Đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ thiết bị phân phối trạm biến áp bằng phương pháp không gian trạng thái

Bài viết Đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ thiết bị phân phối trạm biến áp bằng phương pháp không gian trạng thái trình bày phương pháp đánh giá độ tin cậy của trạm biến áp trung gian dựa trên phương pháp không gian trạng thái. Từ thực tế vận hành trạm biến áp, mỗi phần tử trong sơ đồ được mô hình bằng hai hoặc nhiều trạng thái, và khả năng chuyển qua lại giữa các trạng thái đó.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ thiết bị phân phối trạm biến áp bằng phương pháp không gian trạng thái TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(78).2014 109 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI TRẠM BIẾN ÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI EVALUATING THE RELIABILITY OF TRANSFORMER SUBSTATION CONFIGURATIONS BASED ON THE STATE-SPACE METHOD Trần Tấn Vinh Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin - Đại học Đà Nẵng; Email: ttvinh@cit.udn.vn Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp đánh giá độ tin cậy của Abstract: This paper presents a method of evaluating substation trạm biến áp trung gian dựa trên phương pháp không gian trạng reliability based on the state-space method. Depending on the thái. Từ thực tế vận hành trạm biến áp, mỗi phần tử trong sơ đồ operartion way of substations, each component can be được mô hình bằng hai hoặc nhiều trạng thái, và khả năng represented by two states (up/dowm) or a many states modeled chuyển qua lại giữa các trạng thái đó. Khi một phần tử thay đổi with theirs possible transitions between them. If a state of any of trạng thái thì sơ đồ sẽ chuyển sang các trạng thái mới như đổi the substation components changes, the system will enter new nối, sửa chữa sự cố, bảo dưỡng định kỳ v.v.. Các trạng thái này states such as switching, repairing and maintenance state. These được phân thành các nhóm trạng thái, chăng hạn như trạng thái states can be divided into “up” group or “down” group. By using tốt (sơ đồ còn cung cấp điện) hoặc trạng thái hỏng (mất điện). Sử the method of state combination and minimal-cut states, we can dụng các lát cắt trạng thái tối thiểu kết hợp với phương pháp hợp evaluate the reliability index of a transformer substation. For nhất các trạng thái, có thể tính được xác suất các trạng thái và illustration, with a Matlab program, we have considered the các chỉ tiêu độ tin cậy khác của các sơ đồ trạm biến áp. Bằng reliability of five different typical substation configurations. chương trình Matlab, tác giả đã tính toán so sánh độ tin cậy cho 5 dạng sơ đồ khác nhau của các trạm biến áp trung gian. Từ khóa: Độ tin cậy; sơ đồ trạm biến áp; phương pháp trạng Key words: Reliability; substation configuration; state-space thái; hợp nhất trạng thái; xác suất trạng thái; tần suất trạng thái; method; combining states; state probability; state frequency; state thời gian trạng thái; thời gian mất điện duration; interruption duration 1. Đặt vấn đề 2. Các dạng sơ đồ thiết bị phân phối của trạm biến áp Để cung cấp điện cho phụ tải, ở các trạm biến áp có Trên Hình 1 một số dạng sơ đồ của các trạm biến áp thể sử dụng nhiều dạng sơ đồ khác nhau. Một yêu cầu cơ gồm hai máy biến áp [1]. bản của sơ đồ là phải có độ tin cậy cao và tối ưu về mặt kinh tế trên cơ sở hài hòa giữa hai vấn đề là lợi ích do nâng cao độ tin cậy và kinh phí đầu tư, quản lý. Vì vậy, để lựa chọn dạng sơ đồ nào là hợp lý, cần thiết phải so sánh đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy của chúng. Để phân tích độ tin cậy các sơ đồ, có thể sử dụng phương pháp cấu trúc, lát cắt tối thiểu [3, 4]. Tuy nhiên, các phần tử trong sơ đồ không phải chỉ có hai trạng thái là tốt và hỏng, mà có thể có nhiều trạng thái khi xét đến quá trình đổi nối sau sự cố, quá trình bảo quản định kỳ... Có phần tử khi bị sự cố sẽ diễn ra quá trình sửa chữa sự cố, cũng có phần tử khi bị sự cố sẽ chuyển qua quá trình đổi nối, và quá trình sửa chữa để đưa hệ thống về trạng thái ban đầu. Vì vậy, khi tính toán độ tin cậy các sơ đồ trạm biến áp cần phải xét đến các trạng thái của sơ đồ khi các phần tử thay đổi a) b) trạng thái. Trong bài báo này sẽ trình bày một phương pháp đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ thiết bị phân phối trong các trạm biến áp dựa trên phương pháp không gian trạng thái [2,3]. Bằng cách phân tích ảnh hưởng hỏng hóc của các phần tử đến hỏng hóc hệ thống, có thể phân các trạng thái của sơ đồ TBA thành các trạng thái tốt, hỏng,.. Kết hợp với việc sử dụng các trạng thái lát cắt tối thiểu và hợp nhất trạng thái ta có thể tính được các chỉ tiêu độ tin cậy của sơ đồ trạm biến áp. Bằng chương trình Matlab xây dựng dựa theo thuật toán đề xuất, tác giả đã tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cho một số dạng sơ đồ trạm biến áp khi xét đến sự cố c) d) e) ngẫu nhiên và bảo quản định kỳ các phần tử trong sơ đồ. Hình 1. Các dạng cấu trúc sơ đồ trạm biến áp 110 Trần Tấn Vinh Hình a, b, c, d và e lần lượt là sơ đồ một thanh góp tin cậy của các dạng sơ đồ trạm biến áp. Số lượng phần tử không phân đoạn, sơ đồ một thanh góp phân đoạn, sơ đồ sự cố có thể tùy chọn, tuy nhiên trong bài báo này chỉ tính cầu trong, sơ đồ cầu ngoài và sơ đồ tứ giác. Các máy biến toán sự cố 1 phần tử, chưa xét sự cố xếp chồng. Ngoài ra, áp được cấp điện từ hai đường dây cao áp nối với nguồn giả thiết nguồn điện (các đường dây cấp điện cho TBA) điện, phu tải được nối vào thanh góp hạ áp. Thanh góp hạ hoàn toàn tin cậy và các phần tử độc lập với nhau. áp được phân đoạn bằng máy cắt thường cắt, có trang bị Khi một phần tử chuyển trạng thái sẽ xác định một thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (TĐD), giả thiết hoạt trạng thái mới của sơ đồ, chẳng hạn như trạng thái đổi nối động hoà ...