⚡ Mahalle elektrik dağıtımı Canlı model

Dayanak — sayıların ardındaki model

Simülatörün kullandığı her bağıntı, kaynağıyla birlikte. Varsayım olarak işaretlenen sabitler örnek kalibrasyonlardır.

Hane talebi günlük bir profili ve havayı izler; her EV dolana kadar 7,2 kW ile şarj olur.

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]Varsayım: yük profili, EV sayıları, fider empedansları, soğuk yük parametreleri ve fan değeri, gerçek bir şebekenin verisi değil, genel bir banliyö fideri için örnek değerlerdir.

Üst yağ sıcaklık artışı, mevcut yük için nihai değerine üstel olarak, saatler mertebesinde bir zaman sabitiyle yaklaşır.

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]

Sargı sıcak noktası yağın üzerindedir ve akımı dakikalar içinde izler.

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]Basitleştirme: sıcak nokta yükselişi tek bir üstel eğriyi izler (k21 = 1, zaman sabiti k22·τw). IEC 60076-7 iki terimli f2(t)'nin ani yük adımından sonraki kısa aşımı modellenmemiştir; bu yüzden sıcak nokta kısa süreliğine birkaç kelvin düşük okunabilir.

Soğutma kademesi: fanlar üsleri ve yükün referans alındığı değeri değiştirir.

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]Varsayım: yük profili, EV sayıları, fider empedansları, soğuk yük parametreleri ve fan değeri, gerçek bir şebekenin verisi değil, genel bir banliyö fideri için örnek değerlerdir.

110 °C referansına göre yalıtım yaşlanması; yaklaşık her 6–7 K'de iki katına çıkar.

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]

Boşta kayıp artı akımın karesiyle artan yük kaybı.

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]

Transformatör ve fider boyunca yaklaşık gerilim düşümü.

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]Varsayım: yük profili, EV sayıları, fider empedansları, soğuk yük parametreleri ve fan değeri, gerçek bir şebekenin verisi değil, genel bir banliyö fideri için örnek değerlerdir.

Gerilim standartlarından alınan şebeke gerilim aralıkları.

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]

Koruma: transformatör ve komşunun ne zaman açtığı.

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]Varsayım: 30 dakikalık aşırı yük ayarı, 2,0 pu ani eleman ve 140 °C sıcak nokta açması, dağıtım transformatörleri için IEC 60076-7 sınırlarına (1,5 pu normal döngüsel, 2,0 pu kısa süreli acil, 140 °C sıcak nokta) dayanan örnek ayarlardır. Gerçek koruma sigorta veya röle eğrileri kullanır.

Kesintiden sonra termostatlı yüklerin hepsi aynı anda devreye girer; ek yük üstel olarak azalır.

M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Varsayım: yük profili, EV sayıları, fider empedansları, soğuk yük parametreleri ve fan değeri, gerçek bir şebekenin verisi değil, genel bir banliyö fideri için örnek değerlerdir.

Modelin kullandığı diğer sabitler.

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 scaleVarsayım: yük profili, EV sayıları, fider empedansları, soğuk yük parametreleri ve fan değeri, gerçek bir şebekenin verisi değil, genel bir banliyö fideri için örnek değerlerdir.

Rastgelelik: tohumlu bir mulberry32 üreteci; kullanılan dağılımlar — düzgün, üstel (ters CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). Tohum gösterilir ve paylaşılabilir.

Kaynaklar

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