NUOVE PROTEZIONI E PROGETTI SMART GRID Soluzioni avanzate per reti intelligenti. AEIT-TAA, Trento 25 Settembre

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1 NUOVE PROTEZIONI E PROGETTI SMART GRID Soluzioni avanzate per reti intelligenti AEIT-TAA, Trento 25 Settembre

2 Selta in numeri Siamo un azienda produttrice leader in Italia e all estero nei settore delle Telecomunicazioni, ICT, Automazione per le reti elettriche e dei trasporti. 60 milioni di euro nel 2012 * 380 dipendenti a fine 2012 I nostri clienti sono utility, carrier telco e service provider, aziende di ogni dimensione, Pubblica Amministrazione locale e centrale 13% del fatturato investito in R&D 8% del fatturato investito in M&S

3 Selta: presenza internazionale Italia Spagna HQ Cadeo (Piacenza): direzione e attività R&D per il mercato dell Automazione e Smart Grid Tortoreto (Teramo): attività R&D per il mercato delle telecomunicazioni e ICT, polo produttivo Roma: attività Defence & Cyber Security Mostolès (Madrid): Selta ha una propria società. Nel corso degli ultimi due anni Selta Espana ha avuto un forte sviluppo legato alla partnership con Telefonica Federazione russa Resto del mondo Mosca: Selta ha una propria società nata nel 2011 dopo un intensa attività di sviluppo del mercato In Africa, America Latina e Medio / Lontano Oriente, Selta ha una rete di partner accuratamente selezionata che rendono l azienda un operatore globale

4 Defence & Cyber Security Progetta, certifica e supporta soluzioni ICT dedicate al trattamento di dati classificati e non Progetta, certifica e supporta l implementazione e l utilizzo di sistemi di tipo Tempest (Compromising Emanations) Offre servizi di consulenza nella valutazione della sicurezza in accordo con gli standard internazionali (Common Criteria, ITSEC), nella valutazione della sicurezza di prodotti e sistemi ICT che trattano dati classificati e non. I laboratori di Selta sono riconosciuti nel settore come laboratori di valutazione indipendenti

5 Enterprise Communications & Networks Piattaforme e terminali IP per la Unified Communication & Collaboration, soluzioni per mobilità, soluzioni verticali per hospitality, utilities e PA (Smart City) Cloud Communication Soluzioni per reti di accesso broadband e ultrabroadband in tecnologia xdsl, FTTx, bonding

6 Energy Automation & Transport Soluzioni mission critical per l Automazione, il Telecontrollo e le Telecomunicazioni di servizio per le reti delle utilities nei settori energia e trasporti. Soluzioni Smart Grid per la gestione delle reti di distribuzione e trasmissione di media e alta tensione, degli impianti di generazione e dei sistemi di protezione della rete elettrica.

7 Selta: smart partner Automazione, monitoraggio, telecontrollo SELTA è il partner ideale per le utility che vogliono approcciare il paradigma smart grazie al consolidato know how in tutti i seguenti ambiti : Sistemi di controllo, protezione e regolazione per stazioni elettriche AT/AAT della rete di trasmissione oltre che per Cabine Primarie e Secondarie della rete di distribuzione e per impianti di generazione, sia tradizionali che da FRNP SCADA e sistemi Distribution Management Systems Apparati e sistemi basati su standard internazionali affermati quali IEC , IEC e IEC

8 Selta: smart partner Telecomunicazioni di servizio Smart Grid è il connubio di reti di energia e di reti di dati; le soluzioni di comunicazione di SELTA assicurano eccellenza nelle performance, scalabilità, flessibilità e garanzia dei requisiti di resilienza e di always on grazie a: Apparati per Reti di Accesso su rame e su fibra ottica (multiplexer flessibili, modem DSL, terminali per bonding e backhauling di soluzioni wired/less) Soluzioni per reti wireless sia di tipo radiomobile LTE e 3G sia WiMAX Sistemi di trasmissione ad Onda Convogliata Digitale per reti AT, MT e BT

