Tài liệu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện tuyên hóa tỉnh quảng bình

TRANG TÓ TẮT TIẾNG IỆT & TIẾNG ANH ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN TUYÊN HÓA-TỈNH QUẢNG BÌNH ọc viên : ỗ Việt Lâm huyên ngành : iện kỹ thuật Mã số: 8520201 Khóa: K34 Trường ại học Bách khoa - Tóm tắt – Trong sản xuất kinh doanh, ông ty iện lực Quảng Bình luôn đặt mục tiêu chất lượng điện năng lên hàng đầu, trong đó độ tin cậy cung cấp điện là một tiêu chí quan trọng cần phải đạt được. Từ mục tiêu trên, tác giả đã thực hiện đề tài đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Tuyên Hóa- Tỉnh Quảng Bình. Trong nghiên cứu này, tác giả đã thống kê cường độ hỏng hóc của các thiết bị trên lưới điện thuộc iện lực Quảng Bình và từ đó, tác giả sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy (SA F , SA D , A F , A D ), phân tích số liệu, thông tin mất điện khách hàng trên từng xuất tuyến cho lưới điện phân phối trung áp huyện Tuyên óa. Từ kết quả tính toán trên phần mềm PSS/ADEPT, tác giả đã phân tích đánh giá độ tin cậy hiện trạng, từ đó đề xuất lắp đặt bổ sung các thiết bị phân đoạn trên các xuất tuyến để nâng cao độ tin cậy cho lưới điện iện lực Tuyên óa. Từ giải pháp đã được đề xuất, tác giả đã chứng minh hiệu quả của giả pháp đề xuất thông qua việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy và so sánh với độ tin cậy hiện trạng cho lưới điện iện lực Tuyên óa. Kết quả so sánh cho thấy rằng giải pháp đề xuất đã nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và đáp ứng được độ tin cậy yêu cầu từ ông ty iện lực Quảng Bình. Từ ó – iện lực Tuyên óa; lưới điện phân phối, độ tin cậy; giải pháp; SA D ; SA F . PROPOSAL OF SOLUTIONS TO ENHANCE THE POWER SUPPLY RELIABILITY OF THE DISTRIBUTION GRID OF TUYEN HOA POWER BRANCHQUANG BINH PROVINCE Abstract - In production and business, Quang Binh Power Company always sets the power quality issue to the top, in which, power supply reliability is an important target to be achieved. From the above objective, the author has implemented the topic of calculation and proposal of schemes to enhance the reliability criteria of the distribution grid of Tuyen Hoa Branch of Quang Binh Power Company. In this study, the author had collected the failure data of all equipment in Quang Binh Power ompany’s distribution grid to calculate the equipment failure rate and then author used PSS/ADEPT software to calculate the reliability (SAIFI , SAIDI, CAIFI, CAIDI), data analysis, information on power outages of customers on all feeders of Tuyen oa Branch’s distribution grid. From these results, author had analyzed and evaluated the current reliability criterions and then author suggested to install additionally some segmentation devices such as Recloser, F O…etc. on the feeders to improve grid reliability. From the proposed scheme, the author demonstrated the effectiveness of the proposed solution by calculating again the reliability criteria of Tuyen oa Branch’s distribution grid and comparing its results with the current reliability. The comparison of results show that with the proposed solution, the power supply reliability of Tuyen oa Branch’s distribution grid is enhanced and satisfies the power supply reliability criteria required by Quang Binh Power Company. Key words – Tuyen Hoa Power branch, distribution grid, reliability, solution, SAIDI, SAIFI ỤC LỤC TRANG BÌA LỜ AM OA TRA TÓM TẮT T Ế V ỆT & T Ế A MỤ LỤ DAN MỤ DA MỤ DA MỤ Á Ữ V ẾT TẮT Á BẢ Á Ì MỞ ẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................. 1 3. ối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 1 4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 2 6. ấu trúc của luận văn ............................................................................................ 2 ƯƠ 1. TỔ QUA VỀ Ộ T ẬY U ẤP Ệ LƯỚ Ệ P Â P Ố .................................................................................................................... 3 1.1. TỔ QUA VỀ Ộ T ẬY ........................................................................... 3 1.1.1. ịnh nghĩa ....................................................................................................... 3 1.1.2. ác chỉ tiêu độ tin cậy các phần tử ................................................................. 4 1.1.3. Biểu thức tính toán độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy .............................. 12 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ Ộ TIN ẬY ............................................. 16 CHƯƠNG 2. Ệ TR V Ộ TIN ẬY LƯỚ Ệ T UỘ Ệ LỰ TUYÊN HÓA ................................................................................................................ 17 2.1. Ệ TR LƯỚ Ệ P Â P Ố Ệ LỰ TUYÊ ÓA ................ 