Luận văn thạc sĩ: Tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng theo tiêu chuẩn IEEE 1366.pdf (Tiêu chuẩnIEEE 1366)

1 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG DƯƠNG THỊ PHƯƠNG THẢO TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 Chuyên ngành: Mạng và Hệ thống ñiện Mã số : 60.52.50 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2010 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn ñề tài Bảo ñảm chất lượng ñiện năng ñể cung cấp dịch vụ ñiện với chất lượng ngày càng cao, liên tục, an toàn và hiệu quả luôn là mối quan tâm thường xuyên và cấp thiết ñối với ngành Điện. Với ñịnh hướng phát triển ngành ñiện theo hướng ña dạng hóa sở hữu, hình thành thị trường ñiện trong nước, trong ñó Nhà nước giữ ñộc quyền ở khâu truyền tải và chi phối trong khâu sản xuất và phân phối ñiện, nâng cao chất lượng cung cấp ñiện là yếu tố quyết ñịnh hàng ñầu ñối với các Công ty Điện lực khi tham gia vào thị trường bán buôn ñiện cạnh tranh. Chất lượng cung cấp ñiện ngoài các yêu cầu về ñiện áp, tần số thì tính liên tục cấp ñiện cho khách hàng cũng là một yêu cầu hết sức quan trọng. Lưới ñiện phân phối là khâu cuối cùng của hệ thống ñiện, ñưa ñiện năng trực tiếp ñến hộ tiêu dùng. Vì vậy tính liên tục cung cấp ñiện cho phụ tải có mối quan hệ mật thiết và phụ thuộc trực tiếp vào ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối. Độ tin cậy của lưới ñiện phân phối ñược ñánh giá qua nhiều chỉ tiêu khác nhau, trong ñó các chỉ tiêu ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366 hiện nay ñược sử dụng phổ biến trên thế giới. Do ñó, ñánh giá ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối bằng các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn IEEE 1366 ñối với lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng - một thành phố có tốc ñộ tăng trưởng lớn về nhu cầu ñiện năng cũng như yêu cầu chất lượng ñiện năng, từ ñó ñề xuất các giải pháp ñể nâng cao ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng là một vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của ñề tài là lưới ñiện phân phối. - Phạm vi nghiên cứu của ñề tài là ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện của lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng theo một số chỉ tiêu. 3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài ñặt ra các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu chính như sau: - Các chỉ tiêu ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366. - Các phương pháp tính toán ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối. - Xây dựng các thuật toán ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366. - Áp dụng tính toán cho lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng. 4. Phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở lý thuyết tính toán ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối và các chỉ tiêu ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366, xây dựng thuật toán ñánh giá ñộ tin cây lưới ñiện phân phối và áp dụng tính toán cho lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng. 5. Tên và bố cục ñề tài: Căn cứ và mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, ñề tài ñược ñặt tên như sau: “TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 ” Bố cục ñề tài chia làm 4 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối. Chương 2: Các phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy và các chỉ tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366. Chương 3: Tính toán ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối. Chương 4: Áp dụng tính toán ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối thành phố Đà Nẵng. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1. Hệ thống ñiện 1.2. Tổng quan về lưới phân phối Nguồn cấp ñiện chính cho lưới ñiện phân phối (LPP) hiện nay là từ các thanh cái phía hạ áp của các trạm 110 kV. Ngoài ra trong LPP còn có các nguồn ñiện ñược huy ñộng hoặc dự phòng thích hợp là các trạm phát diesel hoặc các trạm phát thủy ñiện nhỏ tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống ñiện, tính toán kinh tế hoặc tình trạng vận hành thực tế. Phụ tải của lưới LPP ña dạng và phức tạp, các phụ tải sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp ña phần cùng trong một hộ phụ tải và hệ số ñồng thời thấp. Lưới phân phối gồm 2 phần: Lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp. Các dạng sơ ñồ cơ bản: Mạng hình tia và Mạng vòng (thường vận hành ở chế ñộ vận hành hở). Các chế ñộ vận hành của thiết bị trong lưới phân phối: Bình thường, không bình thường và sự cố. Các hiện tượng sự cố thường gặp trên LPP là: Gãy cột, ñứt dây, vỡ sứ, phóng ñiện, hồ quang ñiện, ngắn mạch, mạch bảo vệ không hoạt ñộng .v.v... Khi LPP bị sự cố thì phải nhanh chóng loại trừ sự cố, ngăn ngừa sự cố phát triển làm tổn hại ñến người và thiết bị, phải nhanh chóng khôi phục ñiện cho khách hàng (ñặc biệt là những phụ tải quan trọng) và ñảm bảo chất lượng ñiện năng (tần số, ñiện áp). 1.3. Chất lượng lưới phân phối Yêu cầu ñặt ra khi thiết kế, vận hành lưới ñiện phân phối là làm thế nào ñể cung cấp năng lượng ñiện ñến khách hàng liên tục, chất lượng và ñảm bảo tính hợp lý nhất về kinh tế của hệ thống và thiết bị. Các yêu cầu ñó thể hiện trong các tiêu chuẩn cụ thể sau: Tiêu chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn ñộ tin cậy, tiêu chuẩn tổn thất ñiện năng, tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ. Trong vận hành, lưới phân phối ñược ñánh giá thường xuyên dựa trên tính toán các chỉ tiêu chất lượng. Từ ñó thực hiện các biện pháp làm tăng chất lượng làm việc của lưới phân phối hoặc kịp thời sửa chữa cải tạo lưới sao cho các chỉ tiêu chất lượng không vượt ra khỏi giá trị cho phép. Các tiêu chuẩn chất lượng còn dùng ñể ñánh giá hiệu quả của hệ thống quản lý vận hành lưới phân phối như tổ chức sửa chữa ñịnh kỳ, bảo quản thiết bị, khắc phục sự cố, dự trữ thiết bị… 1.4. Độ tin cậy lưới phân phối Do ñộ tin cậy của hệ thống nguồn phát và truyền tải ảnh hưởng lớn ñến an toàn vận hành của hệ thống ñiện nên luôn ñược nhiều sự quan tâm và ñầu tư hơn so với ñộ tin cậy của LPP. Tuy nhiên, ñộ tin cậy của LPP lại ảnh hưởng trực tiếp ñến việc cung cấp ñiện cho khách hàng chính là mục ñích cuối cùng của việc kinh doanh ñiện năng. Bảng thống kê thời gian ngừng cấp ñiện cho một phụ tải [2] do các nguyên nhân khác nhau cho thấy mức ñộ ảnh hưởng của ñộ tin cậy LPP ñến việc ñộ tin cậy cung cấp ñiện. Theo quy ñịnh của Tập ñoàn Điện lực Việt Nam ñộ tin cậy ñược ñánh giá thông qua chỉ tiêu suất sự cố (SSC), ñược phân