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Sistemi elettronici di potenza per la connessione della generazione distribuita alla rete elettrica: analisi del comportamento a fronte dei disturbi di rete

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Sistemi elettronici di potenza per la connessione della generazione distribuita alla rete elettrica: analisi del comportamento a fronte dei disturbi di rete

Il presente Rapporto presenta i principali risultati ottenuti dallo studio delle interazioni tra generazione distribuita, connessa alla rete mediante inverter, e la rete stessa. In particolare, sono state prese in esame strategie di controllo e accorgimenti circuitali per il superamento dei disturbi di rete, la possibilità di fornire servizi ancillari alla rete da parte degli inverter e schemi di selettività logica delle protezioni di rete che permettano la gestione di reti attive.

La continua crescita della potenza derivante da generazione distribuita installata nelle reti di distribuzione ha motivato lo studio delle problematiche che potrebbero derivare dalle interazioni tra le reti e i generatori connessi mediante inverter. In particolare, sono state prese in esame tre possibili forme di interazione tra rete ed inverter e che riguardano il comportamento di questi ultimi a fronte di disturbi di tensione, la possibilità dei generatori distribuiti di fornire servizi alla rete, ad esempio il sostentamento della tensione, e l”influenza della generazione distribuita sulla selettività delle protezioni di rete. Gli studi sono stati effettuati principalmente mediante analisi teoriche e simulazioni digitali, perle quali sono stati sviluppati modelli di generatori distribuiti in due ambienti di simulazione, comprensivi dei relativi inverter, di rete e delle tipiche protezioni di rete e di macchina. Una parte delle analisi è, invece, stata condotta mediante attività sperimentali, mirate ad evidenziare le criticità delle prove previste dalla norma IEC 62116 per il test della protezione di interfaccia dei generatori distribuiti. Gli studi effettuati hanno messo in evidenza come, per permettere agli inverter il superamento di disturbi di rete (buchi e squilibri di tensione) senza che si disconnettano, sia necessario adottare provvedimenti circuitali e strategie di controllo ottimizzate, che garantiscano il rispetto dei limiti di dimensionamentodella macchina in tutte le condizioni operative. Dall’analisi è emerso che è possibile utilizzare gli inverter come generatori di corrente reattiva, per permettere la regolazione della tensione di rete ed il suo sostentamento durante buchi di tensione. E’ stata inoltre proposta ed analizzata una possibile strategia di coordinamento tra le protezioni, che richiede l’uso di relè direzionali di corrente e la possibilità di scambiare messaggi su un canale di comunicazione, che può essere adottata in reti attive. La strategia proposta garantisce la selettività logica anche per quote elevate di generazione distribuita installata e si può adattare a cambiamenti di configurazione della rete. Infine, è stata condotta un’analisi critica sulla fattibilità delle prove delle protezioni di anti-islanding contenute nella norma IEC 62116. Sia la fase di implementazione del banco di laboratorio necessario alle prove, sia la loro successiva realizzazione hanno permesso di evidenziare alcuni aspetti critici relativi alla realizzazione delle provestesse, inerenti soprattutto alla possibilità di raggiungere sperimentalmente una condizione di equilibrio precisa e stabile.

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