17 2.1.1. iới thiệu chung lưới điện trên địa bàn iện lực Tuyên óa quản lý ......... 17 2.1.2. ặc điểm ...................................................................................................... 18 2.1.3. Phụ tải: .......................................................................................................... 22 2.2. Ộ T ẬY U ẤP Ệ ÃT Ự Ệ ỦA Ệ LỰ TUYÊ HÓA............................................................................................................................... 23 ƯƠ 3. TÍ TOÁ Á Ỉ T ÊU Ộ T ẬY O LƯỚ Ệ Ệ LỰ TUYÊ ÓA BẰ P Ầ MỀM PSS/ADEPT .............................................. 26 3.1. Ớ T ỆU P Ầ MỀM PSS/ADEPT ............................................................. 26 3.1.1. hức năng cơ bản của phần mềm ................................................................. 26 3.1.2. Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT......................................................... 27 3.1.3. Dữ liệu phục vụ tính toán độ tin cậy ............................................................. 27 3.1.4. Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT ................... 33 3.2. ÁP DỤ TÍ TOÁ ỘT ẬY O LƯỚ Ệ T UỘ Ệ LỰ TUYÊN HÓA ................................................................................................................ 36 3.2.1. Dữ liệu tính toán ........................................................................................... 36 3.2.2. Tính toán độ tin cậy cho các xuất tuyến ....................................................... 38 3.2.3. ộ tin cậy toàn lưới điện phân phối iện lực Tuyên óa: .......................... 46 3.2.4. hận xét đánh giá ........................................................................................ 46 ƯƠ 4. Á Ả P ÁP Â AO Ộ T ẬY TRO LƯỚ Ệ P Â P Ố Ệ LỰ TUYÊ 4.1. P Â TÍ Á UYÊ ÓA ...................................................................... 48 Â Ả ƯỞ Ế ỘT ẬY ỦA LƯỚ ÓA ....................................................................... 48 Ệ Ệ LỰ TUYÊ 4.1.1. Yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện ........................................... 48 4.1.2. guyên nhân sự cố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện phân phối iện lực Tuyên óa ............................................................................................................... 48 4.2. Ề XUẤT Ả P ÁP Â AO Ộ T ẬY Á XUẤT TUYẾ ........ 49 4.2.1. Xuất tuyến 471 ồng Lê ............................................................................... 49 4.2.2. Xuất tuyến 472 ồng Lê ............................................................................... 52 4.2.3. Xuất tuyến 471 Minh ầm ............................................................................ 53 4.2.4. Xuất tuyến 472 Minh ầm ............................................................................ 55 4.2.5. Xuất tuyến 475 Văn óa............................................................................... 57 4.3. Á Á ỘT ẬY SAU K T Ự Ệ Ả P ÁP ........................ 58 KẾT LUẬ V K Ế Ị ....................................................................................... 62 DA MỤ T L ỆU T AM K ẢO ...................................................................... 64 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 65 QUYẾT Ị AO Ề T LUẬ VĂ T SĨ (BẢ SAO) BẢ SAO KẾT LUẬ ỦA Ộ Ồ , BẢ SAO Ậ XÉT ỦA Á P Ả BỆ . DANH ỤC CÁC CHỮ L PP : Lưới điện phân phối. XT : Xuất tuyến. TBA : Trạm biến áp MBA : Máy biến áp. Z : IẾT TẮT ường dây MC : Máy cắt DCL : Dao cách ly. TBP : Thiết bị phân đoạn. EVN : Tập đoàn iện lực Việt am. EVNCPC: Tổng ông ty iện lực miền Trung TR : Thời gian trung bình sự cố. TS : Thời gian trung bình sửa chữa. SAIFI : hỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống. SAIDI : hỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống. CAIDI : hỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng. CAIFI : hỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng. BQ K : Bảo quản định kỳ. T : IEEE : ộ tin cậy. nstitute of Electrical and Electronics Engineers (Viện kỹ thuật điện - điện tử) T PT : ệ thống điện : Phần tử. DANH ỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Khối lượng iện lực Tuyên óa quản lý .....................................................17 Bảng 2.2: Khối lượng các xuất tuyến 22kV iện lực Tuyên Hóa quản lý ...................22 Bảng 2.3: Kế hoạch EVNCPC giao cho Công ty iện lực Quảng Bình đến năm 2020 .................................................................................................................24 Bảng 2.4: Thực hiện độ tin cậy của iện lực Tuyên óa năm 2015-2018 ..................25 Bảng 3.1: Thanh ghi dữ liệu độ tin