Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của các phương thức bảo vệ đường dây 220kv trạm sơn tây
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.72 MB, 64 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
CHU QUANG TOÀN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC
PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY 220KV
TRẠM SƠN TÂY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN
Hà Nội –2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
CHU QUANG TOÀN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC
PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY 220KV
TRẠM SƠN TÂY
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. NGUYỄN XUÂN TÙNG
Hà Nội –2019
LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất cả các Quý Thầy/Cô đã giảng
dạy trong chƣơng trình cao học Kỹ thuật điện – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội,
những ngƣời đã truyền đạt cho tơi những kiến thức hữu ích về Kỹ thuật điện, làm cơ
sở cho tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Xuân Tùng đã tận tình hƣớng
dẫn, chỉ bảo, cho tơi nhiều kinh nghiệm trong thời gian thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy/Cô đang giảng dạy tại Viện Điện –
trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, các anh, chị quản lý vận hành Trạm biến áp
220kV Sơn Tây đã giúp đỡ tôi trong việc trong quá trình thu thập dữ liệu, thơng tin
của luận văn, đóng góp ý kiến và bổ sung những thiếu sót cho luận văn của tôi.
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã ln tạo điều kiện tốt
nhất cho tơi trong q trình học cũng nhƣ thực hiện luận văn.
Do thời gian có hạn, kinh nghiệm nghiên cứu chƣa có nên cịn nhiều thiếu
xót, tơi rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của Q Thầy/Cơ và các anh chị học
viên.
Xin chân thành cảm ơn!.
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của
ai. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng và
trích dẫn các tài liệu, thơng tin đã đƣợc đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí, bài báo
và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.
Tác giả
Chu Quang Toàn
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I :CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
RƠLE BẢO VỆ............................................................................................................... 2
1.1 Các yêu cầu đối với hệ thống rơle bảo vệ ..................................................................... 2
1.2 Các qui định về cấu hình hệ thống rơle bảo vệ ............................................................. 4
1.3 Một số sự cố thƣờng gặp với hệ thống rơle bảo vệ ...................................................... 7
1.4 Sự cần thiết phải đánh giá độ tin cậy của hệ thống rơle bảo vệ và đề xuất ghiên
cứu ........................................................................................................................................... 9
CHƢƠNG II: CÁC CHỈ TIÊU ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ ................................................................................................ 11
2.1. Các chỉ tiêu phổ biến để đánh giá độ tin cậy .............................................................. 11
2.1.1. Giới thiệu chung .................................................................................................. 11
2.1.2.Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của các phần tử ................................................. 11
2.2. Các giải pháp nâng cao khả năng sẵn sàng của hệ thống rơle bảo vệ ...................... 13
CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ ................................................................. 17
3.1. Giới thiệu phƣơng pháp cây sự cố đánh giá độ tin cậy .............................................. 17
3.2. Phƣơng thức kết nối các phần tử trong cây sự cố ....................................................... 19
3.4. Ví dụ áp dụng phƣơng pháp cây sự cố với trƣờng hợp đơn giản ............................. 21
CHƢƠNG IV: ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN
CẬY HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY .................................................... 24
4.1 Giới thiệu về trạm biến áp 220 kV Sơn Tây và phƣơng thức bảo vệ ........................ 24
4.1.1. Giới thiệu về trạm biến áp ................................................................................... 24
4.1.2. Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ của ngăn lộ đƣờng dây 272 tại trạm........................ 27
iii
4.1.3. Ma trận cắt hiện đang sử dụng ............................................................................ 28
4.2. Các kịch bản đánh giá độ tin cậy của hệ thống rơle bảo vệ cho ngăn lộ đƣờng
dây 272 tại trạm biến áp 220kV Sơn Tây. ........................................................................... 31
4.2.2. Các giả thiết khi tính tốn độ tin cậy của các sơ đồ bảo vệ đƣờng dây .............. 31
4.2.3. Các kịch bản so sánh độ tin cậy của các sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây. 32
4.3. Giá trị không sẵn sàng của một số phần tử trong sơ đồ phƣơng thức bảo vệ rơle . 33
4.4. Giới thiệu phần mềm OpenFTA tính tốn cây sự cố ................................................. 37
4.5. Kết quả đánh giá và các nhận xét ................................................................................. 39
4.5.2. Xây dựng cây sự cố và đánh giá xác suất không sẵn sàng của Sơ đồ 3 .............. 39
4.5.3. Xây dựng cây sự cố và đánh giá xác suất không sẵn sàng của Sơ đồ 2 (sơ đồ
mở rộng) ........................................................................................................................ 42
4.5.4.Đánh giá kết quả................................................................................................... 46
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƢƠNG LAI ..... 48
5.1. Kết luận ............................................................................................................................ 48
5.2. Hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai ............................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 50
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 51
iv
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ phƣơng thức đƣờng dây ....................................................................6
Hình 2.1 Hệ thống bảo vệ khơng có dự phịng .........................................................15
Hình 2.2 Hệ thống bảo vệ có dự phịng ....................................................................15
Hình 3.1 Sơ đồ kết nối kiểu nối tiếp .........................................................................19
Hình 3.2 Sơ đồ kết nối kiểu song song .....................................................................20
Hình 3.3 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đƣờng dây......................................................22
Hình 3.4 Cây sự cố cho mạch bảo vệ đƣờng dây có rơle dự phịng .........................23
Hình 4.1 Sơ đồ một sợi trạm 220kV Sơn Tây...........................................................24
Hình 4.2 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ ngăn lộ 272......................................................25
Hình 4.3. Ma trận cắt của phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây 272 Trạm 220kV Sơn Tây
...................................................................................................................................30
Hình 4.4 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 1 (sơ đồ tiêu chuẩn) ........................................32
Hình 4.5 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 2 (sơ đồ mở rộng) ...........................................33
Hình 4.6 Giao diện chính của phần mềm ..................................................................37
Hình 4.7 Các biểu tƣợng có sẵn trong phần mềm .....................................................38
Hình 4.8 Giao diện quản lý dữ liệu của OpenFTA ...................................................38
Hình 4.9 Các chức năng hỗ trợ phân tích, tính tốn cây sự cố .................................39
Hình 4.10 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 1 (sơ đồ rút gọn) ............................................40
Hình 4.11 Cây sự cố với sơ đồ 3 (sơ đồ rút gọn) ......................................................40
Hình 4.12 Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ 2 (sơ đồ mở rộng) .........................................43
Hình 4.13 Cây sự cố với sơ đồ 2 (sơ đồ mở rộng) ....................................................44
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Các biểu tƣợng thông dụng diễn tả các sự kiện trong phƣơng pháp cây sự cố .... 19
Bảng 4.1 Thống kê các chỉ số độ không sẵn sàng của một số phần tử ................................ 36
Bảng 4.2 So sánh mức độ không sẵn sàng của các sơ đồ phƣơng thức bảo vệ khác nhau với
ngăn lộ đƣờng dây ............................................................................................................... 46
Bảng 4.3 Mức độ đóng góp của các hƣ hỏng tới độ không sẵn sàng của sự kiện đỉnh ....... 46
vi
MỞ ĐẦU
Hệ thống rơle bảo vệ đƣợc thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao, tuy nhiên
do hệ thống gồm nhiều thiết bị hợp thành nên vẫn có những sự cố xảy ra và có thể
dẫn tới những thiệt hại lớn cho hệ thống.
