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Metodologia per la compensazione delle non idealità dei trasformatori di misura induttivi e studio di strumentazione di misura innovativa per le reti T&D

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Metodologia per la compensazione delle non idealità dei trasformatori di misura induttivi e studio di strumentazione di misura innovativa per le reti T&D

Nel presente rapporto sono descritte le attività di ricerca relative al miglioramento dell’accuratezza nella misura di tensione e corrente nella rete elettrica. Viene presentato un nuovo algoritmo di compensazione delle non idealità dei trasformatori di misura induttivi, basato sulla serie di Volterra e sui parametri fisici del trasformatore stesso, e il progetto di nuovo prototipo di Stand-Alone Merging Unit, con elevata accuratezza e capacità di calcolo.

Il processo di decarbonizzazione del sistema elettrico richiede un aumento di generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili e una diffusione capillare di stazioni di ricarica per garantire l’utilizzo di veicoli elettrici in sostituzione ai classici endotermici. Questo comporta, per il sistema elettrico, un aggravio in termini di presenza di disturbi nella rete, dovuti principalmente alla presenza sempre maggiore di convertitori elettronici di potenza. Di conseguenza, è necessario mantenere monitorati i fenomeni di Power Quality che si verificano in rete; il processo di digitalizzazione del sistema elettrico consente di inserire in una rete più ampia i sistemi di misura, beneficiando così delle potenzialità di un approccio distribuito.

 

Attualmente la misura dei segnali di tensione e corrente nella rete elettrica di trasmissione e di distribuzione è condotta per lo più per mezzo dei classici trasformatori di misura induttivi, che sono caratterizzati sia da un’ottima accuratezza a tensione nominale e a frequenza industriale sia da una significativa stabilità a lungo termine; essi hanno tuttavia lo svantaggio di avere un comportamento non lineare in ampiezza e in frequenza con conseguente degrado nell’accuratezza della misura quanto più ci si allontana dalle condizioni nominali. Presentano inoltre un’uscita analogica, che deve essere digitalizzata per un monitoraggio da remoto. Per questo motivo si è scelto di sviluppare una nuova tecnica di compensazione delle non idealità dei trasformatori di misura, basata sull’integrale di Volterra, sul calcolo dei relativi kernel estesi e sui parametri fisici del componente stesso.

 

Questo permette di garantire una caratterizzazione del modello applicabile facilmente in ambito industriale. La tecnica sviluppata ha mostrato come sia possibile ridurre gli errori di rapporto e di fase dei trasformatori di misura induttivi di vari ordini di grandezza rispetto al solo utilizzo del rapporto di trasformazione nominale, soprattutto nel caso della misura di componenti armoniche. È stato poi sviluppato un nuovo prototipo di Stand-Alone Merging Unit dotata di funzionalità innovative rispetto a quelle definite dalla normativa vigente.

 

Il prototipo è stato sviluppato con l’obiettivo di: garantire un’accuratezza elevata per la misura della componente alla frequenza fondamentale e per le relative armoniche, fino alla cinquantesima; avere una capacità di calcolo tale da garantire l’applicazione degli algoritmi di compensazione delle non idealità alle misure effettuate e dei principali algoritmi per la stima dei fenomeni di Power Quality; garantire l’invio dei dati acquisiti, con e senza compensazione, tramite i protocolli standard di comunicazione.

 

Le attività proseguiranno con la validazione sperimentale dell’algoritmo sviluppato e con la progettazione definitiva delle schede del nuovo prototipo di SAMU-NG.

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