Đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của thiết bị tự động đóng lặp lại trong lưới phân phối 469 e1 12 thuộc công ty điện lực hoàn kiến hà nội

Đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện từ thiết bị tự động trong lưới phân phối 469 e1 12 của Công ty Điện lực Hoàn Kiếm Hà Nội.

• Tác giả: Nguyễn Việt Hải
• Người hướng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Quản Lý Kỹ Thuật Và Công Nghệ
• Đề tài: Nâng Cao Độ Tin Cậy Cung Cấp Điện Trong Lưới Phân Phối 469 E1.12 Tại Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI
• 1.1. Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối
• 1.2. Một số khái niệm và định nghĩa
• 1.3. Phân loại bài toán độ tin cậy
• 1.4. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối điện
• 1.5. Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cho lưới phân phối tại Việt Nam
• 1.6. Các quy định của Bộ Công Thương về đảm bảo chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện phân phối
• 1.7. Ảnh hưởng của độ tin cậy đến tổn thất kinh tế
• 1.8. Bài toán tối ưu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối
• 1.9. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối
• 1.10. Sử dụng thiết bị tự động đóng lặp lại để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối trung áp
• 1.11. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 2.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối trong đánh giá độ tin cậy cung cấp điện
• 2.2. Phương pháp tính độ tin cậy cho lưới điện phân phối
• 2.2.1. Lưới phân phối không phân đoạn
• 2.2.2. Lưới phân phối phân đoạn
• 2.3. Công cụ tính toán đánh giá độ tin cậy cho lưới phân phối hở
• 2.3.1. Cấu trúc lưới phân phối và hoạt động của thiết bị phân đoạn
• 2.3.2. Phương pháp tính chung chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối được cấp điện bởi một nguồn
• 2.3.3. Phần mềm tính toán độ tin cậy lưới phân phối
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV HOÀN KIẾM, HÀ NỘI
• 3.1. Số liệu và hiện trạng vận hành của xuất tuyến trung áp 22kV thuộc lưới điện quận Hoàn Kiếm
• 3.2. Mô tả xuất tuyến lưới điện trung áp 22kV của Điện lực Hoàn Kiếm
• 3.3. Thống kê số liệu ngừng điện trong lưới điện trung áp quận Hoàn Kiếm
• 3.4. Xác định số phân đoạn tối ưu
• 3.5. Lưới điện chưa có thiết bị phân đoạn
• 3.6. Lưới điện gồm nhiều phân đoạn
• 3.7. Đánh giá các phương án bổ sung để nâng cao độ tin cậy trên cơ sở phân đoạn lưới phân phối
• 3.8. So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
• 3.8.1. Phương pháp đánh giá
• 3.8.2. Kết quả đánh giá
• 3.9. Nhận xét và kết luận chương 3
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC: SƠ ĐỒ MỘT SỢI XUẤT TUYẾN LĐPP

Tóm tắt

I. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối 469 E1

Độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống điện. Lưới phân phối 469 E1.12 tại Hà Nội đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc duy trì độ tin cậy này. Việc nâng cao độ tin cậy không chỉ giúp giảm thiểu sự cố mà còn đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người tiêu dùng.

1.1. Định nghĩa và khái niệm về độ tin cậy cung cấp điện

Độ tin cậy cung cấp điện được định nghĩa là xác suất mà hệ thống điện hoàn thành nhiệm vụ trong một khoảng thời gian nhất định. Điều này có nghĩa là hệ thống phải hoạt động liên tục và ổn định để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.

1.2. Tầm quan trọng của độ tin cậy trong lưới điện phân phối

Độ tin cậy trong lưới điện phân phối ảnh hưởng trực tiếp đến sự hài lòng của khách hàng. Một lưới điện có độ tin cậy cao sẽ giảm thiểu thời gian mất điện và tổn thất kinh tế cho cả nhà cung cấp và người tiêu dùng.

