CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI TRUNG ÁP 1. Tổng quan độ tin cậy 1. Độ tin cậy và các khái niệm cơ bản a) Độ tin cậy - Độ tin cậy: là khả năng của đối tượng thực hiện đầy đủ chức năng của mình, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trước tương ứng với điều kiện và chế độ sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng trữ và chuyên chở đã được quy định.
- Khả năng làm việc: là trạng thái của đối tượng có thể thực hiện chức năng của mình, đảm bảo các thông số trong giới hạn đã được ghi trong tài liệu định mức kỹ thuật. - Hỏng hóc: là sự kiện phá hoại khả năng làm việc của đối tượng. - Khả năng có thể sửa chữa được: là tính chất của đối tượng thích ứng với việc đề phòng và phát hiện nguyên nhân gây hỏng hóc, với việc khắc phục hậu quả của hỏng hóc bằng cách tiến hành sửa chữa và phục vụ kỹ thuật. b) Xác suất làm việc tin cậy - là xác suất không xảy ra hỏng hóc trong giới hạn thời gian làm việc đã cho.
Xác suất này có thể tính được cho khoảng thời gian (0,t) bất kỳ theo công thức p(0. + Xác suất làm việc tin cậy là một trong những đặc trưng định lượng quan trọng của sản phẩm. Đối lập với xác suất làm việc tin cậy là xác suất hỏng hóc. c) Xác suất hỏng hóc - của sản phẩm là xác suất của sự kiện đối lập (T< t) được xác định theo công thức: q(t) = 1 - p(t) = P (T < t) ( 1-2) - Hàm q(t) là hàm phân bố (định luật phân bố tích phân) của đại lượng ngẫu nhiên T.
Dạng của các hàm p(t) và q(t) phụ thuộc vào tính chất bên trong của đối tượng và điều kiện làm việc của nó, đồng thời hàm p(t) là một hàm không tăng theo thời gian và p(t) → 0 khi t → ∞. Đồ thị biến thiên của các hàm p(t) và q(t) trình bày trên hình 1. 1 Trang 13 Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bố sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì Hình 1.1: Đồ thị các hàm p(t) và q(t) - Hàm p(t) của một đối tượng cho trước có thể tìm được bằng phương pháp thống kê theo công thức đánh giá xác suất của sự kiện. ( 1-3) - Trong đó: + n(t) - số đối tượng làm việc tin cậy cho đến thời điểm t.
+ N - số đối tượng cùng loại được mang ra thử nghiệm. + Việc thử nghiệm cần được tiến hành trong những điều kiện giống nhau sao cho hỏng hóc không phụ thuộc lẫn nhau. Mức chính xác của việc xác định xác suất làm việc tin cậy sẽ càng cao nếu số đối tượng được mang ra thử nghiệm càng lớn. + Cho trước các trị số t = ti khác nhau có thể tìm được bằng thực nghiệm các điểm p(t) tương ứng và xây dựng đồ thị của hàm p(t).
d) Mật độ xác suất của thời gian làm việc tin cậy - Mật độ xác suất của thời gian làm việc tin cậy T là đạo hàm của hàm q(t): ( 1-4) + trong đó f(t) - mật độ xác suất (luật phân bố vi phân) của đại lượng ngẫu nhiên T. + Đại lượng f(t) dt (phần tử xác suất) là xác suất mà đại lượng ngẫu nhiên T rơi vào đoạn t < T <t +dt, nghĩa là hỏng hóc của đối tượng xảy ra trên đoạn chính này. + Hàm f(t) có thể xác định bằng phương pháp thống kê như một biểu đồ xác suất như sau: có N đối tượng cùng loại được đưa ra thử nghiệm, số lượng Trang 14 Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bố sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì hỏng hóc ∆n(t) xảy ra trong khoảng thời gian (t ; t + ∆t) được ghi lại. Nếu biết được mật độ f(t) có thể dễ dàng tìm được số đối tượng hỏng hóc sau khoảng thời gian cho trước.
