Il sistema italiano della qualità della tensione sulle
reti MT: struttura, funzionalità e qualità della misura
A. FERRERO
Qualità della tensione nelle reti elettriche in Italia:
il sistema italiano di monitoraggio delle reti MT
3 luglio 2006, Milano
Politecnico di Milano
dielettrico
Elettrotecnica
Modelli per gli Dipartimento
scenari del sistema
italiano
CESI
Politecnico di Milano
1
A. Ferrero di Elettrotecnica
Dipartimento
Walter Grattieri
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
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
Dove misurare?
• AT
• MT
• Problematiche sufficientemente note e
monitorate
• Altri progetti di monitoraggio in corso
• 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
• BT
• Problemi di PQ più diffusi e diversificati
• Minori problemi di misura
• Necessità di monitorare un elevato numero
di nodi per avere risultati significativi
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
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)
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
Cosa misurare
•
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•
•
•
•
•
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)
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
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)
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
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)
Politecnico di Milano
Dipartimento di Elettrotecnica
A. Ferrero
I dispositivi di misura
• Entrambi contribuiscono alla qualità della misura
• Non possono essere trascurati i contributi all’incertezza
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A. Ferrero
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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A. Ferrero
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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A. Ferrero
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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A. Ferrero
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 accettabile, e quali no
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A. Ferrero
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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Quali le misure accettabili?
•
•
•
•
•
Variazioni di tensione
Flicker
Interruzioni della tensione di alimentazione
Squilibrio della tensione
Buchi di tensione
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A. Ferrero
Quali le misure accettabili?
•
•
•
•
•
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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A. Ferrero
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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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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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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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 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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A. Ferrero
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 pericolosi!
• 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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A. Ferrero
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 strumenti quando si presenterà il problema
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A. Ferrero