Có thể thấy phƣơng thức bảo vệ của các thiết bị chính trong hệ thống đã đƣợc qui
định khá rõ ràng; tuy nhiên phần đấu nối các thiết bị và mạch nhị thứ còn khác nhau
giữa các trạm. Việc khác nhau của hệ thống nhị thứ là do quan điểm thiết kế của các
hãng không giống nhau. Vấn đề cần đƣợc thảo luận là phƣơng thức bảo vệ và hệ
thống mạch nhị thứ nào sẽ có độ tin cậy cao hơn và phù hợp về mặt kinh tế.
Xuất phát từ lý do này, luận văn đã đi sâu nghiên cứu cách thức đánh giá định lƣợng
độ tin cậy của các sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây, phƣơng pháp sử dụng là
phƣơng pháp cây sự cố. Phạm vi nghiên cứu sẽ giới hạn đối với phƣơng thức bảo vệ
đƣờng dây 220kV vì đây là phần tử phổ biến trên lƣới điện và mang tính chất quang
trọng. Phần tính tốn áp dụng kết quả nghiên cứu sẽ thực hiện đối với sơ đồ phƣơng
thức bảo vệ của đƣờng dây 272 - Trạm 220kV Sơn Tây – Truyền tải điện Hịa Bình.
Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia ra thành 5 chƣơng
Chƣơng I: Giới thiệu chung về cấu hình và các yêu cầu đối với hệ thống rơle bảo
vệ; đồng thời giới thiệu các sơ đồ phƣơng thức chung bảo vệ đƣờng dây 220kV &
500kV và các hƣ hỏng thƣờng gặp với hệ thống rơle bảo vệ. Trong chƣơng này
cũng đặt ra mục tiêu nghiên cứu của luận văn.
Chƣơng II: Giới thiệu các chỉ tiêu đƣợc sử dụng để đánh giá độ tin cậy của hệ
thống điều khiển bảo vệ và các giải pháp để nâng cao độ tin cậy của hệ thống rơle
bảo vệ.
Chƣơng III: Giới thiệu phƣơng pháp cây sự cố dùng để đánh giá mức độ không
sẵn sàng của hệ thống rơle bảo vệ.
Chƣơng IV: Áp dụng phƣơng pháp cây sự cố để đánh giá mức độ không sẵn sàng
loại trừ sự cố trong vùng đối với một số sơ đồ bảo vệ đƣờng dây phổ biến với mức
độ dự phòng tăng dần. Phạm vi áp dụng là với sơ đồ bảo vệ đƣờng dây 272 – Trạm
220kV Sơn Tây – Truyền tải điện Hịa Bình. Phần mềm OpenFTA đƣợc sử dụng để
xây dựng và đánh giá mức độ không sẵn sàng.
Chƣơng V: Đánh giá chung và đƣa ra các hƣớng nghiên cứu trong tƣơng lai.
1
CHƢƠNG I :CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
RƠLE BẢO VỆ
1.1 Các yêu cầu đối với hệ thống rơle bảo vệ
Nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơle là tự động cắt phần tử hƣ hỏng ra
khỏi hệ thống điện, ghi nhận phát hiện ra tình trạng làm việc khơng bình thƣờng của
các phần tử hƣ hỏng trong hệ thống điện. Tùy vào mức độ tình trạng làm việc bất
thƣờng mà rơle bảo vệ có thể chỉ cảnh báo tín hiệu hoặc tác động cắt máy cắt.
Các yêu cầu chính đối với hệ thống rơle bảo vệ:
a) Tính chọn lọc
Tác động của bảo vệ đảm bảo chỉ cắt phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi hệ thống điện đƣợc
gọi là tác động chọn lọc. Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động
nhƣ vậy tạo khả năng cho hộ tiêu thụ tiếp tục đƣợc cung cấp điện.
Yêu cầu tác động chọn lọc cũng không loại trừ khả năng bảo vệ tác động nhƣ là bảo
vệ dự trữ trong trƣờng hợp hỏng hóc bảo vệ hoặc máy cắt của các phần tử lân cận.
Cần phân biệt hai khái niệm chọn lọc.