II. Vấn đề và thách thức trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

Lưới phân phối 469 E1.12 đang gặp phải nhiều vấn đề như sự cố thường xuyên, thời gian khôi phục lâu và thiếu thiết bị hiện đại. Những thách thức này cần được giải quyết để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2.1. Nguyên nhân gây mất điện trong lưới phân phối

Nguyên nhân chính gây mất điện bao gồm sự cố kỹ thuật, thiên tai và thiếu bảo trì định kỳ. Những yếu tố này làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.

2.2. Tác động của sự cố đến người tiêu dùng

Sự cố mất điện không chỉ gây bất tiện cho người tiêu dùng mà còn dẫn đến tổn thất kinh tế lớn. Do đó, việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết.

III. Phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối

Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, cần áp dụng các phương pháp hiện đại như sử dụng thiết bị tự động và cải tiến quy trình quản lý lưới điện. Những giải pháp này sẽ giúp giảm thiểu sự cố và thời gian khôi phục.

3.1. Sử dụng thiết bị tự động đóng lặp lại

Thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser) giúp khôi phục điện nhanh chóng sau sự cố. Việc áp dụng công nghệ này sẽ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối.

3.2. Cải tiến quy trình quản lý lưới điện

Quản lý lưới điện hiệu quả bao gồm việc bảo trì định kỳ và theo dõi tình trạng thiết bị. Điều này giúp phát hiện sớm các vấn đề và giảm thiểu sự cố.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về độ tin cậy cung cấp điện

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đã mang lại kết quả tích cực. Thời gian mất điện đã giảm đáng kể và sự hài lòng của khách hàng tăng lên.

4.1. Kết quả từ việc áp dụng thiết bị tự động

Việc sử dụng thiết bị tự động đã giúp giảm thời gian khôi phục điện từ 30% đến 50%. Điều này chứng tỏ hiệu quả của công nghệ trong việc nâng cao độ tin cậy.

4.2. Phân tích số liệu thực tế từ lưới điện

Số liệu thu thập từ lưới điện cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ tin cậy cung cấp điện. Các chỉ số như SAIDI và SAIFI đã được cải thiện đáng kể.

V. Kết luận và tương lai của độ tin cậy cung cấp điện tại Hà Nội

Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối 469 E1.12 là một nhiệm vụ quan trọng. Tương lai của lưới điện tại Hà Nội sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình quản lý.

5.1. Tương lai của lưới điện phân phối tại Hà Nội

Lưới điện phân phối tại Hà Nội cần tiếp tục được đầu tư và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ là chìa khóa cho sự phát triển bền vững.

5.2. Đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu về các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Điều này sẽ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ và giảm thiểu sự cố trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưới điện phân phối đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp điện năng đến khách hàng cuối cùng, chiếm khoảng 65-70% tổn thất điện năng toàn hệ thống và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng cũng như độ tin cậy cung cấp điện. Tại quận Hoàn Kiếm, Hà Nội, xuất tuyến lưới điện trung áp 22kV với tổng công suất khoảng 64.701 kW và 89 trạm biến áp phân phối đang vận hành trong điều kiện mật độ phụ tải cao, thường xuyên xảy ra sự cố gây mất điện. Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối là yêu cầu cấp thiết nhằm giảm thiểu tổn thất kinh tế và nâng cao chất lượng dịch vụ điện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiệu quả của thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser) trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối trung áp 22kV thuộc Công ty Điện lực Hoàn Kiếm. Nghiên cứu tập trung vào phân tích các chỉ số độ tin cậy như SAIDI, SAIFI, MAIFI dựa trên số liệu thực tế về sự cố và thời gian xử lý trong giai đoạn gần đây, đồng thời đề xuất phương án phân đoạn lưới tối ưu kết hợp với thiết bị recloser để nâng cao hiệu quả vận hành.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm lưới điện trung áp 22kV tại quận Hoàn Kiếm, Hà Nội, với dữ liệu thu thập từ hệ thống đo đếm tự động và báo cáo vận hành của đơn vị điện lực. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết định đầu tư, quy hoạch và vận hành lưới điện phân phối nhằm tối ưu hóa chi phí đầu tư và giảm thiểu tổn thất do mất điện, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ điện và sự hài lòng của khách hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình đánh giá độ tin cậy trong hệ thống điện, đặc biệt tập trung vào:

• Lý thuyết độ tin cậy (Reliability Theory): Định nghĩa độ tin cậy là xác suất hệ thống hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định, với các chỉ số định lượng như SAIDI (thời gian mất điện trung bình), SAIFI (số lần mất điện trung bình), MAIFI (số lần mất điện thoáng qua trung bình).

