Quảng Điền 33

2.1.4.1.Khối lượng các thiết bị đóng cắt 33

2.1.4.2 Đánh giá tình trạng vận hành 33

2.2 Thực hiện các chỉ tiêu độ tin cậy tại Điện lực Quảng Điền 34

2.3 Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện Điện lực Quảng Điền bằng phần mềm PSS/ADEPT 35

2.3.1.Dữ liệu tính toán 35

DUT.LRCC

Trang 6

Để tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối bằng phần mềm PSS/ADEPT cần có

những dữ liệu đầu vào sau: 35

2.3.1.1 Sơ đồ lưới điện 35

2.3.1.2 Thông số độ tin cậy của các phần tử do sự cố 36

2.3.1.3 Thông số độ tin cậy của các phần tử bảo trì bảo dưỡng 37

2.3.2.Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 472 E7 38

2.3.2.1.Dữ liệu đầu vào 38

2.3.2.2 Kết quả tính toán 38

2.3.3.1 Dữ liệu đầu vào 39

2.3.5.Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 482 Huế 3 43

2.3.6.Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 472 Phong Điền 45

2.3.7.Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 473 Phong Điền 47

2.3.8.Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 472 Điền Lộc 49

2.3.11 Tính toán độ tin cậy cho Điện lực Quảng Điền 56

2.3.12 Nhận xét đánh giá 58

2.4 Kết luận 58

CHƯƠNG 3TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAOĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 60

3.1 Giải pháp chung 60

3.1.1 Giảm suất sự cố 60

3.1.2 Công nghệ sửa chữa hotline 61

3.1.3 Ứng dụng công nghệ SCADA 64

3.1.4 Giải pháp quản lý vận hành 64

3.1.5 Giải pháp đồng bộ hóa trên thiết bị 67

3.1.5.1 Giới thiệu giải pháp 67

3.1.5.2 Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp 67

3.1.6 Giải pháp phân đoạn đường dây: 67

DUT.LRCC

Trang 7

3.1.6.2 Đánh giá khả năng ứng dụng của giải pháp 68

3.2 Áp dụng giải pháp cho lưới điện Điện lực Quảng Điền 68

3.2.1 Hệ thống thiết bị cảnh báo sự cố thông minh 68

3.2.1.2 Nguyên lý làm việc 69

3.2.1.3 Áp dụng lắp thiết bị cảnh báo sự cố thông minh cho lưới điện Quảng Điền 71 3.2.2.Lắp đặt các thiết bị phân đoạn đầu nhánh rẽ 72

 Kết quả tính toán độ tin cậy các xuất tuyến khi đề xuất lắp các Recloser, DCL phân đoạn và FCO đầu nhánh rẽ: 78

 So sánh các chỉ tiêu trước và sau khi thực hiện giải pháp: 79

3.3 Kết luận 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DUT.LRCC

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.2 Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm

2.3 Các chỉ tiêu ĐTC của Điện lực Quảng Điền năm 2018 và kế

2.4 Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện Điện lực Quảng

2.5 Thông số độ tin cậy của các phần tử trên LĐPP do sự cố 37 2.6 Thông số độ tin cậy của các phần tử trên LĐPP do BTBD 37

2.11 Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 472 Phong Điền 46 2.12 Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 473 Phong Điền 48

2.17 Kết quả tính toán độ tin cậy hiện trạng cho các xuất tuyến 57

2.18 Kết quả tính toán độ tin cậy hiện trạng cho toàn lưới phân

2.19 Kết quả tính toán độ tin cậy hiện trạng cho toàn lưới phân

3.1 Các chỉ tiêu về độ tin cậy của các xuất tuyến sau khi áp

DUT.LRCC

Trang 9

Số hiệu bảng Tên bảng Trang 3.2 Các chỉ tiêu về độ tin cậy trước và sau khi áp dụng giải

DUT.LRCC

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

2.2 Giao diện Mô đun DRA tính toán ĐTC XT 472 E7 38 2.3 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 472 E7 trên PSS 39 2.4 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 472 E7 trên PSS 39 2.5 Giao diện Mô đun DRA tính toán ĐTC XT 474 E7 40 2.6 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 474 E7 trên PSS 41 2.7 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 474 E7 trên PSS 41 2.8 Giao diện Mô đun DRA tính toán ĐTC XT 479 E7 42 2.9 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 479 E7 trên PSS 43 2.10 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 479 E7 trên PSS 43

2.12 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 482 Huế 3 trên PSS 45 2.13 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 482 Huế 3 trên

2.15 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 472 P Điền trên

2.16 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 472 P Điền trên

2.18 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 473 P Điền trên

Trang 11

2.24 Kết quả tính toán độ tin cậy do sự cố XT 474 Đ Lộc trên

2.25 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 474 Đ Lộc trên

2.87 Kết quả tính toán độ tin cậy do BTBD XT 476 Đ Lộc trên

3.11 Sơ đồ giới thiệu nguyên lý làm việc thiết bị cảnh báo sự cố 69 3.12 Sơ đồ mô phỏng vị trí khi lắp đặt thiết bị cảnh báo sự cố 70

3.14 Sơ đồ lắp bộ cảnh báo sự cố tại vị trí cột số 1 rẽ nhánh đi

Trang 12

Số hiệu

3.17 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 474 E7 phần sự cố

3.18 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 474 E7 phần BTBD

3.20 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 479 E7 phần sự cố

3.21 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 479 E7 phần BTBD

3.22 Sơ đồ nguyên lý XT 473 Phong Điền sau khi đề xuất phương

3.23 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 473 Phong Điền phần

3.25 Sơ đồ nguyên lý XT 474 Điền Lộc sau khi đề xuất phương

3.29 Kết quả tính toán độ tin cậy xuất tuyến 476 Điền Lộc phần

DUT.LRCC

Trang 13

TBPĐ : Thiết bị phân đoạn

EVN : Tập đoàn Điện lực Việt Nam

EVNCPC : Tổng Công ty Điện lực miền Trung

TR :Thời gian trung bình sự cố

TS :Thời gian trung bình sửa chữa

SAIFI : Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống SAIDI : Chỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống CAIDI : Chỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIFI : Chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng MAIFI : Chỉ số tần suất mất điện thoáng qua của khách hàng ĐTC : Độ tin cậy

IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers (Viện kỹ thuật điện - điện tử)

HTĐ : Hệ thống điện

PT : Phần tử

DUT.LRCC

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, Điện năng ngày càng có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh

tế xã hội của đất nước, nhất là trong thời đại công nghiệp hóa và cách mạng 4.0 Điều đó kéo theo các yêu cầu về chất lượng điện năng cung cấp cũng như độ tin cậy ngày càng tăng Ngoài các yêu cầu về điện áp, tần số thì tính liên tục cấp điện cho khách hàng cũng là một yêu cầu hết sức quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy

của lưới điện

Lưới điện phân phối (LĐPP) là khâu cuối cùng của hệ thống điện, đưa điện năng trực tiếp đến hộ tiêu dùng Vì thế, quá trình cung cấp điện liên tục cho phụ tải có mối quan hệ mật thiết và phụ thuộc trực tiếp vào độ tin cậy của lưới điện phân phối Độ tin cậy (ĐTC) này được đánh giá qua nhiều chỉ tiêu khác nhau, trong đó các chỉ tiêu đánh giá theo tiêu chuẩn IEEE 1366 hiện nay được sử dụng phổ biến trên thế giới Dựa trên các tiêu chí trong tiêu chuẩn IEEE 1366 và cấu trúc lưới điện Việt Nam, Bộ Công Thương đã xây dựng quy định thực hiện các chỉ tiêu về ĐTC qua thông tư số: 39/2015/TT-BCT ngày 25 tháng 11 năm 2015, quản lý kỹ thuật hệ thống điện để áp dụng tại các đơn vị nhắm đến mục đích tăng cường và nâng cao chất lượng công tác quản lý kỹ thuật, hướng tới phục vụ khách hàng ngày một tốt hơn, đồng thời phù hợp với những quy định mới

Do đặc điểm địa lý, sự phân bố dân cư chưa đồng đều, hệ thống các TBA 110kV đặt xa khu dân cư nên LĐPP Điện lực Quảng Điền có bán kính cung cấp điện lớn, khả năng cung cấp điện liện tục cũng như chất lượng cung cấp điện trên địa bàn Điện lực quản lý còn nhiều hạn chế Các yêu cầu cung cấp điện ngày càng cao, việc nghiên cứu đánh giá cụ thể ĐTC của LĐPP Điện lực Quảng Điền dựa trên các số liệu thực tế vận hành, để từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao

ĐTC của LĐPP, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về cung cấp điện là rất cần thiết

Vì vậy tôi đã chọn đề tài “Tính toán và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối Điện lực Quảng Điền thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế”

là nội dung nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình nhằm góp phần nâng cao ĐTC cung cấp điện cho lưới điện Điện lực Quảng Điền nói riêng và cho PC Thừa Thiên Huế nói chung

2 Mục đích nghiên cứu

- Phân tích các chế độ làm việc của lưới điện Điện lực Quảng Điền thuộc Công

ty Điện lực Thừa Thiên Huế;

DUT.LRCC

Trang 15

- Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện hiện trạng bằng phần mềm PSS/Adept;

- Tính toán và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy làm việc của lưới điện Điện lực Quảng Điền thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế;

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: LĐPP Điện lực Quảng Điền, Công ty Điện lực

Thừa Thiên Huế

* Phạm vi nghiên cứu:

Tập trung nghiên cứu ĐTC của LĐPP Điện lực Quảng Điền theo 02 chỉ tiêu (SAIDI, SAIFI) từ đó đưa ra giải pháp nhằm nâng cao ĐTC cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Quảng Điền

Sử dụng phần mềm PSS/Adept 5.0 để tiến hành phân tích, tính toán và đưa ra giải pháp nâng cao chỉ tiêu độ tin cậy

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu về đặc điểm kinh tế xã hội và kết cấu lưới điện hiện trạng trên địa bàn của Điện lực Quảng Điền quản lý

- Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện phân phối

do Điện lực Quảng Điền quản lý từ năm 2014 đến 2018

- Nghiên cứu lý thuyết để xây dựng chương trình tính toán độ tin cậy của LPP

có cấu trúc hình tia

- Phân tích các chỉ tiêu độ tin cậy từ đó tính toán và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện Điện lực Quảng Điền thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế

- Tính toán và đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Quảng Điền thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế

5 Ýnghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Năm 2019 được ngành Điện chọn là năm “Nâng cao hiệu quả công tác quản lý vận hành”, vì vậy các chỉ tiêu ĐTC được ngành Điện được tập trung chỉ đạo thực hiện, giao nhiệm vụ cụ thể cho từng đơn vị thành viên Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp, quản lý tốt các nguồn lực của Nhà nước vì mục tiêu phát triển bền vững, đáp ứng các yêu cầu cấp bách cũng

DUT.LRCC

Trang 16

như những mục tiêu trung và dài hạn mà Chính phủ yêu cầu đối với Tập đoàn Điện lực Việt Nam

Với việc nghiên cứu của đề tài đặt trọng tâm vào việc nghiên cứu, tính toán, đánh giá và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy, thì đề tài sẽ góp phần quan trọng trong công tác sản xuất kinh doanh của các Công ty Điện lực, góp phần giảm vốn đầu tư mới xây dựng mới, giảm giá thành điện năng, đóng góp chung vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