loại theo chỉ tiêu suất sự cố thoáng qua và vĩnh cửu ñối với các loại sự cố ñường dây và trạm biến áp. Sự cố thoáng qua ñược quy ñịnh khi thời gian ngừng cấp ñiện do sự cố không quá 20 phút. Sự cố vĩnh cửu ñược quy ñịnh khi thời gian ngừng cấp ñiện do sự cố từ 20 phút trở lên. Các chỉ tiêu suất sự cố trên là không tính ñến các sự cố do ảnh hưởng của các cơn bão lớn, các ñợt lũ lụt trên ñịa bàn. Tuy nhiên, việc ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối theo một chỉ tiêu duy nhất là cường ñộ mất ñiện trung bình (suất sự cố) như trên chỉ mới xem xét mức ñộ hư hỏng của các phần tử cấu thành nên lưới ñiện phân phối chứ chưa xét ñến ảnh hưởng của việc cô lập các phần tử này ñến việc ngừng cấp ñiện của hệ thống, chưa ñánh giá ñược ñầy ñủ mức ñộ thiệt hại ngừng ñiện từ góc ñộ người cung cấp cũng như người sử 3 dụng dịch vụ. Dẫn ñến không ñánh giá ñược toàn diện ñộ tin cậy của lưới ñiện, không phản ánh ñược ñộ tin cậy cung cấp ñiện. Từ ñó khó có thể ñưa ra một chính sách, hoặc kế hoạch ñầu tư nâng cao ñộ tin cậy của lưới ñiện một cách thích hợp, hài hòa lợi ích giữa ngành Điện và khách hàng nhằm ñem lại lợi ích cao nhất cho toàn xã hội. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối thông qua các chỉ tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: Luật về lưới ñiện phân phối của Philipin; Luật về lưới ñiện phân phối của Úc; các nước như Mỹ, Thái Lan, Malaysia v.v... ñều sử dụng các tiêu chuẩn này. Ở nước ta, Bộ Công Thương ñã ban hành Thông tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 quy ñịnh hệ thống ñiện phân phối. Các tiêu chuẩn vận hành lưới phân phối theo thông tư này cũng sử dụng các chỉ tiêu ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366. Hàng năm, Tập ñoàn Điện lực Việt Nam có trách nhiệm tống hợp các tính toán ñộ tin cậy cho năm tiếp theo của các Đơn vị phân phối ñiện ñể trình Cục Điều tiết ñiện lực xem xét, phê duyệt. Trên cơ sở các chỉ tiêu ñộ tin cậy lưới phân phối do Cục Điều tiết Điện lực phê duyệt cho từng Đơn vị phân phối, các Đơn vị phân phối tính toán giá phân phối ñiện cho Đơn vị mình. Thông tư này có hiệu lực từ ngày 15/9/2010 và trong thời hạn 2 (hai) năm, ñối với các khu vực lưới ñiện phân phối chưa ñáp ứng các tiêu chuẩn quy ñịnh tại thông tư này phải có trách nhiệm ñầu tư, nâng cấp lưới ñiện ñể ñáp ứng. 1.5. Thiệt hại ngừng cấp ñiện Thiệt hại ngừng cấp ñiện phải ñược xác ñịnh ñầy ñủ bao gồm: Thiệt hại từ Công ty Điện lực và thiệt hại của khách hàng dùng ñiện. Về phía các Công ty Điện lực, các thiệt hại có thể ñịnh lượng ñược bao gồm: Mất lợi nhuận tương ứng với phần ñiện năng bị mất không bán ñược do khách hàng bị ngừng cấp ñiện, tăng chi phí do phải sửa chữa các hư hỏng lưới ñiện và chi phí bồi thường cho khách hàng nếu việc ngừng ñiện do lỗi chủ quan. Các thiệt hại không lượng hoá ñược bao gồm: Sự phàn nàn của khách hàng, ảnh hưởng bất lợi ñến kinh doanh trong tương lai và phản ứng của dư luận xã hội. Thiệt hại ngừng cấp ñiện ñối với khách hàng phụ thuộc rất nhiều yếu tố liên quan: Loại khách hàng, mức ñộ hiện ñại của công nghệ, thời gian duy trì ngừng ñiện, thời ñiểm xảy ra ngừng ñiện, có hay không có thông báo ngừng ñiện. Một số nước qui ñịnh mức ñền bù thiệt hại cho khách hàng bị mất ñiện hay giá mất ñiện cho từng loại phụ tải, giá mất ñiện do sự cố, giá mất ñiện theo kế hoạch v.v... Tại Australia qui ñịnh ñền bù cho khách hàng bị mất ñiện [7] như sau: - Khách hàng bị mất ñiện không có kế hoạch trên 20 h/năm: 100$. - Khách hàng bị mất ñiện không có kế hoạch trên 30 h/năm: 150$. - Khách hàng bị mất ñiện không có kế hoạch trên 60 h/năm: 300$. Tại Pháp qui ñịnh giá mất ñiện chung ở lưới phân phối là 14,5F/kWh, không phân theo loại phụ tải. Tại Canada giá mất ñiện ñược qui ñịnh phụ thuộc vào thời gian mất ñiện. Tại Việt Nam hiện nay chưa có qui ñịnh về giá mất ñiện trong việc mua bán ñiện giữa ngành Điện và khách hàng sử dụng ñiện. Tuy nhiên trong tính toán thiết kế, phân tích hiệu quả ñầu tư các dự án lưới ñiện phân phối, Tổng Công ty Điện lực miền Trung qui ñịnh chi phí mất ñiện 1kWh do sự cố bằng 10 lần giá bán ñiện ñối với khu vực nông thôn, miền núi và 20 lần ñối với khu vực ñô thị, khu kinh tế. Thiệt hại ngừng ñiện khách hàng là cơ sở rất quan trọng trong việc hoạch ñịnh chính sách về ñộ tin cậy của các Cơ quan quản lý nhà nước về ñiện (Cục Điều tiết Điện lực). Khi các Công ty Điện lực ñang từng bước ñược cổ phần hoá, hoạt ñộng theo cơ chế thị trường, việc nâng cao ñộ tin cậy là bắt buộc theo các qui ñịnh ràng buộc ñịnh lượng về ñộ tin cậy cung cấp ñiện thì thiệt hại ngừng ñiện khách hàng là vấn ñề ñáng quan tâm ñể ñảm bảo hiệu quả về kinh tế trong việc ñầu tư. 4 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366 2.1. Khái niệm về trạng thái và hỏng hóc của hệ thống ñiện 2.1.1. Trạng thái của phần tử 2.1.2. Trạng thái và hỏng hóc của hệ thống ñiện: Trạng thái của hệ thống ñiện là tổ hợp các trạng thái của tất cả các phần tử (PT) tạo nên nó. Nếu giả thiết các PT trong hệ thống ñiện là ñộc lập thì xác suất trạng thái của hệ thống (HT) chính là tích của xác suất của các PT. Bài toán ñộ tin cậy 2.2. Nội dung bài toán giải tích ñộ tin cậy (ĐTC) là tính các chỉ tiêu ĐTC của một bộ phận nào ñó của hệ thống ñiện từ các thông số ĐTC của các PT của nó. Trong ñó, các chỉ tiêu ĐTC bao giờ cũng gắn liền với tiêu chuẩn hỏng hóc nào ñó do người phân tích ĐTC ñặt ra (ví dụ như tiêu chuẩn ĐTC của lưới ñiện có thể là thời gian phụ tải mất ñiện, ñiện áp thấp hơn giá trị cho phép, .v.v…). Các yếu tố ñầu vào chính là các yếu tố ảnh hưởng ĐTC hệ thống ñiện.Việc tính ñến tất cả các yếu tố là rất phức tạp nên tùy theo từng phương pháp tính mà một số yếu tố ñược bỏ qua hoặc ñơn giản hóa. 2.3. Một số phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy 2.3.1. Phương pháp ñồ thị - giải tích Phương pháp này xây dựng mối quan hệ trực tiếp giữa ĐTC của hệ thống với ĐTC của các PT ñã biết thông qua việc lập sơ ñồ ĐTC, áp dụng phương pháp giải tích bằng ñại số Boole và lý thuyết xác suất các tập hợp ñể tính toán ĐTC. Sơ ñồ ĐTC bao gồm nút và nhánh tạo thành mạng lưới nối liền nút nguồn và nút tải của sơ ñồ. Trạng thái hỏng của hệ thống là khi nút nguồn bị tách rời với nút tải do hỏng hóc PT. 2.3.2. Phương pháp không gian trạng thái Phương pháp này áp dụng quá trình Markov ñể tính xác suất trạng thái và tần suất trạng thái. Quá trình Markov là mô hình toán học diễn tả quá trình ngẫu nhiên trong ñó PT hoặc HT liên tiếp chuyển từ trạng thái này qua trạng thái khác và thỏa mãn ñiều kiện: Nếu HT ñang ở trạng thái nào ñó thì sự chuyển trạng thái