Regolazione e monitoraggio della qualità della tensione in Italia

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1 Regolazione e monitoraggio della qualità della tensione in Italia Introduzione Come si è visto i disturbi presenti in rete possono condizionare anche significativamente il corretto funzionamento dei componenti d impianto: nei settori d utenza industriale e del terziario avanzato, per esempio, tali disturbi possono dare origine a fastidiosi, oltreché costosi, disservizi dell attività produttiva. Uno dei più importanti fattori di qualità del servizio di erogazione di energia elettrica è la continuità del servizio ovvero la mancanza di interruzioni nella fornitura dell energia elettrica. Attualmente l Autorità per la Energia Elettrica e il Gas (AEEG) ha fissato limiti che riguardano queste interruzioni e che devono essere rispettati dagli operatori di reti. Per la AEEG: Le interruzioni possono avere varie origini (possono essere originate sulla rete in alta tensione e sulla rete di trasmissione nazionale o possono essere provocate da cause di forza maggiore o dalle cause esterne) oppure possono essere di responsabilità dell esercente. Le interruzioni possono essere distinte tra quelle con preavviso (notificato almeno un giorno prima) e quelle senza preavviso. Le interruzioni senza preavviso a loro volta vengono classificate in lunghe (durata maggiore di tre minuti), brevi (durata compresa tra un secondo e tre minuti) e transitorie (micro interruzioni, di durata minore di un secondo). Il livello di qualità della fornitura può essere oggetto di contrattazione bilaterale sulla base delle specifiche esigenze del cliente e del prezzo che il distributore propone di conseguenza. In tale contesto, si inseriscono le attività promosse dall AEEG, per il monitoraggio della qualità della tensione sulle reti di distribuzione in media tensione, a livello sia di rete di distribuzione sia di clienti finali, da cui ricavare i livelli effettivi di qualità, necessari anche ai fini della stipula dei contratti per la qualità.

2 L Autorità per l Energia Elettrica e il Gas ha avviato con la deliberazione ARG/elt 149/10 del 27 settembre 2010, il procedimento per la formazione di provvedimenti in materia di qualità dei servizi elettrici di trasmissione, distribuzione e misura dell energia elettrica per il periodo di regolazione L Autorità ha pertanto predisposto il documento DCO 42/10 (Documento per la Consultazione) che si inquadra appunto nel procedimento per la formazione di provvedimenti in materia di qualità dei servizi di trasmissione, distribuzione e misura dell energia elettrica per il quarto periodo di regolazione ( ) e formula opzioni di regolazione e proposte in materia di qualità della tensione. Tale procedimento è sottoposto all AIR (Analisi di Impatto della Regolazione) relativamente agli aspetti più rilevanti. Questo documento DCO 42/10 : Discute nuove iniziative in materia di qualità della tensione sulle reti di distribuzione dell energia elettrica; Illustra gli obiettivi dell Autorità, Illustra le motivazioni dei possibili interventi, Propone alcune opzioni alternative di regolazione per le modalità di monitoraggio della qualità della tensione (QT). In particolare, tale documento propone nuove iniziative in materia di: Pubblicazione, anche comparativa, di dati relativi alle interruzioni transitorie (durata 1 secondo) Comunicazione individuale relativamente ai buchi di tensione Implementazione di un sistema di monitoraggio della qualità della tensione sull intera rete MT Pubblicazione della performance di rete relativamente ai buchi di tensione sulle reti MT Monitoraggio della performance delle reti BT relativamente alle variazioni lente di tensione mediante i misuratori elettronici.

3 Relativamente ai buchi di tensione, il documento sintetizza i risultati della campagna di monitoraggio della qualità sulle reti MT (promossa dall Autorità col DCO 6 aprile 2005) e condotta da RSE (Ricerca sul Sistema Energetico). Il tema della qualità della tensione (QT) è stato affrontato dall Autorità sin dal 2004 con approcci differenziati in funzione del livello di tensione delle reti. Per quanto concerne le reti di distribuzione: Con il DCO 6 aprile 2005 l Autorità ha promosso il monitoraggio a campione della qualità della tensione sulle reti di distribuzione in MT; Successivamente, la società RSE (Ricerca Sistema Energetico, ex CESI Ricerca S.p.a., poi ERSE S.p.a. fino al Luglio 2010) nell ambito della Ricerca di Sistema (RdS) ha messo in servizio nel febbraio 2006 il sistema sperimentale QuEEN (Qualità dell Energia Elettrica) che, tuttora operativo, consente il monitoraggio dei parametri della QT sulle reti di distribuzione MT e la loro pubblicazione on line, tramite il sito RSE. A seguito della pubblicazione della deliberazione n. 292/06 del , nel corso del 2009 l Autorità ha effettuato una richiesta di informazioni alle imprese distributrici di maggiori dimensioni, finalizzata alla verifica delle variazioni lente della tensione di alimentazione sulle reti di distribuzione BT, presso un campione di circa punti di prelievo, tramite misuratori elettronici. Il sistema QuEEN, realizzato e sviluppato da RSE S.p.a. ha permesso di conoscere le performance delle reti di distribuzione MT. Il parametro di QT sul quale si è maggiormente focalizzata l attenzione dell Autorità e della RdS, è costituito dai buchi di tensione. Le ragioni di tale interesse da parte dell Autorità saranno esposte in seguito, alla luce anche di uno studio su costi stimati per i clienti MT derivanti dalle microinterruzioni (interruzioni transitorie e buchi di tensione) e loro impatto sull economia italiana. Grazie alle informazioni raccolte mediante la campagna di monitoraggio della qualità della tensione nella rete italiana di distribuzione in MT effettuata con il sistema QuEEN e tenendo conto anche della recente revisione della norma EN 50160, l Autorità ha avuto nuove opportunità di regolazione, finalizzate ad: Una diffusione più capillare del monitoraggio di buchi di tensione;