6 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện

Chương 2: Độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Điện lực Quảng Điền

Chương 3: Tính toán và đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện Điện lực Quảng Điền thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế

DUT.LRCC

Trang 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Tổng quan về độ tin cậy

Đối với hệ thống điện, độ tin cậy được đánh giá thông qua khả năng cung cấp điện liên tục và đảm bảo chất lượng điện năng

Như vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể trong khoảng thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh cụ thể nhất định

Các chỉ tiêu độ tin cậy các phần tử

Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sữa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hằng năm trung bình T của phụ tải

1.1.1.1 Đối với phần tử không phục hồi

Phần tử không phục hồi chỉ làm việc cho đến lần hỏng đầu tiên Thời gian làm việc của phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời gian phục vụ (là đại lượng ngẫu nhiên), vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trước

Giả sử ở thời điểm t = 0 phần tử bắt đầu làm việc và đến thời điểm t =  phần tử

bị sự cố, khoảng thời gian t =  được gọi là thời gian làm việc an toàn của phần tử 

là một đại lượng ngẫu nhiên có thể nhận mọi giá trị trong khoảng 0 

Giả thiết trong khoảng thời gian khảo sát t, phần tử xảy ra sự cố với xác suất Q(t) Khi đó ta có hàm phân bố:

Q(t) = P {< t} (1.1)

DUT.LRCC

Trang 18

Nghĩa là phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian t vì P{< t} là xác suất phần tử

làm việc an toàn trong khoảng thời gian  nhỏ hơn khoảng thời gian khảo sát t Giả

thiết Q(t) liên tục và tồn tại một hàm mật độ xác suất q(t) được xác định theo biểu

thức sau:

dt

dQ(t)q(t)

(1.2)

0Δt

Δt)tτP(tΔt

1lim

=q(t)

Q(t) 

(1.4) Q(0) = 0 ; Q() =1 (1.5)

b Độ tin cậy của phần tử

Bên cạnh hàm phân phối Q(t) mô tả xác xuất sự cố của phần tử, thường sử dụng

hàm P(t) để mô tả độ tin cậy của phần tử theo định nghĩa:

P(t) = 1-Q(t) = P(> t) (1.6)

Như vậy P(t) là xác suất để phần tử vận hành an toàn trong khoảng thời gian t, vì

thời gian làm việc an toàn của phần tử > t

Từ (1.5) và (1.6) ta có:

q(t)(t)

'P

t

q(t)dtP(t)

(1.3)

P(t),Q(t)

Q(t) P(t)

Hình 1.1: Đồ thị xác suất

t

DUT.LRCC

Trang 19

c Cường độ sự cố (t)

(t) là một trong những khái niệm cơ bản quan trọng khi nghiên cứu độ tin cậy

Với t đủ nhỏ thì (t).(t) chính là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm t sẽ

bị sự cố trong khoảng thời gian t tiếp theo Hay nói cách khác đó là số lần sự cố

trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian t

0Δt

t)Δt)/τt

τP(tΔt

1lim

=λ(t)

P(t < t+t / > t ): Là xác suất để phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t

đến (t+ t) với điều kiện phần tử đó đã làm việc tốt đến thời điểm t

Gọi A là sự kiện phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t đến t

B là sự kiện phần tử đã làm việc tốt đến thời điểm t

Theo lý thuyết xác suất, xác suất giao giữa 2 sự kiện A và B là: P(AB) =

P(A).P(B/A) = P(B).P(A/B)

Hay là : P(A/B) =

P(B)

B)P(A

Vì B A nên AB = A

 P(A/B) =

P(B)P(A)

Như vậy ta có:

P(t < t+t/> t ) =

t)P(τ

Δt)tτP(t

t)P(τ

Δt)tτP(t.Δt

1limλ(t)

t)P(τ

1Δt)

tτ.P(tΔt

1limλ(t)

q(t)P(t)

q(t)



Công thức (1.9) cho ta quan hệ giữa 4 đại lượng: Cường độ sự cố (t), hàm mật

độ q(t), hàm phân bố Q(t), và độ tin cậy P(t)

Theo (1.7) ta đã có :

DUT.LRCC

Trang 20

P’(t) = - q(t) = -  (t).P(t) => λ(t).P(t)

dtdP(t)

lnP(t)

lnP(0)lnP(t)

λ(t).dtP(t)

dP(t)

λ(t).dtP(t)

λ(t)dte

Đây là công thức cơ bản cho phép tính được độ tin cậy của phần tử không phục hồi khi đã biết cường độ sự cố, còn cường độ sự cố này được xác định nhờ phương pháp thống kê quá trình sự cố của phần tử trong quá khứ

Đối với HTĐ thường sử dụng điều kiện:

(t) =  = hằng số (thực tế nhờ BQĐK)

Do đó: P(t) = e-  t

Q(t) = 1-e-  tq(t) =  e-t

Một trong những lĩnh vực cần quan tâm khi nghiên cứu độ tin cậy của phần tử (hoặc của hệ) là xác định quan hệ của cường độ sự cố  theo thời gian

Theo nhiều số liệu thống kê thấy rằng quan hệ của cường độ sự cố với thời gian thường có dạng như hình vẽ sau:

Hình 1.2: Đường cong cường độ sự cố

Trang 21

Đường cong cường độ sự cố được chia làm 3 giai đoạn (hình 1.2a)

- Miền I: Mô tả giai đoạn chạy thử của phần tử Những sự cố ở giai đọan này thường do chế tạo, vận chuyển Tuy giá trị (t) ở giai đoạn này cao nhưng thời gian kéo dài nhỏ Nhờ chế tạo và nghiệm thu có chất lượng, giá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này có thể giảm nhiều

