26/05/2014
Servizi a Rete

L’evoluzione del GIS in ACEA Distribuzione

Acea Distribuzione è l’operatore del servizio di distribuzione dell’energia elettrica per l’intero territorio dei Comuni di Roma e Formello.
La vastità del territorio interessato dai servizi a rete, quantificabile in oltre 140.000 ettari, l’elevato numero dei clienti serviti, oltre 1.600.000, e la capillarità sul territorio degli asset patrimoniali impongono il trattamento di una mole enorme di dati grafici e alfanumerici che oggi risiedono principalmente su un archivio cartografico integrato.
Le nuove tecnologie hanno messo a disposizione delle Utilities strumenti potenti, come il GIS (Geographic Information System), che consente di generare “un ambiente integrato” dove convivono dati grafici ed anagrafiche alfanumeriche a cui attingere per molteplici esigenze di gestione sia tecniche che economiche/amministrative.
Acea Distribuzione gestisce una rete tecnologica cosiddetta “invisibile”, che s’innesta in un tessuto urbano, quello di Roma, che non ammette impianti tecnologici “a vista” e, al tempo stesso, estremamente capillare per raggiungere gli utenti dislocati sul territorio. Oltre il 90% degli impianti di distribuzione di alta, media e bassa tensione si trovano nel sottosuolo, comprese le cabine di trasformazione MT/BT, così come le reti di comando e di illuminazione pubblica.
Quando nel 2001, in ottemperanza al decreto Bersani, fu realizzata la fusione tra Acea ed Enel, si presentò la necessità di adeguare il database tecnico contenente tutti gli asset delle due aziende. L’obiettivo era sviluppare un piano regolatore integrato ed ottimizzato che tenesse conto delle due realtà.
All’inizio del 2002 fu pertanto avviato un progetto per lo sviluppo e costituzione dell’attuale sistema cartografico EnerGIS (nota 1) e, dal 2003 al 2008, fu eseguita la digitalizzazione delle cartografie cartacee provenienti dalle due società presenti su oltre 11.000 mappe di diverse scale.
Già allora il sistema previsto era stato studiato per essere uno strumento ove memorizzare informazioni tecnologiche di livello più elevato per la gestione degli asset. Inoltre, la soluzione avrebbe permesso di integrare le informazioni di rete con i dati degli altri sistemi presenti nella mappa applicativa di Acea Distribuzione, arricchendone il patrimonio informativo.

Cartografia di riferimento
In ambito urbano si utilizza solitamente una cartografia digitale a grande scala (1:2.000-1:1.000), mentre a livello provinciale e regionale si ricorre all’utilizzo di cartografie a scala intermedia (1:10.000-1:5.000). Un’interessante caratteristica del Progetto Acea è aver definito una cartografia in grado di garantire le principali necessità di enti locali e aziende di servizi, trovando un compromesso tra le esigenze applicative e quelle di contenimento dei costi. In sintesi, è stato effettuato un volo a una quota relativa alle specifiche della scala 1:2.000, ma gli oggetti e i dettagli da rilevare, sia nella fase di restituzione che nella campagna di rilievi integrativi a terra, sono stati quelli classici della cartografia in scala 1:1.000 (sgrondatura, numeri civici, passi carrabili, quote, etc.).
Per rendere possibile la territorializzazione dell’utenza, la nuova cartografia numerica è stata dotata di un appropriato grafo stradale, unitamente a un’affidabile rappresentazione dei numeri civici. Infatti, utilizzando la via e il numero presente negli archivi alfanumerici aziendali adoperati per la fatturazione, si può arrivare a evidenziare graficamente sia la strada che l’edificio nonché le coordinate del civico di ogni cittadino-cliente.
Di particolare importanza organizzativa è risultata la creazione, da parte di Information and Communication Technology della Capogruppo, di una banca dati geografica unica e centralizzata in cui apportare, in modo coordinato, controllato e sicuro, gli aggiornamenti della rete operati dalle diverse funzioni aziendali coinvolte nel processo.