tiếp theo xảy ra tại các thời ñiểm ngẫu nhiên và chỉ phụ thuộc vào trạng thái ñương thời chứ không phụ thuộc vào quá khứ của quá trình. Đối với hệ thống ñiện sự chuyển trạng thái xảy ra khi hỏng hóc hay phục hồi các PT. Giả thiết thời gian làm việc và thời gian phục hồi các PT có phân bố mũ, thì thời gian HT ở các trạng thái cũng phân bố mũ và cường ñộ chuyển trạng thái bằng hằng số và không phụ thuộc vào thời gian. 2.3.3. Phương pháp cây hỏng hóc 2.3.4. Phương pháp Monte - Carlo 2.4. Các chỉ tiêu ñánh giá ñộ tin cậy LPP theo tiêu chuẩn IEEE 1366 2.4.1. Các thông số cơ bản: Ý nghĩa của các thông số trong công thức tính toán như sau: 2.4.2. ri : Thời gian khôi phục ñối với mỗi sự kiện ngừng cấp ñiện. NI : Tổng số lần mất ñiện khách hàng của hệ thống. TI : Số phút khách hàng bị ngừng cấp ñiện. Ni : Số khách hàng bị ngừng cấp ñiện vĩnh cửu ñối với sự kiện i. NC : Tổng số khách hàng phục vụ cho các khu vực. Các chỉ tiêu ngừng cấp ñiện vĩnh cửu Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp ñiện trung bình hệ thống (SAIFI): Cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp ñiện vĩnh cửu bao nhiêu lần trong thời kỳ báo cáo (thường là trong một năm). 5 Tổng số lần mất ñiện khách hàng của hệ thống SAIFI = Tổng số khách hàng của hệ thống = ∑ Ni NC = NI NC Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp ñiện trung bình hệ thống (SAIDI): Cho biết trung bình một khách hàng bị ngừng cấp ñiện vĩnh cửu bao nhiêu giờ trong thời kỳ báo cáo (thưòng là trong một năm). Tổng số giờ mất ñiện khách hàng của hệ thống ∑ ri N i = TI = SAIDI = NC NC Tổng số khách hàng của hệ thống Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp ñiện trung bình của khách hàng (CAIDI): Cho biết thời gian trung bình khôi phục cấp ñiện cho khách hàng. Tổng số giờ mất ñiện khách hàng của hệ thống CAIDI = Tổng số khách hàng bị ngừng cấp ñiện = ∑ ri N i ∑ Ni = SAIDI SAIFI Chỉ tiêu sẵn sàng cấp ñiện trung bình (ASAI): Cho biết phần trăm về thời gian khách hàng ñược cấp ñiện so với tổng số giờ khách hàng yêu cầu. Số giờ sẵn sàng cấp ñiện ASAI = Tổng số giờ khách hàng yêu cầu 2.4.3. Các chỉ tiêu dựa theo phụ tải 2.4.4. Các chỉ tiêu ñối với ngừng ñiện thoáng qua 2.4.5. Nhận xét = NC x (Số giờ/năm) - ∑riNi NC x (Số giờ/năm) Các chỉ tiêu ñược ñưa ra trong IEEE 1366 bao quát nhiều nội dung liên quan ñến ñộ tin cậy của hệ thống phân phối cả ngừng ñiện vĩnh cửu lẫn ngừng ñiện thoáng qua. Vấn ñề lựa chọn các chỉ tiêu phù hợp ñể sử dụng tùy thuộc vào ñiều kiện cơ sở dữ liệu và yêu cầu quản lý. Khảo sát ñối với một số quốc gia như sau: - Philippin [Công ty Truyền tải quốc gia - The National Transmission Corporation (TransCo)]. Năm SAIFI (lần/KH.năm) SAIDI (giờ/KH.năm) 2003 2006 0,98 0,82 1,47 0,49 - Úc [Cục Điều tiết và Giá cả - Independent Pricing and Regulatory Tribunal (IPART)]. SAIFI (lần/KH.năm) SAIDI (phút/KH.năm) Năm 2002 2003 2004 2002 2003 2004 Trung tâm thành phố 0,16 0,17 0,1 48 106 10 Đô thị 0,97 1,09 1,14 93 109 123 Nông thôn 3,73 4,06 3,16 423 568 507 - Bang Indiana, Mỹ [Báo cáo ĐTC năm 2002-2009 của Indiana Utility Regulator Commission]. Năm 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 SAIFI (lần/KH.năm) 1,15 1,45 1,24 1,24 1,4 1,06 1,11 0,88 SAIDI (phút/KH.năm) 196 350 238 238 317 180 199 140 CAIDI (phút/KH.năm) 