• Mô hình phân đoạn lưới phân phối: Phân đoạn lưới bằng thiết bị đóng cắt như dao cách ly hoặc máy cắt tự động để cô lập sự cố, giảm thiểu phạm vi mất điện và thời gian khôi phục.

• Mô hình đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật: So sánh chi phí đầu tư và tổn thất kinh tế do mất điện để xác định điểm tối ưu giữa chi phí và độ tin cậy, dựa trên các chỉ số như NPV (giá trị hiện tại ròng) và MARR (suất thu lợi tối thiểu chấp nhận được).

Các khái niệm chính bao gồm: độ tin cậy cung cấp điện, chỉ số SAIDI, SAIFI, MAIFI, thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser), phân đoạn lưới điện, và hiệu quả kinh tế kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ hệ thống đo đếm tự động và báo cáo vận hành của lưới điện trung áp 22kV quận Hoàn Kiếm, bao gồm số liệu về sự cố, thời gian ngừng điện, công suất phụ tải và cấu trúc lưới điện. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ xuất tuyến lưới điện trung áp 22kV với 89 trạm biến áp phân phối.

Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối dựa trên mô hình cấu trúc ngược của lưới, áp dụng thuật toán tính toán các chỉ số SAIDI, SAIFI, MAIFI và điện năng không được cung cấp (EENS). Các phương án phân đoạn lưới được mô phỏng với số lượng phân đoạn tăng dần, kết hợp với việc sử dụng thiết bị recloser để đánh giá ảnh hưởng đến độ tin cậy và chi phí đầu tư.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2022, bao gồm các bước: thu thập số liệu, xây dựng cơ sở dữ liệu, mô phỏng các phương án phân đoạn, tính toán chỉ số độ tin cậy, đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật và đề xuất phương án tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả phân đoạn lưới: Khi tăng số phân đoạn từ 1 đến 7, chỉ số SAIDI giảm từ khoảng 150 giờ xuống còn khoảng 60 giờ, tương ứng giảm hơn 60% thời gian mất điện trung bình. SAIFI cũng giảm từ 3,5 lần xuống còn 1,8 lần mất điện trung bình mỗi năm trên một khách hàng.

2. Ảnh hưởng của thiết bị recloser: Việc bổ sung thiết bị tự động đóng lặp lại làm giảm cường độ ngừng điện duy trì (sự cố kéo dài) khoảng 30%, đồng thời tăng tần suất mất điện thoáng qua (MAIFI) lên khoảng 1,2 lần/năm, cho thấy khả năng tự phục hồi nhanh các sự cố thoáng qua.

3. So sánh chi phí và lợi ích: Phương án phân đoạn kết hợp recloser có chi phí đầu tư tăng khoảng 15% so với phương án không phân đoạn, nhưng giảm tổn thất điện năng do mất điện khoảng 40%, mang lại lợi ích kinh tế ròng tích cực với giá trị NPV dương trong vòng 5 năm.