+ Chọn lọc tƣơng đối: Theo nguyên tắc tác động của mình, bảo vệ có thể làm
việc nhƣ là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận.
+ Chọn lọc tuyệt đối: Bảo vệ chỉ làm việc trong trƣờng hợp ngắn mạch ở chính
phần tử đƣợc bảo vệ.
b) Tác động nhanh.
Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế đƣợc mức độ phá hoại của
phần tử ấy, càng giảm đƣợc thời gian tụt thấp điện áp ở các hộ tiêu thụ và càng có
khả năng giữ ổn định của hệ thống điện. Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải
giảm thời gian tác động của thiết bị bảo vệ rơle. Tuy nhiên trong một số trƣờng hợp
để thực hiện u cầu tác động nhanh thì khơng thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc. Hai
yêu cầu này đôi khi mâu thuẫn nhau.
c) Độ nhạy.
2
Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy đối với những hƣ hỏng và tình trạng làm việc
khơng bình thƣờng có thể xuất hiện ở những phần tử đƣợc bảo vệ trong hệ thống
điện. Thƣờng độ nhạy đƣợc đặc trƣng bằng hệ số độ nhạy Kn. Đối với các bảo vệ
làm việc theo các đại lƣợng tăng khi ngắn mạch, hệ số độ nhạy đƣợc xác định bằng
tỷ số giữa đại lƣợng tác động tối thiểu (ví dụ: dịng ngắn mạch nhỏ nhất) khi ngắn
mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ và đại lƣợng đặt (tức dòng khởi động).
d) Đảm bảo độ tin cậy
Bảo vệ phải luôn luôn sẵn sàng khởi động và tác động một cách chắc chắn trong tất
cả các trƣờng hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ và các tình trạng làm việc khơng
bình thƣờng đã định trƣớc. Mặt khác bảo vệ không đƣợc tác động khi ngắn mạch
ngồi. Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho các bảo vệ sau nó thì khi ngắn mạch
trong vùng dự trữ bảo vệ này phải khởi động nhƣng khơng đƣợc tác động khi bảo
vệ chính đặt gần chỗ ngắn mạch hơn chƣa tác động. Để tăng tính đảm bảo của bảo
vệ cần:
+ Dùng rơle có chất lƣợng cao.
+ Chọn sơ đồ bảo vệ rơle đơn giản nhất.
+ Các bộ phận phụ (cực nối, dây dẫn, rơle trung gian) dùng trong sơ đồ phải
chắc chắn, tiếp xúc tốt.
+ Thƣờng xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ.
e) Tính kinh tế
Các thiết bị bảo vệ đƣợc lắp đặt trong HTĐ không phải để làm việc thƣờng
xuyên trong chế độ vận hành bình thƣờng, mà ở chế độ ln ln sẵn sàng chờ
đón những bất thƣờng và sự cố có thể xảy ra để có những tác động chuẩn xác.
Đối với các trang thiết bị điện cao áp và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt
thiết bị bảo vệ thƣờng chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị của cơng trình. Vì vậy
u cầu về kinh tế khơng đề ra, mà bốn yêu cầu kỹ thuật trên đóng vai trị quyết
định, vì nếu khơng thoả mãn đƣợc các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả tai hại
cho hệ thống điện.
Đối với lƣới điện trung áp và hạ áp, số lƣợng các phần tử cần đƣợc bảo vệ rất
lớn, và yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở các nhà
3
máy điện hoặc lƣới truyền tải cao áp. Vì vậy cần phải cân nhắc tính kinh tế trong
lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo đƣợc các yêu cầu kỹ thuật và chi
phí thấp nhất.
1.2 Các qui định về cấu hình hệ thống rơle bảo vệ
Hiện nay, hệ thống đƣờng dây và các máy biến áp truyền tải điện năng đóng một vai
trị quan trọng trong việc đƣa điện năng sản xuất đƣợc đến hộ tiêu thụ. Số lƣợng
đƣờng dây và các trạm biến áp truyền tải điện tăng lên không ngừng do phải đáp
ứng nhu cầu tăng rất nhanh của phụ tải. Việc xây dựng thêm các đƣờng dây ở các
cấp điện áp 500, 220, 110kV trong hệ thống truyền tải điện ngày càng nhiều chính
vì vậy mà phƣơng thức sử dụng dùng để bảo vệ cho các tuyến đƣờng phần tử quan
trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Bên cạnh các yêu cầu kỹ
thuật, các yêu cầu về tính kinh tế ngày càng đƣợc quan tâm nhằm nâng cao độ tin
cậy để bảo vệ đƣờng dây truyền tải điện tốt hơn và tối ƣu về mặt kinh tế.
Việc phát hiện và loại trừ nhanh sự cố trên đƣờng dây giúp tăng khả năng cung
cấp điện liên tục,tin cậy cho toàn hệ thống điện. Theo quy định mới của EVN ban
hành năm 2016 về cấu hình hệ thống và quy cách kỹ thuật của rơle bảo vệ cho hệ
thống đƣờng dây truyền tải điện 500kV; 220kV và 110kV nhƣ sau (trích lƣợc):
Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đƣờng dây 220 kV.
1. Cấu hình rơ le bảo vệ
a. Đƣờng dây 220 kV đƣợc trang bị mỗi đầu các thiết bị rơ le bảo vệ đƣờng
dây với cấu hình nhƣ sau:
Thiết bị rơ le bảo vệ số 1: Đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ 87L,
SOTF, 67/67N, 50/51, 50/51N, 85, FR, FL.
Thiết bị rơ le bảo vệ số 2: Đƣợc tích hợp các chức năng bảo vệ
21/21N, 68 (B/T), SOTF, 67/67N, 50/51, 50/51N, 85, FR, FL.
Các chức năng bảo vệ và tự động 25/79, 27/59 không phải dự phịng
và đƣợc tích hợp vào một trong hai thiết bị rơ le bảo vệ trên hoặc sử
dụng thiết bị bảo vệ rơle riêng.