4 Una pubblicizzazione delle performance di rete, Una maggiore responsabilizzazione delle imprese distributrici e dei clienti su tale aspetto. Le proposte formulate nel DCO 40/10 del novembre 2010 assieme all esperienza accumulata sino ad oggi, hanno suggerito all Autorità di focalizzare il proprio intervento in materia di QT: sugli eventi di durata inferiore o uguale a un secondo, vale a dire sulle interruzioni transitorie e sui buchi di tensione, per quanto riguarda le reti MT; sulle variazioni lente della tensione per quanto riguarda le reti BT. La QT sulle reti MT e BT sarà al centro di grande attenzione nel prossimo futuro proprio perché tali reti sono al centro di importanti evoluzioni dovute a crescenti apporti di generazione diffusa. Infatti, in prospettiva l evoluzione delle reti verso una gestione attiva (nella direzione delle smart grid) potrà comportare effetti rilevanti sulla QT. Il documento DCO 42/10 però non si occupa della QT sulle reti di trasmissione e sulle reti di distribuzione in AT. Il procedimento sulla qualità dei servizi elettrici è sottoposto ad AIR per gli aspetti di maggior rilevanza. L attenzione dell AIR si concentra sull aspetto più rilevante individuato in questo DCO 42/10 relativo alla sperimentazione di un sistema di monitoraggio esteso sulla rete MT. Riguardo a tale aspetto vengono formulate più ipotesi di intervento tramite opzioni di regolazione alternative. La cooperazione di CEER (Council of European Energy Regulators) e CENELEC (Comitè Europèen de Normalisation Èlectrotechnique) ha portato alla revisione della Norma EN Gli aspetti più rilevanti della nuova edizione della Norma EN ratificata a marzo 2010 saranno qui di seguito illustrati. Regolazione della qualità della tensione sulla rete di trasmissione L Autorità, con la deliberazione n. 250/04 del 30 dicembre 2004 ha introdotto un insieme di disposizioni per il Gestore della rete di trasmissione AT (Terna) in materia di qualità del servizio di trasmissione. In particolare nell Allegato A della

5 deliberazione 250/04 l Autorità ha previsto che l operatore di trasmissione rilevi a campione mediante campagne specifiche di misurazione: Le variazioni lente e rapide della tensione, I buchi di tensione, separatamente per fascia di durata, di abbassamento di tensione e fasi interessate; Le sovratensioni; La fluttuazione della tensione a breve e lungo termine (flicker); La distorsione armonica; Il grado di asimmetria della tensione trifase; Le variazioni della frequenza. L Autorità inoltre, con la deliberazione n. 210/05 del 5 ottobre 2005 ha approvato un piano per la rilevazione della qualità della tensione sulla rete di trasmissione nazionale. A tale piano, confluito nel sistema MONIQUE (MONItoraggio della Qualità della tensione Elettrica), si sono aggregate le otto imprese distributrici per cui vigeva l obbligo. Nell Allegato A della deliberazione 250/04, l Autorità ha anche previsto che l operatore di trasmissione, sulla base dei risultati delle suddette campagne di misura a campione, definisca i livelli attesi della qualità della tensione, anche differenziandoli per livelli di tensione, relativamente a : valore massimo, per singolo utente, del numero annuo di interruzioni transitorie; valore massimo, per singolo utente, del numero di buchi di tensione, separatamente per fasce di durata e fasi coinvolte; valore massimo del livello di distorsione armonica totale; valore massimo del grado di asimmetria della tensione trifase; valore massimo degli indici di severità della fluttuazione della tensione a breve e lungo termine, riferiti alla potenza minima di cortocircuito. Dal 1 gennaio 2007 vige inoltre l obbligo di registrazione delle interruzioni transitorie sulle linee su cui sono installate protezioni automatiche tripolari con cicli di apertura e richiusura di durata inferiore o uguale a 1 s. Poiché la qualità della tensione, anche sulle reti di distribuzione, dipende dalla potenza di corto circuito nei nodi della rete di trasmissione, Autorità (Art. 34 in

6 Allegato A deliberazione n. 250/04) ha previsto che il gestore della rete di trasmissione renda disponibili sul proprio sito internet i valori minimi e massimi della potenza di corto circuito convenzionali, in conformità alle norme vigenti. Regolazione della qualità della tensione sulla rete di distribuzione MT e BT Il testo integrato della qualità dei servizi elettrici (Allegato A della deliberazione n. 333/07 del dicembre 2007, di seguito: TIQE) prevede l applicazione di quanto previsto dalla norma tecnica CEI EN per le caratteristiche di qualità della tensione. Al momento non esiste una forma esplicita di regolazione della qualità della tensione sulle reti di trasmissione, poiché i livelli attesi di qualità della tensione individuati da Terna non hanno la stessa natura giuridica degli standard di qualità definiti dall Autorità. In particolare il TIQE: Dispone che le imprese distributrici effettuino la registrazione automatica delle interruzioni transitorie, utilizzando l assetto reale della rete. Ogni impresa distributrice è tenuta ad avere un registro delle interruzioni (art. 4). L impresa distributrice deve comunicare alle altre imprese distributrici interconnesse a valle la causa delle interruzioni che le hanno interessate, di norma entro 60 giorni dalla data di occorrenza dell interruzione, per la corretta registrazione delle relative cause. L art. 15 del TIQE definisce fra gli indicatori di continuità del servizio elettrico il numero di interruzioni transitorie per cliente MT, distintamente per ambito territoriale. Ogni impresa distributrice deve comunicare all Autorità i risultati dell elaborazione degli indicatori di continuità del servizio. Ogni impresa distributrice comunichi a ciascun cliente MT e AT l elenco delle interruzioni lunghe, brevi e transitorie che lo hanno coinvolto.

7 Per quanto concerne la normativa cui L Autorità fa riferimento, essa contempla anche le norme tecniche CEI EN e la CEI EN nella sua ultima edizione In quest ultima edizione, vi è stata una revisione della norma EN che ha riguardato principalmente i seguenti aspetti delle precedenti versioni: struttura suddivisa tra fenomeni continui ed eventi; definizioni per buchi di tensione e sopraelevazioni di tensione; tabelle di classificazione per buchi di tensione e sopraelevazioni di tensione; applicabilità alle reti di tensione nominale fino a 150 kv (inclusa); nuovi requisiti riguardo le variazioni lente di tensione per le reti MT. L intervento della Autorità Motivazioni dell intervento dell Autorità Motivazioni economiche, tecniche e sociali: Gli utenti del sistema elettrico italiano sopportano costi significativi associati a problemi di QT. Gli utenti del sistema elettrico italiano mostrano elementi di soddisfazione e insoddisfazione relativamente alla QT. Sono praticabili soluzioni tecniche per il monitoraggio della QT elaborate anche sulla base dell esperienza di monitoraggio QuEEN Sono disponibili elementi tecnici e standard tecnici internazionali per la definizione e la misura di potenziali indicatori. In seguito all avvio del sistema di monitoraggio promosso dall Autorità, è disponibile un ampio set di dati storici relativi alla QT. Motivazioni legate al costo delle microinterruzioni per i clienti. Nel 2006 l Autorità ha commissionato al Dipartimento di Ingegneria Gestionale dl Politecnico di Milano (DIG) una indagine sui costi delle microinterruzioni (termine non tecnico con cui sono stati indicati congiuntamente interruzioni transitorie e buchi di tensione), con l obiettivo di valutare economicamente il danno