- Miền II: Mô tả giai đoạn sử dụng bình thường của phần tử Đây cũng là giai đoạn chủ yếu của tuổi thọ phần tử Ở giai đoạn này, các sự cố thường xảy ra ngẫu nhiên, đột ngột do nhiều nguyên nhân khác nhau, vì vậy thường giả thiết cường độ sự cố bằng hằng số

- Miền III: Mô tả giai đoạn làm việc của phần tử khi đã già cỗi Khi này những sự

cố thường xảy ra ngẫu nhiên còn do tính tất yếu của hiện tượng thoái hoá, già cỗi Giá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này là hàm tăng theo thời gian (xảy ra sự cố khi t tiến đến vô cùng)

Đối với các phần tử phục hồi như ở hệ thống điện, các phần tử này có các bộ phận luôn bị già hóa nên (t) luôn là hàm tăng nên phải áp dụng các biện pháp bảo dưỡng định kỳ (BDĐK) để phục hồi độ tin cậy của phần tử Sau khi bảo dưỡng định kỳ, phần

tử lại có độ tin cậy như ban đầu Bảo dưỡng định kỳ làm cho cường độ sự cố có giá trị quanh một giá trị trung bình tb (h 1.2b)

Khi xét khoảng thời gian dài ta có thể xem:

(t) = tb = const để tính toán độ tin cậy

Tổng quát có thể hình dung quan hệ (t) theo thời gian như là sự hợp thành của hai quá trình mâu thuẫn (1) và (2) diễn ra đối với phần tử (hình 1.2a)

Quá trình biểu diễn bằng đường (1) trên hình vẽ mô tả các kết quả điều khiển, quản lý, sửa chữa phần tử, nhằm mục đích làm giảm cường độ sự cố, kéo dài tuổi thọ cho phần tử

Quá trình biểu diễn bằng đường (2) trên hình vẽ mô tả kết quả tác động của ngoại cảnh đến phần tử, dẫn đến làm tăng cường độ sự cố lên, giảm tuổi thọ và làm tan rã phần tử

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  :

DUT.LRCC

Trang 22

P(t).t0

tdP(t)

P(t)dtdt

dt(t)tdt

'Plv

1λt)d(

0

λteλ

1dt0

λtelv

T

λ

1lv

Khi đó độ tin cậy của phần tử không phục hồi có dạng:

P(t) = lv

Tte



1.1.1.2 Đối với phần tử có phục hồi

Những chỉ tiêu cơ bản về độ tin cậy của phần tử phục hồi:

Trang 23

Δt)tτP(tΔt

1limω(t)

Giả thiết xác suất của thời gian làm việc an toàn Tlv của phần tử có phân bố mũ, với cường độ sự cố bằng const, khi đó khoảng thời gian giữa 2 lần sự cố liên tiếp T1,

T2 cũng có phân bố mũ và dòng sự cố tối giản Vậy thông số của dòng sự cố là: (t)

= (t) =  = const

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

Là kỳ vọng toán của T1, T2,T3, ,Tn Với giả thiết T tuân theo luật phân bố mũ

Tlv = E(t) = λ

1

c Thời gian trung bình sửa chữa sự cố T S

TS là kỳ vọng toán của 1,2,3 (thời gian sửa chữa sự cố)

Để đơn giản ta cũng xem xác suất của TS cũng tuân theo phân bố mũ Khi đó tương tự đối với xác suất làm việc an toàn của phần tử P(t) = e-  t , 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 kết thúc Xác suất đó có giá trị:

μt e H(t) 

Trong đó  = 1/ TS là cường độ phục hồi sự cố [1/năm]

Từ đây có thể viết xác suất để sửa chữa được kết thúc trong khoảng thời gian t đó

là hàm xác suất:

e 1 H(t) 1

Trang 24

TA

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 đầu (t = 0) của khoảng thời gian khảo sát đó, phần tử đã ở trạng thái

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

Trong tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy theo IEEE 1366, ý nghĩa của các thông

số, Chỉ tiêu trong công thức tính toán như sau:

i : biểu thị một sự kiện ngừng cấp điện

ri : thời gian khôi phục đối với mỗi sự kiện ngừng cấp điện

CI : tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống

CMi : số phút khách hàng bị ngừng cấp điện

IMi : số lần ngừng cấp điện thoáng qua

IME : số sự kiện ngừng cấp điện thoáng qua

Ni : số khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu đối với sự kiện i

Nmi : số khách hàng bị ngừng cấp điện thoáng qua đối với sự kiện i

NT : tổng số khách hàng phục vụ cho các khu vực

Li : tải bị cắt đối với một sự kiện ngừng cấp điện

DUT.LRCC

Trang 25

LT : tổng tải được cung cấp

CN : tổng số khách hàng có một lần ngừng cấp điện vĩnh cửu trong thời

1.1.2.1 Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu

a, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống SAIFI

Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình của hệ thống cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu bao nhiêu lần trong thời kỳ báo cáo (thường

Công thức tính toán :

T T

i

N

CI N

N

Trong đó:

NT : tổng số khách hàng được cấp điện, được xác định bằng tổng số khách hàng của hệ thống phân phối

CI : tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống

b, Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIDI)

Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của hệ thống cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu bao nhiêu giờ trong thời kỳ báo cáo (thường là trong một năm)

SAIDI =

Tổng số giờ mất điện khách hàng của hệ thống

(1.23) Tổng số khách hàng của hệ thống

DUT.LRCC

Trang 26

T T

i i

N

CMI N

N r

(1.24)

Trong đó:

CMI : số phút khách hàng bị ngừng cấp điện

c, Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của khách hàng (CAIDI)