4
b. Thiết bị rơ le bảo vệ số 1 và số 2 phải lấy tín hiệu dịng điện từ các cuộn
dòng (thứ cấp biến dòng điện) khác nhau và phải có mạch cắt độc lập với nhau. Tín
hiệu điện áp đƣợc lấy từ biến điện áp đƣờng dây.
c. Các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, POTT, PUTT 79 và các mạch nhị thứ
đi kèm phải đảm bảo khả năng tác động riêng rẽ từng pha để có thể thực hiện tự
động đóng lại 1 pha và 3 pha trên đƣờng dây 220 kV.
d. Cô lập thiết bị rơ le bảo vệ số 1 (hoặc số 2) không đƣợc ảnh hƣởng đến bất
kỳ chức năng nào của thiết bị rơ le bảo vệ số 2 (hoặc số 1 tƣơng ứng).
2. Phƣơng thức truyền tín hiệu
a. Chức năng rơle bảo vệ 87L của thiết bị rơ le bảo vệ số 1 đƣợc truyền tín
hiệu giữa hai đầu đƣờng dây bằng một trong ba phƣơng thức sau:
- Sử dụng sợi quang nối trực tiếp vào rơ le ở hai đầu đƣờng dây.
- Kênh truyền dẫn quang.
- Kênh thuê riêng.
b. Chức năng bảo vệ sử dụng kênh truyền của thiết bị rơ le bảo vệ số 2 (POTT,
PUTT...) đƣợc truyền tín hiệu giữa hai đầu đƣờng dây bằng một trong ba phƣơng
thức sau:
- Kênh truyền tải ba.
- Kênh truyền dẫn quang thiết lập bằng thiết bị truyền dẫn và sợi quang độc
lập vật lý với kênh truyền dẫn quang dùng cho chức năng rơle bảo vệ 87L của thiết
bị rơle bảo vệ số 1.
- Kênh thuê riêng (trong trƣờng hợp cả kênh truyền tín hiệu cho thiết bị rơ le
bảo vệ số 1 và số 2 đều là kênh thuê riêng thì hai kênh này cũng phải độc lập vật lý
về sợi quang và thiết bị truyền dẫn).
c. Các chức năng bảo vệ, tín hiệu liên động khác ở hai đầu đƣờng dây nhƣ: 27, 59,
50BF, DTT... phải đƣợc truyền đồng thời trên hai kênh truyền tín hiệu của hai thiết
bị rơ le bảo vệ số 1 và số 2
Ví dụ về sơ đồ phƣơng thức bảo vệ đối với các ngăn lộ đƣờng dây 220kV:
5
Hình: 1.1: Sơ đồ phương thức bảo vệ đường dây
21/21N: Bảo vệ khoảng cách đƣờng dây.
67/67N: Bảo vệ quá dòng có hƣớng /bảo vệ q dịng chạm đất có hƣớng.
85: Truyền cắt,nhận thông tin phối hợp tác động từ bảo vệ đầu đối diện.
27/59: Bảo vệ kém áp/quá áp.
25/79: Kiểm tra đồng bộ/Tự động đóng lại AR.
FL/FR: Định vị sự cố/ghi sự cố.
6
50BF: Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt.
74: Rơle giám sát mạch cắt.
1.3 Một số sự cố thƣờng gặp với hệ thống rơle bảo vệ
Hệ thống rơle bảo vệ đƣợc thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao, tuy nhiên do hệ
thống gồm nhiều thiết bị hợp thành nên vẫn có những sự cố xảy ra nhƣ liệt kê sau
đây:
a) Hƣ hỏng phần cứng của rơle bảo vệ.
Bảo vệ cho các đƣờng dây là hệ thống các rơle bao gồm rơle số, rơle điện cơ. Về
mặt cấu tạo các rơle kỹ thuật số bao gồm các linh kiện điện tử, các phần tử bảng
mạch nhƣ IC, chíp, điốt, transitor, tụ điện…Các linh kiện điện tử này đƣợc tổ hợp
thành các đầu vào input và đầu ra output để thực hiện cơ cấu tác động mỗi khi rơle
thực hiện chức năng bảo vệ. Rơle bảo vệ luôn luôn hoạt động 24/24h trong ngày
luôn luôn sẵn sàng để tác động khi có sự cố xảy ra trên đƣờng dây, mặt khác các
linh kiện điện tử cũng có tuổi thọ nhất định chính vì vậy mà có xác suất hƣ hỏng
nhất định dẫn đến nguyên nhân làm rơle không tác động khi có sự cố xảy. Bên cạnh
các rơle kỹ thuật số bảo vệ hệ thống đƣờng dây cịn có rơle điện cơ, các rơle cơ này
hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, đƣợc cấu tạo từ các cuộn dây, mạch điện từ
và các tiếp điểm. Qua quá trình hoạt động lâu dài rơle cơ cũng bị ảnh hƣởng và hƣ
hỏng nhƣ đứt dây, già hóa mạch điện từ, các tiếp điểm của rơle tiếp xúc kém.
