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rapporti - Deliverable

L’evoluzione del Sistema T&D-Lo scambio di informazioni a tempo critico e con alta affidabilità a supporto del controllo e della protezione delle reti di distribuzione

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L’evoluzione del Sistema T&D-Lo scambio di informazioni a tempo critico e con alta affidabilità a supporto del controllo e della protezione delle reti di distribuzione

Il presente Rapporto è parte integrante della documentazione delle attività di Ricerca di Sistema previste dal “Piano Annuale di Realizzazione 2008” prot. CESI RICERCA 08002569 (Aprile 2008) nell’ambito del progetto “Applicazioni nel campo delle tecnologie innovative” (Area “Trasmissione e Distribuzione”) e ne costituisce il Deliverable 6.2. Il sistema di distribuzione è oggi oggetto di una forte evoluzione, da infrastruttura puramente passiva a sistema attivo con crescita elevata di generazione interconnessa e conseguente necessità di estensione anche in Media Tensione (MT) delle funzioni di controllo e protezione fino ad oggi appannaggio delle reti di trasmissione. In questo nuovo contesto una forte evoluzione dei sistemi informatici e di telecomunicazione (Information and Communication Technology, ICT) costituisce uno dei fattori su cui si può fondare l’evoluzione delle modalità di gestione della infrastruttura di distribuzione. Tecnologie di comunicazione più efficienti ed economiche e protocolli standardizzati sono infatti fattori essenziali per lo sviluppo di sistemi e strumenti di gestione delle reti di distribuzione che garantiscano il raggiungimento degli obiettivi di efficienza, sicurezza e qualità della fornitura richiesti. Al fine di contribuire al processo evolutivo in corso, nell’ambito del presente progetto le attività di ricerca sulle tecnologie di comunicazione si sono concentrate nel triennio 2006-2008 sulla valutazione della applicabilità della tecnologia power line per la costruzione della infrastruttura di comunicazione a supporto delle nuove funzioni di monitoraggio, controllo e protezione delle reti di distribuzione attive e sullo studio del protocollo IEC 61850 per il controllo di applicazioni critiche. Per quanto riguarda il tema della comunicazione power line si sono sviluppati sia aspetti applicativi che approfondimenti tecnologici specifici. Gli aspetti applicativi sono stati affrontati nell’ambito del progetto “Sviluppo e sperimentazione di sistemi di gestione di microreti”, sempre dell’Area “Trasmissione e Distribuzione”, mentre l’approfondimento delle tematiche più tecnologiche, è stato affrontato nel presente progetto. L’attività ha riguardato in modo particolare le reti a media tensione per le quali si pone il problema di una migliore conoscenza delle caratteristiche trasmissive ad alta frequenza. Infatti i dati sperimentali disponibili, frutto di campagne di caratterizzazione della propagazione su reti MT svolte in anni precedenti, sono limitati a frequenze relativamente basse, e pertanto si poneva la necessità di ulteriori indagini che estendessero la conoscenza alle frequenze più alte oggi utilizzate dai sistemi a larga banda. Per questa ragione nel corso del 2008 si è proceduto nella caratterizzazione in alta frequenza di alcuni elementi costituenti la rete MT che giocano un ruolo fondamentale sulla capacità di propagazione dei segnali: i trasformatori MT/BT ed i componenti per l’accoppiamento del segnale alla rete. I parametri ottenuti dalle caratterizzazioni dei componenti sono stati utilizzati per la costruzione di modelli di tratte di rete MT e per la simulazione del loro comportamento trasmissivo. Una prima validazione dei risultati delle simulazioni è stata effettuata utilizzando componenti e limitati tratti di rete disponibili presso i laboratori di CESI RICERCA. La conclusione principale a cui si è giunti riguarda l’applicabilità dell’accoppiamento induttivo alla rete MT, che risulta di semplice applicazione su cavo ed efficace anche ad alte frequenze limitatamente alla tratta di rete tra due cabine secondarie. Si rileva tuttavia che il collegamento viene fortemente degradato in caso di apertura dei sezionatori, a seguito di intervento dell’automatismo di rilevazione guasti. Questa problematica non sussiste se lo stesso accoppiamento viene realizzato sullo schermo dei conduttori. Per un ulteriore sviluppo della attività si rende necessario estendere queste verifiche a reti reali in esercizio. L’attività relativa allo studio dei protocolli di comunicazione si è focalizzata sul protocollo IEC 61850.

Il protocollo standard IEC 61850 sta avendo un consistente successo nella realizzazione di sistemi di automazione della rete elettrica. Pensato inizialmente per lo scambio di informazioni all’interno di una stazione elettrica si sta ora imponendo come standard di riferimento anche nell’ambito della generazione distribuita. Gli organismi di standardizzazione hanno ultimato a fine 2008 l’estensione dello standard alla modellazione dello scambio informativo con generatori non convenzionali (generatori eolici, unità basate sull’impiego di energia rinnovabile) e recentemente sono state proposte iniziative (New Work Item Proposals) per l’estensione dello standard alla automazione della rete di distribuzione. Anche nel caso del protocollo IEC 61850 le attività svolte nel corso del 2008 hanno riguardato aspetti applicativi e aspetti tecnologici. Lo sviluppo applicativo per il controllo di reti con presenza di DER è stato affrontato nell’ambito del Progetto “Sviluppo e sperimentazione di sistemi di gestione di microreti”, mentre nel presente progetto è stata effettuata una attività di approfondimento e verifica delle prestazioni ottenibili in un caso di implementazione software della messaggistica rapida GOOSE. A questo fine è stato realizzato uno specifico dimostratore software basato su una piattaforma hardware/software di taglia medio/piccola, dimensionata per applicazioni a larga diffusione. Il dimostratore di scambio di messaggi GOOSE ha confermato l’efficienza del protocollo in sé e mette in luce l’influenza dell’architettura della rete di trasmissione su cui si appoggia. Al di là delle considerazioni sul miglioramento della efficienza di trasmissione ottenibili con una architettura ottimizzata resta il fatto che per fornire un supporto trasmissivo efficace anche alle funzioni a tempo critico occorrerà progettare una modalità di trasmissione ad hoc, come d’altra parte già avviene nel caso del trasferimento dei segnali di telescatto sulla rete ad alta tensione.

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