Chương 1 Tổng quan Chương 2 Cơ sở lý thuyết Chương 3 Đánh giá độ tin cậy Tỉnh Hậu Giang Chương 4 Áp dụng phần mềm tính toán độ tin cậy Tỉnh Hậu Giang Chương 5 Kết luận và hướng phát triển của đề tài Trần Ngọc Nam 7 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối ở Việt Nam Công tác quản lý ĐTC cậy trong lưới điện phân phối được thực hiện theo qui định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN). Theo qui định, ĐTC của lưới điện phân phối được đánh giá qua suất sự cố đối với đường dây và trạm biến áp. Các qui định này đã mang lại nhiều cải thiện tích cực về chất lượng cung ứng điện trên toàn hệ thống, cũng như tác động tích cực đến ý thức trách nhiệm trong đội ngũ cán bộ là công tác quản lý kỹ thuật vận hành HTĐ. Tuy nhiên, việc đánh giá ĐTC cung cấp điện qua suất sự cố còn một số bất cập sau: Chỉ tiêu suất sự cố chỉ cho biết số lần mất điện (do sự cố) trung bình của hệ thống.
Chỉ tiêu này không thể hiện được số lần và thời gian mất điện của KH, lượng công suất và điện năng không cung cấp được. Do vậy, ta không thể tính toán các thiệt hại do mất điện gây ra và có biện pháp thích hợp để giảm số lần và thời gian mất điện của KH. Chỉ tiêu suất sự cố nêu trên không phản ánh hiệu quả kinh tế đem lại từ các dự án, cải tạo lưới điện, lắp đặt các hệ thống tự động phân đoạn sự cố cũng như hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối, đặc biệt là sự cần thiết phải xây dựng các mạch liên lạc giữa các trạm nguồn, các mạch vòng cung cấp điện để giảm thời gian mất điện cũng như hạn chế số hộ mất điện, hạn chế lượng điện năng và công suất không cung cấp được do sự cố hoặc thao tác hay bảo dưỡng thí nghiệm định kỳ. Để giải quyết vấn đề trên, ngoài chỉ tiêu suất sự cố cần bổ sung các chỉ tiêu liên quan đến số lần xảy ra ngừng cấp điện và thời gian duy trì ngừng cung cấp điện nhằm lượng hóa được ĐTC lưới điện phân phối.
Từ các chỉ tiêu định lượng, có thể xác định được các thiệt hại do sự cố ngừng cấp điện đối với ngành điện cũng như đối với KH cũng như có một chính sách hoặc kế hoạch đầu tư nâng cao ĐTC của lưới điện một cách thích hợp, thỏa hiệp hài hòa giữa lợi ích ngành điện và KH cũng như của toàn xã hội. Trần Ngọc Nam 8 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết Tổ chức IEEE (Institule Electrical and Electronic Engineers) đã xây dựng một số chỉ số để đánh giá ĐTC cung cấp điện. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đánh giá ĐTC lưới điện phân phối của mình thông qua các chỉ tiêu ĐTC theo tiêu chuẩn IEEE 1366 như: Luật về lưới điện phân phối của Philippin – 2001 sử dụng các chỉ tiêu ĐTC SAIDI, SAIFI, MAIFI; Luật về lưới điện phân phối của Úc – 2006 sử dụng các chỉ tiêu ĐTC SAIDI, SAIFI, MAIFI, CAIDI; các nước Mỹ, Thái Lan, Malaisia,… đều sử dụng các tiêu chuẩn này. Ở nước ta, Bộ Công Thương đã ban hành thông tư 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 quy định HTĐ phân phối.
Trong thông tư thì các tiêu chuẩn vận hành lưới điện phân phối cũng sử dụng các chỉ tiêu ĐTC theo tiêu chuẩn IEEE 1366.2 Chỉ số độ tin cậy trong hệ thống phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 ĐTC trong hệ thống phân phối có thể được mô tả qua hai bộ chỉ số ĐTC. Đó là chỉ số ĐTC điểm tải và chỉ số ĐTC của hệ thống.1 Chỉ số độ tin cậy điểm tải Trong chỉ số ĐTC điểm tải thì có ba chỉ số độ tin cậy cơ bản để diễn tả sự cung cấp điện liên tục của hệ thống nguồn đến điểm tải. Đó là tỷ lệ hư hỏng (λ), thời gian hư hỏng trung bình (r) và thời gian mất điện trung bình hàng năm (U). Chỉ số hư hỏng cho chúng ta biết được số lần hư hỏng tại điểm tải đó trong một năm.