b) Hƣ hỏng nguồn làm việc cho rơle bảo vệ
Trong bất cứ trạm biến áp nào cũng ln ln có hệ thống nguồn AC/DC cung cấp
cho toàn bộ hệ thống mạch bảo vệ cũng nhƣ điều khiển của các thiết bị máy cắt, dao
cách ly…Khi có sự cố xảy ra cho dù rơle có hoạt động đúng và tác động nhƣng nếu
thiếu hệ thống nguồn DC cung cấp thì máy cắt cũng khơng thể cắt đƣợc, chính vì lẽ
đó mà hệ thống nguồn AC/DC trong trạm biến áp rất quan trọng. Theo quy chuẩn
của EVN thì trong trạm biến áp thƣờng có hai hệ thống nguồn DC riêng biệt và hoạt
động độc lập với nhau. Nguồn DC đƣợc dự phịng nóng bằng hai hệ thống acquy
độc lập. Hai hệ thống acquy độc lập này đƣợc phụ nạp bằng hai hệ thống điện AC
riêng biệt của trạm. Một nguồn lấy từ nguồn tự dùng địa phƣơng bên ngoài trạm,
một nguồn AC lấy qua máy biến áp tự dùng trong trạm điện. Với thiết kế hệ thống
7
nguồn AC/DC nhƣ vậy đảm bảo cho hệ thống mạch nhị thứ điều khiển bảo vệ hoạt
động tin cậy giúp cho rơle sẵn sàng tác động cô lập phần tử bị hƣ hỏng khi có sự cố
xảy ra. Tuy nhiên xác suất hƣ hỏng hệ thống nguồn AC, DC vẫn có thể xảy ra nhƣ
hƣ hỏng acquy, hƣ hỏng tủ chỉnh lƣu AC/DC, hƣ hỏng các máy biến áp tự dùng
cung cấp điện từ 22/0,4kV, hƣ hỏng attomat..v.v. Chính vì vậy khi xét đến tổng quan
về độ tin cậy của cả hệ thống rơle bảo vệ cho các đƣờng dây cần phải xét tới hệ
thống DC này.
c) Hƣ hỏng mạch dòng điện, điện áp cấp tới cho rơle
Các biến dòng điện và biến điện áp cung cấp tín hiệu để rơle liên tục kiểm tra và
phát hiện các tình trạng làm việc bất thƣờng hoặc sự cố. Khi có sự cố xảy ra, các giá
trị dòng điện và điện áp này vƣợt quá (hoặc giảm thấp hơn) giá trị cài đặt trong rơle
thì rơle sẽ tác động gửi lệnh tới cắt các máy cắt để cô lập điểm sự cố. Xác xuất hƣ
hỏng biến dòng điện và biến điện áp là rất nhỏ và chiếm một tỷ lệ thấp trong thực
tế.
d) Hƣ hỏng, đấu sai mạch nhị rơle bảo vệ
Bên cạnh những nhân tố khách quan thì nhân tố chủ quan của con ngƣời cũng là
một trong nguyên nhân gây ra sai sót khiến rơle tác động nhƣng khơng cắt đƣợc khi
có sự cố xảy ra. Rơle muốn làm việc đƣợc cần phải đấu các mạch điện nhị thứ liên
quan nhƣ mạch lực dòng điện, điện áp cấp cho rơle, mạch nguồn DC nuôi, mạch các
input đầu vào nhị phân, các đầu ra output tiếp điểm làm việc đi cắt các máy cắt.
Rơle hoạt động cắt đúng đƣợc máy cắt theo yêu cầu chỉ khi các mạch này đúng với
nguyên lý thiết kế của rơle. Thực tế cho thấy xác suất xảy ra việc đấu sai mạch nhị
thứ này là khá nhiều, lý do có thể là do trình độ, do kỹ năng và cả do hiểu sai về
nguyên lý hoạt động của rơle dẫn đến nhầm lẫn.
e) Sai sót khi cài đặt phiếu chỉnh định và cấu hình rơle
Một nguyên nhân khá phổ biến dẫn tới hệ thống rơle bảo vệ không hoạt động nhƣ
mong muốn là do sai sót khi cấu hình rơle, cài đặt giá trị tác động, cài đặt các
output, input cho rơle bảo vệ. Nhƣ chúng ta đã biết rơle là một sản phẩm điện tử
thông minh của con ngƣời dùng để bảo vệ cho các thiết bị điện, tuy nhiên tùy vào
đối tƣợng bảo vệ mà nó cần phải đƣợc cài đặt các thơng số phù hợp theo tính tốn
trƣớc. Cơng việc này địi hỏi ngƣời cài đặt và cấu hình rơle phải có chuyên môn,
8
trình độ và đƣợc đào tạo. Cơng việc cài đặt không đúng sẽ dẫn đến rơle làm việc
sai, làm việc không đúng gây ảnh hƣởng tới tuổi thọ của thiết bị điện nói riêng và
ảnh hƣởng đến các thiết bị khác lân cận. Ngày nay dƣới tác động của khoa học và
kỹ thuật các loại rơle kỹ thuật số phát triển không ngừng cả về số lƣợng và chất
lƣợng, ngày càng có nhiều hãng rơle và nhiều chủng loại rơle khác nhau, sử dụng
nhiều loại phần mềm khác nhau để cài đặt cũng nhƣ cấu hình chức năng bảo vệ.
Chính vì thế khi một chủng loại hay một hãng rơle mới đƣa vào vận hành trên hệ
thông lƣới điện công việc cài đặt cũng nhƣ thí nghiệm đơi khi cũng xảy ra sai sót
dẫn đến ngun nhân khơng cắt đƣợc máy cắt khi có sự cố xảy ra.
f) Hƣ hỏng của bản thân máy cắt
Một yếu tố quan trọng chính dẫn tới việc hệ thống rơle không loại trừ đƣợc sự cố
chính là do hƣ hỏng của bản thân máy cắt. Mặc dù rơle bảo vệ đã tác động, mạch
nhị thứ làm việc tốt, các cuộn cắt đã làm việc nhƣng máy cắt vẫn khơng cắt đƣợc đó
là do ngun nhân nhƣ hƣ hỏng chính cuộn cắt, cuộn cắt bị hỏng, các cơ cấu cơ khí
của máy cắt bị kẹt làm cho các trụ cực của máy cắt không thể tách rời tiếp điểm
chính của máy cắt. Xác suất hƣ hỏng này nói chung xảy ra khá ít và hiếm khi gặp
trong thực tế.
