Sự kết hợp độ tin cậy của bộ chuyển đổi điện tử công suất vào phân tích độ tin cậy của hệ thống điện hiện đại
Bài viết này nhằm mục đích kết hợp mô hình độ tin cậy của bộ chuyển đổi điện tử công suất vào phân tích độ tin cậy của hệ thống điện. Độ tin cậy của bộ chuyển đổi đã được nghiên cứu rộng rãi ở cấp thiết bị và bộ chuyển đổi theo phân tích cơ lý hỏng hóc. Tuy nhiên, việc ra quyết định tối ưu cho thiết kế, quy hoạch, vận hành và bảo trì các bộ chuyển đổi điện tử công suất yêu cầu mô hình hóa độ tin cậy ở cấp hệ thống của hệ thống điện dựa trên điện tử công suất. Do đó, bài viết này đề xuất một quy trình để đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện dựa trên điện tử công suất từ cấp thiết bị lên đến cấp hệ thống.
1.Giới thiệu.
Hiện đại hóa hệ thống điện là cần thiết để cung cấp điện đáng tin cậy và an toàn với lượng carbon thấp hoặc không có. Nó đòi hỏi triển khai các công nghệ và cơ sở hạ tầng mới cũng như tự do hóa ngành điện. Một số công nghệ đã thành lập đóng vai trò quan trọng trong hiện đại hóa hệ thống điện, bao gồm nguồn năng lượng tái tạo, lưu trữ, hệ thống truyền tải và phân phối điện tử, và di động điện. Đặc biệt, điện tử công suất (PE) đóng vai trò nền tảng trong quá trình chuyển đổi năng lượng của các công nghệ nêu trên . Đặc biệt, việc hướng tới sử dụng 100% năng lượng tái tạo đã làm tăng tầm quan trọng của PE trong hệ thống điện tương lai.
2.Khái niệm về độ tin cậy.
Độ tin cậy được định nghĩa là khả năng của một hệ thống hoặc một mục hoạt động dưới các điều kiện mong muốn trong một khoảng thời gian cụ thể . Theo định nghĩa này, hiệu suất của hệ thống/mục phải được duy trì trong một khoảng thời gian cụ thể tại thời điểm mục tiêu. Tuỳ thuộc vào hệ thống, các biện pháp độ tin cậy có thể khác nhau. Ví dụ, trong một hệ thống dựa trên nhiệm vụ, như tàu vũ trụ, độ tin cậy được định nghĩa là xác suất tồn tại trong khoảng thời gian nhiệm vụ mục tiêu. Do đó, lần đầu tiên hỏng với xác suất mong muốn phải dài hơn khoảng thời gian nhiệm vụ mục tiêu. Ngoài ra, trong một hệ thống/mục có thể bảo dưỡng/sửa chữa, hiệu suất được đo lường bằng khả năng sẵn sàng như chỉ số độ tin cậy. Trong những hệ thống/mục này, điều quan trọng là phải luôn sẵn sàng hoạt động (có sẵn) bất kể sự cố xảy ra trước đó. Điều này có nghĩa là hệ thống có thể được bảo dưỡng ngay khi nó hỏng và do đó, vấn đề duy nhất là tần suất hỏng và thời gian ngừng hoạt động.
3.Mô hình hóa độ tin cậy của bộ chuyển đổi.
Đặc tính hỏng hóc của bộ chuyển đổi, giống như các hệ thống khác, bao gồm ba giai đoạn bao gồm tỷ lệ chết non, tuổi thọ hữu ích và giai đoạn mòn như được hiển thị trong Hình được gọi là đường cong hình bồn tắm. Thường thì tỷ lệ chết non liên quan đến quy trình gỡ lỗi và sản xuất. Do đó, bộ chuyển đổi sẽ trải qua các sự cố ngẫu nhiên và mòn trong quá trình hoạt động. Các sự cố ngẫu nhiên thường có nguồn gốc bên ngoài như quá dòng và quá áp . Do đó, chúng được coi là các sự cố phân phối theo hàm mũ trong khoảng thời gian hữu ích trong đường cong hình bồn tắm . Tỷ lệ hỏng tương ứng thường được dự đoán dựa trên dữ liệu độ tin cậy lịch sử và kinh nghiệm vận hành.
4.Độ tin cậy của hệ thống điện.
Độ tin cậy của hệ thống điện, còn được gọi là khả năng đáp ứng, là một biện pháp đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu điện và năng lượng của khách hàng trong giới hạn kỹ thuật chấp nhận được, đồng thời xem xét các sự cố của các thành phần . Biện pháp chính được sử dụng trong đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện là khả năng sẵn sàng của các thành phần. Khả năng sẵn sàng được định nghĩa là xác suất một mục đang hoạt động tại bất kỳ thời điểm nào
5.Kết luận.
Bài viết này đã đề xuất một quy trình để kết nối giữa các khái niệm độ tin cậy của điện tử công suất và hệ thống điện. Độ tin cậy của bộ chuyển đổi điện tử công suất được đưa vào phân tích độ tin cậy của hệ thống điện, điều này có thể mang lại lợi ích cho việc ra quyết định tối ưu trong quy hoạch, vận hành và bảo trì hệ thống điện hiện đại. Mô hình hóa độ tin cậy chi tiết của hệ thống điện dựa trên điện tử công suất đã được trình bày từ cấp thiết bị lên đến cấp hệ thống. Tác động của tỷ lệ hỏng hóc của bộ chuyển đổi đối với hiệu suất của hệ thống điện đã được minh họa cho các ứng dụng khác nhau.
Nguồn: IEEE Xplore
Tuyên bố: Trân trọng bản gốc, bài viết tốt đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm quyền tác giả vui lòng liên hệ để xóa.
