1.3.1. Phương phỏp đồ thị giải tớch.
Phương phỏp này bao gồm việc lập sơ đồ độ tin cậy và ỏp dụng phương phỏp giải tớch bằng đại số Boole, lý thuyết xỏc suất thống kờ, tập hợp để tớnh toỏn độ tin cậy.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 19
của hư hỏng phần tử đến hư hỏng hệ thống. Sơ đồ độ tin cậy bao gồm cỏc nỳt (nguồn, tải, trung gian) và cỏc nhỏnh. Nỳt và nhỏnh tạo thành mạng lưới nối nỳt nguồn và nỳt tải của sơ đồ. Trạng thỏi hoạt động của hệ thống là trạng thỏi cú ớt nhất một đường nối từ nỳt nguồn đến nỳt tải. Khi nỳt nguồn và nỳt tải bị tỏch rời do hỏng cỏc phần tử thỡ hệ thống ở trạng thỏi hỏng. Cỏc dạng sơ đồ độ tin cậy như sau: 1 1 2 3 2 N T 3 Hỡnh 1.5: Sơ đồ nối tiếp Hỡnh 1.6: Sơ đồ song song 1 2 N 2 3 3 4 T Hỡnh 1.7: Sơ đồ hổn hợp
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 20
- Sơ đồ nối tiếp (Hỡnh 1.5): Hệ thống hỏng khi cú một phần tử hỏng.
- Sơ đồ song song (Hỡnh 1.6): Hệ thống hỏng khi tất cả cỏc phần tử hỏng.
- Sơ đồ hổn hợp (Hỡnh 1.7): Hệ thống thể hỏng khi một số phần tử hỏng.
Trờn cơ sở phõn tớch sơ đồ độ tin cậy và cỏc tớnh toỏn giải tớch ta tớnh được cỏc chỉ tiờu về độ tin cậy của hệ thống.
1.3.2. Phương phỏp khụng gian trạng thỏi.
Trong phương phỏp này hệ thống được diễn tả bởi cỏc trạng thỏi hoạt động và cỏc khả năng chuyển giữa cỏc trạng thỏi đú.
Trạng thỏi hệ thống được xỏc định bởi tổ hợp cỏc trạng thỏi phần tử. Mỗi tổ hợp trạng thỏi phần tử cho một trạng thỏi hệ thống. Phần tử cú thể cú nhiều trạng thỏi khỏc nhau, chẳng hạn tốt, hỏng hay bảo dưỡng định kỳ. Sự thay đổi trạng thỏi của phần tử sẽ dẫn đến thay đổi trạng thỏi của hệ thống. Nếu phần tử cú 2 trạng thỏi và hệ thống cú n phần tử thỡ số trạng thỏi của hệ thống là 2n. Hệ thống luụn ở một trong cỏc trạng thỏi cú thể của khụng gian trạng thỏi, nờn tổng cỏc xỏc suất trạng thỏi bằng 1.
Phương phỏp khụng gian trạng thỏi cú thể sử dụng quỏ trỡnh ngẫu nhiờn Markov để tớnh xỏc suất trạng thỏi và tần suất trạng thỏi, từ đú tớnh được cỏc chỉ tiờu độ tin cậy của hệ thống.
1.3.3. Phương phỏp cõy hỏng húc.
Phương phỏp cõy hỏng húc được mụ tả bằng đồ thị quan hệ nhõn quả giữa cỏc dạng hỏng húc trong hệ thống, giữa hỏng húc hệ thống và cỏc hỏng húc thành phần trờn cơ sở hàm đại số Boole. Cơ sở cuối cựng để tớnh toỏn là cỏc hỏng húc cơ bản của cỏc phần tử. Cõy hỏng húc mụ tả quan hệ logic giữa cỏc phần tử hay giữa cỏc phần tử và từng móng của hệ thống, giữa cỏc hỏng húc cơ bản và hỏng húc hệ thống. Phương phỏp cõy hỏng húc là phương phỏp rất hiệu quả để nghiờn cứu độ tin cậy của cỏc hệ thống phức tạp, cú thể ỏp dụng cho hệ thống điện.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 21
