Distribuzione in Media Tensione
L’intelligenza nell’impianto utente e la Smart Grid
Paolo Pinceti
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Università di Genova
pinceti@die.unige.it
Roberto Zanarotti
E _ D MV SD
roberto.zanarotti@siemens.com
Page 1
E_PD DMV
Programma
1 – Distribuzione MT
¾ La rete di distribuzione oggi
2 – SMART GRID
¾ L’origine della Smart Grid
¾ Sottosistemi interagenti
¾ Tecnologie abilitanti
¾ Media Tensione “smart”
3 – Protezione delle reti attive
¾ Selettività nelle reti attive
¾ Richiusura su generatori
4 – Protocolli di comunicazione
¾ Sistemi elettrici: IEC61850
¾ Building Automation: BACNet
¾ Architetture di sistema
Page 2
5 – MT distribuita nella SMART GRID
¾
¾
¾
¾
Esigenze MT per Smart Grid
Installazione dei quadri MT
Smaltimento del calore
Apparecchiature MT
6 – Regolazione delle reti attive
¾ Generazione distribuita
¾ Flusso di potenza in MT
¾ Assetti di rete e regolazione
¾ Regolazione di frequenza
¾ Il Load-Shedding
¾ Sistemi Efficienti di Utenza
E_PD DMV
Il modello della distribuzione classica
TRASMISSIONE
GENERAZIONE
La Rete classica è caratterizzata da:
- Generazione concentrata
- Flusso unidirezionale dell’energia
- Struttura gerarchica
- Nessuno o poco scambio di informazione tra le parti
- Reti Utenti passive
Page 3
E_PD DMV
DISTRIBUZIONE
Il modello della distribuzione classica
‰Corrente di corto conosciuta
‰Semplice selettività
Dimensionamento
132-150kV
Flusso di
energia
Unidirezionale
Protezione
15-20kV
‰Alimentazione del guasto da un solo lato
0,4kV
‰Sicurezza del personale facile da realizzare
Semplici
trasformatori
di distribuzione
‰ Sistema radiale
‰ Interruttori solo nel QMT principale
‰ Protezioni semplici
‰ Assente o semplice automazione
‰ Assente o semplice comunicazione
Operation
Page 4
E_PD DMV
Problemi della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1) Difficoltà a gestire la generazione distribuita
La regolazione e la protezione delle rete di
distribuzione è studiata per un flusso di
energia unidirezionale: AT Æ MT Æ BT
I flussi inversi possono far venir meno la selettività
delle protezioni e falsare la regolazione della
tensione.
Sovratensione locale
determinata dall’energia
volatile immessa
in rete e
dall’impedenza
della rete
Page 5
Umax
+10%
230 V
U min
-10%
E_PD DMV
Sovratensione causata
da produzione locale
Problemi della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1) Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2) Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
Interruzioni
‰Vecchie infrastrutture
‰Frequenti
‰Parziale automazione
‰lunghe
della distribuzione
Page 6
E_PD DMV
Automazione della distribuzione, ricerca del guasto
e riconfigurazione della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1)
Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2)
Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
SICAM PAS /SICAM 1703
Automazione di sottostazione
20kV
1703 Smart IED
Automazione dello scomparto
0,4 kV
Page 7
E_PD DMV
Automazione della distribuzione, ricerca del guasto
e riconfigurazione della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1)
Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2)
Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
Isolamento del guasto e riconfigurazione automatica della rete
c Guasto segnalato al relè dell’interruttore di sottostazione
d L’interruttore apre e mette fuori tensione il suo ramo dell’anello
SICAM PAS /SICAM 1703
Automazione di sottostazione
20kV
1703 Smart IED
Automazione dello scomparto
0,4 kV
Page 8
E_PD DMV
Automazione della distribuzione, ricerca del guasto
e riconfigurazione della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1)
Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2)
Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
SICAM PAS /SICAM 1703
Automazione di sottostazione
Isolamento del guasto e riconfigurazione automatica della rete
c Guasto segnalato al relè dell’interruttore di sottostazione
d L’interruttore apre e mette fuori tensione il suo ramo dell’anello
e Aprono i sezionatori sotto carico a monte e a valle del guasto e si
chiude il sez. s.c. che normalmente tiene aperto l’anello
20kV
1703 Smart IED
Automazione dello scomparto
0,4 kV
Page 9
E_PD DMV
Automazione della distribuzione, ricerca del guasto
e riconfigurazione della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1)
Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2)
Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
SICAM PAS /SICAM 1703
Automazione di sottostazione
Isolamento del guasto e riconfigurazione automatica della rete
c Guasto segnalato al relè dell’interruttore di sottostazione
d L’interruttore apre e mette fuori tensione il suo ramo dell’anello
e Aprono i sezionatori sotto carico a monte e a valle del guasto e si
chiude il sez. s.c. che normalmente tiene aperto l’anello
f L’interruttore si richiude e ripristina il servizio sul tratto di anello sano
20kV
1703 Smart IED
Automazione dello scomparto
0,4 kV
Page 10
E_PD DMV
Problemi della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1) Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2) Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
3) Non riesce a coordinare carico & generazione
Trasporti
28%
Industria
kWh
Electricity
Supply
Renewable
Supply
Capacità di accumulo del Building:
ƒ Auto elettriche
ƒ Accumulo termico
ƒ Serbatoi d’acqua
ƒ etc.
Page 11
Fabbisogno energetico mondiale
E_PD DMV
41%
31%
Le punte del fabbisogno energetico
coincidono con le fasce orarie più
costose
Building
Consumption
Base
Supply
Infrastrutture
&
Buildings
t
Gestione intelligente del consumo
I problemi da risolvere oggi sono:
1) Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2) Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
3) Non riesce a coordinare carico & generazione
Building Management System
Management
station
Management
station
Fire
Intrusion
Access
Video
Time
EvaScanning
cuation
Management
station
Ventilation
Basso consumo
Page 12
Heating
AC
Light
Water
Power
Elevato consumo
E_PD DMV
Sistema elettrico economicamente sostenibile
Gestione intelligente del consumo
Automazione
Integrazione delle fonti rinnovabili e di sistemi ad alta efficienza
Modulazione del consumo nel tempo
Heating boilers
Chillers
© Bruderus
Lighting
e sistemi ad alta efficienza energetica
Solar heat
(2)
and solar power
Geothermal energy
and heat pumps
© quietrevolution.co.uk
Page 13
Building automation
and control systems
© Carrier corporation
Integrazione con fonti rinnovabili
Wind power
con l’automazione
Combined heat and
power plants (biomass)
Source: Bio co-generation plant at Braunschweig airport
E_PD DMV
Criticità della rete
I problemi da risolvere oggi sono:
1) Difficoltà a gestire la generazione distribuita
2) Interruzioni lunghe per la ricerca del guasto
3) Non riesce a coordinare carico & generazione
4) Non prevede i “Sistemi efficienti di utenza”
and
Wind
y
powe
rg
e
n
r
e
C
s
l
p
o
a
m
m
rm
u
bin
the eat p
o
e
e
h
p
G
l a n d he
at
ts
at
a
e
(
h
b
r
a
r
iom nd p
e
Sol
w
o
as ow
olar p
s)
er
and s
Opportunità da sviluppare
Piccole “ISOLE” di produzione e consumo
normalmente connesse alla rete, ma
capaci di funzionare autonomamente.
Particolarmente efficaci energeticamente
se integrano sistemi di (co)-generazione,
recupero energetico, utilizzo di sottoprodotti, …
Page 14
E_PD DMV
La Rete di Domani
DATI
Energia &
Informazioni
ENERGIA
Energia ed Informazioni viaggeranno assieme !
