Đang tải... (xem toàn văn)
Độ tin cậy là xác suất làm việc tốt của một thiết bị trong một chu kỳ dưới các điều kiện vận hành đã được thử nghiệm.Các chỉ số bổ sung của hệ thống là:Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI)Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình hệ thống (SAIDI)Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình khách hàng (CAIFI)Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình khách hàng (CAIDI)Chỉ tiêu khả năng sẳn sàng cung cấp (ASAI)Chỉ tiêu khả năng khôngsẳn sàng cung cấp (ASUI)Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng (ENS)Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng trung bình (AENS)
1 LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ĐIỆN CÁC ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 1000 Isolator Manual TSS=0.5 Breakers 2km 500 500 3km 5km 500 Tie-Switch Manual TSS=2hr 5km 4 SAIFI=0.8 SAIDI=1.7 CAIFI=1.0 CAIDI=2.125 1 2 3 A B C D 2 NỘI DUNG 1. ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 4 1.1: Độ tin cậy là gì 4 1.2: Có 4 phần liên quan đến độ tin cậy 4 1.3: Độ tin cậy của hệ thống điện 4 1.4: Đáp ứng hệ thống 4 1.5: An ninh hệ thống 4 1.6: Các lĩnh vực chức năng 4 1.7: Các mức đánh gía độ tin cậy đáp ứng tĩnh. 5 1.7.1: Mức thứ nhất: 5 1.7.2: Mức thứ hai: 5 1.7.3: Mức thứ ba: 5 1.8: Các ký hiệu trong độ tin cậy: 5 1.9: Chỉ số hệ thống (System Indices) 6 1.10: Xác định các chỉ số tin cậy 6 1.11: Các thuật ngữ cơ bản của hỏng hóc, cắt thiết bị và ngừng cung cấp điện 6 1.11.1: Sự cố hỏng hóc: 7 1.11.2: Cắt thiết bị: 7 1.11.3: Ngừng cung cấp điện: 7 1.12: Các chỉ số tại nút tải –hệ thống phân phối 8 1.13: Tính toán , r và U 8 1.14: Khả năng sẳn sàng làm việc của thiết bị 9 1.15: Tổng quan cơ bản về độ tin cậy của hệ thống phân phối 10 1.16: Định nghĩa các chỉ tiêu độ tin cậy: 11 1.16.1: SAIFI (Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống) 11 1.16.2: SAIDI (Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống) 11 1.16.3: CAIFI (Tần suất mất điện trung bình của khách hàng) 11 1.16.4: CAIDI (thời gian mất điện trung bình của khách hàng) 11 1.16.5: ASAI 11 1.16.6: ENS = L a(i). u i 12 1.16.7: AENS 12 1.16.8: ACCI 12 1.16.9: ASIFI 12 1.16.10: ASIDI – Load Based 12 1.16.11: MAIFI 13 1.16.12: CEMIn 13 1.16.13: CEMSMIn 13 2. CÁC TÍNH TOÁN CƠ BẢN CHO MẠNG HÌNH TIA 15 2.1: Nguyên tắc tính toán: 15 2.2: Các chỉ số độ tin cậy cơ bản –tại nút tải: 15 2.2.1: Ảnh hưởng của bảo vệ đường dây phân phối. 19 2.2.2: Ảnh hưởng của cầu dao phân đoạn: 21 2.2.3: Ảnh hưởng tác động nhầm của bảo vệ. 22 2.2.4: Ảnh hưởng của chuyển nguồn 24 3 2.3: Các ví dụ tính toán độ tin cậy khác 27 2.3.1: Mạng hình tia đơn giản 28 2.3.2: Mạng thực tế khác: 29 2.3.3: Nếu có khách hàng trước nhánh rẽ: 30 2.3.4: Thêm nhánh: (KHÔNG DAO CÁCH LY) 30 