cậy. ........................................................................34 Bảng 3.2: Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện 22kV iện lực Tuyên óa ..........36 Bảng 3.3: Thông số độ tin cậy của các phần tử trên L PP do sự cố. ...........................37 Bảng 3.4: Thông số độ tin cậy của các phần tử trên L PP do BQ K .........................38 Bảng 3.5: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 471 ồng Lê .................................38 Bảng 3.6: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 472 ồng Lê .................................41 Bảng 3.7: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 471 Minh ầm ..............................43 Bảng 3.8: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 472 Minh ầm ..............................44 Bảng 3.9: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 475 Văn óa .................................44 Bảng 3.10: ộ tin cậy trên các xuất tuyến do sự cố ......................................................46 Bảng 3.11: ộ tin cậy trên các xuất tuyến do sửa chữa. ...............................................46 Bảng 3.12: Kết quả tính toán độ tin cậy cho toàn iện lực Tuyên óa ........................46 Bảng 3.13: hỉ tiêu độ tin cậy iện lực Tuyên óa phải đạt được năm 2018 .............46 Bảng 4.1: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 471 ồng Lê sau khi áp dụng các giải pháp ............................................................................................51 Bảng 4.2: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 472 ồng Lê sau khi áp dụng các giải pháp ............................................................................................53 Bảng 4.3: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 471 Minh ầm sau khi áp dụng các giải pháp ............................................................................................54 Bảng 4.4: ộ tin cậy cho xuất tuyến 472 Minh cầm sau khi áp dụng các giải pháp ....55 Bảng 4.5: ộ tin cậy cho xuất tuyến 475 Văn óa sau khi áp dụng các giải pháp ......57 Bảng 4.6: ác chỉ tiêu về độ tin cậy của các xuất tuyến sau khi áp dụng giải pháp .....58 Bảng 4.7: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu về độ tin cậy của iện lực Tuyên óa hiện trạng và sau khi thực hiện giải pháp .................................................................58 Bảng 4.8: Bảng so sánh các chỉ tiêu về độ tin cậy của iện lực Tuyên óa hiện trạng và sau khi thực hiện giải pháp .................................................................59 DANH ỤC CÁC HÌNH ình 1.1: ồ thị xác suất .................................................................................................6 ình 1.2: ường cong cường độ sự cố ...........................................................................8 ình 1.3: Trục thời gian thông số dòng sự cố ...............................................................10 ình 2.1: Bản đồ hành chính uyện Tuyên óa ..........................................................17 ình 2.2: ầu chì tự rơi .................................................................................................19 Hình 2.3: Dao cách ly (DCL) .......................................................................................20 ình 2.4: Dao cắt có tải tiếp điểm hở ...........................................................................20 ình 2.5: Dao cắt có tải tiếp điểm kín ..........................................................................21 ình 2.6: Recloser của ShinSung và tủ điều khiển SEL 351 .......................................21 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối iện lực Tuyên Hóa...........................23 Hình 3.1: Thiết lập thông số mạng lưới........................................................................28 ình 3.2: ộp thoại network properties ........................................................................29 ình 3.3: ộp thoại thuộc tính nút Source ....................................................................30 ình 3.4: ộp thoại thuộc tính nút tải ...........................................................................30 ình 3.5: ộp thoại thuộc tính đoạn đường dây. ..........................................................31 ình 3.6: ộp thoại thuộc tính máy biến áp .................................................................31 ình 3.7: ộp thoại thuộc tính nút tải điện năng ..........................................................32 ình 3.8: ộp thoại thuộc tính thiết bị đóng cắt ...........................................................32 ình 3.9: ác chọn lựa cho các bài toán độ tin cậy cung cấp điện ...............................33 ình 3.10: Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT 35 ình 3.11: Xuất