9 Generalizzazione architettura Smart Grid Rete di Distribuzione MT CP TS HV section Integrated protection transformer MV section RTU SCADA SWITCH Distribution Management System Voltage and stream sensor Multi-function protection PLC 3G, Radio, LTE, PLC, Wi Max, Wire o.f. TS Transmission Substation DS Distribution Substation EUPP End User s Power Plant DG Distributed Generation CS DS Switch with integrated sensor MV busbar SCVS CB IMS PLC Remote control peripheral unit SS Router with automation logicsand protocol converter GD EUPP DG GD General protection system Interface protection system V,Pactive Regulator Protocol converter ROUTER

10 Enel Distribuzione: nuovo schema di rete

11 Selta: soluzioni per le Smart Grids POI P3 Enel Distribuzione RTU di cabina primaria con protocollo IEC RTU di cabina secondaria IEC 104 e Protezione Integrata di Trasformatore Modulo di Interfaccia per PI e PG Router di cabina secondaria Interfaccia di Regolazione Energia Apparato di trasmissione OCv Digitale MT TPT2020 UP2008 next. gen. DV7500 DV7300 SNN 110 IRE SDLC In fase di sviluppo: Apparato di segnalazione e telescatto BT STSC In fase di specifica: Protezione di linea MT general purpose DV9xx A3

12 Selta: soluzioni Enel TPT2020: RTU di cabina primaria Il TPT2020 è l estensione della precedente RTU di stazione AT/MT di Enel al protocollo IEC 61850, per interfacciare sia i nuovi IED di cabina primaria, sia i nuovi dispositivi distribuiti sulla rete MT a livello geografico. Mantenimento retrocompatibilità per CP tradizionali tramite interfacciamento al campo cablato e tramite Modbus su RS 485 Nuovo TMF e nuovo client IEC per configurazione/gestione via file CID di DV7500 e DV9xx A3 a livello di CP e DV7300, IRE e RGDM a livello CS e UA Dialogo via MMS, per ricezione misure di CP e lungo il feeder, e via GOOSE msg per funzionalità anti islanding: Riduzione carico utente o teledistacco (verso IRE e DV7300 rispettivamente) Configurazione soglie permissive/ristrette delle PI Ricezione di configurazione di assetto di rete da STM e regolazione avanzata della tensione tramite invio di setpoint a PIT (livello CP) e IRE (livello UA)

13 Selta: soluzioni Enel Trasformatore in CP: schema attuale Regulation Inhibition I4,I8,I12 Uaux HV DV933 MV U4-12 I12a MV half-bus I4,I8,I12 c-op c-cl DV S c-op c-op Vo c-ap c-cl DV925 I4,I12 U4-8 U12-8 Uo Uaux Uaux

14 Selta: soluzioni Enel Trasformatore in CP: schema smart con DV7500 HV Tap Changer MV I4,I8,I12 Uaux c-op c-cl IN SPT ,59, 27, 59Vo, 87T, 46, 64T, 79T, 90, 80S c-op c-cl I4,I8,I12 U4, U8,U12,Uo MV half-bus

15 Selta: soluzioni Enel DV7500: Protezione Integrata Trasformatore Protezione innovativa IEC che racchiude le funzionalità di DV925, DV920 e DV933 (trafo lato MT, lato AT e RAT rispettivamente). Protezione Differenziale Trasformatore (87T) * Protezione terra ristretta per avvolgimenti MT trafo (64T) * Protezione massima corrente lato MT e AT (51MT e 51AT) Protezione massima corrente sequenza inversa (46AT) * Protezione massima tensione fase e omopolare di sbarra (59MT e 59Vo) Protezione minima tensione fase sbarra MT (27MT) Protezione sovraccarichi e cortocircuiti VSC (51C) Protezione di minima tensione cc di cabina primaria (80S) Discordanza poli interruttori lato AT del trafo (DP) Regolazione tensione MT (set point da TPT2020) Misura correnti, tensioni e presenza tensione lato MT Misura P e Q lato MT del trafo Richiusura rapida automatica interruttore MT (su 51MT o 59Vo) * Moduli I/O remotizzati tramite Modbus TCP/IP: apertura verso Fieldbus evoluto

