1

LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG ĐIỆN
CÁC ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN
ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
1000
Isolator
Manual
TSS=0.5
Breakers
2km
500 500
3km
5km
500
Tie-Switch
Manual
TSS=2hr
5km
4
SAIFI=0.8
SAIDI=1.7
CAIFI=1.0
CAIDI=2.125
1
2
3
A B C
D
1.16.4: CAIDI (thời gian mất điện trung bình của khách hàng) 11
1.16.5: ASAI 11
1.16.6: ENS =  L
a(i).
u
i
12
1.16.7: AENS 12
1.16.8: ACCI 12
1.16.9: ASIFI 12
1.16.10: ASIDI – Load Based 12
1.16.11: MAIFI 13
1.16.12: CEMIn 13
1.16.13: CEMSMIn 13
2. CÁC TÍNH TOÁN CƠ BẢN CHO MẠNG HÌNH TIA 15
2.1: Nguyên tắc tính toán: 15
2.2: Các chỉ số độ tin cậy cơ bản –tại nút tải: 15
2.2.1: Ảnh hưởng của bảo vệ đường dây phân phối. 19
2.2.2: Ảnh hưởng của cầu dao phân đoạn: 21
2.2.3: Ảnh hưởng tác động nhầm của bảo vệ. 22
2.2.4: Ảnh hưởng của chuyển nguồn 24
3

2.3: Các ví dụ tính toán độ tin cậy khác 27
2.3.1: Mạng hình tia đơn giản 28
2.3.2: Mạng thực tế khác: 29
2.3.3: Nếu có khách hàng trước nhánh rẽ: 30
2.3.4: Thêm nhánh: (KHÔNG DAO CÁCH LY) 30
2.3.5: Anh hưởng của hư hỏng bảo vệ: 31
2.4: Kết quả trong trường hợp cơ bản 32

trong việc cung cấp điện tới khách hàng.
Sự đáp ứng sẽ liên quan đến các điều kiện tĩnh của hệ thống.
1.5: An ninh hệ thống
An ninh hệ thống nói lên khả năng đáp ứng với các nhiễu loạn xảy ra trong chính
hệ thống đó, do vậy liên quan với hệ thống ở trạng thái động. Chú ý rằng hầu hết
tất cả các kỹ thuật hiện có dùng vào việc tính tốn độ tin cậy của hệ thống điện
nằm trong phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh.
1.6: Các lĩnh vực chức năng
Các phần khác nhau của hệ thống điện được đánh giá riêng biệt với nhau theo khu
vực chức năng tính tốn.
MÁY PHÁT
TRUYỀN TẢI
PHÂN PHỐI

5

1.7: Các mức đánh gía độ tin cậy đáp ứng tĩnh.
MÁY PHÁT
TRUYỀN TẢI
PHÂN PHỐI
MỨC III
MỨC II
MỨC I

1.7.1: Mức thứ nhất:
Nghiên cứu về khả năng của hệ máy phát cấp điện cho tải. Hệ thống truyền tải
khơng được xét đến ở mức này. Chỉ số tin cậy của mức thứ nhất là Chỉ Số Dự Báo
Mất Tải (LOLE) và Chỉ Số Dự Báo Thiếu Năng lượng Cung Cấp (LOEE).
1.7.2: Mức thứ hai:
Nghiên cứu về hệ thống phát và hệ thống truyền tải cung cấp năng lượng tại các

và số lượng khách hàng và tải kết nối tại mỗi điểm trong hệ thống.
Các chỉ số bổ sung của hệ thống là:
Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI)
Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình hệ thống (SAIDI)
Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình khách hàng (CAIFI)
Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình khách hàng (CAIDI)
Chỉ tiêu khả năng sẳn sàng cung cấp (ASAI)
Chỉ tiêu khả năng khôngsẳn sàng cung cấp (ASUI)
Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng (ENS)
Chỉ tiêu thiếu hụt điện năng trung bình (AENS)
Các chỉ tiêu trên cũng có thể được tính toán để dự báo khả năng làm việc trong
tương lai.
1.10: Xác định các chỉ số tin cậy
1.11: Các thuật ngữ cơ bản của hỏng hóc, cắt thiết bị và ngừng cung cấp điện
Sự cố hỏng hóc.
Cắt điện, do thao tác người vận hành: Cưỡng bức, từng phần, theo lịch, Quá độ.
Mất điện, do sự cố: lâu dài, thoáng qua, tạm thời.
7

1.11.1: Sự cố hỏng hóc:
Sự cố hỏng hóc là trạng thái của một phần tử hệ thống mà nó không hoạt động
như mong muốn. Kết quả là phải cắt phần tử đó ra khỏi hệ thống. Tuy nhiên không
phải mọi hỏng hóc đều đưa đến cắt điện.
1.11.2: Cắt thiết bị:
Mô tả trạng thái của thiết bị khi nó không được hoạt động vì một số các lý do liên
quan đến thiết bị đó.
 Cắt cưỡng bức: là hậu quả do các điều kiện khẩn cấp liên quan đến thiết bị
cần phải cắt tức thời, hoặc tự đông như thiết bị bảo vệ rơle, hoặc thao tác
đóng cắt,hoặc do tác động sai của thiết bị bảo vệ hay người vận hành thao
tác sai.

