L’esercizio delle future reti MVDC multiterminale impone un adeguato studio dei sistemi di protezione per fronteggiare gli eventi di guasto e garantire la continuità del servizio per le utenze alimentate. Uno tra i componenti fondamentali per questo scopo può essere l’interruttore DC. In tale contesto di ricerca si valuta l’integrazione di un dispositivo statico di interruzione e limitazione delle sovracorrenti di guasto con un sistema di rilevazione e risoluzione dei guasti a terra in diverse configurazioni di rete MVDC.

In questo rapporto sono presentati lo studio della strategia di protezione e la validazione dell’algoritmo di controllo del dispositivo tramite simulazioni off-line e real-time di tipo Control Hardware-In-the-Loop dei modelli di rete e di controllo sviluppati. Partendo da un breve stato dell’arte delle più comuni protezioni per guasti a terra nelle reti di distribuzione AC per evidenziarne per applicazioni a una rete MVDC magliata, si sono considerati differenti scenari operativi di rete MVDC multiterminale magliata e configurazioni basate su convertitori di elettronica di potenza di differente tipologia costruttiva ed eserciti con differenti connessioni a terra.

Per queste configurazioni si studiano, attraverso esempi semplificati, le principali caratteristiche dell’evoluzione del transitorio di guasto, con l’obiettivo di individuare i principi comuni alle varie strutture, su cui basare la strategia di protezione. Dopo una prima descrizione funzionale della strategia di protezione presentata e delle modifiche circuitali necessarie allo schema del dispositivo di protezione sviluppato nelle precedenti annualità, si passa alla fase di verifica del funzionamento in strutture di rete complete. Questa fase è condotta principalmente con simulazioni di transitori nel dominio del tempo, anche in ambiente real-time.

L’analisi si concentra sulla validazione del modello di una protezione attiva, sulle logiche di funzionamento e sull’implementazione del controllo su hardware fisico. Le simulazioni affrontano la misura e la gestione delle correnti causate da guasti di tipo polo-terra permanente. Si conclude che la selezione e disconnessione di un tronco guasto può essere ottenuta in tutti i casi analizzati impiegando unicamente misure locali, senza la necessità di un sistema esterno di supervisione e controllo.

Si rende però indispensabile l’implementazione di dispositivi dedicati, che possano svolgere efficacemente l’iniezione controllata di corrente nella rete guasta. L’algoritmo di protezione sviluppato è stato correttamente implementato su scheda microcontrollore e la sua azione sulla rete di prova è stata validata con simulazioni di tipo real time, una verifica maggiormente realistica rispetto alla sola simulazione numerica. Sviluppi futuri potranno riguardare l’effettiva implementazione, dimensionamento e prova dei dispositivi dedicati all’iniezione controllata di corrente.