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rapporti - Deliverable

Caratterizzazione di un sistema di protezione per reti di distribuzione attive inconfigurazione magliata e prove di funzionalità e capacità di gestione della comunicazionedi una protezione multifunzione

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Caratterizzazione di un sistema di protezione per reti di distribuzione attive inconfigurazione magliata e prove di funzionalità e capacità di gestione della comunicazionedi una protezione multifunzione

Il presente rapporto presenta i risultati delle attività di ricerca relative all’impiego di unsistema di coordinamento delle protezioni di rete, con finalità di selettività logica, in reti didistribuzione magliate. Oltre all’applicabilità di tale sistema in diverse topologie di rete,sono state studiate sperimentalmente le effettive prestazioni in termini di tempi di gestionedei segnali logici ottenibili in una implementazione reale del sistema.

Le strutture delle reti di distribuzione in media tensione stanno gradualmente evolvendo verso topologiemagliate, che garantiscono un maggior livello di continuità della fornitura. L’applicazione dei tipicisistemi di protezione in reti magliate non si rivela possibile, poiché tali reti sono caratterizzate da flussidi potenza non “predefiniti”. In tale contesto, nell’ambito di una collaborazione tra RSE S.p.A. ed A2AReti Elettriche S.p.A., è stato affrontato lo studio dell’applicabilità in reti con struttura magliata di unsistema coordinato di protezioni di rete, con finalità di implementazione di selettività logica, il cuifunzionamento era stato analizzato in reti radiali attive nei precedenti anni di ricerca. Il coordinamentotra le protezioni in caso di guasto è ottenuto mediante lo scambio di comandi di blocco e scatto forzatodi dispositivi di protezione installati lungo linea, che portano alla selezione del tronco guasto già alprimo intervento delle protezioni.L’attività di ricerca è stata suddivisa in due parti, con finalità diverse e che hanno impiegato metodi distudio differenti. La prima parte delle attività è stata condotta per via teorico-modellistica e finalizzataall’analisi delle possibilità di applicazione dello schema di coordinamento delle protezioni in reti conlinee esercite a “petalo” e/o ad “anello”, con particolare attenzione alle modalità di configurazione delsistema di comunicazione tra le protezioni. In particolare, si sono implementati modelli di simulazionedi diverse tipologie di reti magliate, comprensivi delle protezioni coordinate e del sistema dicomunicazione, mediante i quali sono state evidenziate le criticità dell’applicazione. Dallo studio èemerso che il sistema di protezione risulta correttamente funzionale anche in reti magliate, a patto ditenere in considerazione, in fase di configurazione del sistema di comunicazioni, tutti i possibili percorsiche la corrente di guasto può attraversare nella rete.La seconda parte della ricerca è stata condotta invece per via sperimentale ed ha avuto come finalità lavalutazione delle effettive prestazioni, in termini di tempi di gestione dei segnali logici, del sistemacoordinato di protezioni implementato mediante dispositivi industriali con funzionalità dicomunicazione basata su protocollo IEC-61850 GOOSE. Allo scopo si è realizzato un apposito banco diprova basato su un generatore di tensioni e correnti arbitrarie mediante il quale sono stati riprodottitransitori tipici di diversi tipi di guasti in rete. Il sistema di comunicazione tra le protezioni è statoimplementato mediante un simulatore di Wide Area Network. È stato perciò possibile valutare i tempi diritardo intenzionale con cui impostare le protezioni, necessari per garantire il corretto scambio deimessaggi di blocco, sia nell’ipotesi di basare l’infrastruttura di comunicazione su una rete privata ededicata, sia su una rete pubblica e con finalità generali, in questo caso implementando meccanismi ditipo Virtual Private Network (VPN). Si è ottenuto che il tempo minimo di ritardo intenzionale necessarioal corretto funzionamento del sistema con comunicazione su rete privata è di circa 90 ms. Tale ritardo èfunzione soprattutto dei tempi di generazione ed interpretazione dei messaggi GOOSE, ed è perciò legato alle caratteristiche hardware e software della protezione stessa. Nell’ipotesi di utilizzo di uncanale di comunicazione pubblico tale ritardo aumenta fino a 120 ms ÷ 150 ms in funzione dellagestione delle VPN (“hub-and-spoke” o “peer-to-peer”).È stata infine analizzata la possibilità di realizzare un sistema di rincalzo in caso di malfunzionamento diuna parte del sistema di protezione, sistema che sfrutti le protezioni coordinate già installate in rete.Dallo studio è emerso che ciò è possibile, a patto di introdurre una ricaduta dei segnali di blocco e quindiun ulteriore ritardo intenzionale per l’intervento delle protezioni, quando utilizzate come rincalzo. Inalternativa si potrebbe utilizzare una protezione posta in cabina primaria e coordinatacronometricamente con quelle di linea, che disalimenti tutta la linea.

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