CAIDI =

Tổng số giờ mất điện khách hàng của hệ thống

(1.25) Tổng số khách hàng bị ngừng cấp điện

SAIFI

SAIDI N

N r CAIDI

d, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CAIFI)

Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình của khách hàng cho biết số lần bị ngừng cấp điện vĩnh cửu trung bình đối với một khách hàng có bị ngừng cấp điện

CAIFI = Tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống = (1.27)

Tổng số khách hàng có bị ngừng cấp điện Công thức tính toán:

CN

N CAIFI   i

1.1.2.2 Các chỉ tiêu dựa theo phụ tải

a, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIFI)

Các chỉ tiêu đưa ra ở phần này dựa trên phụ tải hơn là khách hàng bị ảnh hưởng ASIFI đôi khi được sử dụng để đo lường tính năng hệ thống phân phối cung cấp số lượng khách hàng ít, phụ tải tập trung lớn như các khách hàng công nghiệp, thương mại Về lý thuyết, nếu tải phân bố đồng nhất, ASIFI giống như SAIFI

Tổng số lần mất phụ tải của hệ thống

(1.29) Tổng số phụ tải của hệ

thống

DUT.LRCC

Trang 27

b, Chỉ tiêu khoảng thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIDI)

Các chỉ tiêu đưa ra ở phần này dựa trên phụ tải hơn là khách hàng bị ảnh hưởng

ASIDI =  Khoảng thời gian phụ tải bị ngừng cấp điện

(1.31) Tổng số phụ tải được cung cấp

Côngthứctínhtoán:

T

i i

L

L r ASIDI  

(1.32)

1.1.2.3 Các chỉ tiêu đối với ngừng điện thoáng qua

a, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình thoáng qua (MAIFI)

MAIFI = Tổng số khách hàng ngừng điện thoáng qua

T

mi i

N

N IM MAIFI  

b, Chỉ tiêu tần suất trung bình sự kiện ngừng cấp điện thoáng qua (MAIFI E )

MAIFIE= Tổng số khách hàng ngừng điện thoáng qua

T

mi E E

N

N IM

Trang 28

Công thức tính toán:

T

n k n

N

CNT

1.2 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy

Các phương pháp phổ biến hiện nay thường dùng để giải tích ĐTC của hệ thống điện là:

- Phương pháp đồ thị - giải tích

- Phương pháp không gian trạng thái

- Phương pháp cây hỏng hóc

- Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo

Mỗi phương pháp phù hợp với từng loại bài toán Phương pháp không gian trạng thái được sử dụng chủ yếu trong bài toán ĐTC của nguồn điện Phương pháp cây hỏng hóc lại thích hợp cho bài toán ĐTC của các nhà máy điện Phương pháp Mote - Carlo cho phép xét đến nhiều yếu tố trong đó có tác động vận hành đến chỉ tiêu ĐTC và được sử dụng chủ yếu cho giải tích độ tin cậy của hệ thống điện Đối với

độ tin cậy của lưới điện thường sử dụng kết hợp phương pháp không gian trạng thái với phương pháp đồ thị giải tích

1.2.1 Phương pháp đồ thị - giải tích

Phương pháp này xây dựng mối quan hệ trực tiếp giữa ĐTC của hệ thống với ĐTC của các PT đã biết thông qua việc lập sơ đồ ĐTC, áp dụng phương pháp giải tích bằng đại số Boole và lý thuyết xác suất các tập hợp để tính toán ĐTC

a) Sơ đồ các phần tử nối tiếp (Hình 2.2): Hệ thống chỉ làm việc an toàn khi

tất cả n phần tử đều làm việc tốt, hệ thống hỏng khi có một PT hỏng

Hình 1.4: Sơ đồ độ tin cậy các phần tử nối tiếp

Giả sử đã biết cường độ hỏng hóc và thời gian phục hồi trung bình của các phần tử lần lượt là λi và τi

Trang 29

n 1 i i

b) Sơ đồ các phần tử song song (Hình 2.3): Hệ thống làm việc tốt khi có ít

nhất một PT làm việc tốt và sẽ hỏng khi tất các các PT đều hỏng

Hình 1.5 :Sơ đồ độ tin cậy các phần tử song song

Giả sử đã biết cường độ hỏng hóc và cường độ phục hồi của các phần tử lần lượt là λi và µi

Cường độ phục hồi của hệ thống là:

1 1

Trang 30

đương

c) Sơ đồ hỗn hợp:

Nếu sơ đồ hỗn hợp đơn giản, chỉ gồm các PT song song và nối tiếp thì đẳng trị các phần tử nối tiếp bằng một phần tử tương đương, sau đó dùng phương pháp đường tối thiểu hoặc phương pháp lát cắt tối thiểu để tính

1.2.2 Phương pháp không gian trạng thái

 Quá trình ngẫu nhiên Markov

Hệ thống được diễn tả bởi trạng thái hoạt động và khả năng chuyển giữa các trạng thái đó Trạng thái hệ thống được xác định bởi tổ hợp các trạng thái của các phần tử Mỗi tổ hợp trạng thái của phần tử cho một trạng thái của hệ thống Phần tử

có thể có nhiều trạng thái khác nhau như trạng thái tốt (TTT), trạng thái hỏng (TTH), trạng thái bảo quản định kỳ (TTBQĐK)….Do đó mỗi sự thay đổi trạng thái của phần

tử đều làm cho hệ thống chuyển sang một trạng thái mới

Tất cả các trạng thái có thể có hệ thống tạo thành không gian trạng thái (KGTT)

Hệ thống luôn luôn ở một trong những trạng thái này nên tổng các xác suất trạng thái (XSTT) bằng 1