4. Tối ưu số phân đoạn: Phân tích cho thấy số phân đoạn tối ưu là 5, khi đó chi phí đầu tư và độ tin cậy đạt điểm cân bằng tối ưu, giảm thiểu tổn thất kinh tế do mất điện mà không gây tăng chi phí đầu tư quá mức.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc phân đoạn lưới phân phối bằng máy cắt tự động kết hợp với thiết bị recloser là giải pháp hiệu quả để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Việc giảm đáng kể chỉ số SAIDI và SAIFI đồng nghĩa với việc giảm thời gian và tần suất mất điện, cải thiện chất lượng dịch vụ điện cho khách hàng.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với xu hướng ứng dụng thiết bị tự động hóa trong lưới điện phân phối nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của sự cố thoáng qua và tăng khả năng phục hồi nhanh. Việc tăng MAIFI phản ánh sự gia tăng các sự cố thoáng qua được xử lý tự động, không gây mất điện kéo dài, điều này được xem là tích cực trong quản lý vận hành.

Phân tích kinh tế kỹ thuật cho thấy đầu tư thêm cho thiết bị phân đoạn và recloser là hợp lý khi xét đến lợi ích giảm tổn thất điện năng và thiệt hại do mất điện. Biểu đồ chi phí - độ tin cậy minh họa rõ điểm bão hòa của độ tin cậy khi chi phí đầu tư vượt quá mức nhất định, từ đó xác định được điểm tối ưu đầu tư.

Việc áp dụng mô hình tính toán dựa trên cấu trúc ngược của lưới và số liệu thực tế tại Hoàn Kiếm giúp đảm bảo tính chính xác và khả năng ứng dụng thực tiễn cao cho các đơn vị điện lực khác.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai phân đoạn lưới bằng máy cắt tự động: Khuyến nghị các đơn vị điện lực tại Hoàn Kiếm và các khu vực tương tự áp dụng phân đoạn lưới với số lượng khoảng 5 phân đoạn cho mỗi xuất tuyến trung áp nhằm tối ưu hóa độ tin cậy và chi phí đầu tư trong vòng 2 năm tới.

2. Lắp đặt thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser): Đề xuất trang bị recloser tại các vị trí phân đoạn trọng yếu để giảm thiểu thời gian mất điện do sự cố thoáng qua, nâng cao chỉ số MAIFI và giảm thiểu ảnh hưởng đến khách hàng, thực hiện trong giai đoạn 1-3 năm.

3. Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa: Tăng cường ứng dụng công nghệ SCADA để giám sát, phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng, giảm thời gian thao tác và nâng cao hiệu quả vận hành, ưu tiên triển khai tại các khu vực có mật độ phụ tải cao trong 3 năm tới.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành lưới điện phân phối có phân đoạn và thiết bị tự động, nâng cao kỹ năng xử lý sự cố và vận hành hot-line nhằm giảm thời gian ngừng điện, thực hiện liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các công ty điện lực và đơn vị quản lý lưới điện: Nhận được hướng dẫn chi tiết về phương pháp đánh giá độ tin cậy và các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới phân phối, hỗ trợ trong công tác quy hoạch và đầu tư.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành hệ thống điện: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thực nghiệm về đánh giá độ tin cậy, mô hình phân đoạn lưới và ứng dụng thiết bị tự động đóng lặp lại trong lưới điện phân phối.

3. Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý nhà nước: Tham khảo các tiêu chuẩn, quy định về độ tin cậy cung cấp điện và các giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển lưới điện.

4. Nhà thầu và nhà cung cấp thiết bị điện: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế của các thiết bị phân đoạn và recloser, từ đó phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser) là gì và có tác dụng như thế nào?
   Recloser là thiết bị đóng cắt tự động có khả năng đóng lại nhiều lần sau khi ngắt mạch do sự cố thoáng qua, giúp giảm thời gian mất điện và tăng độ tin cậy cung cấp điện. Ví dụ, recloser có thể tự động đóng lại sau 2-5 giây, hạn chế mất điện kéo dài cho khách hàng.

2. Chỉ số SAIDI và SAIFI phản ánh điều gì trong lưới điện?
   SAIDI đo thời gian mất điện trung bình của khách hàng trong một năm (giờ/người), còn SAIFI đo số lần mất điện trung bình trong năm (lần/người). Giảm các chỉ số này đồng nghĩa với việc cải thiện độ tin cậy và chất lượng dịch vụ điện.

