M. de Nigris, L. Garbero, R. Chiumeo Giornata di Studio AEEG-CEI: Proposta di revisione della Norma 50160 Milano 1 luglio 2008 CESI RICERCA Contributo del sistema di monitoraggio della qualità della tensione in MT alla revisione della norma EN 50160 M. de Nigris, L. Garbero, R. Chiumeo Lavoro finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell’ambito dell’Accordo di Programma tra CESI RICERCA ed il Ministero dello Sviluppo Economico - D.G.E.R.M. stipulato in data 21 giugno 2007 in ottemperanza del DL n.73, 18 giugno 2007.

Monitoraggio della tensione nelle reti MT L’AEEG con il documento di consultazione del 6 aprile 2005 ha promosso una campagna di monitoraggio della qualità della tensione sulle reti di distribuzione MT: attività finanziata dalla Ricerca di Sistema prevista anche una partecipazione volontaria dei clienti, a condizioni agevolate La campagna di monitoraggio ha inizio ufficialmente nel febbraio 2006 CESI RICERCA

Presentazione del sistema monitoraggio della qualità della tensione delle reti MT

Monitoraggio della tensione nelle reti MT Caratteristiche della QT rilevate: ampiezza e squilibri della tensione di alimentazione buchi di tensione, interruzioni transitorie e brevi, variazioni rapide flicker e armoniche della tensione correnti e armoniche di corrente solo nel caso di installazioni presso i clienti MT CESI RICERCA

Caratteristiche del sistema monitoraggio 600 unità di misura distribuite sul territorio nazionale 400 su semisbarre MT in CP (campione statisticamente rappresentativo, 11% dell’intera rete) 200 in CS di clienti MT e distributori (campione statisticamente non rappresentativo, adesione alla campagna su base volontaria) sistema centrale raccolta e archiviazione dati sistema elaborazione e reporting QUEEN utilizzabile tramite sito web http://queen.ricercadisistema.it CESI RICERCA

Architettura del sistema monitoraggio CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Caratteristiche AdM Strumento di monitoraggio AdM: Classe A, così come definita dalla Norma CEI EN IEC 61000-4-30, per quanto riguarda le modalità di rilevazione ed elaborazione degli indicatori della QT Errore dello strumento di misura: non superiore allo 0,5% del fondo scala per le tensioni (Classe B) e 5% per le correnti nel caso di utilizzo di pinze amperometriche Requisiti d’incertezza sulla misura di tensione adeguati in MT, dove occorre considerare la presenza e il contributo dei TV CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Unità Periferica CESI RICERCA

Unità Periferica – AdM (Apparecchiatura di Misura) Analizzatore di Power Quality Modem GSM GPS modem GSM per la comunicazione dei dati al server centrale GPS per la sincronizzazione temporale CESI RICERCA

Il sistema web di consultazione QuEEN CESI RICERCA

Il sistema web di consultazione QuEEN Sito di consultazione risultati del monitoraggio accessibili via web http://queen.cesiricerca.it/ I titolari degli strumenti di misura (clienti e distributori) accedono tramite password ai dati di dettaglio e alle statistiche dei disturbi per i propri singoli punti di misura Il pubblico accede a QuEEN liberamente e può ottenere elaborazioni di dati aggregati tra gruppi di unità di misura sulla base di diversi criteri (regione, tipo rete, stato neutro, tensione nominale, ecc.) CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Interrogazione QUEEN CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Elaborazione richiesta CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Esito Aggregazioni CESI RICERCA

Sistema di monitoraggio MT – Esito Richiesta CESI RICERCA

Contributo del Sistema di monitoraggio MT al progetto di revisione della Norma EN50160

Il monitoraggio e il prEN 50160:2008 Variazione della tensione di alimentazione Buchi di tensione Sovraelevazione della tensione (swell) Interruzioni Variazioni rapide CESI RICERCA

Variazione della tensione di alimentazione Primo approccio: riduzione del limite di variazione V  10% : tutti conformi per il 95% t V  7,5% : qualcuno non conforme V  5% : molti non conformi CESI RICERCA