1.4 Sự cần thiết phải đánh giá độ tin cậy của hệ thống rơle bảo vệ và đề xuất
nghiên cứu
Hệ thống rơle bảo vệ đƣợc thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao, tuy nhiên do hệ
thống gồm nhiều thiết bị hợp thành nên vẫn có những sự cố xảy ra và có thể dẫn tới
những thiệt hại lớn cho hệ thống.
Có thể thấy phƣơng thức bảo vệ của các thiết bị chính trong hệ thống đã đƣợc qui
định khá rõ ràng; tuy nhiên phần đấu nối các thiết bị và mạch nhị thứ còn khác nhau
giữa các trạm. Cấu hình của các hệ thống nhị thứ có thể khác nhau tùy theo quan
điểm thiết kế của các hãng. Vấn đề cần quan tâm đối với đơn vị sử dụng là phƣơng
thức bảo vệ và hệ thống mạch nhị thứ nào sẽ có độ tin cậy cao hơn và phù hợp về
mặt kinh tế.
Xuất phát từ lý do này, luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu cách thức đánh giá định
lƣợng độ tin cậy của các sơ đồ phƣơng thức bảo vệ dựa trên phƣơng pháp cây sự cố.
Phạm vi nghiên cứu sẽ giới hạn đối với phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây vì đây là
9
phần tử quan trọng, có suất sự cố lớn và gây ảnh hƣởng nhiều đến hệ thống. Phần
tính tốn áp dụng kết quả nghiên cứu sẽ thực hiện đối với sơ đồ phƣơng thức bảo vệ
ngăn lộ đƣờng dây 272 (Vĩnh Tƣờng – Sơn Tây) tại trạm 220kV Sơn Tây thuộc
Truyền tải điện Hịa Bình.
10
CHƢƠNG II: CÁC CHỈ TIÊU ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ
2.1. Các chỉ tiêu phổ biến để đánh giá độ tin cậy
2.1.1. Giới thiệu chung
Độ tin cậy của hệ thống (hoặc phần tử) là xác suất để hệ thống hoặc phần tử
hoàn thành các nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian xác định và điều kiện nhất
định. Độ tin cậy và các chỉ số liên quan là một đại lƣợng xác suất, phụ thuộc thời
gian; tuy nhiên trong nhiều trƣờng hợp có thể sử dụng giả thiết các chỉ số không
phụ thuộc thời gian để tính tốn độ tin cậy. Đây chỉ là phƣơng pháp gần đúng
nhƣng khả thi để có thể áp dụng trong thực tế.
Đối với hệ thống (hay phần tử) phục hồi nhƣ hệ thống điện và các phần tử của nó
thì khái niệm khoảng thời gian xác định khơng có ý nghĩa bắt buộc vì hệ thống làm
việc liên tục. Do đó độ tin cậy đƣợc đo bởi một đại lƣợng thích hợp hơn là độ sẵn
sàng.
“Độ sẵn sàng là xác suất để 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
đƣợc tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt
động. Ngƣợc lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, đó là xác suất để hệ thống
(hay phần tử) ở trạng thái hỏng.
2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của các phần tử
Độ tin cậy của các phần tử là yếu tố quyết định độ tin cậy của cả hệ thống, do vậy
để đánh giá độ tin cậy phải xuất phát từ các phần tử cấu thành hệ thống.
Một số chỉ tiêu đƣợc sử dụng để đánh giá độ tin cậy của phần tử với giả thiết tỷ lệ
hƣ hỏng và sửa chữa là đại lƣợng không đổi theo thời gian nhƣ sau [1]:
- Tần suất sự cố (λ): là số lần thiết bị bị sự cố trong một đơn vị thời gian. Dữ
liệu này đƣợc thống kê từ thực tế hoặc qua các thử nghiệm.
11
- Cƣờng độ phục hồi (μ): Tổng số sửa chữa chia cho tổng số đơn vị thời gian
làm việc hoặc thời gian hoạt động.
- Thời gian trung bình giữa các sự cố (MTTF): Thời gian trung bình giữa thời
gian bắt đầu hoạt động hoặc hoạt động trở lại sau khi sửa chữa và lần hƣ hỏng tiếp
theo. Với giả thiết tần suất sự cố là hằng số theo thời gian thì MTTF = λ-1
- Thời gian sửa chữa trung bình (MTTR): Thời gian trung bình để sửa và khơi
phục lại sự hoạt động của thiết bị. Thời gian này bao gồm cả thời gian chuẩn bị, thời
gian bảo trì chủ động và thời gian dành cho các khâu hậu cần. Với giả thiết cƣờng
độ phục hồi là hằng số theo thời gian thì MTTR = μ -1
- Thời gian trung bình giữa các lần hƣ hỏng (MTBF): Thời gian trung bình
giữa các lần bị sự cố hƣ hỏng của thiết bị tính đến khi đƣợc sửa xong và đƣa trở lại
hoạt động.
MTBF là tổng của MTTF và MTTR. Vì MTTR là thƣờng nhỏ so với MTTF, chúng
ta giả định rằng MTBF là xấp xỉ bằng MTTF và MTBF = λ-1.
Các rơle bảo vệ và hệ thống bảo vệ đƣợc thiết kế để sửa chữa đƣợc (hệ thống phục
hồi), do đó các chỉ số đo độ tin cậy cần bao gồm khả năng hƣ hỏng và khả năng sửa
chữa.