16 Selta: soluzioni Enel DV7300: Interfaccia per PI e PG DV7300 Apparato che realizza la funzione di gateway tra protocollo IEC ed I/O fisico. Server per ricezione di messaggi GOOSE da TPT2020 e da RGDM e restituzione filata verso PI e PG. Teledistacco della produzione immessa mediante comando di scatto della PI; Commutazione delle soglie di intervento delle protezioni di frequenza (81< e 81>) tra due tarature preimpostate nella PI (rete dati presente); Riduzione carico utente mediante comando inviato ai dispositivi di controllo del cliente; Distacco carico utente mediante comando di scatto inviato alla PG; Comunicazione di avviamento della PG

17 Selta: soluzioni Enel IRE: Interfaccia Regolazione Energia Apparato di attuazione logiche di regolazione energia realizzato tramite server IEC che dialoga via MMS e GOOSE con TPT2020 e RGDM e traduce i setpoint ricevuti in regolazione (Modbus o filata) verso la GD. FRE IRE set point grandezze elettriche sulla generazione MT [P, Q, PF] parametri funzioni di regolazione autonome [Q(V), PF(P), P(f), PTF] avvio/arresto del funzionamento a parametri imposti misure relative alla tensione ed alla potenza sullo scambio (Vs, Ps, Qs) FRE IRE misure di potenza generata (Pg, Qg), suddivise per tipologie di fonte primaria misure di potenza assorbita dai carichi passivi (Pc, Qc) misure di tensione ai morsetti dei generatori misure di potenze scambiate e stato di carica dei sistemi di accumulo parametri relativi alle caratteristiche tecniche e capability d impianto stato di funzionamento impianto e dei suoi macro componenti

18 Selta: soluzioni Enel / Terna SNN 110: Router di cabina secondaria L apparato SNN 110 Selta Network Node 110 rappresenta la soluzione per la gestione di reti a pacchetto (su fibra ottica, rame e wireless), in ambito di reti private con estensione geografica. Versione per applicazioni MT: connessione a reti LAN, porte per connessione a reti WAN (Modem UMTS/GPRS, tunnel IpSec, L2TP V3, GRE, OpenVpn, Nat) e porte per la remotizzazione su IP d apparati che utilizzano protocolli seriali IEC < > IEC TD065 < > IEC Versione per applicazioni AT: RSTP, VLAN, può equipaggiare un diramatore ottico Irig B per la distribuzione del segnale di sincronizzazione agli apparati di stallo della sottostazione elettrica. Certificato IEC

19 Selta: soluzioni Enel SNN 110: tunnel L2TP V3 su IPSec (GOOSE over WAN)

20 Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione

21 Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione Capacitive coupler

22 Selta: soluzioni Enel SDLC: Sistema ad onde convogliate per media tensione L apparato SDLC è un terminale di trasmissione progettato per gestire un flusso digitale su vettori a media/bassa tensione. Livello di Convergenza 6LoWPAN/IPV6 Livello MAC: /G3 Modulazione OFDM (fino a 256 sottoportanti con modulazione selezionabile fra DQPSK, DBPSK e D8PSK) Modalità ROBO (Robust OFDM) per incremento della affidabilità tramite ritrasmissione di trama Trasmissione fino a 210 kb/s su bande FCC ( khz) Accoppiamento induttivo o capacitivo Fino a 3 interfacce utente di tipo Ethernet (ETH) Servizi di comunicazione e di teleprotezione

