Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối – áp dụng cho lưới điện huyện thường tín – hà nội

Trong đó nguồn phát là các nhà máy điện, hệ thống truyền tải điện bao gồm các máy biến áp truyền tải và đường dây truyền tải, hệ thống phân phối điện bao gồm các trạm biến áp phân phối v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đỗ Duy Thế

NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG

CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN HUYỆN THƯỜNG TÍN - HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đỗ Duy Thế

NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG

CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN HUYỆN THƯỜNG TÍN - HÀ NỘI

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Trần Bách

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN……… ……v

LỜI CẢM ƠN……… vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT……….vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU………viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……… ix

MỞ ĐẦU ……… xi

Chương 1 Tổng quan về lưới điện phân phối……… 1

1.1 Hệ thống điện……… 1

1.2 Hệ thống phân phối điện ………1

1.2.1 Trạm biến áp phân phối ………4

1.2.2 Đặc điểm lưới phân phối………5

1.2.3 Lưới phân phối trung áp ………7

1.2.3.1 Phân loại lưới điện phân phối trung áp……….7

1.2.3.2 Cấu trúc lưới phân phối trung áp ………7

1.2.3.3 Sơ đồ lưới phân phối trung áp ……….9

1.2.3 Lưới phân phối hạ áp ……… 13

Chương 2 Độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối……… 14

2.1 Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện ………14

2.1.1 Định nghĩa độ tin cậy……… 14

2.1.2 Khái niệm về trạng thái và hỏng hóc của hệ thống điện……… 15

2.1.3 Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của hệ thống điện……… 16

2.2 Độ tin cậy của các phần tử……….19

2.2.1 Phần tử không phục hồi……… 19

2.2.2 Phần tử phục hồi……… 21

2.2.2.1 Sửa chữa sự cố lý tưởng có thời gian phục hồi τ = 0………….21

2.2.2.2 Sửa chữa sự cố thực thế, thời gian phục hồi τ………22

2.2.2.3 Sửa chữa sự cố thực tế và bảo dưỡng định kỳ……… 24

2.3 Bài toán độ tin cậy và phương pháp giải……….……… 26

2.3.1 Bài toán độ tin cậy………26

2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện…………27

2.4 Các chỉ số đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện……… 28

2.4.1 Các chỉ số hướng tới khách hàng……… 28

2.4.1.1 Tần suất mất điện trung bình của hệ thống SAIFI ( System average interruption frequency index)………28

2.4.1.2 Thời gian mất điện trung bình của hệ thống SAIDI( System average interruption duration index)………28

2.4.1.3 Tần suất mất điện trung bình của khách hàng CAIFI ( Customer average interruption frequency index)……… 29

2.4.1.4 Thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIDI ( Customer interruption duration index)……… 29

2.4.1.5 Độ sẵn sàng cung cấp điện trung bình ASAI ( Average service availability index)……….29

2.4.1.6 ĐTC IOR (Index of reliability)……… .30

2.4.2 Các chỉ số hướng tới phụ tải và nguồn cấp……… 30

2.4.2.1 Lượng điện năng không được cấp ENS (Energy not supplied index)……….30

2.4.2.2 Lượng điện năng trung bình không được cấp AENS ( Averge Energy not supplied index)……… 31

2.4.2.3 Giới hạn điện năng cấp trung bình cho khách hàng ACCI ( Averge customer curtailment index)………31

2.4.3 Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế……… 31

2.5 Tính toán độ tin cậy của LPP……….32

2.5.1 ĐTC LPP hình tia không phân đoạn………32

2.5.2 ĐTC LPP hình tia phân đoạn……… 33

2.5.3 ĐTC LPP kín vận hành hở……… 36

2.6 Ví dụ 1……… 36

2.6.1 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn……… 36

2.6.2 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn có đặt cầu chì tại các nhánh

rẽ………39

2.6.3 Lưới phân phối hình tia phân đoạn bằng dao cách ly……….…….41

2.6.4 Lưới phân phối kín vận hành hở……… 43

2.7 Ví dụ 2………44

2.7.1 Tính phân đoạn 1……… 45

2.7.2 Tính phân đoạn 2……… 46

2.7.3 Tính phân đoạn 3……… 47

2.7.4 Tính phân đoạn 4……… 48

2.7.5 Chỉ tiêu toàn lưới……… 49

2.7.6 Tính toán bằng máy tính điện tử……… 49

Chương 3 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối……….55

3.1 Nguyên nhân làm giảm độ tin cậy của lưới phân phối……… ……55

3.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy……… 55

3.1.1.1 Các yếu tố bên trong……… 55

3.1.1.2 Các yếu tố bên ngoài……… 56

3.1.2 Các nguyên nhân làm giảm độ tin cậy……….56

3.1.3 Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố……… 57

3.1.3.1 Động vật……… 57

3.1.3.2 Thời tiết……… 58

3.1.4 Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không……….59

3.2 Nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối……….59

3.2.1 Nâng cao độ tin cậy của trạm biến áp phân phối……….60

3.2.2 Nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối……… 60

3.2.2.1 Các biện pháp làm giảm sự cố (ngăn chặn sự cố xảy ra) …… 60

3.2.2.2 Các biện pháp làm giảm thời gian mất điện (khoanh vùng và khắc phục sự cố nhanh) ……… 61

Chương 4 Áp dụng tính toán cho lưới điện huyện Thường Tín – Hà Nội……69

4.1 Tính toán lộ tin cậy lưới điện huyện Thường Tín……… 69

4.1.1 Tính đoạn độ tin cậy lộ 974 Thường Tín……….69

4.1.2 Tính đoạn độ tin cậy lộ 371 Thường Tín……… …74

4.1.3 Tính đoạn độ tin cậy lộ 473 Thường Tín……….75

4.1.4 Tính đoạn độ tin cậy lộ 471 Thường Tín……….76

4.2 Nâng cao độ tin cậy lưới điện huyện Thường Tín ………76

4.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới phân phối điện đến độ tin cậy của phụ tải……… 77