tuyến 471 ồng Lê trên PSS/ADEPT ................................................39 ình 3.12: Kết quả độ tin cậy do sự cố XT471 ồng Lê ..............................................39 ình 3.13: Kết quả độ tin cậy do BQ K XT471 ồng Lê ...........................................40 Hình 3.14: Xuất tuyến 472 ồng Lê trên PSS/ADEPT ................................................40 ình 3.15: Kết quả độ tin cậy do sự cố XT472 ồng Lê ..............................................41 Hình 3.16: Kết quả độ tin cậy do BQ K XT472 ồng Lê ...........................................41 ình 3.17: Xuất tuyến 471 Minh ầm trên PSS/ADEPT .............................................42 ình 3.18: Kết quả độ tin cậy do sự cố XT471 Minh ầm ..........................................42 ình 3.19: Kết quả độ tin cậy do BQ K XT471 Minh ầm .......................................42 ình 3.20: Xuất tuyến 472 Minh ầm ..........................................................................43 ình 3.21: Kết quả độ tin cậy do sự cố XT472 Minh ầm ..........................................44 ình 3.22: Kết quả độ tin cậy do BQ K XT472 Minh ầm .......................................44 ình 3.23: Xuất tuyến 475 Văn óa .............................................................................45 ình 3.24: Kết quả độ tin cậy do sự cố XT475 Văn óa .............................................45 ình 3.25: Kết quả độ tin cậy do BQ K XT475 Văn óa..........................................45 ình 4.1: Sơ đồ xuất tuyến 471 ồng Lê sau khi áp dụng giải pháp ............................50 ình 4.2: ộ tin cậy XT471 ồng Lê (BQ K) sau khi thực hiện giải pháp ...............51 ình 4.3: ộ tin cậy XT471 ồng Lê (sự cố) sau khi thực hiện giải pháp ..................51 ình 4.4: Sơ đồ xuất tuyến 472 ồng Lê sau khi áp dụng giải pháp ............................52 ình 4.5: ộ tin cậy XT472 ồng Lê (sự cố) sau khi thực hiện giải pháp ..................53 ình 4.6: ộ tin cậy XT472 ồng Lê (BQ K) sau khi thực hiện giải pháp ...............53 ình 4.7: Sơ đồ xuất tuyến 471 Minh ầm sau khi áp dụng giải pháp. .......................54 ình 4.8: ộ tin cậy XT471 Minh ầm (sự cố) sau khi thực hiện giải pháp ...............55 ình 4.9: ộ tin cậy XT471 Minh ầm (BQ K) sau khi thực hiện giải pháp ............55 ình 4.10: Sơ đồ xuất tuyến 472 Minh ầm khi áp dụng giải pháp .............................56 ình 4.11: ộ tin cậy XT472 Minh ầm (sự cố) sau khi thực hiện giải pháp .............56 ình 4.12: ộ tin cậy XT472 Minh ầm (BQ K) sau khi thực hiện giải pháp ..........57 ình 4.13: Sơ đồ xuất tuyến 475 Văn óa khi áp dụng giải pháp ................................57 ình 4.14: ộ tin cậy XT475 Văn óa (sự cố) sau khi thực hiện giải pháp ................58 ình 4.15: ộ tin cậy XT475 Văn óa (BQ K) sau khi thực hiện giải pháp .............58 ình 4.16: So sánh SA F của lưới điện iện lực Tuyên óa ......................................60 ình 4.17: So sánh SA D của lưới điện iện lực Tuyên óa .....................................60 1 Ở ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI hỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện là chỉ tiêu chính trong hoạt động SXKD của các công ty phân phối điện lực, cụ thể là ông ty iện lực Quảng Bình. Theo nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện ngày càng trở nên quan trọng, nó thể hiện mức độ quan tâm của ngành iện đối với khách hàng, trong đó việc đảm bảo nguồn điện liên tục cũng như việc phát hiện nhanh chóng và xử lý sự cố để khôi phục cấp điện là rất quan trọng. Tuyên óa là một huyện miền núi phía tây của tỉnh Quảng Bình, phía Bắc giáp các huyện ương khê, ẩm Xuyên và Kỳ Anh của tỉnh à Tĩnh, phía Tây giáp huyện Minh oá và nước bạn Lào, phía am giáp huyện Bố Trạch, phía ông giáp huyện Quảng Trạch của tỉnh Quảng Bình. Tính đến thời điểm 31/12/2017, dân số toàn huyện là 78.560 người, phân bố trên 19 xã, 1 thị trấn, đa số là người dân tộc kinh, ngoài ra có người Mã Liềng sống quy tụ trong 5 bản của 2 xã Thanh oá, Lâm oá gồm 113 hộ, 462 khẩu và 9 hộ. iện lực Tuyên óa được giao quản lý vận hành kinh doanh bán điện trên địa bàn huyện Tuyên óa bao gồm 17 xã, 01 thị trấn (02 xã : Lâm óa và gư óa do iện lực Minh óa và iện lực Quảng Trạch quản lý bán điện). Lưới điện do iện lực Tuyên óa quản lý nằm trên địa hình quản lý phức tạp, nhiều đường dây đi qua những vùng núi cao, vực thẳm gây ra nhiều sự cố mất điện thường xuyên và thời gian mất điện lớn cho các hộ tiêu thụ. ể giảm thiểu số lần mất điện và tăng thời gian cung cấp điện cho phụ tải, việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện thuộc iện lực Tuyên Hóa quản lý và từ đó đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cho iện lực Tuyên Hóa là hết sức cần thiết. Vì vậy, luận văn này sẽ đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Tuyên Hóa tỉnh Quảng Bình. ỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện hiện trạng. - ề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy làm việc cho lưới điện phân phối huyện Tuyên Hóa – tỉnh Quảng Bình. 2. 