23 Le partecipazioni di Selta nei progetti Smart Progetti pilota e sperimentazioni finanziate Grid4EU progetto finanziato dalla UE tramite il settimo «Framework Programme for Research and Technological Development», coordinatore ERDF, direzione tecnica Enel POI P3 Progetto Operativo Interregionale di Enel Distribuzione per lo sviluppo della rete MT secondo il nuovo paradigma Smart Grid focalizzato sulle 4 regioni di «convergenza» (Puglia, Campania, Calabria, Sicilia) ASSEM progetto pilota incentivato dall AEEG (ARG/elt 39/10) per la nuova rete attiva MT della municipalizzata di San Severino Marche (MC) Deval progetto pilota incentivato dall AEEG (ARG/elt 39/10) per la nuova rete attiva MT della municipalizzata della Valle d Aosta Smart μgrids Partecipazione al bando MIUR Smart Cities and Communities and Social Innovation

24 Il case history di A.S.SE.M. A.S.SE.M. S.p.A., interamente controllata dal comune, gestisce la rete di servizi gas, energia elettrica e ciclo idrico integrato Progetto pilota incentivato dall AEEG per controllo e gestione impianti di generazione diffusa (GD) Utenti Attivi coinvolti nel progetto: 2 impianti idroelettrici (1000, 360 kw) e 6 impianti fotovoltaici (2360, 1700, 1000, 1000, 3600 e 9 kw) Utente P Vettore Cabina Denominazione Tipo Funzioni attivo [kw] FO Wi Fi 3G sec. 1 ASSEM patrimonio 1000 Hydro x x Teledistacco, regolazione P/Q 2 Sicit 1700 FV x x Teledistacco, regolazione P/Q 3 Nova Power 2360 FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 4 SIS 360 Hydro x x Teledistacco 5 Baccifava Lina BT FV x Teledistacco 6 Fattoria "Le Origini" 1000 FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 7 Sostenibilità FV x x x Teledistacco, regolazione P/Q 8 Faber&Forestale 3600 FV x x Teledistacco, regolazione P/Q

25 Il case history di A.S.SE.M. Struttura della rete MT Una CP che sovrintende la totalità della rete MT: opera a 20 kv ed è connessa alla rete AT Terna a 132 kv nominali Due semisbarre MT per un totale rispettivamente di 124 and 41 km di linee 8500 utenti BT per oltre 35MW di potenza assorbita 40 utenti MT per oltre 8MW di potenza assorbita

26 Il case history di A.S.SE.M. Panoramica funzioni rete smart Selettività logica tra Cabina Primaria e Cabina di Smistamento per una nuova gestione dei guasti Telescatto per incrementare l affidabilità del Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) Regolazione della tensione mediante modulazione della potenza reattiva di GD tramite algoritmo sviluppato in DigSilent ed integrato nello SCADA Limitazione/modulazione della potenza attiva immessa da parte di ciascuna unità di generazione diffusa Monitoraggio/controllo della rete MT e delle iniezioni da GD per ricavare dati differenziati e potenziare le possibilità di regolazione di Terna (migliore controllo della RTN)

27 Il case history di Deval Deval S.p.A., controllata dal Gruppo CVA, gestisce la rete elettrica di Aosta In particolare è il principale Distributore di energia elettrica in valle d'aosta, con 69 comuni serviti ed oltre clienti attivi, connessi ai Km della propria rete di media e bassa tensione. Utenti Attivi coinvolti nel progetto: 2 impianti idroelettrici (3500, 5600 kw) 1 CP (Villeneuve) e 2 feeder MT, uno di collegamento in antenna con la prima centrale idroelettrica e l altro su cui è collegata la seconda centrale e che incorpora le 2 CS per la ricerca tronco guasto 2 cabine secondarie per Ricerca Tronco Guasto Utente P Vettore Cabina Denominazione Tipo Funzioni attivo [kw] FO 3G sec. 1 Centrale Alouette 3500 Hydro x x Teledistacco, regolazione P/Q 2 Thumel 5600 Hydro x x Teledistacco, regolazione P/Q 3 Proussaz x x Ricerca Tronco Guasto 4 Chanavey x x Ricerca Tronco Guasto

