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Metodi e strumenti per la gestione della sicurezza di esercizio

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Metodi e strumenti per la gestione della sicurezza di esercizio

Le valutazioni di sicurezza di esercizio del sistema elettrico richiedono l’applicazione di diverse tecniche di analisi, statiche e dinamiche, atte a mettere in evidenza i diversi fenomeni critici e ad esprimere il grado di sicurezza in diverse forme, quali indici e margini. Il rapporto presenta gli ultimi contributi della RdS sulla tematica, in particolare: 1. la metodologia e il prototipo (denominato PRASEL – Probabilistic Risk Assessment del Sistema Elettrico) per la valutazione del rischio di esercizio, basata su metodi probabilistici 2. l’architettura e il prototipo dimostrativo di piattaforma integrata per la gestione coordinata ed efficiente degli strumenti di valutazione della sicurezza 3. le applicazioni di tecniche e strumenti di intelligenza artificiale, in questo caso specificamente dedicate a supporto del processo di stima dello stato 4. le tecnologie di misura fasoriale, testate in laboratorio in vista di applicazioni avanzate di difesa della rete, e lo sviluppo di tecniche di simulazione per il progetto e il testing dei piani di difesa Gli argomenti sono sviluppati in quattro Parti di cui si richiamano gli elementi essenziali: 1. L’evoluzione della metodologia e strumento PRASEL, introdotti nei precedenti Rapporti RdS, ha riguardato la simulazione di contingenze multiple, anche di tipo dipendente (di linea e di sbarra) e con malfunzionamenti delle protezioni, e la valutazione dell’impatto, espresso in termini di carico perso a causa dell’eventuale processo di cascading innescato dalle stesse contingenze e valutato con approccio statico. In questo modo è stato possibile definire gli indici di rischio come carico perso atteso, e giungere ad una stima economica del rischio adottando una opportuna funzione di correlazione fra l’entità del disservizio (MW di carico persi) e l’energia non fornita complessivamente al termine del processo di ripristino. L’attività è stata preceduta dall’analisi di alcuni riferimenti internazionali sulle tecniche adottate per l’analisi delle contingenze multiple e la valutazione del cascading. In parallelo è stata proposta una classificazione degli scenari di degrado del sistema elettrico e delle cause di guasto con riferimento all’esercizio della rete italiana, per comprendere più precisamente le tipologie di contingenze che si possono manifestare nella realtà. Il prototipo PRASEL, modificato secondo le specifiche discusse, è stato testato sulla rete italiana. I risultati evidenziano alcune contingenze multiple, solitamente non considerate nelle analisi convenzionali di sicurezza, cui è associato un indice di rischio non trascurabile. Sono infine riportate alcune considerazioni sulle strategie di gestione del rischio, con proposte di applicazioni al sistema elettrico italiano. 2. L’esperienza operativa sulle attività di valutazione della sicurezza mostra che, per evidenziare i differenti aspetti della sicurezza del sistema, occorre impiegare vari strumenti di analisi in modo strettamente coordinato. Tali strumenti non presentano generalmente i requisiti di integrazione necessari per l’efficacia delle analisi. L’esigenza di integrazione è stata raccolta sviluppando un’architettura e un prototipo dimostrativo di ambiente integrato di applicativi per la valutazione di sicurezza. Nel prototipo, denominato Integrated Security Assessment Platform (ISAP), sono state realizzate le funzionalità di base dell’ambiente (struttura dati, interfaccia grafica, gestione della simulazione dinamica) e integrate alcune funzioni applicative sviluppate nel corso della RdS: in particolare, funzioni di alto livello per l’elaborazione e la visualizzazione dei risultati delle analisi di contingenze (indici sintetici statici e dinamici), indici di ranking delle contingenze per analisi dinamiche, funzioni di utility per la creazione automatica di liste di contingenze, nonché il prototipo PRASEL. Gli esempi di utilizzo delle funzioni applicative hanno confermato l’utilità dell’ambiente di integrazione per lo svolgimento coordinato ed efficiente delle analisi. Oltre a permettere l’integrazione di strumenti esistenti, la piattaforma rappresenta un ambiente ottimale per lo sviluppo e il testing di nuovi applicativi, che possono sfruttare le strutture e le funzioni già disponibili.

3. La stima dello stato è una funzione dell’EMS (Energy Management System) essenziale per permettere all’operatore di condurre la rete in sicurezza. Essa presenta una certa criticità dovuta sia alla complessità dei calcoli necessari con conseguenti tempi di esecuzione non trascurabili, sia alla possibile assenza di dati a causa di difetti nei sistemi di misura e di comunicazione. Al fine di velocizzare il procedimento, preservando contemporaneamente la capacità di supplire ai dati mancanti, si è proceduto allo sviluppo e all’applicazione dimostrativa di una metodologia, basata sull’impiego di reti neurali e alberi di decisione, strumenti tipici dell’intelligenza artificiale. Reti neurali e alberi sono stati addestrati e testati su un modello di rete elettrica test, simulando opportunamente la rumorosità dei dati e la possibile perdita di segnali in fase di esercizio. 4. Gli apparati di misura fasoriale (PMU) possono fornire un contributo rilevante allo sviluppo di una nuova generazione di piani di difesa wide-area, finalizzati a contenere la propagazione dei disturbi in rete e a evitare perciò il verificarsi di disservizi generalizzati (blackout di ampie aree, anche sovranazionali). A tal fine, per analizzare la risposta dei PMU in condizioni transitorie, è stata svolta un’attività di caratterizzazione in laboratorio che ha permesso di valutare la validità di questi apparati in condizioni di rete perturbate, quindi il loro possibile impiego nei sistemi di difesa. È stato inoltre sviluppata in laboratorio un’applicazione di monitoraggio wide area dei corridoi critici di trasmissione dell’energia elettrica: essa si basa sull’utilizzo delle funzionalità del futuro sistema satellitare Galileo che garantiscono una maggiore precisione ed integrità delle informazioni di sincronizzazione temporale, ed offre una interessante prospettiva per migliorare la sicurezza del sistema. In parallelo, al fine di poter disporre di ambienti di simulazione capaci di progettare e valutare piani di difesa, anche complessi, è stato sviluppato un linguaggio che permette di specificare sistemi di difesa e di integrarli nel simulatore dinamico di rete elettrica PSD.

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