WIA SOOM Simulatoren

Stroumverdeelung am Quartier Live-Modell

Dir bedréiwt de 500-kVA-Transformator an de Niederspannungsfeeder, déi 150 Haiser an hir Elektroautoe versuergen. Iwwerlaascht hëtzt d'Isolatioun op a looss se séier alteren; e laangen Feeder léisst d'Spannung um wäite Enn ofsenken. Ee Schrëtt sinn 5 Minutten.

Wat Dir léiere wäert

Simulator

Zäit 0 min
Temperatur vum Wicklungs-Hot-Spot 59 °C · Transformatorauslaaschtung 42% · Spannung um Feederenn 100,0% · Luedleeschtung vun den Elektroautoen 0 kWMS-Versuergung✓ 59°42%500 kVAONAN⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂Spannung um Transformator 100,9% → Spannung um Feederenn 100,0% · Stufeschalter vum Spannungsreegler 0🚗 0 kW · 🌡 30,8 °C · Verloschter 3,1 kW⊣⊢Auslaaschtung vum Nopeschtransformator 42%⏱ 14:00 · Net geliwwert Energie 0 kWh
  • Hot Spot vum Transformator ënner 110 °C
  • Hot Spot 110–120 °C (méi séier Alterung)
  • Hot Spot iwwer 120 °C
  • Haiser mat Spannung am Beräich
  • Haiser no bei der Spannungslimit
  • Ausserhalb vum Beräich oder ouni Versuergung
  • Ventilatoren / Kondensator am Asaz
  • Ongeféier dräi Elektroautoe lueden

Reegler

Ventilatoren erhéijen d'Killleeschtung ëm ongeféier en Drëttel; d'Ueleg bleift bei der selwechter Laascht méi kill.

Geréigelt Modi gëllen nëmme fir Fuerer, déi am Programm ageschriwwe sinn; déi anerer lueden beim Ukommen.

Mécht de Kupplungsschalter fir en Deel vum Feeder zou. De Nopesch huet seng eege Limit (120 %) an dat laangt Kupplungskabel léisst d'Spannung falen.

150 kvar Blindleeschtungsënnerstëtzung: hieft d'Spannung um wäite Enn a verréngert de Stroum e bëssen.

All Stuf hieft all Spannungen ëm 1,25 % — bei liichter Laascht kann hien dat noent Enn iwwer +5 % drécken.

Direkt Laaschtsteierung vu Waasserheizungen a Klimaanlagen: een Block vun −15 % vun der Haushaltslaascht fir 60 min, duerno 2 Stonnen Spär, während se sech erhuelen. Dat hallef vun der ofgeschalter Energie kënnt duerno zréck.

Indikatoren

Temperatur vum Wicklungs-Hot-Spot
59°C
normal
Transformatorauslaaschtung
42%
normal
Schlëmmst Spannungsofwäichung
0,9%
normal
Alterungsbeschleunegungsfaktor
0,00×
normal
Top-Oil-Temperatur53 °C
Temperatur dobaussen30,8 °C
Verbraucht Isolatiounslieewen (Äquivalent-Stonnen)0,0 h
Transformatorlaascht202 kW
Luedleeschtung vun den Elektroautoen0 kW
Spannung um Transformator100,9 %
Spannung um Feederenn100,0 %
Verloschter3,1 kW
Net geliwwert Energie0 kWh
Duerch Steierung ofgeschalte Laascht0 kWh
Nach feelend Elektroauto-Energie0 %
Auslaaschtung vum Nopeschtransformator42 %
Kaltlaascht-Ufuerderungsfaktor1,00 ×

Tendenz

Temperatur vum Wicklungs-Hot-Spot: — °C1600

Kriszeszenarien

Niveau 1 · Elektroauto-Spëtz um Owend an der Hëtztwell

En Nomëtteg an der Hëtztwell: a jidder Haus lafen d'Klimaanlagen an tëscht 17:00 an 20:00 schléissen 100 Elektroautoen un — zousätzlech zur Owendspëtz vun den Haushalter. Nëmmen 70 % vun de Fuerer sinn am gesteierte Luede ageschriwwen. Kommt bis 07:00 duerch, ouni datt den Transformator iwwerhëtzt oder ausléist, a ouni op d'Laaschtofschaltung ze setzen.

  • Hot Spot ni iwwer 110 °C
  • Verbraucht Isolatiounslieewen ≤ 17 h (net méi séier wéi normal)
  • Kee Client verléiert d'Stroumversuergung
  • Ofgeschalte Laascht ≤ 60 kWh

Niveau 2 · Feeler beim Nopesch: seng Clienten iwwerhuelen

Um 17:00 fält den Nopeschtransformator aus. D'Halschent vu senge Haiser gëtt iwwer dat laangt Kupplungskabel um wäite Enn vun Ärem Feeder ugeschloss. Dee Mehrstroum fléisst iwwer d'ganz Längt vun Ärer Leitung: haalt all Stot bannent ±5 % vun der Nennspannung (ANSI C84.1 Range A) a vermeit et, Ären eegenen Transformator ze iwwerlaaschten.