1.13: Tính toán , r và U
Sử dụng thông số cường độ sự cố và thời gian sửa chữa cuả phần tử cùng kết hợp
với thời gian phục hồi của hệ thống khác.
Các chỉ số này được dùng để ước lượng hoạt động của hệ thống trong tương lai.
Chúng cũng đo lường hoạt động trong quá khứ.
Biết rằng các chỉ số này tại nút tải không thõa mãn toàn bộ sự hiểu biết về hoạt
động của hệ thống.
Do đó cần thiết phải mở rộng các chỉ số, gồm có: gián đoạn tải trung bình (L) và
năng lượng trung bình không được cung cấp (E) tại mỗi nút tải.
Các đặc điểm hỏng hóc của phần tử. Cường độ hỏng hóc của phần tử :
Cường độ hỏng hóc (t): Xác suất có điều kiện để một thiết bị làm việc trước thời
gian t và phát triển thành sự cố trong đỏn vị thời gian At thời điểm t.
Hàm cường độ hỏng hóc của thiết bị công suất. Dạng hình “lòng máng”và được
chia thành 3 giai đoạn: thời kỳ đầu, thời kỳ vận hành, thời kỳ thoái hóa
Trong khoảng thời gian vận hành, cướng độ hỏng hóc là hằng số.
Giai đoạn
mới xuất
xưởng
Giai đoạn
ổn định
Giai đoạn

Hệ số sẵn sàng:
A =




Hệ số không sẵn sàng (FOR):
A
= U = FOR =




UP (in)
Down
(out)
m
1

r
1

Down
m1
r1
m2
r2
m3
T1
T2


= 167
1
/năm.
530006,0
530

A
= 0,999989
530006,0
006,0


= 0,000011 = 6phút/năm
.Điều này có thể được giải thích như sau:
Mỗi máy biến áp co xác suất 0.0019 xảy ra hư hỏng trong năm tới.
Sau khi xảy ra sự cố, thời gian sửa chữa hoặc thay thế là 52.6 giờ.
Mỗi máy biến áp sẽ không vận hành, tính trung bình là 6 phút 1 năm.
Chú ý rằng chú ta đã sử dụng các số liệu đã hoạt động trước đó để dự đoán kết quả
tương lai. Đây là cơ sở cho việc phân tích độ tin cậy: giả sử rằng hoạt động bình
quân trong quá khứ sẽ đánh giá các hoạt động trong tương lai
1.15: Tổng quan cơ bản về độ tin cậy của hệ thống phân phối
Độ tin cậy được xác định bởi số lượng và thời gian xảy ra sự cố trong hệ thống.
Giảm thiểu các sự cố sẽ làm tăng độ tin cậy
Độ tin cậy được kiểm tra bằng cách sử dụng các chỉ số dựa trên cường độ sự cố và
thời gian sửa chữa trung bình.
11

1.16: Định nghĩa các chỉ tiêu độ tin cậy:
1.16.1: SAIFI (Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống)


u
i
– thời gian cắt điện hàng năm
N
i
– số lượng khách hàng tại nút thứ i
1.16.3: CAIFI (Tần suất mất điện trung bình của khách hàng)
Cho biết tần suất trung bình của các lần mất điện duy trì đã xảy ra đối với khách
hàng. Trong phép tính này ta chỉ quan tâm tới số lượng khách hàng và lờ đi số lần
mất điện.
C i i
cc
NN
N' N'




Tổng số khách hàng bò mất điện
Tổng số khách hàng bò ảnh hưởng mất điện

1.16.4: CAIDI (thời gian mất điện trung bình của khách hàng)
Thể hiện thời gian phục hồi của mất điện duy trì
C i i
a i i
N u N
NN



u
i

Tổng điện năng khơng được cung cấp bởi hệ thống
L
a(i)
– Cơng suất tải trung bình tại nút thứ i
u
i
– thời gian cắt điện hằng năm.
1.16.7: AENS
Điện năng trung bình khơng được cung cấp
a(i) i
i
Lu
N



Tổng điện năng không được cung cấp
Tổng số khách hàng được cấp điện

1.16.8: ACCI

Chỉ tiêu cắt xén điện năng trung bình của khách hàng
ACCI 
Tổng điện năng không được cung cấp
Tổng số khách hàng bò ảnh hưởng