1.3.4. Phương phỏp mụ phỏng Monte-Carlo.
Phương phỏp Monte - Carlo mụ phỏng hoạt động của cỏc phần tử trong hệ thống như một quỏ trỡnh ngẫu nhiờn. Nú tạo ra lịch sử hoạt động của cỏc phần tử và của hệ thống một cỏch nhõn tạo trờn mỏy tớnh điện tử, sau đú sử dụng cỏc phương phỏp đỏnh giỏ thống kờ để phõn tớch rỳt ra cỏc kết luận về độ tin cậy của phần tử và hệ thống.
Mỗi phương phỏp đều cú ưu thế riờng cho từng loại bài toỏn. Phương phỏp Monte-Carlo được sử dụng chủ yếu cho giải tớch độ tin cậy của hệ thống điện. Phương phỏp cõy hỏng húc thớch hợp với độ tin cậy của cỏc nhà mỏy điện. Cỏc bài toỏn về độ tin cậy của nguồn điện thường sử dụng phương phỏp khụng gian trạng thỏi. Bài toỏn độ tin cậy của lưới điện sử dụng phương phỏp khụng gian trạng thỏi phối hợp với phương phỏp đồ thị - giải tớch rất cú hiệu quả. Ở đõy chỳng ta sử dụng phương phỏp đồ thị - giải tớch cho việc đỏnh giỏ độ tin cậy của lưới điện phõn phối.
1.4. Cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ độ tin cậy lưới điện phõn phối .
Cỏc chỉ tiờu độ tin cậy lưới điện phõn phối được đỏnh giỏ khi dựng 3 khỏi niệm cơ bản, đú là cường độ mất điện trung bỡnh (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sửa chữa) trung bỡnh t, thời gian mất điện hàng năm trung bỡnh T của phụ tải.
Tuy nhiờn, những giỏ trị này khụng phải là giỏ trị quyết định mà là giỏ trị trung bỡnh của phõn phối xỏc suất, vỡ vậy chỳng chỉ là những giỏ trị trung bỡnh dài hạn. Mặc dự 3 chỉ tiờu trờn là quan trọng, nhưng chỳng khụng đại diện một cỏch toàn diện để thể hiện độ tin cậy của hệ thống. Chẳng hạn cỏc chỉ tiờu trờn được đỏnh giỏ khụng thể hiện được tương ứng với 1 khỏch hàng hay 100 khỏch hàng, tải trung bỡnh tại điểm đỏnh giỏ là 10kW hay10MW. Đ ể đỏnh giỏ được một cỏch toàn diện về sự mất điện của hệ thống, người ta cũn đỏnh giỏ thờm cỏc chỉ tiờu sau:
1.4.1. Tần suất mất điện trung bỡnh của hệ thống, SAIFI (System average interruption frequency index):
Tổng số lần mất điện của khỏch hàng ∑ i Ni
SAIFI = =
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 22
Ở đõy
i
là cường độ mất điện và Ni là số khỏch hàng của nỳt phụ tải thứ i. Chỉ
tiờu này xỏc định số lần mất điện trung bỡnh của một khỏch hàng trong một năm.
1.4.2. Tần suất mất điện trung bỡnh của khỏch hàng, CAIFI (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(Customer average interruption frequency index):
Tổng số lần mất điện của khỏch hàng CAIFI =
Tổng số khỏch hàng bị ảnh hưởng
Chỉ tiờu này xỏc định số lần mất điện đối với khỏch hàng bị ảnh hưởng.
1.4.3. Thời gian mất điện trung bỡnh của hệ thống, SAIDI (System average interruption duration index):
Tổng số thời gian mất điện của khỏch hàng ∑Ti Ni
SAIDI = =
Tổng số khỏch hàng được phục vụ ∑ Ni
Ở đõy Ti là thời gian mất điện trung bỡnh hàng năm và Ni là số khỏch hàng
của nỳt phụ tải thứ i. Chỉ tiờu này xỏc định thời gian mất điện trung bỡnh của một khỏch hàng trong một năm.
1.4.4. Thời gian mất điện trung bỡnh của khỏch hàng, CAIDI (Customer average interruption duration index):
Tổng số thời gian mất điện của khỏch hàng ∑Ti Ni
CAIDI = =
Tổng số lần mất điện của khỏch hàng ∑ i Ni
Ở đõy i là cường độ mất điện, Ti là thời gian mất điện trung bỡnh hàng
năm và Ni là số khỏch hàng của nỳt phụ tải thứ i.
Chỉ tiờu này xỏc định thời gian mất điện trung bỡnh của một khỏch hàng trong một năm cho một lần mất điện.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 23
1.4.5. Tổng thời gian mất điện trung bỡnh của khỏch hàng, CTAIDI
(Customer total average interruption duration index):
Tổng số thời gian mất điện của khỏch hàng ∑Ti Ni
CTAIDI = =
Tổng số khỏch hàng bị mất điện ∑Ni
Ở đõy Ti là thời gian mất điện trung bỡnh hàng năm và Ni là số khỏch hàng
của nỳt phụ tải thứ i.
Chỉ tiờu này xỏc định tổng thời gian mất điện trung bỡnh của một khỏch hàng trong một năm.
1.4.6. Độ sẳn sàng (khụng sẳn sàng) phục vụ trung bỡnh, ASAI (ASUI)
(Average service availability (unavailability) index):
Số giờ khỏch hàng được cung cấp điện ASAI =
= (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số giờ khỏch hàng cần cung cấp điện ∑Ni x 8760 - ∑Ti Ni
∑Ni x 8760
ASUI = 1- ASAI = ( ∑Ti Ni )/ ( ∑Ni x 8760 )
Chỉ tiờu này xỏc định mức độ sẳn sàng hay độ tin cậy (khụng sẳn sàng) của hệ thống.
1.4.7. Năng lượng khụng được cung cấp, ENS (Energy not suppliedindex): ENS = Tổng số điện năng khụng được cung cấp bởi hệ thống
= ∑Pi Ti
Ở đõy Pi là tải trung bỡnh được nối vào nỳt tải thứ i. Chỉ tiờu này xỏc định sản lượng điện bị mất đối với hệ hống trong một năm.
1.4.8. Điện năng trung bỡnh khụng được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống trung bỡnh (Average Energy not supplied index):
Tổng điện năng khụng cung cấp được ∑Pi Ti
AENS = =
Tổng số khỏch hàng được phục vụ ∑ Ni
Chỉ tiờu này xỏc định sản lượng điện bị mất trung bỡnh đối với một khỏch hàng trong một năm.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 24
1.4.9. Chỉ số mất điện khỏch hàng trung bỡnh, ACCI (Average customer curtailment index):
Tổng số điện năng khụng cung cấp được ACCI =
Tổng số khỏch hàng bị ảnh hưởng
Chỉ tiờu này xỏc định sản lượng điện bị mất trung bỡnh đối với một khỏch hàng bị ảnh hưởng trong một năm.
1.5. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện phõn phối.
- Độ tin cậy của cỏc phần tử tạo nờn lưới điện:
+ Chất lượng của thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hỏng húc của lưới phõn phối, thời gian phục hồi.
+ Sửa chữa, duy tu bảo dưỡng, trung đại tu thiết bị trong vận hành. + Ngừng điện để thao tỏc đúng cắt, cải tạo, phỏt triển lưới điện.
- Cấu trỳc lưới điện: Sơ đồ cấu trỳc lưới điện cú ý nghĩa rất lớn đối với độ tin cậy của lưới điện, ảnh hưởng đến khả năng thay đổi sơ đồ kết dõy và dự phũng.
+ Sự ghộp nối giữa cỏc phần tử trong lưới điện, hỡnh dỏng lưới điện. + Khả năng thao tỏc và đổi nối trong sơ đồ (tự động hoặc bằng tay). - Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành:
+ Tổ chức và bố trớ cỏc đơn vị cơ động can thiệp khi sự cố. + Tổ chức mạng lưới phục hồi sự cố và sửa chữa định kỳ. + Dự trữ thiết bị, dự trữ nguồn.
