07_Selettività logica per la rete di distribuzione A2A_Dede Massa

LA SELETTIVITA’ LOGICA PER L’AUTOMAZIONE DI RETE NEL PROGETTO S.C.U.O.LA.
Alessio Dedè – Giovanni Massa
Unareti SpA
Partner di progetto:
Finanziato da: In collaborazione con: Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Evoluzione Rete Elettrica
 Diffusione delle Risorse Energetiche Distribuite ad ogni
livello della rete elettrica
 Inversione dei flussi di potenza in determinati orari della giornata
 Aleatorietà dei flussi di potenza in caso di fonti rinnovabili non
programmabili
 Previsione di incremento dell’impiego futuro di auto
elettriche
 Modifica della connessione dei carichi e della loro distribuzione
temporale
 Utilizzo di sistemi di condizionamento per aumentare il
comfort
 Carichi con variazioni stagionali per il riscaldamento e/o
raffrescamento
 Cucine e sistemi per l’acqua calda sanitaria con variazioni orarie
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Evoluzione Rete Elettrica
 Sistemi di generazione controllabili anche da parte del
distributore
 Gestione dei flussi di potenza da generazioni distribuite
anche in caso di guasto sulla rete di distribuzione
 Possibilità di modulare l’azione dei sistemi di ricarica EV
 Politiche di Demand‐Response per influenzare i consumi
degli utenti secondo le esigenze di rete
 Aumento della qualità del servizio verso l’utente finale
 ….
Roadmap per la Smart‐Grid...
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Evoluzione Rete Elettrica… Ieri
Cabina Elettrica
Intelligenza
Cabina
Sistemi di
Rilevamento
guasti
Rete Elettrica Distributore
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Meter
Consumi
Elettrodomestici
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Evoluzione Rete Elettrica… Domani
Borsa
Elettrica
Previsioni
e rilievi
Meteo
Energy
Management
Cabina Elettrica
Prosumer
Intelligenza
Cabina
Sistemi
di protezione
PV
Inverter
Home
Gateway
Smart
Plug
Smart
Meter
PV
Rete Elettrica Distributore
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Smart Meter
Scambio
Ricarica VE
Elettrodomestici Azionabili da Remoto
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Evoluzione Rete Elettrica… Domani
Borsa
Elettrica
Previsioni
e rilievi
Meteo
Energy
Management
Cabina Elettrica
Prosumer
Intelligenza
Cabina
Sistemi
di protezione
PV
Inverter
Home
Gateway
Smart
Plug
Smart
Meter
PV
Rete Elettrica Distributore
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Smart Meter
Scambio
Ricarica VE
Elettrodomestici Azionabili da Remoto
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Gestione del guasto di rete
Apertura in Cab. Primaria e disalimentazione
dell’intera linea
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Gestione del guasto di rete
 Disconnessione di intere linee in caso di guasto in un
tratto specifico della rete
Elevato numero di utenti coinvolti
 Necessità di numerose operazioni anche «manuali»
per l’isolamento del guasto ed il ripristino del servizio
Tempi lunghi di intervento e ripristino del servizio
 Nuovi sistemi automatici per l’isolamento del guasto
ed il ripristino rapido del servizio
 Migliorare le qualità del servizio
 Ridurre le sollecitazioni per gli asset
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Apertura Linea solo per il tratto guasto
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Contro‐
Alimentazione
Selettività Logica del Tronco Guasto
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Selettività Logica del Tronco Guasto
 Coordinamento tra IED (Intelligent Electronic
Devices) per consentire il comando di apertura del
dispositivo più vicino al guasto
 Interscambio dei messaggi basato su soluzioni
standard per garantire:
 Scalabilità
 Modularità
 Interoperabilità
IEC 61850
MMS + GOOSE
 Infrastruttura di comunicazione «a bassa latenza»
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Selettività Logica del Tronco Guasto
Vincolo: estinzione del guasto fase‐fase entro 150 ms
 Rilevamento guasto TDT= 30 ms
 Apertura interruttore Tcrb = 70 ms
 Ritardo intenzionale per selettività logica Td_lg < 50 ms
 tempo di generazione del GOOSE TGEN
 tempo di comunicazione ed elaborazione del GOOSE TCOMM TELAB
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Dimostratore SCUOLA
 Feeder ad anello sotteso alla Cabina Primaria «Est»  IED di terze parti (test di interoperabilità)
 Gateway multi‐protocollo e SCADA locale
 Cabine Secondarie automatizzate
 Quadri di alimentazione con batterie monitorati  IED Thytronic (IEC 61850 MMS‐GOOSE)
 Scomparti Interruttore
 Terna di sensori combinati
 Toroide omopolare per maggiore precisione
 Industrial PC per monitoraggio e controllo locale
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Dimostratore SCUOLA
15kV
15kV
CP <<Est>>
IED_L1
IED_L2
Contro‐Alimentazione
Blocco
Apertura
Interruttore
e Richiusura
Disservizio per Isolamento Tronco Guasto
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Dimostratore SCUOLA
15kV
15kV
CP <<Est>>
IED_L1
Blocco
Mancata Apertura
per blocco Interruttore
IED_L2
In caso di fallimento scatto remoto, protezione cronometrica per garanzia estinzione guasto Scatto Remoto
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Dimostratore SCUOLA
Comunicazione CP ↔ CS ‐ Round Trip Time [ms]
Media
8.08
Deviazione Standard
3.96
Massimo
36.60
36.6 msec
8.08 msec
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Risultati
Caratterizzazioni di laboratorio
Al netto del tempo di apertura dell’interruttore
Funzioni testate:
• Richiusura Automatica
• Selettività Logica
• Riconfigurazione
Per guasti:
• Corto Fase‐Fase
• Direzionale Fase‐Terra
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Risultati – Richiusura Automatica
CS09_08
CS09 CS09_10
CS13_12
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati – Richiusura Automatica
CS09_08
CS09 CS09_10
CS13_12
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Richiusura Automatica
CS09_08
CS09 CS09_10
CS13_12
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Richiusura Automatica
CS09_08
CS09 CS09_10
CS13_12
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati – Selettività
CS09_08
CS09 CS09_10
CHIUSO
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CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati – Selettività
CS09_08
CS09 CS09_10
CHIUSO
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CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati – Selettività
CS09_08
CS09 CS09_10
CHIUSO
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CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati – Selettività
CS09_08
CS09 CS09_10
CHIUSO
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CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Selettività
CS09_08
CS09 CS09_10
CHIUSO
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CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Riconfigurazione
CS09_08
CHIUSO
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CS09 CS09_10
CHIUSO
CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Riconfigurazione
CS09_08
CHIUSO
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CS09 CS09_10
CHIUSO
CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Riconfigurazione
CS09_08
CHIUSO
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CS09 CS09_10
APERTO
CS13_12
CHIUSO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Riconfigurazione
CS09_08
CHIUSO
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CS09 CS09_10
APERTO
CS13_12
APERTO
CS13
CS13_14
APERTO
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Risultati – Riconfigurazione
CS09_08
CHIUSO
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CS09 CS09_10
APERTO
CS13_12
APERTO
CS13
CS13_14
CHIUSO
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Risultati ‐ Alcune Immagini
Banco Interoperabilità Brescia
Sistema
Alimentazione
Ausiliaria
Configurazione e Test
Milano
Armadio Protezione Brescia
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Risultati ‐ Alcune Installazioni
Sensori Combinati
Scomparti MT
Panoramica CS
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Ausiliari Alimentazione
Pagina SCADA Centro di Controllo
Esempio CS SCUOLA in esercizio
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Agenda
 Evoluzione della Rete Elettrica
 Gestione del guasto di rete
 Selettività Logica del Tronco Guasto
 Dimostratore SCUOLA
 Risultati
 Conclusioni
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Conclusioni
 Implementazione di un sistema di automazione per la selettività logica del tronco guasto
 Validazione delle logiche di selettività e contro‐
alimentazione in laboratorio
 Installazione dei sistemi in campo e connessione dei sistemi in modalità «telecontrollo»
 Supervisione delle logiche di selettività «in bianco» per valutazione impatto sull’esercizio «reale» della rete
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Grazie per l’attenzione
[email protected]
Selettività e Contro‐Alimentazione
Considerando la riconfigurazione di rete…
Disservizio delle sole utenze tra CSn e CSn+m
Apertura da protezione per interruzione guasto
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Chiusura per rialimentazione
tronco sano
Apertura da protezione per sezionamento tronco guasto
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Problematiche ed Esigenze
 Numero di Interruzioni per utente (N)
 Durata delle interruzioni per utente (D)