3. Tại sao cần phân đoạn lưới điện phân phối?
   Phân đoạn lưới giúp cô lập sự cố trong phạm vi nhỏ, giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện và thời gian khôi phục, từ đó nâng cao độ tin cậy và giảm tổn thất kinh tế do mất điện.

4. Chi phí đầu tư cho thiết bị phân đoạn và recloser có đáng kể không?
   Chi phí đầu tư tăng khoảng 15% so với lưới không phân đoạn, nhưng lợi ích kinh tế từ giảm tổn thất điện năng và thiệt hại do mất điện mang lại giá trị NPV dương, cho thấy đầu tư là hợp lý và hiệu quả.

5. Làm thế nào để xác định số phân đoạn tối ưu cho lưới điện?
   Số phân đoạn tối ưu được xác định thông qua mô phỏng và tính toán các chỉ số độ tin cậy kết hợp phân tích chi phí - lợi ích, điểm tối ưu là khi chi phí đầu tư và tổn thất kinh tế do mất điện đạt mức cân bằng thấp nhất.

Kết luận

• Độ tin cậy cung cấp điện là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và tổn thất kinh tế trong lưới điện phân phối.
• Phân đoạn lưới kết hợp thiết bị tự động đóng lặp lại (recloser) giúp giảm đáng kể thời gian và tần suất mất điện, nâng cao hiệu quả vận hành.
• Số phân đoạn tối ưu cho xuất tuyến trung áp 22kV tại Hoàn Kiếm là khoảng 5 phân đoạn, cân bằng giữa chi phí đầu tư và lợi ích kinh tế.
• Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa và giám sát từ xa là xu hướng tất yếu để nâng cao độ tin cậy và chất lượng cung cấp điện.
• Khuyến nghị triển khai các phương án phân đoạn và thiết bị recloser trong vòng 1-3 năm tới, đồng thời tăng cường đào tạo nhân lực và ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý vận hành.

Để tiếp tục nâng cao hiệu quả cung cấp điện, các đơn vị điện lực nên áp dụng kết quả nghiên cứu này vào quy hoạch và vận hành thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu cho các khu vực khác nhằm phát triển lưới điện thông minh, bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu. Tổng quan về yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cho lưới điện phân phối Việt Nam. Phương pháp và công cụ đánh giá độ tin cậy cho lưới điện phân phối. Đánh giá hiệu quả các biện pháp nâng cao độ tin cậy cho lưới điện trung áp 22kV quận Hoàn kiếm, Hà Nội.

- Kết luận chung. YÊU CẦU ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƢỚI PHÂN PHỐI 1.1 Độ tin cậy cung cấp điện của lƣới điện phân phối 1.1 Một số khái niệm và định nghĩa Theo [2] thì “Độ tin cậy là xác suất để hệ thống hoặc phần tử hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành xác định”. Như vậy có thể thấy là độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể, trong khoảng thời gian nhất định và trong hoàn cảnh nhất định, tức là gắn với chức năng của hệ thống, hoặc phần tử. 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. Trong đó 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. Đối với hệ thống 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 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. Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ và được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt với 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. 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 định lượng khác cũng có tính xác suất.

Phân loại bài toán độ tin cậy Các bài toán đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện được phân chia thành các bài toán nhỏ theo cấu trúc như sau (theo [2,9]): Hệ thống nguồn điện Cấp 1 Hệ thống truyền tải điện Cấp 2 Hệ thống phân phối điện Cấp 3 Đo đạc, Khách hàng cuối thống kê Bài toán đánh giá độ tin cậy của Hệ thống điện Hình 1.1 Các bài toán đánh giá độ tin cậy trong hệ thống điện Như vậy bài toán đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện được chia làm bốn loại: - Bài toán về độ tin cậy của hệ thống phát, chỉ xét riêng các nguồn điện; - Bài toán về độ tin cậy của hệ thống điện, xét cả nguồn điện đến các nút tải hệ thống do lưới hệ thống cung cấp điện; - Bài toán về độ tin cậy của lưới truyền tải và lưới phân phối; - Bài toán về độ tin cậy của phụ tải. Bên cạnh đó, tùy theo mục đích khảo sát cụ thể, bài toán độ tin cậy trong hệ thống điện có thể được chia làm 2 nhóm là: - Bài toán quy hoạch, phục vụ quy hoạch phát triển hệ thống điện; 11 - Bài toán vận hành, phục vụ vận hành hệ thống điện. Còn theo nội dung tính toán phân tích, bài toán đánh giá độ tin cậy có thể được chia thành các loại sau: - Bài toán giải tích, nhằm mục đích tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống điện có cấu trúc cho trước. - Bài toán tổng hợp, nhằm xác định trực tiếp thông số của một phân tử nào đó trên cơ sở cho trước yêu cầu độ tin cậy và các thông số của các phần tử còn lại.