Struttura del sistema EnerGIS
L’architettura prescelta prevede un Geodatabase centralizzato che presenta:
• tutte le informazioni geografiche e alfanumeriche
• le regole e i comportamenti che gestiscono le interazioni tra gli oggetti di rete, simulandone il loro reale funzionamento
• le tabelle per la gestione delle relazioni tra i vari oggetti di rete
• i Web Services e le viste Oracle per la condivisione e/o integrazione dei dati con gli altri sistemi aziendali.
Tale archivio è basato sui prodotti Oracle ed ArcSDE, risiede nel CED aziendale, adotta una configurazione hardware ridondante in grado di garantire la massima continuità di funzionamento ed è protetto da un sistema di accessi per la salvaguardia delle informazioni in esso contenute.
Particolare rilevanza presenta il WebGis, l’applicazione di lettura e consultazione, accessibile attraverso l’intranet aziendale da parte di tutti i dipendenti di Acea Distribuzione che ha permesso di diffondere le informazioni relative alle reti semplificando l’operatività e l’accesso al sistema. Al sistema centrale afferiscono inoltre i terminali WFM, dotati del GIS Mobile.

Evoluzione del SIT
L’EnerGIS di Acea Distribuzione è un sistema molto complesso che nel tempo ha integrato le funzionalità di molteplici sistemi satellite configurandosi come lo strumento di principale supporto gestionale all’operatività della Utility.
Sulla base cartografica Acea Distribuzione ha riportato il dettaglio dei propri impianti tecnologici per una consistenza impiantistica meglio descritta nella tabella 1. Inizialmente il sistema è stato utilizzato per l’arricchimento e la bonifica dei dati presenti nel DB, senza trascurare però le potenzialità del GIS che, oltre alla localizzazione di specifici elementi di impianto oggetto di attività (manutenzione) o di analisi (progettazione di interventi), permettono l’elaborazione di query spaziali finalizzate al riconoscimento ed estrazione delle porzioni di impianto che ricadono in particolari aree geografiche (per es. l’individuazione di tutte le cabine di trasformazione MT/BT sotterranee con accesso in botola che, per la loro presenza nelle aree di rischio esondazione del fiume Tevere, necessitano di interventi specifici di prevenzione allagamento).
A fronte dei descritti impieghi, comuni ad ogni piattaforma GIS, l’aspetto innovativo che caratterizza l’EnerGIS di Acea Distribuzione è il dialogo automatizzato del sistema con gli altri applicativi aziendalmente impiegati.

Gestione ed analisi dati rete
Il sistema SCADA di gestione e manovra degli impianti telecomandati da remoto delle reti AT ed MT di Acea Distribuzione è il sistema STM fornito da Siemens. Attraverso un flusso procedurale, oggi potenziato attraverso un sistema automatizzato con integrate funzioni di Master Data Management (MSM) sviluppato dal fornitore IBM, è stato realizzato un interscambio informativo che acquisisce e memorizza le informazioni tecniche dell’archivio impianti introducendo la funzionalità di storicizzazione del dato: funzionalità strutturalmente assente nei normali sistemi GIS. Con tale strumento, sviluppato nell’ambito del più ampio progetto di Smart Grid Intelligence (SGI), oltre a garantire un ambiente di repository, ove confluiscono i dati tecnici salienti trasferiti dai vari sistemi sorgente mediante logiche di mastership e data steward, si tiene traccia delle variazioni impiantistiche occorse nel tempo superando il limite strutturale del GIS secondo cui un impianto modificato prende irrimediabilmente il posto del vecchio impianto. Lo strumento SGI inoltre, grazie alla disponibilità di tali dati, abilita l’esecuzione di analisi di rete finalizzate alla produzione di indicatori di performance (key-performance-indicators – kpi) indispensabili per un governo intelligente e rapido degli assetti di rete da parte degli operatori dell’esercizio.
L’integrazione STM-EnerGIS, operata anche attraverso SGI, garantisce l’allineamento dei dati della rete MT tra i due sistemi, inclusa l’ubicazione delle aperture a schema normale d’esercizio. Con tale informazione, mediante gli strumenti di feeder manager interni a EnerGIS, l’operatore di Acea Distribuzione può agevolmente tracciare e riconoscere una semidorsale MT associando alla rappresentazione mediante schema unifilare di STM, la rappresentazione planimetrica che fornisce lo sviluppo territoriale della stessa dorsale su GIS, inclusa la posizione delle cabine e la mappa stradale. In tal modo il sistema di telecontrollo remoto della Sala Operativa esegue una fattiva sinergia con le squadre sul campo indirizzandole tempestivamente verso l’ubicazione delle cabine non telecontrollate per coordinare con queste una più tempestiva risoluzione del guasto in corso.