+ Cấu trỳc và hoạt động của hệ thống điều khiển vận hành. + Sỏch lược bảo quản định kỳ thiết bị.
- Ảnh hưởng mụi trường: + Phụ tải điện.
+ Yếu tố thời tiết, khớ hậu, nhiệt độ và độ ụ nhiểm của mụi trường. - Yếu tố con người: Trỡnh độ của nhõn viờn quản lý vận hành, yếu tố kỹ thuật, tự động hoỏ vận hành.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 25
Chương 2
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH - TÍNH TOÁN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VÀ CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.1. Phõn bố chỉ số độ tin cậy.
Cỏc chỉ số về độ tin cậy nờu ở chương 1 là những giỏ trị trung bỡnh. Vỡ sự cố và quỏ trỡnh phục hồi mang tớnh ngẫu nhiờn, nờn những chỉ số này đối với năm bất kỳ sẽ sai lệch xung quanh cỏc giỏ trị trung bỡnh này. Sự sai lệch được thể hiện bằng cỏc phõn phối xỏc suất và điều này cú ớch cho việc đỏnh giỏ hệ thống hiện tại và tiến trỡnh nõng cấp trong tương lai.
- Đối với cường độ mất điện : Thời gian mất điện thụng thường được biểu thị
dạng phõn bố theo hàm mũ. Cường độ mất điện của lưới điện hỡnh tia chỉ phụ thuộc vào cường độ mất điện của cỏc thành phần lưới điện, khụng phụ thuộc vào thời gian khụi phục. Do vậy thời gian khụi phục khụng ảnh hưởng phõn bố cường độ mất điện. Trong điều kiện này, cường độ mất điện của nỳt tải đối với hệ thống hỡnh tia tuõn theo phõn bố Poisson,đú là xỏc suất xuất hiện n lần mất điện trong khoảng thời gian t:
( t)n.e-t
P(n) = (2.1)
n!
Biểu thức trờn cú thể dựng để đỏnh giỏ xỏc suất của bất kỳ số sự cố trong
năm tại mỗi nỳt tải khi biết giỏ trị trung bỡnh của cường độ mất điện . Giả sử cường
độ mất điện trung bỡnh của cỏc nỳt tải A, B, C là 1; 1.2; 1.4 thỡ xỏc suất mất điện xuất hiện 0, 1, 2, 3, 4, 5 lần trong một năm tại cỏc nỳt tải sẽ như Bảng 2.1.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 26
Bảng 2.1: Xỏc suất xuất hiện số lần mất điện
N Xỏc suất xuất hiện n lần mất điện trong năm của nỳt tải
A B C 0 0,368 0,301 0,247 1 0,368 0,361 0,345 2 0,184 0,217 0,242 3 0,061 0,087 0,113 4 0,015 0,026 0,039 5 0,003 0,006 0,011
- Đối với thời gian phục hồi t: Thời gian mất điện của nỳt tải biểu diễn gần đỳng bằng phõn bố gamma nếu như thời gian phục hồi của cỏc phần tử theo quy luật hàm mũ. Trong trường hợp này phộp gần đỳng đơn giản cú thể được dựng để đỏnh giỏ xỏc suất của khoảng thời gian mất điện. Thực tế thời gian phục hồi của cỏc phần tử riờng biệt của mạng phõn phối (thời gian sửa chữa hư hỏng và thao tỏc chuyển đổi) thường khụng tuõn theo quy luật hàm mũ. Mặc dự thời gian ngừng cung cấp điện khụng theo quy luật phõn phối gamma, cũng khụng theo phõn phối xỏc suất nào đó biết sẵn, nhưng giỏ trị trung bỡnh của thời gian mất điện vẫn cú giỏ trị trong kỹ thuật đỏnh giỏ độ tin cậy của hệ thống phõn phối và nú chỉ là sự phõn bố xung quanh giỏ trị trung bỡnh này.