N
n
i 1
Ui
U tot


;D 
n
m
i 1
j1
U tot
U i, j t i, j




n = numero di interruzioni per anno
m = numero di gruppi di utenza coinvolti da interruzioni della stessa durata
Ui = numero di utenti coinvolti nella ima
interruzione
Ui,j = numero di utenti coinvolti nella i‐esima
interruzione e relativi al j‐esimo cluster
ti,j = durata dell’interruzione per il cluster Ui,jj
Utot = numero di utenti alla fine dell’anno
Premi/Penalità se l’indicatore N – valutato esclusivamente per interruzioni brevi e lunghe – e l’indicatore D – valutato solo per interruzioni lunghe – non superano/superano una soglia variabile in funzione della densità territoriale degli utenti
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Selettività e Contro‐Alimentazione
Estinzione del guasto fase‐fase entro 150 ms:
 Rilevamento guasto TDT: 30 ms
 Apertura interruttore Tcrb : 70 ms
 Ritardo intenzionale per selettività logica Td_lg : < 50 ms
 Tempo di generazione del GOOSE TGEN
 Tempo di comunicazione e elaborazione del GOOSE TCOMM+TELAB
Interruttori rapidi
150
_
_
Rete di comunicazione a bassa latenza
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Telecontrollo e Automazione
 Quale miglioramento apporta il telecontrollo?
GM1
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Diapositiva 45
GM1
Aggiornare?
Giovanni Massa; 16/06/2016