Một hệ thống vật lý nào đó mà trạng thái của nó biến đổi theo thời gian một cách ngẫu nhiên, ta gọi hệ đó diễn ra một quá trình ngẫu nhiên

Quá trình Markov là mô hình toán học diễn tả quá trình ngẫu nhiên trong đó phần tử hoặc hệ thống liên tiếp chuyển từ trạng thái này qua trạng thái khác và thỏa mãn điều kiện: nếu hệ thống đang ở trạng thái nào đó thì sự chuyển trạng thái tiếp theo xảy ra tại các thời điểm ngẫu nhiên và chỉ phụ thuộc vào trạng thái đương thời chứ không phụ thuộc vào quá khứ của quá trình

Nếu hệ thống có n trạng thái, ở thời điểm t hệ thống đang ở trạng thái i thì ở đơn

vị thời gian tiếp theo hệ thống có thể ở lại trạng thái i (i=1…n) với xác suất pii hay chuyển sang trạng thái j với xác suất pij (j=1…n và ij)

DUT.LRCC

Trang 31

 = )

)()

((

j t t X P t

Quá trình Markov không đồng nhất nếu  là hàm của thời gian

Quá trình Markov được phân ra:

 Rời rạc trong không gian và liên tục trong thời gian

 Rời rạc trong không gian và rời rạc trong thời gian

 Liên tục trong không gian và thời gian

Đối với hệ thống điện sự chuyển trạng thái xảy ra khi hỏng hóc hay phục hồi các phần tử Với giả thiết TGLV và TGPH các phần tử có phân bố mũ, thì thời gian

hệ thống ở các trạng thái cũng phân theo phân bố mũ và cường độ chuyển trạng thái bằng hằng số và không phụ thuộc vào thời gian, và ta sử dụng quá trình Markov đồng

nhất Với hệ thống điện chỉ áp dụng 2 quá trình a và b

 Quá trình Markov với trạng thái và thời gian rời rạc: (Xích Markov)

Giả thiết hệ thống S có trạng thái S1, S2,…, Sn và sự chuyển trạng thái của hệ thống chỉ xảy ra tại những thời điểm nhất định t0, t1,…, tn gọi là bước quá trình

Kí hiệu Si(k) là sự kiện hệ đang ở trạng thái I tại bước k (hoặc sau k bước kể từ trạng thái ban đầu) Giả sử tại mỗi bước hệ chỉ có thể ở một trong n trạng thái và

S1(k), S2(k),…, Sn(k) với k=0,1,2… tạo thành tập đủ không gian trạng thái, và vì các

sự kiện không giao nhau nên tổng xác suất của các sự kiện bằng 1 (tổng xác suất của tập đủ)

Mô tả quá trình ngẫu nhiên chuyển trạng thái và xác suất chuyển trạng thái từ i sang j là pij, xác suất ở lại trạng thái i là pii bằng sơ đồ trạng thái (graph trạng thái) như hình vẽ 2.4

Trang 32

Ở bước (k-1) hệ đang ở trạng thái Si (i= 1,2,…n) với xác suất là Pi(k-1), bước

sau hệ ở trạng thái Sj với xác suất :

thành phần thứ nhất: Pj(k-1).pjj là xác suất để hệ ở lại trạng thái j (là trạng thái

mà hệ đã ở tại bước (k-1), thành phần thứ hai là tổng các thành phần xác suất hệ

chuyển sang trạng thái j nếu trước đó (bước (k-1)) hệ ở trạng thái i khác j

xác suất trạng thái của hệ ở bước (k-1)

P là ma trận chuyển trạng thái với các phần tử là xác suất chuyển trạng thái của

hệ, vì giả thiết là quá trình Markov đồng nhất nên các phần tử là hằng số ở các bước:

Vì ở mỗi bước hệ chỉ có thể ở lại trạng thái cũ hoặc chuyển sang một trong

(n-1) trạng thái còn lại nên tổng các xác suất chuyển trạng thái trong từng hàng của ma

Biểu thức (1.30) cho phép ta xác định được xác suất các trạng thái của hệ ở bước

thời gian k khi đã biết xác suất trạng thái ban đầu P(0) và ma trận chuyển trạng thái

Trang 33

 là xác suất dừng của trạng thái Si

Từ(1.32) và (1.33) ta có thể tìm được xác suất trạng thái dừng của hệ

 Quá trình Markov có trạng thái rời rạc trong thời gian liên tục

Trong thực tế có nhiều trường hợp hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác không vào những thời điểm nhất định mà vào những thời điểm bất kỳ ngẫu nhiên Để mô tả hành vi của hệ trong trường hợp này có thể dùng Markov với trạng thái rời rạc trong thời gian liên tục gọi là xích Markov liên tục

Giả sử hệ có thể có n trạng thái S1, S2,…, Sn Gọi pi(t) là xác suất để thời điểm

t hệ ở trạng thái Si với i = 1n và đối với thời điểm bất kỳ ta có:

)(

1

t P

n

i i





Ta cần phải xác định Pi(t) với i=1n

Giả thiết ở thời điểm t hệ đang ở trạng thái Si Trong khoảng thời gian t

Tiếp theo hệ sẽ chuyển sang trạng thái Sj với xác suất pij(t) Khi đó mật độ xác suất chuyển trạng thái ij được xác định:

Trang 34

Giả sử hệ S được mô tả 4 trạng thái như trên graph trạng thái hình 2.5

Xác định các xác suất trạng thái Pi(t) với i=1,4

Gọi p1(t+t) là xác suất để tại thời điểm t+thệ ở trạng thái S1 Sự kiện này

Trong đó (1.12.t) là xác suất để hệ không đi đến trạng thái S2 nghĩa là vẫn

ở lại S1, và (1.12.t) là xác suất để hệ đi đến S2

- Sự kiện 2 có xác suất bằng tích xác suất P3(t) (ở thệ đang ở S3) với xác suất

để tại thời điểm t+ t hệ chuyển đến S1; nên xác suất của sự kiện 2 bằng:

P3(t) 31.t

Hợp 2 sự kiện trên, ta có xác suất để tại thời điểm (t+t) hệ ở trạng thái S1 là:

P1(t+t) = P1(t) (1.12.t) + P3(t) 31.t (1.56) Biến đổi và lấy giới hạn khi t  0 theo định nghĩa đạo hàm ta có:

t

dP

t

)()()

Trang 35

Sự kiện 2: tại thời điểm t hệ ở S1, sau t chuyển sang S2; xác suất sự kiện là:

t

t P t t P dt

Trạng thái hệ thống được xác định bởi tổ hợp các trạng thái của các phần tử Mỗi tổ hợp trạng thái của phần tử cho một trạng thái của hệ thống Phần tử có thể có

DUT.LRCC

Trang 36

nhiều trạng thái khác nhau như: trạng thái tốt, trạng thái hỏng, trạng thái bảo dưỡng định kỳ Do đó mỗi sự thay đổi trạng thái của phần tử đều làm cho hệ thống chuyển sang một trạng thái mới

Tất cả các trạng thái có thể của hệ thống tạo thành không gian trạng thái Hệ thống luôn ở một trong các trạng thái này Do đó, tổng xác suất trạng thái bằng 1

Ưu thế của phương pháp không gian trạng thái là có thể xét các phần tử có nhiều trạng thái khác nhau và với các giả thiết nhất định có thể áp dụng quá trình Markov

Trong phương pháp này, hệ thống được diễn tả bởi trạng thái hoạt động và khả năng chuyển giữa các trạng thái đó

Trạng thái hệ thống được xác định bởi tổ hợp các trạng thái của các phần tử Mỗi tổ hợp trạng thái của phần tử cho một trạng thái của hệ thống Phần tử có thể có nhiều trạng thái khác nhau như trạng thái tốt, trạng thái hỏng, trạng thái bảo quản định kỳ v.v… Do đó mỗi sự thay đổi trạng thái của PT đều làm cho hệ thống chuyển sang một trạng thái mới

Tất cả các trạng thái có thể có hệ thống tạo thành không gian trạng thái Hệ thống luôn luôn ở một trong những trạng thái này nên tổng các xác suất trạng thái (XSTT) bằng 1

Phương pháp không gian trạng thái áp dụng quá trình Markov để tính xác suất trạng thái và tần suất trạng thái

Quá trình Markov là mô hình toán học diễn tả quá trình ngẫu nhiên trong đó phần tử hoặc hệ thống liên tiếp chuyển từ trạng thái này qua trạng thái khác và thỏa mãn điều kiện: Nếu hệ thống đang ở trạng thái nào đó thì sự chuyển trạng thái tiếp theo xảy ra tại các thời điểm ngẫu nhiên và chỉ phụ thuộc vào trạng thái đương thời chứ không phụ thuộc vào quá khứ của quá trình

Nếu hệ thống có n trạng thái, ở thời điểm t hệ thống đang ở trạng thái i thì ở đơn vị thời gian tiếp theo hệ thống có thể ở lại trạng thái i (i=1…n) với xác suất piihay chuyển sang trạng thái j với xác suất pij (j=1…n và ij)

Quá trình Markov được phân ra:

a) Rời rạc trong không gian và liên tục trong thời gian

b) Rời rạc trong không gian và rời rạc trong thời gian

c) Liên tục trong không gian và thời gian

Đối với hệ thống điện sự chuyển trạng thái xảy ra khi hỏng hóc hay phục hồi các phần tử Với giả thiết thời gian làm việc và thời gian phục hồi các phần tử có phân

bố mũ, thì thời gian hệ thống ở các trạng thái cũng phân theo phân bố mũ và cường

DUT.LRCC

Trang 37

độ chuyển trạng thái bằng hằng số và không phụ thuộc vào thời gian, ta sử dụng 2 quá trình a và b

1.2.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT:

1.2.3.1 Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT:

a.Chức năng cơ bản của phần mềm:

Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering Productivity Tool) là công cụ phân tích lưới điện phân phối với các chức năng sau:

Bài toán tính phân bố công suất (Load Flow - module có sẵn): phân tích và tính toán điện áp, dòng điện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể

Bài toán CAPO (Optimal Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu: tìm ra những điểm tối ưu để đặt các tụ bù cố định và tụ bù ứng động (điều khiển được) sao cho tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất

Bài toán tính ngắn mạch (All Fault- module ): tính toán ngắn mạch tại tất cả các nút trên lưới,bao gồm các loại ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3 pha Bài toán TOPO (Tie Open Point Optimization), phân tích điểm dừng tối ưu: tìm ra những điểm phân đoạn, liên kết lưới điện để đường dây có tổn hao công suất nhỏ nhất và đó chính là điểm dừng tối ưu lưới điện trong mạnh vòng 3pha

Bài toán tính toán các thông số của đường dây (Line Properties Culculator): tính toán các thông số của đường dây truyền tải

Bài toán phối hợp và bảo vệ (ProtectionandCoordination)

Bài toán phân tích sóng hài (Hamornics): phân tích các thông số và ảnh hưởng của các thành phần sóng hài trênlưới

Bài toán phân tích độ tin cậy trên lưới điện (DRA- Distribution Reliability Analysis): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới điện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…

b.Dữ liệu phục vụ tính toán:

Sơ đồ nguyên lý lưới điện khu vực Điện lực Quảng Điền

Các sơ đồ vận hành lưới điện được vẽ và cập nhập phù hợp với các tuyến

đường dây trung thế: Sơ đồ nguyên lý 1 sợi, sơ đồ vận hành, các phương thức vận hành…