2.2. Cỏc sơ đồ lưới điện để tớnh toỏn độ tin cậy .
Nhiều hệ thống phõn phối được thiết kế và xõy dựng theo dạng hỡnh tia. Một số hệ thống khỏc được xõy dựng mạch vũng nhưng vận hành hở như mạng hỡnh tia. Mục đớch của những điểm thường mở là giảm đi sự mất điện của hệ thống, khi hệ thống bị sự cố hay trong quỏ trỡnh bảo dưỡng, điểm thường mở này cú thể được đúng và điểm khỏc được mở để giảm tối thiểu tải tổng bị mất điện.
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 27
Thực tế ở Việt Nam lưới điện phõn phối hầu hết cú dạng hỡnh tia, trờn trục chớnh và cỏc nhỏnh rẽ cú thể cú hoặc khụng cú cỏc thiết bị đúng cắt. Một trong những nhiệm vụ quan trọng của cỏc thiết bị này là phõn đoạn lưới điện nhằm hạn chế số lần và thời gian mất điện khi lưới điện bị sự cố hoặc sửa chữa. Cỏc thiết bị phõn đoạn thường được sử dụng trờn lưới điện gồm cỏc loại chớnh sau:
- Mỏy cắt điện: Là một thiết bị dựng trong mạng điện cao ỏp để đúng, cắt dũng điện phụ tải và cắt dũng điện ngắn mạch, cú thể tự động đúng cắt hoặc điều khiển từ xa. Khi mạng điện cú sự cố mỏy cắt phõn đoạn sẽ tự động tỏch đoạn bị sự cố ra khỏi mạng điện, đảm bảo cung cấp điện liờn tục cho cỏc hộ phụ tải ở cỏc đoạn đường dõy khụng bị sự cố. Đõy là loại thiết bị đúng cắt làm việc tin cậy, nhưng giỏ thành cao nờn mỏy cắt chỉ được dựng ở những nơi quan trọng.
- Dao cỏch ly (DCL): Là loại thiết bị cú nhiệm vụ tạo ra một khoảng cỏch trụng thấy giữa bộ phận mang điện và bộ phận khụng mang điện nhằm đảm bảo an toàn khi cụng tỏc trờn lưới điện. Dao cỏch ly chỉ dựng để đúng, cắt khi khụng cú dũng điện. Khi cú sự cố trờn đoạn đường dõy, dao cỏch ly phõn đoạn sẽ tỏch đoạn đường dõy này ra khỏi mạng điện chớnh, đảm bảo cho cỏc hộ phụ tải khỏc khụng bị ảnh hưởng và giỳp cho việc xỏc định sự cố được tiến hành dễ dàng, sau khi sự cố được khắc phục đoạn đường dõy bị sự cố được đúng trở lại vào mạng điện. Cơ cấu phõn đoạn này cũng được sử dụng để cắt điện khi sửa chữa định kỳ và kiểm tra thiết bị.
- Cầu chỡ: Là một khớ cụ điện dựng để bảo vệ khi cú ngắn mạch trờn lưới điện. Cầu chỡ là loại khớ cụ bảo vệ đơn giản, rẻ tiền, nhưng độ nhạy kộm. Nú chỉ tỏc động khi dũng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi xuất hiện dũng điện ngắn mạch.
Trong tớnh toỏn độ tin cậy, lưới điện hỡnh tia gồm cỏc phần tử mắc nối tiếp trờn cựng một đoạn lưới liền nhau, nờn cỏc chỉ số trung bỡnh cơ bản về độ tin cậy của hệ thống được tớnh như sau:
SVTT: Thỏi Văn Luõn Page 28 (2.4) / ) ( / ) 3 . 2 ( ) 2 . 2 ( i i i s s s i i s i s t T t t T Trong đú:
- i, s là cường độ mất điện trung bỡnh của từng thành phần (đoạn lưới) và của hệ thống trong một năm (lần/năm).
- ti, ts là thời gian mất điện trung bỡnh của từng thành phần (đoạn lưới)