ĐÁNH GIÁ độ TIN cậy PHÁT TUYẾN HÌNH TIA của MẠNG điện PHÂN PHỐI pptx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

PHẠM QUỐC NGHIỆP
ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY PHÁT TUYẾN HÌNH
TIA CỦA MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyênngành : Thiếtbị, mạng&nhàmáyđiện
Mãsốngành:605250
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng7năm 2012
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cánbộhướngdẫnkhoahọc : PGS.TS. NGUY ỄN HOÀNG VIỆT
(Ghirõh ọ, tên, họchàm, họcvịvàchữký)
LuậnvănThạcsĩđượcbảovệtạiTrườngĐạihọcKỹthuậtCôngnghệTP.
ngày14tháng07 năm 2012
Thànhph ầnHộiđồngđánhgiáLuậnvănThạcsĩgồm:
(Ghirõh ọ, tên, họchàm, họcvịcủaHộiđồngchấmbảovệLuậnvănThạcsĩ)
1. ……………………………………………………………
2. ……………………………………………………………
3. ……………………………………………………………
4. ……………………………………………………………
5. ……………………………………………………………
Xácnh ậncủaChủtịchHộiđồngđánhgiáLuậnsaukhiLuậnvănđãđược
sửachữa (nếucó).
Ch ủtịchHộiđồngđánhgiáLV
HCM
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độclập - Tự do - Hạnhphúc
TP. HCM,
ngày
05năm 20
NHIỆM VỤ
LUẬN VĂN
THẠC SĨ
Họt
ênh
ọcvi
ên:
PhạmQuốcNghiệpGiớitính: Nam
Ngày, tháng, nămsinh: 28/07/1973Nơisinh:
HảiDương
Chu
yênn
gành
:
Thi ếtbị,
mạng&nhàmáyđ
iện
MSHV: 1081031049
I- TÊN ĐỀ TÀI:
“ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY PHÁT
TUYẾN HÌNH TIA CỦA MẠNG
ĐIỆN
PHÂ
N
PHỐ

I”
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-
Cơsởkhoahọclýthuyếtvàthựcnghiệmcủacôngtác
đanhgiáđ ộ tin cậy.
-
Xâydựngphươngphápxácđịnhsốlầnmấtđiệnhà
ngnămmộtkháchhàngtrênmộtpháttuyếnhìnhti
acủamạngđiệnphânphốivàthờigiantrungbìnhcần
thiếtđểkhôiphụclạichokháchhàngcủapháttu
yếnhìnhtiatrongmạngđiệnphânphối.
-Xétđánhgiám
ộtpháttuyếncụthểmộtpháttuyếnphânphốihìnhtiacủ
amạngđiệnphânphối.
III- NGÀY GIAO NHI ỆM VỤ:Ngày 15 tháng
09 năm 2011
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM
VỤ:Ngày 15 tháng 06năm 2012
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:PGS.TS.NGUYỄN
HOÀNG VIỆT
CÁN BỘ
HƯỚNG DẪN
(Họtênvàchữ
ký)
KHOA QU ẢN LÝ CHUYÊN
NGÀNH
(Họtênvàchữký)
LỜI CAM ĐOAN
Tôixin cam đoanđâylàcôngtrứucủariêngtôi. Cácsốliệu,
kếtquảnêutrongLuậnvănlàtrungthựcvàchưatừngđượcaicôngbốtrongbấtkỳcôngtrìnhnàokhá