La Rete di Domani sarà caratterizzata da:
‰Nuovi Utenti con impianti ad elevata efficienza
‰Generazione distribuita da fonti rinnovabili
‰Reti Utenti attive e autonome: “Sistemi efficienti di utenza”
‰Gestione dinamica delle Utenze
‰Nuovi apparati e sistemi (Accumulo elettrico, termico…)
Page 15
E_PD DMV
Passaggio alla nuova era del sistema elettrico
Struttura gerarchica, costi elevati
Sistema democratico, economicamente sostenibile
Page 16
E_PD DMV
La Rete di Domani
Distributore
DISTRIBUTION AUTOMATION
PROTEZIONI
INTELLIGENTI
Page 17
RTU(*)
MISURE
INTELLIGENTI
* Remote Terminal Unit
RICHIUSURA
AUTOMATICA
CONSUMI
REAL-TIME
SEGNALAZIONI
E COMANDI
E_PD DMV
La Rete di Domani
Utente
Implementare l’automazione
Riduzione dei costi
Consumo carichi
Ventilation
Heating
AC
Light
Water
Power
Page 18
Monitoraggio e controllo
dell’intero sistema
elettrico
Energetici: accesso
al mercato libero
E_PD DMV
La Rete di Domani
Completa integrazione di Distributori e Utenti
Page 19
E_PD DMV
Smart Grid
Decentralized energy
management system
Smart metering
Communications
solutions
Smart substation
automation
Condition monitoring/
asset management
ENERGIA
DATI
Power generation
management
Page 20
Power transmission
Building automation
Distribution
automation
E_PD DMV
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
The Northeast
Blackout
Pag. 1
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Il blackout interessò
10 milioni di persone in
Ontario e 45 milioni di
persone in 8 stati degli
Stati Uniti.
Il Sistema colassò come
un castello di carte
Pag. 2
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Blackout per Year
18
16
14
12
#
Un Blackout è tale se:
- non è programmato
- colpisce >1000 persone
- dura almeno 1 h
- disalimentazione >106 persone.ora
20
10
8
6
4
2
0
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Year
Pag. 3
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 4
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
La Smart Grid è l’innovazione dei prossimi anni
Energy storage
Electromobility
Large Commercial
Residential
Concentrated
Solar Power
Photovoltaics
Efficient fossil
power generation
Wind Power
Residential
Industrial
Pag. 5
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Distributed Energy Resources
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
¾ consente la partecipazione attiva dei
consumatori
¾ consente un miglior sfruttamento
delle risorse ed un funzionamento più
efficiente
La Smart Grid è la rete di
distribuzione
dell’energia
dalla
generazione agli utenti finali,
integrata con gli ultimi sviluppi
delle tecnologie informatiche e
digitali per migliorare la sicurezza,
affidabilità, e rendimento del
sistema elettrico.
¾ anticipa e risponde ai disturbi di
funzionamento del sistema
¾ è in grado di coordinare generazione
ed accumulo
¾ migliora la Power Quality dell’energia
agli utenti
¾ consente di creare nuovi prodotti,
servizi, e mercati
¾ diminuisce l’impronta ambientale
Pag. 7
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 8
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Altri combustibili
4%
Petrolio
6%
Idrica
25%
Gas
34%
Carbone
21%
Pag. 9
2011
GWh prodotti in
Italia nel 2009
PV
Eolica
0,35%
3%
Geotermica
3%
Biomasse
4%
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Il sistema elettrico non gestisce solo elettricità !
Occorre considerare tre flussi attraverso tre reti integrate:
ELETTRICITA’
INFORMAZIONI
DENARO
La smart grid è il miglior modo per facilitare e gestire questi
flussi e transazioni integrandoli in un unico sistema
cooperativo, collaborativo, ed affidabile.
Pag. 10
2011
Autore: Paolo Pinceti
Alison Silverstein, MWDRI, September 5, 2008
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
SETTORI DI
APPLICAZIONE
DISTRIBUZIONE
MT/BT
Pag. 11
SOTTOSTAZIONI
AT/MT
2011
TRASMISSIONE
AT
Autore: Paolo Pinceti
MISURA DI
ENERGIA
TELECOM
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
2. Automazione del rifasamento
a. Monitoraggio funzionamento
b. Monitoraggio carichi
c. Ottimizzazione controllo
1. Automazione della distribuzione
a. Monitoraggio feeder e carichi
b. Controllo assetti
c. Ottimizzazione del load flow
Station
Feeder Circuit Breaker
Station
C
Communications
NC
Capacitors
NO
NO
Switches
Switches
NO
C
Capacitors
PHEV
NC
NO
C
C
Station
NO
AMI
Station
Energy Storage/DER
4. Gestione carichi e DER
a. Monitoraggio e controllo utenze
b. Monitoraggio e controllo DER
c. Funzionamento coordinato
Station
3. Sistema di misura automatici
a. Notifica fuori servizi
b. Telelettura
c. Monitoraggio tensione e carico
d. Interfaccia con la rete domestica
Tom Jones, AEP
February 18, 2009
Pag. 12
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Distributore
Utente
Advanced Monitoring,
Communications & Control
Energy
Storage
“Fascia costi alta”
“Sposti lavaggio di 2 h?”
“Rispondere Si o No”
Customer
Portal or Meter
Monitoraggio,
Comunicazione
& Controllo
LG Electronics
PHEV
Gestione
Distributione
Tom Jones, AEP
February 18, 2009
Pag. 13
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
RETE
INDUSTRIA
DER
DISTRIBUTED
ENERGY
RESOURCES
SERVIZI
RESIDENZE
TERZIARIO
Pag. 14
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
RETE
INDUSTRIA
SERVIZI
DER
TERZIARIO
RESIDENZE
Analisi
Analisi Contingenze
Contingenze
Generazione
Generazione Distribuita
Distribuita e
e Rinnovabili
Rinnovabili
Riconfigurazione
Riconfigurazione Automatica
Automatica e
e Gestione
Gestione Isole
Isole
Gestione
Gestione Dinamica
Dinamica dei
dei Carichi
Carichi e
e dei
dei Prezzi
Prezzi
Partecipazione
Partecipazione al
al Mercato
Mercato dell’Energia
dell’Energia
Asset
Asset Management
Management e
e Monitoraggio
Monitoraggio On-Line
On-Line
ALTA
MEDIA
BASSA
TENSIONE
Pag. 15
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
PROTEZIONI
SCADA
ERP
Analisi
Analisi Contingenze
Contingenze
Generazione
Generazione Distribuita
Distribuita ee Rinnovabili
Rinnovabili
Riconfigurazione
Riconfigurazione Automatica
Automatica ee Gestione
Gestione Isole
Isole
Gestione
Gestione Dinamica
Dinamica dei
dei Carichi
Carichi ee dei
dei Prezzi
Prezzi
Mercato
Mercato dell’Energia
dell’Energia
Asset
Asset Management
Management
HARD REAL-TIME
Pag. 16
[ms]
2011
REAL-TIME
[s]
Autore: Paolo Pinceti
OFF-LINE
[min]
TEMPO
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Sicurezza
Sicurezza Real
Real Time
Time
DISTRIBUZIONE
DER
DER ee Rinnovabili
Rinnovabili
PROTEZIONI
Riconfigurazione
Riconfigurazione Automatica
Automatica
Gestione
Gestione Carichi
Carichi
COMUNICAZIONE
Mercato
Mercato dell’Energia
dell’Energia
ALGORITMI
Asset
Asset Management
Management
FUNZIONI
Pag. 17
2011
TECNOLOGIE
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
DISTRIBUZIONE
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Distribuzione MT per la SMART GRID
ƒpiù automazione
ƒpiù complessità Î più guasti
ƒpiù interventi sull’impianto elettrico per
manutenzione e diagnostica
ƒcontinuità d’esercizio per ridurre i disturbi
Interruttori capaci di migliaia
di manovre e sempre disponibili
QMT esenti da
manutenzione
Esenti da manutenzione
Generazione e Trasformazione
MT/BT decentralizzate
Problemi d’interfaccia con
l’ambiente e la popolazione
Pag. 18
2011
ƒProtezione rischio incendio
ƒVerifica degli ingombri
ƒSmaltimento del calore
ƒVerifica dei campi EM
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
PROTEZIONI
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 19
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
PROTEZIONI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Richiusura:
1 – rapida (0,2 s)
2 – lenta (30 s)
3 – lenta (70-120 s)
DISPOSITIVO
RICHIUSURA
AUTOMATICA
DISPOSITIVO
ANALIZZATORE
DI NEUTRO
MONITORAGGIO
CONDIZIONI DI
ISOLAMENTO
TRASFORMATORE
FORMATORE
DI NEUTRO
Pag. 20
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
PROTEZIONI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
CABINA PRIMARIA
CABINA
SATELLITE
(futuro)
LINEA MT
UTENTE
Pag. 21
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
PROTEZIONI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Nessuna possibilità di
funzionamento in isola
La richiusura veloce
può causare chiusure
in controfase per i
generatori in rete.