Số liệu tính toán: gồm số liệu quản lý Kỹ thuật và kinh doanh của các tuyến dây nổi, cáp ngầm trung thế và trạm biến áp, cụ thể là:

DUT.LRCC

Trang 38

Thông số quản lý kỹ thuật của đường dây và thiết bị như: Tiết diện, khoảng cách chiều dài, thông số dây dẫn, máy biến áp, thiết bị bảo vệ đóng cắt, tụ bù,…

Thông số vận hành, đo đạc định kỳ của đơn vị: Các thông số vận hành dòng, áp, cos , công suất,…

Thông số kinh doanh (tính đến hết 31/12/2018): Điện năng tiêu thụ của từng

phụ tải, số khách hàng sử dụng điện trên đường dây

1.2.3.2.Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT

a.Tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc

Tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc có tên là pti.con Mỗi hạng mục trong tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc chứa thanh ghi dữ liệu cơ sở và có thể chứa bất kỳ số thanh ghi nào sau đây: Các thanh ghi dữ liệu 2 pha, các thanh ghi dữ liệu 1 pha, thanh ghi dữ liệu định mức và thanh ghi dữ liệu độ tin cậy

Một hạng mục trong tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc được trình bày như sau: NAME R1, X1, R0, X0, BC1, BC0 ! Ghi dữ liệu cơ sở

*2 R1, X1, R0, X0, BC1, BC0 ! Ghi dữ liệu 2 pha

*1 R1, X1, R0, X0, BC1, BC0 ! Ghi dữ liệu 1 pha

* R1, X1, R0, X0, BC1, BC0 ! Ghi dữ liệu định mức *R λ , RP, SWT, PSS, M λ , S λ ! Ghi dữ liệu độ tin cậy

Trang 39

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

λ: Cường độ hỏng hóc của phần tử HT

RP: Thời gian trung bình để sửa chữa

SWT: Thời gian trung bình để đóng cắt

PSS: Xác suất đóng cắt thành công

Mλ: Suất sự cố thoáng qua trên năm

Các giá trị tại các thanh ghi phải được nhập theo đúng thứ tự quy định

Nếu người sử dụng muốn nhập thông số phục vụ tính toán độ tin cậy trực tiếp

từ thuộc tính phần tử từ sơ đồ lưới (thẻ tính toán độ tin cậy), thì bỏ trống giá trị thanh ghi độ tin cậy

Đối với mỗi thông tin nhánh của mạng, chương trình sẽ tính toán những ảnh hưởng của việc lắp đặt thiết bị bảo vệ, chẳng hạn như những máy cắt, recloser, dao cách ly phân đoạn tự động, cầu chì và dao cắt điện

b Phương pháp tính toán các thông số từ các sự cố xảy ra:

Các sự cố xảy ra trên lưới có nhiều loại do nhiều nguyên nhân khác nhau Thông thường để có cơ sở tính toán ta phân các sự cố theo từng loại để tính toán các thông số đầu vào:

Suất sự cố của 1 km đường dây được thống kê như sau: Là các sự cố do cây ngoài hành lang đổ vào đường dây, vỡ sứ, tụt lèo, đứt dây, gãy trụ, gãy xà, do chim

và bò sát, do giông sét và gió lốc

Suất sự cố của trạm biến áp phụ tải được thống kê như sau: Là các sự cố do đứt chì FCO bảo vệ MBA phụ tải, nhảy ATM tổng, cháy tủ hạ thế, hỏng MBA phụtải, hỏng CSV bảo vệ MBA, tụt lèo tại trạm

Suất sự cố của trạm cắt được thống kê như sau: là các sự cố do, recloser bảo

vệ, hỏng CSV bảo vệ trạm cắt, tụt lèo và vỡ sứ tại trạm cắt

Suất sự cố thiết bị (): Suất sự cố thiết bị là số lần hỏng hóc của một đơn vị thiết bị trong một đơn vị thời gian và được tính theo công thức :

 = Số lần sự cố/Tổng số thiết bị Thời gian trung bình sửa chữa sự cố :

Ttb = Tổng thời gian sự cố/Số lần sự cố Thời gian thao tác sự cố được tính từ khi xảy ra sự cố (máy cắt nhảy) cho đến khi cô lập được phân đoạn bị sự cố và đóng máy cắt trở lại tiếp tục cung cấp điện cho các phân đoạn phía trước

DUT.LRCC

Trang 40

b1.Trường hợp mất điện do sự cố:

Suất sự cố thiết bị (sc): Số lần mất điện sự cố của một đơn vị thiết bị trong một đơn vị thời gian và được tính theo công thức:

sc = Số lần mất điện sự cố/Tổng số thiết bị Thời gian trung bình sửa chữa sự cố:

Ttbsc = Tổng thời gian mất điện sự cố/Số lần mất điện sự cố

b.2 Trường hợp mất điện do kế hoạch:

Suất sự cố thiết bị (kh): Số lần mất điện kế hoạch của một đơn vị thiết bị trong một đơn vị thời gian và được tính theo công thức:

kh = Số lần mất điện kế hoạch/Tổng số thiết bị Thời gian trung bình sửa chữa sự cố:

Ttbkh = Tổng thời gian mất điện kế hoạch/Số lần mất điện kế hoạch

Bảng 1.2: Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm

PSS/ADEPT

Xây dựng sơ đồ kết lưới tính toán

Nhập thông số của các phần tử lưới: , RP, SWT,PSS, M, S; thông số các nút tải: Pi, Qi,

số lượng khách hàng tại nút i

Tính toán các chỉ tiêu: SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI

Xuất ra kết quả tính toán

DUT.LRCC

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	3,71 MB