3. ĐỐI TƯỢNG À PHẠ I NGHIÊN CỨU 3.1 Đ i t ợng nghiên cứu - Lưới điện phân phối iện lực Tuyên óa. 3.2 Phạm vi nghiên cứu - ộ tin cậy cung cấp điện của lưới điện thuộc iện lực Tuyên óa. 2 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu về đặc điểm kinh tế xã hội và kết cấu lưới điện hiện trạng trên địa bàn của iện lực Tuyên Hóa quản lý. - Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện phân phối do iện lực Tuyên Hóa quản lý. - ghiên cứu lý thuyết tính toán độ tin cậy của LPP có cấu trúc hình tia. - Tính toán và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện iện lực Tuyên Hóa – tỉnh Quảng Bình sử dụng chương trình PSS/ADEPT. - ề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối iện lực Tuyên Hóa – tỉnh Quảng Bình. 5. Ý NGH A KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI âng cao độ tin cậy cung cấp điện là nhiệm vụ trọng tâm của ngành iện, được tập trung chỉ đạo thực hiện, với các chỉ tiêu, nhiệm vụ cụ thể cho từng ơn vị thành viên. âng cao độ tin cậy cung cấp điện nằm trong nỗ lực chung của ngành iện cũng như các đơn vị thành viên nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp, quản lý tốt các nguồn lực của hà nước vì mục tiêu phát triển bền vững, đáp ứng các yêu cầu cấp bách cũng như những mục tiêu trung và dài hạn mà hính phủ yêu cầu đối với Tập đoàn iện lực Việt am. ề tài đặt trọng tâm vào việc tính toán, đánh giá và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện Tuyên óa sẽ góp phần quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho ông ty iện lực Quảng Bình nói chung và iện lực Tuyên óa nói riêng. Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Tuyên Hóa góp phần phát triển kinh tế - xã hội của huyện Tuyên óa. 6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN N goài phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, luận văn gồm 4 chương: hương 1: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối hương 2: iện trạng và độ tin cậy lưới điện thuộc iện lực Tuyên óa hương 3: Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện iện lực Tuyên Hóa bằng phần mềm PSS/ADEPT. hương 4: ác iải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối huyện Tuyên Hóa. Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Ề ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1 1 TỔNG QUAN Ề ĐỘ TIN CẬY [1], [2] 1.1.1 Đị ĩ ộ tin cậy là chỉ tiêu then chốt trong sự phát triển kỹ thuật, đặc biệt là khi xuất hiện những hệ thống phức tạp nhằm hoàn thành những chức năng quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. ộ tin cậy của phần tử hoặc cả hệ thống được đánh giá một cách định lượng dựa trên hai yếu tố cơ bản: tính làm việc an toàn và tính sữa chữa được. ộ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng hợp chuẩn. ộ tin cậy của các phần tử là yếu tố quyết định độ tin cậy của hệ thống. Có hai loại phần tử: phần tử không phục hồi và phần tử phục hồi. Trong hệ thống điện thì các phần tử được xem là các phần tử phục hồi. Với hệ thống nói chung và hệ thống điện nói riêng độ tin cậy được định nghĩa chung có tính chất kinh điển như sau: Độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định. ối với hệ thống điện, độ tin cậy được đánh giá thông qua khả năng cung cấp điện liên tục và đảm bảo chất lượng điện năng. Như vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể trong khoảng thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh cụ thể nhất định. ệ thống điện là hệ thống phục hồi, nên khái niệm về khoảng thời gian xác định không còn mang ý nghĩa bắt buộc vì hệ thống làm việc liên tục. Do vậy độ tin cậy được đo bởi một đại lượng thích hợp hơn đó là độ sẵn sàng. Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ. ộ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ và được tính bằng tỉ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động. Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, đó là xác suất để hệ thống hay phần tử ở trạng thái hỏng. ối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (hay độ tin cậy) hoặc độ không sẵn sàng chưa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các bài toán cụ thể, do đó phải sử dụng thêm nhiều chỉ tiêu khác cũng có tính xác suất để đánh giá. Hệ t điệ và các p ầ tử: ệ thống là tập hợp những phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực 4 hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất sự hoạt động cũng như sự phát triển. Trong HT các phần tử là máy phát điện, MBA, đường dây…nhiệm vụ của HT là sản xuất và truyền tải phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. iện năng phải đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng pháp định như điện áp, tần số, và độ tin cậy hợp lý ( TC không phải là một chỉ tiêu pháp định, nhưng xu thế phải trở thành một chỉ tiêu pháp định với mức độ hợp lý nào đó). HT phải được phát triển một cách tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất.  