Mức 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, là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong
thời điểm bất kỳ (là tỉ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian
hoạt động). Phƣơng trình (1) minh họa phƣơng thức tính mức độ sẵn sàng:
A
MTTF
MTBF
(1)
MTTF MTTR MTBF MTTR
Với hệ thống rơle bảo vệ thƣờng quan tâm tới thời gian không thể sẵn sàng làm việc
của hệ thống trong một năm. Độ không sẵn sàng (Unavailability) là xác suất để hệ
thống hay phần tử ở trạng thái hỏng. Để tính hệ số khơng sẵn sàng, ta xác định chu
kỳ % sự cố mà các thành phần, thiết bị hoặc hệ thống không sẵn sàng thực hiện các
chức năng của mình nhƣ phƣơng trình (2)
A 1 A
MTTR
MTTR(2)
MTBF
Theo cơng thức 2: có thể giảm mức độ khơng sẵn sàng bằng cách:
12
-
Giảm thời gian trung bình sửa chữa: tăng cƣờng thí nghiệm, kiểm tra rơle,
tăng cƣờng thiết bị rơle dự phòng
-
Giảm thời gian trung bình hƣ hỏng: sử dụng các thiết bị có tỷ lệ hƣ hỏng
thấp, thiết kế chắc chắn tin cậy.
Các chỉ số đánh giá mức độ sẵn sàng và khơng sẵn sàng đều khơng có đơn vị, tuy
nhiên có thể qui đổi ra thành các đại lƣợng thời gian khi tính cho một năm.
2.2. Các giải pháp nâng cao khả năng sẵn sàng của hệ thống rơle bảo vệ
Hệ thống bảo vệ bao gồm các rơle và các thiết bị phụ trợ, khi có sự cố các rơle sẽ
tác động cắt các máy cắt để loại trừ sự cố. Với lƣới điện trung thế có thể sử dụng
cầu chì và các thiết bị tự đóng lại để loại trừ sự cố.
Do có vai trị quan trọng nên hệ thống bảo vệ đƣợc thiết kế dựa trên nguyên tắc phải
đảm bảo luôn sẵn sàng phát hiện và loại trừ các sự cố. Để tăng cƣờng mức độ sẵn
sàng thì hệ thống rơle thƣờng đƣợc thiết kế theo nguyên tắc.
-
Sử dụng hệ thống có các rơle tại chỗ dự phịng cho nhau.
-
Hệ thống rơle ln có các bảo vệ dự phòng cấp trên để đảm bảo loại trừ đƣợc
sự cố khi các bảo vệ tại chỗ bị hƣ hỏng (có vùng chồng lấn giữa bảo vệ giữa
bảo vệ tại chỗ và bảo vệ dự phòng từ xa).
Giải pháp tăng cƣờng dự phòng là phƣơng thức sử dụng thêm một hoặc nhiều các
thiết bị bảo vệ dự phòng bên cạnh bảo vệ chính để tránh việc hệ thống cùng bị một
loại hƣ hỏng dẫn tới không cắt đƣợc sự cố trên lƣới. Hệ thống bảo vệ có dự phịng
đƣợc sử dụng chủ yếu ở lƣới điện truyền tải vì lý do: nếu khơng có hệ thống dự
phịng thì khi hƣ hỏng thiết bị sẽ dẫn tới phải cắt sự cố bằng các bảo vệ cấp trên và
dẫn tới kéo dài thời gian loại trừ sự cố. Việc kéo dài thời gian loại trừ sự cố có thể
dẫn tới các hậu quả nghiêm trọng nhƣ mất ổn định, rã lƣới. Hệ thống bảo vệ dự
phòng cũng đƣợc sử dụng phổ biến đối với máy phát điện và máy biến áp công suất
lớn.
Các phƣơng thức thiết kế hệ thống bảo vệ dự phòng bao gồm:
-
Sử dụng hai bộ rơle bảo vệ (Main 1 và Main 2)
-
Sử dụng thêm các kênh thông tin dự phòng.
-
Thiết kế các hệ thống mạch dòng điện và mạch điện áp riêng biệt cho hai bộ
rơle bảo vệ.
13
-
Sử dụng hệ thống nguồn điện một chiều riêng.
-
Sử dụng máy cắt có hai cuộn cắt, các cuộn cắt đƣợc điều khiển bằng các
mạch cắt riêng với nguồn DC độc lập với nhau.
Riêng với máy cắt điện do không thể đầu tƣ máy cắt dự phòng nên cần đƣợc trang
bị bảo vệ dự phòng hƣ hỏng máy cắt.
Ngày nay việc áp dụng hệ thống bảo vệ dự phòng ở các cấp điện áp đã trở nên kinh
tế hơn vì các rơle hiện nay đã đƣợc tích hợp sẵn nhiều tính năng bảo vệ trong một
rơle. Tuy nhiên việc tăng cƣờng các rơle bảo vệ cũng có thể dẫn tới khả năng hệ
thống bị mất an toàn do các tác động không mong muốn của hệ thống này; để tránh
các trƣờng hợp này thì với các hệ thống có nhiều rơle cần xem xét thiết kế logic cắt
máy cắt chỉ khi có ít nhất 2 bảo vệ cùng tác động.
Một giải pháp khác nâng cao độ an toàn là sử dụng các rơle các hãng khác nhau để
tránh việc xảy ra cùng một lỗi hƣ hỏng. Một số kỹ sƣ cho rằng việc sử dụng các rơle
với các nguyên tắc hoạt động khác nhau và sử dụng nền tảng phần cứng khác nhau
sẽ làm giảm nguy cơ hoạt động sai của rơle vì thế đã đề nghị khi thiết kế sơ đồ dự
phịng thì sử khơng sử dụng cùng một loại rơle bảo vệ của cùng một hãng. Tuy
nhiên hiện nay các rơle có thể sử dụng chung các thiết bị phần cứng của một số nhà
sản xuất dẫn tới việc sử dụng các rơle của các hãng khác nhau có thể không cần
thiết, thực tế cho thấy xác suất cùng một phần tử bị hƣ hỏng cùng một thời điểm với
hai rơle giống nhau là rất thấp.
