I primi risultati del monitoraggio
della qualità della tensione nelle reti MT
R. Chiumeo, A. Porrino
Qualità della tensione nelle reti elettriche in Italia:
il sistema italiano di monitoraggio delle reti MT
3 luglio 2006, Milano
Modelli per gli scenari del sistema elettrico italiano
CESI
R.Walter
Chiumeo,
GrattieriA. Porrino
1
1
Il sistema di monitoraggio delle reti MT
Indice
•
•
•
•
•
•
•
•
Milestones del progetto “Monitoraggio reti MT”
Caratteristiche ed Architettura del Sistema
Punti di Misura
Il Sistema di consultazione QUEEN
Ampiezza e variazioni della tensione
Buchi di tensione
Interruzioni di tensione
Squilibri della tensione, Variazioni rapide, Flicker e Armoniche
R. Chiumeo, A. Porrino
2
Milestones del progetto “Monitoraggio reti MT”
6 aprile 2005 - Autorità emette il documento di consultazione
“Iniziative per il monitoraggio della qualità della tensione nelle
reti di distribuzione dell’energia elettrica”
2005 - CESI realizza il sistema nell’ambito della attività di ricerca
finanziata dalla Ricerca di Sistema (RdS). Installati 400 strumenti
sulle semisbarre MT delle Cabine Primarie dei Distributori.
Dicembre 2005 - inizio campagna di monitoraggio e attività di
debugging dei sistemi di misura e elaborazione
1° semestre 2006 - Installati ulteriori 79 strumenti lungo linee
MT e 58 presso Clienti MT. Dal 1° febbraio 2006 raccolti risultati
utili per un totale di 2200 mesi * punto di misura
R. Chiumeo, A. Porrino
3
Caratteristiche del sistema di Monitoraggio MT
Caratteristiche della QT sottoposte a monitoraggio:
•
•
•
•
•
•
•
Ampiezza e variazioni della tensione di alimentazione
Buchi di tensione
Interruzioni della tensione di alimentazione
Squilibri della tensione
Variazioni rapide della tensione
Grandezze armoniche - Tensioni
Flicker
Armoniche di corrente (solo nel caso di installazioni presso i Clienti MT)
R. Chiumeo, A. Porrino
4
Architettura del sistema di Monitoraggio MT
Unità di misura
Sistema
centrale
QUEEN - Consultazione e
rendicontazione
R. Chiumeo, A. Porrino
5
Punti di misura
Il sistema centrale è dimensionato per gestire una rete
con un massimo di 600 Unità di Misura.
• 400 strumenti sono stati installati su altrettante
semisbarre di Cabine Primarie MT nel 2005
• 197 strumenti sono stati acquistati da Clienti MT e
dai Distributori e si sta completando la loro
installazione “lungo linea”
R. Chiumeo, A. Porrino
6
Punti di misura : Semisbarre MT
400 strumenti su semisbarre di Cabine Primarie MT
400 semisbarre corrispondono a circa lo
11% del totale delle semisbarre delle reti
MT in Italia (3700).
Il Campione scelto rappresenta in modo
significativo le reti MT per quanto riguarda:
- la numerosità delle Cabine Primarie in ogni regione
- la distribuzione delle lunghezze totale delle linee
- la tipologia delle linee: cavo, miste, aeree
- la tipologia di messa a terra del neutro: isolato o
compensato
- la numerosità dei clienti MT
- la densità al km2 di clienti BT: alta, media e bassa
R. Chiumeo, A. Porrino
7
Punti di misura : Semisbarre MT
400 strumenti su semisbarre di Cabine Primarie MT
rappresentatività della lunghezza totale delle reti
Nord
Centro
Sud
Classi di lunghezza
delle reti
frequenze (p.u.)
0.35
0.3
1
da 0 a 25 km
0.25
2
da 25 a 50 km
0.2
3
da 50 a 75 km
0.15
4
da 75 a 100 km
5
da 100 a 150 km
6
da 150 a 200 km
7
da 200 a 250 km
8
oltre 250 km
0.1
0.05
0
1
2
3
4
5
classi di lunghezza
6
7
8
R. Chiumeo, A. Porrino
8
Punti di misura : Semisbarre MT
400 strumenti su semisbarre di Cabine Primarie MT
rappresentatività della tipologia prevalente delle linee
Cavo
Misto
Aereo
100%
Tipologia
75%
50%
25%
0%
Italia
Nord
Centro
Sud
Aereo
27
3
10
14
Misto
264
145
47
72
Cavo
88
36
21
31
lunghezza totale
linee in cavo
cavo
supera il 90%
della lunghezza
totale della rete
misto tutte le altre reti
lunghezza totale
linee in
conduttori nudi
aereo
supera il 90%
della lunghezza
totale della rete
R. Chiumeo, A. Porrino
9
Punti di misura : Semisbarre MT
400 strumenti su semisbarre di Cabine Primarie MT
rappresentatività della messa a terra del neutro delle reti
100%
75%
50%
25%
0%
Italia
Nord
Centro
Sud
Neutro Isolato
197
109
44
44
Neutro Compensato
200
84
36
80
R. Chiumeo, A. Porrino
10
Punti di misura : Clienti MT e “lungo linea”
Scelta libera dei punti di misura da
parte dei Clienti e dei Distributori.
Campione risultante non
statisticamente rappresentativo.
programmati
Installati al
30-6-2006
n° clienti MT
73
58
n° punti lungo linee MT
124
79
197
137
totale
Clienti MT
Distributori
Mappa aggiornata al 28-06-2006
R. Chiumeo, A. Porrino
11
Punti di misura : Clienti MT e “lungo linea”
Mappe aggiornate al 28-06-2006
Clienti MT
Distributori
R. Chiumeo, A. Porrino
12
Punti di misura : Clienti MT e “lungo linea”
Clienti MT
Distributori
Mappa aggiornata al 28-06-2006
R. Chiumeo, A. Porrino
13
Il Sistema di consultazione QUEEN
Sistema QUEEN - risultati del monitoraggio accessibili via web
http://QUEEN.ricercadisistema.it
- Titolari degli strumenti di misura. Accedono a dati di
dettaglio (in QUEEN denominati “dati semplificati”):
per ogni singolo punto di misura e per ogni singolo evento
(tempo di accadimento e caratteristiche del disturbo,
oscillogrammi etc.)
statistiche dei disturbi registrati sul singolo strumento in un
intervallo di tempo prescelto
I titolari accedono tramite password
- Il pubblico. Accede a QUEEN senza password e può
ottenere elaborazioni di dati aggregati tra gruppi di
strumenti di misura
R. Chiumeo, A. Porrino
14
Ampiezza e variazioni della tensione
Report relativo a un
singolo punto di
misura in Cabina
Primaria
(Vn = 15 kV)
R. Chiumeo, A. Porrino
15
Ampiezza e variazioni della tensione
Report di dati aggregati sui punti di misura relativi ai Clienti MT
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006, 36 Clienti MT
Ampiezza della Tensione
N.ro punti di misura
Con V fuori dal
±10% per piu' del
5% del tempo
Con V fuori dal ±5%
Con V fuori dal
±7.5% per piu' del per piu' del 5% del
tempo
5% del tempo
Per almeno 1 settimana
0
1
21
Per almeno 2 settimane
0
1
21
Per almeno 3 settimane
0
1
17
Per almeno 4 settimane
0
1
17
R. Chiumeo, A. Porrino
16
Buchi di tensione: Dati semplificati
Report relativo a un singolo punto di misura (Vn = 9 kV)
R. Chiumeo, A. Porrino
17
Buchi di tensione: Dettaglio evento
Registrazione della
forma d’onda
dell’evento 1
R. Chiumeo, A. Porrino
18
Buchi di tensione: Correlazione tra semisbarra e lungo linea
A
AT
Un buco di tensione avvertito a livello di
semisbarra (R) viene avvertito da tutti i
Clienti (A) alimentati dalle linee derivate
dalla semisbarra in esame
R
B
MT (20 kV)
Semisbarra Rossa
Cliente A
Cliente B