Manutenzione programmata
L’EnerGIS costituisce un significativo strumento di supporto per la gestione delle attività di manutenzione ordinaria sulle più comuni componenti di impianto. L’integrazione di EnerGIS con il sistema SAP attraverso il Nuovo Sistema di Manutenzione (NSM), garantisce un processo di manutenzione strutturato e stabile. Il SAP, attingendo dal GIS le informazioni circa le consistenze impiantistiche (incluse le date di realizzazione degli impianti), è in grado di produrre i cicli di manutenzione ordinaria per tutte quelle componenti che ne abbisognano. Il SAP produce, di conseguenza, degli Ordini di Manutenzione allo scadere delle condizioni previste, allertando i tecnici operativi e fornendo a questi la scheda di dettaglio dell’intervento da svolgere e dell’impianto da manutenere. L’operatore può quindi visualizzare attraverso l’interfaccia web la porzione di rete che sarà oggetto dell’intervento senza cambiare sistema, ma richiamando semplicemente la funzionalità di zoom dell’applicativo GIS. Naturalmente è stata implementata anche la funzionalità che permette di visualizzare la scheda di dettaglio dell’intervento gestito dal sistema NSM a partire da una semplice query geografica e/o alfanumerica.

Emissioni elettromagnetiche delle linee aeree AT
In ottemperanza al DM 29 maggio 2008, il distributore è chiamato a determinare le aree di rispetto dei limiti normativi previsti sui campi elettromagnetici emessi dai propri impianti tecnologici. Soprattutto in riferimento alle emissioni prodotte dalle linee aeree in AT, il decreto richiede il calcolo delle distanze di tolleranza, eventualmente mediante il metodo semplificato delle Distanze di prima Approssimazione (DPA), associate allo sviluppo cartografico degli elettrodotti. Anche per soddisfare questa esigenza si è fatto ricorso all’EnerGIS. Mediante una mirata campagna di rilievo georiferito delle posizioni dei sostegni degli elettrodotti, sfruttando anche innovative tecniche Lidar, è stato eseguito il censimento, la collocazione sulla cartografia di EnerGIS ed il calcolo delle DPA degli elettrodotti in AT. Il sistema cartografico rende quindi disponibile al programma di calcolo numerico EFC400 della Narda le coordinate sul riferimento territoriale dei sostegni, nonché le caratteristiche tecniche e di conformazione degli stessi. Con tali informazioni, applicando le metodologie prescritte dalla norma, il programma EFC400 esegue il calcolo dei campi elettromagnetici tridimensionalmente prodotti, rendendo disponibili set di dati in forma tabellare o grafica e restituendo a EnerGIS le aree di rispetto che si sovrappongono agli elettrodotti considerati. Tale strumento, oltre a soddisfare il requisito normativo, si configura come un valido strumento di supporto agli operatori che devono verificare le distanze di rispetto e le servitù d’elettrodotto prima di fornire il nulla osta alla realizzazione di opere edili limitrofe agli impianti in esercizio.

