5. Phƣơng pháp nghiên cứu: Phƣơng pháp đồ thị giải tích:
1.3. Các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy [2, 4]
1.3.1. Phương pháp đồ thị giải tích
Phƣơng pháp này bao gồm việc lập sơ đồ độ tin cậy và áp dụng phƣơng pháp giải tích bằng đại số Boole, lý thuyết xác suất thống kê, tập hợp để tính toán độ tin cậy.
Các dạng sơ đồ độ tin cậy nhƣ sau:
Sơ đồ nối tiếp
Sơ đồ song song
Sơ đồ hỗn hợp
Hình 1.5. Các dạng sơ đồ độ tin cậy
- Sơ đồ nối tiếp: Hệ thống hỏng khi có một phần tử hỏng. - Sơ đồ song song: Hệ thống hỏng khi tất cả các phần tử hỏng.
14
- Sơ đồ hỗn hợp: Hệ thống thể hỏng khi một số phần tử hỏng.
Trên cơ sở phân tích sơ đồ độ tin cậy và các tính toán giải tích ta tính đƣợc các chỉ tiêu về độ tin cậy của hệ thống.
1.3.2. Phương pháp không gian trạng thái
Trong phƣơng pháp này hệ thống đƣợc diễn tả bởi các trạng thái hoạt động và các khả năng chuyển giữa các trạng thái đó.
Trạng thái hệ thống đƣợc xác định bởi tổ hợp các trạng thái phần tử. Mỗi tổ hợp trạng thái phần tử cho một trạng thái hệ thống. Phần tử có thể có nhiều trạng thái khác nhau, chẳng hạn tốt, hỏng hay bảo dƣỡng định kỳ. Sự thay đổi trạng thái của phần tử sẽ dẫn đến thay đổi trạng thái của hệ thống. Nếu phần tử có 2 trạng thái và hệ thống có n phần tử thì số trạng thái của hệ thống là 2n. Hệ thống luôn ở một trong các trạng thái có thể của không gian trạng thái, nên tổng các xác suất trạng thái bằng 1.
1.3.3. Phương pháp cây hỏng hóc
Phƣơng pháp cây hỏng hóc đƣợc mô tả bằng đồ thị quan hệ nhân quả giữa các dạng hỏng hóc trong hệ thống, Cơ sở cuối cùng để tính toán là các hỏng hóc cơ bản của các phần tử. Cây hỏng hóc mô tả quan hệ logic giữa các phần tử hay giữa các phần tử và từng mãng của hệ thống, giữa các hỏng hóc cơ bản và hỏng hóc hệ thống. Phƣơng pháp cây hỏng hóc là phƣơng pháp rất hiệu quả để nghiên cứu độ tin cậy của các hệ thống phức tạp, có thể áp dụng cho hệ thống điện.
1.3.4. Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo
Phƣơng pháp Monte - Carlo mô phỏng hoạt động của các phần tử trong hệ thống nhƣ một quá trình ngẫu nhiên. Nó tạo ra lịch sử hoạt động của các phần tử và của hệ thống một cách nhân tạo trên máy tính điện tử, sau đó sử dụng các phƣơng pháp đánh giá thống kê để phân tích rút ra các kết luận về độ tin cậy của phần tử và hệ thống.
15
1 4 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối [2, 3, 4]
1.4.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống SAIFI (System averageinterruption frequency index)
(1.18) – Cƣờng độ sự cố tại nút i
– Số lƣợng khách hàng tại nút thứ i
Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện trung bình của một khách hàng trong một chu kỳ thời gian nhất định (Cụ thể: Năm, tháng, ...).
1.4.2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng CAIFI (Customer average interruption frequency index)
= = (1.19) Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện đối với khách hàng bị ảnh hƣởng.
1.4.3. Thời gian mất điện trung bình của hệ thống SAIDI (System average interruption duration index)
= (1.20) – Thời gian cắt điện hàng năm tại nút i
– Số lƣợng khách hàng tại nút thứ i
Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của một khách hàng trong một chu kỳ thời gian nhất định (Cụ thể: Năm, tháng,...).