4.2.1.1 Tính ảnh hưởng của thời gian sửa chữa sự cố……… … 77

4.2.1.2 Tính ảnh hưởng khi đặt 1 DCL phân đoạn……… 77

4.2.2 Áp dụng giải pháp tự động hóa LPP nâng cao độ tin cậy LPP huyện Thường Tín……… 78

4.2.3 Tính hiệu quả kinh tế khi sử dụng giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện………80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….84

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã xuất bản Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu sử dụng kết quả của người khác

Tác giả

Đỗ Duy Thế

Bộ môn Hệ thống điện – Viện Điện – Trường Đại học Bách khoa Hà nội đã giúp

đỡ, góp ý để tôi hoàn thiện luận văn Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn

bè, đồng nghiệp đã trao đổi và giúp đỡ giải quyết những vướng mắc trong quá trình thực hiện

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu, chữ viết tắt Nội dung

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Giá mất điện ở Australia ……….… ……… 17

Bảng 2.2 Giá mất điện ở Canada……….… ……… 18

Bảng 2.3 Số liệu chiều dài, cường độ sự cố LPP hình 2.10… ………37

Bảng 2.4 Số liệu khách hàng tại các nút phụ tải LPP hình 2.10… ……….37

Bảng 2.5 Kết quả tính toán độ tin cậy tại các nút phụ tải LPP hình 2.10… 37

Bảng 2.6 Kết quả tính toán DTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.11… ……… 40

Bảng 2.7 So sánh ĐTC tại các nút phụ tải hình 2.10 và hình 2.11… ………….40

Bảng 2.8 Kết quả tính toán ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.12… ……… 41

Bảng 2.9 So sánh ĐTC tại các nút phụ tải hình 2.11 và hình 2.12… ………….42

Bảng 2.10 Kết quả tính toán ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.13… ……….43

Bảng 2.11 So sánh ĐTC tại các nút phụ tải hình 2.12 và hình 2.13… ……… 44

Bảng 2.12 Bảng số liệu tính toán lưới điện hình 2.15… ………45

Bảng 4.1 Thông số phụ tải lộ 974… ………71

Bảng 4.2 Kết quả độ tính toán tin cậy của lộ 974 … ……… 73

Bảng 4.3 Kết quả độ tính toán tin cậy của lộ 371 Thường Tín… ……… 74

Bảng 4.4 Kết quả độ tính toán tin cậy của lộ 473 Thường Tín… ……… 75

Bảng 4.5 Kết quả độ tính toán tin cậy của lộ 471 Thường Tín… ……… 76

Bảng 4.6 So sánh các chỉ số ĐTC LPP huyện Thường Tín… ………78

Bảng 4.7 Kết quả độ tính toán tin cậy của lộ 371 Thường Tín sau khi cải tạo… 79

Bảng 4.8 So sánh các chỉ số ĐTC lộ 371 sau khi cải tạo… ………79

Bảng 4.9 Hệ số hiện đại hoá cho các năm t… ………81 Bảng 4.10 Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi cải tạo lộ 371 – Thường Tín….82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Mô hình hệ thống điện ……… 1

Hình 1.2 Các phần tử trạm biến áp phân phối ……… 4

Hình 1.3 Lưới phân phối hình tia không phân đoạn ……….9

Hình 1.4 Lưới phân phối hình tia phân đoạn……….9

Hình 1.5 Lưới phân kín vận hành hở……… 10

Hình 1.6 Trạm phân phối được cấp điện từ hai đường dây song song ………… 10

Hình 1.7 Mạch liên nguồn ……… 11

Hình 1.8 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung ……… 11

Hình 1.9 Cung cấp điện thông qua trạm cắt……….12

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống phân phối điện ……… 12

Hình 1.11 Lưới phân phối hạ áp……… 13

Hình 2.1 Hàm ĐTC R(t) ……….20

Hình 2.2 Trạng thái làm việc và trạng thái hỏng hóc của phần tử……… 22

Hình 2.3 Mô hình trạng thái có xét đến bảo dưỡng định kỳ………24

Hình 2.4 Cấu trúc độ tin cậy của hệ thống điện……… …26

Hình 2.5 Xác định phụ tải trung bình La ………30

Hình 2.6 Tỷ lệ áp dụng các chỉ yêu độ tin cậy trong thực tế……… 31

Hình 2.7 ĐTC LPP hình tia không phân đoạn………32

Hình 2.8 ĐTC LPP hình tia có phân đoạn bằng DCL……… 33

Hình 2.9 Đẳng trị các đoạn lưới có cùng ĐTC………34

Hình 2.10 Sơ đồ lưới phân phối hình tia không phân đoạn ………37

Hình 2.11 Sơ đồ lưới phân phối hình tia không phân đoạn có đặt cầu chì……… 39

Hình 2.12 Sơ đồ lưới phân phối hình tia phân đoạn bằng DCL……… 41

Hình 2.13 Sơ đồ lưới phân phối kín vận hành hở………43

Hình 2.14 Sơ đồ tổng quát của lưới điện ví dụ 2……….44

Hình 2.15 Sơ đồ đẳng trị lưới điện ví dụ 2……… 44

Hình 3.1 Hệ thống phân phối điện bị thiệt hại……… 58

Hình 3.2 Đường dây trên không bị thiệt hại………58

Hình 3.3 Trạm biến áp bị hư hỏng……… 58

Hình 3.4 Cột bê tông bị phá vỡ trong cơn bão……….58

Hình 3.5 Các hình thức đặt thiết bị tự động đóng dự trữ (TĐD) ………63

Hình 3.6 TĐD thiết bị đóng cắt phân đoạn ở mạng điện áp thấp………64

Hình 3.7 Sơ đồ dự phòng cố định (liên tục) ………65

Hình 3.7 Sơ đồ dự phòng thay thế……… 66

Hình 4.1 Sơ đồ 1 sợi lộ 974 Thường Tín ………70

MỞ ĐẦU Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện đối với các công ty điện lực ngày càng nghiêm ngặt Chất lượng cung cấp điện ngoài các yêu cầu về điện áp, tần số còn có các yêu cầu về tính liên tục cung cấp điện cho khách hàng

Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng của hệ thống điện đưa điện năng trực tiếp đến các khách hàng Vì vậy tính liên tục cung cấp điện cho khách hàng phụ thuộc trực tiếp vào độ tin cậy của lưới điện phân phối Do đó nghiên cứu nâng cao

độ tin cậy của lưới điện phân phối đang là yêu cầu cấp thiết đối với các công ty điện lực đơn vị quản lý trực tiếp các lưới phân phối

Mục đích của đề tài: Nêu cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương

pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào lưới điện cụ thể của huyện Thường Tín

Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự

ảnh hưởng của các đường dây đến độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ phụ tải

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối các

phương pháp nghiên cứu, phân tích và tính toán độ tin cậy Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới điện huyện Thường Tín từ đó đưa ra các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện huyện Thường Tín

Bố cục luận văn:

Chương 1 Tổng quan về lưới điện phân phối

Chương 2 Độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối

Chương 3 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối

Chương 4 Áp dụng tính toán cho lưới điện huyện Thường Tín – Hà Nội

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.1 Hệ thống điện

Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, hệ thống truyền tải điện, hệ thống phân phối điện và hộ tiêu thụ Trong đó nguồn phát là các nhà máy điện, hệ thống truyền tải điện bao gồm các máy biến áp truyền tải và đường dây truyền tải, hệ thống phân phối điện bao gồm các trạm biến áp phân phối và lưới điện phân phối

Nguồn phát: Bao gồm các nhà máy thủy điện, nhiệt điện, nhà máy điện hạt

nhân, … Các máy phát có điện áp từ 10 – 30kV, tại các nhà máy điện có các máy biến tăng áp làm tăng điện áp để kết nối các nhà máy điện với lưới truyền tải quốc gia

Hệ thống truyền tải điện: Bao gồm các đường dây truyền tải làm nhiệm vụ

truyền tải điện với khoảng cách xa và các máy biến áp truyền tải hạ áp làm giảm điện áp của lưới điện xuống bằng với cấp điện áp của lưới phân phối Các cấp điện

áp của lưới điện truyền tải Việt Nam bao gồm 500kV, 220kV, 110kV

Hệ thống phân phối điện: Bao gồm các máy biến áp phân phối và hệ thống

lưới phân phối điện cung cấp điện đến các hộ tiêu thụ

Hình 1.1 Mô hình hệ thống điện

1.2 Hệ thống phân phối điện

Hệ thống phân phối điện bao gồm các máy biến áp phân phối và hệ thống

lưới phân phối Hệ thống phân phối điện có nhiệm vụ truyền tải công suất từ lưới

truyền tải đến các trạm biến áp hạ áp cung cấp điện năng đến khách hàng

LPP bao gồm hai phần : LPP trung áp và LPP hạ áp LPP trung áp thông

thường có cấp điện áp từ 6 kV tới 35 kV làm nhiệm vụ phân phối điện cho các trạm

biến áp phân phối trung áp / hạ áp Lưới hạ áp cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp với điện áp thông thường 380/220 V

LPP có chiều dài tương đối lớn, đường dây phân nhánh, hình tia hoặc mạch vòng cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ, do đó những nguyên nhân gây ảnh hưởng đến quá trình truyền tải của lưới phân phối đều liên quan trực tiếp cho các hộ tiêu thụ Theo thống kê có tới hơn 90% các sự cố mà khách hàng gặp phải về độ tin cậy cung cấp điện là do lưới phân phối

Như vậy trong thiết kế và vận hành lưới phân phối cần phải đưa ra các phương án sao cho đảm bảo được chất lượng năng lượng và có dự phòng hợp lý khi xảy ra sự cố, nhằm giảm xác xuất xảy ra sự cố và những thiệt hại về kinh tế đối với các hộ tiêu thụ

Các phần tử của hệ thống phân phối điện bao gồm:

− Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối

− Thiết bị dẫn điện: Đường dây điện gồm dây dẫn và phụ kiện

− Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, hệ thống bảo

vệ rơle, aptômát, bảo vệ chống quá điện áp, giảm dòng ngắn mạch

− Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dưới tải trong trạm trung gian, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải ở máy biến áp phân phối, tụ

bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hoá, thiết bị lọc sóng hài bậc cao…

− Thiết bị đo lường: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng hồ đo điện áp và dòng điện…, thiết bị truyền thông tin đo lường

− Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù

− Thiết bị nâng cao độ tin cậy: Thiết bị tự đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn

dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch…

− Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa Mỗi phần tử trên đều có các thông số đặc trưng (như công suất và điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện trở, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép,

tần số định mức, khả năng đóng cắt, kích thước…) được chọn trên cơ sở tính toán

kỹ thuật

Những phần tử có dòng công suất đi qua (như máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ làm việc của lưới phân phối

Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi đang mang điện (dưới tải) như: máy cắt, aptomat, các thiết bị điều chỉnh dưới tải Một số khác có thể thay đổi trạng thái khi cắt điện như: dao cách ly, đầu phân áp cố định Máy biến áp và đường dây nhờ có các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải Nhờ các thiết bị phân đoạn, đường dây điện được chia làm nhiều phần tử lưới

1.2.1 Trạm biến áp phân phối

Hình 1.2 Các phần tử trạm biến áp phân phối

Trong trạm biến áp phân phối có rất nhiều phần tử, một số phần tử chính của trạm biến áp phân phối:

