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1 Asset management per centrali di produzione da fonti rinnovabili. Vantaggi dell utilizzo di sensor networks wireless M. Giannettoni, P. Pinceti, M. Caserza Magro Università di Genova E. Montanari IB Group Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma ottobre 2009

2 Il contesto

3 La piattaforma

4 Piattaforma Asset Management La generazione distribuita ha esigenze particolari per quanto attiene il monitoraggio

5 Lo scopo del progetto Infrastruttura di comunicazione wireless per applicazioni industriali Progettazione di nodi sensore custom per acquisizione di temperatura, tensione e corrente Nodi sensori basati su tecnologia wireless Piattaforme a basso consumo di energia

6

7 Il sistema di monitoraggio Benefici di usare wireless in ambito industriale aumento sensorizzazione senza modificare l impiantistica riduzione dei costi di installazione Requisiti della rete wireless Bassi consumi energetici Elevata affidabilità e disponibilità

8 Tecnologia selezionata

9 Tecnologia wireless Rete composta da: Nodi coordinatori (FFD): router o dispositivo finale Nodi finali (RFD): nodi che trasmettono i dati ai router Caratteristiche: Configurazione di rete automatica Banda 2,4 2,4835 GHz tecnica DSSS Sincronizzazione dei nodi di rete

10 Nodi sensore Il nodo è composto da 3 moduli: Campo: sensori in campo Modulo I/O per la conversione del segnale da campo Modulo radio per la comunicazione Tutti i componenti scelti hanno un basso consumo energetico!!!

11 Il gateway Interfaccia tra WSN e sistema di automazione. Ethernet CONFIGURAZIONE DELLA RETE

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13 Impianto fotovoltaico -Modulo: potenza W -Stringa: moduli, potenza 2-3 kw, tensione V -Quadri Parallelo Stringhe (QPS): collegano più stringhe

14 Misure effettuate: -Tensione del quadro -Corrente di ogni stringa -Temperatura dei moduli

15 Profili di comunicazione Ogni nodo gestisce due profili di comunicazione: Sintetico: trasmesse solo V, I quadro, T Esteso: vengono trasmesse anche tutte le correnti di stringa Passaggio da sintetico ad esteso automatico al verificarsi di un anomalia

16 Funzionalità del sistema - comunicazione Possibilità di interrogare manualmente il nodo per ottenere tutte le correnti di stringa, anche senza anomalie Anomalie sulla corrente di stringa dovute a Guasto modulo fotovoltaico Ombreggiamento di uno o più moduli Cortocircuito e intervento fusibile

17 Rinconfigurazione rete WSN Nodo ripetitore SCADA QSC I.1.3 QSC I.1.2 Nodo ripetitore QSC I.1.1 QSC I.2.1 QSC I.2.2 QSC I.2.3 QSC II I QSC II I QSC II I Concentratore e Gateway Ethernet La rete wireless comunica per distanze fino a 100 m, ma per campi estesi possono esserci distanze maggiori, quindi utile la riconfigurazione rete per comunicare con il Gateway

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19 SCADA: componenti da integrare Gestione operativa impianto: produzione e rendimento impianto Dispositivi da integrare/ misure da acquisire Generatore FV: V e I stringa Inverter: parametri utili per stima vita utile Quadri BT: intervento protezioni Quadri MT: protezioni, in particolare SPI e SPG (CEI 0-16) Parametri ambientali

20 pocket p c Centralina meteo OPC Servers SCADA Misure Energia Quadro MT www Gateway GSM Gateway ADSL Gateway wireless Quadri BT Monitoraggio generatore FV Inverter

21

22 Asset Management per generazione distribuita Caratteristiche impianti generazione distribuita taglia impianto medio piccola Distribuzione dei siti sul territorio Presenza personale ridotta Funzionamento impianto automatico Società possiedono e gestiscono svariati siti produttivi Proprietari possono non essere tecnici

23 Asset Management per generazione distribuita (II) Caratteristiche strumenti di gestione: Funzioni proprie per impianti di produzione da fonti rinnovabili Semplicità installazione ed uso Infrastrutture informatiche ridotte scalabilità

24 Asset Management e manutenzione Esistenza e corretto funzionamento sistemi di sicurezza Gestione risorse aziendali, con minimizzazione interventi manutentivi Gestione piani manutentivi Formazione del personale

25 Report produzione energia Gestione materie prime +++ (+) Calcolo efficienza Allarmi impianto Gestione manutenzione Programmazione produzione Web server Obblighi di legge (rapporti con gli enti) Controllo (previsioni) redditività Gestione tecnica documentazione

26 Architettura SW L architettura software prevede tre aree Connettività: comunicazione verso SCADA Controllo: gestione delle priorità dei pacchetti, con rispetto dei requisiti real-time, dove richiesti Gestione: funzionalità off-line tipiche dell Asset Management

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28 Conclusioni L aumento di impianti di generazione distribuita ha portato all esigenza di sviluppare sistemi di monitoraggio ed asset management L Università di Genova in collaborazione con alcune PMI genovesi ha sviluppato la piattaforma per il monitoraggio

29 Conclusioni (II) Sensori wireless innovativi per l acquisizione di informazioni puntuali dai parchi fotovoltaici Pacchetto applicativo SW per gestione di Asset Management specifici per sistemi di generazione distribuita

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