Tài liệu đánh giá khả năng tải và độ tin cậy của các hệ thống cung cấp điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- ĐẶNG DIỆU HƯƠNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẢI VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN HÀ NỘI – 2004 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- ĐẶNG DIỆU HƯƠNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẢI VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN ĐÌNH LONG Hà Nội - 2004 LuËn v¨n tèt nghiÖp Ch-¬ng I Kh¸i niÖm chung vÒ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn. C¸c chØ tiªu th-êng dïng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é tin cËy trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. 1.1. Kh¸i niÖm chung §é tin cËy cña hÖ thèng ®iÖn ®-îc hiÓu lµ kh¶ n¨ng cña hÖ thèng ®¶m b¶o viÖc cung cÊp ®Çy ®ñ vµ liªn tôc ®iÖn n¨ng cho c¸c hé tiªu thô ®iÖn víi chÊt l-îng (®iÖn ¸p, tÇn sè) hîp chuÈn. 1.2. Nh÷ng chØ tiªu ®Æc tr-ng cho qu¸ tr×nh háng hãc trong hÖ thèng ®iÖn Nghiªn cøu vÒ qu¸ tr×nh háng hãc x¶y ra trong hÖ thèng ®iÖn chÝnh lµ quan t©m ®Õn tÝnh lµm viÖc an toµn cña c¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®iÖn (hoÆc cña toµn hÖ thèng) hoµn thµnh chøc n¨ng quy ®Þnh trong ®iÒu kiÖn b×nh th-êng. Khi xÐt tÝnh chÊt nµy cÇn ®-a vµo nh÷ng chØ tiªu nh- x¸c suÊt lµm viÖc tin cËy, c-êng ®é sù cè, x¸c suÊt ®Ó hÖ lµm viÖc trong kho¶ng thêi gian quy ®Þnh... 1.2.1. X¸c suÊt lµm viÖc tin cËy: lµ x¸c suÊt kh«ng x¶y ra háng hãc trong giíi h¹n thêi gian lµm viÖc ®· cho. X¸c suÊt nµy cã thÓ tÝnh ®-îc trong kho¶ng thêi gian (0,t) bÊt kú theo c«ng thøc: p(0,t) = p(t) = P(Tt) (1.1) trong ®ã: T - ®¹i l-îng ngÉu nhiªn ®Æc tr-ng cho kho¶ng thêi gian tõ khi b¾t ®Çu lµm viÖc ®Õn lÇn háng hãc ®Çu tiªn (gäi lµ thêi gian lµm viÖc tin cËy). §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng t¶i vµ ®é tin cËy cña c¸c hÖ thèng cung cÊp ®iÖn LuËn v¨n tèt nghiÖp X¸c suÊt lµm viÖc tin cËy lµ mét trong nh÷ng ®Æc tr-ng ®Þnh l-îng quan träng cña s¶n phÈm. §èi lËp víi x¸c suÊt lµm viÖc tin cËy lµ x¸c suÊt háng hãc. 1.2.2. X¸c suÊt háng hãc: lµ x¸c suÊt cña sù kiÖn ®èi lËp (T t2) c-êng ®é háng hãc phô thuéc rÊt nhiÒu vµo thêi gian. LuËt ph©n bè mò ®-îc dïng kh¸ réng r·i khi nghiªn cøu ®é tin cËy cña c¸c phÇn tö v× nã ®¬n gi¶n vµ tiÖn lîi. §èi víi luËt ph©n bè mò, x¸c suÊt lµm viÖc tin cËy kh«ng phô thuéc vµo thêi gian lµm viÖc t tr-íc ®ã mµ phô thuéc vµo ®é dµi cña ®o¹n  ®ang xÐt: p (t, t + ) = e-. (1.10) C-êng ®é háng hãc thay ®æi tïy thuéc vµo ®iÒu kiÖn vµ chÕ ®é lµm viÖc. 1.2.5. Thêi gian lµm viÖc tin cËy trung b×nh: lµ kú väng to¸n häc cña ®¹i l-îng