(tempi totali di apertura, includono circa 70 ms per interruttore)
Pag. 22
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
PROTEZIONI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
torque
current
I guasti AT non sono
critici per i
generatori distribuiti
Test B/D/F 1km
Test A/C/E 1km
voltage
4
2F 20kV
3F 20kV
1F ground 150kV
2F 150kV
2F ground 150kV
3F 150kV
3F ground 150kV
3
I guasti bifase danno
origine a fortissime
sollecitazioni di coppia
(> 3,5 Cnom)
Torque [p.u.]
2
1
0
-1
-2
10
10.05
10.1
10.15
Time [S]
Pag. 23
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
PROTEZIONI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Cabina
Primaria
blocco
blocco
67
A
67
67
67
B
cabina
successiva
F
D
E
C
50/51
51N
50/51
51N
blocco
CP
CP
blocco
START
START
67
67
A
OPEN
67
67
B
F
D
E
C
50/51
blocco
50/51
TRIP
67
67
B
A
OPEN
67
67
F
D
intertripping
E
C
50/51
50/51
TRIP
Pag. 24
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
PROTEZIONI
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
SUBSTATION 1
SUBSTATION 2
LINE 1
HMI
EWS
61850
GATEWAY
CONVENTIONAL
SIGNALS
F.O.
Pag. 25
SCADA
2011
LINE 2
ETHERNET
SWITCH
IEDs
Autore: Paolo Pinceti
LINE 3
STATION
LAN
LINE 4
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
I “vecchi” protocolli non sono
in grado di gestire la comunicazione
real-time tra i relè.
Pag. 26
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 27
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Generic Object Oriented Substation Event
Goal: trasmettere eventi critici in
meno di 4 ms da un dispositivo (IED)
a qualsiasi altro dispositivo (broadcast)
Mezzo: Ethernet 10/100 baseF
Modello: producer - consumer
Applicazioni:
- logiche di protezione
- interblocchi
- mancata apertura interruttore
- blocchi da protezioni
- load-shedding
- RCE
TELEGRAMMA
HDR 001100101011…
CRT
INFORMAZIONE
ELEMENTARE
Pag. 28
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Generic
Object
Models for
Substation and
Feeder
Equipment
METADATA:
METADATA
I DATI sono associati in CLASSI.
Ciascun IED contiene diverse
Classi di Dati.
61850 definisce una sintassi per ogni Classe e ogni Dato
Pag. 29
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Struttura Dati +
Sintassi =
LN5
LN1
LN6
LN2
Un IED è una raccolta di NODI LOGICI, che sono
resi disponibili attraverso un modello di
comunicazione di tipo Client/Server
LN7
LN3
LN4
Pag. 30
2011
Autore: Paolo Pinceti
LN8
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 31
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Goal: navigare nei dati degli
IED con un GOMSFE Browser
GOMSFE usa XML
(eXtended Mark-up Language)
Pag. 32
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
I Physical Devices (PD)
sono contenitori di
Nodi Logici (LN)
PD4
LN2
LN8
PD1
LN3
LN9
LN1
LN7
LN6
PD1 IED 1
PD2 IED 2
PD3 PLC
PD4 Station Computer
Pag. 33
2011
LN4
PD2
Autore: Paolo Pinceti
LN5
PD3
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
PD4
LN2
F2
LN8
PD1
LN3
LN9
Ogni funzione (F) può
connettere logicamente
diversi Physical Device
(PD)
F3
LN1
LN7
F1
LN5
LN4
PD2
Pag. 34
LN6
PD3
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
LOGICA DI INTERBLOCCO
USANDO I GOOSE:
ALL’AVVIAMENTO IL RELE’ “A”
MANDA UN SEGNALE DI BLOCCO
ALLA SOGLIA ISTANTANEA (50)
DEL RELE’ SULL’ARRIVO.
Pag. 35
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
SCL è garanzia di:
- interoperabilità
- intercambiabilità
Pag. 36
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
ETHERNET (rame)
PLC o
SWITCH
I ED
#1
I ED
#2
I ED
#3
I ED
#n
HMI
Pag. 37
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
ETHERNET (fibra ottica)
PLC/RTU
PROTEZIONI
HMI
Pag. 38
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
PORTE DI
COMUNICAZIONE
Pag. 39
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Part 7-420
Distributed Energy
Resources
Logical Nodes
Pag. 40
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Energia Elettrica
DESIGO
Efficienza edificio
SUPERVISIONE
Distribuzione
primaria
Distribuzione
secondaria
Termostati
Pag. 41
2011
Power Center
Sensori
Attuatori
Autore: Paolo Pinceti
Quadro
principale
Serrande
Quadri
Secondari
UTA
Quadri di
utenza
Centrale Termica
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
•Risparmio energetico
•Maggiore sicurezza ed
affidabilità di esercizio
dell’impianto
•Riduzione dei costi di gestione
•Riduzione dei costi di investimento
•Riduzione dei tempi di fuori
servizio
Controllo
Controllo
Schemi unifilari
U
I
cos φ
Analisi
Trend enegia
Pag. 42
Monitoraggio
Power Quality
Manutenzione
Assistenza
programmata
Manutenzione
preventiva
Autore: Paolo Pinceti
Esercizio
Gestione carichi
Analisi
Analisi storica
consumi
Amministrazione
Arcchivi
Amministrazione
Registrazione dati
Centri di costo
P
- cos ϕ
- armoniche
- flicker
Manutenzione
2011
Esercizio
Continuità di esercizio
Amministrazione
Reports
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Supervisione
DESIGO
Automazione
Campo
Pag. 43
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Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
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Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 44
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Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
…alla regolazione
preventiva.
Dal semplice comando…
Pag. 45
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Measurement & Automation for
Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 46
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 47
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Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Nella Building Automation convivono
sistemi e sotto-sistemi eterogenei, di
fornitori diversi, basati su tecnologie
diverse.
BACnet rappresenta la
lingua comune per tutti i
costruttori di apparati o
sistemi della Building
Automation.
Pag. 48
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Quale mezzo è usato?
Cosa viene comunicato?
Come viene comunicato?
Pag. 49
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
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2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
NATIVA
Pag. 51
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Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
N.B.: a parte il diverso nome, è lo stesso approccio della IEC61850 !
Là i Physical Device erano contenitori di Nodi Logici.
Pag. 52
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 53
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
Ogni dispositivo reale diventa un insieme di Oggetti Virtuali.
Pag. 54
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
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Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
SERVIZI:
ecc..
