Stroomdistribúsje yn de buert Live model

Do bestjoerst de 500-kVA-transformator en de leechspanningsfeeder dy’t 150 huzen en harren elektryske auto’s foarsjocht. Oerbelêsting ferwaarmet de isolaasje en lit dy fluch ferâldzje; in lange feeder lit de spanning oan it ein sakje. Ien stap is 5 minuten.

Wat jo leare sille

Simulator

Tiid 0 min
Wikkelingshjittepunttemperatuer 59 °C · Transformatorbenutting 42% · Spanning oan it ein fan de feeder 100,0% · EV-laadfermogen 0 kWMS-foarsjenning✓ 59°42%500 kVAONAN⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂Spanning by de transformator 100,9% → Spanning oan it ein fan de feeder 100,0% · Stap fan de spanningsregelaar 0🚗 0 kW · 🌡 30,8 °C · Ferliezen 3,1 kW⊣⊢Benutting fan de buortransformator 42%⏱ 14:00 · Net levere enerzjy 0 kWh
  • Hjitte punt fan de transformator ûnder 110 °C
  • Hjitte punt 110–120 °C (rappere ferâldering)
  • Hjitte punt boppe 120 °C
  • Huzen mei spanning yn it berik
  • Huzen tichtby de spanningslimyt
  • Bûten it berik of sûnder foarsjenning
  • Fans / kondensator yn gebrûk
  • Sa'n trije EV’s oan it laden

Regelers

Fans ferheegje it koelfermogen mei sa'n tredde; de oalje bliuwt kjeller by deselde belêsting.

Behearde modi jilde allinnich foar bestjoerders dy’t oan it programma meidogge; de rest laadt by oankomst.

Slút de keppelskeakelder foar in diel fan de feeder. De buorman hat in eigen limyt (120 %) en de lange keppeling lit de spanning sakje.

150 kvar reaktive stipe: ferheget de spanning oan it ein en ferleget de stroom in bytsje.

Elke stap ferheget alle spanningen mei 1,25 % — by lichte belêsting kin er it tichtby-ein boppe +5 % triuwe.

Direkte belêstingsbeskikking fan boilers en airconditioners: ien blok fan −15 % fan de húshâldlike belêsting foar 60 min, dan 2 oeren blokkearring wylst se herstelle. De helte fan de ôfskeakele enerzjy komt dêrnei werom.

Yndikatoaren

Wikkelingshjittepunttemperatuer
59°C
normaal
Transformatorbenutting
42%
normaal
Slimste spanningsôfwiking
0,9%
normaal
Fersnellingsfaktor fan ferâldering
0,00×
normaal
Boppeoaljetemperatuer53 °C
Bûtentemperatuer30,8 °C
Brûkt isolaasjelibben (lykweardige oeren)0,0 h
Transformatorbelêsting202 kW
EV-laadfermogen0 kW
Spanning by de transformator100,9 %
Spanning oan it ein fan de feeder100,0 %
Ferliezen3,1 kW
Net levere enerzjy0 kWh
Troch behear ôfsketele belêsting0 kWh
EV-enerzjy dy’t noch ûntbrekt0 %
Benutting fan de buortransformator42 %
Kâldebelêstingsfaktor1,00 ×

Trend

Wikkelingshjittepunttemperatuer: — °C1600

Krisissenario's

Nivo 1 · EV-piek op in jûn fan in hjittegolf

In middei fan in hjittegolf: yn elk hûs draaie airconditioners en 100 elektryske auto’s sille tusken 17:00 en 20:00 oansette — boppe-op de jûnspiek fan de húshâldens. Mar 70 % fan de bestjoerders is ynskreaun foar stjoerd laden. Kom troch oant 07:00 sûnder oerferhitting of it útfallen fan de transformator, en sûnder te lieten op belêstingsôfskeakeling.

  • Hjitte punt nea boppe 110 °C
  • Brûkt isolaasjelibben ≤ 17 h (net flugger as normaal)
  • Gjin klant ferliest de foarsjenning
  • Ôfskeakele belêsting ≤ 60 kWh

Nivo 2 · Steuring by de buorman: syn klanten oernimme

Om 17:00 falt de buortransformator út. De helte fan syn huzen wurdt fia de lange keppelkabel op it ein fan jo feeder skeakele. De ekstra stroom rint de hiele lingte fan jo line: hâld elk hûs binnen ±5 % fan de nominale spanning (ANSI C84.1 Berik A) en foarkom oerbelêsting fan jo eigen transformator.