e) Cường độ hỏng hóc - Là mật độ xác suất có điều kiện của việc phát sinh hỏng hóc của các phần tử (đối tượng) không phục hồi, xác định đối với thời điểm đã cho với điều kiện là trước đó hỏng hóc chưa xảy ra. Cường độ hỏng hóc λ(t) xác định bằng: ( 1-6) - Hay có thể viết : ( 1-7) - Trong đó: + n(t) - số đối tượng còn làm việc tốt cho đến thời điểm t đang khảo sát + Hàm λ(t) là mật độ xác suất có điều kiện để phát sinh hỏng hóc của đối tượng ở thời điểm t tính với giả thiết là trước đó nó làm việc tin cậy. λ(t) ( 1-8) + Vế trái của đẳng thức là xác suất hỏng hóc xảy ra trên đoạn ( t ; t + dt), còn vế phải có thể xem như tích của xác suất làm việc tin cậy đến thời điểm t Trang 15 Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bố sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì với xác suất có điều kiện phát sinh hỏng hóc trên đoạn ( t ; t + dt ) tính với giả thiết rằng hỏng hóc đã không xảy ra trước thời điểm t. + Cường độ hỏng hóc có thể xác định bằng thống kê như là tỉ số giữa số hỏng hóc xảy ra trong một đơn vị thời gian với số đối tượng còn chưa hỏng hóc.
Tổng quan độ tin cậy cung cấp điện - Độ tin cậy cung cấp điện là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện năng. Nếu các chỉ tiêu về điện áp, tần số được đảm bảo nhưng điện năng không được cung cấp liên tục thì không những không đưa lại hiệu quả kinh tế mà còn gây thiệt hại, ảnh hưởng đến các hoạt động và an sinh xã hội. - Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối được hiểu là khả năng của hệ thống cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho hộ tiêu thụ, với chất lượng điện năng (điện áp và tần số) đảm bảo (đúng quy định). - Hệ thống là tập hợp các phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động cũng như tiến tới sự phát triển.
Đối với hệ thống điện, các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện. Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng nhất định và độ tin cậy hợp lý. Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất.
Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, các phần tử của hệ thống điện sau khi bị hỏng sẽ được phục hồi rồi đưa trở lại làm việc, do đó các trạng thái hỏng hóc của hệ thống cũng được phục hồi sau thời gian nhất định. - Phần tử là những bộ phận tạo thành hệ thống mà trong một quá trình nhất định, được xem như một tổng thể duy nhất không chia cắt được, đặc trưng bởi các thông số độ tin cậy chung, chỉ phụ thuộc các yếu tố bên ngoài như môi trường chứ không phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của phần tử. Đa số các phần tử của hệ thống điện là phần tử phục hồi. 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.
Mức đo độ tin cậy là xác suất hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định. Xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống (hay phần tử). Xác suất là đại lượng thống kê, do đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ thống (hay phần tử). Đấy là đối với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi.
Đối với hệ thống (hay phần tử) phục hồi như hệ thống điện và các phần tử của nó, khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục. Do đó độ tin cậy được đo bởi một đại Trang 16 Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bố sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì 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. - Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng được gọi chung là 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 như dưới đây. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống bao gồm: + Xác suất thiếu điện cho phụ tải, đó là xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện.
+ Xác suất thiếu điện trong thời gian phụ tải cực đại. + Điện năng thiếu (hay điện năng mất) cho phụ tải, đó là kỳ vọng điện năng phụ tải bị cắt do hỏng hóc hệ thống trong một năm. + Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện. + Thời gian mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm.
+ Số lần mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm. Các thông số liên quan đến việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện - Các thông số sau được coi là các thông số đầu vào để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy: + i: thứ tự một sự kiện mất điện. + e = Sự kiện mất điện + k = Số lần mất điện của một hộ tiêu thụ suốt thời gian nghiên cứu. + ri = Thời gian phục hồi của mỗi lần mất điện.
+ Pi = Tổng công suất phụ tải của các hộ tiêu thụ mỗi lần mất điện. + PT = Tổng công suất phụ tải toàn hệ thống điện. + Ei = Năng lượng không được cung cấp tới các hộ tiêu thụ mỗi lần mất + ET = Tổng điện năng yêu cầu của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát. + CI = Số hộ tiêu thụ đã bị mất điện ít nhất 1 lần.
+ CMI = Thời gian hộ tiêu thụ bị mất điện (tính bằng phút) + IMi = Số lần mất điện tạm thời. + IME = Số sự kiện mất điện tạm thời.