Tính toán và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THÀNH TÍN TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TI[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ………………………………………………… VÕ THÀNH TÍN TÍNH TỐN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ………………………………………………… VÕ THÀNH TÍN TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ THỊ TỊNH MINH TS PHAN ĐÌNH CHUNG Đà Nẵng - Năm 2018 CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình Tác giả luận văn VÕ THÀNH TÍN LỜI CẢM ƠN Tơi xin bảy tỏ lịng kính trọng lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phan Đình Chung TS Lê Thị Tịnh Minh, ngƣời Thầy, Cô, ngƣời hƣớng dẫn khoa học thƣờng xuyên hƣớng dẫn, tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Thầy, Cô giáo Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Trƣờng Đại học Phạm Văn Đồng giảng dạy, giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn tất Tác giả luận văn VÕ THÀNH TÍN MỤC LỤC CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN I Lý chọn đề tài: II Mục tiêu nghiên cứu: III Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: IV Phƣơng pháp nghiên cứu: V Ý nghĩa khoa học thực tiễn VI Dàn ý nội dung chính: Căn mục tiêu nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, luận văn đƣợc bố cục gồm chƣơng Chƣơng TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH 1.1 Đặc điểm lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên xã hội: 1.1.2 Đặc điểm lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh: 1.2 Thực trạng tiêu độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh 1.2.1 Tổng hợp cố độ tin cậy thực tế từ năm 2013 đến năm 2017 lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh Điện lực lân cận có địa hình tƣơng đồng 1.2.2 Thiệt hại kinh tế ảnh hƣởng độ tin cậy trạng: 1.2.3 Độ tin cậy số nƣớc giới: 10 Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 15 2.1 Khái niệm độ tin cậy 2: 15 2.1.2 Các tiêu đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối theo tiêu chuẩn 22 2.2 Các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối : 25 2.2.1 Phƣơng pháp cấu trúc nối tiếp - song song: 26 2.2.2 Phƣơng pháp không gian trạng thái: 27 2.3.3 Phƣơng pháp hỏng hóc 28 2.3.4 Phƣơng pháp Monte - Carlo 28 2.2 Xây dựng tốn tính tốn độ tin cậy lƣới điện phân phối: 29 Chƣơng 3TÍNH TOÁN, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI30 ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH HIỆN TRẠNG 30 3.1 Tính tốn độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh trạng: 30 3.1.1 Thu thập số liệu phần tử lƣới điện: 30 3.1.2 Tính tốn xác suất hỏng hóc thời gian sửa chữa cố excel: 35 3.1.3 Tính tốn độ tin cậy cố xuất tuyến lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh trạng: 36 3.2 Đánh giá chung độ tin cậy cố lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh trạng: 49 Chƣơng CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC SƠN TỊNH 50 4.1 Các nguyên tắc đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy: 50 4.2 Giải pháp thay bổ sung thiết bị phân đoạn lƣới điện: 50 4.4 Khối lƣợng đầu tƣ xây dựng để thực giải pháp: 55 4.5 Tính tốn hiệu ĐTC giải pháp: 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 CÁC TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN ĐD: TBA: TBĐC: XT: PĐ: NR: TT: ĐL: ĐLST: QNPC: EVNCPC: KCN: CCN-LN: FCO: CSV: MBA: MC: RC: DCL: DCLPT: LTD: DCPT: ĐTC: CCĐ: SC: BTBD: SCTX: TNĐK: SCL: Đƣờng dây Trạm biến áp Thiết bị đóng cắt Xuất tuyến Phân đoạn Nhánh rẽ Thông tƣ Điện lực Điện lực Sơn Tịnh Công ty Điện lực Quảng Ngãi Tổng Công ty Điện lực miền