Smart grid 4 novembre
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Smart grid 4 novembre Smart grid 4 novembre Presentation Transcript

  • Criticità funzionali per generatori sincroni connessi al sistema di distribuzione in media tensione Micaela Caserza Magro Paolo Pinceti Maurizio Vanti Mailab – DINAEL Università degli studi di Genova Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Torino, 3-4 novembre 2011
  • Introduzione Serie di guasti su un sistema di generazione Ricerca delle cause• Simulazione di sistemi elettrici a generazione distribuita• Analisi dei guasti• Analisi degli effetti dei guasti sui generatori rotanti• Analisi dell’efficacia dei sistemi di protezione esistenti• Verifica dell’esistenza di soluzioni alternativa
  • Smart grid, un futuro idilliaco? • Smart grid • Generazione distribuita • Fonti rinnovabili • Attenzione alle facili illusioni!!!!!!!! View slide
  • I problemi delle smart grid• Sistema di distribuzione MT e BT attivo• Aleatorietà dell’assetto della rete• Generatori di piccola taglia• Sistema di protezioni complesso• Numero dei guasti elevato• Instabilità del sistema• Perturbazioni significative in caso di guasti View slide
  • Reti MT estese con generazione • Ridotta potenza di cortocircuito• Eolico • Linee lunghe• Fotovoltaico • Carichi ridotti• Biomasse • Massima frequenza di guasto• Elevata probabilità di guasti con limitate correnti di corto circuito• Buchi di tensione in sottostazione• Valori di tensione tali da non far intervenire le protezioni del generatore• Perturbazioni propagate al generatore
  • Buco di tensione Guasto fase - fase 4 x 10 3000 5 4 torque current 4 2000 3 Test A/C/E 1km Test B/D/F 1km voltage 3 1000 2 2 Torque [p.u.]Current [A] Voltage [V] 0 1 1 0 -1000 0 -1 -2000 -1 -2 Perturbazione della -3000 -2 -3 9.95 10 10 10.1 10.05 10.2 10.1 10.3 10.15 10.4 10.2 10.5 10.25 10.6 10.3 10.7 10.3510.8 10.410.9 coppia elettromagnetica del 9.95 10 10.05 10.1 10.15 10.2 10.25 10.3 10.35 10.4 Time [S][S] Time Time [S] generatore Corrente di macchina Tensione SSE 20 kV
  • Esempio di connessione MT Step-up SSE MTtorque current Test B/D/F 1km Test A/C/E 1km voltage Rete AT Possibili guasti Grandezze di interesse Generatore ed ausiliari
  • 4 Oscillazione di coppia 1 2F 20kV 3F 20kV 1F terra 150kV 3 2F 150kV 2F terra 150kV 3F 150kV 3F terra 150kVCoppia elettromeccanica [p.u.] 2 1 0 -1 -2 10 10.05 10.1 10.15 Tempo [s]In relazione a diversi tipi di guasto sulla rete AT ed MT
  • Oscillazione di coppia 2 4 Guasto bifase su rete MT picco positivo Guasto bifase su rete MT picco negativo Guasto trifase su rete MT picco positvo Picco massimo di coppia e.m. durante il corto circuito [p.u.] 3 Guasto trifase su rete MT picco negativo 2 1 0 -1 -2 -3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Posizione del guasto sulla rete MT [km]In relazione alla posizione ed alla tipologia di guasto MT
  • Registrazione evento distruttivo Rottura del giunto Guasto fase-fase Guasto verso terra
  • Protezioni tradizionali Massima intensità dell’oscillazione già nel primo ciclo < 20 ms E’ necessario intervenire nell’arco di qualche msRisposta del Comunicazione (IEC 61850) Apertura interruttore relè>40 ms 100 ms 50÷70 ms Le protezioni attualmente in uso non garantiscono tempi di intervento adeguati a questo tipo di eventi!!!!
  • Soluzioni innovative - SCB• Static Circuit Breakers – interruttore costituito da dispositivi a semiconduttore (IGBT,GTO) – Segnale di trip generato dal sistema di controllo – Tempi di intervento pari a 1÷2 ms SCB RETE RETE SENSIBILEE’ necessario sviluppare nuove tecnologie del architetture di in quanto laPossibilità di sottodimensionare tutte le parti e/o sistema protettoprotezione ingrado di di corto circuito con dispositivi ad un valoreintervenire basso rispetto aicorrente sostituire i relè viene limitata in grado di molto più più rapidamentesistemi tradizionali (effetto perde completamente il vantaggio dell’uso degli SCB(qualche ms), altrimenti si di limitazione)
  • Soluzioni innovative - DVR• Dynamic Voltage Restorers – costituito da sistema di accumulo, inverter e sistema di controllo – collegato in serie alla linea che alimenta il sistema da proteggere – genera una forma d’onda complementare tra quella della rete e quella desiderata RETE RETE SENSIBILE 4 x 10 4 SORGENTE 3 INVERTER 2 DC 1 Tensione [V] 0 -1 -2 Controllo -3 -4 15.48 15.49 15.5 15.51 15.52 15.53 15.54 15.55 Tempo [s]
  • Irrobustimento dell’infrastruttura Funi di guardia sulla rete di distribuzione MT
  • Conclusione Generazione distribuita Affidabilità e disponibilità Protezioni tradizionali ridotta degli impianti di generazioneCondizioni di rete particolari Irrobustimento dell’infrastruttura Sviluppo di nuove strategie di protezione Sviluppo di nuovi dispositivi di protezione Integrazione dei sistemi (comunicazione)