Về mặt TC, HT là một hệ phức tạp, thể hiện ở các điểm: - Số lượng các phần tử rất lớn. - ấu trúc phức tạp. - Rộng lớn trong không gian. - Phát triển không ngừng theo thời gian. - Hoạt động phức tạp. Vì vậy T thường được quản lý phân cấp, để có thể quản lý, điều khiển phát triển, cũng như vận hành một cách hiệu quả. T là hệ thống phục hồi, các phần tử của nó có thể bị hỏng sau khi được phục hồi lại đưa vào hoạt động. Phần tử là một bộ phận tạo thành hệ thống mà trong quá trình nghiên cứu T , nó được xem như là một tổng thể không chia cắt được (ví dụ như linh kiện, thiết bị…) mà độ tin cậy cho trước, hoặc dựa trên những số liệu thống kê. Phần tử ở đây có thể hiểu theo một cách rộng rãi hơn. Bản thân phần tử cũng có thể cấu trúc phức tạp, nếu xét riêng nó là một hệ thống. Ví dụ: MF là một hệ thống rất phức tạp nếu xét riêng nó, nhưng khi nghiên cứu T của T ta có thể xem MF là một phần tử với các thông số đặc trưng có T như cường độ hỏng hóc, thời gian phục hồi, xác suất để MF làm việc an toàn trong khoảng thời gian quy định…đã được xác định. a số phần tử của hệ thống là phần tử phục hồi. Tính phục hồi của phần tử thể hiện khả năng ngăn ngừa phát triển và loại trừ sự cố như sách lược Bảo quản định kỳ (BQ K) hoặc sữa chữa phục hồi khi sự cố. 1.1.2 Cá ỉ ti độ ti ậ á p ầ tử ác chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sữa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hằng năm trung bình T của phụ tải. 1.1.2.1 Đối với phần tử không phục hồi Phần tử không phục hồi chỉ làm việc cho đến lần hỏng đầu tiên. Thời gian làm việc của phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời 5 gian phục vụ (là đại lượng ngẫu nhiên), vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trước. a . Thời gian vận hành an toàn . iả sử ở thời điểm t = 0 phần tử bắt đầu làm việc và đến thời điểm t = sự cố, khoảng thời gian t = phần tử bị được gọi là thời gian làm việc an toàn của phần tử. một đại lượng ngẫu nhiên có thể nhận mọi giá trị trong khoảng 0 là . iả thiết trong khoảng thời gian khảo sát t, phần tử xảy ra sự cố với xác suất Q(t). Khi đó ta có hàm phân bố: Q(t) = P { < t} (1.1) ghĩa là phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian t vì P{ < t} là xác suất phần tử làm việc an toàn trong khoảng thời gian nhỏ hơn khoảng thời gian khảo sát t. iả thiết Q(t) liên tục và tồn tại một hàm mật độ xác suất q(t) được xác định theo biểu thức sau: q(t) q(t) = lim Δt dQ(t) dt 1 P(t τ Δt 0 (1.2) t Δt) (1.3) Từ đó ta có: t Q(t) q(t) dt 0 (1.4) Q(0) = 0 ; Q( ) =1 b. Độ tin cậy của phần tử Bên cạnh hàm phân phối Q(t) mô tả xác xuất sự cố của phần tử, thường sử dụng hàm P(t) để mô tả độ tin cậy của phần tử theo định nghĩa: P(t) = 1-Q(t) = P( > t) (1.5) hư vậy P(t) là xác suất để phần tử vận hành an toàn trong khoảng thời gian t, vì thời gian làm việc an toàn của phần tử > t Từ (1.5) và (1.6) ta có: 6 P(t) q(t)dt t P ' (t) (1.6) q(t) Từ đó ta có : Q( ) =1 ; P( ) = 0. ồ thị xác suất P(t) và Q(t) được vẽ trên hình (1.1) P(t),Q(t) 1 Q(t) P(t) t Hình 1.1: Đồ thị xác suất c. Cường độ sự cố (t) (t) là một trong những khái niệm cơ bản quan trọng khi nghiên cứu độ tin cậy. Với t đủ nhỏ thì (t). (t) chính là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm t sẽ bị sự cố trong khoảng thời gian t tiếp theo. ay nói cách khác đó là số lần sự cố trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian t. λ(t) = lim Δt P(t < t+ t / 1 P(t Δt 0 τ t Δt)/τ t) (1.7) > t ): Là xác suất để phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t đến (t+ t) với điều kiện phần tử đó đã làm việc tốt đến thời điểm t. ọi A là sự kiện phần tử bị sự cố trong khoảng thời gian từ t đến t. B là sự kiện phần tử đã làm việc tốt đến thời điểm t. Theo lý thuyết xác suất, xác suất giao giữa 2 sự kiện A và B là: P(A B) = P(A).P(B/A) = P(B).P(A/B) Hay là : P(A/B) = P(A B) P(B) Vì B A nên A B = A 7 P(A/B) = P(A) P(B) hư vậy ta có: P(t < t+ t/ > t ) = P(t τ t Δt) P(τ t) 1 P(t τ t Δt) . Δt P(τ t) 0 λ(t) lim Δt λ(t) lim Δt 1 .P(t τ Δt 1 t Δt). P(τ t) 0 (t) = q(t) q(t) P(t) 1 Q(t) (1.8) ông thức (1.9) cho ta quan hệ giữa 4 đại lượng: ường độ sự cố (t), hàm mật độ q(t), hàm phân bố Q(t), và độ tin cậy P(t). Theo (1.7) ta đã có : P’(t) = - q(t) = - (t).P(t) => dP(t) dt λ(t).P(t) dP(t) λ(t).dt P(t) t dP(t) t λ(t).dt lnP(t) lnP(0) lnP(t). 