Trung Khu công nghiệp Cụm Công nghiệp – Làng nghề Cầu chì tự rơi Chống sét van Máy biến áp Máy cắt Recloser Dao cách ly Dao cách ly phụ tải Dao cách ly đƣờng dây Dao cắt phụ tải Độ tin cậy Cung cấp điện Sự cố Bảo trì, bảo dƣỡng Sửa chữa thƣờng xun Thí nghiệm định kỳ Sửa chữa lớn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hàm phân bố Q(t) 16 Hình 2.2: Hàm mật độ phân phối xác suất, hàm phân bố đƣờng cong quan hệ cƣờng độ hỏng hóc theo thời gian 18 Hình 2.3: Trục thời gian mơ tả khoảng thời gian làm việc an tồn thời gian sửa chữa cố phần tử lƣới điện 19 Hình 2.4: Quá trình Markov theo graph trạng thái, phần tử có trạng thái 21 Hình 2.5: Sơ đồ độ tin cậy phần tử nối tiếp 26 Hình 2.6: Sơ đồ độ tin cậy phần tử song song 27 Hình 2.7: Phân chia toán ĐTC theo cấu trúc 29 Hình 3.1: Giao diện phần mềm PSS/ADEPT 37 Hình 3.2 Sơ đồ áp dụng triển khai PSS/ADEPT 38 Hình 3.3: Thẻ DRA 39 Hình 3.4: Vẽ sơ đồ lƣới điện đơn giản 39 Hình 3.5: Thẻ Switch Properties thiết bị 40 Hình 3.6: Nhập số liệu đầu vào DRA Switch 40 Hình 3.7: Thẻ Line Properties 41 Hình 3.8: Nhập số liệu đầu vào DRA Line 42 Hình 3.9: Thẻ Static Load Properties 42 Hình 3.10: Nhập số liệu đầu vào DRA Load 43 Hình 3.11: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 470/E17.2 trạng 44 Hình 3.12: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 471/E17.2 trạng 45 Hình 3.13: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 472/E17.2 trạng 45 Hình 3.14: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 473/E17.2 trạng 46 Hình 3.15: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 474/E17.2 trạng 46 Hình 3.16: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 475/E17.2 trạng 47 Hình 3.17: Giao diện Module DRA tính toán ĐTC cho xuất tuyến 476/E17.2 trạng 47 Hình 3.18: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 478/E17.2 trạng 48 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 470/E17.2 sau áp dụng giải pháp 54 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 474/E17.2 sau áp dụng giải pháp 54 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 475/E17.2 sau áp dụng giải pháp 54 Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý xuất tuyến 478/E17.2 sau áp dụng giải pháp 55 Hình 4.6: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 470/E17.2 sau áp dụng giải pháp 56 Hình 4.7: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 474/E17.2 sau áp dụng giải pháp 56 Hình 4.8: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 475/E17.2 sau áp dụng giải pháp 57 Hình 4.9: Giao diện Module DRA tính tốn ĐTC cho xuất tuyến 478/E17.2 sau áp dụng giải pháp 57 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 0.1: Kế hoạch giao tiêu độ tin cậy cung cấp điện đến năm 2020 cho Công ty Điện lực Quảng Ngãi: Bảng 0.2: Tổng hợp thực tiêu độ tin cậy – Điện lực Sơn Tịnh Năm 2013-2017 Bảng 0.3: Chỉ tiêu thực độ tin cậy – Điện lực Sơn Tịnh – Năm 2018 Bảng 1.1: Thống kê số vị trí liên lạc tuyến trung áp Bảng 1.2 Điện lực Sơn Tịnh Bảng 1.3 Điện lực Bình Sơn Bảng 1.4 Điện lực Tƣ Nghĩa Bảng 1.5 Điện lực Mộ Đức Bảng 1.6 Điện lực Đức Phổ Bảng 1.7: Mức đền bù thiệt hại cho khách hàng bị điện Canada Bảng 1.8: Độ tin cậy cung cấp điện Philippin 10 Bảng 1.9: Độ tin cậy cung cấp điện Úc 10 Bảng 1.10: Độ tin cậy cung cấp điện Bang Indiana, Mỹ 10 Bảng 3.1: Các số liệu cần phải thu thập 30 Bảng 3.2: Thống kê phân loại cố lƣới điện thuộc Công ty Điện lực Quảng Ngãi từ năm 2012-2017 31 Bảng 3.3: Tổng hợp thời gian cố lƣới điện thuộc Công ty điện lực Quảng Ngãi từ năm 2012-2017 33 Bảng 3.4: Số lƣợng phần tử lƣới điện tỉnh Quảng Ngãi 