Dao cách ly – Dùng để cách ly đường dây để sửa chữa sự cố hoặc bảo dưỡng Thanh cái – Được làm từ các thanh kim loại liền khối, chúng được sơn các lớp

cách điện và phải được kiểm tra độ ổn định động cơ học do chúng phải chịu dòng ngắn mạch lớn

Mắt cắt – Các máy cắt được phân loại dựa trên dòng định mức, dòng ngắn mạch,

điện áp và vật chất cách điện dập hồ quang Hiện nay các mắt cắt được chế tạo có dòng định mức lên đến 5000A và có khả năng cắt dòng ngắn mạch lên đến 64kA

Máy cắt hợp bộ - Là hệ thống bao gồm dao cách ly và máy cắt, mắt cắt hợp bộ

không có khả năng cắt dòng ngắn mạch cao như máy cắt thông thường tuy nhiên nó tiết kiệm được không gian và giá thành rẻ hơn so với hệ thống bao gồm dao cách ly

và máy cắt thông thường

Máy biến dòng và máy biến điện áp – Là thiết bị làm giảm điện áp và dòng điện

để cung cấp tín hiệu điện áp và dòng điện cho các thiết bị điều khiển và bảo vệ

Máy biến áp – Là thiết bị làm giảm cấp điện áp từ lưới truyền tải xuống cấp điện áp

của lưới phân phối

Ngoài các phần tử chính trong trạm biến áp phân phối còn có hệ thống bảo

vệ role, hệ thống giám sát điều khiển điều khiển trạm (SCADA), các tủ phân phối trung áp,…

1.2.2 Đặc điểm lưới phân phối

Lưới phân phối có tầm quan trọng cũng như có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện như:

− Trực tiếp cấp điện và đảm bảo chất lượng điện năng cho phụ tải (chủ yếu

là điện áp)

− Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải Mỗi một sự cố trên lưới phân phối trung áp đều ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt của nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội

− Tỷ lệ điện năng bị mất (điện năng mất/tổng điện năng phân phối) do ngừng điện được thống kê như sau:

+ Do ngừng điện kế hoạch lưới trung áp : 2.5x10-4

− Điện năng bị mất do sự cố và ngừng điện kế hoạch trong lưới phân phối chiếm 98% Ngừng điện (sự cố hay kế hoạch) trên lưới phân phối trung

áp có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế xã hội

− Chi phí đầu tư xây dựng lưới phân phối chiếm tỷ lệ lớn khoảng 50% của

hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới truyền tải)

− Tổn thất điện năng trong lưới phân phối lớn gấp 2-3 lần lưới truyền tải và chiếm (65-70)% tổn thất toàn hệ thống

− Lưới phân phối gần với người sử dụng điện do đó vấn đề an toàn điện cũng rất quan trọng

Chất lượng lưới phân phối được đánh giá trên 3 mặt:

− Sự phục vụ đối với khách hàng

− Ảnh hưởng tới môi trường

− Hiệu quả kinh tế đối với cách doanh nghiệp cung cấp điện

Các tiêu chuẩn đánh giá như sau:

− Chất lượng điện áp

− Độ tin cậy cung cấp điện

− Hiệu quả kinh tế (giá thành tải điện nhỏ nhất)

− Độ an toàn (an toàn cho người, thiết bị phân phối, nguy cơ hoả hoạn)

− Ảnh hưởng đến môi trường (cảnh quan, môi sinh, ảnh hưởng đến đường dây thông tin)

Trong vận hành lưới phân phối được đánh giá thường xuyên dựa trên tính toán các tiêu chí chất lượng Từ đó thực hiện các biện pháp làm tăng chất lượng của lưới phân phối hoặc kịp thời sửa chữa cải tạo lưới sao cho các chỉ tiêu chất lượng không vượt quá giá trị cho phép Các tiêu chuẩn chất lượng còn dùng để đánh giá hiệu quả của hệ thống quản lý vận hành LPP

1.2.3 Lưới phân phối trung áp

1.2.3.1 Phân loại lưới điện phân phối trung áp:

Lưới điện phân phối trung áp được phân theo 3 dạng sau:

− Theo đối tượng và địa bàn phục vụ: có 3 loại

+ Lưới phân phối thành phố + Lưới phân phối nông thôn + Lưới phân phối xí nghiệp

− Theo thiết bị dẫn điện:

+ Lưới phân phối trên không + Lưới phân phối cáp ngầm

− Theo cấu trúc hình dáng:

+ Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn + Lưới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H)

+ Hệ thống phân phối điện

1.2.3.2 Cấu trúc lưới phân phối trung áp

Cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành

Cấu trúc tổng thể của lưới bao gồm các phần tử và sơ đồ lưới đầy đủ Muốn

lưới điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa

Thừa về số phần tử, về khả năng tải của các phần tử, và thừa về khả năng lập sơ đồ Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa

Có cấu trúc vận hành bình thường gồm các phần tử tham gia vận hành và các

sơ đồ vận hành do người vận hành lựa chọn Khi có thể có nhiều cấu trúc vận hành thoả mãn điều kiện kỹ thuật, người ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ưu theo điều kiện kinh tế, ví dụ: sao cho tổn thất điện năng nhỏ nhất

Cấu trúc tĩnh

Trong cấu trúc này lưới phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận hành Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới phân phối hoặc một phần lưới phân phối phải ngừng điện Đó là lưới phân phối hình tia không phân đoạn và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt

Cấu trúc động không hoàn toàn

Trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối bị cắt điện, đó là cấu trúc lưới kín vận hành hở

Cấu trúc động hoàn toàn

Trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc Cũng 2 mức cấu trúc động hoàn toàn, ở mức thấp trong khi thay đổi cấu trúc gây ra mất điện tạm thời ngắn hạn, còn ở mức cao sự thay đổi cấu trúc không gây ra mất điện Lưới điện phân phối của các nước phát triển cao hiện đang ở mức thấp và đang thử nghiệm ở mức cao