0 P(t) 0 Vì lnP(0) = 0 (do P(0) = 1) t λ(t)dt P(t) e 0 (1.9) ây là công thức cơ bản cho phép tính được độ tin cậy của phần tử không phục hồi khi đã biết cường độ sự cố, còn cường độ sự cố này được xác định nhờ phương pháp thống kê quá trình sự cố của phần tử trong quá khứ. ối với T thường sử dụng điều kiện: (t) = = hằng số (thực tế nhờ BQ K) Do đó: P(t) = e- t Q(t) = 1-e- t q(t) = .e- t 8 Một trong những lĩnh vực cần quan tâm khi nghiên cứu độ tin cậy của phần tử (hoặc của hệ) là xác định quan hệ của cường độ sự cố theo thời gian. Theo nhiều số liệu thống kê thấy rằng quan hệ của cường độ sự cố với thời gian thường có dạng như hình vẽ sau: Thời điểm bảo dưỡng λ(t) λ(t) (2) tb (1) I II t t III Hình 1.2a Hình 1.2b Hình 1.2: Đường cong cường độ sự cố ường cong cường độ sự cố được chia làm 3 giai đoạn (hình 1.2a). - Miền : Mô tả giai đoạn chạy thử của phần tử. hững sự cố ở giai đọan này thường do chế tạo, vận chuyển. Tuy giá trị (t) ở giai đoạn này cao nhưng thời gian kéo dài nhỏ. hờ chế tạo và nghiệm thu có chất lượng, giá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này có thể giảm nhiều. - Miền : Mô tả giai đoạn sử dụng bình thường của phần tử. ây cũng là giai đoạn chủ yếu của tuổi thọ phần tử. Ở giai đoạn này, các sự cố thường xảy ra ngẫu nhiên, đột ngột do nhiều nguyên nhân khác nhau, vì vậy thường giả thiết cường độ sự cố bằng hằng số. - Miền : Mô tả giai đoạn làm việc của phần tử khi đã già cỗi. Khi này những sự cố thường xảy ra ngẫu nhiên còn do tính tất yếu của hiện tượng thoái hoá, già cỗi. iá trị cường độ sự cố trong giai đoạn này là hàm tăng theo thời gian (xảy ra sự cố khi t tiến đến vô cùng). ối với các phần tử phục hồi như ở hệ thống điện, các phần tử này có các bộ phận luôn bị già hóa nên (t) luôn là hàm tăng nên phải áp dụng các biện pháp bảo dưỡng định kỳ (BD K) để phục hồi độ tin cậy của phần tử. Sau khi bảo dưỡng định kỳ, phần tử lại có độ tin cậy như ban đầu. Bảo dưỡng định kỳ làm cho cường độ sự cố có giá trị quanh một giá trị trung bình tb (h 1.2b). 9 Khi xét khoảng thời gian dài ta có thể xem: (t) = tb = const để tính toán độ tin cậy. Tổng quát có thể hình dung quan hệ (t) theo thời gian như là sự hợp thành của hai quá trình mâu thuẫn (1) và (2) diễn ra đối với phần tử (hình 1.2a). Quá trình biểu diễn bằng đường (1) trên hình vẽ mô tả các kết quả điều khiển, quản lý, sửa chữa phần tử, nhằm mục đích làm giảm cường độ sự cố, kéo dài tuổi thọ cho phần tử. Quá trình biểu diễn bằng đường (2) trên hình vẽ mô tả kết quả tác động của ngoại cảnh đến phần tử, dẫn đến làm tăng cường độ sự cố lên, giảm tuổi thọ và làm tan rã phần tử. d. Thời gian trung bình làm việc an toàn của phần tử T lv Tlv được định nghĩa là giá trị trung bình của thời gian làm việc an toàn dựa trên số liệu thống kê về của nhiều phần tử cùng loại, nghĩa là Tlv là kỳ vọng toán của đại lượng ngẫu nhiên : T lv P ' (t)tdt T lv 0 E[τ[ T lv d P(t)dt dt 0 t = const thì P(t) = e - e λt dt 0 (1.10) 0 tdP(t) 0 T lv ếu (t) = t.q(t)dt t P(t).t 0 P(t)dt P(t)dt 0 (1.11) 0 (phân bố mũ) 1 e λt d( λt) λ0 1 λt e 0 λ 1 λ T lv (1.12) Khi đó độ tin cậy của phần tử không phục hồi có dạng: t P(t) = e 1.1.2.2 Đối với phần tử có phục hồi T lv (1.13) 10 Vì đặc biệt trong hệ thống điện phần lớn các phần tử là phục hồi, nên ta tiếp tục xét một số đặc trưng độ tin cậy của phần tử có phục hồi. ối với những phần tử có phục hồi, trong thời gian sử dụng, khi bị sự cố sẽ được sửa chữa và phần tử được phục hồi. Trong một số trường hợp để đơn giản thường giả thiết là sau khi phục hồi phần tử có độ tin cậy bằng khi chưa xảy ra sự cố. hững kết luận ở mục trên ta đã xét đều đúng với phần tử có phục hồi khi sự làm việc của nó trong khoảng thời gian đến lần sự cố đầu tiên. hưng khi xét sau lần phục hồi đầu tiên sẽ phải dùng những mô hình khác. hững chỉ tiêu cơ bản về độ tin cậy của phần tử phục hồi: a. Thông số dòng sự cố Thời điểm xảy ra sự cố và thời gian sửa chữa sự cố tương ứng đều là những đại lượng ngẫu nhiên, có thể mô tả trên trục thời gian như hình vẽ sau. T3 T2 T1 1 T4 3 2 Hình 1.3: Trục thời gian thông số dòng sự cố Trong đó: T1,T2,T3,T4,... biểu thị các khoảng thời gian làm việc an toàn của các phần tử giữa các lần sự cố xảy ra. 1, 2, 3,...là thời gian sửa chữa sự cố tương ứng. ịnh nghĩa thông số dòng sự cố: ω(t) lim Δt Trong đó P(t < 1 P(t τ Δt 0 t Δt) (1.14) t + t) là xác suất để phần tử xảy ra sự cố trong khoảng thời gian t đến t + t. So với cường độ sự cố, ở đây không đòi hỏi điều kiện phần tử phải làm việc tốt từ đầu đến thời điểm t mà chỉ cần đến thời điểm t phần tử đang làm việc, điều kiện này luôn luôn đúng vì phần tử là phục hồi. iả thiết xác suất của thời gian làm việc an toàn Tlv của phần tử có phân bố mũ, với cường độ sự cố bằng const, khi đó khoảng thời gian giữa 2 lần sự cố liên tiếp T 1, T2... 