Pag. 55
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
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Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Pag. 56
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ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
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Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
10000
I2
I1
I1
In 400 A
IR 400 A
1000
tR 2,5 s
100
DESIGO
I2
In 400 A
IR 160 A
tR 2,5 s
Isd 8IR
Isd 8IR
tsd 0,2 s
tsd 0,2 s
10
1
Ii =11 In
Ii = 6 In
ti =0,03s
ti =0,03s
0,1
0,01
0,001
100
1000
10000
100000
Ethernet /IP
S7 300
ET 200
Soluzione con Profibus e
PLC SIMATC
Pag. 57
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
COMUNICAZIONE
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
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Dipartimento Ingegneria Elettrica
10000
I2
I1
I1
In 400 A
IR 400 A
1000
tR 2,5 s
100
DESIGO
I2
In 400 A
IR 160 A
tR 2,5 s
Isd 8IR
Isd 8IR
tsd 0,2 s
tsd 0,2 s
10
1
Ii =11 In
Ii = 6 In
ti =0,03s
ti =0,03s
0,1
0,01
0,001
100
1000
10000
100000
Modbus
Modbus
I1 =
I2 = 230A
I3 = 1230A
80A
Modbus
Modbus
Ethernet /IP
Soluzione con Modbus e
PLC DESIGO PX
Pag. 58
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
La MT è la dorsale delle Micro Reti
Micro-Grids
External grid
ƒ Elettricità, riscaldamento,
refrigerazione generate
localmente
Electrocar
CCHP
(combined cooling,
heating and power)
Microgrid
Central control
ƒ Sistemi energeticamente autosufficienti e controllati
autonomamente
ƒ Funzionamento in isola
PV
Building automation
Plant energy
management
ƒ Gestione intelligente
dell’energia
ƒ Riduzione del costo energetico
e minor impatto ambientale
Wind
Waste heat reuse
for electricity generation
Page 1
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
La MT Utente richiede nuove caratteristiche…
HV switchgear
CCHP
(combined cooling,
heating and power)
PV
Transformer
Control / Monitoring
Protection
LV switchgear
Civil works
Page 2
Operation
Cabling
E_PD DMV
Wind
Roberto Zanarotti
Ambiente d’installazione
PERSONALE
GRANDI
SPECIALIZZATO CENTRALI
SALE
QUADRI
DEDICATE
Page 3
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Generazione e trasformazione delocalizzate
Generazione e Trasformazione
MT/BT decentralizzate
1) Protezione rischio incendio
2) Verifica degli ingombri
3) Smaltimento del calore
4) Verifica dei campi EM
Problemi d’interfaccia con
l’ambiente e la popolazione
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 4
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Rischio incendio
1) Protezione rischio incendio
2) Verifica degli ingombri
3) Smaltimento del calore
4) Verifica dei campi EM
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 5
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Rischio incendio
Esempio
IAC FL16kA 1s
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 6
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Rischio incendio
Classe dei diaframmi Apparecchi
PM
PI
SIEMENS: SIMOSEC
Fonte: ELKO Elektrik Tic. ve San. A.Ş. TURKEY
NXPLUS C Classe diaframmi PM
Scomparto di 590 kg, 19 kg di resina
3,2% di materiale combustibile
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 7
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Rischio incendio
Altri accorgimenti per ridurre il carico di resina
ƒTV incapsulati in metallo a tenuta
d’arco interno
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 8
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Rischio incendio
ƒQMT secondo CEI/EN 62271-200
ƒTenuta Arco Interno
ƒ Segregazioni PM
ƒTV incapsulati in metallo
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 9
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Caratteristiche dei locali
1) Riduzione rischio incendio
2) Verifica degli ingombri
3) Smaltimento del calore
4) Verifica dei campi EM
Locali non
idonei ad
utilizzi di maggior pregio
Aisles shall be at least 800 mm wide.
Space for evacuation shall always be at least 500 mm
A minimum height of 2 000 mm is required.
Page 14
E_PD DMV
Locali per quadri MT e BT
Quadri tipo 8DJH per distribuzione secondaria
fino a 24 kV, isolati in gas
1) Prevedere l’uscita per lo scarico della pressione,
solitamente verso il basso
2) Verificare l’altezza minima di prova della tenuta
all’arco interno.
3) Verificare le vie di fuga secondo la CEI EN 61936-1
800 mm con int. fissi
In secondaria con interruttori asportabili necessario
passaggio di almeno 1250mm
Page 15
E_PD DMV
Locali per quadri MT e BT
Installazione del quadro 8DJH con zoccolo e canale posteriore di scarico
pressione (opzione) per quadri con IAC A FL o FLR fino a 21 kA / 1 s
Gas freddi con
esecuzioni
speciali
Page 12
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Bilancio termico
1) Protezione rischio incendio
2) Verifica degli ingombri
3) Smaltimento del calore
4) Verifica dei campi EM
CIRCOLAZIONE NATURALE
Progettare la cabina MT BT.pdf
Page 13
(convezione)
E_PD DMV
DISPERSIONE ATTRAVERSO
PARETI E SOLETTE (conduzione)
Roberto Zanarotti
8DJH Iesercizio= f(temperatura)
Corrente d’esercizio ammissibile in funzione della temperatura (derating fino a 55°C)
800
700
Corrente d’esercizio (A)
600
500
400
300
200
100
Sbarre 630A
0
Scomp. Sez. 400A
25°C
30°C
35°C
40°C
45°C
50°C
Temperatura (°C)
55°C
Scomp. Int. Tipo 1, 630A
CEI EN 60694 temperatura ambiente non supera 40°C e il
suo valore medio, su 24h, non supera 35°C.
Page 14
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
vita attesa [%]
vita attesa [%]
Durata funzione della temperatura media di funzionamento
Page 15
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Calcolo dell’energia termica dissipata
Scomparto int. 8DJH a 630A dissipa 210W
Pdiss .reale
Es.:
Scomparto 8DJH con I nominale = 630 A
P dissipata nominale
= 210 W
Massima corrente reale
=120 A
⎛ I MAX
= Pdiss .nom. ⎜⎜
⎝ I NOM
⎞
⎟⎟
⎠
2
Pdissipata reale = 0,0076 kW
P dissipata reale = 210*(120/630)2=7,62 W=0,0076kW senza TA e TV
Page 16
Progettare la cabina MT BT.pdf
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Calcolo dell’energia termica dissipata
630kVA L*P*H= 1800*1200*1500
⎛ PMAX
P = Pa vuoto + Pin corto ⎜⎜
⎝ PNOM
⎞
⎟⎟
⎠
2
Ad es.: Trasformatore 630 kVA , carico alimentato massimo pari al 70% del nominale
Pa vuoto = 2 kW
Pin corto= 6,9 kW
Page 17
P ≈ 5,5 kW
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Scambio naturale
Calcolo quantità di calore asportabile
Ventilazione Naturale
QNAT = 0,1 ⋅ A ⋅ H ⋅ Δϑ 3
[kW ]
A superficie libera di entrata/uscita dell’aria [m2]
H differenza di altezza tra il punto medio dei trafo
e la mezzeria della presa d’aria di uscita[m]
Δϑ differenza di temperatura dell’aria
(ϑche esce – ϑche entra) [°C]
Scambio con Pareti
QST = (0,7⋅ AP ⋅ kP ⋅ Δϑ + AS ⋅ kS ⋅ Δϑ ) 10−3[kW]
A superficie Pareti e Soffitto [m2]
k coefficiente trasmissione termica Pareti/Soffitto [W/m2°C]
Δϑ differenza di temperatura interno/esterno [°C]
Scambio naturale
Regola pratica
ricambio di 200 m3/h di aria fresca per kW
di potenza dissipata
10kW; 15 K; 0,58m3/s
Page 18
E_PD DMV
* complessiva, parete interna, conduzione,
parete esterna.