c.
Tôixin cam đoanrằngmọisựgiúpđỡchoviệcthựchiệnLuậnvănnàyđãđượccảmơnvàcácthông
tin tríchdẫntrongLuậnvănđãđượcchỉrõnguồngốc.
HọcviênthựchiệnLuậnvăn
(Kývàghirõhọtên)
PhạmQuốcNghiệp
ìnhnghiênc
LỜI CẢM ƠN
Lờiđầutiênxincảmơncơquannơitôicôngtác
(KhoaCôngNghệĐiệnTrườngĐạiHọcCôngNghiệpThànhphốHồChí Minh)
đãtạomọiđiềukiệnvềthờigiancũngnhưbốtrísắpxếpcôngviệcchotôiphùhợpđểtôithamgiađược
khóahọcnày. Xinchânthànhcảmơncácquýthầycôgiáođãgiảngdạycholớp Cao họcThiếtbị,
mạng&nhàmáyđiệnkhóa I vớitấtcảlòngbiếtơnvàkínhtrọng.
XinchânthànhcảmơnTrườngĐạihọcKỹthuậtCôngnghệThànhphốHồChí Minh, Ban
giámhiệuvàcácthầycôtrongphòngsauđạihọcvàhợptácquốctế,
đặcbiệtlàthầyPGS.TS
khoaCơ-Điện-Điệntử,
NguyễnHoàngViệtGiảngviêntrườngĐạihọcBáchKhoaThànhphốHồChí
đãtậntìnhgiúpđỡ, hướngdẫn, cungcấptàiliệuchotôitrongquátrìnhthựchiệnluậnvănnày.
Cảmơntấtcảnhữngngườibạntronglớpđãkềvaisátcánhcùngtôi
sẻvàhoànthiệntrongkhóahọcnày.
Cuốicùngvìtrìnhđộkiếnthứccóhạn,
thờigianđầutưchoviệclấysốliệuluậnvănvàhoànthiệnluậnvăncònhạnchế.
Minh
chia
Do
đóluậnvănsẽcósaisót, kínhmongcácquíthầycô,
cácbạntronglớpđónggópđểluậnvănhoànthiệnhơn.
Xintrânthànhcảmơn
HọcviênthựchiệnLuậnvăn

PhạmQuốcNghiệp
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
1.1. TỔNG QUAN
1.1.1 ChấtLượngĐiệnnăngvàĐộ Tin Cậy
1.1.2 Đánhgiáđộ tin cậy.
1.2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
1.3. PHẠM VI NGHIÊU CỨU
1.4. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁỘ ĐTIN CẬY
THỐNG ĐIỆN
TRONG HỆ
3
3
3
5
6
6
7
8
2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG
HỆTHỐNG ĐIỆN.
2.1.1 ĐịnhNghĩaĐộ Tin Cậy
2.1.2 CáckháiNiệm
2.1.3. CácChỉTiêuĐộ Tin Cậy
2.2 TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY.
2.2.1 Độ Tin cậyNguồnPhát.
2.2.2 Cáccôngthứctínhđộ tin cậytrongmạngtruyềntải.
2.2.3 Độ Tin CậyTrongMạngPhânPhối.
2.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ

THỐNG ĐIỆN.
2.3.1 CácĐặcTínhHỏngHócCủaCácPhầnTửHệThốngĐiện.
2.3.2 ĐặcTínhSửaChữa (PhụcHồi) CủaMộtPhầnTử.
2.3.3 TínhSẵnSàngCủaPhầnTử.
2.4 MÔ HÌNH TIN CẬY PHẦN TỬ HỆ THỐNG ĐIỆN.
2.4.1 MôHìnhNguồnPhát.
2.4.2 MôHìnhĐườngDâyTruyềnTảiVàMáyBiếnÁp.
8
8
8
10
11
11
14
17
18
19
21
23
24
25
28
2.5 MÔ HÌNH TIN CẬY PHẦN TỬ.
2.5.1 NốiTiếp.
2.5.2 Song song.
2.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁNỘĐ
PHÂN PHỐI HÌNH TIA.
TIN CẬY TRONG MẠNG
29
29

31
33
2.6.1.
SAIFI
(Tầns
uấtmấ
tđiệnt
rungb
ìnhhệt
hống).
2.6.2.
SAIDI
(Thời
gianm
ấtđiện
trung
bìnhc
ủahệt
hống).
2.6.3.
CAIF
I
(Tầns
uấtmấ
tđiệnc
ủakhá
chhàn
g).
2.6.4. CAIDI
(Thờigianmấtđiện