1.4.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIDI (Customer average interruption duration index)
(1.21) Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của một khách hàng trong một chu kỳ nhất định (Năm, tháng,...) cho một lần mất điện.
16
1.4.5. Số lần mất điện thoáng qua trung bình của khách hàng MAIFI (Mometary Average Interruption Frequency Index)
(1.22) Chỉ số này tƣơng tự nhƣ SAIFI, nhƣng nó là tần suất trung bình của mất điện thoáng qua.
1.4.6. Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng CTAIDI (Customer total average interruption duration index)
(1.23) - Thời gian mất điện trung bình hàng năm
- Số khách hàng của nút phụ tải thứ i.
1.4.7. Khả năng sẳn sàng vận hành (không sẳn sàng) ASAI (ASUI) (Average service availability (unavailability) index)
(1.24)
(1.25)
1.4.8. Tần số mất điện hệ thống trung bình ASIFI (Average System Interruption frequency index)
(1.26)
1.4.9. Năng lượng không được cung cấp ENS (Energy not supplied index)
ENS = Tổng số điện năng không đƣợc cung cấp bởi hệ thống = ΣPi T (1.27)
Pi - Công suất tải trung bình tại nút thứ i. Ti - Thời gian cắt điện hằng năm.
1.4.10. Điện năng thiếu hụt trung bình, AENS (Average Energy Not Supplied)
17
1.4.11. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI (Average customer curtailment index)
(1.29)
1.4.12. Chỉ tiêu độ tin cậy của nguồn
* Hệ số dự phòng công suất đỉnh RM (Reserve Margin)
(1.30a) * Xác suất thiếu hụt công suất LOLP (Loss Of Load Probability)
(1.30b)
PGi – Xác suất hệ thống bị thiếu hụt công suất Gi
ti – thời gian duy trì của trạng thái thiếu hụt công suất Gi
* Kỳ vọng thiếu hụt công suất LOLE (Loss Of Load Expectation)
(h/năm) (1.30c) * Kỳ vọng thiếu hụt điện năng LOEE (Loss Of Energy Expectation) (MWh/năm) (1.30d)
(1.3.0e)
i– Xác suất trạng thái i
Tính theo % → xác suất thiếu hụt điện năng
ET – Tổng điện năng yêu cầu của phụ tải (tính theo đƣờng cong kéo dài của phụ tải cho thời gian khảo sát)
1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới điện phân phối [1, 3, 4]
- Độ tin cậy của các phần tử tạo nên lƣới điện
- Cấu trúc lƣới điện: Sơ đồ cấu trúc lƣới điện có ý nghĩa rất lớn đối với độ tin cậy của lƣới điện, ảnh hƣởng đến khả năng thay đổi sơ đồ kết dây và dự phòng.
- Ảnh hƣởng môi trƣờng
- Yếu tố con ngƣời: Trình độ của nhân viên quản lý vận hành, yếu tố kỹ
i i E p LOEE . T i i E E p LOEE% .
18
thuật, tự động hoá vận hành.
1.6. Đặc điểm tự nhiên và hiện trạng lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn
1.6.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của thành phố Quy Nhơn
1.6.1.1. Đặc điểm tự nhiên
Quy Nhơn là thành phố ven biển miền Trung Việt Nam và là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa, khoa học kỹ thuật và du lịch của tỉnh Bình Định. Thành phố Quy Nhơn nằm ở phía Đông Nam của tỉnh Bình Định, phía Đông là biển Đông, phía Tây giáp huyện Tuy Phƣớc, phía Bắc giáp huyện Tuy Phƣớc và huyện Phù Cát, phía Nam giáp thị xã Sông Cầu của tỉnh Phú Yên.