Roberto Zanarotti
10kW; 15 K; 0,58m3/s; 0,78m2 (ent. + uscita)
Page 19
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Ventilazione forzata
Calcolo quantità di calore asportabile mediante la ventilazione forzata
QVF = VL ⋅ C ARIA ⋅ ρ ARIA ⋅ Δϑ
[kW ]
VL portata d’aria [m3/s]
CARIA capacità termica dell’aria (= 1,015)
ρARIA densità dell’aria (= 1,18)
Δϑ aumento di temperatura dell’aria (ϑout – ϑin) [°C]
Ad esempio:
Per asportare 10 kW con temperatura ambiente di 30 °C ed ammettendo una
temperatura massima in cabina di 45 °C, occorre una portata d’aria pari a:
VL =
QVF
10
=
≈ 0,55
C ARIA ⋅ ρ ARIA ⋅ Δϑ 1,015 ⋅1,18 ⋅15
[m / s ]
3
corrispondenti a circa 2000 m3/h.
Per garantire 40 °C in cabina, la portata del ventilatore deve salire a 3000 m3/h.
Page 20
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Potenza dell’estrattore
PVENT
p ⋅ VL
=
6
3,6 ⋅10 ⋅η
[kW ]
p perdita di carico alla portata nominale [Pa]
VL portata d’aria [m3/h]
η rendimento ventilatore (≈ 0,8)
Perdita di carico
- accelerazione (0,61 v2)
- condotta (1∻100 x lunghezza)
- localizzate
Page 21
Ad. es.: per avere una portata di 10.000 m3/h con
una condotta di una decina di metri e sezione di
0,3 m2, l’estrattore assorbe circa 0,7 kW.
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Estrattori e Torrini, porta d’aria
VL 1250 m3/h, P 200 W
Page 22
VL 10.000 m3/h, P 1,9 kW
E_PD DMV
VL 4800 m3/h, P 160 W
Roberto Zanarotti
EM Fields
1) Protezione rischio incendio
2) Verifica degli ingombri
3) Smaltimento del calore
4) Verifica dei campi EM
Gli apparecchi elettrici emettono campi:
elet
tric
i elettro
i magnetic
m ag
netic
i
EMC
considera l’interazione
tra apparati elettrici
(Funzione Tecnica)
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Page 23
E_PD DMV
EMF
considera gli effetti sulle
persone e l’ambiente
(Sicurezza e Salute)
Roberto Zanarotti
I limiti per la popolazione e i lavoratori
Limiti di esposizione e obiettivi di qualità
Popolazione
Lavoratori
ƒlimite di esposizione
(non deve essere superato)
100 µT e 5 kV/m
ƒvalore di attenzione (cautelativo) 10µT
ƒobiettivo di qualità
3µT
Page 24
E_PD DMV
ƒlimite di esposizione
500 µT e 10 kV/m
Roberto Zanarotti
EMC e Campi magnetici…
Nei QMT con segregazioni metalliche messe a terra le parti in tensione si trovano
in una gabbia di Faraday. All’esterno del QMT in classe PM il campo elettrico è
<0,02 kV/m, sotto il valore limite di 5kV/m (50Hz) per la popolazione e 10kV/m
(50Hz) per i lavoratori
Page 25
SIMOSEC
8DH10
LSC2B
Nessuna perdita
di continuità
d’esercizio
PM
PM
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Distribuzione del flusso magnetico nello spazio dei QMT
La distribuzione del flusso magnetico nello spazio dipende da:
ƒForma costruttiva del QMT
ƒTipico
ƒOrdine dei tipici
ƒServizio
Il caso “peggiore” viene descritto nella documentazione di prodotto e determinato attraverso:
ƒMisure in sala prove
ƒMisure in servizio
ƒCalcolo di un modello
ƒValidazione del modello in impianti reali
Scomparti
Griglia di misura
• Software di simulazione
-MAGGY
-CONCEPT
Page 26
Sonda di misura
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Distribuzione del flusso di quadri MT GIS
1,1 m
8DH10
1250A
(2x625A)
Campo elettrico
<20V/m
1,5 m
Con 120A Æ 19μT
Æ <1μT
Page 27
a 20 cm
a 120 cm
E_PD DMV
Flusso magnetico
nei punti indicati
192 μT Retro
129 μT Fronte
145 μT Destra
262 μT Sinistra
Roberto Zanarotti
Emissione di Trasformatori MT/BT
Lato BT in corto con cavi (4m)
Lato BT in corto sulle sbarre
X ≅ 2,8
630 kVA Uk 6% a 3 metri di distanza circa 5 micro Tesla, con
carpenteria di protezione circa 2,5 micro Tesla
Page 28
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Verifica Modello, emissione di Trasformatori MT/BT
Pianta
Fronte
Lato
1µT,misurato
1µT,calcolato
in corto sulle sbarre
Page 29
X ≅ 2,8
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Documentazione, emissione di quadri MT
Direttiva 108/2004/EC :Per i QMT assemblati in EU* è obbligatoria la documentazione EMC
Pag. 2 e 3
distribuzione del flusso
Pag. 4
Spiegazione
Pag. 1
- Descrizione QMT
- Valori limite
- Valori emessi
Page 30
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Uso intensivo dei QMT per la Smart Grid
Distribuzione MT OGGI:
- 1-2 manovre/anno
- 0,1 apertura sotto guasto/anno
- 1 interventi sull’impianto/anno
Aumento degli utilizzatori e produttori,
maggior estensione e magliatura della
rete
Distribuzione MT per la SMART GRID
ƒmolte manovre per gestire il carico
ƒpiù aperture sotto guasto
ƒpiù interventi sull’impianto elettrico
ƒcontinuità d’esercizio per ridurre i disturbi
Interruttori capaci di migliaia
di manovre e sempre disponibili
QMT insensibili alle condizioni ambientali
Apparecchiature isolate
dall’ambiente
Esenti da manutenzione
QMT idonei all’uso intensivo,
semplice e flessibile
Page 31
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Criteri per la scelta degli apparecchi
Classificazione degli interruttori
EN 62271-100 HV alternating current circuit breakers
Caratteristica
Durata meccanica
Durata elettrica
Probabilità di
riadescamento durante
le interruzioni di correnti
capacitive
Classe
Descrizione
M1
• 2.000 manovre, durata normale
M2
• 10.000 manovre
• Manutenzione limitata
E1
• Interruttore base diverso da E2
E2
• Le parti d’interruzione del circuito principale non
richiedono manutenzione
C1
• Bassa, testata con prove di tipo
C2
• Molto bassa
• Testata con prove di tipo
QMT idonei all’uso intensivo,
semplice e flessibile
Page 32
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Criteri per la scelta degli apparecchi
Sezionatori e sezionatori di terra a corrente
alternata IEC 62271-102
Eigenschaft
Caratteristica
Durata
meccanica
Klasse
Classe
M0
1.000 Manovre
M1
2.000 Manovre
M2
10.000 Manovre
E0
Durata elettrica
Beschreibung
Descrizione
E1
E2
• Per applicazioni
generiche
• Durata meccanica estesa
• Durata meccanica estesa
y Sezionatori di terra senza potere di stabilimento
2x I
Sezionatori di terra con potere di
stabilimento in cortocircuito
5x I
Sezionatori di terra con potere di
stabilimento in cortocircuito e
ridotta manutenzione
ma
ma
QMT idonei all’uso intensivo,
semplice e flessibile
Page 33
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Criteri per la scelta degli apparecchi
.a) la corrente di funzionamento
.b) la corrente di guasto
.c) la frequenza delle operazioni
.d) il tipo di utenza
.e) il tipo di cinematismo
Parametri da considerare
per l’utilizzo
Interruttori
Sezionatori
Sez. sotto car. con fusibili
Contattori
Corrente di carico
Corto circuito
Guasto a terra
Tipo di comando
SI
NO
SI
SI
SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI (Limitato)
NO
man/ele
man/ele
man/ele
elettrico
Parametri da considerare
per il tipo d’utenza
SI
SI
SI
SI
SI
Sez. sotto car. con fusibili
SI
SI
SI
NO
NO
Contattori
SI
SI
SI/NO
NO
NO
Interruttori
Solo gli interruttori sono idonei per qualsiasi impiego su qualsiasi utenza!