trungbìnhcủakhá
chhàng).
2.6.5. ASAI
(Khảnăngsẵnsàng
đưavàovậnhành).
2.6.6. ENS.
2.6.7. AENS.
2.6.8. ACCI.
2.6.9 ASIFI.
2.6.10 ASIDI – Load
Based.
2.6.11 MAIFI.
2.6.12 CEMIn.
2.6.13 CEMSMIn.
CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU
CÁC CÔNG
CỤ THỰC
HIỆN.
3.1 CÁC PHƯƠNG
PHÁP ĐÁNH GIÁ
ĐỘ TIN CẬY.
3.1.1
Phươngphápđồthịgiảití
ch.
3.1.2. PhươngPháp Markov.
3.1.3 PhươngPháp Monte Carlo.
3.3 PHẦN MỀM ỨNG DỤNG.
3.3.1. PhầnMềm MATLAB.
3.3.1.1.

LịchSửHìnhThànhVàPhátTriển
Của MATLAB.
3.3.1.2. TổngQuátVề MATLAB.
33
33
34
34
34
34
35
35
35
35
35
36
36
37
37
37
37
37
38
38
38
38
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHÁT
TUYẾN.
4.1 KhuVựcVàTiểuKhuVựcCủaPhátTuyếnPhầnPhối:
4.2 CácThànhPhầnCủaPhátTuyếnPhầnPhối:
4.2.1 ThànhPhầnCườngĐộMấtĐiệnCủaPhátTuyến - λfeeder:

4.2.2 ThànhPhầnSửaChữaVàPhụcHồiCủaPhátTuyến - rfeeder:
40
40
41
41
41
CHƯƠNG 5: CÁC PHƯƠNG ÌNH CHO ÁP D
CỦA PHÁT TUYẾN PHÂN PHỐI.
5.1 PHƯƠNG TRÌNH CƯỜNG ĐỘ MẤT ĐIỆN.
5.1.1 PhươngTrìnhCườngĐộMấtĐiện Cho TiểuKhuVực.
5.1.2 PhươngTrìnhCườngĐộMấtĐiệnCủaPhátTuyến.
5.2 PHƯƠNG TRÌNH THỜI GIAN PHỤC HỒI.
5.2.1 PhươngTrìnhThờiGianPhụcHồi Cho TiểuKhuVực.
5.2.2 PhươngTrìnhThờiGianPhụcHồiCủaPhátTuyến.
5.5 SơĐồGiảiThuậtCủaChươngTrình.
CHƯƠNG 6: ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG CỤ THỂ.
6.1 SơĐồVàDữLiệu.
6.2 BảngSựThật (TRU) CủaPhátTuyến.
6.3 Ma Trận [SUBZcomp] CủaCácThànhPhần.
6.4 CườngĐộHỏngHócCủaTiểuKhuVực[λsubz].
6.5 CườngĐộMấtĐiệnCủaPháttuyến (λfeeder).
6.6 ThờiGianPhụcHồiCủaTiểukhuvực.
6.7 ThờiGianPhụcHồiCủaPhátTuyếnrfeeder.
ỤNG
44
44
44
45
50
50

51
53
54
54
56
59
64
65
66
68
TR
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT
TRIỂN .
7.1 KếtLuận.
7.2 HướngPhátTriểnCủaĐềTài.
Tàiliệuthamkhảo
PhụLục
69
69
70
71
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

PHẠM QUỐC NGHIỆP
ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY PHÁT TUYẾN HÌNH TIA
CỦA MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Thiết bị, mạng & nhà máy điện
Mã số:605250

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 5 năm 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
-1-
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
TÓM TẮT
1. GIỚI THIỆU
ĐỀ TÀI:
Hiện nay,
nước ta
đang trên đà
phát triển
công nghiệp
hóa, hiện
đại hóa đất
nước. Cung cấp
điện được xem là
một trong những
yếu tố then chốt để
thúc đẩy nền
kinh tế phát triển.
Ngành điện nước ta
đang từng bước đi
vào thị trường đện
cạnh
tranh. Điều quan
trọng nhất để thu
hút khách hàng là
các công ty điện
phải cung cấp
đện có độ tin cậy

