Simulatorët WIA SOOM

Shpërndarja e energjisë në lagje Model i drejtpërdrejtë

Ju operoni transformatorin 500 kVA dhe linjën e tensionit të ulët që furnizojnë 150 shtëpi dhe automjetet e tyre elektrike. Mbingarkesa e nxeh izolimin dhe e plak shpejt; një linjë e gjatë lë tensionin të ulet në skajin e largët. Një hap është 5 minuta.

Çfarë do të mësosh

Simulatori

Koha 0 min
Temperatura e pikës së nxehtë të mbështjelljes 59 °C · Ngarkimi i transformatorit 42% · Tensioni në fund të linjës 100,0% · Fuqia e karikimit të EV 0 kWFurnizimi MT✓ 59°42%500 kVAONAN⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂⌂Tensioni te transformatori 100,9% → Tensioni në fund të linjës 100,0% · Prizë e rregullatorit të tensionit 0🚗 0 kW · 🌡 30,8 °C · Humbjet 3,1 kW⊣⊢Ngarkimi i transformatorit fqinj 42%⏱ 14:00 · Energji e pafurnizuar 0 kWh
  • Pika e nxehtë e transformatorit nën 110 °C
  • Pika e nxehtë 110–120 °C (plakje më e shpejtë)
  • Pika e nxehtë mbi 120 °C
  • Shtëpi me tension në gamë
  • Shtëpi afër kufirit të tensionit
  • Jashtë gamës ose pa furnizim
  • Ventilatorë / kondensator në shërbim
  • Rreth tre EV po karikohen

Kontrollet

Ventilatorët rrisin vlerësimin e ftohjes me rreth një të tretën; vaji punon më i ftohtë për të njëjtën ngarkesë.

Mënyrat e menaxhuara zbatohen vetëm për shoferët e regjistruar në program; të tjerët karikojnë sapo mbërrijnë.

Mbyll ndërprerësin e lidhjes për një pjesë të linjës. Fqinji ka kufirin e vet (120 %) dhe lidhja e gjatë e ul tensionin.

150 kvar mbështetje reaktive: rrit tensionin në skajin e largët dhe e ul pak rrymën.

Çdo hap e rrit çdo tension me 1,25 % — në ngarkesë të lehtë mund ta çojë skajin e afërt mbi +5 %.

Kontroll i drejtpërdrejtë i ngarkesës së ngrohësve të ujit dhe kondicionerëve: një bllok prej −15 % të ngarkesës shtëpiake për 60 min, pastaj një bllokim 2-orësh ndërsa ata rikuperohen. Gjysma e energjisë së hequr kthehet më pas.

Treguesit

Temperatura e pikës së nxehtë të mbështjelljes
59°C
normale
Ngarkimi i transformatorit
42%
normale
Devijimi më i keq i tensionit
0,9%
normale
Faktori i përshpejtimit të plakjes
0,00×
normale
Temperatura e vajit në krye53 °C
Temperatura jashtë30,8 °C
Jeta e izolimit e përdorur (orë ekuivalente)0,0 h
Ngarkesa e transformatorit202 kW
Fuqia e karikimit të EV0 kW
Tensioni te transformatori100,9 %
Tensioni në fund të linjës100,0 %
Humbjet3,1 kW
Energji e pafurnizuar0 kWh
Ngarkesa e hequr nga kontrolli0 kWh
Energjia e EV që mungon ende0 %
Ngarkimi i transformatorit fqinj42 %
Faktori i marrjes së ngarkesës së ftohtë1,00 ×

Trendi

Temperatura e pikës së nxehtë të mbështjelljes: — °C1600

Skenarë krizash

Niveli 1 · Piku i EV në mbrëmjen me vapë

Një pasdite me valë të nxehtësisë: kondicionerët punojnë në çdo shtëpi dhe 100 automjete elektrike do të lidhen midis orës 17:00 dhe 20:00 — mbi kulmin e mbrëmjes së konsumit shtëpiak. Vetëm 70 % e shoferëve janë regjistruar në karikimin e menaxhuar. Mbijeto deri në 07:00 pa e mbinxehur ose shkëputur transformatorin dhe pa u mbështetur te heqja e ngarkesës.

  • Pika e nxehtë kurrë mbi 110 °C
  • Jeta e izolimit e përdorur ≤ 17 h (jo më shpejt se normalja)
  • Asnjë klient nuk humb furnizimin
  • Ngarkesa e hequr ≤ 60 kWh

Niveli 2 · Defekt te fqinji: marrja e klientëve të tij

Në 17:00 prishet transformatori fqinj. Gjysma e shtëpive të tij kalohen në skajin e largët të linjës suaj përmes kabllit të gjatë të lidhjes. Rryma shtesë rrjedh gjatë gjithë gjatësisë së linjës suaj: mbaj çdo shtëpi brenda ±5 % të tensionit nominal (ANSI C84.1 Range A) dhe shmang mbingarkimin e transformatorit tënd.

