La continua evoluzione nell’interconnessione dei sistemi elettrici, il loro sfruttamento sempre più spinto e quindi vicino a condizioni potenzialmente critiche ed infine le condizioni di dispacciamento le più diverse come conseguenza della liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica, richiedono sempre di più la necessità di analisi approfondite e dettagliate delle performance delle reti elettriche. Accanto alle analisi statiche e a quelle di simulazione dinamica nel dominio del tempo, risalta la necessità di verificare l’eventuale presenza di oscillazioni di potenza sostenute che possano causare scatti intempestivi di linee sui corridoi critici e quindi importanti smagliature e disservizi anche in assenza di disturbi significativi. Per la valutazione di tali tipi di fenomeni è necessario disporre di strumenti di analisi lineare del sistema elettrico per il calcolo dei modi di oscillazione elettromeccanica. Essi devono essere in grado di valutare l’eventuale esistenza di modi critici, determinandone anche la localizzazione, e di assistere il sistemista nella determinazione dei provvedimenti più opportuni da adottare per la risoluzione del problema, che solitamente riguardano l’inserimento e/o la taratura dei segnali stabilizzanti (Power System Stabilizers – PSS) che agiscono sui regolatori automatici di tensione dei gruppi di generazione (AVR). Il fenomeno oggetto di tale analisi è denominato Steady State Stability (SSS) o stabilità alle piccole perturbazioni. Ottimizzando la localizzazione e la taratura dei PSS si sopprimono le oscillazioni di potenza sostenute, evitando le temute conseguenze, o, equivalentemente, si consente un maggiore sfruttamento delle capacità di trasporto preservando contemporaneamente la sicurezza di esercizio del sistema. Le condizioni di sicurezza devono essere garantite non solo per sistema integro, ma anche nell’eventualità di perdita di un componente del sistema (contingenza N-1), tipicamente di una linea di trasmissione o di un trasformatore di interconnessione, situazione in cui generalmente il sistema presenta delle prestazioni degradate rispetto alla condizione di rete integra. Si configura quindi la necessità di un approccio multiscenario, con un certo numero di scenari di base (situazioni tipiche di esercizio del sistema) e di contingenze ad essi applicate, seguito da una sintesi di tutte le informazioni per poter procedere alla taratura ottima dei PSS. L’attività in oggetto si propone dunque: • da una parte di sviluppare una procedura il cui fine è di garantire l’assenza di pericolose oscillazioni di potenza sostenute in un sistema elettrico, considerando sia la possibilità di numerosi dispacciamenti legati sostanzialmente alla stagionalità, al livello di carico ed alla disponibilità di mezzi di produzione (scenari di partenza o di base), sia l’eventualità di contingenze. Questa procedura richiede l’analisi modale di un numero molto elevato di scenari e la sintesi dei segnali stabilizzanti ottimi necessari. L’analisi modale di ogni scenario deve condurre al calcolo preciso non solo delle frequenze e della localizzazione dei modi di oscillazione elettromeccanica critici ma anche dei relativi smorzamenti e delle necessarie informazioni sui migliori provvedimenti da adottare. • dall’altra parte di estendere le potenzialità della precedente procedura a reti di dimensioni elevate, richiedendo quindi una metodologia di calcolo selettivo degli autovalori che renda ragionevoli i tempi di calcolo per l’analisi multiscenario di tali estesi sistemi. Di conseguenza l’attività è stata articolata in tre principali filoni:

a) lo sviluppo di uno strumento di analisi modale all’interno del programma SICRE 1 con un calcolo completo degli autovalori eseguito dalla routine LOPSI 2 e lo sviluppo di macro in Excel per il monitoraggio e l’interpretazione dei risultati prima e dopo l’ottimazione (cap. 2 e par. 5.1); b) l’analisi e la validazione di algoritmi per il calcolo selettivo degli autovalori del sistema elettrico e la loro integrazione nello strumento di cui al punto a) (cap. 3); c) lo studio e la definizione di metodologie per ottimizzare la localizzazione e la taratura dei parametri dei dispositivi PSS sulla base dei risultati dell’analisi modale e lo sviluppo del corrispondente strumento software (cap. 4 e par.5.2). 1 SImulatore del Comportamento delle Reti Elettriche, per l’analisi dinamica, sviluppato dal CESI [1], [2] 2 Programma per il calcolo di autovalori e corrispondenti autovettori destri e sinistri di una matrice reale e non simmetrica, sviluppato da William J. Stewart e Alan Jennings