2.3.5: Anh hưởng của hư hỏng bảo vệ: 31 2.4: Kết quả trong trường hợp cơ bản 32 2.5: Anh hưởng của cầu chì phía nhánh rẽ 33 2.6: Nâng cao độ tin cậy bằng cách lắp thêm hai dao cách ly 34 2.7: Anh hưởng của bảo vệ tác động sai 35 2.8: Chuyển tải sang nguồn dự trữ 36 2.8.1: Chuyển tải không bị hạn chế bởi nguồn dự trữ 36 2.8.2: Tác động của hạn chế chuyển nguồn – 60% 37 2.8.3: Đường dây song song được cung cấp bởi một nguồn. 39 2.8.4: Thêm vào một máy cắt phân đoạn 40 2.8.5: Thêm vào 1 dao cách ly : 41 2.8.6: Thêm vào 2 dao cách ly và máy cắt phân đoạn: 42 2.8.7: Thêm vào 3 dao cách ly và máy cắt phân đoạn: 43 4 1. ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 1.1: Độ tin cậy là gì Độ tin cậy là xác suất làm việc tốt của một thiết bị trong một chu kỳ dưới các điều kiện vận hành đã được thử nghiệm. 1.2: Có 4 phần liên quan đến độ tin cậy Định nghĩa sau đây được chia thành 4 phần cơ bản: Xác suất tự nhiên Chế độ làm việc thích hợp (tuỳ thuộc vào các u cầu) Thời gian cung cấp cơng suất liên tục Các điều kiện vận hành (có thể khác nhau) 1.3: Độ tin cậy của hệ thống điện Phân loại thành hai hướng cơ bản Đáp ứng hệ thống An ninh hệ thống 1.4: Đáp ứng hệ thống Liên quan đến khả năng làm việc của máy phát, lưới truyền tải, lưới phân phối trong việc cung cấp điện tới khách hàng. Sự đáp ứng sẽ liên quan đến các điều kiện tĩnh của hệ thống. 1.5: An ninh hệ thống An ninh hệ thống nói lên khả năng đáp ứng với các nhiễu loạn xảy ra trong chính hệ thống đó, do vậy liên quan với hệ thống ở trạng thái động. Chú ý rằng hầu hết tất cả các kỹ thuật hiện có dùng vào việc tính tốn độ tin cậy của hệ thống điện nằm trong phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh. 1.6: Các lĩnh vực chức năng Các phần khác nhau của hệ thống điện được đánh giá riêng biệt với nhau theo khu vực chức năng tính tốn. MÁY PHÁT TRUYỀN TẢI PHÂN PHỐI 5 1.7: Các mức đánh gía độ tin cậy đáp ứng tĩnh. MÁY PHÁT TRUYỀN TẢI PHÂN PHỐI MỨC III MỨC II MỨC I 1.7.1: Mức thứ nhất: Nghiên cứu về khả năng của hệ máy phát cấp điện cho tải. Hệ thống truyền tải khơng được xét đến ở mức này. Chỉ số tin cậy của mức thứ nhất là Chỉ Số Dự Báo Mất Tải (LOLE) và Chỉ Số Dự Báo Thiếu Năng lượng Cung Cấp (LOEE). 1.7.2: Mức thứ hai: Nghiên cứu về hệ thống phát và hệ thống truyền tải cung cấp năng lượng tại các nút tải. Các nghiên cứu này là đánh giá hỗn hợp của hệ thống. Chỉ số của mức II mang tính tồn cục hay tại một thanh cái cung cấp điện gồm có tần suất, thời gian, phụ tải và năng lượng. 1.7.3: Mức thứ ba: Liên quan tới cã phát điện, truyền tải, phân phối để xác định sự tương xứng của tồn hệ thống cung cấp đến khách hàng. Chỉ số của mức thứ ba này la tại điểm tiêu thụ và các chỉ số hệ thống gồm có tần suất, thời gian, tải và năng lượng. 