Istante
Tipo
Evento
Tensione
residua
(%)
Durata
(s)
Tipo
Evento
Tensione
residua
(%)
Durata
(s)
1
03/04/2006 11:07:06.71
Buco
53,4
0.070
Buco
47,0
0.090
2
03/04/2006 11:07:37.89
Buco
49,4
0.080
Buco
47,5
0.100
3
07/04/2006 09:22:34.81
Buco
49,8
0.450
Buco
50,4
0.450
4
11/04/2006 06:09:53.83
Buco
55,6
0.120
Buco
54,9
0.130
5
11/04/2006 06:09:54.48
Buco
54,3
0.050
Buco
47,2
0.070
6
11/04/2006 06:09:56.16
Buco
57,2
0.040
Buco
48,2
0.070
7
11/04/2006 23:53:49.23
8
17/04/2006 05:05:32.41
Buco
79,1
0.070
Buco
79,0
0.070
9
26/04/2006 10:57:36.40
Buco
51,7
0.080
Buco
46,6
0.110
10
28/04/2006 22:35:35.38
Buco
50,1
0.140
Buco
50,3
0.140
11
28/04/2006 22:35:36.17
Buco
55,4
0.050
Buco
47,9
0.070
12
28/04/2006 22:35:36.73
Buco
54,7
0.130
Buco
55,1
0.130
13
14
28/04/2006 22:35:37.10
Buco
56,7
0.060
Buco
48,9
0.080
Numero
evento
29/04/2006 13:01:53.63
Tipo
Evento
Tensione
residua
(%)
Durata
(s)
Interr.
0
87.25
Buco
79,4
0.080
Buco
55,5
0.120
R. Chiumeo, A. Porrino
19
Buchi di tensione: Semisbarre MT
Rappresentatività delle semisbarre per la valutazione statistica dei
buchi di tensione
I buchi di tensione visti sulla semisbarra sono visti in ogni nodo della rete MT.
Questo vale sia per i buchi originati in MT sia per quelli trasferiti dalla AT. I buchi
visti nei nodi lungo linea sono generalmente un poco più profondi.
Guasti polifase lungo una linea MT sono visti come buchi sulle semisbarre e come
interruzioni nei nodi della linea interessata dal guasto.
Archi a terra monofase auto-estinguenti non sono visti come buchi né sulla semisbarra, né sulla linea interessata
Archi a terra non auto-estinguenti sono visti dai nodi della linea interessata come
interruzioni. Non sono invece visti sulla semisbarra.
Il campione delle 400 semisbarre può essere utilizzato per una stima
statistica significativa dei buchi di tensione visti dai clienti MT
R. Chiumeo, A. Porrino
20
Buchi di tensione: Semisbarre MT
Rappresentatività statistica dei dati del monitoraggio
sui buchi di tensione e sulle interruzioni
La numerosità dei buchi di tensione è fortemente
condizionata da fattori ambientali esterni legati alle stagioni.
In particolare durante la stagione estiva aumenta fortemente
la ceraunicità ed è noto che i fulmini sono responsabili di
una parte rilevante degli eventi di guasto sulle linee MT
Si possono fare previsioni sul numero medio atteso di buchi
o interruzioni solo sulla base di una disponibilità di dati
raccolti in un arco temporale di un anno o, meglio, multiplo
di un anno
I risultati mostrati nelle seguenti slide sono stati raccolti in
un periodo (febbraio - maggio) troppo limitato per trarre
delle indicazioni. Sono presentati innanzitutto per mostrare
le potenzialità del sistema di monitoraggio
R. Chiumeo, A. Porrino
21
Buchi di tensione: Semisbarre MT
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
T. residua [%]
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500
ms
1.7
4.9
7.2
3.5
0.3
17.6
Durata buchi
500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
0.1
0.1
0.1
0.2
0.1
0
0.1
0.1
0
0.1
0
0
0
0
0
0.5
0.3
0.1
>60 s
Totale
0.1
0
0
0
0
2.1
5.2
7.4
3.6
0.3
0.1
18.6
T. residua [%]
95° Percentile dei Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500
ms
6
19
32
15
1
73
Durata buchi
500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
>60 s
Totale
0
0
0
0
0
7
20
32
15
1
0
75
Il 5% dei punti
di misura
registrano un
numero di
buchi
superiore o
uguale a quelli