Cấu trúc phát triển

Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng trưởng theo thời gian và trong không gian Khi thiết kế quy hoạch lưới này sơ đồ của nó được chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tương lai

Cấu trúc bão hoà

Đó là lưới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian, ví dụ lưới phân phối của một xí nghiệp không có dự kiến phát triển, của một phân xưởng, của một nhà cao tầng, của một nhà ở gia đình, chiếu sáng một đường phố, cấp điện một khu dân cư đã hoàn chỉnh (ở các nước phát triển)…

Đối với lưới phân phối bão hoà người ta có các sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã được tính toán tối ưu Khi lưới phân phối bão hoà bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của trạng thái bão hoà

1.2.3.3 Sơ đồ lưới phân phối trung áp

Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

Là sơ đồ lưới điện phân phối giai đoạn mới hình thành, phát triển Lưới hình tia có đặc điểm là đơn giản, rẻ tiền nhưng độ tin cậy kém, không đáp ứng được nhu

cầu của phụ tải điện

Lưới phân phối hình tia phân đoạn

Để nâng cao độ tin cậy, lưới phân phối hình tia được chia thành nhiều phân đoạn với các thiết bị đóng cắt Thô sơ nhất là phân đoạn bằng dao cách ly thao tác tại chỗ Khi xảy ra sự cố, máy cắt đầu nguồn cắt ra, sau khi xác định được đoạn lưới

bị sự cố, dao cách ly được mở để cắt đoạn lưới hỏng ra rồi đóng lại máy cắt đầu nguồn, cấp điện trở lại cho đoạn lưới không bị hỏng Dao cách ly có thể được thay bằng các máy cắt hiện đại không phải bảo quản, được điều khiển từ xa bởi các trung tâm điều khiển, được trang bị tự động đóng lại

Lưới phân phối kín vận hành hở

Lưới phân phối kín vận hành hở có độ tin cậy và chỉ tiêu kinh tế cao hơn lưới phân phối hình tia Trạm biến áp phân phối có thể được nối vào hai nguồn khác nhau Khi sự cố, thiết bị phân đoạn ở đầu đoạn lưới bị sự cố được cắt ra bằng tay

hoặc tự động, sau đó máy cắt nguồn và máy cắt để hở lúc vận hành được đóng lại cấp điện cho các đoạn lưới tốt

Trạm phân phối được cung cấp bằng cả hai đường dây song song

Hai đường dây song song cung cấp điện cho các trạm biến áp phân phối Các đường dây có thể được lấy điện từ hai mạch nguồn khác nhau để tạo thành mạch nguồn

Hình 1.6 Trạm phân phối được cấp điện từ hai đường dây song song

Sơ đồ mạch liên nguồn

Các trạm phân phối được cung cấp từ nhiều nguồn lấy điện từ thanh góp hạ

áp của các trạm biến áp trung gian Trong chế độ làm việc bình thường được tách ra

để vận hành hở mạch

Hình 1.7 Mạch liên nguồn

Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

Khi mật độ các trạm phân phối nhiều, để tiết kiệm vốn đầu tư mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy có thể sử dụng sơ đồ sau:

Hình 1.8 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

1 Thanh góp trạm biến áp trung gian 2 Trạm cắt

Trạm phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt

Khi trạm biến áp trung gian ở xa trung tâm phụ tải thì mạng điện phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt Người ta sử dụng hai đường dây liên lạc giữa trạm cắt và hai phân đoạn thanh cái hạ áp của máy biến áp trung gian, sau đó các đường dây phân phối được cung cấp điện từ trạm cắt

Sơ đồ này áp dụng cho cả lưới phân phối cáp và lưới phân phối trên không

Hình 1.9 Cung cấp điện thông qua trạm cắt

Sơ đồ hệ thống phân phối điện

Hệ thống phân phối điện bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vòng kín Trong quá trình vận hành bình thường các mạch kín này được tách ra tại các điểm cắt của lưới để vận hành hở mạch thông qua các thiết bị phân đoạn Các điểm cắt này được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi

Để lựa chọn được sơ đồ vận hành tối ưu nhất thường sử dụng tính toán trên máy tính điện tử từ các số liệu đó ta đặt trên các điểm kiểm tra của hệ thống phân phối điện Khi xảy ra sự cố, máy tính điện tử sẽ tính toán đưa ra phương án vận hành thay thế tốt nhất Nhân viên vận hành thực hiện các sơ đồ tối ưu đó bằng các thiết bị điều khiển từ xa

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống phân phối điện

TG1, TG2, TG3, TG4: Thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian : Điểm tách lưới tạo thành mạch hở trong vận hành

Nếu không có thiết bị điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thề vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm, bằng cách tính chọn sơ đồ vận hành tối ưu cho khoảng thời gian trong đó phụ tải gần giống nhau sau đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực hiện

1.2.3 Lưới phân phối hạ áp

Lưới phân phối hạ áp truyền tải công suất điện từ máy biến áp phân phối đến các khách hàng Tại Việt Nam hiện tại lưới phân phối hạ áp là lưới điện 0.4kV, chủ yếu là đường dây trên không Đối với những khách hàng lớn có thể được cấp điện trực tiếp từ máy biến áp phân phối

Hình 1.11 Lưới phân phối hạ áp

Chương 2

ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI PHÂN PHỐI

2.1 Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện

2.1.1 Định nghĩa độ tin cậy

Hệ thống là tập hợp các phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động cũng như tiến tới sự phát triển

Đối với hệ thống điện, các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện….Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng và độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất

Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, các phần tử của hệ thống điện sau khi bị

hỏng hóc hệ thống được phục hồi sau thời gian nhất định

Đa số các phần tử của hệ thống điện còn được bảo dưỡng định kỳ để phục hồi khả năng làm việc đã bị suy giảm sau một thời gian làm việc