Quy Nhơn nằm trong phạm vi tọa độ từ 13°36' đến 13°54' vĩ độ Bắc, từ 109°06' đến 109°22' kinh độ Đông, cách thủ đô Hà Nội1.065 km về phía Bắc, cách Thành phố Hồ Chí Minh 650 km về phía Nam, cách thành phố Pleiku (Gia Lai) 165 km và cách Đà Nẵng 322 km. Sau năm 1975, Quy Nhơn thành thị xã tỉnh lị trực thuộc tỉnh Nghĩa Bình rồi chính thức trở thành thành phố vào năm 1986. Đến năm 1989 thì trở thành tỉnh lị của Bình Định cho đến nay. Với sự phát triển không ngừng của mình, Quy Nhơn đã đƣợc thủ tƣớng chính phủ công nhận là đô thị loại I trực thuộc tỉnh vào năm 2010 và đƣợc bình chọn là điểm đến hàng đầu Đông Nam Á bởi tạp chí du lịch Rough Guides của Anhvào năm 2015.
Lƣới điện phân phối thành phố Quy Nhơn đƣợc hình thành trƣớc năm 1975. Nguồn cấp là các cụm phát điện Diesel nhỏ với lƣới điện chỉ tập trung cung cấp cho phụ tải nhỏ trong nội thành.
Sau năm 1975 cùng với sự phát triển chung của hệ thống điện Việt Nam, lƣới điện Thành Phố Quy Nhơn cũng đã không ngừng phát triển, phụ tải luôn tăng trƣởng hàng năm và lƣới điện càng ngày càng đƣợc mở rộng. Năm 1992 đƣợc sự trợ giúp của tổ chức SIDA (Thụy Điển) đã tài trợ cải tạo nâng
19
cấp giai đoạn 1, năm 1996 tiếp tục nâng cấp hoàn thành giai đoạn 2 cho dự án lƣới điện trung hạ áp nhằm đảm bảo cung cấp điện một cách tin cậy và chất lƣợng phụ tải sử dụng điện khu vực thành phố Quy nhơn đến hiện nay.
1.6.1.2. Hiện trạng kinh tế xã hội
Hiện nay cơ cấu các ngành kinh tế của Quy Nhơn có sự chuyển dịch theo hƣớng tăng tỷ trọng ngành công nghiệp dịch vụ, giảm tỷ lệ ngành nông lâm ngƣ nghiệp trong GDP. Tỷ trọng nông, lâm, thủy sản - công nghiệp và xây dựng - dịch vụ trong GDP năm 2014 đạt: 5,5% - 47,6% - 46,9%. Thu nhập bình quân dầu ngƣời 2014 là 3052 USD/ngƣời.
1.6.2. Hiện trạng nguồn và lưới điện phân phối thành phố Quy Nhơn [9, 10]
1.6.2.1. Nguồn nhận
Hiện nay, phụ tải của TP Quy Nhơn đƣợc cấp điện từ lƣới điện Quốc gia qua trạm nguồn 220KV duy nhất là trạm 220kV Quy Nhơn sau đó thông qua đƣờng dây 110 V đến trạm 110 V Quy Nhơn 2 sẽ cấp điện cho TP Quy Nhơn Mạng lƣới điện phân phối trung áp 22kV là mạng lƣới mạch vòng kiểu kín vận hành hở, đƣợc cung cấp nguồn từ các trạm nguồn 110/22kV: Quy Nhơn 2 (E20) với công suất đặt 2x40MVA, Nhơn Hội (E.Nhơn Hội) với công suất đặt 1x40MVA và Quy Nhơn 1 (E21) với công suất đặt 1x25+1x40MVA; trong đó:
- Trạm E20 hiện đang cấp nguồn cho 08 xuất tuyến trung áp 22kV: Gồm các xuất tuyến 471, 472, 473, 474 nhận nguồn từ thanh cái C41 và các xuất tuyến 481, 482, 483, 484 nhận nguồn từ thanh cái C42.
- Trạm ENH hiện đang cấp nguồn cho 03 xuất tuyến trung áp 22kV: Gồm các xuất tuyến 479, 481 nhận nguồn từ thanh cái C41.
20
Hình 1.6. Nguồn cấp của Trạm E20 cho các xuất tuyến
21
Hình 1.8. Nguồn cấp của Trạm ENH cho các xuất tuyến
1.6.2.2. Lưới điện trung áp
Kết cấu đƣờng dây đi trên không và đi trên cách điện loại sứ pinpost 24kV đỡ thẳng và chuỗi cách điện treo hãm dây loại polyme 24kV.