28 Il case history di Deval Panoramica funzioni rete smart Telescatto per incrementare l affidabilità del Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) Regolazione della tensione mediante modulazione della potenza reattiva di GD tramite algoritmo sviluppato in Matlab ed integrato nello SCADA Limitazione/modulazione della potenza attiva immessa da parte di ciascuna unità di generazione diffusa Ricerca Tronco Guasto per il sezionamento della porzione minima di rete affetta da guasto

29 La soluzione Selta per idso Sistema centrale di cabina primaria BCU I/O I/O I/O Segnali Rifasamento Segnali Congiuntore Segnali altri pannelli Postazione HMI Sala Controllo Scada DMS LAN IEC SNTP RAT VSC Pannelli DV 9xx Morsettiere BCU SPL 1 Linea Cannuciaro SPL n Linea SPS Protezione TR AT/MT DV 910 DV 913 DV 907

30 La soluzione Selta per idso Unifilare cabina primaria

31 La soluzione Selta per idso Funzioni principali SCADA DMS Measures CB status Regulation Set points Off line Configurator MV network configuration data MV network real time data Fe IEC SCADA DMS expert DB Real Time Load shedding Fault management & System restoration Load balancing via feeder reconfiguration DB Oracle Regulation Algorithm & Topology Load Flow computation State Estimation P/Q Power Control cos(ϕ) regulation

32 La soluzione Selta per idso Sistema periferico CS 20 kv User meter Production meter RGDAT SPI NV10P I/O IMS SELTA router SNN110 SELTA RTU STCE KD MODBUS Rcosφ / RPA GD Cabina Secondaria Locale Contatori Cabina Utente Attivo

33 La soluzione Selta per idso Rete di comunicazione di A.S.SE.M. Switch Sbarra Rossa Switch BCU Colotto Switch SCADA DMS Switch Sbarra Verde Fibra ottica collega CP Colotto, CS Contro e linea MT Cannucciaro Patch Panel Patch Panel Multimodale Monomodale Switch BCU Contro Switch Sbarra Contro n Nome impianto Tipo F.O. WiFi 3G/UMTS 1 COLOTTO E CONTRO CP / CSM X X Ponte radio WiFi connette tra loro 4 siti Rete 3G/UMTS copretuttiisiti coinvolti 2 ASSEM PATRIMONIO UA / MT X 3 SICIT UA / MT X 4 NOVA POWER UA / MT X X 5 LE ORIGINI / SOSTENIBILITA UA / MT X X 6 SIS UA / MT X X 7 FABER & FORESTALE UA / MT X 8 BACCIFAVA LINA UA / BT X

34 La soluzione Selta per idso Apparati BCU Selta in cabina primaria per monitoraggio e controllo tramite acquisizioni cablate e per realizzazione di logiche STCE KD Selta nelle CS, presso gli UA e lungo linea: Controllo e monitoraggio IMS e RG DAT Acquisizione misura tensione di sbarra Regolazione generatore (connessione ModBus) Acquisizione dati contatori (connessione ModBus) Protocollo IEC 61850

35 La soluzione Selta per idso Apparati Panel PC 17 per garantire la manovra sulla cabina al personale in intervento locale Protezioni di linea e di sbarra MT e protezioni di interfaccia utente attivo sostituite con protezioni innovative (protocollo IEC 61850) Pannello per regolazione VSC sostituito con regolatore innovativo (protocollo IEC 61850)

36 Le funzioni principali: Telescatto In caso di guasto, il SPL interviene aprendo la linea MT ed inviando un segnale di telescatto al SPI delle GD sottese, scongiurando il rischio che i generatori continuino ad alimentare la porzione di rete rimasta in isola. Quando un SPI perdeilmessaggiodikeep alive su 61850, cambia banco di taratura per operare in soglia stretta a tutela dell UA (CEI 0 16).