Phần tử là những bộ phận tạo thành hệ thống mà trong một quá trình nhất

định, được xem như một tổng thể duy nhất không chia cắt được, đặc trưng bởi các thông số độ tin cậy chung, chỉ phụ thuộc các yếu tố bên ngoài như môi trường chứ không phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của phần tử Vì bản thân phần tử cũng có thể có cấu trúc phức tạp, nếu xét riêng nó là một hệ thống Ví dụ, máy phát là một

hệ thống phức tạp nếu xét riêng, nhưng trong bài toán về độ tin cậy của hệ thống điện nó chỉ là một phần tử với các thông số như cường độ hỏng hóc, thời gian phục hồi không đổi

Định nghĩa chung có tính chất kinh điển về độ tin cậy của hệ thống như sau:

Độ tin cậy là xác suất để hệ thống( hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định

Cụ thể hóa đối với hệ thống điện : độ tin cậy của hệ thống điện hoặc bộ phân của nó là mức độ hoàn thành nhiệm vụ cung khối lượng cấp điện yêu cầu cho khách hàng với các thông số chất lượng và kỹ thuật trong phạm vi tiêu chuẩn đã định

Độ tin cậy được đo bằng tần xuất, độ kéo dài và độ lớn cúa các ảnh hưởng xấu đến cung cấp điện: ngừng điện, thiếu điện, điện áp thấp… Độ tin cậy cũng được đo bằng xác suất xảy ra mất điện toàn phần hoặc một phần Xác suất được tính

Mức độ đầy đủ: Khả năng của hệ thống điện cung cấp đủ công suất và điện

năng yêu cầu của khách hàng tại mọi thời điểm, có tính đến ngừng điện kế hoạch và ngẫu nhiên ở mức hợp lý của các phần tử của hệ thống

Mức độ an toàn: Khả năng của hệ thống điện chịu được các rối

loạn đột ngột như ngắn mạch hoặc mất mát không lường trước được của các phần tử của hệ thống

2.1.2 Khái niệm về trạng thái và hỏng hóc của hệ thống điện

Phần tử của hệ thống điện có thể ở các trạng thái khác nhau phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật và chức năng của chúng Mỗi trạng thái kéo dài trong khoảng thời gian nhất định

Đặc trưng của trạng thái là: thời gian trạng thái, xác suất trạng thái và tần suất trạng thái

Tất cả các trạng thái có thể xảy ra của một phần tử tạo thành tập đủ các trạng thái của phần tử Việc phần tử ở trạng thái nào trong tập đủ các trạng thái là đại lượng ngẫu nhiên đo bởi xác suất phần tử ở trạng thái đó hay gọi là xác suất trạng thái Tổng xác suất trạng thái của tập đủ các trạng thái bằng 1

Ví dụ, máy biến áp có thể có hai trạng thái:

− Trạng thái tốt (trạng thái làm việc);

Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân Việc mất điện

sẽ gây ra các hậu quả về kinh tế và xã hội rất lớn Trên quan điểm phân loại hậu quả mất điện , người ta phân phụ tải thành 2 loại :

− Loại phụ tải mà khi mất điện có thể gây ra các hậu quả mang tính chính trị, xã hội

− Loại phụ tải mà khi mất điện gây ra các hậu quả về kinh tế

Đối với loại phụ tải thứ nhất phụ tải cần được cấp điện với độ tin cậy cao nhất Còn đối với loại thứ hai là bài toán kinh tế - kỹ thuật, trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tư vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế do mất điện

Tổn thất kinh tế do mất điện được nhìn nhận từ hai góc độ:

1 Tổn thất kinh tế cho cơ sở sản xuất kinh doanh cụ thể Đó là tổn thất kinh tế

mà các cơ sở này phải chịu khi mất điên đột ngột hay theo kế hoạch Khi mất điện đột ngột , các sản phẩm bị hư hỏng, sản xuất bị ngừng trệ gây ra tổn thất kinh tế Tổn thất này phụ thuộc vào số lần mất điện và thời gian mất điện Khi mất điện theo

kế hoạch tổn thất kinh tế sẽ nhỏ hơn do cơ sở sản xuất đã được chuẩn bị trước Tổn thất này được tính toán cho từng loại xí nghiệp cụ thể hoặc từng cơ sở kinh doanh

cụ thể để phục vụ việc thiết kế cấp điện cho các cơ sở này

2 Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống Tổn thất này được tính toán từ các tổn thất thật ở phụ thải theo quan điểm hệ thống Nó nhằm phục vụ cho công tác thiết kế quy hoạch hệ thống điện sao cho thoả mãn nhu cầu độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện

Tổn thất này được tính cho lưới phân phối , lưới truyền tải và nguồn điện một cách riêng biệt Nó cũng được tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện, cho 1kW hoăc 1kWh tổn thất và cũng được tính cho độ dài thời gian mất điện

Để nâng cao độ tin cậy đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn, do đó độ tin cậy không phải được nâng cao bằng mọi giá Đầu tư vào nâng cao độ tin cậy chỉ có hiệu quả khi mức giảm tổn thất kinh tế do nâng cao độ tin cậy lớn hơn chi phí để nâng cao độ tin cậy

Một số nước quy định mức đền bù thiệt hại cho khách hàng bị mất điện hay giá mất điện cho từng loại phụ tải, giá mất điện do sự cố, giá mất điện theo kế hoạch…

Ở Australia ( Power distribution technologies & design standards for Vietnam Hanoi 1993 ) Tính bằng tiền Australia

Bảng 2.1 Giá mất điện ở Australia

(AUD/kWh)

Ở Canada sử dụng bảng giá sau đây cho quy hoạch thiết kế hệ thống điện (USD/kWh)

Bảng 2.2 Giá mất điện ở Canada

Thương mại (USD/kWh)

