L`Apparecchiatura di Misura
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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 • • • • • • • 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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. Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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. Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero Quali le misure accettabili? • • • • • Variazioni di tensione Flicker Interruzioni della tensione di alimentazione Squilibrio della tensione Buchi di tensione Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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? Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero TV ideali – Nessuna saturazione • Tensioni di fase • Tensioni concatenate Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero TV reali – Effetto della saturazione • Tensioni di fase • Tensioni concatenate Viene rilevato un buco di tensione inesistente Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero 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. Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero 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. Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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. Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica 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 Politecnico di Milano Dipartimento di Elettrotecnica A. Ferrero