Continuità del servizio
In applicazione della delibera dell’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas (AEEG) n.198/2011, il distributore è tenuto a rilevare il numero reale dei clienti coinvolti nelle interruzioni del servizio di distribuzione dell’energia elettrica. Acea Distribuzione si è dotata di un sistema di telegestione dei contatori elettronici in grado di interrogare, a comando dal Centro di Gestione (CG), il concentratore (CCS) di cabina MT/BT cui afferiscono via comunicazione in PLC le informazioni dei gruppi di misura elettronici LENNT identificativi di ogni singolo point-of-delivery (POD) servito. L’esito di tale interrogazione è un buffer di eventi in cui è registrata l’eventuale interruzione di alimentazione subita. Collezionando tali buffer è possibile ricostruire il gruppo di utenti BT coinvolti nell’interruzione in analisi. Per supportare, tuttavia, il sistema nei casi di assenza di contatori elettronici ovvero di temporanea irraggiungibilità degli stessi, è stato sviluppato un sistema cartografico di rincalzo dal quale ricavare le informazioni di connessione tra POD e linea BT di alimentazione affetta da guasto. Il sistema EnerGIS è dunque diventato il tenutario delle informazioni di connessione della rete BT, in termini di filiera cabina MT/BT-trasformatore MT/BT-concentratore (CCS)-interruttore BT-linea BT-sportello stradale-POD.
Attraverso l’integrazione automatizzata con il sistema di Ottimizzazione della Rete BT (ORBT), con cadenza mensile, l’EnerGIS fornisce a ORBT l’aggiornamento della configurazione di rete BT ottenendo di ritorno l’ubicazione delle aperture di rete che garantiscono l’assetto radiale di alimentazione delle utenze nonché tutti gli archi di fornitura logici che connettono ogni singolo POD al relativo sportello d’alimentazione.
Il sistema ORBT, difatti, integrando le informazioni di rete acquisite da EnerGIS con i dati acquisiti dall’archivio commerciale (ubicazione dei POD) ed i dati del CG (LENNT sottesi ad ogni singolo CCS), applica algoritmi di calcolo che ricostruiscono la connessione dei POD agli sportelli di rete alimentanti.
Le stesse informazioni confluiscono quindi nel programma di calcolo delle interruzioni TESS con cui gli operatori di Acea Distribuzione eseguono il calcolo degli indicatori di continuità del servizio nonché l’individuazione dei clienti interrotti per attivare le eventuali procedure di indennizzo automatico.
La disponibilità, con cadenza mensile storicizzata, della relazione di associazione POD-linea BT-CCS ma, ancora di più, con la rappresentazione della stessa sul supporto cartografico EnerGIS, abilita l’esecuzione di calcoli di rete finalizzati ad individuare preventivamente criticità derivanti dal sovraccarico o da una non ottima gestione della configurazione d’assetto.

Calcolo elettrotecnico delle reti
Il sistema EnerGIS, depositario delle informazioni tecniche dei componenti che costituiscono gli impianti tecnologici di Acea Distribuzione, è naturalmente integrato con il sistema di calcolo elettrico delle reti DIGSilent della Strel. L’integrazione dei due sistemi prevede un automatismo di estrazione dei dati tecnici delle reti da EnerGIS abilitando nel sistema ricevente DIGSilent l’automatica ricostruzione dello schema unifilare corrispondente alla rappresentazione cartografico-planimetrica delle reti. Il DIGSilent acquisisce periodicamente da EnerGIS, attraverso l’estensione Schematics della Esri inc., gli aggiornamenti della rete MT con particolare riferimento a:
• linee MT, per ogni singolo ramo costituente i tronchi di connessione tra cabine MT/BT (con i dettagli del tipo di conduttori, del tipo di posa e delle lunghezze delle connessioni)
• cabine MT/BT (con i dati di targa dei trasformatori e le schematiche di connessione dei nodi MT che costituiscono le sbarre MT)
• punti di sezionamento e derivazioni rigide lungo linea.
Con tali informazioni il DIGSilent ricostruisce lo schema unifilare associato al planimetrico fornito, attribuendo ad ogni componente d’impianto la corretta rappresentazione elettrotecnica necessaria per le analisi successive.
Anche i carichi riportati ai morsetti BT dei trasformatori MT/BT di cabina ovvero al punto di connessione delle forniture in MT, sono acquisiti ricorrendo all’interfaccia con l’archivio commerciale SAEL.
La rete acquisita da EnerGIS su DIGSilent, nella sua totalità o mediante focus limitati a porzioni d’interesse, abilita l’esecuzione di calcoli di rialimentabilità o di loadflow ed analisi di cortocircuito che forniscono le necessarie informazioni ai tecnici della Pianificazione per valutare gli assetti ottimizzati da settare sulla rete, piuttosto che evidenziare le criticità strutturali che richiedono il successivo sviluppo di piani di ammodernamento o ampliamento.

