4. Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp 2
2.4.1. Giới thiệu phương pháp cây sự cố đánh giá độ tin cậy
Phương pháp cây sự cố (Fault Tree Analysis - FTA) được phát triển từ năm 1962 tại Bell Laboratories, Mỹ và nhanh chóng được phát triển và công nhận như một công cụ hữu hiệu đối với các chuyên gia phân tích độ tin cậy. Trong giai đoạn đầu phát triển, công cụ được dùng chủ yếu trong các nhiệm vụ quốc phòng, tuy nhiên sau đó đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hàng không vũ trụ, hóa chất, hạt nhân….và nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác.
Phương pháp cây sự cố FTA là một công cụ hữu dụng để phân tích rủi ro và đánh giá độ tin cậy của hệ thống. Phương pháp này tập trung vào một tai nạn cụ thể hoặc sự
MBA BD1 TC1 BV1 TC2 DC1 BD3 MC1 BD2 BD4 MC2 BV2 DC2
định nguyên nhân cụ thể dẫn đến sự cố. Giúp các kỹ sư có thể hiểu một hệ thống có thể bị hư hỏng dừng hoạt động do các yếu tố nào, nhận dạng được cách thức tốt nhất để giảm rủi ro hoặc cũng đánh giá được tỷ lệ có thể xảy ra các sự kiện với hệ thống đang quan tâm.
Trên thực tế, không có bất kỳ một quá trình đánh giá nguy cơ chuẩn trong các ngành công nghiệp. Mỗi một nhà máy, một khối công nghệ có những nét đặc thù riêng. Để đánh giá được các mối nguy của nó, các nhà phân tích thường phải tự xây dựng các bước đánh giá cụ thể cho từng nhà máy dựa vào kiến thức của họ về các kỹ thuật phân tích mối nguy, về khối công nghệ được đánh giá, dữ liệu đầu vào… Phương pháp FTA thường được áp dụng rộng rãi trong các bước đánh giá mức nguy cơ là định tính hay định lượng, tùy thuộc vào dữ liệu đầu vào.
Bắt đầu sơ đồ cây sự cố từ định nghĩa sự kiện đỉnh. Sự kiện đỉnh là đầu ra của cổng trên cùng trong khi các sự kiện đầu vào tương ứng nhận biết nguyên nhân có thể có và điều kiện xuất hiện sự kiện đỉnh. Mỗi sự kiện đầu vào có thể là sự kiện đầu ra của cổng mức thấp hơn. Theo cách này, người phân tích tiếp tục sơ đồ cây chuyển sự chú ý từ cơ chế sang phương thức, cho đến khi đạt đến giới hạn phân giải cuối cùng.
Hình 2.4. Cấu trúc sơ đồ cây sự cố.
Cây sự cố (FTA) dựa trên phương thức phân tích từ trên xuống, bắt đầu với sự kiện không mong muốn (sự kiện đỉnh) có thể xảy ra sau đó xác định sự kiện cơ sở (Base event - BE).
Trạng thái không mong muốn của hệ thống được diễn tả bởi Top Event (TE). TE và BE được kết hợp với nhau thông qua các cổng logic (AND gate, OR gate).
Sự kiện đỉnh (sự kiện không mong muốn)
Cổng trên cùng (And, Or...)
Sự kiện mức 1
Cổng mức 1
Cây sự cố là công cụ để nhận dạng và đánh giá các tổ hợp của các sự kiện không mong muốn có thể dẫn tới trạng thái không mong muốn của hệ thống. Sự kiện không mong muốn được coi là Top Event của cây sự cố.
Ví dụ:
Thiết bị đóng cắt (máy cắt điện) không cắt sự cố được khi có lệnh cắt gửi tới từ hệ thống bảo vệ được coi là một sự kiện không mong muốn đối với hệ thống rơle bảo vệ (TOP EVENT). Truy xuất ngược từ việc máy cắt điện không cắt được có thể do hai nguyên nhân: hư hỏng của bản thân máy cắt hoặc hư hỏng của bản thân rơle; hai điều kiện này hợp thành lôgic OR (HOẶC).
Xem xét tiếp việc hư hỏng của rơle có thể do hư hỏng phần cứng hoặc lỗi của phần mềm; hai điều kiện này lại hợp thành một lôgic OR.
Để tránh việc rơle bị hư hỏng có thể sử dụng hai rơle dự phòng lẫn nhau, điều kiện này hợp thành logic AND do việc hư hỏng rơle gây ra ảnh hưởng tới việc không cắt máy cắt chỉ xảy ra khi hai rơle cùng hư hỏng.
Một phần tử có thể xuất hiện tại nhiều chỗ trong cây sự cố nếu phần tử này có liên hệ và ảnh hưởng tới nhiều phần tử khác trong cùng hệ thống.
Cây sự cố thường được diễn tả dưới dạng đồ họa sử dụng các phần tử logic AND, OR…để dễ phân tích tính toán.
Mỗi cây hỏng hóc được thành lập cho một sự kiện đỉnh.
Ưu điểm: cây sự cố là phương pháp hiệu quả để nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống phức tạp. Phương pháp này cho phép đánh giá về chất lượng cũng như số lượng trên quan điểm độ tin cậy. Về mặt chất lượng cây sự cố cho hình ảnh rõ ràng về nguyên nhân, cách thức xảy ra hỏng hóc và các hành vi của hệ thống. Hơn nữa, phương pháp cây sự cố cho phép tính được các chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống.
Bảng 1.1. Ký hiệu của các sự kiện và các hàm cấu thành cây sự cố.
Tên sự kiện Ký hiệu Tên hàm Ký hiệu
Sự kiện đỉnh, sự kiện trung gian: sự kiện đạt được tại đầu ra của các cổng logic.
OR (có điều kiện) - Hàm HOẶC: đầu ra xuất hiện nếu bất cứ đầu vào nào xuất hiện Sự kiện cơ bản làm cơ
sở: hư hỏng hoặc lỗi trong một phần tử của hệ thống (hư hỏng nguồn một chiều).
AND (có điều kiện) – Hàm VÀ: đầu ra xuất hiện nếu tất cả các đầu vào xuất hiện (các đầu vào độc lập với nhau) Sự kiện bên ngoài: sự
kiện thuộc diện mong đợi có thể xảy ra (không phải hư hỏng của bản thân phần tử).
OR chuyên biệt: đầu ra xuất hiện nếu một đầu vào chỉ định trước xuất hiện.
Sự kiện điều kiện: các điều kiện mà gây ảnh hưởng hoặc hạn chế tới đầu ra của các cổng logic (chế độ vận hành có thể ảnh hưởng tới việc hư hỏng của BI dẫn tới hệ thống bảo vệ mất tín hiệu dòng điện)
AND (có ưu tiên) – Hàm VÀ có ưu tiên: đầu ra chỉ xuất hiện nếu tất cả các đầu vào xuất hiện tại một bước nào đó được chỉ định trước (bước chỉ định trước này do sự kiện điều kiện quyết định) Sự kiện bên ngoài: sự
kiện thuộc diện mong đợi có thể xảy ra (không phải hư hỏng của bản thân phần tử).
TRANSFER – Hàm chuyển (vào/ ra): dùng để liên kết đầu vào đầu ra của các cây sự cố (ví dụ liên kết từ hệ thống con tới hệ thống lớn)
Chuyển tiếp vào