WIA SOOM Simulators

Distribusyon ng kuryente sa kapitbahayan Live na modelo

Ikaw ang nagpapatakbo ng 500 kVA na transformer at low-voltage feeder na nagsusuplay sa 150 bahay at sa kanilang mga de-kuryenteng sasakyan. Pinaiinit ng overload ang insulation at mabilis itong tinatanda; ang mahabang feeder ay hinahayaang bumaba ang boltahe sa dulo. Ang isang hakbang ay 5 minuto.

Ang matututuhan mo

Simulator

Oras 0 min
Temperatura ng winding hot-spot 59 °C · Loading ng transformer 42% · Boltahe sa dulo ng feeder 100.0% · Lakas ng EV charging 0 kWMV na suplay✓ 59°42%500 kVAONAN⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂Boltahe sa transformer 100.9% → Boltahe sa dulo ng feeder 100.0% · Tap ng voltage regulator 0🚗 0 kW · 🌡 30.8 °C · Mga pagkalugi 3.1 kW⊣⊢Loading ng katabing transformer 42%⏱ 14:00 · Enerhiyang hindi naibigay 0 kWh
  • Hot spot ng transformer na mas mababa sa 110 °C
  • Hot spot 110–120 °C (mas mabilis na pagtanda)
  • Hot spot na higit sa 120 °C
  • Mga bahay na nasa saklaw ang boltahe
  • Mga bahay na malapit sa limitasyon ng boltahe
  • Wala sa saklaw o walang suplay
  • Gumagana ang mga fan / capacitor
  • Mga tatlong EV ang nagcha-charge

Mga kontrol

Itinataas ng mga fan ang cooling rating ng mga isang-katlo; mas malamig ang langis para sa parehong load.

Ang mga managed mode ay para lamang sa mga driver na naka-enroll sa programa; ang iba ay nagcha-charge pagdating.

Isinasara ang tie switch para sa bahagi ng feeder. May sariling limitasyon ang kapitbahay (120 %) at ibinababa ng mahabang tie ang boltahe.

150 kvar na reactive support: itinataas ang boltahe sa dulo at bahagyang binabawasan ang kuryente.

Bawat hakbang ay nagtataas ng bawat boltahe ng 1.25 % — sa magaan na load, maaari nitong itulak ang malapit na dulo sa higit +5 %.

Direktang load control ng mga water heater at air-conditioner: isang block na −15 % ng load ng mga sambahayan sa loob ng 60 min, pagkatapos ay 2-oras na lockout habang nagpapahinga ang mga ito. Kalahati ng naputol na enerhiya ay bumabalik pagkatapos.

Mga indicator

Temperatura ng winding hot-spot
59°C
normal
Loading ng transformer
42%
normal
Pinakamasamang paglihis ng boltahe
0.9%
normal
Aging acceleration factor
0.00×
normal
Temperatura ng top-oil53 °C
Temperatura sa labas30.8 °C
Buhay ng insulation na nagamit (katumbas na oras)0.0 h
Load ng transformer202 kW
Lakas ng EV charging0 kW
Boltahe sa transformer100.9 %
Boltahe sa dulo ng feeder100.0 %
Mga pagkalugi3.1 kW
Enerhiyang hindi naibigay0 kWh
Load na pinutol ng kontrol0 kWh
Enerhiya ng EV na kulang pa0 %
Loading ng katabing transformer42 %
Cold-load pickup factor1.00 ×

Trend

Temperatura ng winding hot-spot: — °C1600

Mga senaryo ng krisis

Antas 1 · Rurok ng EV sa gabi ng heat wave

Isang hapon ng heat wave: tumatakbo ang mga air-conditioner sa bawat bahay at 100 electric vehicle ang magpa-plug in sa pagitan ng 17:00 at 20:00 — dagdag pa sa evening peak ng mga sambahayan. 70 % lamang ng mga driver ang naka-enroll sa managed charging. Makarating sa 07:00 nang hindi nag-ooverheat o nagti-trip ang transformer, at nang hindi umaasa sa load shedding.

  • Hindi kailanman lalampas sa 110 °C ang hot spot
  • Buhay ng insulation na nagamit ≤ 17 h (hindi mas mabilis kaysa normal)
  • Walang customer na mawawalan ng suplay
  • Naputol na load ≤ 60 kWh

Antas 2 · Sira ng kapitbahay: pagkuha sa mga customer nito

Sa 17:00, nasisira ang katabing transformer. Kalahati ng mga bahay nito ay inililipat sa dulo ng iyong feeder sa pamamagitan ng mahabang tie cable. Ang dagdag na kuryente ay dumadaloy sa buong haba ng iyong linya: panatilihin ang bawat bahay sa loob ng ±5 % ng nominal na boltahe (ANSI C84.1 Range A) at iwasang ma-overload ang sarili mong transformer.