Nông nghiệp (USD/kWh)

Dân dụng (USD/kWh)

Tại Việt Nam hiện nay chưa có quy định về giá mất điện trong việc mua bán

điện giữa ngành điện và khách hàng sử dụng Tuy nhiên trong tính toán thiết kế,

phân tích hiệu quả đầu tư các dự án lưới điện phân phối các tổng công ty điện lực

đang quy định chi phí mất điện 1kWh do sự cố bằng 10 lần giá bán điện đối khu

vực nông thôn, miến núi và bằng 20 lần giá bán điện đối với khu vực đô thị, khu

kinh tế

Thiệt hại khi ngừng cung cấp điện cho khách hàng là cơ sở rất quan trọng

trong việc hoạch định chính sách về độ tin cậy cung cấp điện của các cơ quan quản

lý nhà nước về điện Khi các công ty điện lực đang từng bước cổ phần hóa, hoạt

động theo cơ chế thị trường việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là bắt buộc theo

các quy định ràng buộc định lượng về độ tin cậy cung cấp điện thì thiệt hại do

ngừng điện khách hàng là vấn đề rất đáng quan tâm để đảm bảo hiệu quả kinh tế

trong việc đầu tư

2.2 Độ tin cậy của các phần tử

2.2.1 Phần tử không phục hồi

Là các phần tử chỉ có thể làm việc tới lần hỏng đầu tiên và không có khả

năng phục hồi sau khi bị sự cố Thời gian từ khi làm việc tới khi xảy ra sự cố là thời

gian phục vụ T là đại lượng ngẫu nhiên và có hàm phân bố xác suất :

F (t)T P(Tt) P(Tt) là xác suất để các phần tử làm việc từ thời điểm 0 cho đến thời

điểm bất kỳ t; t là biến số Đó cũng là xác suất để phần tử hỏng trước hoặc đúng

Theo định nghĩa ĐTC, hàm R(t) có dạng như sau : R(t) = P (T > t )

Trong đó P ( T > t ) là xác suất để thời gian phục vụ lớn hơn t, cũng tức là hỏng sau thời điểm t

Do vậy : R(t) = 1 – FT(t)

Hình 2.1 Hàm ĐTC R(t)

 Cường độ hỏng hóc λ(t)

Với Δt đủ nhỏ thì λ(t).Δt chính là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời t

sẽ hỏng trong khoảng Δt tiếp theo

Từ định nghĩa ta suy ra :

t

0

(t)dtR(t) e

 

 Đây là công thức cơ bản cho phép tính được ĐTC của phần tử khi biết cường

độ hỏng hóc của nó, còn cường độ hỏng hóc thì được xác định nhờ thống kê quá trình hỏng hóc trong quá khứ của phần tử

Trong HTĐ thường sử dụng điều kiện :

Do đó : R(t)  et;F (t) 1 eT   t;fT   et

Luật phân bố này gọi là luật phân bố mũ

Thời gian làm việc trung bình TLV

Đây là công thức quan trọng cho quan hệ giữa thời gian làm việc và cường

độ hỏng hóc của các phần tử có luật phân bố mũ Như vậy với các phần tử không phục hồi, ĐTC được mô tả nhờ cường độ hỏng hóc λ(t) hoặc ĐTC R(t)

2.2.2 Phần tử phục hồi

2.2.2.1 Sửa chữa sự cố lý tưởng có thời gian phục hồi τ = 0

Giả thiết sau sửa chữa phần tử như mới Đây là trường hợp các phần tử hư hỏng được thay thế rất nhanh bằng các phần tử dự phòng (ví dụ như MBA) Thay

cho khái niệm cường độ hỏng hóc của các phần tử không phục hồi, đối với các phần

tử phục hồi dùng khái niệm thông số dòng hỏng hóc ω(t)

Tương tự λ(t) thì ω(t) Δt chính là xác suất để hỏng hóc xảy ra trong khoảng thời gian ( t, t + Δt) :

 ( hỏng xảy ra trong khoảng (t , t + Δt) (1

Mà P(hỏng xảy ra trong khoảng (t , t + Δt)) = k





   Nếu thời gian làm việc tuân theo hàm phân bố mũ thì fT   etvà khi đó

2.2.2.2 Sửa chữa sự cố thực thế, thời gian phục hồi τ

Khác với phần tử phục hồi có thời gian phục hồi bằng 0, các phần tử có thời gian phục hồi khác 0 sẽ chịu một quá trình ngẫu nhiên hai trạng thái : trạng thái làm việc và trạng thái hỏng hóc với đặc trưng tương ứng là thời gian làm việc TLV và thời gian sửa chữa τ

Tương ứng với hai thời gian đặc trưng trên cần có hai hàm phân bố xác suất

là hàm phân bố thời gian làm việc FLV (t) và hàm phân bố thời gian ở trạng thái hỏng FH (t)

Hình 2.2 Trạng thái làm việc và trạng thái hỏng hóc của phần tử

Các đại lượng và chỉ tiêu cần thiết để mô tả hành vi của phần tử phục hồi :

 Xác suất phần tử ở trạng thái tốt tại thời điểm t gọi là xác suất trạng thái làm việc PLV (t)

 Xác suất phần tử ở trạng thái hỏng tại thời điểm t là PH (t)

(2.12)

(2.13)

Trong đó : X(t) là trạng thái của phần tử tại thời điểm t

 Cường độ chuyển trạng thái từ trạng thái làm việc sang trạng thái hỏng :

 Thời gian làm việc trung bình TLV

 Thời gian hỏng trung bình τ

 Thời gian trung bình của một chu kỳ làm việc-hỏng : TCK = TLV + τ

FT (t) – phân bố xác suất của thời gian làm việc = 1- e-λt

Fτ(t) – phân bố xác suất của thời gian hỏng hóc = 1- e-µt

Sau khi áp dụng mô hình Markov ta có :