Page 34
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Tecnologia: interruttore in vuoto
Vuoto (M2-E2-C2)
QMT idonei all’uso intensivo,
Elevata affidabilità
semplice e flessibile
Page 35
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Fidatezza dei sistemi elettrici
Fidatezza
la fidatezza (dependability) include affidabilità,
manutenibilità, disponibilità, e sicurezza
RAMS
Reliability, Maintenability and Safety
Affidabilità
probabilità che un sistema funzioni correttamente
nell’intervallo t0-t, se a t0 funziona correttamente
Mean-Time-To-Failure: tempo tra messa in servizio e
primo guasto
Mean-Time-Between-Failure: tempo medio tra due
guasti (solo per sistemi riparabili) = 1/ λ
MTTF
MTBF
MTTR
Mean-Time-To-Repair: durata della riparazione = ρ
MTBF
MTTF
MTTF
MTTR
Tempo
CEI EN 61078
Page 36
IEEE Std 493-1997
MIL Std. 756B
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Mean Time Between Failure 8DH
Quadro di media tensione isolato in gas con int. in vuoto tipo 8DH
- Mean Time Between Failure –
Fino al 2009, per 10 anni, tutti gli scomparti di media tensione 8DH sono stati in esercizio
complessivamente per 523.215 anni ( in questo periodo si sono avuti nel mondo 27 guasti)
MTBF = > 19.378 anni
Page 37
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Affidabilità, manutenibilità, disponibilità, e sicurezza
Uso di interruttori in vuoto
esenti da manutenzione
Classificazione:
E2
M2
C2
Ca. 300 Isc (10 - 100%)
10.000 cicli di manovra meccanici
Probabilità di riaddescamento durante
l’interruzione di correnti capacitive
MTTF:
Ampolle:
MTBF: Interruttori :
Page 38
E_PD DMV
43.649 anni
12.168 anni
Roberto Zanarotti
Durata dell’interruttore
Corretta valutazione
della durata
Elevato numero di manovre
elettriche
Manovre ammissibili
0
A causa della limitata abrasione dei
contatti la corrente nominale può
essere interrotta fino a 30.000 volte
e la corrente di corto circuito fino a
100 volte, spesso oltre.
10.000
Durata dell’arco sempre inferiore
a15 ms, tensione d’arco tra 20 e
200 V max.
80
2
50
35
1
10
1
3
16 25
20
kA
Corrente di interruzione
Page 39
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
SIPROTEC 7SJ80 CEI 0-16
Aumento degli utilizzatori e
produttori, maggior estensione e
magliatura della rete
SIPROTEC 7SJ80 CEI 0-16
Protection relay IEC 60255………..
Communication interfaces & SCADA:
IEC 61850; IEC 60870-5-103;
PROFIBUS-DP; DNP 3.0; MODBUS RTU
IEC 61243-5 Voltage detecting systems (VDS)
IEC 60044-8 Electronic current transformers
SPI & SPG secondo CEI 0-16
in un solo relè
SPG
50/51, 50N/51N
7SJ8012-5EB90-1FA0
SPG
50/51, 50N/51N, 67N
7SJ8032-5EB90-1FB0
7SJ8032-5EB90-1FB0
SPG + SPI 50/51, 50N/51N, 67N,27, 59, 81<, 81>, 59N
montaggio incassato, Vaux 110Vcc, protocollo IEC 61850 elettrico in RJ45.
QMT idonei all’uso intensivo,
semplice e flessibile
Page 40
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
QMT e apparecchiature esenti da manutenzione
Aumento degli utilizzatori
+
Condizioni ambientali
difficili
=
Più interventi sull’impianto elettrico,
per manutenzione dei carichi
8DJH
8DH10
Page 41
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
QMT isolati in GAS con int. in VUOTO
Apparecchiature isolate
dall’ambiente
Page 42
La contaminazione superficiale non ha
conseguenze
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Riassumendo
Generazione e Trasformazione
MT/BT decentralizzate
Protezione rischio incendio,
ingombri ridotti, ventilazione,
condizionamento e campi EM
Aumento degli utilizzatori e
produttori, maggior estensione e
magliatura della rete
QMT idonei all’uso intensivo,
semplice e flessibile
Condizioni ambientali
difficili
Apparecchiature isolate
dall’ambiente
Page 43
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
Riassumendo
Generazione e Trasformazione
MT/BT decentralizzate
8DJH
Aumento degli utilizzatori e
produttori, maggior estensione e
magliatura della rete
8DH10
8DJ20
Condizioni ambientali
difficili
SIMOSEC
LSC2B-PM
Page 44
E_PD DMV
Roberto Zanarotti
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
• collegato alla rete
Grid
• isolato
• assetto degradato
G
G
Pag. 59
2011
Autore: Paolo Pinceti
Loads
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
• collegato alla rete
Grid
• isolato
• assetto degradato
G
G
Pag. 60
2011
Autore: Paolo Pinceti
Loads
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
• collegato alla rete
Grid
• isolato
• assetto degradato
G
G
Pag. 61
2011
Autore: Paolo Pinceti
Loads
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Grid
I
i
p
i
inc
r
np
l
è
o
he
c
os
!
a
m
G
G
Loads
collegato alla rete
Pag. 62
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Cosa si calcola:
Cosa si conosce:
- Sbarre
TENSIONE
- i flussi di potenza (Load-Flow) lungo linee e trasformatori
- Generatori
POTENZA
COSφ
- le tensioni delle sbarre (modulo e fase)
- Trasformatori
POTENZA
RAPPORTO
Vcc
- Linee
LUNGHEZZA
SEZIONE
- Carichi
P. ATTIVA
P. REATTIVA
A cosa serve:
- a verificare il dimensionamento di linee e trasformatori
- a verificare il profilo di tensione delle sbarre
- a determinare gli assetti di funzionamento
- a definire le regolazioni (condensatori, VSC)
Pag. 63
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
PGi,QGi
G
Vi
PGj,QGj
G
δj
δi
Vi, δi
Vj
Vj, δj
R12+ j X12
PLi,QLi
PLj,QLj
Pij+ j Qij
Pji+ j Qji
Per ogni nodo della rete si può scrivere l’equazione di bilancio, considerando che la
somma delle potenze attive e reattive è nulla (Teorema di Tellegen).
Pag. 64
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Equazioni di Bilancio
ai nodi (Tellegen)
(i )
⎡ΔP ⎤
⎢ΔQ ⎥
⎣
⎦
(i )
∂P
⎡ ∂P
⎤
V
⎡ Δθ
⎢ ∂θ
⎥
∂V
= − ⎢
⋅⎢ΔV
⎥
⎢
∂Q
⎢ ∂Q
⎥
V
⎣ V
⎢⎣ ∂ θ
⎥
∂ V4 43
⎦
1 4 42
J
(K (
i−1)
⎤
⎥
⎥
⎦
(i )
)
Calcolare il load-flow di un impianto significa risolvere un insieme di equazioni
algebriche non lineari. Esistono diversi metodi di soluzione, tutti idonei al calcolo
automatico ma non applicabili a mano se non in sistemi elementari.
Pag. 65
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Quasi sempre si possono fare un po' di SEMPLIFICAZIONI, considerando che:
1) le linee ed i trasformatori sono prevalentemente reattivi (X >> R)
2) le tensioni ai nodi sono prossime al loro valore nominale (± 5%)
3) gli sfasamenti delle tensioni sono piccoli (± 10°)
Questo comporta che:
VR ⋅ VS
P≈
sen(δ S − δ R )
XL
Il flusso di Potenza Attiva dipende
dallo sfasamento angolare.