8 subito dai clienti industriali per le microinterruzioni (dati riportati in appendice 3 del DCO 36/07). I costi totali per l intero sistema economico italiano sono stati ottenuti sommando: due stime dei costi diretti: una per i settori osservati (SO) ed una relativa a settori potenzialmente sensibili non osservati (PSNO); e una stima dei costi indiretti (che fa riferimento agli investimenti dei clienti industriali in sistemi di de-sensibilizzazione quali gli apparecchi UPS (Uninterruptible Power Supply). Riportiamo qui di seguito la tabella 1 relativa al costo delle microinterruzioni per i diversi settori industriali, tratta dallo stesso DCO 36/07 in Appendice 3). Tabella 1 - Costi delle microinterruzioni per diversi settori industriali: costo diretto per evento per kw (espresso in euro dell anno Fonte: DIG del Politecnico di Milano) Settore Media Mediana Intervallo DM auto e automotive 2,9 2,9 0,7 5,0 DH plastica 2,2 1,8 0,1 4,2 DB tessile 3,2 3,2 3,2 DE carta 1,0 (1,1) 0,9 (0,9) 0,1 2,2 DF raffinerie 13,3 13,3 13,3 DJ metallurgia 3,3 (4,9) 1,1 (4,9) 0 (1,1) 8,7 DI minerali non 0,9 0,8 0,1 2,3 llif DA i alimentare 5,9 0,6 0,2 30 DG chimica 0,5 (0,7) 0,6 (0,7) 0 (0,6) 0,8 DL macchine elettriche 10,6 9,3 0,1 22,4 Tutti i settori 2,8 (3,4) 0,9 (1,2) 0 (0,1) - 30 Le statistiche relative agli indicatori di costo sono state normalizzate sul numero di addetti delle imprese osservate e proiettate in maniera differenziata ai settori

9 osservati ed altri settori potenzialmente sensibili non osservati, utilizzando il numero di addetti delle imprese italiane. In sintesi, lo studio suddetto ha quantificato il costo delle microinterruzioni per i clienti industriali come segue: settori osservati: la mediana dei costi diretti annui è stata stimata in 267,8 M /anno (minimo: 252,1M /anno e massimo 296,3 M /anno); settori potenzialmente sensibili ma non osservati: i costi diretti totali annui sono stati stimati a 315,6 M /anno; I costi indiretti totali annui per microinterruzioni per il sistema economico italiano sono stati stimati a 196,8 M /anno. Quindi la stima dei costi totali annui sostenuti dai clienti industriali per le microinterruzioni porta a valori (riferimento a moneta dell anno 2006) in un intervallo compreso tra un valore minimo di 449 M /anno (nell ipotesi che i settori PSNO abbiano costi nulli) e un valore massimo pari a 809 M /anno. Ambito dell intervento dell Autoritá I soggetti più direttamente interessati da possibili iniziative in materia di qualità della tensione sono: gli utenti connessi a reti elettriche MT e BT; e le imprese distributrici. D altro canto sono anche interessati una pluralità di soggetti e settori: i settori produttivi che corrispondono ai suddetti utenti, i costruttori di apparecchiature elettriche, l operatore del sistema di trasmissione e potenzialmente gli utenti finali connessi a reti elettriche in alta tensione, le società di consulenza e impiantistica operanti in questo settore, gli esperti del mondo della consulenza, della ricerca e dell accademia.

10 L attuale sistema di monitoraggio (QuEEN) della qualità della tensione nelle reti di distribuzione italiane Nel 2005 l Autorità (AEEG) promosse con un documento di consultazione (DCO del 6 aprile 2005) una campagna di monitoraggio della qualità della tensione nella rete italiana di distribuzione in media tensione (MT) con l obiettivo di migliorare la conoscenza delle performance della rete di distribuzione e di diffondere anche al più vasto pubblico dei clienti i risultati del monitoraggio tramite pubblicazione dei risultati. L attività di promozione portò alla realizzazione del sistema sperimentale QuEEN realizzato e sviluppato da RSE s.p.a. (in origine CESI Ricerca s.p.a. e poi diventato ERSE s.p.a. fino al 1 Luglio 2010) che fu sviluppato nell ambito della Ricerca di Sistema in risposta all esigenza manifestata dall Autorità di disporre di uno strumento conoscitivo: Per regolare la Qualità della Tensione (QT) nel rispetto dei costi complessivi (del sistema elettrico e dei clienti), Per monitorare l evoluzione della QT in un momento cruciale di evoluzione delle reti da passive ad attive, E per supportare l azione regolatoria basata sull evoluzione della normativa europea (EN 50160) fornendo una conoscenza oggettiva della QT. Il sistema QuEEN è attivo in Italia dal 6 febbraio 2006 ed ha continuato a registrare e monitorare i principali parametri della qualità della tensione ed è stato sottoposto nel corso degli anni a un costante aggiornamento e potenziamento. Il progetto QuEEN si è contraddistinto contraddistingue positivamente tra l altro anche: per avere consentito di conseguire pienamente i primi due obiettivi indicati dall Autorità nel DCO 6 aprile 2005 e di perseguire i rimanenti (richiamati al punto 4.21 del presente DCO); per avere fornito indicazioni utili sui costi di investimento e sui costi operativi; per avere fornito indicazioni utili sulle modalità di installazione delle apparecchiature di monitoraggio della QT e sulla localizzazione dei punti della rete da sottoporre a monitoraggio;