Variazione della tensione di alimentazione Approccio proposto nel prEN 50160:2008 il 100% di tutti i valori efficaci della tensione mediati sugli intervalli di 10 min presenti in almeno una settimana deve essere inferiore al limite superiore + 10% almeno il 99% dei valori efficaci della tensione mediati sugli intervalli di 10 min presenti in almeno una settimana deve essere deve essere superiore al limite inferiore – 10% e con non più di due successivi valori efficaci mediati sui 10 min al di sotto del limite inferiore – 10% Questo approccio è in corso di implementazione nei criteri di elaborazione ed aggregazione dati del Sistema di monitoraggio in MT (QuEEN) CESI RICERCA

Buchi di tensione Obiettivi superare la “limitazione” dell’attuale norma EN 50160 nella definizione della numerosità annua dell’evento (valori indicativi sull’ordine di grandezza atteso: il numero annuo di buchi di tensione può variare “da qualche decina fino a un migliaio”, senza peraltro fornire un'adeguata classificazione dell'evento in termini di durata e di tensione residua) correlare la classificazione dei buchi di tensione le caratteristiche di immunità delle apparecchiature. In tal modo la nuova classificazione permette l’individuazione di aree in cui è atteso che il disturbo non provochi o provochi il malfunzionamento dell'apparecchiatura. CESI RICERCA

La classificazione UNIPEDE Numero medio nazionale dei buchi di tensione per punto di misura (dati 2006) Nella classe di durata tra 20 e 100 ms vengono considerati i buchi di tensione relativi alle sole reti NC; per le classi di durata >100 ms sono stati aggregati tutti i punti di misura sulle cabine primarie. L'83% di eventi cade nella zona evidenziata in giallo CESI RICERCA

La classificazione UNIPEDE Numero medio nazionale dei buchi di tensione per punto di misura (dati 2007) Nella classe di durata tra 20 e 100 ms vengono considerati i buchi di tensione relativi alle sole reti NC; per le classi di durata >100 ms sono stati aggregati tutti i punti di misura sulle cabine primarie. L'85% di eventi cade nella zona evidenziata in giallo CESI RICERCA

Influenza attività temporalesca Numero medio settimanale - Reti a neutro compensato (20 marzo - 17 settembre 2006) CESI RICERCA

Influenza attività temporalesca Correlazione tra numero medio di buchi di tensione per settimana e densità dei colpi di fulmini al suolo (20 marzo - 17 settembre 2006) CESI RICERCA

Influenza struttura di rete Effetto della tipologia delle reti sul numero medio per punto di misura di buchi di tensione registrati nel 2007 Essendo molto diversi il numero di punti di misura per ciascuna tipologia di rete, i risultati hanno diversi livelli di confidenza statistica. Ciononostante, il risultato riportato in tabella è coerente con quanto si poteva ragionevolmente attendere (un maggior numero totale di buchi di tensione per reti aeree). CESI RICERCA

Influenza estensione di rete Reti a neutro compensato: effetto dell’estensione delle reti sul numero medio per punto di misura di buchi di tensione registrati nel 2007 L’esame dei risultati conferma l'attesa dipendenza del numero di buchi di tensione dall'estensione della rete (ad un aumento dell'estensione della rete corrisponde un aumento del numero totale di buchi di tensione), anche se occorre tenere presente che la significatività statistica dipende dal numero di punti di misura aggregati per ciascuna classe di estensione delle reti. CESI RICERCA

Influenza livello di tensione Numero totale di buchi di tensione per punto di misura in reti a neutro compensato (NC) e in tutte le reti monitorate (NC+NI), per diverse tensioni nominali delle reti Reti NC+NI (durate > 100 ms) Reti NC Tensione nominale della rete (kV) N° di punti di misura aggregati Numero totale di buchi di tensione per punto di misura 10 14,3 28,2 (  4 ) (*) 15 155,1 39,5 68,5 67,8 20 169,7 115,0 108,3 198,2 (*) Il dato non è disponibile perché il numero di punti aggregati è  4. Il numero dei buchi di tensione nelle reti cresce al crescere della tensione nominale, con un salto ragguardevole passando da 15 kV a 20 kV CESI RICERCA

Una nuova classificazione dei buchi di tensione Curva di immunità di riferimento definita in base ai livelli prova classe 2 (a) e 3 (b) secondo CEI EN 61000-4-11 (apparecchiature con correnti di fase inferiori a 16 A) IEC 61000-4-34 (apparecchiature con correnti di fase superiori a 16 A) (a) (b) CESI RICERCA