Việc sử dụng rơle giống hệt nhau trong một hệ thống bảo vệ chính có những ƣu
điểm sau:
-
Hai hệ thống giống nhau cho phép các kỹ sƣ thiết kế một hệ thống và sử dụng
đƣợc hai lần: giảm nhân công khi cài đặt, cấu hình; tránh đƣợc các lỗi khi cài
đặt; giảm xác suất nhầm lẫn của con ngƣời.
-
Đảm bảo sự phối hợp bảo vệ tốt hơn do hai hệ thống bảo vệ giống nhau.
-
Giảm chi phí và giá thành tích hợp vào hệ thống tự động hóa trạm.
-
Các nhân viên vận hành sẽ dễ sử dụng hệ thống hơn do có chung giao diện.
-
Các kỹ sƣ có thể phân tích dữ liệu với cùng một loại cơng cụ và kỹ năng.
-
Nhân viên có thể chỉ cần đào tạo chuyên sâu về một loại rơle thay vì phải học
cách sử dụng hai rơ le cho cùng một mục đích.
14
-
Xử lý sự cố đơn giản hơn vì dễ dàng hơn cho ngƣời sử dụng để so sánh các báo
cáo của hai rơle giống hệt nhau cho cùng một sự cố.
Ví dụ minh họa về phƣơng thức bảo vệ đƣờng dây khơng có/có dự phịng:
220 kV
220 kV
Mạch dịng
Line Protection
Relay
Vdc -1
Hình 2.1 Hệ thống bảo vệ khơng có dự phịng
220 kV
220 kV
Mạch dòng
Main 1 Line Protection Relay
Vdc -1
Main 2 Line Protection Relay
Mạch điện áp
Vdc -2
Hình 2.2 Hệ thống bảo vệ có dự phịng
Phƣơng thức bảo vệ trong Hình 2.2 sử dụng sơ đồ bảo vệ kép bao gồm hai rơle bảo
vệ cho đƣờng dây. Tín hiệu dịng điện cấp cho rơle lấy từ các cuộn riêng rẽ của BI
hoặc lấy từ các BI khác nhau đối với bảo vệ so lệch,với bảo vệ khoảng cách đƣờng
dây lấy cả tín hiệu dịng điện và điện áp . Hệ thống rơle bảo vệ sử dụng hai nguồn
15
điện một chiều độc lập và các máy cắt ngăn lộ đƣờng dây đều có hai cuộn cắt dự
phịng cho nhau. Khi có sự trên đƣờng dây một hoặc cả hai bảo vệ rơle tác động gửi
lệnh cắt cắt máy cắt hoặc máy cắt đầu dối diện cô lập điểm sự cố . Trong sơ đồ dự
phòng thƣờng giả thiết các thiết bị dự phịng có chất lƣợng tƣơng đƣơng nhau về
các chỉ số nhƣ độ nhạy và về tốc độ hoạt động.
16
CHƢƠNG III: PHƢƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ
3.1. Giới thiệu phƣơng pháp cây sự cố đánh giá độ tin cậy
Phƣơng pháp cây sự cố (Fault Tree Analysis - FTA) là một cơng cụ hữu dụng
để phân tích rủi ro và đánh giá độ tin cậy; giúp các kỹ sƣ có thể hiểu một hệ thống
có thể bị hƣ hỏng dừng hoạt động do các yếu tố nào; nhận dạng đƣợc cách thức tốt
nhất để giảm rủi ro hoặc cũng đánh giá đƣợc tỷ lệ có thể xảy ra các sự kiện với hệ
thống đang quan tâm [1].
Phƣơng pháp cây sự cố đƣợc phát triển từ năm 1962 tại Bell Laboratories, Mỹ và
nhanh chóng đƣợc phát triển và cơng nhận nhƣ một công cụ hữu hiệu đối với các
chuyên gia phân tích độ tin cậy. Trong giai đoạn đầu phát triển, công cụ đƣợc dùng
chủ yếu trong các nhiệm vụ quốc phịng, tuy nhiên sau đó đã đƣợc sử dụng rộng rãi
trong cơng nghiệp hàng khơng vũ trụ, hóa chất, hạt nhân….và nhiều lĩnh vực kỹ
thuật khác.
FTA dựa trên phƣơng thức phân tích từ trên xuống, bắt đầu với sự kiện
khơng mong muốn có thể xảy ra sau đó xác định sự kiện cơ sở (Base event - BE).
Trạng thái không mong muốn của hệ thống đƣợc diễn tả bởi Top Event (TE). TE và
BE đƣợc kết hợp với nhau thông qua các cổng logic (AND gate, OR gate). Cây sự
cố là công cụ để nhận dạng và đánh giá các tổ hợp của các sự kiện khơng mong
muốn có thể dẫn tới trạng thái không mong muốn của hệ thống.
Sự kiện không mong muốn đƣợc coi là Top Event của cây sự cố. Ví dụ: máy
cắt khơng cắt đƣợc khi có sự cố đƣợc coi là một sự kiện không mong muốn đối với
hệ thống rơle bảo vệ (TOP EVENT). Truy xuất ngƣợc từ việc máy cắt không cắt
đƣợc có thể do hai nguyên nhân: hƣ hỏng của bản thân máy cắt hoặc hƣ hỏng của
bản thân rơle; hai điều kiện này hợp thành lôgic OR (HOẶC). Xem xét tiếp việc hƣ
hỏng của rơle có thể do hƣ hỏng phần cứng hoặc lỗi của phần mềm; hai điều kiện
này lại hợp thành một lôgic OR. Để tránh việc rơle bị hƣ hỏng có thể sử dụng hai
rơle dự phịng lẫn nhau, điều kiện này hợp thành logic AND do việc hƣ hỏng rơle
gây ra ảnh hƣởng tới việc không cắt máy cắt chỉ xảy ra khi hai rơle cùng hƣ hỏng.
17