11 per il carattere innovativo della pubblicazione dei dati, tramite internet; per la significativa e rappresentativa base di dati che, sin dal 2006, mette a disposizione della RdS e di tutte le parti coinvolte e interessate; per le analisi ex-post che permette di effettuare alla RdS, all Autorità e a tutte le parti coinvolte e interessate; per aver contribuito alla diffusione della conoscenza delle tematiche della QT, per aver favorito il dibattito nel mondo della ricerca e il confronto nelle diverse sedi istituzionali e normative dell Unione Europea. Architettura del sistema di monitoraggio QuEEN Il progetto è mirato a monitorare l intera rete italiana in Media Tensione, tenendo conto delle sue principali caratteristiche. A tal fine, considerando la struttura della rete di distribuzione in MT ed i vincoli di budget e di tempo disponibile per il completamento del progetto, si è deciso di realizzare un sistema di monitoraggio costituito da strumenti (Unità di Misura) per la misura della qualità della tensione, installati in nodi della rete scelti considerando i seguenti criteri: 400 semisbarre delle cabine primarie della rete MT (corrispondenti all 11% del numero complessivo di semisbarre della rete di distribuzione MT italiana) individuate in modo da rappresentare, per quanto possibile, le caratteristiche del sistema di distribuzione in MT; 200 cabine secondarie individuate tra Clienti MT (73) e Distributori (127). Le 400 semisbarre MT sono state scelte e suddivise proporzionalmente al numero delle reti MT presenti in ogni regione italiana, in modo che fossero statisticamente rappresentative sia delle varie strutture che delle diverse condizioni ambientali presenti nella intera rete MT italiana. L adesione dei Clienti MT alla campagna di monitoraggio è stata su base volontaria ed è stata incentivata da condizioni economiche vantaggiose nell approvvigionamento degli strumenti di registrazione e favorita anche dall opportunità di conoscere i livelli effettivi di qualità nel proprio nodo di alimentazione al fine di poter stipulare dei contratti per la qualità sulla base di accordi volontari tra clienti ed Enti di distribuzione, già previsti dall Autorità.

12 La figura sotto riporta una mappa dei siti dove sono state installate le 600 Unità di Misura suddette. Mappa dei 600 punti di misura del sistema QuEEN a) Mappa delle 400 Unità di misura installate sulle semisbarre della rete di distribuzione MT italiana b) Mappa delle 200 Unità di misura installate presso i clienti MT (in rosso) e lungo linea da parte dei Distributori (in blu) In particolare, per ogni regione italiana, le semisbarre MT da monitorare sono state scelte in modo da rappresentare il più possibile la distribuzione statistica dei seguenti parametri delle reti MT ritenuti particolarmente significativi dal punto di vista della qualità della tensione: Lunghezza totale delle linee derivate dalla semisbarra MT; Tipo di linea MT (aerea con conduttori nudi, aerea in cavo, in cavo interrato, mista); Numero dei clienti MT; Gestione del neutro della rete MT (neutro isolato, neutro compensato); Densità per km 2 dei clienti BT alimentati dalla rete MT (alta, media e bassa densità). I parametri scelti della qualità della tensione da monitorare sono: Ampiezza della tensione di alimentazione;

13 Variazioni della tensione di alimentazione; Buchi di tensione, Sovraelevazioni della tensione (swell); Interruzioni; Squilibri della tensione; Variazioni rapide di tensione; Flicker; Armoniche di tensione. Oltre ai suddetti parametri di tensione, nelle cabine secondarie (MT/BT) si è proceduto anche al monitoraggio dell ampiezza delle correnti, armoniche incluse. Altri parametri della tensione, quali frequenza, interarmoniche e tensioni transitorie, non sono stati monitorati perché non dipendenti dalla rete MT (frequenza) e perché ritenuti poco significativi per giustificare l enorme immagazzinamento ed elaborazione di notevoli quantità di dati con implicazioni in termini sia di capacità di memoria dello strumento sia di tempo di trasmissione dei dati al sistema centrale. Il sistema di monitoraggio, la cui architettura è raffigurata nella figura sotto, è essenzialmente costituito da: Le Unità di Misura (UM), dotate di: dispositivo GSM per l invio quotidiano al Sistema Centrale di tutti i dati grezzi (non ancora elaborati) immagazzinati in memoria, e di un GPS per la sincronizzazione temporale. Le UM sono predisposte per la memorizzazione della forma d onda di tensione in corrispondenza del verificarsi di eventi quali buchi ed interruzioni di tensione e variazioni rapide della tensione. Al fine di individuare l origine dei buchi di tensione è prevista la registrazione dell avviamento delle protezioni distanziometriche delle linee di AT da parte delle

14 400 UM localizzate nelle cabine primarie (CP) e del superamento di una soglia di corrente da parte delle UM presso cliente MT. Le UM sono connesse ai secondari dei trasduttori di tensione (TV) e corrente (TA) in modo tale da misurare le tensioni concatenate e le correnti di linea. Nel rispetto del vincolo di budget, sono stati utilizzati i TV ed i TA esistenti in impianto per scopi di rilievi di misura. Il sistema centrale per la raccolta dati (SCP), destinato principalmente alla gestione della comunicazione giornaliera con gli strumenti di misura ( import dei dati memorizzati dagli strumenti, gestione dei set-up degli strumenti e installazione delle nuove versioni del firmware ). Sono previsti: Un database server (Microsoft SQL server) per la registrazione dei dati grezzi, Ed un ulteriore database server di back up. Un sistema per l elaborazione e la visualizzazione dei parametri caratteristici della qualità della tensione (QuEEN Qualità dell Energia Elettrica). L elaborazione e la rappresentazione finale dei risultati è eseguita da questo sistema chiamato appunto QuEEN (Qualità dell Energia Elettrica) disponibile su un apposito sito web aperto al pubblico. L accesso a QuEEN ( può essere effettuato da due categorie diverse di utenti: I proprietari delle UM, che hanno accesso ai risultati in dettaglio (definiti dal sistema: semplificati) della campagna di monitoraggio (istante di accadimento e caratteristiche principali dei singoli disturbi) ed a risultati statistici relativi ai disturbi registrati dalle loro UM e ad un intervallo di tempo selezionabile. Per tutelare la riservatezza delle informazioni, l accesso dei proprietari avviene tramite una password. In particolare, i risultati di dettaglio accessibili dai proprietari di UM sono organizzati in tabelle che riportano l andamento temporale delle caratteristiche dei vari parametri della Qualità della Tensione (nel caso di parametri registrati con continuità, come l ampiezza della tensione di alimentazione, flicker, ecc.) o la