Risultati 2007 secondo la nuova classificazione dei buchi di tensione Numero medio nazionale dei buchi di tensione per punto di misura Le celle gialle corrispondono all'immunità definita per la classe 2 (51% di eventi); le celle gialle+verdi all'immunità per la classe 3 (82% di eventi) CESI RICERCA

Analisi su base regionale (reti NC - dati 2007) Numero medio annuo di buchi di tensione per regione (semisbarre MT in reti a neutro compensato). (FVG = Friuli Venezia Giulia; TAA = Trentino Alto Adige) CESI RICERCA

Analisi su base regionale con riferimento alle classi di immunità (reti NC – dati 2007) CESI RICERCA

Swells (sovraelevazioni di tensione) Cosa dice la norma La misura e i criteri di elaborazione e di aggregazione delle sovraelevazioni di tensione sono in corso di implementazione nel Sistema di Monitoraggio in MT (QuEEN) CESI RICERCA

Interruzioni della tensione di alimentazione Cosa dice la norma Interruzioni lunghe (> 3 min): CEER Benchmarking Report on Quality Supply Interruzioni brevi ( 3 min): introduzione delle interruzioni transitorie (VSI) o microinterruzioni nei criteri di aggregazione degli eventi CESI RICERCA

Interruzioni della tensione di alimentazione Il Sistema di monitoraggio in MT (QuEEN) già prevede la suddivisione tra interruzioni brevi e transitorie CESI RICERCA

Variazioni rapide di tensione Cosa dice la norma viene fornita la definizione delle variazioni rapide di tensione e si rimanda alla EN 61000-3-3 per maggiori informazioni sia la EN 61000-3-3 che la EN 61000-4-30 non forniscono un criterio univoco e definito per la misura delle variazioni rapide l’ampiezza delle variazioni di tensione nei sistemi in MT , in condizioni di normale esercizio, generalmente non supera 4% di Uc, ma variazioni di breve durata fino a 6% di Uc possono verificarsi alcune volte durante la giornata CESI RICERCA

Variazione rapida : CEI EN 61000-4-30 “Brusca transizione nella tensione efficace tra due condizioni stazionarie" CESI RICERCA

Variazioni rapide di tensione Criterio implementato nel Sistema di monitoraggio MT Oltre alla variazione U si individuano i valori di tensione Ue1 e Ue2, i rispettivi istanti di accadimento (te1, te2) e la durata complessiva della variazione (t2-t1) CESI RICERCA

Variazioni rapide di tensione Caratterizzazione dei carichi che producono variazioni rapide della tensione in termini di parametro Kt La variazione di potenza Sutente richiesta nel funzionamento ordinario è in generale funzione della tipologia specifica dell’utenza e causa variazioni rapide di tensione nel nodo di consegna È possibile confermare o rivedere le ipotesi sui Kt a partire da rilievi sperimentali e statisticamente significativi? CESI RICERCA

Analisi dei punti di misura “lungo linea” La scelta dei nodi del sistema di monitoraggio è adeguata ai fini della conferma sperimentale di Kt? Analisi dei punti di misura “lungo linea” Per la conferma sperimentale dei valori di Kt occorrerebbe ridefinire l’installazione delle unità di misura cercando una rappresentazione statisticamente significativa delle diverse taglie e tipologie di utenza MT CESI RICERCA

Conclusioni Il Sistema di monitoraggio italiano in MT è in esercizio da 2 anni già secondo le linee guida sulle campagne di misura del prEN 50160 È previsto un prolungamento della campagna di misura per altri 2 anni al fine di verificare l’effetto dell’azione regolatoria sulla qualità della tensione È in corso di implementazione nei criteri di elaborazione ed aggregazione dati del Sistema di monitoraggio l’integrazione delle indicazioni contenute nel prEN 50160 Si stanno sperimentando nuove tecniche per incrementare ulteriormente l’affidabilità dei dati e le metodologie di misura della qualità della tensione nei sistemi in MT Si stanno mettendo a punto nuove metodologie di elaborazione statistica dei dati per approfondire ulteriormente l’influenza dei parametri di rete sulla qualità della tensione Si sta valutando la fattibilità dell’estensione del monitoraggio in alcuni punti della rete di bassa tensione al fine di correlare i parametri della qualità con quelli in media tensione CESI RICERCA