ngÉu nhiªn T.  mt  M [T ]   t. f (t )dt (1.11) 0 Ta cã f(t) = -p’(t) nªn cã thÓ biÓu diÔn mt qua p(t)  mt   t. p' (t )dt (1.12) 0 TÝnh tÝch ph©n tõng phÇn ta cã:   mt   t. p(t ) 0   p(t )dt 0 §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng t¶i vµ ®é tin cËy cña c¸c hÖ thèng cung cÊp ®iÖn LuËn v¨n tèt nghiÖp Sè h¹ng ®Çu tiªn cña vÕ ph¶i b»ng kh«ng v× ®èi víi mét l-îng ngÉu nhiªn cã kú väng to¸n häc h÷u h¹n th× khi t   x¸c suÊt p(t) gi¶m nhanh h¬n lµ møc t¨ng cña t. Khi ®ã:  mt   p(t )dt (1.13) 0 Nh- vËy thêi gian lµm viÖc tin cËy trung b×nh cã thÓ biÓu diÔn b»ng diÖn tÝch giíi h¹n gi÷a ®-êng cong p(t) víi c¸c trôc täa ®é. Gi¸ trÞ gÇn ®óng mt cã thÓ t×m theo c«ng thøc ®¸nh gi¸ m*t N mt  m  * t t i 1 i (1.14) N trong ®ã: ti – thêi gian lµm viÖc tin cËy cña ®èi t-îng thø i ; N – sè ®èi t-îng ®-îc ®-a ra thö nghiÖm. Khi hµm tin cËy cã d¹ng hµm mò, ta cã:  mt   e t dt  0 1  Nh- vËy ®èi víi luËt ph©n bè mò, thêi gian lµm viÖc tin cËy trung b×nh b»ng ®¹i l-îng nghÞch ®¶o cña c-êng ®é háng hãc. Khi Êy hµm tin cËy p(t) cã thÓ viÕt d-íi d¹ng: p(t )  e  t* mt (1.15) NÕu t << mt ta cã: p(t )  e  t* mt  1 t mt §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng t¶i vµ ®é tin cËy cña c¸c hÖ thèng cung cÊp ®iÖn (1.15a) LuËn v¨n tèt nghiÖp 1 t víi sai sè kh«ng v-ît qu¸ . 2  mt    2 1.2.6. §é t¸n x¹ cña thêi gian lµm viÖc tin cËy:     Dt   t2  M (T  mt ) 2  M T 2  M T   2  Dt   t 2 . f (t )dt  mt2  2. t. p(t )dt  mt2 0 (1.16) 0 §èi víi luËt ph©n bè mò th× trÞ sè thêi gian lµm viÖc tin cËy trung b×nh b»ng ®é lÖch trung b×nh b×nh ph-¬ng cña nã. Dt  1  2 1 ; t   (1.16a) TrÞ sè gÇn ®óng cña ®é t¸n x¹ cã thÓ t×m theo c«ng thøc: N Dt  Dt*   (t i 1 i  mt ) 2 N 1 (1.17) §é t¸n x¹ cho ta thÊy møc kh«ng æn ®Þnh cña thêi gian lµm viÖc tin cËy vµ còng lµ mét d÷ liÖu tin cËy quan träng. 1.3. Nh÷ng chØ tiªu ®Æc tr-ng cho qu¸ tr×nh söa ch÷a (phôc håi) TÝnh söa ch÷a ®-îc cña phÇn tö thÓ hiÖn bëi kh¶ n¨ng ng¨n ngõa, ph¸t hiÖn vµ lo¹i trõ sù cè nhê s¸ch l-îc tu söa ®Þnh kú hoÆc söa ch÷a phôc håi khi x¶y ra sù cè. C¸c chØ tiªu ®Æc tr-ng th-êng ®-îc quan t©m ®Õn khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh söa ch÷a ®ã lµ: thêi gian trung b×nh söa ch÷a sù cè, x¸c suÊt hoµn thµnh söa ch÷a trong kho¶ng thêi gian cho tr-íc.v.v... 1.3.1. X¸c suÊt hoµn thµnh söa ch÷a trong kho¶ng thêi gian cho tr-íc: lµ x¸c suÊt kh¾c phôc ®-îc háng hãc trong kho¶ng thêi gian cho tr-íc, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn söa ch÷a nhÊt ®Þnh. §ã lµ x¸c suÊt ®Ó cho thêi gian söa ch÷a (lµ mét ®¹i l-îng ngÉu nhiªn Ts) bÐ h¬n thêi gian t cho tr-íc: ps(t) = P (Ts - Xem thêm -