1.8: Các ký hiệu trong độ tin cậy: S = hệ thống (system) A = trung bình (average) C = khách hàng (customer) Tính tốn Hằng năm Bởi hệ thống Bởi điều độ miền. 6 Bởi các Điện Lực. Phân loại Duy trì Thoáng qua Khách hàng Phụ tải Trung bình. Xác định. 1.9: Chỉ số hệ thống (System Indices) Có thể tính các chỉ tiêu hoạt động cung cấp để miêu tả có tính thống kê những hoạt động trước đó của hệ thống. Các chỉ số bổ sung này có thể được tính toán bằng cách sử dụng các chỉ số cơ bản và số lượng khách hàng và tải kết nối tại mỗi điểm trong hệ thống. Các chỉ số bổ sung của hệ thống là: Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình hệ thống (SAIDI) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình khách hàng (CAIFI) Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình khách hàng (CAIDI) Chỉ tiêu khả năng sẳn sàng cung cấp (ASAI) Chỉ tiêu khả năng khôngsẳn sàng cung cấp (ASUI) Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng (ENS) Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng trung bình (AENS) Các chỉ tiêu trên cũng có thể được tính toán để dự báo khả năng làm việc trong tương lai. 1.10: Xác định các chỉ số tin cậy 1.11: Các thuật ngữ cơ bản của hỏng hóc, cắt thiết bị và ngừng cung cấp điện Sự cố hỏng hóc. Cắt điện, do thao tác người vận hành: Cưỡng bức, từng phần, theo lịch, Quá độ. Mất điện, do sự cố: lâu dài, thoáng qua, tạm thời. 7 1.11.1: Sự cố hỏng hóc: Sự cố hỏng hóc là trạng thái của một phần tử hệ thống mà nó không hoạt động như mong muốn. Kết quả là phải cắt phần tử đó ra khỏi hệ thống. Tuy nhiên không phải mọi hỏng hóc đều đưa đến cắt điện. 1.11.2: Cắt thiết bị: Mô tả trạng thái của thiết bị khi nó không được hoạt động vì một số các lý do liên quan đến thiết bị đó. Cắt cưỡng bức: là hậu quả do các điều kiện khẩn cấp liên quan đến thiết bị cần phải cắt tức thời, hoặc tự đông như thiết bị bảo vệ rơle, hoặc thao tác đóng cắt,hoặc do tác động sai của thiết bị bảo vệ hay người vận hành thao tác sai. Cắt theo lịch: thiết bị đưa ra khỏi vận hành theo thời gian định trước, thông thường khi có bảo trì, sửa chữa hoặc xây dựng. Cắt cưỡng bức ngắn hạn: do các sự cố thoáng qua gây ra, các thiết bị có thể được đưa vào vận hành trở lại tự động khi các CB, máy cắt tự đóng lại, hoặc khi thay thế cầu chì. Cắt cưỡng bức do vận hành: do các sự cố không thể tự giải trừ được cần phải sửa chữa thiết bị trước khi đưa vào vận hành. Ví dụ: khi xảy ra phóng điện làm chọc thủng cách điện , vì vậy cần sửa chữa hay thay thế trước khi đưa vào vận hành. 1.11.3: Ngừng cung cấp điện: Mất điện một hay nhiều khách hàng. Nguyên nhân là do một hay nhiều thiết bị cắt khỏi vận hành. Mất điện định kỳ: Mất điện gây ra do cắt theo lịch. Mất điện cưỡng bức: gây ra do cắt cưỡng bức. Thời gian mất điện: khoảng thời gian từ lúc bắt đầu cắt điện khách hàng cho đến khi phục hồi lại cho khách