171 242 192 208 277 169 179 158 Theo ñó, ta thấy các chỉ tiêu ñược sử dụng phổ biến nhất là SAIFI, SAIDI, CAIDI và ASAI. Đây cũng chính là các chỉ tiêu tác giả chọn ñể tính toán ñộ tin cậy cho lưới phân phối thành phố Đà Nẵng trình bày ở các chương sau. 2.5. Các ví dụ tính toán ñộ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366 cho sơ ñồ lưới phân phối hình tia Trong tính toán ñộ tin cậy LPP hình tia gồm các PT mắc nối tiếp, nên các chỉ số ĐTC tại một nút nào ñó của hệ thống ñược xác ñịnh như sau: λ = ∑ λi i TI = ∑ λ i ri i 6 Trong ñó: λi : Cường ñộ mất ñiện trung bình của từng PT trong một năm (lần/năm). ri : Thời gian mất ñiện trung bình của từng PT cho một lần mất ñiện (giờ/lần). TI : Thời gian mất ñiện trung bình năm của hệ thống. 2.5.1. Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn Xét lưới phân phối hình tia như hình 2.4. Bất cứ sự cố trên nhánh nào cũng dẫn ñến bảo vệ rơle tác ñộng cắt máy cắt (MC) ñầu nguồn và làm mất ñiện toàn hệ thống. Máy cắt chỉ ñóng lại và khôi phục cấp ñiện sau khi ñã sửa chữa xong nhánh bị sự cố. Giả thiết cường ñộ sự cố trung bình của các phần tử (nhánh) là λ0 = 0,12 (lần/km.năm) và thời gian sửa chữa sự cố trung bình của các phần tử là r = 2 (giờ). Số liệu về chiều dài nhánh, cường ñộ sự cố nhánh, số lượng khách hàng tại các nút phụ tải như bảng 2-1 và bảng 2-2. N (3) (4) (2) (1) a b c d A B C Hình 2.4: Sơ ñồ LPP hình tia không phân ñoạn Nhánh (1) (2) (3) (4) D Bảng 2-1: Số liệu chiều dài, cường ñộ sự cố nhánh LPP hình 2.4 l (km) λ (lần/năm) Nhánh l (km) 2 0,24 A 3 1 0,12 B 2 2 0,24 C 1 3 0,36 D 2 λ (lần/năm) 0,36 0,24 0,12 0,24 Bảng 2-2: Số liệu khách hàng tại các nút phụ tải LPP hình 2.4 Nút phụ tải Số khách hàng Nút phụ tải Số khách hàng A 500 C 300 B 200 D 100 Bảng 2-3: Kết quả tính toán ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.4 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 a 0,36 2 0,72 0,36 2 b 0,24 2 0,48 0,24 2 c 0,12 2 0,24 0,12 2 d 0,24 2 0,48 0,24 2 Tổng 1,92 16 3,84 1,92 16 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 A 0,36 2 0,72 0,36 2 B 0,24 2 0,48 0,24 2 C 0,12 2 0,24 0,12 2 D 0,24 2 0,48 0,24 2 Tổng 1,92 16 3,84 1,92 16 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,72 0,48 0,24 0,48 3,84 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,72 0,48 0,24 0,48 3,84 7 Tính toán ñộ tin cậy tại các nút phụ tải, ta có kết quả như bảng 2-3. Các chỉ tiêu ĐTC của hệ thống: SAIFI = SAIDI = CAIDI = ASAI 2.5.2. = (1,92.500+1,92.200+1,92.300+1,92.100) = 1,92 (lần/khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) = 3,84 (giờ/khách hàng.năm) (500+200+300+100) (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) = 2 (giờ/lần mất ñiện) (1,92.500+1,92.200+1,92.300+1,92.100) 1100.8760 - (3,84.500+3,84.200+3,84.300+3,84.100) 1100.8760 = 0,99562 Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn có ñặt cầu chì tại các nhánh rẽ Xét lưới phân phối hình tia trên các nhánh rẽ có ñặt cầu chì như hình 2.5. Chỉ những sự cố trên nhánh chính mới dẫn ñến mở máy cắt ñầu nguồn và làm mất ñiện toàn hệ thống. Tính toán ñộ tin cậy tại các nút phụ tải, ta có kết quả như bảng 2-4. N (1) a (3) (2) b (4) c d A B C D Hình 2.5: Sơ ñồ LPP hình tia có ñặt cầu chì Bảng 2-4: Kết quả tính toán ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.5 