⚡ Apkaimes elektrības sadale Dzīvais modelis

Pamats — modelis aiz skaitļiem

Katra simulatora izmantotā sakarība ar tās avotu. Konstantes, kas atzīmētas kā pieņēmumi, ir ilustratīvas kalibrācijas.

Mājsaimniecību pieprasījums seko dienas profilam un laikam; katrs elektroauto lādē ar 7,2 kW, kamēr ir pilns.

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]Pieņēmums: slodzes profils, elektroauto skaitļi, līnijas pretestības, aukstās slodzes parametri un ventilatoru jauda ir ilustratīvas vērtības tipiskai piepilsētas līnijai, nevis reāla tīkla dati.

Augšējās eļļas temperatūras pieaugums eksponenciāli tuvojas savai galējai vērtībai pašreizējai slodzei ar vairāku stundu laika konstanti.

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]

Tinuma karstākais punkts atrodas virs eļļas un dažu minūšu laikā seko strāvai.

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]Vienkāršojums: karstākā punkta pieaugums seko vienai eksponentei (k21 = 1, laika konstante k22·τw). Īslaicīgais pārsniegums IEC 60076-7 divu locekļu f2(t) pēc pēkšņa slodzes lēciena nav modelēts, tāpēc karstākais punkts uz brīdi var rādīt dažus kelvinus par zemu.

Dzesēšanas pakāpe: ventilatori maina eksponentus un jaudu, pret kuru slodze tiek vērtēta.

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]Pieņēmums: slodzes profils, elektroauto skaitļi, līnijas pretestības, aukstās slodzes parametri un ventilatoru jauda ir ilustratīvas vērtības tipiskai piepilsētas līnijai, nevis reāla tīkla dati.

Izolācijas novecošana attiecībā pret 110 °C atsauces vērtību; aptuveni divkāršojas ik pēc 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]

Tukšgaitas zudumi plus slodzes zudumi, kas aug ar strāvas kvadrātu.

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]

Aptuvenais sprieguma kritums gar transformatoru un līniju.

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]Pieņēmums: slodzes profils, elektroauto skaitļi, līnijas pretestības, aukstās slodzes parametri un ventilatoru jauda ir ilustratīvas vērtības tipiskai piepilsētas līnijai, nevis reāla tīkla dati.

Pieslēguma sprieguma diapazoni no sprieguma standartiem.

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]

Aizsardzība: kad izslēdzas transformators un kaimiņš.

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]Pieņēmums: 30 minūšu pārslodzes iestatījums, 2,0 pu momentānais elements un 140 °C karstākā punkta izslēgšana ir ilustratīvi iestatījumi, balstīti uz IEC 60076-7 robežām sadales transformatoriem (1,5 pu parastā ciklā, 2,0 pu īslaicīgā avārijas režīmā, 140 °C karstākais punkts). Reālā aizsardzība izmanto drošinātāju vai releju raksturlīknes.

Pēc pārtraukuma visas termostatiskās slodzes ieslēdzas vienlaikus; papildu slodze samazinās eksponenciāli.

M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Pieņēmums: slodzes profils, elektroauto skaitļi, līnijas pretestības, aukstās slodzes parametri un ventilatoru jauda ir ilustratīvas vērtības tipiskai piepilsētas līnijai, nevis reāla tīkla dati.

Pārējās modelī izmantotās konstantes.

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 scalePieņēmums: slodzes profils, elektroauto skaitļi, līnijas pretestības, aukstās slodzes parametri un ventilatoru jauda ir ilustratīvas vērtības tipiskai piepilsētas līnijai, nevis reāla tīkla dati.

Nejaušība: sēklas mulberry32 ģenerators; izmantotie sadalījumi — vienmērīgais, eksponenciālais (apgrieztā CDF), normālais (Box–Muller), Puasona (Knuth). Sēkla tiek rādīta un to var kopīgot.

Avoti

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