Work Force Automation
Il sistema EnerGIS fornisce anche la base cartografica su cui il sistema GeoCALL WFA sovrappone la mappa di gestione dei guasti per l’allocazione ottima delle risorse operative sul territorio. Il sistema, difatti, a partire dall’indirizzo della fornitura del cliente reclamante piuttosto che dall’ubicazione del tronco MT isolato dopo la fase di selezione del guasto, geolocalizza sulla mappa stradale le ubicazioni degli interventi richiesti al personale operativo secondo una legenda cromatico-simbolica che facilita l’operatore nell’individuazione degli interventi di massima criticità e priorità. L’operatore della Sala Operativa, con questo strumento, riesce ad ottimizzare le assegnazioni delle squadre operative per intervenire con la massima tempestività ed efficienza sul territorio.

Nuovi sviluppi
Molte delle applicazioni di integrazione tra l’EnerGIS ed altri sistemi di nuova genesi hanno trovato il favorevole riconoscimento quale novità tecnologica venendo inserite in un più ampio progetto di sviluppo che ha avuto accesso per l’anno 2013 al cofinanziamento del Fondo speciale per l’Innovazione Tecnologica (FIT), istituito dall’art. 14 della Legge 17 febbraio 1982, n.46 per il sostegno di programmi relativi ad attività di sviluppo precompetitivo.

Rilievo della topologia della rete
Tra le recenti innovazioni introdotte si evidenzia il sistema Aracne, integrato con l’EnerGIS per rilevare la topologia della rete BT in corrispondenza di aree per le quali non è disponibile la planimetria rappresentativa degli impianti. Lo strumento sviluppato è costituito da un trasmettitore portatile, da collegare al concentratore di cabina secondaria, che comunica con degli apparati ricevitori/misuratori, da installare nei nodi BT degli sportelli stradali. Il sistema Aracne acquisisce da EnerGIS la cartografia della zona d’interesse (sportelli BT, cabine di trasformazione, eventuale rete BT censita) e avvia il monitoraggio del rapporto segnale/rumore rilevato da ogni ricevitore installato. Aracne, mediante logiche di ricostruzione e valutazione del canale comunicativo tra i nodi della rete, ricostruisce le connessioni logiche tra gli sportelli generando una rete di connessioni tra gli sportelli analizzati. La topologia ricostruita è ritrasmessa in EnerGIS dove viene completata l’elaborazione mediante la tracciatura dei percorsi presunti dei cavi che realizzano le connessioni logiche ricostruite. Il sistema descritto trova applicazione nelle aree urbane in cui non c’è disponibilità del supporto cartografico e la ricostruzione della topologia della rete con strumenti di rilievo tradizionali è troppo onerosa.

Work Force Management
La centralità dell’EnerGIS nella mappa applicativa dei sistemi di gestione operativa delle reti tecnologiche di Acea Distribuzione impone una costante attività di bonifica ed aggiornamento dei dati memorizzati su tale sistema. I dati debbono essere tempestivamente aggiornati per accogliere l’esito degli interventi strutturali eseguiti sugli impianti dalle varie squadre operative. A tale attività di aggiornamento e manutenzione è dedicata l’Unità aziendale Sistema Informativo Reti (SIR) che, raccogliendo i ritorni dal campo, provvede ad aggiornare la cartografia di rete memorizzata su EnerGIS.
Per migliorare il processo di trasferimento informativo, nonché per accelerare i tempi di ritorno a sistema delle modifiche apportate sugli impianti, è stato sviluppato un sistema di Work Force Management (WFM) che permette una connessione preferenziale tra operatori sul territorio e sistema EnerGIS. In via sperimentale alcune squadre operative sono state dotate di supporti palmari dotati della piattaforma GISMobile, direttamente connessa all’ArcGIS server. L’attuale sperimentazione si limita al solo aggiornamento dei dati relativi alle schede di ispezione, contenenti dati alfanumerici, che vengono raccolti dagli operatori in campo e validati attraverso un cruscotto di verifica dedicato.
L’evoluzione dell’applicativo consentirà all’operatore, completato qualsiasi intervento manutentivo sul campo, di consuntivarlo sul palmare inviando direttamente i dati al sistema centrale. Questi verranno presi in carico dall’operatore SIR che, previa verifica e validazione, li acquisirà su EnerGIS rendendoli disponibili e fruibili quasi in tempo reale a tutti gli operatori connessi.