1.16.9: ASIFI

CEMIn 
Số khách hàng trải qua n lần mất điện thoáng qua
Tổng số khách hàng được cấp điện

1.16.13: CEMSMIn
Chỉ số này dùng để theo dõi số lượng n khách hàng mất điện kéo dài và mất điện
thống qua của một tập các khách hàng riêng biệt. Mục đích của nó là giúp nhận
biết những khó khăn của khách hàng mà khơng thể thấy được khi sử dụng chỉ số
trung bình.
CEMSMIn 
Số khách hàng trải qua n lần mất điện duy trì
Tổng số khách hàng được cấp điện

Ví dụ 2: ( ước lượng thơng số vận hành)
Xét một phần hệ thống có 6 nút tải. Số lượng khách hàngcơng suất tải trung bình
nối vào thanh cái được cho trong bảng sau.
Nút tải
Số lượng khách hàng N
i

CS tải trung bình L
a
(kW)
1
2
3
4
5
6
1000

c
(kW)
Thời gian
mất điện d
(hours)
Thời gian cắt
xén của
khách hàng
N
c

1
2
3
800
600
3600
2800
3
3
2400
1800
2
6
300
1800
2
600
3
3

  


fectedCustomerAfonsInterrupti
N
N
CAIFI
a
c
/409,1
2000
3100


customerhours
N
dN
SAIDI
c
/65,1
4000
6600



terruptionCustomerInhours
N
dN
CAIDI
c


customerkWh
N
ENS
ACCI
a
/5,14
2200
31900

15

2. CÁC TÍNH TOÁN CƠ BẢN CHO MẠNG HÌNH TIA
Đa số các mạng phân phối đều vận hành hình tia. Một hệ thống có thể tạm thời vận
hành theo mạch vòng trong khi sửa chữa nhưng cũng sẽ trở lại vận hành hình tia
bởi một máy cắt phân đoạn bình thường mở.
Tất cả các phần tử đều nối tiếp.
2.1: Nguyên tắc tính toán:
• Khi tính toán các chỉ số độ tin cậy, nguyên tắc tính toán của các thành phần
mắc nối tiếp có thể áp dụng trực tiếp cho hệ thống hình tia.
• Thành phần tham số cơ bản khi tính tóan độ tin cậy là: cường độ hỏng hóc
trong năm 
i
và thời gian sửa chữa trung bình MTTR

Source
NO



i
ii
s
s
s
r
U
r



16

Bảng 1.1
Nút tải
l

L
1

200
1000
L
2

150
700
L
3

100
400
Tổng cộng
450
2100
Các chỉ số khách hàng được tính dưới đây:
Supply
A
B
C
L
1

L
2

L

4
2
1
0,1
4
3
3
0,3
4
customeronsInterrupti
N
N
SAIFI
c
/775,0
4000
3100



arcustomeryehours
N
Nu
SAIDI
i
ii
/74,1
450
100.9,2150.7,1200.2,1




i
iii
N
NuN
ASAI
yrkWh
uLENS
iai
/35509,2.4007,1.7002,1.1000 


customerkWh
N
ENS
AENS
i
/89,7
450
3550


Hình 2 – sơ đồ hình tia
A
3
4
B
C
D

0,2
2
Bảng 2.2 – Khách hàng nốivào hệ thống
Nút tải
Số lượng khách hàng
Công suất tải trung bình (kW)
A
1000
5000
B
800
4000
C
700
3000
D
500
2000
Bảng 2.3– Chỉ tiêu độ tin cậy cho hệ thống
Đoạn
Nút A
Nút B
(1/năm)
r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)

0,2
2
0,4
0,2
2
0,4
b
0,6
2
1,2
0,6
2
1,2
c
0,4
2
0,8
0,4
2
0,8
d
0,2
2
0,4
0,2
2
0,4
Tổng cộng
2,2
2,73

3
0,3
4
1,2
0,3
4
1,2
4
0,2
4
0,8
0,2
4
0,8
a
0,2
2
0,4
0,2
2
0,4
b
0,6
2
1,2
0,6
2
1,2
c
0,4

Thêm bảo vệ trên đường dây rẽ nhánh trong mạng phân phối:
a
b
c
d
D
C
B
A
Source
1
2
3
4

Hình 3: sơ đồ có lắp cầu chì trên các nhánh rẽ
Trị số độ tin cậy cho ở bảng
20

Bảng 3.1
Đoạn
Nút A
Nút B
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1

0,2
b
0,6
2
1,2
Tổng cộng
1,0
3,6
3,6
1,4
3,14
4,4

Đoạn
Nút C
Nút D
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1
0,2

b
0,2
2
0,4
Tổng cộng
1,2
3,33
4,0
1,0
3,6
3,6
SAIFI=1,15
SAIDI=3,91
CAIDI=3,39
ASUI=0,000446
ASAI=0,999554
ENS=54,8 MWh/yr
AENS=18,3 KWh/ customer yr
21

