Dipartimento di Elettrotecnica Il sistema italiano della qualità della tensione sulle reti MT: struttura, funzionalità e qualità della misura A. FERRERO Qualità della tensione nelle reti elettriche in Italia: il sistema italiano di monitoraggio delle reti MT 3 luglio 2006, Milano Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 1 Modelli per gli scenari del sistema elettrico italiano CESI Walter Grattieri Presentazione dello Stato di Avanzamento della RdS al giugno 2004

Qualità della misura – Indice presentazione Dove e cosa misurare I dispositivi di misura L’Apparecchiatura di Misura I trasduttori Incertezza I trasduttori: un problema aperto Uno sguardo al futuro Contratti per la qualità? Problematiche aperte Presentazione dello Stato di Avanzamento della RdS al giugno 2004

Dove misurare? AT MT BT Problematiche sufficientemente note e monitorate Altri progetti di monitoraggio in corso Molti problemi di PQ si originano in MT Necessità di monitorare un minor numero di nodi per avere risultati significativi Maggiori problemi di misura Maggior esperienza Problemi di PQ più diffusi e diversificati Minori problemi di misura Necessità di monitorare un elevato numero di nodi per avere risultati significativi

Cosa misurare Ampiezza e variazione della tensione di alimentazione Flicker Buchi di tensione Interruzione della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Armoniche – tensione Armoniche – corrente (solo per installazioni presso i clienti finali)

Cosa misurare Ampiezza e variazione della tensione di alimentazione Flicker Buchi di tensione - durata > 100 ms Interruzione della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Armoniche – tensione Armoniche – corrente (solo per installazioni presso i clienti finali)

Cosa misurare Ampiezza e variazione della tensione di alimentazione Flicker Buchi di tensione - durata > 100 ms Interruzione della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Armoniche – tensione Armoniche – corrente (solo per installazioni presso i clienti finali)

Cosa misurare Ampiezza e variazione della tensione di alimentazione Flicker Buchi di tensione - durata > 100 ms Interruzione della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Armoniche – tensione Armoniche – corrente (solo per installazioni presso i clienti finali)

I dispositivi di misura Entrambi contribuiscono alla qualità della misura Non possono essere trascurati i contributi all’incertezza

L’Apparecchiatura di Misura E’ basata sull’elaborazione numerica dei segnali in ingresso Se: i segnali hanno banda di frequenza limitata superiormente; la frequenza di campionamento soddisfa il teorema del campionamento; la frequenza di campionamento è sincrona con la frequenza di rete, un sistema di misura basato sull’elaborazione numerica di segnali lavora nelle condizioni teoriche ottimali di errore minimo

L’Apparecchiatura di Misura - Incertezza L’AdM impiegata lavora nelle condizioni ottimali prima riportate. Non è stato possibile verificare in laboratorio l’incertezza associata alle varie grandezze misurate. Sulla base dell’esperienza, è possibile stimare un incertezza estesa tra lo 0.2% e lo 0.5% del fondo scala sulle misure di tensione: ampiezza rms componenti armoniche

L’Apparecchiatura di Misura - Incertezza Meno immediata la stima dell’incertezza sulla durata degli eventi. Dipende: dall’accuratezza del clock sincronizzazione GPS dalle modalità di trigger valore rms aggiornato ogni semiperiodo risoluzione di soli 10 ms Se necessario può essere migliorata adottando modalità di trigger più evolute.

L’Apparecchiatura di Misura - Incertezza Misure di corrente Potenzialmente la stessa incertezza stimata per le misure di tensione. Penalizzata dai trasduttori dell’AdM TA interni di tipo tradizionale pinze amperometriche Può essere migliorata utilizzando trasduttori interni non convenzionali TA a flusso zero

I trasduttori Sono impiegati tradizionali TV e TA per MT Problema: TV in classe 0.5 TA in classe 0.5 + pinze amperometriche in classe 5 Problema: la classe di precisione dei trasduttori è garantita alla sola frequenza nominale (50 Hz) Ci si deve porre il problema di capire quali misure hanno un’incertezza accettabile, e quali no

I trasduttori – Comportamento in frequenza La risposta in frequenza di TV e TA non è piatta: La settima armonica di tensione ha valori inferiori all’incertezza estesa a frequenza nominale Nel caso dei TV possono essere presenti risonanze a frequenze vicine a quelle armoniche di interesse. Le risonanze possono essere eccitate da variazioni veloci della tensione primaria (buchi di breve durata, disturbi transitori): nascono oscillazioni sul secondario; errori nella classificazione dei disturbi; errori nella determinazione della durata di un evento.

Quali le misure accettabili? Variazioni di tensione Flicker Interruzioni della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Buchi di tensione

Quali le misure accettabili? Variazioni di tensione Flicker Interruzioni della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Buchi di tensione I TV tradizionali hanno un altro problema che può pregiudicare la qualità della misura: la saturazione

Il problema della saturazione In cabina i TV sono collegati a stella. Ai morsetti dell’AdM sono riportate le tensioni di fase. Le concatenate sono ricostruite sulla morsettiera dell’AdM. L’AdM elabora le concatenate ricostruite in questo modo Cosa può succedere in caso di guasto monofase con apertura/richiusura dell’interruttore in cabina primaria?

TV ideali – Nessuna saturazione Tensioni di fase Tensioni concatenate

TV reali – Effetto della saturazione Tensioni di fase Tensioni concatenate Viene rilevato un buco di tensione inesistente

Le possibili soluzioni Utilizzare trasduttori non convenzionali. Acquisire le tensioni di fase: in presenza di dissimmetria tra semionda positiva e negativa non procedere con le misure; altrimenti determinare per via numerica le tensioni concatenate a partire da quelle di fase acquisite Richiede solo modifiche di cablaggio e una modifica al software di elaborazione.

Prospettive future Queste metodologie ed apparecchiature di misura sono utilizzabili per i contratti per la qualità? Non sono in classe A Serve? Serve misurare tutti i parametri previsti dalla norma? E’ utile dare prescrizioni cogenti sull’incertezza di misura a livello normativo, o è più utile convenire tra le parti un valore di incertezza obiettivo, in funzione del livello di qualità richiesto? In linea di principio, strumenti simili a quello analizzato sono utilizzabili per i contratti per la qualità.

I trasduttori I trasduttori attualmente impiegati (TV e TA) sono l’anello debole della catena di misura. Non hanno caratteristiche metrologiche adeguate per gran parte delle misure di PQ. In qualche caso sono metrologicamente pericolosi! Esistono soluzioni alternative valide, sicuramente a livello prototipale, ma anche già in commercio. Sarebbe opportuno considerare con attenzione le specifiche dei trasduttori, in vista di una sostituzione graduale di quelli attuali con soluzioni alternative.

Da dove arrivano i disturbi? Se si misura la PQ, è perché esiste un problema di PQ. La rete distribuisce i disturbi a tutti gli utenti. Individuare i disturbi è il primo passo. Individuare chi ne è responsabile dovrebbe essere il secondo passo. Non è semplice Sono ancora necessarie indagini teoriche e sperimentali Sarebbe utile partire per tempo, per non trovarsi senza strumenti quando si presenterà il problema