07/09/2013
Servizi a Rete

L’evoluzione della rete di Enel Distribuzione

Il futuro sviluppo dei moderni sistemi elettrici di potenza, con particolare riferimento al sistema di distribuzione, passerà attraverso le reti intelligenti. Il contesto delle smart grid include diverse funzioni che la rete del futuro deve garantire, quali la gestione evoluta delle fonti di generazione distribuita e dell’utenza, l’automazione evoluta della rete, il controllo delle infrastrutture di ricarica per la mobilità elettrica ed i sistemi di accumulo dell’energia.
Enel Distribuzione iniziò il processo di sviluppo tecnologico della propria rete già dagli anni ’80, con lo sviluppo del proprio sistema di telecontrollo, e negli anni ’90, con il progetto del contatore elettronico e del telegestore, noto oggi come smart meter.
Oggi, nell’ambito nazionale ed internazionale delle smart grid, partecipando ai diversi progetti pilota indetti dal Governo italiano (ad esempio POI-P3 e Progetto Isernia) e dalla Comunità Europea (ad esempio Grid 4 EU e Address), Enel Distribuzione sta evolvendo i propri sistemi di telecontrollo e protezione per soddisfare le innumerevoli esigenze sulle quali le reti intelligenti si basano.
Il concetto di rete elettrica di media tensione “smart”, per Enel Distribuzione, si declina in un profondo cambiamento degli apparati e delle infrastrutture presenti in cabina secondaria, cabina primaria e sistema centrale SCADA.
Enel Distribuzione nell’ambito dello sviluppo tecnologico si propone di affrontare alcune delle tematiche legate al nuovo concetto di rete smart grid. In particolare, è impegnata su due macro tematiche di cui una prima legata alla gestione della generazione distribuita attualmente installata lungo la rete di media tensione, facendo fronte a diversi temi: controllo della tensione locale e di sistema, anti islanding, gestione e dispacciamento dei generatori e dei sistemi di accumulo dell’energia elettrica. La seconda tematica è legata all’introduzione del concetto di selettività logica tra gli apparati di protezione installati nelle cabine secondarie e primarie della rete elettrica.
Per sviluppare i contenuti esposti, Enel Distribuzione ha deciso di far evolvere sia la rete di telecomunicazione sia gli apparati di protezione e telecontrollo oggi presenti nella rete di distribuzione dell’energia elettrica.

Standard IEC61850
In particolare, la rete smart grid fonda il proprio sviluppo sull’utilizzo dello standard IEC61850, riconosciuto ad oggi come standard de facto in termini di progettazione delle stazioni elettriche. Ogni apparato di protezione e telecontrollo evoluto è stato sviluppato mantenendosi aderenti alle specificazioni emanate dall’International Electrotechnical Commission (IEC) allo scopo di garantire le caratteristiche di interoperabilità ed intercambiabilità degli apparati, proprie dello standard IEC61850.
Tale standard è ad oggi attuato nelle reti sperimentali di Enel Distribuzione con un’accezione evolutiva in termini di estensione geografica. Di fatti lo standard IEC61850 ad oggi normalmente è utilizzato in stazioni elettriche ben confinate in termini di spazio e rete dati (LAN di stazione). Enel Distribuzione si pone l’obiettivo di sperimentare l’utilizzo dello standard IEC61850 su reti elettriche comprendenti cabine primarie e secondarie con un’estensione spaziale di tipo geografico. Il salto tecnologico che deriva dall’utilizzo dello standard IEC61850 su rete geografica (WAN) porta al concetto di “cabina primaria estesa”, in quanto gli apparati intelligenti installati lungo la rete di media tensione sono connessi alla cabina primaria non solo dal punto di vista elettrico ma anche logico. Tale approccio ha portato Enel Distribuzione all’utilizzo di nuove tecnologie di comunicazione, tra cui l’attuale nuovo standard di comunicazione 4G LTE relativo alle reti wireless caratterizzate da alta velocità di invioricezione dati, oltre che a tecnologie consolidate come la fibra ottica.
Ad oggi la grande presenza della generazione distribuita, in particolare in determinate aree geografiche del sud Italia, ha posto in evidenza la necessità da parte di Enel Distribuzione di creare una nuova struttura, in termini di apparati di protezione e comunicazione, all’interno della cabina secondaria e primaria.
Nello specifico lo sviluppo degli apparati di protezione e telecontrollo permetterà di attuare diverse funzionalità.
Rilievo delle misure delle grandezze elettriche relative sia alla cabina secondaria sia al sistema di generazioneaccumulo con lo scopo di: monitorare puntualmente la rete di distribuzione, creare un archivio storico delle misure ed attuazione di logiche centrali e remote di controllo della tensione elettrica nei nodi critici. Il controllo della tensione remoto è attuato attraverso l’ausilio di un sistema di calcolo elettrico evoluto integrato con il sistema SCADA, il quale, noti i valori di tensione nei nodi della rete elettrica, i parametri propri della rete elettrica e le caratteristiche di capability di ogni impianto di generazione, è in grado di scegliere a quale generatore debba essere richiesto un servizio ancillare di rete. Viceversa, il controllo locale della tensione si basa sul concetto di poter attuare una regolazione in condizione di mancanza della rete di comunicazione tra il sistema SCADA e le cabine secondarie. In tal caso, nonostante un degradamento delle prestazioni del sistema generale di comunicazione, si mantiene comunque attivo un sottosistema di regolazione, sempre basato sullo standard IEC61850.