11 cũng có phân bố mũ và dòng sự cố tối giản. Vậy thông số của dòng sự cố là: (t) = (t) = = const. b. Thời gian trung bình giữa 2 lần sự cố T lv Là kỳ vọng toán của T1, T2,T3,... ,Tn. Với giả thiết T tuân theo luật phân bố mũ . 1 Tlv = E(t) = λ (1.15) c. Thời gian trung bình sửa chữa sự cố T S TS là kỳ vọng toán của 1, 2, 3... (thời gian sửa chữa sự cố) ể đơn giản ta cũng xem xác suất của TS cũng tuân theo phân bố mũ. Khi đó tương tự đối với xác suất làm việc an toàn của phần tử P(t) = e- t , ta có thể biểu thị xác suất ở trong khoảng thời gian t phần tử đang ở trạng thái sự cố nghĩa là sửa chữa chưa kết thúc. Xác suất đó có giá trị: H(t) Trong đó e μt (1.16) = 1/ TS là cường độ phục hồi sự cố [1/năm] Từ đây có thể viết xác suất để sửa chữa được kết thúc trong khoảng thời gian t đó là hàm xác suất: G(t) 1 H(t) μt 1 e (1.17) Và hàm mật độ phân bố xác suất là: g(t) dG(t) dt μe μt (1.18) ếu phần tử có tính sửa chữa cao thì TS càng nhỏ ( càng lớn) nghĩa là chỉ sau một khoảng thời gian ngắn phần tử đã có thể khôi phục lại khả năng làm việc. d. Hệ số sẵn sàng ệ số sẵn sàng A là phân lượng thời gian làm việc trên toàn bộ thời gian khảo sát của phần tử: ệ số A có dạng: A Tlv Tlv Ts μ μ λ (1.19) A chính là xác suất duy trì sao cho ở thời điểm khảo sát bất kỳ, phần tử ở trạng thái làm việc (đôi khi còn gọi là xác suất làm việc của phần tử). 12 e. Hàm tin cậy của phần tử R(t) Là xác suất để trong khoảng thời gian t khảo sát phần tử làm việc an toàn với điều kiện ở thời điểm đầu (t = 0) của khoảng thời gian khảo sát đó, phần tử đã ở trạng thái làm việc. Vậy R(t) là xác suất của giao 2 sự kiện: - Làm việc tốt tại t = 0 - Tin cậy trong khoảng 0 đến t Nên : R(t) = A. P(t) => R(t) A.e λt (1.20) 1.1.3 Biể t ứ tí t á độ ti ậ v á ỉ ti độ ti ậ Cá t ô ơ bả Trong tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy theo IEEE 1366, ý nghĩa của các thông số, hỉ tiêu trong công thức tính toán như sau: i: biểu thị một sự kiện ngừng cấp điện. ri : thời gian khôi phục đối với mỗi sự kiện ngừng cấp điện. CI: tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống. CMi: số phút khách hàng bị ngừng cấp điện. IMi: số lần ngừng cấp điện thoáng qua. IME: số sự kiện ngừng cấp điện thoáng qua. Ni: số khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu đối với sự kiện i. Nmi: số khách hàng bị ngừng cấp điện thoáng qua đối với sự kiện i. NT: Li: LT: CN: tổng số khách hàng phục vụ cho các khu vực. tải bị cắt đối với một sự kiện ngừng cấp điện. tổng tải được cung cấp. tổng số khách hàng có một lần ngừng cấp điện vĩnh cửu trong thời kỳ báo cáo. CNT(k>n): Tổng số khách hàng có hơn n lần ngừng cấp điện vĩnh cửu và sự kiện ngừng cấp điện vĩnh cửu trong thời kỳ báo cáo. k: số lần ngừng cấp điện thể hiện bởi một khách hàng riêng lẻ trong thời kỳ báo cáo. TMED: giá trị ngưỡng để xác định ngày sự kiện đặc biệt. 1.1.3.1. Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu 1.1.3.1.1 Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống SAIFI hỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình của hệ thống cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu bao nhiêu lần trong thời kỳ báo cáo (thưòng là trong một năm). Về mặt toán học, SAIFI được xác định như sau: 13 Tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống SAIFI = Tổng số khách hàng của hệ thống (1.21) ông thức tính toán : Ni SAIFI NT CI NT (1.22) Trong đó: Ni NT : số khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu đối với sự kiện i. : tổng số khách hàng được cấp điện, được xác định bằng tổng số khách hàng của hệ thống phân phối. CI : tổng số lần mất điện khách hàng của hệ thống. 1.1.3.1.2. Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIDI) hỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của hệ thống cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp điện vĩnh cửu bao nhiêu giờ trong thời kỳ báo cáo (thưòng là trong một năm). Tổng số giờ mất điện khách hàng của hệ thống SAIDI = (1.23) Tổng số khách hàng của hệ thống Công thức tính toán : SAIDI ri N i CMI (1.24) NT NT 1.1.3.1.3. Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của khách hàng (CAIDI) Tổng số giờ mất điện khách hàng của hệ thống CAIDI = (1.25) Tổng số khách hàng bị ngừng cấp điện Công thức tính toán : CAIDI ri N i Ni SAIDI (1.26) SAIFI 1.1.3.1.4.Chỉ tiêu tổng thời gian ngừng cấp điện trung bình khách hàng (CTAIDI) Tổng số giờ mất điện khách hàng của hệ thống CTAIDI = (1.27) Tổng số khách hàng có một lần ngừng cấp điện Công thức tính toán : CTAIDI ri N i CN (1.28) Tổng số khách hàng có một lần ngừng cấp điện được xác định bằng cách cộng dồn tất cả các khách hàng có bị ngừng điện. Mỗi khách hàng được tính chỉ 1 lần bất kể có 1, 2 hay nhiều lần bị ngừng điện.