VR
Q≈
⋅ VS − VR
XL
Il flusso di Potenza Reattiva dipende
dalla differenza di tensione.
Corollario: 1 - la caduta di tensione dipende (prevalentemente) dal flusso di potenza reattiva
2 - sulle linee P >> Q (i VAR non viaggiano!)
Pag. 66
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
I programmi di calcolo oggi
Presentano i risultati del loadflow in forma grafica oltre che
tabellare.
Eventuali violazioni (tensioni
fuori range, sovraccarichi,..)
sono immediatamente
evidenziate sullo schema.
Potenza
Attiva
Potenza
Reattiva
Warning:
Tensione bassa
Pag. 67
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Lo stesso modello usato per
il calcolo di Load-Flow, con
l’aggiunta delle reattanze dei
generatori e dei motori,
consente il calcolo di
Corto-Circuito.
E’ molto utile conoscere il
contributo dei diversi rami
per la taratura delle protezioni.
Pag. 68
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Senza Generazione Distribuita la tensione
diminuisce lungo le linee che lasciano la
cabina Primaria in funzione dell’assorbimento
delle utenze.
La regolazione della
tensione viene fatta
agendo su:
- VSC
- condensatori
Di Lembo, Corti,
2011
Pag.
69
Convegno
Telecontrollo,
Ottobre
2009
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Il problema sono le possibili rapide
variazioni della potenza prodotta (ad es.
dal fotovoltaico) che si riflettono sul
profilo di tensione lungo linea.
Pag. 70
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
1) La Generazione Distribuita aumenta i valori delle correnti di guasto
2) La Generazione Distribuita può far perdere la selettività di
intervento
3) Devono essere coordinate le strategie di richiusura con le
protezioni dei Generatori Distribuiti
Sebastiano Nicotra, Tesi di Laurea
Università
2011
Pag. di
71Catania, A.A. 2004-5
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
1) La Generazione Distribuita aumenta i valori delle correnti di guasto
2) La Generazione Distribuita può far perdere la selettività di
intervento
3) Devono essere coordinate le strategie di richiusura con le
protezioni dei Generatori Distribuiti
4) Sono possibili rapide variazioni della potenza prodotta (ad es.
dal fotovoltaico) che si riflettono sul profilo di tensione lungo
linea.
Sebastiano Nicotra, Tesi di Laurea
Università
2011
Pag. di
72Catania, A.A. 2004-5
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
CENTRALI DI
PRODUZIONE
dω
∑PGi − ∑PLj = H dt
RETE DI DISTRIBUZIONE
CARICO
#1
CARICO
#2
Grid
G
CARICO
#n
G
Loads
isolato
Uno squilibrio tra generazione e carico comporta una variazione
di frequenza legata allo statismo dei generatori
Pag. 73
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
dω
∑PGi − ∑PLj = H dt
PGi > PLj
Equazione elettro-meccanica di un generatore
o di un sistema elettrico
PGi = PLj
PGi < PLj
Hz
Hz
Hz
50
50
50
t
t
t
La velocità di variazione della frequenza dipende dall’entità dello
squilibrio di potenza e dalle masse rotanti (generatori+motori)
Pag. 74
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Hz
caratteristica
dei carichi
50
I carichi (rotanti) tendono a diminuire la potenza
assorbita con la frequenza, mentre i generatori
fanno il contrario. Ad es., se PG<PL, la frequenza
scende, i carichi diminuiscono e la potenza
generata aumenta, riducendo così lo squilibrio
ed arrivando ad un nuovo punto di equilibrio
(forse!).
STATISMO
GENERATORI
Hz
PG<PL
PG>PL
PG=PL
P
Se nell’isola la potenza dei carichi supera
quella generata, la frequenza si stabilizza
ad un valore inferiore alla nominale.
E viceversa.
f0
f
STATISMO
GENERATORI
Regolazione
Primaria
Pag. 75
2011
PG<PL
PG>PL
PG=PL
Autore: Paolo Pinceti
P
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Per riportare la frequenza dell’isola a
50 Hz occorre l’intervento di una
REGOLAZIONE SECONDARIA che
agisca in modo coordinato su tutti i
generatori dell’isola.
Regolazione secondaria
Hz
secondaria
primaria
f0
Gli stessi concetti si applicano alla
Regolazione di tensione e di potenza
Reattiva, più semplici perché non
richiedono (quasi) energia.
f1
t1
t0
POT. ATTIVA
POT. REATTIVA
Pag. 76
2011
t
IN PARALLELO
IN ISOLA
controllo di
carico
controllo di
frequenza
controllo di cosϕ
controllo di
tensione
Autore: Paolo Pinceti
LOGICHE DI
CONTROLLO
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
EVENTO
TRIP
ωtrip
ωmin
Δ t1
Quando una rete si smaglia
possono crearsi isole dove
lo squilibrio di potenza è
tale da portare a variazioni
di frequenza non tollerabili
(di solito 47.5 / 42.5 Hz).
Questo porterebbe al
completo black-out del
sistema che deve invece
essere preservato quanto
più possibile.
Grid
G
G
degradato
L’unico modo di risolvere il
problema è attuare un:
Load Shedding
(se il carico eccede la generazione)
Generator Shedding
(se la generazione eccede il carico)
Pag. 77
2011
Loads
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Il tipico load-shedding di rete opera monitorando la
frequenza: se la frequenza scende sotto una data soglia con
una data rapidità (df/dt) vengono distaccati carichi prefissati.
Questa logica non funziona per micro-sistemi per
due motivi:
1) non è in grado di adattarsi a strutture di rete
variabili
CALCOLO DELLE
POTENZE MEDIE
30"
2) è lenta (agisce sull’effetto invece che sulla causa)
Load-Shedding su evento
POSIZIONE DI
INTERRUTTORI
E ISOLATORI
RICONOSCIMENTO
DI ASSETTO
LISTA DELLE
PRIORITA'
RILEVAZIONE
CALCOLO TABELLA
EVENTO DI CRISI
DI DISTACCO
0.1"
COMANDO DI
COMANDO DI
GENERATOR SHEDDING
Pag. 78
2011
Autore: Paolo Pinceti
LOAD-SHEDDING
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
L #1
Interruttori di assetto:
n.4
L #2
132 kV
Stati del Sistema:
GT1
T1
GT3
GT2
G1
G2
G3
B1
L1
CARICHI
2011
T2
L3
2A
CARICHI
Pag. 79
G4
B2
L2
1A
2n = 16
GT4
3A
CARICHI
Autore: Paolo Pinceti
#
T1
B1
B2
T2
00
0
0
0
0
01
0
0
0
1
02
0
0
1
0
03
0
0
1
1
04
0
1
0
0
05
0
1
0
1
06
0
1
1
0
07
0
1
1
1
08
1
0
0
0
09
1
0
0
1
10
1
0
1
0
11
1
0
1
1
12
1
1
0
0
13
1
1
0
1
14
1
1
1
0
15
1
1
1
1
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
L #1
L #2
L #1
132 kV
132 kV
GT1
T1
L #2
G1
GT3
GT2
G2
G3
B1
L1
G4
GT1
T2
T1
G1
B2
L2
1A
CARICHI
GT4
G2
L1
3A
CARICHI
CARICHI
G4
T2
B2
L2
1A
GT4
G3
B1
L3
2A
CARICHI
GT3
GT2
L3
2A
CARICHI
3A
CARICHI
Esempio di isole
Pag. 80
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
LOAD #1
LOAD #2
S.S. # 1
LOAD #3
LOAD #m
LOAD #1
LOAD #2
S.S. # 2
LOAD #3
LOAD #m
LOAD #1
LOAD #2
S.S. # n
LOAD #3
LOAD #m
Pag. 81
2011
In impianti complessi i carichi possono essere
classificati in un doppio ranking di priorità: per
utenza e per sottostazione
Per “n” sottostazioni, ciascuna con
“m” livelli di carico, il ranking è:
- SS 1 Load 1
- SS 2 Load 1
à
-…
t
i
r re
o
- SS n Load 1
i
r ca
p
- SS 1 Load 2
le tac
l
- SS 2 Load 2
de a s
e id
n
-…
io ich
t
- SS n Load 2
s ar
e
G ic
-…
e
d
- SS 1 Load m
- SS 2 Load m
-…
- SS n Load m
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Back-up: load-Shedding su frequenza
fN
Li-1
fmin
tcycle
tcycle
Li-2
tcycle
Li-3
tcycle
Li-4
tcycle
Il distacco dei singoli carichi avviene ciclicamente, con passo fisso o
variabile finche la frequenza rientra in banda.