35 Bảng 3.5: Kết tính tốn xác suất hỏng hóc thời gian sửa chữa cố 36 Bảng 3.6: Kết tính tốn tiêu độ tin cậy cố lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh trạng 48 Bảng 4.1: Tổng hợp số lƣợng mạch vòng, phân đoạn trạng đề xuất thay thế, bổ sung mạch vòng liên lạc thiết bị phân đoạn lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh 51 Bảng 4.2: Tổng hợp vị trí PĐ trạng sau cải tạo lƣới điện phân phối 51 Điện lực Sơn Tịnh 51 Bảng 4.3 Bổ sung FCO vị trí nhánh rẽ 53 Bảng 4.4 Kết tính tốn tiêu độ tin cậy cố sau áp dụng giải pháp: 58 Bảng 4.5: Tổng hợp tiêu ĐTC cố trƣớc sau áp dụng giải pháp 58 Bảng 5.5 Chi phí đầu tƣ việc áp dụng giải pháp 60 13 - Thống kê vị trí dây dẫn, sứ đỡ khơng đảm bảo khoảng cách an tồn gây phóng điện, khơng đảm bảo khoảng cách pha - đất, lập phƣơng án sửa chữa thƣờng xuyên để xử lý hàng quí - Khảo sát đề xuất phƣơng án lắp đặt bổ sung thay thiết bị phân đoạn, xây dựng mạch liên lạc xuất tuyến trung áp nhằm vận hành linh hoạt bị cố - Lập kế hoạch kết hợp với lịch cắt điện để thi cơng, thí nghiệm định kỳ, thực phân đoạn, đo cách điện đƣờng dây, cáp ngầm; vệ sinh cách điện khu vực miền biển, nơi có nhiều bụi bẩn - Sau thi công xong đấu nối đƣờng dây, nối dây dẫn phải đo điện trở tiếp xúc mối nối - Kiểm tra, thống kê điểm xung yếu lƣới điện, lập phƣơng án sửa chữa thƣờng xuyên thi công trƣớc mùa mƣa bão - Lắp đặt chụp cách điện đầu sứ cách điện, đầu cực thiết bị phần lƣới điện thƣờng xuyên có chim, chuột, rắn gây cố 1.3.2 Đối với TBA phụ tải: a) Thực nghiêm túc công tác QLVH theo Qui trình QLVH bảo dƣỡng TBA phân phối Nâng cao chất lƣợng công tác kiểm tra ngày, đêm TBA Trong đặc biệt lƣu ý: - Thƣờng xuyên theo dõi mức độ mang tải TBA phụ tải - Tiến hành sang pha TBA bị lệch pha, có I0> 15% (Ia + Ib + Ic)/3 Đối với TBA khách hàng hƣớng dẫn khách hàng tiến hành sang pha kiểm tra lại sau khách hàng thực xong việc sang pha - Tổng hợp tồn sau kiểm tra định kỳ, lập phƣơng án thực sửa chữa thƣờng xuyên theo quí b) Lập kế hoạch triển khai thực việc cắt điện để bảo dƣỡng TBA phụ tải định kỳ Chú trọng việc kiểm tra dầu cách điện hạt hút ẩm MBA, cần thiết tiến hành kiểm tra cách điện, điện trở chiều MBA, bổ sung dầu cách điện thay hạt hút ẩm - Lập kế hoạch thực TNĐK TBA hàng năm đầy đủ hạng mục đảm bảo thời gian qui định Lập phƣơng án sửa chữa thƣờng xuyên (SCTX) xử lý tồn sau TNĐK - Lắp đặt chụp cách điện đầu cực MBA số TBA thƣờng xuyên bị ngắn mạch đầu cực MBA (do chim, chuột, rắn …) lắp chụp cách điện đầu cực ATM TBA có nhiều xuất tuyến - Lập kế hoạch thực thí nghiệm chống sét van theo quy định - Rà soát thống kê tủ điện hạ áp TBA phụ tải bị hƣ hỏng lập phƣơng án SCTX để thực 14 1.3.3 Đối với thiết bị đóng cắt (TBĐC), cụm bù trung áp, tủ bù hạ áp: - Thực nghiêm túc cơng tác QLVH theo Qui trình vận hành, bảo dƣỡng, sửa chữa TBĐC, cụm bù trung áp, tủ bù hạ áp - Lập kế hoạch thực thí nghiệm định kỳ (TNĐK) TBĐC, cụm bù trung áp, tủ bù hạ áp đầy đủ hạng mục đảm bảo thời gian qui định; lập phƣơng án SCTX xử lý tồn sau TNĐK - Kiểm tra, thay ống catốt bị cong vênh FCO phân đoạn, nhánh rẽ đƣờng dây TBA; thống kê, thay dây chì cho phù hợp với phụ tải - Kiểm tra, điều chỉnh điện áp vận hành lƣới điện đảm bảo thấp điểm điện áp khoảng (1,05 1,10)Uđm 1.3.4 Đối với ĐDHA: - Tăng cƣờng việc rong, tỉa, đốn chặt xanh dọc đƣờng dây 0,4kV - Kiểm tra, phát xuất tuyến có khả đầy tải tải, đề xuất lập phƣơng án SCTX để tách xuất tuyến - Kiểm tra, thống kê vị trí công tơ đo đếm (thùng công tơ, cầu dao, áptômát, dây dẫn công tơ, ) vận hành lâu năm bị hƣ hỏng thực sửa chữa theo quí - Thực kiểm định định