  • Bawat boltahe ay nasa loob ng ±5 % (mula 10 min pagkatapos ng sira)
  • Walang customer na mawawalan ng suplay
  • Hindi kailanman lalampas sa 120 °C ang hot spot
  • Naputol na load ≤ 60 kWh

Antas 3 · Cold-load pickup pagkatapos ng outage

Natatapos sa 18:00 ang anim-na-oras na outage sa isang nagyeyelong gabi. Patay ang bawat heater at naghihintay mag-charge ang bawat EV. Kapag isinara ng crew ang switch, bumabalik ang load nang higit na mataas sa normal — mawala ang diversity at magti-trip muli ang transformer. Ibalik ang suplay nang walang pangalawang outage, panatilihin sa saklaw ang boltahe at maliit ang curtailment.

  • Walang pangalawang outage (enerhiyang hindi naibigay = 0)
  • Bawat boltahe ay nasa loob ng ±5 % (mula 10 min pagkatapos ng pagpapanumbalik)
  • Load na pinutol ≤ 120 kWh
  • Naka-charge ang bawat EV pagsapit ng 07:00 (≤ 2 % ang kulang)
  • Nananatili ang loading ng transformer sa ilalim ng 150 % na relay pickup kapag nakasara na ang switch (mula 18:05)

Batayan — ang modelo sa likod ng mga numero

Bawat ugnayang ginagamit ng simulator, kasama ang pinagmulan nito. Ang mga constant na minarkahang palagay ay mga halimbawang calibration.

Sumusunod ang demand ng sambahayan sa arawang profile at panahon; bawat EV ay nagcha-charge sa 7.2 kW hanggang mapuno.
P_homes = 150 × 2.0 kW × shape(h) × [1 + 0.025·max(0, θa−24) + 0.02·max(0, 15−θa)] × CLPU(t); P_EV = Σ 7.2 kW while plugged and not full[9]Palagay: ang load profile, mga numero ng EV, impedance ng feeder, parameter ng cold-load at rating ng fan ay mga halimbawang halaga para sa pangkalahatang suburban feeder, hindi datos ng totoong network.
Ang top-oil rise ay lumalapit nang exponential sa pinakahuling halaga nito para sa kasalukuyang load, na may time constant na mga oras.
Δθ_TO,U = 55 K · [(K²R+1)/(R+1)]ⁿ; Δθ_TO ← Δθ_TO,U + (Δθ_TO − Δθ_TO,U)·e^(−Δt/τ_TO), τ_TO = 180 min (ONAN) / 150 min (ONAF); R = P_k/P₀ at the rating K is referred to: 5 (ONAN), 5 × 1.33² ≈ 8.8 (ONAF)[1][2]
Ang hot spot ng winding ay nasa itaas ng langis at sumusunod sa kuryente sa loob ng ilang minuto.
Δθ_H,U = 25 K · K^(2m); Δθ_H ← Δθ_H,U + (Δθ_H − Δθ_H,U)·e^(−Δt/(k22·τw)), k22·τw = 8 min; θ_H = θ_A + Δθ_TO + Δθ_H[1][2]Pagpapasimple: ang pagtaas ng hot spot ay sumusunod sa iisang exponential (k21 = 1, time constant na k22·τw). Hindi minodelo ang maikling overshoot ng dalawang-terminong f2(t) ng IEC 60076-7 pagkatapos ng biglaang hakbang ng load, kaya maaaring pansamantalang mas mababa ng ilang kelvin ang basa ng hot spot.
Cooling stage: binabago ng mga fan ang mga exponent at ang rating na pinagbabatayan ng load.
ONAN n = 0.8, m = 0.8; ONAF n = 0.9, m = 0.8 (IEEE C57.91), with K and R referred to the ONAF rating (1.33 × ONAN, R ≈ 8.8)[1][3]Palagay: ang load profile, mga numero ng EV, impedance ng feeder, parameter ng cold-load at rating ng fan ay mga halimbawang halaga para sa pangkalahatang suburban feeder, hindi datos ng totoong network.
Pagtanda ng insulation kaugnay ng 110 °C na reference; nagdodoble humigit-kumulang sa bawat 6–7 K.
F_AA = exp(15000/383 − 15000/(θ_H + 273)); aged hours = Σ F_AA·Δt; F_EQA = Σ F_AA·Δt / Σ Δt; normal life 180 000 h[1][3][2]
No-load loss kasama ang load loss na tumataas sa parisukat ng kuryente.
P_loss = P₀ + P_k·K² + r_f·S_b·(|s_d|²/3 + Re(s_d·s_p*) + |s_p|²) + r_tie·S_b·|s_tie|², s_d = distributed load, s_p = far-end block (incl. capacitor); P₀ = 1 kW, P_k = 5 kW[7][2]
Tinatayang pagbaba ng boltahe sa kahabaan ng transformer at feeder.
ΔV ≈ p·r + q·x (pu); distributed load drops ½ of the lumped value; capacitor Q_c raises V by Q_c·x; V_src = 1.02 + 0.02·(0.5 − shape) + tap × 1.25 %[7]Palagay: ang load profile, mga numero ng EV, impedance ng feeder, parameter ng cold-load at rating ng fan ay mga halimbawang halaga para sa pangkalahatang suburban feeder, hindi datos ng totoong network.
Mga saklaw ng service voltage mula sa mga pamantayan ng boltahe.
target |V − 1| ≤ 5 % (ANSI C84.1 Range A); Range B −8.3 % / +5.8 %; EN 50160: ±10 % for 95 % of 10-min means[4][5][6]
Proteksyon: kailan nagti-trip ang transformer at ang kapitbahay.
trip if K ≥ 1.5 for 30 min (accumulated), K ≥ 2.0 at once, or θ_H ≥ 140 °C; neighbour trips if K_B ≥ 1.2 for 30 min; re-energised after 60 min[2]Palagay: ang 30-minutong overload setting, ang 2.0 pu na instantaneous element at ang 140 °C hot-spot trip ay mga halimbawang setting batay sa mga limitasyon ng IEC 60076-7 para sa distribution transformer (1.5 pu normal na cyclic, 2.0 pu panandaliang emergency, 140 °C hot spot). Gumagamit ang totoong proteksyon ng mga kurba ng fuse o relay.
Pagkatapos ng outage, sabay-sabay na bumubukas ang lahat ng thermostatic load; ang dagdag na load ay bumababa nang exponential.
M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Palagay: ang load profile, mga numero ng EV, impedance ng feeder, parameter ng cold-load at rating ng fan ay mga halimbawang halaga para sa pangkalahatang suburban feeder, hindi datos ng totoong network.
Iba pang constant na ginagamit ng modelo.
500 kVA transformer, 30 °C rated ambient (55 K oil + 25 K gradient → 110 °C) · 60 EVs, 6–20 kWh need, arrival ≈ N(18:30, 1 h), depart 07:00 · curtailed charging 3.6 kW · transformer r = 1 %, x = 4 %; feeder r = 4 %, x = 2 %; tie r = 10 %, x = 4 % (500 kVA base) · neighbour 400 kVA, 120 homes, transfer ≤ 40 % · capacitor 150 kvar · tap ±4 × 1.25 % · shedding one 15 % block for 60 min, 120 min lockout, 50 % payback · fans 0.4 kW · ±3 % load noise, ±5 % daily scalePalagay: ang load profile, mga numero ng EV, impedance ng feeder, parameter ng cold-load at rating ng fan ay mga halimbawang halaga para sa pangkalahatang suburban feeder, hindi datos ng totoong network.