Bài toán tổng hợp trực tiếp rất phức tạp do đó chỉ có thể áp dụng trong những bài toán nhỏ, hạn chế. Các bài toán tổng hợp lớn cho nguồn điện và lưới điện vẫn phải dùng phương pháp tổng hợp gián tiếp, tức là lập nhiều phương án rồi tính chỉ tiêu độ tin cậy bằng phương pháp giải tích để so sánh, chọn phương án tối ưu. Mỗi loại bài toán về độ tin cậy đều gồm có bài toán quy hoạch và vận hành. Mỗi bài toán lại bao gồm loại giải tích và tổng hợp.

Bài toán phân tích độ tin cậy có ý nghĩa rất quan trọng trong quy hoạch, thiết kế cũng như vận hành hệ thống điện. Nội dung bài toán này là tính các chỉ tiêu độ tin cậy của một bộ phận nào đó của hệ thống điện từ các thông số độ tin cậy của các phần tử của nó, ví dụ tính độ tin cậy của một trạm biến áp, một phần sơ đồ lưới điện… Các chỉ tiêu độ tin cậy bao giờ cũng gắn liền với tiêu chuẩn hỏng hóc (hay tiêu chuẩn hoàn thành nhiệm vụ) nào đó do người phân tích độ tin cậy đặt ra. Tuy nhiên các kết quả nói chung cũng vẫn sử dụng được trong quy hoạch cũng như vận hành hệ thống điện. Các giả thiết cũng khác nhau trong bài toán về độ tin cậy phục vụ quy hoạch cũng như vận hành hệ thống điện.

Bài toán về độ tin cậy phục vụ quy hoạch nhằm xác định việc đưa thêm thiết bị mới, thay đổi cấu trúc hệ thống điện trong các năm tiếp theo. Còn bài toán về độ tin cậy phục vụ vận hành nhằm kiểm nghiệm hoặc lựa chọn sách lược vận hành hệ thống điện có sẵn. Hai loại bài toán này có phần cơ bản giống nhau, tức là mô hình chung của hệ thống điện. 12 Trong nội dung luận văn này, bài toán được áp dụng là đánh giá định lượng độ tin cậy theo cấu trúc của lưới điện phân phối nhằm phục vụ cho các tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật trong quy hoạch (các phương án lưới điện chưa vận hành) trên cơ sở cách tiếp cận xác suất mất điện cho phụ tải.

Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối điện Đối với hệ thống điện nói chung, độ tin cậy có thể được đánh giá bởi một số chỉ tiêu như sau ([2,9,11,12]): - Xác suất thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Probability), hay là xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện. - Kỳ vọng thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Expectation), hay là thời gian mất điện trung bình. - Kỳ vọng điện năng thiếu cho phụ tải (Expected Energy Not Supplied), đó là lượng điện năng trung bình các phụ tải bị cắt do ngừng cung cấp điện. - Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện.