15 sequenza degli eventi (in caso di buchi di tensione, interruzioni, variazioni di tensione rapide ecc.). Per quanto riguarda i parametri registrati con continuità, l utente può richiedere dei grafici che ne riportano l andamento nel tempo. Per quanto riguarda gli eventi, l utente può scaricare le corrispondenti forme d onda registrate dall UM, durante un intervallo di tempo definito da un pre-trigger e un post-trigger. Il pubblico può accedere al sito per richiedere i risultati aggregati delle registrazioni fatte durante la campagna di monitoraggio dalle varie UM, sulla base di diversi criteri (regione di appartenenza, tipo di rete, stato del neutro, tensione nominale, ecc.). Tali risultati aggregati sono organizzati in tabelle che riportano i risultati statistici relativi ai vari parametri della Qualità di Tensione. Sia la base dei dati di dettaglio, sia quella dei dati aggregati, costituiranno una fonte di informazione derivata direttamente dall esercizio e potranno essere utilizzate, oltre che per le finalità regolatorie dell Autorità, anche da una pluralità di operatori e di centri di ricerca per lo sviluppo di soluzioni che potranno concorrere con la regolazione al miglioramento del servizio elettrico. Architettura del sistema di monitoraggio. L acronimo AdM indica l Unità di Misura (UM) La scelta di monitorare la rete in media tensione è stata dettata dalla esigenza di poter ottenere valutazioni accurate della qualità della tensione, soprattutto per

16 quanto concerne i buchi di tensione, con un numero ragionevole di punti di misura a livello MT statisticamente rappresentativo della rete. L Autorità nel DCO 42/10 ha fatto il punto, a quasi 5 anni dall inizio della campagna di misura, della situazione della rete di distribuzione italiana dal punto di vista della prestazione a fronte dei buchi di tensione (voltage dip performance). Infatti questo parametro della qualità della tensione, assieme alle interruzioni di alimentazione, costituisce uno dei disturbi di tensione ai quali sono più sensibili i clienti della rete, come si evince da statistiche pubblicate nel recente passato, basate sulla tipologia e numerosità dei reclami pervenuti da parte dei Clienti (figura sotto) Statistiche di lamentele utenti Inoltre, come già anticipato, anche se i 200 punti di misura lungo le linee MT non rappresentano un campione statisticamente rappresentativo dell intera rete, i risultati del monitoraggio raccolti in questi punti hanno consentito di confermare l assunto che le statistiche dei buchi di tensione basate sulle misure effettuate alle semisbarre costituiscono una buona stima di quanto può succedere nei punti di allacciamento dei clienti alla rete pubblica MT. Si osserva infatti che il numero di buchi di tensione visti lungo linea è minore o al più uguale al numero di quelli visti sulla semisbarra di cabina primaria. La differenza infatti è dovuta al fatto che i buchi di tensione originati dai guasti polifase lungo le linee danno luogo a interruzioni sulle linee interessate dal guasto e a buchi di tensione sulla semisbarra e sulle altre linee.

17 In particolare la figura 5.5 sottostante riporta un esempio della distribuzione dei rapporti tra le tensioni residue misurate lungo linea (Ures-ll) e quella misurata sulla semisbarra (Ures-s) per gli stessi eventi. Figura Distribuzione dei rapporti tra le tensioni residue misurate lungo la linea (Ures-II) e quella misurata sulla semisbarra (Ures-s) per i medesimi eventi. Si può apprezzare il fatto che, mediamente, le tensioni residue misurate lungo linea sono più basse (meno dello 1%) rispetto a quelle misurate sulla semisbarra. Circa l 82% dei rapporti (Ures-ll/Ures-s) cadono nell intervallo 1 ± 2%. Per quanto riguarda la durata dei buchi di tensione, le massime differenza riscontrate tra le misure effettuate lungo linea e quelle sulla semisbarra di cabina primaria sono dell ordine di ms. Nella grande maggioranza dei casi le differenze sono nulle. I risultati confermano quindi quanto ragionevolmente atteso, vale a dire che: il numero dei buchi di tensione misurati sulla semisbarra costituiscono una leggera sovrastima del numero di buchi di tensione attesi nei nodi di consegna MT;

18 le tensioni residue e le durate dei buchi di tensione misurate sulla semisbarra costituiscono una buona stima delle tensioni residue e delle durate attese nei nodi di consegna MT. La scelta di implementare un sistema di monitoraggio che fosse rappresentativo della rete, e quindi caratterizzato da siti permanenti di misura opportunamente scelti sul territorio italiano, ha portato ad escludere altre opzioni che si sarebbero potute prendere in considerazione. Infatti, se per il monitoraggio della rete AT all avvio del sistema QuEEN era già in corso il progetto MONIQUE ( Sistema di monitoraggio della qualità della tensione elettrica sulle reti AT) da parte di TERNA Rete Elettrica Nazionale s.p.a., per quanto riguarda le reti BT era impensabile progettare un sistema di monitoraggio fisso a causa del numero elevato di nodi che si sarebbero dovuti monitorare per avere dei risultati statisticamente significativi. Tipicamente alcune campagne di monitoraggio di lungo periodo della rete BT condotte all estero si sono spesso basate su sistemi mobili con siti di misura che cambiano nel corso della campagna. Allo scopo di indagare la correlazione tra gli eventi che interessano le reti MT e BT è in previsione l installazione di alcune unità di misura nella rete di distribuzione in bassa tensione in nodi opportuni per realizzare una catena di monitoraggio che renda possibile tale analisi per differenti tipologie di rete e clientela BT alimentata. Metodica di misura Il sistema di monitoraggio è stato realizzato all interno di un programma di Ricerca di Sistema avente una durata e un budget definiti. In questo contesto per avere, in ogni caso, un sistema di monitoraggio rappresentativo della rete di distribuzione in MT, si è deciso di ricorrere ai trasformatori di misura induttivi (TV) già esistenti nelle cabine primarie, caratterizzati da un primario con connessione fase/terra. Gli apparecchi di misura sono quindi stati installati al secondario dei