MBA, có 2 loại: Máy biến áp kiểu hở và Máy biến áp kiểu kín.
LĐPP 22kV Quy Nhơn là mạng điện kiểu kín vận hành hở, ở chế độ vận hành bình thƣờng thì các thiết bị đóng/cắt tại các phân đoạn của các liên kết giữa 2 xuất tuyến cùng trạm hoặc giữa 2 xuất tuyến của 2 trạm nguồn khác nhau là ở trạng thái cắt. Khi bị sự cố tại trạm nguồn này, lƣới điện cần đƣợc cung cấp từ trạm nguồn khác để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện. Cụ thể:
a. Khi mất điện Trạm E20
Khi mất điện tại trạm E20 thì các xuất tuyến của E20 sẽ đƣợc cấp điện từ các trạm 110kV lân cận qua liên kết giữa các xuất tuyến. Cụ thể là:
Xuất tuyến 483-E20, 482/E21-trạm cắt Phú Tài qua phân đoạn Đƣờng Sắt
22
Xuất tuyến 484-E20 với 472/C1-trạm cắt Phú Tài qua phân đoạn C112.
b. Khi mất điện Trạm E. Nhơn Hội
Tƣơng tự nhƣ trạm E20, khi mất điện tại trạm E.Nhơn Hội thì các xuất tuyến của E.Nhơn Hội sẽ đƣợc cấp điện từ các trạm 110kV lân cận qua liên kết giữa các xuất tuyến. Cụ thể là: Nhận điện từ trạm cắt Phú Tài qua liên kết giữa: Xuất tuyến 479-E.Nhơn Hội với 482/E21- trạm cắt Phú Tài qua phân đoạn C226.
1.6.3. Quản lý vận hành lưới điện a. Nguồn từ Trạm E20
Xuất tuyến 472/E20 cấp điện đến:
- Xuất tuyến 472/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Phục hồi chức năng, Đại học Sƣ phạm, Hồ Le, Lam Sơn, Bãi Dài, Trƣờng bắn...
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 472/E20, PĐ Lam Sơn, PĐ Quy Hòa, PĐ Bãi Dài ở vị trí đóng.
PĐ Hồ Le, PĐ Ghềnh Ráng, PĐ Phục Hồi Chức Năng, PĐ LL Quy Hòa-Bãi Dài ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 473/E20 cấp điện đến:
- Xuất tuyến 473/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Vũ Bảo, Lê Lai, Tô Hiến Thành..
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 473/E20, PĐ Đại Học Sƣ Phạm, PĐ Tô Hiến Thành ở vị trí đóng.
PĐ Vũ Bảo, PĐ Phục Hồi Chức Năng, PĐ Ghềnh Ráng, PĐ Lê Lai ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 474/E20 cấp điện đến:
23
Biển, Trần Phú, Lê Hồng Phong 1...
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 474/E20, PĐ Ngô Mây, PĐ Eo Biển, PĐ BV Đa hoa, PĐ Nguyễn Huệ, PĐ Ngân Hàng, PĐ Chợ hu 2, PĐ Đinh Bộ Lĩnh ở vị trí đóng.
PĐ Trần Phú, PĐ Lê Hồng Phong 1, PĐ Trần Quý Cáp, PĐ Phan Chu Trinh, PĐ Cổ Loa, PĐ Phạm Ngọc Thạch ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 481/E20 cấp điện đến:
- Xuất tuyến 481/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Lê Lai, Hai Bà Trƣng 1, Thƣ viện, Đài Truyền hình, Bộ đội Biên phòng...
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 481/E20, PĐ C34, PĐ C45, PĐ Thƣ Viện, PĐ 05-Trần Phú, PĐ Hai Bà Trƣng 1, PĐ BVĐ Tỉnh 2 ở vị trí đóng.