Selettività logica
Enel Distribuzione si prefigge, inoltre, di attuare la selettività logica tra apparati di protezione installati nelle cabine secondarie e nelle cabine primarie. Tali apparati di protezione sfruttando la rete di comunicazione, wireless o filata (su fibra ottica, su power-line, ecc.), possono scambiarsi, a livello geografico, messaggi atti a bloccare l’intervento delle funzioni di protezione secondo le logiche implementate. Questa nuova funzionalità, rispetto alla precedente logica di automazione basata su selettività cronometrica a consenso voltmetrico-direzionale, permette di suddividere una linea di media tensione in più tronchi, minimizzando dunque non solo il numero di clienti disalimentati a seguito di un guasto ma anche il tempo di ripristino della porzione sana della rete elettrica.
Nell’ambito della gestione della rete elettrica in relazione alle richieste imposte dal gestore della rete di trasmissione nazionale è necessario e richiesto:

  • trasmettere i valori della potenza attiva prodotta dalla generazione distribuita, per conoscere la composizione dei bilanci di potenza di transito su ogni cabina primaria
  • garantire il distacco dei carichi e dei generatori lungo la direttrice di media tensione per condurre un piano di alleggerimento meno massivo
  • garantire il distacco della generazione distribuita nel caso in cui si verifichi il fenomeno dell’isola elettrica incontrollata e non siano garantite le condizioni di parallelo con la rete a potenza prevalente.

 

Apparati di protezione, regolazione e telecontrollo
Le funzionalità descritte sono garantite dagli apparati di protezione, regolazione e telecontrollo, specificati da Enel Distribuzione e sviluppati appositamente per l’ambito smart grid. Tali apparati sono fisicamente installati all’interno delle cabine primarie, cabine secondarie e nel sistema SCADA ed interconnessi in termini di comunicazione dati attraverso la rete di comunicazione wireless (4G LTE, WiMax, 3G) o filata (fibra ottica, Power Line, etc..). All’interno dello SCADA sono coinvolti:

  • il sistema di telecontrollo della rete di media tensione (STM) che rappresenta la piattaforma su cui si basa il sistema di telecontrollo della rete di media tensione. Permette, tra le sue funzioni, il telecontrollo e la supervisione degli apparati evoluti installati in campo
  • il Distribution Management System (DMS), sistema che effettua i calcoli elettrici ricevendo dal sistema di telecontrollo (STM) e da quello di telegestione (lettura contatori elettronici) i dati relativi alle misure, le segnalazione di stato ed allarme dei dispositivi presenti in campo.

In cabina primaria risiedono:

  • il Terminale Periferico per le Teleoperazioni (TPT2020), l’apparato che permette la comunicazione dei dispositivi smart grid con il sistema SCADA. Svolge la funzione di configurazione di ogni apparato appartenente alla rete IEC61850
  • la Protezione Integrata di Trasformatore (PIT) tra le cui funzioni è presente quella di regolazione della tensione di sbarra di media tensione, tramite l’attuazione del regolatore automatico di tensione. I valori che la protezione applica al regolatore automatico di tensione sono preventivamente calcolati dal Distribution Management System (DMS), integrato nello SCADA, e veicolati alla protezione attraverso il Sistema di Telecontrollo della rete di Media tensione (STM).

La cabina secondaria è sede del Rilevatore di Guasto Direzionale e Misure (RGDM) che svolge le funzioni di selettività logica, regolazione della tensione al punto di consegna e rilevazione misure. Esso inoltre funge da centro stella di comunicazione degli apparati presenti all’interno della cabina di utenza, al fine di non rendere necessaria una comunicazione diretta tra apparati di proprietà dell’utente ed il sistema SCADA.
Nella cabina di utenza, di proprietà del cliente, Enel Distribuzione installa i seguenti apparati:

  • Interfaccia di Regolazione dell’Energia (IRE), che permette di interfacciare in modo unificato i sistemi di regolazione e controllo dei sistemi di produzioneaccumulo dell’energia ai sistemi Enel. L’IRE può essere un apparato fisico oppure un software integrato nel controllore di impianto
  • interfaccia per il teledistacco e l’alleggerimento, utilizzato allo scopo di attuare comandi di distacco ed alleggerimento dell’impianto di generazioneaccumulo.

I progetti smart grid di Enel Distribuzione propongono innovative soluzioni basate sia su tecnologia appositamente sviluppata che su applicazioni ben collaudate che già rendevano “smart” la rete di Enel Distribuzione. Il punto di forza risulta l’elevato grado di standardizzazione della tecnologia, volta a garantire la massima flessibilità del sistema smart grid di Enel Distribuzione, altamente integrato ed all’avanguardia.

di Paola Petroni

Paola Petroni
paola.petroni@enel.com
Responsabile Tecnologie di Rete –  Divisione Infrastrutture e Reti Enel.
Come Responsabile Tecnologie di Rete all’interno della Divisione Infrastrutture e Reti di Enel, Paola Petroni coordina la ricerca e lo sviluppo di nuove applicazioni, incluso lo smart metering. In precedenza ha sviluppato il sistema IT per la Banca Elettrica Italiana (IPEX). Con 30 anni di esperienza nei sistemi di automazione e controllo nel settore elettrico, è anche coordinatrice del progetto European Project ADDRESS (Active Distribution network with full integration of Demand and distributed energy RESourceS), istituito dal Seventh Framework Programme.

Ti potrebbero interessare anche

Ricevi le nostre ultime news

Iscriviti alla nostra newsletter

Richiedi abbonamento

Compila i campi per richiedere il tuo abbonamento alla rivista Servizi a Rete