19 trasformatori di misura (lato BT) per la misura delle tensioni concatenate ricostruite sulla morsettiera degli strumenti con un opportuno collegamento. In presenza di eventi quali i guasti monofase a terra, nel sistema di distribuzione si generano delle componenti unidirezionali, le quali possono innescare fenomeni di saturazione dei TV a seguito dei quali la catena di misura rileva dei falsi buchi di tensione che non trovano un corrispondente fisico nella rete e che pertanto non debbono essere conteggiati nella statistica dei buchi di tensione. Tali falsi eventi si manifestano principalmente nelle reti esercite a neutro isolato e per evitarne la registrazione si può adottare, a seconda delle disponibilità del caso, una delle seguenti soluzioni: opportuni filtri software in grado di riconoscere i falsi buchi di tensione; utilizzo di TV con primario con connessione fase-fase (come realizzato nelle installazioni presso alcuni Clienti MT dove, per ragioni di misura della potenza, era presente tale disponibilità); utilizzo di trasduttori non soggetti a fenomeni di saturazione (ad esempio partitori resistivi di tensione). La scelta adottata nel sistema di monitoraggio è stata quella di ricorrere a filtri software ed in particolare, al momento, è attivo un filtro basato sul riconoscimento della presenza di una componente di seconda armonica nelle tensioni misurate.

20 2.1. Realizzazione del sistema di monitoraggio da parte del CESI La società CESI S.p.a., nell ambito del finanziamento previsto dalla Ricerca di sistema: a) ha bandito una gara per l acquisizione dei concentratori dati e degli strumenti di rilevazione (comprensivi dei modem GSM e delle licenze software) destinati alla campagna di monitoraggio; b) ha realizzato e amministra l unità centrale di raccolta e gestione dati, sia per quanto riguarda l acquisto della piattaforma hardware e delle licenze software sia per quanto riguarda lo sviluppo del software applicativo. Gli strumenti di rilevazione sono forniti alle imprese distributrici con un contratto di comodato in conto deposito. Il contratto contiene le regole per eventuali interventi sulla strumentazione a opera delle imprese distributrici stesse (ad esempio per l installazione e per la sostituzione degli strumenti guasti) e una definizione degli oneri di competenza a carico del progetto e delle imprese distributrici. I clienti che intendono accedere al sistema di monitoraggio possono acquistare uno strumento di rilevazione, comprensivo del software di telegestione, tra quelli acquisiti con la gara di cui al punto a), e ne rimarranno i proprietari anche dopo la conclusione della campagna di monitoraggio Costituzione del sistema di monitoraggio della QT Il sistema di monitoraggio della QT è costituito da una rete di misura che monitora in modo continuativo i parametri di QT. 1

21 Esso è costituito da: a) strumenti di rilevazione, installati sulle semisbarre delle cabine di trasformazione AT/MT, sui punti di consegna dei clienti finali ed eventualmente lungo le linee MT, in grado di acquisire, analizzare ed immagazzinare ogni evento correlato alla QT in accordo con quanto richiesto nel documento per la consultazione AEEG 06/04/05, Appendice 2; 2

22 b) concentratori dati, installati presso il CESI in quantità necessaria a gestire gli strumenti di rilevazione dei costruttori selezionati, che eseguono l acquisizione dei dati dagli strumenti di rilevazione ad essi afferenti e li immagazzinano in propri archivi; c) sistema di trasmissione dati dagli strumenti di rilevazione ai concentratori dati, che avviene tramite le reti pubbliche di operatori telefonici presenti sul territorio nazionale; d) unità centrale di raccolta e gestione dati, installata presso il CESI, che esegue l acquisizione dei dati dai concentratori dati attraverso un collegamento locale; i dati vengono elaborati e immagazzinati in un unico archivio e resi disponibili sul sito internet della Ricerca di sistema, accessibile anche dal sito internet dell Autorità. Gli strumenti di rilevazione sono equipaggiati con modem GSM, per la trasmissione dati all unità centrale, e con dispositivo GPS per la sincronizzazione temporale 3

23 necessaria per l effettuazione della correlazione tra la QT rilevata sui diversi punti della rete di distribuzione. I costi derivanti dal traffico telefonico per il trasferimento dei dati dagli strumenti di rilevazione ai concentratori dati sono a carico del progetto. La fornitura del modem GSM alle imprese distributrici e ai clienti è comprensiva della SIM CARD Caratteristiche degli strumenti di rilevazione I sistemi di monitoraggio sono da un lato caratterizzati da funzioni aventi finalità prevalentemente diagnostiche e statistiche, dall altro sono utili al fine di ricavare informazioni atte ad accertare eventuali responsabilità. La norma CEI EN suggerisce di utilizzare strumentazione di Classe B, per quanto riguarda i primi, ed una strumentazione di Classe A, per quanto riguarda i secondi, per i quali si rende necessaria una rilevazione più accurata degli indicatori di QT. Il sistema di monitoraggio in questione, pur non essendo finalizzato a ricavare informazioni atte ad accertare eventuali responsabilità sui disturbi introdotti nella rete di distribuzione, prevede una strumentazione di Classe A, come definita dalla norma CEI EN , per quanto riguarda le modalità di rilevazione degli indicatori. La precisione dello 4

24 strumento di misura non deve essere comunque inferiore a ±0,5% e le modalità di rilevazione degli indicatori della QT devono comunque rispondere alle prescrizioni indicate nella norma citata. Si evidenzia come gli indicatori della QT dovranno essere misurati in accordo al punto 3.5 della norma CEI EN Per ogni intervallo di tempo di misura in cui si verificano interruzioni, buchi o sovratensioni, i risultati delle misure di tutti gli altri parametri, eseguite durante questo intervallo di tempo, vengono marcati. Ovvero non dovranno conteggiare lo stesso evento per più di un indicatore di QT. In particolare, la presenza di un buco di tensione o di una interruzione non concorrerà alla valutazione della variazione della ampiezza della tensione, del flicker, delle armoniche e dello squilibrio Lo strumento scelto per il monitoraggio della PQ Lo strumento scelto è il Wally-RTU Electric Power Quality Analyzer Station prodotto dalla TW_TeamWare S.r.l.. Le caratteristiche tecniche dello strumento sono le seguenti: 5