Thời gian mất điện trung bình là thời gian mất điện trung bình tại điểm tải đó do một sự hư hỏng ảnh hưởng đến điểm tải. Thời gian mất điện trung bình hằng năm tại một điểm tải ước tính thông qua chỉ số hư hỏng và thời gian hư hỏng trung bình, đây là tổng thời gian tải mất điện. Ba chỉ số này là dự kiến và không tuyệt đối chính xác, về lâu dài cần tính toán giá trị trung bình và phân phối xác suất.2 Chỉ số độ tin cậy hệ thống Ba chỉ số ĐTC của điểm tải rất quan trọng đứng trên quan điểm KH. Nếu đứng trên quan điểm hệ thống thì hiệu suất của hệ thống được đánh giá qua các chỉ số ĐTC hệ thống.
Các chỉ số này phản ánh đầy đủ thông tin về hệ thống phân phối. Các chỉ số như sau: Trần Ngọc Nam 9 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết a. Chỉ tiêu tần suất ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống (System Average Interruption Frequency Index: SAIFI) Chỉ tiêu này được định nghĩa là giá trị trung bình gián đoạn phục vụ KH trong một năm. Nó được tính bởi tỷ số giữa tổng số KH bị ngừng cung cấp điện trên tổng số KH được phục vụ.
i i Tæng sè kh¸ch hµng bÞ ngõng cung cÊp (λ .1) Tæng sè kh¸ch hµng phôc vô Ni Trong đó λi là tỷ lệ hỏng hóc của điểm tải thứ i Ni là số lượng khách hàng tại điểm tải thứ i b. Chỉ tiêu tần suất trung bình ngừng cung cấp điện của khách hàng (Customer Average Interruption Frequency Index: CAIFI) Chỉ tiêu này được định nghĩa là giá trị trung bình gián đoạn cho mỗi KH bị gián đoạn trong một năm. Nó được tính bởi tỷ số giữa tổng số KH bị ngừng cung cấp điện trên tổng số KH bị ảnh hưởng. CAIFI Tæng sè kh¸ch hµng bÞ ngõng cung cÊp (λ i .2) Tæng sè phô t¶ i bÞ ¶ nh h-ëng N'i Trong đó λi là tỷ lệ hỏng hóc của điểm tải thứ i Ni là số lượng khách hàng tại điểm tải thứ i N’i là số khách hàng bị ảnh hưởng c.
Chỉ tiêu thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống (System Average Interruption Duration Index: SAIDI) Chỉ tiêu này được định nghĩa là thời gian gián đoạn trung bình cho mỗi KH được phục vụ trong một năm. Nó được tính bằng tỷ số giữa tổng thời gian ngừng cung cấp điện cho KH trên tổng số KH được phục vụ. SAIDI Tæng thêi gian ngõng cung cÊp cho kh¸ch hµng (U i .3) Tæng sè kh¸ch hµng Ni Trần Ngọc Nam 10 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết Trong đó Ni là số lượng khách hàng tại điểm tải thứ i Ui là thời gian mất điện hàng năm d. Chỉ tiêu thời gian trung bình gián đoạn của khách hàng (Customer Average Interruption Duration Index: CAIDI) Chỉ tiêu này được định nghĩa là thời gian gián đoạn trung bình cho KH bị gián đoạn trong một năm.