  • Çdo tension brenda ±5 % (nga 10 min pas defektit)
  • Asnjë klient nuk humb furnizimin
  • Pika e nxehtë kurrë mbi 120 °C
  • Ngarkesa e hequr ≤ 60 kWh

Niveli 3 · Marrja e ngarkesës së ftohtë pas një ndërprerjeje

Një ndërprerje gjashtëorëshe e energjisë në një mbrëmje të ngrirë përfundon në 18:00. Çdo ngrohës ka qenë i fikur dhe çdo EV pret të karikohet. Kur ekipi mbyll çelësin, ngarkesa kthehet shumë mbi normalen — humb diversitetin dhe transformatori shkëputet sërish. Rivendose pa ndërprerje të dytë, mbaje tensionin brenda kufijve dhe kufizimin të vogël.

  • Pa ndërprerje të dytë (energji e pafurnizuar = 0)
  • Çdo tension brenda ±5 % (nga 10 min pas rivendosjes)
  • Ngarkesa e hequr ≤ 120 kWh
  • Çdo EV e karikuar deri në 07:00 (≤ 2 % mungon)
  • Ngarkimi i transformatorit mbetet nën pragun e veprimit 150 % të releve pasi mbyllet ndërprerësi (nga 18:05)

Baza — modeli pas numrave

Çdo marrëdhënie që përdor simulatori, me burimin e saj. Konstantet e shënuara si supozime janë kalibrime ilustruese.

Kërkesa shtëpiake ndjek një profil ditor dhe motin; çdo EV karikon me 7,2 kW deri sa mbushet.
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]Supozim: profili i ngarkesës, numrat e EV, impedancat e linjës, parametrat e ngarkesës së ftohtë dhe vlerësimi i ventilatorëve janë vlera ilustruese për një linjë të përgjithshme periferike, jo të dhëna nga një rrjet real.
Rritja e vajit në krye i afrohet eksponencialisht vlerës përfundimtare për ngarkesën aktuale, me një konstante kohe prej orësh.
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]
Pika e nxehtë e mbështjelljes qëndron mbi vajin dhe ndjek rrymën brenda minutave.
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]Thjeshtim: rritja e pikës së nxehtë ndjek një eksponenciale (k21 = 1, konstantja kohore k22·τw). Tejkalimi i shkurtër i f2(t) me dy terma sipas IEC 60076-7 pas një hapi të papritur ngarkese nuk modelohet, kështu që pika e nxehtë mund të lexohet shkurtimisht disa kelvin më e ulët.
Faza e ftohjes: ventilatorët ndryshojnë eksponentët dhe vlerësimin me të cilin lidhet ngarkesa.
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]Supozim: profili i ngarkesës, numrat e EV, impedancat e linjës, parametrat e ngarkesës së ftohtë dhe vlerësimi i ventilatorëve janë vlera ilustruese për një linjë të përgjithshme periferike, jo të dhëna nga një rrjet real.
Plakja e izolimit lidhur me referencën 110 °C; dyfishohet afërsisht çdo 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]
Humbje pa ngarkesë plus humbje nga ngarkesa që rritet me katrorin e rrymës.
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]
Rënia e përafërt e tensionit përgjatë transformatorit dhe linjës.
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]Supozim: profili i ngarkesës, numrat e EV, impedancat e linjës, parametrat e ngarkesës së ftohtë dhe vlerësimi i ventilatorëve janë vlera ilustruese për një linjë të përgjithshme periferike, jo të dhëna nga një rrjet real.
Gamat e tensionit të shërbimit sipas standardeve të tensionit.
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]
Mbrojtja: kur ndërpritet transformatori dhe fqinji.
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]Supozim: cilësimi i mbingarkesës 30 minuta, elementi i çastit 2,0 pu dhe ndërprerja e pikës së nxehtë 140 °C janë cilësime ilustruese të ndërtuara mbi kufijtë IEC 60076-7 për transformatorët e shpërndarjes (1,5 pu ciklik normal, 2,0 pu urgjencë afatshkurtër, 140 °C pikë e nxehtë). Mbrojtja reale përdor kurba siguresash ose rele.
Pas një ndërprerjeje, ngarkesat termostatike ndizen të gjitha njëherësh; ngarkesa shtesë zbehet eksponencialisht.
M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Supozim: profili i ngarkesës, numrat e EV, impedancat e linjës, parametrat e ngarkesës së ftohtë dhe vlerësimi i ventilatorëve janë vlera ilustruese për një linjë të përgjithshme periferike, jo të dhëna nga një rrjet real.
Konstante të tjera të përdorura nga modeli.
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 scaleSupozim: profili i ngarkesës, numrat e EV, impedancat e linjës, parametrat e ngarkesës së ftohtë dhe vlerësimi i ventilatorëve janë vlera ilustruese për një linjë të përgjithshme periferike, jo të dhëna nga një rrjet real.

Rastësia: një gjenerator mulberry32 me farë; shpërndarjet e përdorura — uniforme, eksponenciale (CDF e anasjellë), normale (Box–Muller), Poisson (Knuth). Fara shfaqet dhe mund të ndahet.

Burimet

  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

Kush e bën këtë si profesion

Model edukativ — jo për vendime operacionale. Vendet reale i kalibrojnë të gjitha konstantet sipas pajisjeve dhe të dhënave të tyre.