Gli autori
Ing. Aldo Stracqualursi
aldo.stracqualursi@aceaspa.it
Lavora presso Acea dal 1987. Ha ricoperto diversi incarichi nell’ambito della programmazione dell’esercizio e della manutenzione delle reti elettriche in Alta e Media Tensione, nello studio di sistemi di relè di protezioni delle reti elettriche, nella conduzione/esercizio e manutenzione delle centrali elettriche di produzione (sia idroelettriche che termoelettriche) e degli impianti di Illuminazione Pubblica. Dal 2012 è il Direttore Operazioni di Acea Distribuzione SpA ed è stato nominato Consigliere di Amministrazione nel CdA di Acea Distribuzione nonché membro del “Gestore Indipendente” (responsabile nei confronti dell’AEEG per le attività svolte dalla Società).

Ing. Alberto Scarlatti
alberto.scarlatti@aceaspa.it
Lavora in Acea dal 2001. Dopo una significativa esperienza nella pianificazione, dove ha collaborato alla stesura del piano regolatore integrato delle reti di alta e media tensione dopo la fusione delle società Acea ed ENEL EMR, ha coordinato l’Unità di Progettazione e Realizzazione Lavori della Zona Est-Sudest e successivamente le Operazioni Manutenzione delle reti di Illuminazione Pubblica della città di Roma. Dal 2012 è responsabile del Sistema Informativo Reti (catasto reti tecnologiche di Acea Distribuzione, Illuminazione Pubblica ed ATO2).

Paola Umbertino
paola.umbertino@aceaspa.it
Lavora in Acea dal 1982. Dal 1998 ha collaborato per la realizzazione della Cartografia di Base, utilizzata attualmente da Acea Distribuzione; nel 1999 ha fatto parte della commissione tecnica per la scelta delle piattaforme GIS da utilizzare in Acea. Nel 2002 nelle vesti di PM ha realizzato il GIS per Acea Distribuzione, nel 2010 nelle vesti di PM e di responsabile del Sistema Informativo Reti ha realizzato il GIS per Illuminazione Pubblica, che vede l’integrazione tra GIS e SAP. Nel 2013 ha realizzato sempre come PM i GIS per Acea ATO2 e Acea ATO5.

Flavio Francesco Cavaliere
flavio.cavaliere@yahoo.it
Laureato in Scienze della Comunicazione e specializzato in Editoria, Giornalismo e Comunicazione Multimediale presso l’Università degli studi di Roma Tor Vergata. Ha frequentato corsi inerenti l’ArcGis presso la sede di Esri Italia: ArcGis Desktop I-II, Iniziare con i Gis, Strumenti e Funzioni, Editing Data with ArcGis for Desktop, Building The Geodatabases. Ha collaborato per diverse riviste, giornali e agenzie di stampa.

Nota 1: Il sistema EnerGIS impiegato da Acea Distribuzione è stato sviluppato utilizzando ArcGis della Esri inc.
Nota 2: Il grado di dettaglio rappresentativo si estende a molti altri componenti di impianto, la cui rappresentazione ha permesso nel tempo l’abilitazione di diverse funzionalità e l’integrazione con altri sistemi di gestione (per esempio tralicci, interruttori MT e BT, sportelli (nodo BT), sezioni MT di cabina (nodo MT), giunti e terminali, grandezze derivate come trasformatori, concentratori CCS, POD, archi di fornitura).

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