Pag. 82
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Se si vogliono ottenere prestazioni migliori sia in condizioni di funzionamento
normale, sia in condizioni di emergenza, è necessario che tutte le unità di
generazione e di carico di un’area operino in modo coordinato, costituendo una:
“Una Virtual Power Plant è un
insieme di unità di generazione
(microCHP, eolico, mini-idro, PV,
a combustione interna, ecc.) e
carico che sono controllati in
modo coordinato da un’unità
centralizzata. Il funzionamento
coordinato porterà benefici sia
nel controllo dei picchi di carico,
sia nel bilanciare le potenze in
tempi brevi”
[Wikipedia]
Pag. 83
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Network Control
System
Decentralized Energy
Management System
Energy
Exchange
Billing
G
Biomass
Power Plant
Meteorological
Service
Communication
Network
G
Block-type
Heating Power Plant
Flexible Loads
Meter Reading
PV Power
Plants
Data
Concentrator
Mod.
Mod.
Mod.
Mod.
Mod.
Z
Z
Mod.
Z
Fuel Cells
Communication Unit
Pag. 84
2011
Z
Z
Distributed Small
Fuel Cells
Autore: Paolo Pinceti
Wind Power
Plants
Z
Distributed Loads
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Sistemi efficienti di utenza
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Fornitura d’energia certa e conveniente
Automazione nella ricerca del
guasto. QMT motorizzati, affidabili,
esenti da manutenzione
Pag. 85
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Sistemi efficienti di utenza
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Atto 54/07:
“qualora l’impianto di produzione sia realizzato all’interno della proprietà di un
unico cliente finale anche da un soggetto diverso da quello finale e sia collegato
all’impianto del medesimo cliente, il trasferimento di energia elettrica prodotta alle
apparecchiature di consumo del cliente non si configura come attività di
distribuzione e pertanto per determinare l’energia immessa nella rete bisogna fare
riferimento alla sola energia elettrica misurata sul punto di connessione.”
B
Decreto Legislativo 115/08: gli oneri di
sistema, trasmissione, distribuzione, sono
determinati sulla base dell’energia
prelevata sul punto di connessione
“A” deve dare a “B” un “mandato esclusivo
senza rappresentanza” per la richiesta di
modifica del punto di connessione
A
Pag. 86
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
ALGORITMI
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Sistemi efficienti di utenza
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Produttore
B
EPROD
RETE
EOUT
Decreto Legislativo 115/08: gli oneri di
sistema, trasmissione, distribuzione, sono
determinati sulla base dell’energia
prelevata sul punto di connessione
“A” e “B” stipulano un contratto bilaterale
per la cessione dell’energia prodotta da A
che viene consumata da B.
EIN
ESTA
Sull’energia consumata da B e prodotta da A NON
sono dovuti gli oneri di rete.
Immaginando di suddividere il beneficio in maniera
uguale tra A e B, il risparmio per A è intorno al 5%
del costo dell’energia.
Utilizzatore
A
Pag. 87
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
La MT diventerà sempre più articolata,
flessibile, invasiva.
132kV / 15-20 kV
16-20-25-40 MVA
20 kV / 2000 A / 20 kA
uk = 10-12%
2
1
400A
630 kVA
7
3.1
7
4
3.2
5
5
7
630 kVA
I = 200A / Ik = 1…5 x I n
7
Pag. 88
2011
6
7
Autore: Paolo Pinceti
1. Trasformatore AT/MT
ƒ Dati generici per la distribuzione
2. Quadro di media tensione di cabina primaria
ƒ Distribuzione primaria
ƒ Integrazione con la distribuzione RMU
3. Sottostazione di trasformazione con
Ring-Main Unit
ƒ Distribuzione secondaria
ƒ Oggi in alcuni casi senza monitoraggio e/o
automazione
3.1 RMU con interruttore
3.2 RMU con sez. e fusibili
4/5 Generazione distribuita / Sistemi efficienti
ƒ Parchi eolici, fotovoltaici, biomasse, etc.
ƒ Direzione del flusso di energia variabile:
Necessario rilevare la direzione del corto
circuito!
Richiesti trafo con regolazione della tensione
ƒ Carico dei cavi / linee
ƒ Incremento della potenza di corto circuito
ƒ Necessarie regole e leggi per lo scambio di
energia
6/7 Cabine secondarie di configurazione rete
• Localizzazione dei guasti lungo linea
• Rimozione dei guasti e riconfigurazione della
rete
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Control Centre Software
ƒ SCADA Software (Only SCADA functions)
ƒ Energy Management Software
ƒ (SCADA + Energy Management
Applications)
SIPROTEC 7SJ80 CEI 0-16
Communication interfaces & SCADA:
IEC 61850; IEC 60870-5-103;
Substation Controller
PROFIBUS-DP; DNP 3.0; MODBUS RTU
IEC 61243-5 Voltage detecting systems (VDS)
IEC 60044-8 Electronic current transformers
▪ Collecting information via
communication links
▪ Intelligent multifunctional
protection devices
▪ Switchgear information
via protection relays
AMIS
Contatori
SICAM PAS
SICAM AK 1703
SIPROTEC 7SJ80 CEI 0-16
SICAM TM 1703 ACP
SICAM TM 1703 mic
alit
zion
n
u
F
bili
cala
s
i
n
zio
esta
r
p
àe
STAZIONE
QUADRO
SCOMPARTO
La MT dovrà avere un elevato grado di automazione e capacità di
comunicare attraverso protocolli standard.
Pag. 89
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
10000
I2
I1
1000
Ethernet /IP
DESIGO
I1
I2
In 400 A
In 400 A
IR 400 A
IR 160 A
tR 2,5 s
tR 2,5 s
Isd 8IR
100
tsd 0,2 s
Crescita della Building
Automation con integrazione
tra «elettrico» ed edificio
Isd 8IR
tsd 0,2 s
10
1
Ii =11 In
Ii = 6 In
ti =0,03s
ti =0,03s
0,1
0,01
0,001
100
1000
10000
100000
S7 300
ET 200
Pag. 90
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
India
Bureau of Standards indiana
(BIS)
Cina Standardization Administration of
China (SAC)
Stati Uniti American National
Standards Institute (ANSI)
Italia
Comitato Elettrotecnico Italiano (CEI)
Germania
Prodotti costruiti
e provati secondo
gli standard attuali
Protezione
dell’investimento
Deutsche Kommission Elektrotechnik
Elektronik Informationstechnik
DIN VDE (DKE)
Francia
Union tecnique de l'Electricité et de la
comunicazion (UTE)
Standardizzazione internazionale dei Quadri MT e
del sistema di automazione/comunicazione
Pag. 91
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector
MAI Lab
Measurement & Automation for
Industry
Università di Genova
Dipartimento Ingegneria Elettrica
Maggior continuità e qualità del servizio:
1)Nuove tecniche di protezione (distributore)
2)Sistemi Efficienti di Utenza
B
A
Pag. 92
2011
Autore: Paolo Pinceti
ED MV Energy Sector