Randomness: isang seeded na mulberry32 generator; mga distribusyong ginamit — uniform, exponential (inverse CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Ipinapakita at maibabahagi ang seed.

Mga pinagmulan

  1. IEEE Std C57.91-2011 — IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators (clause 5 ageing, clause 7 temperature, Annex on cold-load pickup) — IEEE, 2011
  2. IEC 60076-7:2018 — Power transformers, Part 7: Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers — IEC, 2018
  3. Comparison of Loading Guide Standards (IEEE C57.91 and IEC 60076-7): ageing equations, exponents n/m by cooling mode, 180 000 h normal life — IEEE PES Transformers Committee, C57.91 working group
  4. ANSI C84.1 — Electric Power Systems and Equipment: Voltage Ratings (60 Hz); Range A service voltage ±5 % (114–126 V on 120 V), Range B 110–127 V — NEMA / ANSI (summarised in USDA Rural Utilities Service guidance), 2020
  5. EN 50160:2022 — Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks, clause 4 low-voltage supply characteristics (clause 4 is not in the free preview, which ends at the scope) — CENELEC, CLC/TC 8X (official preview of the English text via the Slovak national standards body ÚNMS SR, STN EN 50160:2023), 2022
  6. A. Klajn, M. Bątkiewicz-Pantuła — Application Note: Standard EN 50160, Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks (LV supply voltage variations: Un ± 10 % for 95 % of the 10-min mean rms values of each week) — European Copper Institute / Leonardo ENERGY, Publication No. Cu0147, 2013
  7. W. H. Kersting — Distribution System Modeling and Analysis (approximate voltage drop, uniformly distributed load, line losses) — CRC Press, 2017
  8. C. Hachmann et al. — Cold load pickup model parameters based on measurements in distribution systems (exponential decay model, CLPU factors ≈ 1.9–2.8) — IET Generation, Transmission & Distribution 13(23), 2019
  9. SAE J1772 — Electric Vehicle and Plug-in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler (AC Level 2 charging, e.g. 32 A × 240 V ≈ 7.7 kW) — SAE International, 2017

Sino ang gumagawa nito bilang hanapbuhay

Modelong pang-edukasyon — hindi para sa mga desisyon sa operasyon. Kina-calibrate ng mga tunay na site ang bawat constant sa sarili nilang kagamitan at datos.