Lo sviluppo dei sistemi elettrici del futuro, secondo il paradigma Smart Grid (SG), richiede un cambio radicale nella gestione della rete di distribuzione. L’analisi delle diverse problematiche legate all’implementazione di una smart distribution network (SDN) necessita di nuovi strumenti che, tenendo conto delle interdipendenze tra sistema di telecomunicazione / sistema di controllo / sistema elettrico, possano simulare il Cyber Physical System (CPS).

Il software di co-simulazione, sviluppato nell’attività di ricerca qui presentata, prosegue il percorso intrapreso negli anni precedenti. Partendo da un prototipo che permette di compiere studi di reti di distribuzione sia in regime quasi-statico, come controllo e regolazione, sia in regime transitorio, come dinamica rapida di evoluzione del sistema in seguito ad un guasto, nell’attuale versione del cosimulatore è stato approntato uno schema automatico di riconfigurazione che introduce una gestione decentralizzata della rete, strettamente dipendente dalle prestazioni del sistema di telecomunicazione implementato (tecnologia wireless LTE – Long Term Evolution).

Un ulteriore sviluppo è consistito nell’implementazione di un sistema di monitoraggio e controllo per reti di distribuzione al fine di permettere la partecipazione delle risorse distribuite al Mercato dei Servizi di Dispacciamento (MSD), come proposto nella delibera ARERA 300/2017/R/eel. Questo determina infatti la necessità di una sempre maggiore interazione tra DSO (Distribution System Operator) e TSO (Transmission System Operator), interazione che presuppone un continuo scambio di informazioni tra i diversi soggetti coinvolti nella gestione della rete a livello AT/MT.

L’applicativo di co-simulazione, che attraverso MATLAB e alcuni script in Python gestisce i simulatori dedicati OMNeT++ e DIgSILENT PowerFactory, utilizza algoritmi di protezione semplificati con logica centralizzata e decentralizzata, rappresentati attraverso blocchi autonomi di calcolo. In Python è implementata anche l’architettura del sistema di regolazione potenza-frequenza per il monitoraggio e controllo da parte del TSO in uno scenario di mercato di dispacciamento.

Due casi di studio hanno esaminato una rete MT urbana reale; nel primo esempio lo schema di protezione decentralizzato proposto è stato testato positivamente per la gestione su corto circuito trifase degli interruttori sistemati lungo un feeder MT, considerando anche presenza di traffico di fondo sulla rete LTE. Nel secondo caso si è considerata la partecipazione delle risorse distribuite al mercato dei servizi ancillari, in particolare alla regolazione secondaria potenza-frequenza: l’architettura sviluppata è stata applicata per simulare condizioni di forte squilibrio tra generazione e carico a seguito di guasto, dove si evidenziano possibili criticità derivanti da un ruolo “passivo” del DSO.