LV

LV

1

.PT

Đối với phần tử phục hồi thường thống kê được :

 Số lần hỏng λ trong một đơn vị thời gian, từ đó tính ra :

2.2.2.3 Sửa chữa sự cố thực tế và bảo dưỡng định kỳ

Theo mô hình hỏng hóc phía trên thì bảo dưỡng định kỳ giúp giảm cường độ hỏng hóc, tăng thời gian làm việc trung bình của phần tử mà chi phí lại ít hơn nhiều

so với sửa chữa sự cố Một yếu tố khác nữa của bảo dưỡng định kỳ đó là tính chủ động của người lên kế hoạch còn với sữa chữa sự cố thì không

Khi có thêm bảo dưỡng định kỳ, phần tử chịu một quá trình ngẫu nhiên bao gồm 3 trạng thái như trên hình Nếu giả thiết thời gian bảo dưỡng định kỳ τĐK cũng tuân theo luật mũ thì có thể áp dụng mô hình trên Hình 2.4

Trong đó : T - tốt ; ĐK – bảo dưỡng định kỳ ; H – hỏng

Hình 2.3 Mô hình trạng thái có xét đến bảo dưỡng định kỳ

Với các thông số :

(2.20)

(2.21)

(2.22)

 λ – cường độ hỏng hóc

 µ - cường độ phục hồi

 λĐK – cường độ xảy ra bảo dưỡng định kỳ

 µĐK – cường độ bảo dưỡng định kỳ

Nếu giả thiết thêm rằng, thời gian giữa hai lần bảo dưỡng định kỳ TĐK cũng tuân theo luật mũ, thì có thể tìm được xác suất trạng thái bằng mô hình Markov Giả thiết này không đúng với trong thực tế, vì bảo dưỡng định kỳ được thực hiện theo

kế hoạch lập trước, tuy nhiên mô hình vẫn cho kết quả khá gần thực tế và có thể rút

ra từ đó nhiều kết luận hữu ích

Ở chế độ xác lập ( chế độ dừng t = ∞ ) ta có :

DK T

DK DK

DK H

.P

.P

.P

Như vậy nhờ các công thức ở trên mà ta có thể tính được xác suất của trạng thái H và bảo dưỡng định kỳ

2.3 Bài toán độ tin cậy và phương pháp giải

2.3.1 Bài toán độ tin cậy

Theo cấu trúc, bài toán độ tin cậy của hệ thống điện được chia thành:

− Bài toán độ tin cậy của hệ thống phát: chỉ xét riêng các nguồn điện

− Bài toán độ tin cậy của hệ thống điện: xét cả nguồn điện đến các nút tải

hệ thống do lưới hệ thống cung cấp điện

− Bài toán về độ tin cậy của lưới truyền tải và lưới phân phối

− Bài toán về độ tin cậy của phụ tải

Theo mục đích, bài toán độ tin cậy chia thành:

− Bài toán quy hoạch: phục vụ quy hoạch phát triển hệ thống điện

− Bài toán vận hành: phục vụ vận hành hệ thống điện

Hình 2.4 Cấu trúc độ tin cậy của hệ thống điện

Theo nội dung, bài toán độ tin cậy chia làm:

− Bài toán giải tích: tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống điện có cấu trúc cho trước

− Bài toán tổng hợp: xác định trực tiếp thông số của một phần tử bất kỳ nếu cho trước yêu cầu độ tin cậy và các thông số của các phần tử còn lại

Bài toán tổng hợp trực tiếp rất phức tạp nên chỉ có thể áp dụng trong những bài toán nhỏ, hạn chế

Bài toán tổng hợp lớn cho nguồn điện và lưới điện phải dùng phương pháp tổng hợp gián tiếp: lập nhiều phương án rồi tính chỉ tiêu độ tin cậy bằng phương pháp giải tích để so sánh, chọn phương án tối ưu

Mỗi loại bài toán về độ tin cậy đều gồm có bài toán quy hoạch và vận hành Mặt khác lại bao gồm loại bài toán giải tích và tổng hợp

Bài toán phân tích độ tin cậy có ý nghĩa rất quan trọng trong quy hoạch, thiết

kế cũng như vận hành hệ thống điện Nội dung của bài toán là tính các chỉ tiêu độ tin cậy của một bộ phận nào đó của hệ thống điện từ các thông số độ tin cậy của các phần tử của nó Các chỉ tiêu độ tin cậy bao giờ cũng gắn liền với các tiêu chuẩn hỏng hóc hay tiêu chuẩn hoàn thành nhiệm vụ do người phân tích độ tin cậy đặt ra: tiêu chuẩn hỏng hóc của lưới điện có thể là phụ tải mất điện, điện áp thấp hơn giá trị cho phép, dây dẫn quá tải…

2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện

Phương pháp đồ thị giải tích: Giải tích sử dụng sơ đồ độ tin cậy, lý thuyết

xác suất các tập hợp, đại số Boole, lý thuyết Graph Phương pháp này phối hợp với phương pháp không gian trạng thái áp dụng rất có hiệu quả cho bài toán độ tin cậy của lưới điện

Phương pháp không gian trạng thái: Sử dụng quá trình ngẫu nhiên

Markov Phương pháp này được sử dụng trong bài toán độ tin cậy của nguồn điện

Phương pháp cây hỏng hóc: Lập cây hỏng hóc cho mối liên quan giữa hỏng

hóc phần tử và hỏng hóc hệ thống, áp dụng đại số Boole Thích hợp tính toán độ tin cậy của các nhà máy điện

Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo: Xét đến nhiều yếu tố và có xét đến

tác động vận hành đến chỉ tiêu độ tin cậy Sử dụng chủ yếu cho giải tích độ tin cậy của hệ thống điện

Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng riêng, phương pháp không gian trạng thái phối hợp với phương pháp đồ thị giải tích áp