hàng đó. Mất điện thoáng qua: Mất điện có thời gian nhỏ, thiết bị được đưa vào vận hành trở lại, do bộ phận giám sát điều khiển tự động hay bằng tay bởi người vận hành có thể thao tác tức thời. Mất điện duy trì: là các trường hợp còn lại không thuộc loại mất điện thoáng qua. 8 1.12: Các chỉ số tại nút tải –hệ thống phân phối Độ tin cậy liên quan đến hoạt động tại điểm cung cấp cho khách hàng, có nghĩa là ở tại các nút tải. Các chỉ số cơ bản được sử dụng để ước lượng độ tin cậy của lưới phân phối là: Cường độ sự cố nút tải (lamda) Thời gian cắt trung bình (r) – (để sửa chữa) Thời gian cắt hàng năm (U) 1.13: Tính toán , r và U Sử dụng thông số cường độ sự cố và thời gian sửa chữa cuả phần tử cùng kết hợp với thời gian phục hồi của hệ thống khác. Các chỉ số này được dùng để ước lượng hoạt động của hệ thống trong tương lai. Chúng cũng đo lường hoạt động trong quá khứ. Biết rằng các chỉ số này tại nút tải không thõa mãn toàn bộ sự hiểu biết về hoạt động của hệ thống. Do đó cần thiết phải mở rộng các chỉ số, gồm có: gián đoạn tải trung bình (L) và năng lượng trung bình không được cung cấp (E) tại mỗi nút tải. Các đặc điểm hỏng hóc của phần tử. Cường độ hỏng hóc của phần tử : Cường độ hỏng hóc (t): Xác suất có điều kiện để một thiết bị làm việc trước thời gian t và phát triển thành sự cố trong đỏn vị thời gian At thời điểm t. Hàm cường độ hỏng hóc của thiết bị công suất. Dạng hình “lòng máng”và được chia thành 3 giai đoạn: thời kỳ đầu, thời kỳ vận hành, thời kỳ thoái hóa Trong khoảng thời gian vận hành, cướng độ hỏng hóc là hằng số. Giai đoạn mới xuất xưởng Giai đoạn ổn định Giai đoạn lão hoá Thời gian 9 Cường độ hỏng hóc: là số sự cố trên đơn vị thời gian. Cường độ hỏng hóc thường được biểu diễn số sự cố xảy ra trên mỗi km chiều dài trong một năm. Các thiết bị điện lực như máy phát,máy biến áp,đường dây đều có thể sửa chửa để làm việc lại.Trong thời gian phục vụ chúng có các trạng thái như:vận hành,sự cố,sửa chửa,quy hoạch,bảo trì,… Cường độ sửa chửa của phần tử: Cường độ sửa chửa được xác định tương tự như cường độ hỏng hóc. Thời gian trung bình giửa hỏng hóc hay thời gian trung bìnhvận hành an toàn (MTBF). m = 1/ Thời gian sửa chữa trung bình (MTTR) r = 1/ Chu kỳ sự cố T = m + r 1.14: Khả năng sẳn sàng làm việc của thiết bị Hệ số sẵn sàng: A = Hệ số không sẵn sàng (FOR): A = U = FOR = UP (in) Down (out) m 1 r 1 Down m1 r1 m2 r2 m3 T1 T2 T3 Fig:Mô hình hai trạng thái 10 Ví dụ 1: Công ty phân phối có 7500 máy biến áp phân phối đang vận hành trong chu kỳ 10 năm, 140 máy biến áp bị hỏng vì nhiều lý do khác nhau. Một số lượng nhỏ của chúng có thể được sửa chữa, nhưng hầu hết các số còn lại đều phải thay bằng máy mới. Thời gian thay thế hoặc sửa chữa sẽ được ghi lại. Cộng tất cả các thời gian sửa chữa của 140 máy sẽ cho thời gian tổng cộng là 7500 giờ. Từ các số liệu này chúng ta tính: 750010 140 = 0,019 1 /giờ 1 m = 530 giờ 140 7360 r = 52,6giờ = 0,006 năm r 1 = 167 1 /năm. 530006,0 530 A = 0,999989 530006,0 006,0 = 0,000011 = 6phút/năm .