kỳ, kiểm tra đột xuất hệ thống đo đếm điện để phát trƣờng hợp công tơ, TI, TU chạy khơng xác bị cháy, hỏng, khơng đảm bảo an toàn vận hành để thay thế, sửa chữa kịp thời - Kiểm tra công suất sử dụng điện khách hàng để phát trƣờng hợp công suất tăng cao, để thay kịp thời hệ thống đo đếm phù hợp với công suất sử dụng 15 Chƣơng CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ TIN CẬY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 Khái niệm độ tin cậy 2: Độ tin cậy (ĐTC) tiêu then chốt phát triển kỹ thuật Độ tin cậy phần tử (PT) hệ thống (HT) xác xuất để PT hay HT hồn thành triệt để nhiệm vụ đƣợc giao (làm việc an toàn) suốt thời gian khảo sát định điều kiện vận hành định ĐTC PT HT đƣợc đánh giá cách định lƣợng dựa yếu tố là: Tính làm việc an tồn tính sửa chữa đƣợc Nhiệm vụ hệ thống điện (HTĐ) sản xuất truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu thụ Điện phải đảm bảo tiêu chất lƣợng pháp định nhƣ điện áp, tần số, độ tin cậy hợp lý (ĐTC tiêu pháp định, xu phải trở thành tiêu pháp định với mức độ hợp lý đó) - Hệ thống điện phần tử: + Hệ thống điện tập hợp PT tƣơng tác cấu trúc định nhằm thực nhiệm vụ xác định, có điều khiển thống hoạt động nhƣ phát triển Trong HTĐ PT máy phát điện, MBA, đƣờng dây … HTĐ phải đƣợc phát triển cách tối ƣu vận hành với hiệu kinh tế cao nhất, mặt độ tin cậy, HTĐ hệ phức tạp Vì HTĐ thƣờng đƣợc quản lý phân cấp, để quản lý, điều khiển phát triển, nhƣ vận hành cách hiệu HTĐ hệ thống phục hồi, phần tử bị hỏng sau đƣợc phục hồi lại đƣa vào hoạt động + Phần tử phận tạo thành hệ thống mà trình nghiên cứu ĐTC định, đƣợc xem nhƣ tổng thể khơng chia cắt đƣợc (ví dụ nhƣ linh kiện, thiết bị ) mà độ tin cậy cho trƣớc, dựa số liệu thống kê Phần tử hiểu theo cách rộng rãi Bản thân PT cấu trúc phức tạp, xét riêng hệ thống Đa số PT hệ thống phần tử phục hồi Tính phục hồi PT thể khả ngăn ngừa phát triển loại trừ cố nhờ bảo dƣỡng định kỳ (BDĐK) sửa chữa phục hồi cố 2.1.1 Độ tin cậy phần tử: 2.1.1.1 Phần tử không phục hồi: Đốì với phần tử khơng phục hồi, sau hỏng hóc coi nhƣ bị loại bỏ (ví dụ nhƣ linh kiện điện tử, tụ điện ), ta quan tâm đến kiện xảy cố lần Thời gian làm việc (TGLV) an tồn PT khơng phục hồi tính từ lúc bắt đầu hoạt động lúc hỏng hóc (hay gọi thời gian phục vụ (TGPV) đại lƣợng ngẫu nhiên (ký hiệu ) có hàm phân bố Q(t): Q(t) = P( ≤ t) (1.1) Trong P(≤ t) xác suất để phần tử làm việc thời điểm (nếu thời điểm ban đầu 0), nhỏ khoảng thời gian t, với t biến số 16 Hàm mật độ phân bố là: (1.2) Trong q(t).Δt xác suất để thời gian làm việc an toàn nằm khoảng từ t đến (t+Δt) với Δt đủ nhỏ Theo lý thuyết xác suất, ta có quan hệ sau: ∫ ∫ (1.3) a) Độ tin cậy P(t): Độ tin cậy P(t) phần tử không phục hồi theo định nghĩa là: P(t) = P(>t) (1.4) Đó xác suất để TGPV lớn t, nghĩa xác suất để phần tử bị hỏng hóc sau thời điểm t khảo sát Biểu thức muốn vận hành an tồn khoảng thời gian t giá trị t phải không lớn khoảng thời gian qui định Theo lý thuyết xác suất, từ (1.1) đến (1.4) ta có : P(t) = l - Q(t) (1.5) ∫ P'(t) = -q(t) Hình 2.1: Hàm phân bố Q(t) Độ tin cậy biến thiên khoảng thời gian đến 1, với điều kiện P(0) = (ở thời điểm ban đầu PT làm việc tốt) P() = (PT định hỏng thời gian vô cùng) b) Cường độ hỏng hóc (t) (CĐHH) Với Δt đủ nhỏ (t).