Đối với lưới điện phân phối, trực tiếp cung cấp điện cho các khách hàng sử dụng điện, độ tin cậy cung cấp điện thường được đánh giá theo các tiêu chí hướng tới khách hàng (customer oriented indexes). Một số tiêu chí chủ yếu được định nghĩa trong bộ tiêu chuẩn quốc tế IEEE-P1366 ([10]) như sau - Thời gian mất điện trung bình của hệ thống: SAIDI = tổng thời gian mất điện của phụ tải trên tổng số phụ tải: TmđTB = SAIDI = ΣriNi/NT (giờ/phụ tải.1) Trong đó: ri là thời gian mỗi lần mất điện; Ni là số lần mất điện; NT là tổng số khách hàng được phục vụ. - Tần suất hay số lần mất điện trung bình của hệ thống: là tổng số lần mất điện của tất cả các phụ tải trên tổng số phụ tải NT. Chỉ tiêu này cho biết số lần mất điện trung bình cho trên mỗi phụ tải trong một khu vực trong một năm.

13 NT n i SAIFI  i 1 (số lần/phụ tải.2) NT - Thời gian mất điện trung bình của khách hàng CAIDI. Chỉ tiêu này cho biết thời gian mất điện trung bình của mỗi vụ mất điện.3)  Ni Trong đó: ri là thời gian của mỗi lần mất điện; Ni là số lượng khách hàng bị mất điện của mỗi lần mất điện duy trì. - Tần suất (số lần) mất điện trung bình của khách hàng bằng tổng số lần mất điện trên tổng số phụ tải CAIFI. Chỉ tiêu này cho biết số lần mất điện trung bình cho trên mỗi khách hàng.

CAIFI = Σni/CN (số lần mất điện/khách hàng.4) Với: CN là số khách hàng bị mất điện - Chỉ tiêu khả năng sẵn sàng phục vụ trung bình: ASAI. Chỉ tiêu này cho biết thời gian trung bình (tính theo %) mà khách hàng được cấp điện trong một năm.8760   ri Ni ASAI  (%) (NT là tổng số khách hàng) (1.8760 - Chỉ tiêu tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng: CTAIDI bằng tổng thời gian mất điện của khách hàng trên tổng khách hàng bị mất điện.6) CN Với: CN là số khách hàng bị mất điện - CEMIn là chỉ số ứng dụng đặc biệt, lấy từ số lượng lớn khách hàng có số lần mất điện lớn hơn quy định. Mục đích là nhận ra những khó khăn của khách hàng mà không thể thấy qua các chỉ số trung bình.7) NT 14 - Chỉ tiêu thời gian mất điện duy trì của hệ thống ASIDI bằng tổng thời gian mất điện của phụ tải được kết nối trên tổng công suất tải nối vào hệ thống.8) LT Trong đó Li: là công suất phụ tải mất điện, LT là tổng công suất phụ tải - Chỉ tiêu tần suất mất điện duy trì ASIFI bằng tổng công suất kết nối của phụ tải bị mất điện trên tổng công suất tải nối vào hệ thống: ASIDI   i L (1.9) LT - CEMSMIn là chỉ số dùng cho những khách hàng riêng biệt mà những chỉ số trung bình không thể nhận ra. Nó dùng để theo dõi số lượng n khách hàng phải trải qua nhiều lần mất điện kéo dài và thoáng qua CNT( k  n ) CEMSMIn  (1.10) NT Trong đó CNT(k>n) là số khách hàng có số lần mất điện lớn hơn n.

- Chỉ tiêu tần suất mất điện thoáng qua trung bình: MAIFI. Chỉ tiêu này tương tự như SAIFI, nhưng nó sử dụng sự kiện thoáng qua MAIFI   IM N i mi (1.11) NT Trong đó: Imi là số lần mất điện thoáng qua; Nmi là số khách hàng bị mất điện thoáng qua. - Chỉ tiêu điện năng trung bình không được cung cấp: AENS bằng tổng điện năng không được cung cấp trên tổng khách hàng.12) Trong đó: La(i) là điện năng bị mất của phụ tải i - Chỉ tiêu cắt điện trung bình hàng năm: ACCI ACCI = = ΣLa(i)/ΣNi (1. Yêu cầu đảm bảo độ tin cậy cho lƣới phân phối tại Việt Nam 1.