con ATP Il presente lavoro si inquadra nell’ambito delle attività di Ricerca di Sistema relative alla “Sicurezza, flessibilità e qualità del servizio delle reti elettriche di trasmissione e distribuzione”, in particolare quella che riguarda l’impiego di dispositivi innovativi basati sull’elettronica di potenza per il miglioramento della sicurezza e flessibilità di esercizio delle reti di trasmissione e distribuzione. L’evoluzione in corso nel settore elettrico solleva molteplici problematiche di natura tecnico/economica con cui devono confrontarsi gli operatori del settore. E’ in particolare da rilevare la necessità di una maggiore potenzialità del sistema elettrico per rispondere alle istanze prodotte da modelli di sviluppo competitivi e dalla variabilità degli scenari operativi della rete di trasmissione guidati tendenzialmente da criteri di natura economica ma che devono essere gestiti con adeguati livelli di sicurezza. A fronte di questo nuovo quadro di riferimento sono presenti difficoltà per miglioramenti strutturali, quali la costruzione di nuove linee, dettate da motivazioni ambientali; le problematiche esposte devono pertanto essere affrontate migliorando il controllo del sistema elettrico al fine di utilizzarlo in sicurezza ma con più ridotti margini di ridondanza. Lo sviluppo dell’elettronica di potenza consente oggi la realizzazione di dispositivi di potenza e controllo con notevoli possibilità d’impiego nei sistemi elettrici. In particolare, si focalizza l’attenzione sui FACTS, nelle differenti configurazioni proponibili, e sulla trasmissione dell’energia elettrica in corrente continua mediante convertitori a tensione impressa, che possono, come già accennato, conferire alla rete di trasmissione/distribuzione quelle caratteristiche di flessibilità e prestazione richieste dal nuovo quadro operativo. A tal fine è stata realizzato uno studio relativo a sistemi di trasmissione dell’energia elettrica di tipo innovativo, quali ad esempio la trasmissione in corrente continua mediante l’impiego di convertitori a tensione impressa VSC (Voltage Source Converter) con valvole a commutazione forzata di tipo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), in grado di garantire più elevati livelli di flessibilità/sicurezza della rete e ridotti impatti ambientali. Tale tecnologia, offerta, al momento, sostanzialmente da un unico costruttore, ABB, è denominata “HVDC Light”. Gli studi hanno portato in prima istanza ad una indagine relativa allo stato dell’arte di tale tecnologia, riportato nel rapporto CESI A0/023291 [1], e successivamente all’implementazione nel codice di simulazione ATP di un modello di sistema HVDC Light di tipo biterminale, descritto nel rapporto CESI A0/021268 [2]. Al fine di giungere ad una validazione di tali modelli e di analizzare strumenti di calcolo/simulazione, di più recente realizzazione rispetto ad ATP e specifici per lo studio di sistemi elettrici basati sull’elettronica di potenza, si è eseguito, unitamente all’Università di Genova – Dipartimento di Ingegneria Elettrica, un confronto dei risultati ottenuti con il precedente modello sviluppato in ATP dal CESI con quelli di un analogo modello sviluppato nel codice PSCAD/EMTDC, di cui il presente rapporto ne è la descrizione. Tale ambiente di simulazione, sviluppato dal Manitoba HVDC Research Centre Inc., è composto, in particolare, da: • PSCAD, interfaccia grafica che permette la costruzione immediata di circuito elettrici di potenza (mediante modelli precostituiti dei vari componenti elettrici), eseguire la simulazione, presentare e/o trattare i risultati, il tutto in un ambiente integrato. • EMTDC, il motore di calcolo. L’attività ha permesso di confrontare le potenzialita’ dei due codici con riferimento alle strutture di potenza e di controllo nonche’ agli scenari di funzionamento e di transitorio tipici dei sistemi elettrici.

Questa fase di confronto ha posto in evidenza alcune note positive di maggior flessibilità di gestione a favore di EMTDC, in particolare per quanto riguarda la risoluzione numerica di reti elettriche fortemente non lineari (presenza di convertitori statici con elevata frequenza di commutazione), per le quali ATP può, talvolta, presentare “instabilità numeriche”, tali da inficiare i risultati delle simulazioni stesse. L’interfaccia grafica, inoltre, consente la costruzione di modelli “personalizzati” sia di componenti elettrici basati sull’elettronica di potenza (quali, ad esempio, convertitori) che di sistemi di controllo (ad esempio anelli di regolazione, modulatori PWM, ecc), il cui formato grafico, appunto, rende più agevole la costruzione e più immediata l’interpretazione di sistemi elettrici complessi.