Trong trường hợp này tất cả độ tin cây các nút được nâng lên. Độ tin cậy nhánh B
là thấp nhất.
2.2.2: Ảnh hưởng của cầu dao phân đoạn:
Source

U(h/ năm)
1
0,2
4
0,8
0,2
4
0,8
2
0,1
0,5
0,05
0,1
4
0,4
3
0,3
0,5
1,15
0,3
0,5
1,15
4
0,2
0,5
0,1
0,2
0,5
0,1
a

1
0,2
4
0,8
0,2
4
0,8
22

2
0,1
4
0,4
0,1
4
0,4
3
0,3
4
1,2
0,3
4
1,2
4
0,2
0,5
0,1
0,2
4
0,8

nguồn độ tin cậy càng cao. Độ tin cậy tại nút D không thay đổi khi hư hỏng đoạn d
bởi vì tác động của dao cách ly không làm thay đổi trạng thái phụ tải nút D.
2.2.3: Ảnh hưởng tác động nhầm của bảo vệ.
Giả sử rằng cầu chì làm việc với xác suất là 0,9. Nghĩa là cầu chì mở đúng 9 lần
trong 10 lần khảo sát.
Tính toán cường độ sự cố dùng nguyên tắc:
Cường độ sự cố=(cường độ sự cố/cầu chì làm việc)*P(cau chì làm việc ) + (cường
độ sự cố/cầ chì hỏng )*P(cầu chì hỏng)
Do đó cường độ sự cố tại nút A là:0*0,9+0,6*0,1=0,06
Các chỉ số tính toán trong bảng với giả thiết tất cã sự cố được cách ly khoảng 0,5
giờ.
Bảng 5.1
Đoạn
Node A
Node B
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1
0,2
4
0,8
0,2
4
0,8
23


0,5
0,03
0,6
2
1,2
c
0,04
0,5
0,02
0,04
0,5
0,02
d
0,02
0,5
0,01
0,02
0,5
0,01
Tổng cộng
1,12
1,39
1,56
1,48
1,82
2,69

Đoạn
Node C
Node D

0,1
0,2
4
0,8
a
0,02
0,5
0,01
0,02
0,5
0,01
b
0,06
0,5
0,03
0,06
0,5
0,03
c
0,4
2
0,8
0,04
0,5
0,02
d
0,02
0,5
0,01
0,2

r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1
0,2
4
0,8
0,2
0,5
0,10
2
0,1
0,5
0,05
0,1
4
0,40
3
0,3
0,5
0,15
0,3
0,5
0,15
4
0,2
0,5
0,10

U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1
0,2
0,5
0,1
0,2
0,5
0,10
2
0,1
0,5
0,05
0,1
0,5
0,05
3
0,3
4
0,2
0,3
0,5
0,15
4
0,2
0,5
0,10
0,2

ENS = 25,1 Mwh/year
AENS = 8,4 Kwh/customer year
Nhận thấy cường độ sự cố của mỗi điểm tãi không thay đổi.Các chỉ tiêu tại điểm A
không thay đổi vì nguồn dự phòng không thể hồi phục cho điểm A. Hiệu quả đến
các phụ tải càng nhiều nếu phụ tải càng gần nguồn dự phòng.
Example 9: ảnh hưởng cuả nguồn dự phòng bị hạn chế.
Trong nhiều trường hợp nguồn dự trữ không đáp ứng đủ cho phụ tải.
Lưu y trong trường hợp này thời gian cắt một biến cố hỏng hóc là thời gian thao
tác chuyển nguồn nếu nguồn dự phòng không hạn chế hay là thời gian sửa chửa
nếu nguồn bị hạn chế.
Trị số trung bình của các giá trị này được tính theo:
Thời gian cắt=(thời gian cắt/chuyển)*P(chuyển) + (thời gian cắt/không
chuyển)*P(không chuyển)
Xét thời gian cắt của tải điểm B do hư hỏng nhánh 1.
Nếu xác suất cho phép chuyển tải là 0,6
Thời gian cắt = 0,5 x 0,6 + 4,0 x 0,4 = 1,9 hours
Kết quả tính toán cho ở bảng sau.
Bảng 7.1
Đoạn
Nút A
Nút B
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
(1/ năm)
r(h)
U(h/ năm)
1
0,2
4
b
0,6
2
1,2
Tổng cộng
1,0
1,5
1,5
1,4
1,59
2,23