  • Elke spanning binnen ±5 % (fan 10 min nei de steuring)
  • Gjin klant ferliest de foarsjenning
  • Hjitte punt nea boppe 120 °C
  • Ôfskeakele belêsting ≤ 60 kWh

Nivo 3 · Kâldebelêstingspiek nei in útfal

In útfal fan seis oeren op in iiskâlde jûn einiget om 18:00. Alle ferwaarming hat út west en alle EV’s wachtsje op laden. As de ploech de skeakelaar slút, komt de belêsting fier boppe it normale werom — giet de spreiding fan de opstart ferlern, dan slacht de transformator wer út. Herstel sûnder twadde útfal, hâld de spanning yn it berik en de beheining lyts.

  • Gjin twadde útfal (net levere enerzjy = 0)
  • Elke spanning binnen ±5 % (fan 10 min nei herstel)
  • Ôfsketele belêsting ≤ 120 kWh
  • Elke EV om 07:00 laden (≤ 2 % ûntbrekt)
  • Transformatorbelêsting bliuwt ûnder de oansprekwearde fan it relais fan 150 % sadree’t de skeakelder ticht is (fan 18:05 ôf)

Basis — it model efter de sifers

Elke relaasje dy't de simulator brûkt, mei de boarne. Konstanten dy't as oanname markearre binne, binne yllustrative kalibraasjes.

De húshâldlike fraach folget in deiprofyl en it waar; elke EV laadt mei 7,2 kW oant er fol is.
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]Oanname: it belêstingsprofyl, EV-getallen, feederimpedânsjes, kâldebelêstingsparameters en fanfermogen binne yllustrative wearden foar in generike foarstêdlike feeder, gjin gegevens fan in echt netwurk.
De boppeoaljestiging benaderet har einwearde foar de hjoeddeiske belêsting eksponinsjeel, mei in tiidkonstante fan oeren.
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]
It hjitte punt fan de wikkeling leit boppe de oalje en folget de stroom binnen minuten.
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]Ferienfâldiging: de stiging fan it hjitte punt folget ien eksponinsjele (k21 = 1, tiidkonstante k22·τw). De koarte oerskriuwing fan de twatermen f2(t) fan IEC 60076-7 nei in hommelse belêstingsstap is net modellearre, dus it hjitte punt kin koart in pear kelvin te leech lêze.
Koelstap: fans feroarje de eksponinten en it fermogen dêr't de belêsting op betrokken is.
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]Oanname: it belêstingsprofyl, EV-getallen, feederimpedânsjes, kâldebelêstingsparameters en fanfermogen binne yllustrative wearden foar in generike foarstêdlike feeder, gjin gegevens fan in echt netwurk.
Fergrizing fan de isolaasje relatyf oan de referinsje fan 110 °C; ferdûbelet sawat elke 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]
Leechlêstferlies plus belêstingsferlies dat mei it kwadraat fan de stroom tanimt.
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]
Rûchwei de spanningsdaling lâns de transformator en 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]Oanname: it belêstingsprofyl, EV-getallen, feederimpedânsjes, kâldebelêstingsparameters en fanfermogen binne yllustrative wearden foar in generike foarstêdlike feeder, gjin gegevens fan in echt netwurk.
Tsjinstspanningsberiken út de spanningsnormen.
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]
Beskerming: wannear't de transformator en de buorman útskeakelje.
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]Oanname: de 30-minuten-oerbelêstingsynstelling, it daliks-elemint op 2,0 pu en de útskeakeling by 140 °C hjit punt binne yllustrative ynstellingen basearre op de IEC 60076-7-limiten foar distribúsjetransformators (1,5 pu normaal syklysk, 2,0 pu koarte-tiid needgefal, 140 °C hjit punt). Echte beskerming brûkt smeltfeiligens- of relêkurven.
Nei in útfal skeakelje alle thermostatyske lesten tagelyk oan; de ekstra belêsting nimt eksponinsjeel ôf.
M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Oanname: it belêstingsprofyl, EV-getallen, feederimpedânsjes, kâldebelêstingsparameters en fanfermogen binne yllustrative wearden foar in generike foarstêdlike feeder, gjin gegevens fan in echt netwurk.
Oare konstanten dy’t it model brûkt.
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 scaleOanname: it belêstingsprofyl, EV-getallen, feederimpedânsjes, kâldebelêstingsparameters en fanfermogen binne yllustrative wearden foar in generike foarstêdlike feeder, gjin gegevens fan in echt netwurk.

Willekeur: in seeded mulberry32-generator; brûkte ferdielingen — unifoarm, eksponinsjeel (omkearde CDF), normaal (Box–Muller), Poisson (Knuth). It seed wurdt toand en is te dielen.

Boarnen

  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

Wa docht dit foar de kost

Edukatyf model — net foar operasjonele beslissingen. Echte lokaasjes kalibrearje elke konstante op har eigen apparatuer en gegevens.