riportati
R. Chiumeo, A. Porrino
22
Buchi di tensione: Semisbarre MT
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
Neutro Compensato (media su 190 punti di misura)
T. residua [%]
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500
ms
1.8
6.2
8.4
3.2
0.3
19.9
Durata buchi
500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
0.1
0.1
0
0.3
0.2
0
0
0.1
0
0.1
0
0
0
0
0
0.5
0.4
>60 s
0
Totale
0
0
0
0
0
2
6.7
8.5
3.3
0.3
0
20.8
Neutro Isolato (media 191 punti di misura)
T. residua [%]
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500
ms
1.7
3.9
6.5
3.8
0.3
16.2
Durata buchi
500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
0.2
0.1
0.1
0.2
0
0
0.1
0.1
0
0.1
0
0
0
0
0
0.6
0.2
0.1
>60 s
Totale
0.2
0
0
0
0
2.3
4.1
6.7
3.9
0.3
0.2
17.3
R. Chiumeo, A. Porrino
23
Buchi di tensione: Semisbarre MT
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
Durata buchi
T. residua
[%]
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500 500-1000
ms
ms
1.6
0.2
2.6
0
4
0
4.4
0
0.2
0
12.8
0.2
1-3 s
3-60 s
>60 s
Totale
0.1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.3
0
0
0
0
2.2
2.6
4
4.4
0.2
0.1
0
0.3
13.4
Cavo
(media su 88 punti di misura)
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
Durata buchi
T. residua
[%]
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500 500-1000
ms
ms
1.7
0.1
5.3
0.3
7.2
0.1
3.4
0.1
0.3
0
17.9
0.6
1-3 s
3-60 s
>60 s
Totale
0.1
0.1
0
0
0
0.1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
5.7
7.3
3.5
0.3
0.2
0.1
0
18.8
Miste
(media su 264 punti di misura)
Numero medio di Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
Durata buchi
T. residua
[%]
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500 500-1000
ms
ms
1.8
0.2
8.1
0.4
18.1
0.1
3.6
0.1
0.6
0
32.2
0.8
1-3 s
3-60 s
>60 s
Totale
0.2
0.4
0.2
0.1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2.2
8.9
18.4
3.8
0.6
0.9
0
0
33.9
Aeree
(media su 28 punti di misura)
R. Chiumeo, A. Porrino
24
Buchi di tensione: Clienti MT
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
media di 36 Clienti MT nel periodo
T. residua [%]
Numero medio di Buchi di Tensione nel perido di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
Durata buchi
100-500 500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
ms
2,0
0,0
0,0
0,3
4,9
0,8
0,0
0,0
4,6
0,0
0,0
0,0
4,3
0,0
0,0
0,0
1,0
0,0
0,0
0,0
16,9
0,8
0,0
0,3
>60 s
Totale
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
2,3
5,6
4,6
4,3
1,0
0,0
17,9
T. residua [%]
95° Percentile dei Buchi di Tensione nel periodo di osservazione
85…90
70…85
40…70
10…40
1…10
20-100
ms
***
***
***
***
***
Totale
***
100-500
ms
8
18
20
20
3
69
Durata buchi
500-1000
1-3 s
3-60 s
ms
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
>60 s
Totale
0
0
0
0
0
8
18
20
20
3
0
69
Il 5% dei punti
di misura
registrano un
numero di
buchi
superiore o
uguale a quelli
riportati
R. Chiumeo, A. Porrino
25
Interruzioni: Dati semplificati
Report relativo a un singolo punto di misura
R. Chiumeo, A. Porrino
26
Interruzioni: Dettaglio evento
Registrazione della forma
d’onda dell’evento 2
(interruzione transitoria)
R. Chiumeo, A. Porrino
27
Interruzioni: Dettaglio evento
Registrazione della
forma d’onda
dell’evento 1
(interruzione lunga)
R. Chiumeo, A. Porrino
28
Interruzioni: Dati aggregati
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
media di 36 Clienti MT nel periodo
36
R. Chiumeo, A. Porrino
29