cao và có tính cạnh
tranh. Để đáp ứng
hai vấn đề trên là
hết sức khó
khăn và vẫn còn mới đối với ngành điện của nước ta. Vì thế
trong luận văn này tác giả
sẽ trình bày phương pháp đánh giá độ tin cậy với việc tính toán
được giới hạn‘cường
độ hỏng hóc’ hằng năm và ‘thời gian phục hồi’ tương ứng đối
với một khách hàng của
một phát tuyến phân phối hình tia của mạng điện phân phối.
Phương pháp này này sẽ
phát triển một nền tảng và lý thuyết nhằm tính toán các chỉ số về
độ tin cậy.
Sử dụng Matlab với giải thuật m.file có thể đánh giá các
thông số độ tin cậy
nhanh chóng và cần thiết. Bên cạnh đó hạn chế “cường hỏng hóc
phần tử” hàng năm
và liên quan đến “thời gian sửa chữa phục hồi” cho khách hàng
trên một phát tuyến
hình tia của mạng điện phân phối. Cường độ cắt
phần t ử của phát tuyến –
λfeeder
được đưa ra trong các đơn vị của sự cố mỗi năm và thời gian
phục hồi – rfeeder được
thể hiện trong số giờ mỗi lần mất điện. Phương pháp này có thể
được áp dụng chứng
minh với các thiết bị khác nhau, cấu hình phát tuyến khác nha u
sẽ ảnh hưởng đến độ
tin cậy và từ đó ảnh hưởng tới khách hàng của phát tuyến.

2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY PHÁT TUYẾN
Để phân tích đánh giá độ tin cậy một phát tuyến một phát
tuyến trong luận văn
này chia một phát tuyến phân phối hình tia thành nhiều khu vực,
và từ khu vực tiếp tục
được chia thành các tiểu khu vực.
-2-
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
Khu vực
được tạo ra
trên sơ đồ
một dòng
bằng cách
khoanh
vùng tất cả
các
phân đoạn giữa các
thiết bị bảo vệ. Các
ranh giới của các
khu này sẽ được bộ
phận
ngắt
mạch,
bộ
t
ự
đó
ng
lặ
p

lại
,
bộ
ph
ân
vù
ng
v
à
c
á
c
c
ầ
u
ch
ì
sẽ
tự
động cô lập các
phần của các phát
tuyến khi có sự cố.
Các khu vực này sẽ
được đánh
số ký hiệu 1,2,3
và vv.
Tiếp tục
mỗi khu
vực lại được
chia thành

các tiểu khu
vực, ranh
giới của tiểu
khu vực trong một
khu vực sẽ là các
bộ đóng ngắt bằng tay. Tiểu khu được đánh
số tuân theo từng số khu vực với việc bổ sung thêm một con số
phía sau và tuần
tự 1.1, 1.2, 2,1, và vv.
Hình 2.1 sơ đồ phát tuyến hình
tia
-3-
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
Thành phần
cường độ
mất điện
của phát
tuyến (λ
feeder) trong
mạng điện
phân
phối hình tia bao
gồm các cường độ
hỏng hóc (λ
component) . Thành
phần phục hồi của
phát tuyến (r feeder)
trong mạng điện
phân phối hình tia
bao gồm các thành

phần
(r component). được
tổng hợp ở bảng
sau:
BẢNG 2.1 dữ liệu các thành phần cường độ hỏng hóc và
thời gian sửa chữa.
-4-
THÀNH PHẦN
(Component)
CƯỜNG ĐỘ
HỎNG HÓC
(Outage rate)
THỜI GIAN
PHỤC HỒI DO
ĐÓNG CẮT
(Switch
restoration time)
THỜI GIAN
PHỤC HỒI DO
SỬA CHỮA
(Repair
restoration time)
Đường dây trên không
(Overhead lines)
λoh
ro_swt
ro_rep
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
3. CÁC PHƯƠNG
TRÌNH ÁP

DỤNG
3.1 PHƯƠNG
TRÌNH CƯỜNG
ĐỘ MẤT ĐIỆN
3.1.1 Phương
Trình Cư ờng Độ
Mất Điện Cho Ti
ểu Khu V ự c.
Cường độ mất
điện cho mỗi
tiểu khu (λ
subzone) của
phát tuyến
hình tia trong
mạng
điện phân phối sẽ
bao gồm tổng tất cả
các cường độ hỏng
hóc thành phần (λ
component).
Cường độ
hỏng hóc
thành phần (λ
component) gồm:
+ Cường độ
hỏng hóc của
đường dây
trên không –
Overhead
lines (λoh).

