CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐTC CUNG CẤP ĐIỆN
Để đánh giá ĐTC của các sơ đồ cung cấp điện, ta cần phải khảo sát những chỉ tiêu định lượng cơ bản về ĐTC của các sơ đồ nối điện khác nhau của hệ cung cấp điện. Các chỉ tiêu đó là: xác suất làm việc an toàn P(t) của hệ trong thời gian (t) khảo sát, thời gian trung bình T giữa các lần sự cố, hệ số sẵn sàng A của hệ, thời gian trung bình sửa chữa sự cố, sửa chữa định kỳ, ...
Tính toán ĐTC của sơ đồ cung cấp điện nhằm xác định giá trị trung bình thiệt hại hằng năm do ngừng cung cấp điện, phục vụ bài toán tìm phương án cung cấp điện tối ưu hài hoà giữa hai chỉ tiêu: cực tiểu vốn đầu tư và cực đại mức độ đảm bảo cung cấp điện. Trong phần này sẽ trình bày một số phương pháp tính toán các chỉ tiêu ĐTC của các sơ đồ cung cấp điện.
Các phương pháp phổ biến hiện nay thường dùng để giải tích ĐTC của hệ thống điện là:
- Phương pháp cấu trúc.
- Phương pháp không gian trạng thái.
- Phương pháp cây hỏng hóc.
- Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo.
2.3.1. Phương pháp cấu trúc
Phương pháp này xây dựng mối quan hệ trực tiếp giữa ĐTC của hệ với ĐTC của các phần tử đã biết. Phương pháp này bao gồm việc lập sơ đồ ĐTC và áp dụng phương pháp giải tích bằng đại số Boole và lý thuyết xác suất các tập hợp để tính toán độ tin cậy.
Sơ đồ ĐTC của hệ thống được xây dựng trên cơ sở phân tích ảnh hưởng của hỏng hóc phần tử đến hỏng hóc của hệ thống. Đối với HTĐ, sơ đồ ĐTC có thể trùng hoặc không trùng với sơ đồ nối điện (sơ đồvật lý) tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn hỏng hóc của hệ thống được lựa chọn. Sơ đồ ĐTC có thể là sơ đồ gồm các phần tử mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp.
a. Sơ đồ các phần tử nối tiếp
Xét sơ đồ ĐTC gồm n phần tử nối tiếp như hình 2-2 (với N: nút nguồn và T:
Nút tải).
Hình 2-1: Sơ đồ gồm n phần tử nối tiếp Cường độ hỏng hóc của hệ thống:
1 n
i i (2. 4)
Thời gian vận hành an toàn trung bình của hệ thống là :
1
TH (2. 5)
Thời gian phục hồi trung bình của hệ thống là:
1 1
1
n n
i i i i
i i
H n
i i
(2. 6)
Hệ số sẵn sàng của hệ thống là:
H H
H H
A T
T (2. 7)
Các công thức trên cho phép ta đẳng trị các phần tử nối tiếp thành một phần tử
tương đương.
b. Sơ đồ các phần tử song song:
Hình 2-2: Sơ đồ phần tử song song
Độ tin cậy của hệ thống :
(2. 8) Cường độ hỏng hóc của hệ thống:
(2. 9) Thời gian làm việc an toàn trung bình của hệ thống:
(2. 10) Cường độ phục hồi của hệ thống:
1 n
i i
M (2. 11)
2.3.2. Phương pháp cây hỏng hóc.
Phương pháp cây hỏng hóc được mô tả bằng đồ thị quan hệ nhân quả giữa các dạng hỏng hóc trong hệ thống, giữa hỏng hóc hệ thống và các hỏng hóc thành phần trên cơ sở hàm đại số Boole. 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 mảng của hệ thống, giữa các hỏng hóc cơ bản và hỏng hóc của cả hệ thống.
H
1
t 1 ( ) 1 (1 i )
n
t H
i
P Q t e
'
1
1
(1 )
( )
( ) (1 )
i
i n
t i
H
n H t
i
d e
P t dt P t
e
1 TH
2.3.3. Phương pháp Monte – Carlo
Phương pháp Monte - Carlo mô phỏng hoạt động của các phần tử trong hệ thống như một quá trình ngẫu nhiên. Nó tạo ra lịch sử hoạt động (lịch sử đồ) của hệ thống và của phần tử một cách nhân tạo trên máy tính điện tử, sau nó sử dụng các phương pháp đánh giá thống kê để phân tích rút ra các kết luận về độ tin cậy của phần tử và hệ thống.
2.3.4. Phương pháp không gian trạng thái
Mỗi một phần tử trong hệ thống có thể có nhiều trạng thái khác nhau, và có thể
chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác. Mỗi một sự thay đổi trạng thái của phần tử có thể làm hệ thống chuyển trạng thái.
Bằng cách phân tích ảnh hưởng của hỏng hóc các phần tử đến trạng thái cuả hệ thống, có thể phân các trạng thái của hệ thống thành các trạng thái tốt (có điện) hoặc trạng thái hỏng (mất điện).
Độ tin cậy của hệ thống được tính toán dựa trên các thông số tần suất trạng thái, thời gian trạng thái và phương pháp hợp nhất trạng thái.