Correlazioni tra dati meteorologici e capacità di trasporto

Meteorologia e sistema elettrico
Correlazioni tra dati meteorologici e
capacità di trasporto delle linee
Giovanni Pirovano
CESI
19 marzo 2003
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Influenza dei parametri meteo
La temperatura dei conduttori delle linee aeree
è funzione dei parametri meteorologici:
U
Temperatura ambiente
U
Irraggiamento solare
U
Velocità del vento
U
Direzione del vento
U
Pressione atmosferica, pioggia, umidità, ecc.
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Influenza della velocità del vento
120
Temperatura (°C)
100
Corrente = 1100 A
80
Temperatura conduttore
60
40
20
Temperatura ambiente
0
0 0.55
2
4
6
8
10
Velocità vento (m/s)
Temperatura del conduttore ACSR 31.5 mm in funzione
della velocità del vento
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Influenza della direzione del vento
120
Temperatura conduttore
Temperature (°C)
100
80
Corrente = 1100 A
60
Vel. vento=0.55 m/s
Temperatura ambiente
40
20
0
0
20
40
60
Direzione vento (°)
80
Temperatura del conduttore ACSR 31.5 mm in funzione
della direzione del vento
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Limiti alla temperatura dei conduttori
U
U
può determinare una eccessiva dilatazione
termica del conduttore con conseguente
riduzione dei franchi sul suolo e sulle opere
attraversate (rischio di scarica)
può determinare la progressiva riduzione del
carico di rottura del conduttore
(invecchiamento)
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Metodi per l’individuazione della
portata in corrente di una linea
U
Metodo deterministico (metodo classico)
U
Metodo probabilistico (es. norma CEI 11-60)
U
Metodo RTM (Real Time monitoring):
monitoraggio in tempo reale della temperatura
della linea e previsione della massima capacità
di trasporto
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Metodo deterministico
(metodo classico)
Temperatura massima ammissibile per il conduttore
Caratteristiche
conduttore
Temperatura ambiente
Velocità del vento
Irraggiamento
Ragionevolmente al peggio
19 marzo 2003
Modello termico
Massima corrente ammissibile
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Metodo probabilistico (norma CEI 11-60)
Temperatura ambiente
Velocità/direzione vento
Irraggiamento solare
Serie valori contemporanei
Corrente nei conduttori
Modello termico
Criteri progetto
linea
Durata (probabilità) temperature del conduttore
Probabilità variazione di freccia
Rischio di scarica
accettabile
19 marzo 2003
Invecchiamento
del conduttore
si
no
accettabile
si
no
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Dati meteorologici
U
U
U
U
Analisi di serie storiche dei dati meteorologici
misurate da stazioni meteorologiche dislocate
sul suolo Italiano
Dati relativi ad uno stesso arco di tempo di
durata significativa
Dati rappresentativi delle zone climatiche A e
B in cui è suddivisa Italia
Dati suddivisi per periodo climatico dell’anno
(caldo-freddo)
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Individuazione delle distribuzioni delle
temperature dei conduttori
Probabilità degli even
18
16
Corrente: 2700 A
14
12
10
Zona B
Periodo C
8
6
4
2
0
0-5 5-10 1015
1520
2025
2530
3035
3540
4045
4550
5055
5560
6065
6570
7075
7580
8085
Temperatura [°C]
Distribuzioni di temperatura per prefissati valori di corrente di linea
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Interpolazione delle distribuzioni delle
temperature dei conduttori
60
55
Temperatura media (°C)
Densità di probabilità (1/5°C)
1
0,1
0,01
0,001
50
45
40
35
0,0001
0
20
40
60
Temperature (°C)
80
100
30
500
600
700
800
900
1000
Corrente (A)
Distribuzioni caratterizzate tramite media e deviazione standard
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Determinazione delle portate al limite
termico a pari rischio di scarica
Tensione nominale
della linea
(kV)
tp
I
fp
d
P(f>fp)
f
Portate in corrente del conduttore di riferimento I0
(A)
Zona A
Zona B
Periodo C Periodo F Periodo C Periodo F
380
740
985
680
770
220
665
905
610
710
132-150
620
870
575
675
Valori di portata per livello di tensione, zona climatica e periodo stagionale
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Caratterizzazione statistica delle
condizioni meteo relative a una linea
U
U
I dati meteo usati nella CEI 11-60 sono in
media rappresentativi delle due aree climatiche
(A e B) in cui è suddivisa l’Italia
Per incrementare la capacità di trasporto
(uprating) di una linea (o di un’area) è possibile
misurare (per un arco di tempo significativo) le
effettive condizioni meteorologiche della zona
(es. linee montane di interconnessione, linee in
zone ventose, ecc..)