+ Cường độ hỏng hóc của đường dây cáp ngầm –
Undergroud lines (λug).
+ Cường độ hỏng hóc của thiết bị đóng cắt bằng tay –
Manual switch(λsw).
+ Cường độ hỏng hóc do điều chỉnh điện áp – Voltage
regulator (λvr).
+ Cường độ hỏng hóc của máy cắt – Circuit breaker (λcb).
+ Cường độ hỏng hóc của cấu chì – Fused lateral (λlf).
+ Cường độ hỏng hóc của máy biến áp – Transformer
(λtr).
NC
i=1
(3.1)
Trong đó:
λ subn : là cường độ mất điện của tiểu khu vực n, có đơn
vị là (số lần mất
điện / năm).
NC : là tổng các thành phần của tiểu khu vực n trong
một khu vực và tất cả
các khu vực của một đường dây trực tiếp tính
ngược trở về nguồn.
λ compi : là thành phần cường độ hỏng hóc có đơn vị là
(sự cố/ năm).
-5-
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt


o



o

 
s


s


vr



cb

 


tr

HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
(3.2)
3.1.2 Phương
Trình Cường Độ
Mất Điện Của
Phát Tuyến.
NZ
i
k
W

i
k
W
tota
l


(3.3)
Trong đó
[

s
u
b
z
]

=
[
[
(3.4)
kWi : là tải kilowatt trong tiểu khu vực
kWtotall : là tổng tải kilowatt của phát tuyến
+ Bốn cột đầu tiên của ma trận [SUBZcomp] được tạo ra bằng
một bảng sự thật
[TRU] nhằm tương ứng với chiều dài đường dây có thể đóng
mở được cũng như có
thể sửa chữa được với chiều dài đường dây. Phục vụ mỗi tiểu
khu, bảng này xác
-6-






u



u




[comp ] =  





lf

 

 
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hoàng Việt HVTH: Phạm Quốc Nghiệp
định các hư
hỏng trong tất cả
các tiểu khu sẽ
có cường độ mất

điện và thời gian
phục hồi trong
tiểu khu vực n.
+ Bảng sự thật có
hai hàng cho từng
tiểu khu vực và
một cột cho từng
tiểu khu vực.
Hàng đầu tiên
của một tiểu khu
tương ứng với
thời gian phục
hồi do " đóng
ngắt" và hàng
thứ hai tương
ứng với thời
gian phục hồi do
"sửa chữa".
Bảng sự
thật sẽ được lấp
đầy với những
số một và những
số không. (Bảng
4.3)
+ Để hoàn thành
bốn cột đầu tiên
của ma trận
[SUBZ comp] thì ta
phải lập một ma
trận đồng hành TRU là một vector (ma trận một cột) chiều dài

đường dây. Các đầu
vào của ma trận này sẽ là tổng chiều dài (đơn vị là mét) của
đường dây trên
không trong mỗi khu vực và tiểu khu vực. Vector này được
gọi là [LOH length]. Tổng
chiều dài mất điện khi "đóng ngắt" và tổng chiều dài khi "sửa
chữa" (đơn vị là km)
được tính toán bởi công thức:
[TOH

lenght
] =
[TRU ].
[ LOH lenght ]
1000
(3.6)
+ Các cột thứ năm và thứ sáu trong ma trận [SUBZcomp] được
xác định là số lượng
các thiết bị đóng ngắt bằng tay trong các phân cấp (đóng
ngắt) – “switch”) và (sửa
chữa) – “repair”.
+ Cột thứ bảy của ma trận [SUBZcomp] được biểu diễn số
lượng các bộ ổn áp nằm
giữa khu vực n và nguồn.
+ Phần còn lại của các cột trong ma trận [SUBZcomp] là cột
thứ tám là số lượng
máy cắt, cột thứ chín là số lượng cầu chì và cột mười là số
lượng máy biến áp được
điền đầy với những số “1”.
-7-