25 Alimentazione Tensione Consumo Batteria Autonomia 230Vac/dc 50/60Hz 15 Va 12 V, 1.2 Ah Pb sigillata 5 min. autolimitata Ingressi Voltmetrici N.ro canali 3 Scale 100 Vac/dc Vac/dc Sovraccarico +50% permanente Tipo divisore resistivo Impedenza 1 MOhm Morsetti estraibili passo 7.62 Ingressi Amperometrici da trasduttore N.ro canali 3 Scala 3 Vac/dc Sovraccarico +50% permanente Tipo divisore resistivo Impedenza 1 MOhm Morsetti estraibili passo 3.81 Tecnica di Misura Tipo Banda passante Sezione A/D Campionamento Campionamento Conformità campionamento sincrono ad aggancio di fase khz 12 bit + segno 6.4 ksample/sec ksample/sec. (TRS) EN classe A per metodologia classe B per risultati Funzioni di Misura PowerMeter TRS VQM VQMT VQMX funzione wattmetro ed Analisi Armonica funzione rilevazione fenomeni transitori funzione analisi tensioni secondo EN50160 funzione VQM con registrazioni di correnti, potenze e forma d onda funzione VQMT con registrazione transitori (TRS) 6

26 Precisione C, 45-55Hz) Tensione ±0.5% f.s. da 10% a 130% f.s. ±1% f.s. da 1% a 10% e da 130% a 150% f.s. Corrente ±0.5% f.s. da 10% a 120% f.s. ±1% f.s. da 1% a 10% Frequenza ±0.1% lettura Armoniche ±0.5 f.s. per THD > 0.5% Sicurezza Riferimento IEC EN EMC Emissioni Immunita EN (residenziale) EN (industriale) Condizioni ambientali Funzionamento Temperatura C Umidità 80% senza condensa Magazzinaggio Temperatura C Umidità 90% senza condensa Interfaccia Operatore Led EquaLink On/Standby, Batteria, Allarme1, Allarme2, Shift, Hold, Pacchetto specifico Su PC di supervisione Memoria Tipo Dimensione Statica Flash Eprom 20 Mbytes (100 Mbytes opzione) Porta Seriale 1 Tipo BaudRate Connettore Segnali Connessione RS bps maschio subminiatura 9 poli EIA completi remota dedicata a modem PSTN/GSM/GPRS 7

27 Porta Seriale 2 Tipo BaudRate Connettore Segnali Connessione RS bps maschio subminiatura 9 poli RX e GND da GTS800, +5vdc alim. GT8000 locale dedicata a GTS8000 Porta Ethernet Tipo Connettore 10baseT RJ45 Orologio Formato aaaa/mm/gg oo:mm:ss.cc Precisione 1*10-5 C Sincronizzazione tramite modulo GPS esterno (opzione) Modem GSM/GPRS Tipo Frequenze Antenna Wavecom Fastrack (altri modem disponibili) Dualband 900/1800 MHz Gestione comunicazioni GSM e GPRS ( SIM card a carico del cliente ) Tipo Veicolare omnidirezionale guadagno: 2db Tipo Omnidirezionale guadagno: 5db Tipo direzionale (50 ) gudagno: 9db Ricevitore GTS 8000 Sistema satellitare GPS per sincronizzazione orologio Wally-RTU ricezione di almeno 3 satelliti Antenna da posizionarsi all esterno Contenitore WallyRTU Dimensioni Custodia Peso 325x260x75 mm metallica 2.5 Kg 8

28 Contenitore stazione di misura Dimensioni Custodia Segregazione Protezione 600x400x200 mm metallica serratura a chiave IP55 (con protezione serratura) Peso 12 Kg Il software di elaborazione consente: Analisi dei Transitori; Analisi di conformità EN50160; Report grafici e tabellari; Stampe ed esportazione dati; Comunicazioni via porta seriale; Comunicazioni via modem; Comunicazioni via Ethernet TCP-IP; Schedulatore automatico connessioni; Software EDS Client-Server DBMRS-SQL per gestione sistemi di rilevazione complessi multiperiferici. La dotazione di risorse è la seguente: 3 canali di tensione Vac / Vac isolati; 3 canali per pinze amperometriche 0-3 Vac; Registratore ad alta capacità (20 Mb); 2 interfacce seriali; 1 porta Ethernet 10baseT; 1 Modem GSM / GPRS; 1 Modulo GPS per sincronizzazione orologio; Alimentazione universale 230 Vac ± 20%; UPS integrato ad alta autonomia (5 min); Morsettiere/Sezionatori per segnali di tensione (misura) protette da fusibile; Morsettiere alimentazione protetta da fusibile; Morsettiera batteria protetta da fusibile; Armadietto metallico segregabile con chiave; 9

29 Interfaccia operatore su PC; Generazione SMS in condizioni di allarme; Generazione di segnalazioni spontanee verso le stazioni di supervisione in condizioni di allarme Partecipazione dei clienti finali MT al sistema di monitoraggio con propri strumenti Attraverso la presente iniziativa si intende offrire ai clienti alimentati in media tensione che lo desiderano la possibilità di partecipare alla campagna di monitoraggio della QT. L AEEG ritiene che l opportunità offerta ai clienti che aderiscono all iniziativa sia rilevante sia sotto il profilo economico sia sotto il profilo informativo, dal momento che le misurazioni effettuate dai loro strumenti potranno essere utilizzate ai fini della stipula dei contratti per la qualità, secondo le modalità e i criteri previsti dal Testo integrato della qualità dei servizi elettrici. Ai clienti che intendono usufruire di tale opportunità viene richiesto di dotarsi di uno strumento di rilevazione della QT che potrà essere acquistato dal costruttore che si è aggiudicato la gara bandita da CESI, alle medesime condizioni di fornitura ottenute per gli strumenti il cui costo è a carico della Ricerca di sistema. La fornitura comprende anche il software per la telegestione dello strumento di rilevazione, essenziale dopo la conclusione della campagna di monitoraggio per rendere autonomi i clienti nella gestione dello strumento di rilevazione. I clienti dovranno disporre di un personal computer equipaggiato con sistema operativo e con gli applicativi office di diffuso utilizzo, nonché di un modem di comunicazione (GSM o PSTN) per la telegestione dello strumento di rilevazione della QT. Alla campagna di monitoraggio possono partecipare anche clienti già dotati di strumenti di rilevazione, purché compatibili con le caratteristiche del sistema di monitoraggio. Durante la campagna di monitoraggio i clienti possono interrogare il proprio strumento di rilevazione, attraverso il software di telegestione e il modem di comunicazione installati sui personal computer di loro proprietà, per scaricare le misurazioni degli indicatori della QT registrate in accordo alle norme CEI EN e CEI EN Riceveranno inoltre da CESI, ogni sei mesi, un CD contenente le stesse misurazioni. Al termine della campagna di monitoraggio CESI renderà inoltre disponibile ai clienti 10