Điều này có thể được giải thích như sau: Mỗi máy biến áp co xác suất 0.0019 xảy ra hư hỏng trong năm tới. Sau khi xảy ra sự cố, thời gian sửa chữa hoặc thay thế là 52.6 giờ. Mỗi máy biến áp sẽ không vận hành, tính trung bình là 6 phút 1 năm. Chú ý rằng chú ta đã sử dụng các số liệu đã hoạt động trước đó để dự đoán kết quả tương lai. Đây là cơ sở cho việc phân tích độ tin cậy: giả sử rằng hoạt động bình quân trong quá khứ sẽ đánh giá các hoạt động trong tương lai 1.15: Tổng quan cơ bản về độ tin cậy của hệ thống phân phối Độ tin cậy được xác định bởi số lượng và thời gian xảy ra sự cố trong hệ thống. Giảm thiểu các sự cố sẽ làm tăng độ tin cậy Độ tin cậy được kiểm tra bằng cách sử dụng các chỉ số dựa trên cường độ sự cố và thời gian sửa chữa trung bình. [...]... nghĩa các chỉ tiêu độ tin cậy: 1.16.1: SAIFI (Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống) SAIFI cho biết thơng tin về tần suất trung bình các lần mất điện duy trì trên mỗi khách hàng của một vùng cho trước Tổng số khác h hàng bò mất điện Tổng số khác h hàng có điện N N C i N N i i i i – cường độ sự cố Ni – số lượng khách hàng tại nút thứ i 1.16.2: SAIDI (Thời gian ngừng cung cấp điện. .. thơng tin về tần suất trung bình mất điện duy trì Số kVA kết nối vào hệ thống bò mất ASIFI Tổng số kVA nối vào hệ thống được cấp điện 1.16.10: ASIDI – Load Based Chỉ số này được xây dựng có cùng ý tưởng với ASIFI, nhưng nó thơng tin về thời gian trung bình mất điện duy trì của hệ thống Số phút mất điện ASIDI Tổng số kVA nối vào hệ thống được cấp điện 12 1.16.11: MAIFI Chỉ số này tương tự như SAIFI, ... tham số cơ bản khi tính tóan độ tin cậy là: cường độ hỏng hóc trong năm i và thời gian sửa chữa trung bình MTTRi hay ri 2.2: Các chỉ số độ tin cậy cơ bản –tại nút tải: Cường độ sự cố trung bình, s s = i Thời gian mất điện trung bình hàng năm Us: Us = I ri rs Us r i i s i Thời gian sửa chữa trung bình, rs Ví dụ 3: (Dự đốn hệ thống) Xét hệ thống trong hình 1, chỉ số độ tin cậy. .. Tổng cộng 1,2 2,75 3,3 SAIFI= 1,15 SAIDI= 2,58 CAIDI= 2,23 ASUI=0,000294 ASAI=0,999706 ENS=35,2 MWh/yr AENS=11,7 KWh/ customer yr Trong trường hợp này chỉ số độ tin cậy tại các nút A,B,C được cải tiến, càng gần nguồn độ tin cậy càng cao Độ tin cậy tại nút D khơng thay đổi khi hư hỏng đoạn d bởi vì tác động của dao cách ly khơng làm thay đổi trạng thái phụ tải nút D 2.2.3: Ảnh hưởng tác động nhầm của bảo vệ... 3000 SAIDI= 1000 x(3, 6 4, 4 4) 4 3000 CAIDI =SAIDI /SAIFI= 3,33 2.6: Nâng cao độ tin cậy bằng cách lắp thêm hai dao cách ly Isolator(defined as Manual in DRA) * R 0, 0, 0.5, 1, 0 NODE 1 NODE 2 Số lượng khách hàng 3000 SAIFI =1,2 SAIDI =3,18 CAIDI= 2,65 Điề u nà y cho phép một số tải có thể phục hồi sau 0,5h vớ i bấ t kỳ sự cố nào trên nhánh chính NODE 3 SAIFI= 1 SAIDI= 1,85 CAIDI= 1,85 NODE 7 NODE 4 SAIFI= 1,4... 