Δt xác suất để phần tử phục vụ đến thời điểm t hỏng hóc khoảng thời gian Δt Hay nói cách khác (t) số lần hỏng hóc đơn vị thời gian khoảng thời gian Δt t) (1.6) P(1 < t+Δt/> t) xác suất có điều kiện, xác suất để phần tử hƣ hỏng 17 khoảng thời gian từ t đến (t+ Δt) (gọi kiện A) phần tử làm việc tốt đến thời điểm t (sự kiện B) Theo lý thuyết xác suất: P(t t) = (1.7) Từ (1.6) (1.7) suy : (t) = (t) = (1.8) (t) = Biểu thức (1.8) cho ta quan hệ đại lƣợng: Cƣờng độ hỏng hóc, hàm mật độ phân phối xác suất, hàm phân bố, độ tin cậy Từ (1 5) (1 8) suy ra: P’(t) = -q(t) = - (t) P(t) ∫ ∫ Vì lnP(O) = ln(1) = 0, nên ĐTC P(t) đƣợc biểu diễn dƣới dạng sau: =>P(t) = ∫ (1-9) (1.9) công thức cho phép tính đƣợc ĐTC phần tử không phục hồi biết cƣờng độ hỏng hóc, mà cƣờng độ hỏng hóc xác định nhờ phƣơng pháp thống kê q trình hỏng hóc phần tử khứ Đối với HTĐ thƣờng sử dụng điều kiện: (t) = = số (thực tế nhờ BDĐK) (1-10) Do đó: (1-11) (luật phân bố mũ; biểu diễn Hình 2.2) 18 Hình 2.2: Hàm mật độ phân phối xác suất, hàm phân bố đường cong quan hệ cường độ hỏng hóc theo thời gian Theo nhiều số liệu thống kê quan hệ cƣờng độ hỏng hóc theo thời gian thƣờng có dạng nhƣ Hình 2.2b Đƣờng cong cƣờng độ hỏng hóc đƣợc chia làm miền: - Miền I: Mô tả thời kỳ “chạy thử” - Miền II: Mơ tả đoạn sử dụng bình thƣờng, giai đoạn chủ yếu tuổi thọ phần tử Ở giai đoạn này, cố thƣờng xảy ngẫu nhiên, đột ngột nhiều nguyên nhân khác nhau, thƣờng giả thiết cƣờng độ hỏng hóc số - Miền III: Mô tả giai đoạn già cỗi phần tử theo thời gian, cƣờng độ hỏng hóc tăng dần (tất yếu xảy cố t tiến đến vô cùng) Đối với phần tử phục hồi nhƣ HTĐ, tƣợng già hóa nên cƣờng độ hỏng hóc ln ln hàm tăng nên phải áp dụng biện pháp BDĐK để phục hồi ĐTC phần tử Sau sửa chữa bảo quản định kỳ, phần tử lại có ĐTC xem nhƣ trở lại ban đầu, nên cƣờng độ hỏng hóc biến thiên quanh giá trị trung bình Vì xét thời gian dài làm việc ta xem (t) = tb = const để tính tốn ĐTC d) Thời gian làm việc an tồn trung bình Tlv (TGLV) Tlv đƣợc định nghĩa giá trị trung bình thời gian làm việc an tồn dựa số liệu thống kê nhiều phần tử loại, nghĩa Tlv kỳ vọng toán đại lƣợng ngẫu nhiên Vì đại lƣợng có hàm mật độ phân phối xác suất q(t) nên: ∫ (1.12) Từ (1 5) ta suy ra: ∫ ∫ (TLV diện tích giới hạn đƣờng cong P(t) trục toạ độ) nên ta có ∫ Với (t) giả thiết số P(t) = e- t (phân bố mũ), thời gian làm việc an tồn trung bình tính đƣợc bằng: (1.13) Và ĐTC viết lại nhƣ sau: ⁄ (1.14) Trong đơn vị tính 1/năm Tlv năm 2.1.1.2 Phần tử phục hồi Vì hệ thống điện phần tử phần tử phục hồi, nên ta tiếp tục xét số đặc trƣng ĐTC phần tử có phục hồi Đối với phần tử có phục hồi thời gian sử dụng, bị cố đƣợc sửa chữa phần tử đƣợc phục hồi Trong số trƣờng hợp để đơn giản thƣờng giả thiết sau phục hồi phần tử có ĐTC giống nhƣ chƣa xảy cố Những kết luận mục ta xét với phần tử có phục hồi xét hành vi 19 khoảng thời gian đến lần cố Nhƣng xét sau lần phục hồi phải dùng mơ hình khác Những tiêu phần tử phục hồi: a) Thơng số dịng hỏng hóc Ti T2 T3 T4 Hình 2.3: Trục thời gian mơ tả khoảng thời gian làm việc an toàn thời gian sửa chữa cố phần tử lưới điện Thời điểm xảy cố thời gian sửa chữa cố tƣơng ứng đại lƣợng ngẫu nhiên, mơ tả trục thời gian nhƣ hình vẽ: T1,T2,T3,T4 biểu thị khoảng thời gian làm việc an toàn phần tử lần cố xảy ra, 1, 2, 3, 4 thời gian sửa chữa cố tƣơng ứng Định nghĩa thông số dịng hỏng hóc: (1.15) Trong P(t < T < t +Δt) xác suất để hỏng hóc xảy khoảng thời gian t đến (t+Δt) So với cƣờng độ hỏng hóc, khơng địi hỏi điều kiện PT phải làm việc tốt từ đầu đến thời điểm t mà cần đến thời điểm t phần tử làm việc, điều kiện luôn PT phục hồi Nhƣ vậy, (t)Δt xác suất để hỏng hóc xảy khoảng thời gian từ t đến (t+Δt) với Δt đủ nhỏ Giả thiết xác suất thời gian làm việc (TGLV) an toàn phần tử có phân bố mũ, với cƣờng độ cố số, khoảng thời gian lần cố liên tiếp T 1, T2 có phân bố mũ Thơng số dịng cố là: (t) = = const (1 16) Vì thơng số dịng hỏng hóc cƣờng độ hỏng hóc thƣờng hiểu một, trừ trƣờng hợp riêng thời gian làm việc không tuân theo phân bố mũ phải phân biệt b) Thời gian trung bình lần cố T: Thời gian trung bình lần cố (ký hiệu T) kỳ vọng toán T1, T2,T3, ,Tn Với giả thiết T tuân theo luật phân bố mũ (thực tế phân bố chuẩn) giống nhƣ phần xét, ta có : TLV=E(t) (1.17) Luật phân bố thời gian làm việc : F(t) = 1- e-t (1.18) b) Thời gian phục hồi cố trung bình Ts: Thời gian trung bình sửa chữa cố Ts kỳ vọng toán 1, 2, 3, (thời gian sửa 20 chữa cố): (1.19) Để đơn giản ta xem đại lƣợng thời gian phục hồi tuân theo phân bố mũ Khi tƣơng tự xác suất làm việc an toàn p(t) = e- µt phần tử, ta biểu thị xác suất khoảng thời gian t phần tử trạng thái cố - nghĩa sửa chữa chƣa xong dƣới dạng: H(t) = e- µt (1.20) Trong µ = 1/TS gọi cƣờng độ phục hồi cố, đại lƣợng có ý nghĩa tƣơng đƣơng mặt tốn học mà khơng có ý nghĩa vật lý, thứ nguyên [1/năm] Xác suất để sửa chữa kết thúc khoảng thời gian t, phân bố xác suất thời gian Ts là: G(t) = 1-e- µt (1.21) Và hàm mật độ phân bố là: (1.22) ∫ (1.23) Phần tử có tính sửa chữa cao Ts nhỏ (µ lớn) nghĩa sau thời gian ngắn PT có khả làm việc trở lại d) Hệ số sẵn sàng: Hệ số sẵn sàng A phân lƣợng thời gian làm việc toàn thời gian khảo sát phần tử: (1.24) A xác suất trì cho thời điểm khảo sát bất kỳ, phần tử trạng thái làm việc (đơi cịn gọi A xác suất làm việc tốt phần tử) e) Hàm tin cậy phần tử R(t): Là xác suất để khoảng thời gian t khảo sát phần tử làm việc an toàn với điều kiện thời điểm t = thời gian khảo sát phần tử trạng thái làm việc Vậy R(t) xác suất giao kiện: - Làm việc tốt t = - Tin cậy khoảng đến t Nên R(t) = A p(t) Đối với luật phân bố mũ: R(t) = A.e- t (1.25) Trong đó: hệ số sẵn sàng 2.1.1.3 Độ tin cậy phần tử phục hồi số trường hợp: Ta xét trƣờng hợp: a) Sửa chữa cố: Phần tử chịu trình ngẫu nhiên gồm trạng thái trạng thái làm việc trạng thái hỏng Ta sử dụng trình Markov đề nghiên cứu ĐTC cùa phần tử 21 Nếu khởi đầu phần tử trạng thái làm việc tốt (T) sau thời gian làm việc TLv phần tử bị hỏng chuyển qua trạng thái hỏng (H) phải sửa chữa Khi sửa chữa xong phần tử trở lại trạng thái làm việc tốt (T) Với giả thiết nhƣ đại lƣợng thời gian làm việc an toàn, thời gian sửa chữa đại lƣợng ngẫu nhiên có phân bố mũ Có thể áp dụng q trình Markov theo graph trạng thái Hình ta có kết sau: TT TLV T H Hình 2.4: Q trình Markov theo graph trạng thái, phần tử có trạng thái Xác suất trạng thái làm vỉệc phần tử (ĐTC): (1.26) Và xác suất trạng thái hỏng phần tử: Trong , µ cƣờng độ chuyển trạng thái Thơng số dịng hỏng hóc: n): Tổng số khách hàng có n lần ngừng cấp điện vĩnh cửu thời kỳ báo cáo CNT(k>n): Tổng số khách hàng có n lần ngừng cấp điện thống qua thời kỳ báo cáo k : Số lần ngừng cấp điện thể khách hàng riêng lẻ thời kỳ báo cáo b) Chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu + Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIFI: System Average Interruption Frequency Index): SAIFI cho biết trung bình khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu lần thời kỳ báo cáo (thƣờng năm) Tổng số lần điện khách hàng hệ thống SAIFI = (1-33) Tổng số khách hàng hệ thống Công thức tính tốn: SAIFI N NC i NI NC (1-34) + Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIDI: System Average Interruption Duration Index): SAIDI cho biết trung bình khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu thời kỳ báo cáo (thƣòng năm) SAIDI = Tổng số điện khách hàng hệ thống (1-35) 24 Tổng số khách hàng hệ thống Công thức tính tốn: SAIDI r N i NC i TI NC (1-36) + Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CAIDI): CAIDI cho biết thời gian trung bình khơi