37 Le funzioni principali: Selettività Logica Obiettivo: isolamento della porzione di rete affetta da guasto evitando lo scatto dell interruttore MT in CP: In caso di guasto il SPL di CS invia un messaggio di inibizione al SPL di CP e distacca la GD a valle Quando una protezione risulta isolata torna ad operare in selettività cronometrica

38 Le funzioni principali: Ricerca Tronco Guasto Feeder CS CS SPL SPI GD CS In caso di guasto direzionale di terra il SPL mantiene la direttrice alimentata, grazie alla presenza bobina di Petersen che supporta la corrente di guasto Il sistema di rilevazione guasti rileva la direzione della corrente, confronta il valore tra dispositivi vicini e trova la posizione del guasto La porzione di rete affetta da guasto viene automaticamente isolata Viene gestito anche il guasto di corto circuito, grazie ai messaggi GOOSE del 61850

39 Le altre funzioni innovative Regolazione innovativa della tensione basata sulla modulazione della potenza reattiva della GD per mantenere il valore della tensione sulla rete MT entro le soglie stabilite è possibile agire in due diversi modi: Variare la posizione del VSC per regolare in modo globale la tensione sulla sbarra MT Modificare il valore di cos(ϕ) del generatore dell utente attivo per la regolazione locale sulla GD Limitazione e modulazione della potenza attiva iniettata da ciascuna unità di generazione diffusa Riconfigurazione automatica della topologia di rete grazie al sistema SCADA DMS

40 Le altre funzioni innovative Ottimizzazione del profilo di tensione 1.09 [p.u.] [km] NF-G N N N SS-C200300P SS-C N N N N SS-C SS-C N SS-C N N SS-C N N NF2-S SS-C SS-C NF1-S N N N N SS-C NF1-S SS-C NF1-S N N NF2-S SS-C N N SS-C SS-C DIgSILENT Before optimization max V = 108% Per ottenere un profilo di tensione al di sotto della soglia determinata, vengono modificati la posizione del VSC e i valori di Q 1.05 [p.u.] Voltage, Magnitude Ore (hh_mm) 12_00 VP_TR_Rosso Date: 02-Feb Annex: / [km] NF-G N N N SS-C200300P SS-C N N N N SS-C SS-C N SS-C N N SS-C N N NF2-S SS-C SS-C NF1-S N N N N SS-C NF1-S SS-C NF1-S N N NF2-S SS-C N N SS-C SS-C DIgSILENT After optimization max V = 104% Voltage, Magnitude Ore (hh_mm) 12_00 - Ottimizzato - Presa ottimale n. -2 VP_TR_Rosso Date: 02-Feb-2013 Annex: /1

41 I vantaggi di una Smart Grid Protezione, controllo e diagnostica della rete MT/BT in presenza di generazione distribuita gestione delle isole desiderate e indesiderate Controllo dei flussi di energia e regolazione della tensione lungo linea Aumento della hosting capacity senza intaccare la stabilità della rete Isolamento del tronco guasto secondo algoritmi di selettività logica Miglioramento della qualità del servizio grazie a maggior affidabilità e continuità Gestione più efficiente e sicura della domanda energetica grazie alla maggior capacità di modulazione del parco generazione (FRNP in particolare) Sostenibilità ambientale del sistema elettrico grazie alla diffusione di FER e alla riduzione di emissione di gas ad effetto serra (CO 2 ) Uso più razionale dell energia grazie a maggiore consapevolezza da parte del cliente del proprio profilo di consumo (Demand Side Management)

42 Le conclusioni Un sistema di automazione di rete MT dipende dalle prestazioni della rete WAN di comunicazione I risultati dei progetti sperimentali in corso definiranno la tecnologia futura per lo scambio informativo ad elevata velocità fra apparati E indispensabile usare protezioni che dialoghino con protocollo che consente di ampliare lo spettro delle funzioni elettriche integrando i messaggi GOOSE (Telescatto e Selettività Logica) E importante utilizzare meccanismi di «keep alive» per tornare a tarature strette nel caso di manutenzione della rete always on

43 Sessione Q&A

44 Grazie per l attenzione

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