Nó được tính bằng tỷ số giữa tổng thời gian ngừng cung cấp điện cho KH trên tổng số KH bị mất điện. CAIDI Tæng thêi gian ngõng cung cÊp cho kh¸ch hµng (U i .4) Tæng sè kh¸ch hµng bÞ ngõng cung cÊp (i Ni ) Trong đó λi là tỷ lệ hỏng hóc của điểm tải thứ i Ni là số lượng khách hàng tại điểm tải thứ i Ui là thời gian mất điện hàng năm e. Chỉ tiêu độ tin cậy (Average Service Available Index: ASAI hoặc Index of Reliability: IOR) Chỉ số này được tính bằng tỷ số giữa tổng số thời gian phục vụ cho KH trên tổng số thời gian KH yêu cầu trong một năm. Thông thường KH yêu cầu trong suốt 12 tháng, nên thời gian trung bình yêu cầu là 8760 h.
8760 SAIDI ASAI IOR (2. Chỉ tiêu không tin cậy (Average Service Unavailable Index: ASUI) SAIDI ASUI 1 ASAI (2. Năng lượng thiếu hụt (Expected Energy not supplied index: EENS) EENS Li .7) Trong đó Li là phụ tải trung bình nút thứ i Ui là thời gian mất điện hàng năm Trần Ngọc Nam 11 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết h. Thiếu điện năng trung bình trên phụ tải (Average Energy not supplied index: AENS) QQ Li .8) AA Ni Trong đó Li là phụ tải trung bình nút thứ i Ui là thời gian mất điện hàng năm Ni là số lượng khách hàng tại điểm tải thứ i Trong tám chỉ số ĐTC hệ thống thì sáu chỉ số đầu là các chỉ số định hướng nó ảnh hưởng đến KH và hai chỉ số cuối cũng là những chỉ số định hướng nhưng nó ảnh hưởng đến tải và nguồn.
Khảo sát một số chỉ tiêu về ĐTC ở một số quốc gia và khu vực Bảng 2.1 Chỉ tiêu độ tin cậy của Canada Năm Chỉ tiêu 2002 2003 2004 SAIFI (lần/năm) 2,33 2,67 1,98 SAIDI (giờ/năm) 4,06 10,65 3,95 CAIDI (giờ/lần) 1,74 3,99 1,99 IOR (ASAI) 0,999536 0,998784 0,999549 ASUI 0,000464 0,001216 0,000451 Bảng 2.2 Chỉ tiêu độ tin cậy của Bang Indiana, Mỹ Năm 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 SAIFI 1,45 1,24 1,24 1,4 1,06 1,11 0,88 (lần/năm) SAIDI 350 238 238 317 180 199 140 (phút/năm) CAIDI 242 192 192 277 169 179 159 (phút/lần) ASAI 0,999334 0,999547 0,999547 0,999397 0,999658 0,999621 0,999734 ASUI 0,000666 0,000453 0,000453 0,000603 0,000342 0,000379 0,000266 Trần Ngọc Nam 12 Luận Văn Thạc Sĩ Chương 2 Cơ sở lý thuyết Bảng 2.3 Chỉ tiêu độ tin cậy của Miền Nam Tenessee Năm Chỉ tiêu 2001 2007 SAIFI (lần/năm) 4,01 2,87 SAIDI (phút/năm) 293 201 CAIDI (phút/lần) 73 70 IOR (ASAI) 0,999443 0,999618 ASUI 0,000557 0,000382 Bảng 2.4 Chỉ tiêu SAIFI của một số khu vực (lần/năm) 2001-02 2002-03 2003-04 2004-05 2005-06 2006-07 2007-08 Queensland 2,8 2,7 3,4 2,7 3,1 2,1 2,4 New South Wales 2,6 1,4 1,6 1,6 1,8 1,9 1,7 Victoria 2,0 2,0 2,2 1,9 1,8 1,9 2,1 South Australia 1,6 1,8 1,7 1,7 1,9 1,8 1,5 Tamania 2,3 2,4 3,1 3,1 2,9 2,6 2,6 Bảng 2.5 Chỉ tiêu SAIDI của một số khu vực (phút/năm) 2001-02 2002-03 2003-04 2004-05 2005-06 2006-07 2007-08 Queensland 275 265 434 283 353 231 264 New South Wales 324 193 279 218 191 211 180 Victoria 152 151 161 132 165 165 197 South Australia 147 184 164 169 199 184 150 Tamania 198 214 324 314 292 255 304 Bảng 2.