  • All Spannung bannent ±5 % (ab 10 min nom Feeler)
  • Kee Client verléiert d'Stroumversuergung
  • Hot Spot ni iwwer 120 °C
  • Ofgeschalte Laascht ≤ 60 kWh

Niveau 3 · Kaltlaascht-Ufuerderung no engem Ausfall

E sechsstonneg Stroumausfall op engem Frostowend ass um 18:00 eriwwer. All Heizung war aus an all Elektroauto waart op d'Luede. Wann d'Equipe de Schalter zoumécht, kënnt d'Laascht wäit iwwer dem Normalen zréck — gëtt d'Diversitéit verluer, léist den Transformator nees aus. Stellt d'Versuergung ouni zweeten Ausfall hier, haalt d'Spannung am Beräich an d'Drosselung kleng.

  • Kee zweeten Ausfall (net geliwwert Energie = 0)
  • All Spannung bannent ±5 % (ab 10 min nom Restauratioun)
  • Ofgeschalte Laascht ≤ 120 kWh
  • All Elektroauto bis 07:00 gelueden (≤ 2 % feelend)
  • D'Transformatorbelaaschtung bleift ënnert dem Ureegungswäert vum Relais vu 150 %, soubal de Schalter zou ass (vun 18:05 un)

Basis — de Modell hannert de Zuelen

All Relatioun, déi de Simulator notzt, mat hirer Quell. Konstanten, déi als Annahme markéiert sinn, si Beispillkalibréierungen.

D'Stot-Demande follegt engem Dagesprofil an dem Wieder; all Elektroauto lued mat 7,2 kW, bis et voll ass.
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]Annahm: Laaschtprofil, Elektroauto-Zuelen, Feeder-Impedanzen, Kaltlaascht-Parameteren a Ventilatorleeschtung sinn illustrativ Wäerter fir e generesche Viruertsfeeder, keng Daten vun engem richtegen Netz.
D'Top-Oil-Erhéijung nähert sech exponentiell hirem Endwäert fir déi aktuell Laascht, mat enger Zäitkonstant vu Stonnen.
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]
De Wicklungs-Hot-Spot läit iwwer der Ueleg a follegt dem Stroum bannent Minutten.
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]Vereinfachung: den Hot-Spot-Unstieg follegt enger Exponentialfunktioun (k21 = 1, Zäitkonstant k22·τw). Dat kuerzt Iwwerschwéngen vum Zweetermen-f2(t) aus IEC 60076-7 no engem plötzleche Laaschtsprong gëtt net modelléiert, sou datt den Hot Spot kuerz e puer Kelvin ze niddreg ugewise ka ginn.
Killstuf: Ventilatoren änneren d'Exponenten an d'Leeschtung, op déi d'Laascht bezu gëtt.
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]Annahm: Laaschtprofil, Elektroauto-Zuelen, Feeder-Impedanzen, Kaltlaascht-Parameteren a Ventilatorleeschtung sinn illustrativ Wäerter fir e generesche Viruertsfeeder, keng Daten vun engem richtegen Netz.
Isolatiounsalterung relativ zur 110 °C-Referenz; verduebelt sech ongeféier all 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]
Leerlafverloscht plus Laaschtverloscht, deen mam Quadrat vum Stroum klëmmt.
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]
Ongeféiere Spannungsfall laanscht den Transformator a 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]Annahm: Laaschtprofil, Elektroauto-Zuelen, Feeder-Impedanzen, Kaltlaascht-Parameteren a Ventilatorleeschtung sinn illustrativ Wäerter fir e generesche Viruertsfeeder, keng Daten vun engem richtegen Netz.
Versuergungsspannungsberäicher aus de Spannungsnormen.
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]
Schutz: wéini den Transformator an den Nopesch auslëschen.
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]Annahm: d'30-Minutten-Iwwerlaaschteinstellung, dat 2,0-pu-Momentanelement an den 140-°C-Hot-Spot-Ausléise sinn illustrativ Astellungen op Basis vun den IEC-60076-7-Limitte fir Verdeelungstransformatoren (1,5 pu normal zyklesch, 2,0 pu kuerzzäitege Noutfall, 140 °C Hot Spot). Richtege Schutz benotzt Sécherungs- oder Relaiskurven.
No engem Ausfall schalte sech all thermostatesch Laaschten op eemol un; déi zousätzlech Laascht klëmmt exponentiell of.
M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Annahm: Laaschtprofil, Elektroauto-Zuelen, Feeder-Impedanzen, Kaltlaascht-Parameteren a Ventilatorleeschtung sinn illustrativ Wäerter fir e generesche Viruertsfeeder, keng Daten vun engem richtegen Netz.
Aner Konstanten, déi am Modell benotzt ginn.
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 scaleAnnahm: Laaschtprofil, Elektroauto-Zuelen, Feeder-Impedanzen, Kaltlaascht-Parameteren a Ventilatorleeschtung sinn illustrativ Wäerter fir e generesche Viruertsfeeder, keng Daten vun engem richtegen Netz.

Zoufall: e Mulberry32-Generator mat Seed; benotzt Verdeelungen — uniform, exponentiell (invers CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). De Seed gëtt ugewisen a kann deelt ginn.

Quellen

  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

Wien dëst beruflech mécht

Edukativ Modell — net fir operationell Decisiounen. Richteg Anlagen kalibréieren all Konstant op hiren eegenen Equipement an hir eege Daten.