PĐ Lê Lai, PĐ Biên Phòng, PĐ Đài Truyền Hình, PĐ Trần Phú ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 482/E20 cấp điện đến:
- Xuất tuyến 482/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Việt Cƣờng, Tăng Bạt Hổ, Đài Truyền hình,..
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 482/E20, PĐ Nguyễn Tất Thành, PĐ Mai Xuân Thƣởng, PĐ Tăng Bạt Hổ, PĐ Chùa Ông, PĐ C81 ở vị trí đóng.
PĐ Lê Hồng Phong 1, PĐ Việt Cƣờng, PĐ Đài Truyền Hình, PĐ Bạch Đằng, PĐ Trần Quý Cáp, PĐ Nguyễn Hữu Thọ, PĐ Hoàng Quốc Việt ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 483/E20 cấp điện đến:
Xuất tuyến 483/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Vũ Bảo, Bộ đội Biên phòng, Bà Hỏa, Đống Đa, Đƣờng Sắt, Việt Cƣờng... và liên kết với xuất tuyến
24
482/C22 - Trạm cắt Phú Tài qua phân đoạn Đƣờng Sắt, liên kết với xuất tuyến 481-E.Nhơn Hội qua phân đoạn Đống Đa.
Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 483/E20, PĐ Bàu Sen, PĐ Ga, PĐ Điện Lực, PĐ Hoàng Hoa Thám, PĐ Ỷ Lan, PĐ Cầu Đen, PĐ Phan Đình Phùng 2 ở vị trí đóng.
Xuất tuyến 484/E20 cấp điện đến:
- Xuất tuyến 484/E20 cấp điện đến các phân đoạn: Tháp Đôi, Bà Hỏa... và liên kết với xuất tuyến 472/C1-Trạm trung gian Phú Tài qua phân đoạn C112, liên kết với xuất tuyến 481-E.Nhơn Hội qua phân đoạn Tháp Đôi.
- Vị trí các thiết bị đóng/cắt phân đoạn:
MC 484/E20, PĐ UB Đống Đa, PĐ Cầu Đôi ở vị trí đóng.
PĐ C112, PĐ Bà Hỏa, PĐ Tháp Đôi ở vị trí cắt.
b. Nguồn từ Trạm E.Nhơn Hội
Xuất tuyến 479/E.Nhơn Hội cấp điện đến các phân đoạn: Nhơn Hội 3, Nhơn Hải, Nhơn Lý, Nhơn Phƣớc, Hội Thành... liên kết với xuất tuyến 473/C22-Trạm trung gian Phú Tài qua phân đoạn C226 và liên kết với xuất tuyến 473-E.Phƣớc Sơn qua phân đoạn Hội Thành.
MC 479/ENH ở vị trí đóng.
PĐ liên kết 481-479 ở vị trí cắt.
Xuất tuyến 481/E.Nhơn Hội cấp điện đến các phân đoạn: Khu kinh tế Nhơn Hội 1, Khu kinh tế Nhơn Hội 5...
MC 481/ENH, PĐ CSNH 4, PĐ Lý Chánh ở vị trí đóng.
25
Bảng 1.2. Sản lƣợng điện thƣơng phẩm và tổn thất củ LĐPP thành phố Quy Nhơn từ năm 2015-2018 TT Năm Điện nhận (kWh) Điện giao (kWh) Điện thƣơng phẩm TTĐN (kWh) % (kWh) % 1 2015 336.464.676 933.853 320.799.583 8,98% 14.731.240 4,38 2 2016 372.568.234 956.062 358.646.268 10,55% 12.965.904 3,48 3 2017 412.592.684 989.220 403.419.903 11,1% 8.183.561 1,98 4 2018 416.034.779 1.208.226 412.297.612 2,15% 2.528.941 0,61
Qua sản lƣợng điện thƣơng phẩm trung bình từ năm 2015 đến 2018 cho thấy kinh tế - xã hội trên địa bàn khu vực thành phố Quy Nhơn đang phục hồi tăng trƣởng và nhu cầu phát triển phụ tải trong giai đoạn đến năm 2020 đạt khoảng 12%/năm. Nhìn chung, tỷ lệ TTĐN trên lƣới điện phân phối Điện lực