phục cấp điện cho khách hàng Tổng số điện khách hàng hệ thống (1-37) Tổng số khách hàng bị ngừng cấp điện + Chỉ tiêu tổng thời gian ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CTAIDI): CAIDI = CTAIDI = Tổng số điện khách hàng hệ thống = Tổng số khách hàng có lần ngừng cấp điện (1-38) Khi tính tổng số khách hàng có lần ngừng cấp điện (CN), khách hàng đƣợc tính lần có 1, hay nhiều lần bị ngừng điện Cũng xác định CN tổng số khách hàng hệ thống trừ số khách hàng hệ thống không bị ngừng điện + Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CAIFI): CAIFI cho biết số lần bị ngừng cấp điện vĩnh cửu trung bình khách hàng bị ngừng cấp điện Tổng số lần điện khách hàng hệ thống = (1-39) CAIFI = Tổng số khách hàng có bị ngừng cấp điện + Chỉ tiêu sẵn sàng cấp điện trung bình (ASAI): ASAI cho biết phần trăm thời gian khách hàng đƣợc cấp điện so với tổng số khách hàng yêu cầu Số sẵn sàng cấp điện ASAI = = (1-40) Tổng số khách hàng yêu cầu + Ngừng cấp điện nhiều lần khách hàng (CEMIn) CEMIn cho biết tỉ lệ số khách hàng bị ngừng điện lớn n lần cho trƣớc tổng số khách hàng hệ thống Số khách hàng có n lần ngừng cấp điện CEMIn = (1-41) Tổng số khách hàng hệ thống c) Các tiêu dựa theo phụ tải + Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIFI) ASIFI đƣợc sử dụng để đo lƣờng tính hệ thống phân phối cung cấp cho số lƣợng khách hàng ít, phụ tải tập trung lớn nhƣ khách hàng công nghiệp, thƣơng mại Về lý thuyết, tải phân bố đồng ASIFI giống nhƣ SAIFI ASIFI = Tổng số lần phụ tải hệ thống Tổng số phụ tải hệ thống (1-42) 25 + Chỉ tiêu khoảng thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIDI): Tổng thời gian phụ tải bị ngừng cấp điện ASIDI = (1-43) Tổng số phụ tải đƣợc cung cấp d) Các tiêu ngừng điện thoáng qua: + Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình thống qua (MAIFI: Momentary Average Interruption Frequency Index): Tổng số khách hàng ngừng điện thoáng qua MAIFI = (1-44) Tổng số khách hàng hệ thống Cơng thức tính tốn: MAIFI IM N i NT mi (1-45) + Chỉ tiêu tần suất trung bình kiện ngừng cấp điện thoáng qua (MAIFIE) Tổng số khách hàng ngừng điện thoáng qua MAIFIE= (1-46) Tổng số khách hàng hệ thống + Chỉ tiêu tần suất trung bình kiện ngừng điện thống qua (CEMSMIn) Tổng số khách hàng có n lần ngừng cấp điện thoáng qua = (1-47) CEMSMIn= Tổng số khách hàng hệ thống e)Nhận xét: Các tiêu đƣợc đƣa IEEE 1366 bao quát nhiều nội dung liên quan đến độ tin cậy hệ thống phân phối ngừng điện vĩnh cửu lẫn ngừng điện thoáng qua Vấn đề lựa chọn tiêu phù hợp để sử dụng tùy thuộc vào điều kiện sở liệu yêu cầu Tải FULL (74 trang): https://bit.ly/3QInt6w quản lý Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Ta thấy tiêu đƣợc sử dụng phổ biến SAIFI, SAIDI, MAIFI Đây tiêu để tính tốn độ tin cậy cho lưới điện phân phối luận văn 2.2 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối : Để đánh giá ĐTC sơ đồ cung cấp điện, ta cần phải khảo sát tiêu định lƣợng ĐTC sơ đồ nối điện khác hệ cung cấp điện Các tiêu là: Xác suất làm việc an toàn P(t) hệ thời gian khảo sát, thời gian trung bình T lần cố, hệ số sẵn sàng A hệ, thời gian trung bình sửa chữa cố, thời gian trung bình sửa chữa định kỳ, … Tính toán ĐTC sơ đồ cung cấp điện nhằm phục vụ tốn tìm phƣơng án cung cấp điện tối ƣu hài hòa hai tiêu: Cực tiểu vốn đầu tƣ cực đại mức độ đảm bảo cung cấp điện Các phƣơng pháp phổ biến thƣờng dùng để tính tốn ĐTC hệ thống điện là: - Phƣơng pháp cấu trúc nối tiếp - song song - Phƣơng pháp không gian trạng thái - Phƣơng pháp hỏng hóc 26 - Phƣơng pháp mơ Monte - Carlo Mỗi phƣơng pháp phù hợp với loại tốn Phƣơng pháp khơng