⚡ Електродистрибуција во населба Модел во живо

Основа — моделот зад бројките

Секоја релација што ја користи симулаторот, со својот извор. Константите означени како претпоставки се илустративни калибрации.

Домашната побарувачка следи дневен профил и времето; секое електрично возило полни со 7,2 kW додека не се наполни.

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]Претпоставка: профилот на оптоварување, бројките за електрични возила, импедансите на фидерот, параметрите на студено оптоварување и капацитетот на вентилаторите се илустративни вредности за генерички приградски фидер, не податоци од вистинска мрежа.

Порастот на горното масло експоненцијално се приближува кон својата крајна вредност за сегашното оптоварување, со временска константа од часови.

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]

Топлата точка на намотката е над маслото и ја следи струјата во рок од минути.

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]Поедноставување: порастот на топлата точка следи една експонента (k21 = 1, временска константа k22·τw). Кусото надминување на дветермната f2(t) според IEC 60076-7 по ненадеен скок на оптоварувањето не е моделирано, па топлата точка може накратко да покаже неколку келвини премалку.

Степен на ладење: вентилаторите ги менуваат експонентите и капацитетот на кој се однесува оптоварувањето.

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]Претпоставка: профилот на оптоварување, бројките за електрични возила, импедансите на фидерот, параметрите на студено оптоварување и капацитетот на вентилаторите се илустративни вредности за генерички приградски фидер, не податоци од вистинска мрежа.

Стареење на изолацијата во однос на референцата од 110 °C; се удвојува приближно на секои 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]

Загуби во празен од плус загуби при оптоварување што растат со квадратот на струјата.

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]

Приближен пад на напон по должина на трансформаторот и фидерот.

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]Претпоставка: профилот на оптоварување, бројките за електрични возила, импедансите на фидерот, параметрите на студено оптоварување и капацитетот на вентилаторите се илустративни вредности за генерички приградски фидер, не податоци од вистинска мрежа.

Опсези на напон на снабдување од стандардите за напон.

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]

Заштита: кога се исклучуваат трансформаторот и соседот.

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]Претпоставка: поставката за преоптоварување од 30 минути, моменталниот елемент од 2,0 pu и исклучувањето на топлата точка од 140 °C се илустративни поставки врз основа на границите на IEC 60076-7 за дистрибутивни трансформатори (1,5 pu нормален цикличен, 2,0 pu краткотраен вонреден, 140 °C топла точка). Вистинската заштита користи кривини на осигурувачи или релеа.

По прекин, термостатските оптоварувања се вклучуваат одеднаш; дополнителното оптоварување експоненцијално опаѓа.

M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Претпоставка: профилот на оптоварување, бројките за електрични возила, импедансите на фидерот, параметрите на студено оптоварување и капацитетот на вентилаторите се илустративни вредности за генерички приградски фидер, не податоци од вистинска мрежа.

Други константи што ги користи моделот.

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 scaleПретпоставка: профилот на оптоварување, бројките за електрични возила, импедансите на фидерот, параметрите на студено оптоварување и капацитетот на вентилаторите се илустративни вредности за генерички приградски фидер, не податоци од вистинска мрежа.

Случајност: генератор mulberry32 со зрно; користени распределби — рамномерна, експоненцијална (инверзна CDF), нормална (Box–Muller), Поасонова (Knuth). Зрното е прикажано и може да се сподели.

Извори

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