30 un software in grado di estrarre da tali misurazioni (dati grezzi) dei dati riassuntivi, che consentiranno una facile interpretazione degli indicatori di QT anche da parte dei clienti e in genere da parte di personale non specializzato (dati semplificati). Tali dati, per tutto il periodo della campagna di monitoraggio, sono resi disponibili ai clienti anche attraverso il sito internet della Ricerca di sistema, accessibile altresì dal sito internet dell Autorità. Ciò grazie al significativo contributo che i clienti partecipanti alla campagna di monitoraggio danno alla Ricerca di sistema. È necessario tenere presente che per l installazione è richiesta la disponibilità di riduttori di tensione (TV) e di corrente (TA) che abbiano precisione di almeno ±0,5%; TA e TV di proprietà del cliente con precisione peggiore del ±0,5% e fino al ±5% possono essere utilizzati su richiesta del cliente, ma in tal caso le misure effettuate non potranno avere validità ai fini dei contratti per la qualità previsti dal Testo integrato per la qualità. Dal momento che non tutti i clienti finali dispongono di propri TA e TV, mentre nel locale misura sono presenti i TA e i TV di proprietà delle imprese distributrici necessari per misura, con precisione migliore o uguale al ±0,5% le imprese distributrici hanno offerto, in via preliminare alla consultazione, la disponibilità ad utilizzare i TA e i TV di loro proprietà destinati al servizio di misura, purché ciò avvenga con modalità controllate ai fini del mantenimento delle condizioni di sicurezza, anche fiscale, delle misure rilevanti per la rilevazione dell energia. Alla luce delle considerazioni precedenti, l AEEG ha proposto che l installazione degli strumenti di rilevazione di proprietà dei clienti possa essere effettuata secondo due schemi: a) nell impianto del cliente, qualora lo stesso cliente disponga di TA e TV con precisione non peggiore del ±5%, vi sia copertura del segnale GSM e vi sia la disponibilità di tensione 230Vca necessaria per l alimentazione dello strumento; in tal caso l installazione verrà effettuata dallo stesso cliente, secondo una guida di installazione predisposta da CESI; b) nel locale destinato al servizio di misura, qualora il cliente non disponga di TA e TV. In quest ultimo caso: 11

31 l installazione verrà effettuata dall impresa distributrice, utilizzando i propri TA e TV destinati al servizio di misura, secondo una guida di installazione predisposta da CESI; il cliente dovrà riconoscere all impresa distributrice i costi di installazione, per i quali sono previste condizioni di favore. Sono possibili due casi: l avvolgimento secondario del TA non è schermato: in questo caso il cliente potrà acquistare anche le pinze amperometriche necessarie per la misura delle correnti; l avvolgimento secondario del TA è schermato: in tal caso non sarà possibile la misura delle correnti. I dati relativi a tale punto di rilevazione (grezzi e semplificati) vengono resi disponibili anche all impresa distributrice, che al pari dei clienti può interrogare questi strumenti, attraverso il software di telegestione e i modem di comunicazione installati sui personal computer di loro proprietà, nonché i dati su CD su base semestrale e i software di aggregazione dei dati. La misura delle correnti presso i punti rilevazione dei clienti, utile per comprendere l origine di alcuni disturbi, è dunque possibile nel caso di installazione dello strumento all interno dell impianto del cliente o nel caso di installazione dello strumento all interno del locale destinato al servizio di misura qualora l avvolgimento secondario del TA non sia schermato, rendendo così possibile il collegamento di pinze amperometriche necessarie per la misura delle correnti. In linea di principio, i costi di installazione degli strumenti di proprietà dei clienti sono a carico dei clienti stessi. Con riferimento allo schema di installazione previsto nel locale destinato al servizio di misura, in cui l installazione deve essere eseguita dall impresa distributrice, l AEEG propone di definire in via amministrativa il costo che il cliente deve riconoscere all impresa distributrice per l installazione. Tale costo a carico del cliente è definito dall AEEG. L AEEG ritiene che il costo definito in via amministrativa a carico del cliente debba essere una frazione del costo medio complessivo di installazione, per tenere conto anche del beneficio di natura conoscitiva a favore dell impresa distributrice 12

32 derivante dalla disponibilità dei dati di qualità della tensione presso il punto di consegna al cliente. I clienti che installano lo strumento di rilevazione all interno del proprio impianto devono fornire, oltre allo schema elettrico dell impianto, anche le caratteristiche di: a) TA e TV; b) sistema di protezione utilizzato; c) potenza del/i trasformatore/i installato/i; d) tipologia del carico, attività svolta ed eventuale presenza di carichi disturbanti. Il soggetto che effettua l installazione deve provvedere a tutte le attività necessarie per la corretta messa in opera dello strumento (montaggio, cablaggi, predisposizione di morsettiere di collegamento, ecc.). Lo strumento deve essere installato in modalità fissa quanto più vicino al punto di misura e comunque in locali chiusi, in ogni caso secondo le specifiche di installazione predisposte da CESI. CESI può eseguire delle verifiche a campione o al riscontrarsi di misure non congruenti con il normale esercizio della rete di distribuzione, al fine di accertare la corretta installazione degli strumenti di rilevazione Partecipazione delle imprese distributrici al sistema di monitoraggio con propri strumenti Le imprese distributrici possono partecipare alla campagna di monitoraggio, acquistando e gestendo gli strumenti di rilevazione secondo le condizioni già illustrate per i clienti. Tali strumenti possono essere installati in ulteriori punti della rete di distribuzione in media tensione che non siano le semisbarre MT delle Cabine primarie, quali ad esempio punti intermedi o terminali delle linee in media tensione attestate a semisbarre di Cabina Primaria già soggetta a monitoraggio. In tal modo aumenta in modo significativo il numero di strumenti di rilevazione installati lungo le linee rispetto al numero di strumenti installati sulle semisbarre delle Cabine Primarie, con ovvi vantaggi a favore della Ricerca di sistema Conclusione del progetto e dismissione del sistema di monitoraggio Al termine della campagna di misura i concentratori dati verranno scollegati dagli strumenti di rilevazione (verrà richiesta la restituzione delle SIM CARD) e l unità 13