3000 SAIDI= 1000 x(1,85 3, 7 4) 3,18 3000 CAIDI =SAIDI /SAIFI= 2,65 2.7: Anh hưởng của bảo vệ tác động sai Fuse(defined as Fuse in DRA) *R 0, 0, 0, 0.9, 0, 0 NODE 1 NODE 2 Số lượng khách hàng 3000 SAIFI= 1,28 SAIDI= 3,22 CAIDI= 2,52 Cầu chì tác động sai ảnh hưởng lên các tải khác Đoạn Nút 6 NODE 3 NODE 5 NODE 4 SAIFI= 1,1 SAIDI= 1,9 CAIDI= 1,73 SAIFI= 1,46 SAIDI= 3,73 CAIDI= 2,55 NODE 6 NODE 7 Nút 7 SAIFI= 1,28... ïc Số giờ khác h hàng yêu cầu cấp điện N 8760 u N N 8760 i i i i ASUI = 1 – ASAI 1.16.6: ENS = La(i).ui Tổng điện năng khơng được cung cấp bởi hệ thống La(i) – Cơng suất tải trung bình tại nút thứ i ui – thời gian cắt điện hằng năm 1.16.7: AENS Điện năng trung bình khơng được cung cấp Tổng điện năng không được cung cấp Tổng số khác h hàng được cấp điện 1.16.8: L u N a(i) i i ACCI Chỉ. .. thoáng qua Tổng số khách hàng được cấp điện 1.16.13: CEMSMIn Chỉ số này dùng để theo dõi số lượng n khách hàng mất điện kéo dài và mất điện thống qua của một tập các khách hàng riêng biệt Mục đích của nó là giúp nhận biết những khó khăn của khách hàng mà khơng thể thấy được khi sử dụng chỉ số trung bình CEMSMIn Số khách hàng trải qua n lần mất điện duy trì Tổng số khách hàng được cấp điện Ví dụ 2:... xén điện năng trung bình của khách hàng ACCI 1.16.9: Tổng điện năng không được cung cấp Tổng số khác h hàng bò ảnh hưởng ASIFI Chỉ số này chủ yếu tính tốn độ tin cậy dựa trên cơng suất thay vì dựa trên số lượng khách hàng Chỉ số này quan trọng đối với phần lớn các khách hàng cơng nghiệp hay thương mại Nó còn được dùng cho các mạng cơng cộng ở đó thể loại khách hàng khơng đa dạng lắm Tương tự như SAIFI, ... 1000 SAIDI= 0 x1, 2 1000 x1, 2 1, 2 1000 CAIDI =SAIDI /SAIFI= 3,0 CAIFI= 0,4x1000/1000=0,4 28 2.3.2: Mạng thực tế khác: Dao cách ly có ảnh hưởng đến độ tin cậy khơng ? Khơng Khi có sự cố trên nhánh rẽ ta mất 0,5h để cơ lập điểm sự cố, và cần 2h để sữa chữa Vì vậy, sự cung cấp cho khách hàng khơng được cải thiện SAIFI= 0.4x1000/1000=0.4 SAIDI= 1.2x1000/1000=1.2 Isolator : * R 0, 0, 0.5, 1, 0, 0 CAIDI =SAIDI /SAIFI= 3.0 . 1 ,2 0,3 4 1 ,2 4 0 ,2 4 0,8 0 ,2 4 0,8 a 0 ,2 2 0,4 0 ,2 2 0,4 b 0,6 2 1 ,2 0,6 2 1 ,2 c 0,4 2 0,8 0,4 2 0,8 d 0 ,2 2 0,4 0 ,2 2 0,4 Tổng cộng 2, 2 2, 73 6 2, 2. 0 ,2 4 0,8 0 ,2 4 0,8 2 0,1 4 0,4 0,1 4 0,4 3 0,3 4 1 ,2 0,3 4 1 ,2 4 0 ,2 4 0,8 0 ,2 4 0,8 a 0 ,2 2 0,4 0 ,2 2 0,4 b 0,6 2 1 ,2 0,6 2 1 ,2 c 0,4 2 0,8 0,4 2. phân đoạn: 21 2. 2.3: Ảnh hưởng tác động nhầm của bảo vệ. 22 2. 2.4: Ảnh hưởng của chuyển nguồn 24 3 2. 3: Các ví dụ tính toán độ tin cậy khác 27 2. 3.1: Mạng hình tia đơn giản 28 2. 3 .2: Mạng