Bài 2 – Đánh giá độ tin cậy của hệ thống nguồn điện (6 điểm) 0 Mô tả bài toán Hệ thống nguồn điện gồm n tổ máy, mỗi tổ có công suất P MW, mỗi tổ máy có hệ số FOR, dự báo phụ tải đỉnh là Pmax MW ,đường cong đặc tính tải trong năm là đường thẳng nối từ 100% đến x% so với đỉnh như hình 2 1 Yêu cầu 1 Xác định thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn LOLE (Loss of Load Expectation) trong năm 1 Xác định lượng điện năng kỳ vọng bị thiếu LOEE (Loss of Energy Exectation) trong năm 2 2 Sinh viên cần tì.
Trang 1Bài 2 – Đánh giá độ tin cậy của hệ thống nguồn điện (6 điểm)
2.1 Mô tả bài toán
Hệ thống nguồn điện gồm n tổ máy, mỗi tổ có công suất P MW, mỗi tổ máy có hệ số FOR, dự báo phụ tải đỉnh là Pmax MW ,đường cong đặc tính tải trong năm là đường thẳng nối từ 100% đến x% so với đỉnh như hình 2.1 Yêu cầu:
a Xác định thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn LOLE (Loss of Load Expectation) trong năm
b Xác định lượng điện năng kỳ vọng bị thiếu LOEE (Loss of Energy Exectation) trong năm
2.2 Sinh viên cần tìm hiểu
a Các khái niệm cơ bản về nguồn điện (nhà máy điện), hệ số ngừng cừng cưỡng bức FOR, tải đỉnh, đường cong đặc tính tải.
b Các kiến thức về thống kê như phân phối chuẩn và phân phối nhị thức
Trang 2I Các khái niệm cơ bản về nguồn điện (nhà máy điện), hệ số ngừng cưỡng bức FOR, tải đỉnh, đường cong đặc tính tải
1 Nguồn điên trong thực tế:
- 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 điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Tuy nhiên nguồn năng lượng để chạy các máy phát điện này lại không giống nhau Nó phụ thuộc phần lớn vào loại chất đốt và công nghệ mà nhà máy có thể tiếp cận được
- Hiện nay có 3 loại nhà máy điện chính được phân loại theo nguồn gốc năng lượng chuyển hóa: nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nguyên tử.
2 Hệ số ngừng cưỡng bức FOR:
- Khái niệm: xác suất tổ máy bị ngừng hoạt động tại một khoảng thời gian nào đó trong tương lai, thường được gọi là cường độ ngừng cưỡng bức - Forced Outage Rate trong HTĐ.
3 Tải đỉnh:
- Phụ tải cực đại được chia thành hai nhóm:
a Phụ tải cực đại ổn định, Pmax.
Phụ tải cực đại ổn định là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 10, 15 hoặc 30 phút) (hình 2-5) Trị số này dùng để chọn các thiết bị theo điều kiện phát nóng Nó cho phép ta đánh giá được giới hạn trên của phụ tải tính toán Thường ta tính phụ tải cực đại ổn định là phụ tải trung bình lớn nhất xuất hiện trong thời gian 10, 15 hoặc 30 phút của ca có phụ tải lớn nhất trong ngày Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại ổn định được xác định như trên làm phụ tải tính toán.
b Phụ tải đỉnh nhọn, Pdn.
Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng (1¸2)s Phụ tải định nhọn để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ Phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi động cơ khởi động Ta không chỉ quan tâm tới trị số của phụ tải đỉnh nhọn mà còn phải quan tâm tới số lần xuất hiện trong một giờ 30 Số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng xấu
Trang 3đến sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác trong mạng điện.
4.Đường cong đặc tuyến tải:
- Là giá trị công suất cần tại một thời điểm bất kì nào đó trong năm.
II Sơ lược kiến thức về phân phối chuẩn và phân phối nhịthức
1 Phân phối chuẩn.
- Phân phối chuẩn là gì?
Phân phối chuẩn, còn gọi là phân phối Gauss, là một phân phối xác suất cực kì quan trọng trong nhiều lĩnh vực Nó là họ phân phối có dạng tổng quát giống nhau, chỉ khác tham số vị trí (giá trị trung bình μ) và tỉ lệ (phương sai σ) và tỉ lệ (phương sai σ2).
- Tính chất của phân phối chuẩn.
Phân phối chuẩn chuẩn hóa (standard normal distribution) là phân phối chuẩn với giá trị trung bình bằng 0 và phương sai bằng 1 (đường cong màu đỏ trong hình bên phải) Phân phối chuẩn còn được gọi là đường cong chuông (bell curve) vì đồ thị của mật độ xác
Trang 4 Phương sai σ2
- Ứng dụng của phân phối chuẩn:
Phân phối chuẩn là một phân phối quan trọng trong thống kê, định lý hội tụ trung tâm (central limit theorem) nói rằng phân phối của trung bình mẫu mẫu sẽ tiến tới phân phối chuẩn khi ta tăng cỡ mẫu Phân phối chuẩn thường được dùng trong thống kê suy luận dùng suy luận trung bình tổng thể và kiểm định giả thiết thống kê.
2 Phân phối nhị thức
- Phân phối nhị thức là gì?
Phân phối nhị thức là một phân phối xác suất rời rạc với hai tham số n và p, kí hiệu của số lượng lượt thử thành công trong n lượt thử độc lập tìm kết quả CÓ hayKHÔNG thành công.
- Biến ngẫu nhiên rời rạc X được gọi là có phân phối nhị thức, kí hiệu X~ ( , )B n p với n N p,(0,1).
Trung bình: μ=np
Phương sai:σ2=np (1− p)=npq
- Ứng dụng của phân phối nhị thức.
Phân phối Nhị thức được sử dụng nhiều trong thực tế để tính số lượng lượt thử thành công trong n lượt thử độc lập tìm kết quả CÓ hay KHÔNG thành công.
III Bài giải
Hệ thống nguồn điện gồm 12 tổ máy 5.2 MW, mỗi tổ máy có hệ số FOR = 0.007; dự báo phụ tải đỉnh là 56.3 MW với độ lệch chuẩn σ = 2%; đường cong đặc tính tải trong năm là đường thẳng nối từ 100% đến 58% so với đỉnh.
Theo sơ đồ và bảng sau chúng ta có thể chia thành 7 trường hợp khác nhau
Trang 5Trường hợp 1: PMax = 52.922, PMin = 30.69476
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 1.271431913 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 1.05722339 (MWh)
Trường hợp 2: PMax = 54.048, PMin = 31.34784
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
Trang 6→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 2.586141795 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 3.19209906 (MWh)
Trường hợp 3: PMax = 55.174, PMin = 32.00092
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 3.847190030 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 6.71920577 (MWh)
Trang 7Trường hợp 4: PMax = 56.3, PMin = 32.654
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 5.057796335 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 11.55500964 (MWh)
Trường hợp 5: PMax =57.426, PMin = 33.30708
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
Trang 8→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 12.603205743 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 18.34372588 (MWh)
Trường hợp 6: PMax = 58.552, PMin = 33.96016
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 44.785785739 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 50 (MWh)
Trường hợp 7: PMax = 59.678, PMin = 34.61324
- Thực hiện các bước tính toán trong excel ta được bảng sau:
Trang 9→ Thời gian kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOLE là 75.753928753 (h)
Điện năng kỳ vọng thiếu hụt công suất nguồn trong năm LOEE là 116.60612601 (MWh)