gian trạng thái đƣợc sử dụng chủ yếu toán ĐTC nguồn điện Phƣơng pháp hỏng hóc lại thích hợp cho toán ĐTC nhà máy điện Phƣơng pháp Mote - Carlo cho phép xét đến nhiều yếu tố có tác động vận hành đến tiêu ĐTC đƣợc sử dụng chủ yếu cho giải tích ĐTC hệ thống điện Đối với ĐTC lƣới điện thƣờng sử dụng kết hợp phƣơng pháp không gian trạng thái với phƣơng pháp đồ thị giải tích 2.2.1 Phương pháp cấu trúc nối tiếp - song song: Phƣơng pháp xây dựng mối quan hệ trực tiếp ĐTC hệ thống với ĐTC PT biết thông qua việc lập sơ đồ ĐTC, áp dụng phƣơng pháp giải tích đại số Boole lý thuyết xác suất tập hợp để tính tốn ĐTC Sơ đồ ĐTC hệ thống đƣợc xây dựng sở phân tích ảnh hƣởng hỏng hóc PT đến hỏng hóc hệ thống Sơ đồ ĐTC bao gồm nút (gồm nút nguồn, nút tải nút trung gian) nhánh tạo thành mạng lƣới nối liền nút nguồn nút tải sơ đồ Có thể có nhiều đƣờng nối từ nút phát đến nút tải, đƣờng gồm nhiều nhánh nối tiếp Trạng thái tốt hệ thống trạng thái có đƣờng nối từ nút phát đến nút tải Trạng thái hỏng hệ thống trạng thái nút phát bị tách rời với nút tải Tải FULL (74 trang): https://bit.ly/3QInt6w hỏng hóc với PT Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Đối với hệ thống điện, sơ đồ ĐTC trùng khơng trùng với sơ đồ nối điện (sơ đồ vật lý) tùy thuộc vào tiêu chuẩn hỏng hóc hệ thống đƣợc lựa chọn a) Độ tin cậy sơ đồ phần tử nối tiếp (Hình 2.5): Hệ thống làm việc an tồn tất n phần tử làm việc tốt, hệ thống hỏng có PT hỏng N n n T Hình 2.5: Sơ đồ độ tin cậy phần tử nối tiếp Giả sử biết cƣờng độ hỏng hóc thời gian phục hồi trung bình phần tử lần lƣợt λi τi Cƣờng độ hỏng hóc hệ thống là: n i (2-1) Thời gian phục hồi hệ thống là: n i i n (2-2) i Xác suất trạng thái tốt hệ thống là: 27 n PH(t) = P1(t) P2(t)…Pi(t)…Pn(t) = Pi (t ) (2-3) i 1 Trong đó: Pi(t) xác suất làm việc tốt (trạng thái tốt) phần tử thứ i khoảng thời gian trạng thái Xác suất trạng thái hỏng hệ: QH(t) = 1- PH(t) = 1- P1P2Pn (2-4) Các công thức cho phép ta đẳng trị PT nối tiếp thành PT tƣơng đƣơng c) Sơ đồ phần tử song song (Hình 2.6): Hệ thống làm việc tốt có PT làm việc tốt hỏng tất các PT hỏng N T Hình 2.6: Sơ đồ độ tin cậy phần tử song song Giả sử biết cƣờng độ hỏng hóc cƣờng độ phục hồi phần tử lần lƣợt λi µi Cƣờng độ phục hồi hệ thống là: 1 2 (2-5) Cƣờng độ hỏng hóc hệ thống là: 1 1 1 1 (2-6) Xác suất trạng thái hỏng hệ: QH(t) = Q1Q2 (2-7) Xác suất trạng thái tốt hệ thống là: PH(t) = 1- QH(t) (2-8) Các công thức cho phép ta đẳng trị PT song song thành PT tƣơng đƣơng c) Sơ đồ hỗn hợp: Nếu sơ đồ hỗn hợp đơn giản, gồm PT song song nối tiếp đẳng trị PT PT tƣơng đƣơng, sau dùng phƣơng pháp đƣờng tối thiểu phƣơng pháp lát cắt tối thiểu để tính 2.2.2 Phương pháp khơng gian trạng thái: Trong phƣơng pháp này, hệ thống đƣợc diễn tả trạng thái hoạt động khả chuyển trạng thái Trạng thái hệ thống đƣợc xác định tổ hợp trạng thái PT Mỗi tổ hợp trạng thái PT cho trạng thái hệ thống Phần tử có nhiều trạng thái khác nhƣ trạng thái tốt, trạng thái hỏng, trạng thái bảo quản định kỳ v.v… Do 7740305 ... độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh trạng (theo kết tính tốn) Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh Tính tốn độ tin cậy lƣới điện phân phối. .. 3,08 Vì việc tính tốn đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh vô cấp thiết II Mục tiêu nghiên cứu: Tính tốn độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh... Tổng quan độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh Chƣơng 2: Các phƣơng pháp tính toán độ tin cậy hệ thống điện Chƣơng 3: Tính tốn, đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối Điện lực Sơn Tịnh