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 A 0,36 2 0,72 B 0,24 2 Tổng 1,32 10 2,64 1,2 10 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 (4) 0,36 2 0,72 0,36 2 C 0,12 2 0,24 D 0,24 2 Tổng 1,08 10 2,16 1,2 10 Nút phụ tải A B C D TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,4 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,4 Bảng 2-5: So sánh ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.4 và hình 2.5 LPP hình tia LPP hình tia có ñặt cầu chì trên các nhánh rẽ λ (lần/năm) TI (giờ) λ (lần/năm) TI (giờ) 1,92 3,84 1,32 2,64 1,92 3,84 1,20 2,40 1,92 3,84 1,08 2,16 1,92 3,84 1,20 2,40 Nhận xét: Độ tin cậy ñược cải thiện cho tất cả các nút phụ tải. Tuy nhiên mức ñộ cải thiện khác nhau cho mỗi nhánh: Nút A có ñộ tin cậy thấp nhất là do chiều dài nhánh rẽ a là lớn nhất trong các nhánh rẽ nên cường ñộ sự cố cao hơn, thời gian mất ñiện sẽ nhiều hơn. Các chỉ tiêu ñộ tin cậy của hệ thống: 8 2.5.3. SAIFI = 1,22 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 2,22 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 2 (giờ/lần mất ñiện) ASAI = 0,99972 Lưới phân phối hình tia phân ñoạn bằng dao cách ly Để nâng cao ñộ tin cậy của LPP, ta có thể phân ñoạn các nhánh chính bằng dao cách ly như hình 2.6. Khi sự cố trên nhánh có ñặt dao cách ly (DCL) phân ñoạn, máy cắt ñầu nguồn sẽ mở, sau ñó cách ly nhánh sự cố bằng cách mở DCL phân ñoạn và ñóng MC ñể khôi phục nguồn cho hệ thống. Giả thiết thời gian cô lập nhánh sự cố bằng dao cách ly phân ñoạn là 0,34 (giờ). Độ tin cậy tại các nút phụ tải như bảng 2N (4) (3) (2) 6. (1) a b A c B d C D Hình 2.6: Sơ ñồ LPP hình tia phân ñoạn bằng dao cách ly Bảng 2-6: Kết quả tính toán ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.6 Nút phụ tải A Nút phụ tải B Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 0,34 0,04 0,12 2 (3) 0,24 0,34 0,08 0,24 0,34 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 0,34 A 0,36 2 0,72 B 0,24 2 Tổng 1,32 5,02 1,44 1,2 6,68 Nút phụ tải C Nút phụ tải D Nhánh sự cố λ (lần/năm) r (giờ) TI (giờ) λ (lần/năm) r (giờ) (1) 0,24 2 0,48 0,24 2 (2) 0,12 2 0,24 0,12 2 (3) 0,24 2 0,48 0,24 2 (4) 0,36 0,34 0,12 0,36 2 C 0,12 2 0,24 D 0,24 2 Tổng 1,08 8,34 1,56 1,20 10 So sánh với sơ ñồ LPP hình 2.5, ta có bảng 2-7. Nút phụ tải A B C D TI (giờ) 0,48 0,24 0,08 0,12 0,48 1,40 TI (giờ) 0,48 0,24 0,48 0,72 0,48 2,40 Bảng 2-7: So sánh ĐTC tại các nút phụ tải LPP hình 2.5 và hình 2.6 LPP hình tia có ñặt cầu chì trên nhánh rẽ LPP hình tia phân ñoạn bằng DCL λ (lần/năm) TI (giờ) λ (lần/năm) TI (giờ) 1,32 2,64 1,32 1,44 1,20 2,40 1,20 1,40 1,08 2,16 1,08 1,56 1,20 2,40 1,20 2,40 Nhận xét: Độ tin cậy ñối với các nút phụ tải càng gần nguồn càng ñược cải thiện nhiều hơn. Nút D có ñộ tin cậy không thay ñổi là do khi nhánh d bị sự cố thì tác ñộng của dao cách ly không làm thay ñổi trạng thái phụ tải tại nút D. Các chỉ tiêu ñộ tin cậy của hệ thống: 2.5.4. SAIFI = 1,22 (lần/khách hàng.năm) SAIDI = 1,55 (giờ/khách hàng.năm) CAIDI = 1,27 (giờ/lần mất ñiện) ASAI = 0,99982 Lưới phân phối kín vận hành hở Đối với một số LPP có cấu trúc mạch kín nhưng vận hành hở thông qua các ñiểm thường mở (hình 2.7), khi nguồn chính hỏng hóc hay do hư hỏng các nhánh làm phụ tải không thể nhận ñiện từ nguồn chính