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Stazione meteorologica (postazione isolata)
Sensori e pannello
solare
Ventola di
raffreddamento
Sistema di acquisizione
Griglia di
raffreddamento
Datataker DT50
e PC Card
Scaricatori
Morsetteria
Modem
Manager
Modem
GSM
Regolatore
di carica
Batteria
19 marzo 2003
Area passaggio cavi
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Sistema di monitoraggio della capacità di
trasporto (Real Time Monitoring)
Stazione
meteo
Elaboratore
remoto
FRANCO AL SUOLO
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CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Calibrazione modello termico
Confronto temperatura
calcolata - temperatura
misurata in presenza di
forti variazioni
(intensità/direzione)
della velocità del vento
Andamento della velocità
e della direzione del
vento
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Calibrazione modello termico
Confronto temperatura
calcolata - temperatura
misurata in presenza di
pioggia
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Previsione a breve termine della massima
capacità di trasporto della linea
Previsione di portata ad 1 ora
1800
Corrente [A]
1600
Corrente limite per invecchiamento
conduttori e giunti
1400
1200
1000
Corrente relativa a Temperatura di
riqualifica della Linea = 80°C
800
600
0,00
3,00
6,00
9,00
12,00
15,00
18,00
21,00
24,00
Sulla base dei dati
meteorologici
ricevuti mediante
collegamento
Internet (TCP/IP) e
sulla base della
corrente
transitante è
possibile effettuare
previsioni di portata
(fino a un’ora).
Ora
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Previsione dei parametri meteo per la
valutazione del carico massimo della linea
Previsioni di portata delle linee fino a 24 ore con
sistema informativo meteorologico di CESI-Meteo
Impiego del Modello meteorologico Mephysto per
valutazione dei parametri meteo su scala locale
Griglia del modello
Mephysto (massima
risoluzione)
46.0
45.0
44.0
8
19 marzo 2003
9
10
11
12
13
14
15
16
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Previsione dei parametri meteo per la
valutazione del carico massimo della linea
La portata della linea può essere stimata sulla
base dei dati forniti dalla previsione
U
Temperatura ambiente
U
Copertura nuvolosa
U
Velocità del vento
U
Possibilità di pioggia
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Previsione dei parametri meteo a 24 ore:
temperatura ambiente
Temperatura ambiente [°C]
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
Brugherio
5.00
Mephysto
0.00
01
20
0/
/1
24
01
20
0/
/1
17
01
20
0/
/1
10
01
20
0/
/1
03
01
20
9/
/0
26
01
20
9/
/0
19
01
20
9/
/0
12
01
20
9/
/0
05
Giorno
19 marzo 2003
CESI
Meteorologia e sistema elettrico
Previsione dei parametri meteo per la
valutazione di portata fino a 24 ore
U
U
U
La previsione può essere focalizzata su linee
specifiche di particolare importanza
La previsione a 24 ore può ridurre la
necessità di programmare la messa in servizio
di impianti a basso merito/alto costo.
Consente una migliore programmazione
dell'utilizzo e del fuori servizio degli impianti
19 marzo 2003
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