Interruzioni: Dati aggregati
4 mesi di osservazione: febbraio-marzo-aprile-maggio 2006
Aggregabilita' CABINE PRIMARIE
Numero totale di punti di misura aggregati: 399
Numero totale di settimane: 16
Interruzioni
Tipologia
Numero totale nel
periodo
Numero atteso in un
anno per semisbarra
Durata media
Transitorie
40
0.33
00.42 [ss,cc]
Brevi
Lunghe
115
0.94
01:13.22 [mm:ss,cc]
82
0.67
01:58:14.06 [hh:mm:ss,cc]
R. Chiumeo, A. Porrino
30
Squilibri della tensione
Esempio di dati semplificati per uno strumento
R. Chiumeo, A. Porrino
31
Variazioni rapide della tensione
Esempio di dati semplificati per uno strumento
R. Chiumeo, A. Porrino
32
Flicker
Esempio di dati semplificati per uno strumento in Cabina Primaria
con “tipico” livello di flicker
R. Chiumeo, A. Porrino
33
Flicker
Esempio di dati semplificati per uno strumento in Cabina Primaria
con livello di flicker particolarmente elevato
R. Chiumeo, A. Porrino
34
Flicker
Istogramma dei valori settimanali del Flicker (PLT 95%), registrati nell’arco di
6 mesi in un una Cabina Primaria con livello di flicker particolarmente elevato
0.3
Limite CEI EN 50160:
PLT 95% 1
0.2
0.15
0.1
0.05
4
6
8
2.
2.
2.
3
2
2.
2
8
0
1.
Frequenza (p.u.)
0.25
Classi del PLT 95%
R. Chiumeo, A. Porrino
35
Armoniche di tensione
Grandezze armoniche di tensione
Tensione RS
Tensione ST
Tensione TR
Valore
Valore
Valore
Ora di
Ora di
Ora di
Settimana
massimo
massimo
massimo
riferimento
riferimento
riferimento
[%]
[%]
[%]
THD
3.39
03.05.06 22:00
3.41
03.05.06 22:00
3.38
03.05.06 22:00
da
01.05.06 2a
0
01.05.06 21:00
0.01
01.05.06 22:00
0
01.05.06 21:00
a
3a
0.6
04.05.06 02:00
0.33
04.05.06 02:00
0.32
01.05.06 06:00
07.05.06 4a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
5a
3.34
04.05.06 21:00
3.37
03.05.06 22:00
3.34
03.05.06 22:00
a
6
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
7a
0.6
06.05.06 13:00
0.7
07.05.06 12:00
0.69
01.05.06 11:00
a
8
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
9
0.04
04.05.06 00:00
0.07
05.05.06 06:00
0
01.05.06 00:00
10a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
11
0.3
07.05.06 14:00
0.3
07.05.06 15:00
0.3
07.05.06 14:00
12a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
13
0.22
07.05.06 14:00
0.23
07.05.06 15:00
0.2
07.05.06 14:00
14a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
15
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
16
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
17a
0.1
02.05.06 04:00
0.1
06.05.06 05:00
0.1
01.05.06 04:00
a
18
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
19a
0.09
07.05.06 15:00
0.1
07.05.06 15:00
0.1
07.05.06 15:00
a
20
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
21a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
22
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
a
23
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
24a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
25a
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
0
01.05.06 00:00
Esempio di report per un
punto di misura
R. Chiumeo, A. Porrino
36
Armoniche di tensione
Istogrammi dei valori orari della distorsione armonica totale di tensione THDv
rilevati in un mese in un punto di misura
valori medi orari
valori massimi orari
0.4
Frequenza (p.u.)
0.3
0.2
0.1
0.0
0.3
0.2
0.1
Classi del THDv
1.
7
1.
5
1.
3
1.
1
0.
9
0.
7
0.
5
0.
3
1.
7
1.
5
1.
3
1.
1
0.
9
0.
7
0.0
0.
5
0.
3
Frequenza (p.u.)
0.4
Classi del THDv
R. Chiumeo, A. Porrino
37
