Date post: | 01-May-2015 |
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A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica CESI1
Modelli per gli scenari del sistema elettrico italiano Walter Grattieri
Il sistema italiano della qualità della tensione sulle reti MT: struttura, funzionalità e qualità della misura
Qualità della tensione nelle reti elettriche in Italia: il sistema italiano di monitoraggio delle reti MT
3 luglio 2006, Milano
A. FERRERO
Politecnico di MilanoDipartimento di Elettrotecnica
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
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
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
Dove misurare?
• AT
• MT
• BT
• Problematiche sufficientemente note e monitorate
• Altri progetti di monitoraggio in corso
• Problemi di PQ più diffusi e diversificati• Minori problemi di misura• Necessità di monitorare un elevato numero
di nodi per avere risultati significativi
• 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
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
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)
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
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)
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
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)
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
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)
A. FerreroPolitecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
I dispositivi di misura
• Entrambi contribuiscono alla qualità della misura
• Non possono essere trascurati i contributi all’incertezza
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Dipartimento di Elettrotecnica
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
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Dipartimento di Elettrotecnica
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
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Dipartimento di Elettrotecnica
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.
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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
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I trasduttori
• Sono impiegati tradizionali TV e TA per MT– 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 accettabileaccettabile, e quali no
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Dipartimento di Elettrotecnica
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.
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Dipartimento di Elettrotecnica
Quali le misure accettabiliaccettabili?
• Variazioni di tensione
• Flicker
• Interruzioni della tensione di alimentazione
• Squilibrio della tensione
• Buchi di tensione
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Dipartimento di Elettrotecnica
Quali le misure accettabiliaccettabili?
• 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
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Dipartimento di Elettrotecnica
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?
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Dipartimento di Elettrotecnica
TV ideali – Nessuna saturazione
• Tensioni di fase• Tensioni concatenate
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TV reali – Effetto della saturazione
• Tensioni di fase• Tensioni concatenate
Viene rilevato un buco di tensione inesistente
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Dipartimento di Elettrotecnica
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.
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Dipartimento di Elettrotecnica
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 obiettivoincertezza 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.
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Dipartimento di Elettrotecnica
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 pericolosipericolosi!
• 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.
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Dipartimento di Elettrotecnica
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 strumentistrumenti quando si presenterà il problema