PROSPETTIVE DI UTILIZZO DEI RISULTATI DEL MONITORAGGIO DI QUALITA’ DELLA TENSIONE

Autorità per l'energia elettrica e il gas 1

PROSPETTIVE DI UTILIZZO DEI RISULTATI DEL MONITORAGGIO DI QUALITA’ DELLA TENSIONE

Luca Lo [email protected]

Autorità per l’energia elettrica e il gasDirezione consumatori e qualità del servizio,

vicedirettore CEER EWG EQS TF, delegate for power quality

Milano, Auditorium CESI 3 luglio 2006Questa presentazione non costituisce un documento ufficiale dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas. Tutti i documenti ufficiali possono essere scaricati dal

sito internet www.autorita.energia.it


Ringraziamenti• Il monitoraggio della qualità della tensione

nel quadro della regolazione della qualità

• Iniziative già assunte: contratti per la qualità

• Iniziative in corso: assessment della potenza di corto circuito sulle reti di distribuzione

• Iniziative in corso: ricerca sui costi dei clienti per effetto delle microinterruzioni

• Iniziativa CEER per la revisione della norma EN 50160

• Conclusioni

SOMMARIO


SOMMARIO

• Il monitoraggio della qualità della tensione nel quadro della regolazione della qualità





• Conclusioni


UN BILANCIO DI SINTESI

• Continuità del servizio• Continua la riduzione dei minuti persi per cliente • Numero di interruzioni lunghe e brevi: in

miglioramento ma ritardo nei confronti internazionali• Nuovi standard individuali per clienti MT in vigore dal

2006• Nuova norma CEI sulla manutenzione cabine di utenza

MT

• Qualità della tensione• Avviato il sistema di monitoraggio CESI/RdS sulla MT• Partecipazione dei clienti e delle imprese distributrici• Installato il sistema di monitoraggio AT TERNA e

imprese

• Trasmissione• Pubblicati i livelli attesi di qualità sulla RTN • Pubblicati i livelli minimi convenzionali potenza di c.to

c.to

• Regole tecniche di connessione utenza MT• Gruppo di lavoro 136 presso il CEI


Miglioramenti della continuità del servizio: minuti persiMinuti persi per cliente BT - tutte le interruzioni (media biennale)

148

168

118 132115

9179 81 71

8487

95

109

199192

277

106

125

158

202

252266

8597

109

132

190189

0

50

100

150

200

250

300

1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003* 2003* -2004 2004-2005

Min

uti

pers

i p

er

clie

nte

BT

NORD CENTRO SUD ITALIA* escluso distacchi programmati e blackout


Miglioramenti della continuità del servizio: convergenza territoriale

Alta concentrazione (86 ambiti territoriali)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005*

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250Minuti persi all'anno per cliente BT (solo interruzioni di responsabilità dell'esercente)

Legenda

valore min

valore max

10 percentile

90 percentile

Media

* Nel 2005, incluse interruzioni in precedenza attribuite a cause esterne


Miglioramenti della continuità del servizio: num. interruzioni lunghe

Numero di interruzioni all'anno per cliente BT - tutte le interruzioni

1,4

3,6

1,8

2,5 2,52,4

2,2 1,9 1,9

2,52,4

4,4 4,8

2,8

3,1

3,7

2,6

3,4

4,0

5,05,25,0

5,5

3,9

2,32,5

2,72,8

3,33,63,83,9

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

1998 1999 2000 2001 2002 2003 * 2004 2005

Nu

mer

o d

i in

terr

uzi

on

i al

l'an

no

per

cli

ente

BT

NORD CENTRO SUD ITALIA * escluso distacchi programmati e blackout


1. Sensibilizzare i clienti sulle opportunità offerte dai contratti per la qualità e misurazione individuale

2. Raccogliere elementi conoscitivi sulle reali performances delle reti di distribuzione

3. Correlare i dati raccolti alle caratteristiche costruttive e di esercizio delle reti di distribuzione

4. Riconsiderare i valori di riferimento internazionali di qualità della tensione affinchè siano rappresentativi dei sistemi elettrici europei

5. Valutare l’introduzione di nuovi obblighi di misurazione della QT e, in seguito, forme di regolazione economica

Campagna di monitoraggio sulle reti di distribuzione MT: obiettivi


SOMMARIO






• Conclusioni


Contratti per la qualità

Caratteristiche• Livello

concordato di qualità

• Premio annuo pagato dal cliente (escluso dal vincolo ai ricavi del distributore)

• Rimborso al cliente nel caso di mancato rispetto del livello concordato di qualità

Introduzione di elementi di mercato nel rapporto tra imprese

distributrici e clienti sia del mercato libero che del mercato

vincolato.Strumento volontario concordato

tra imprese distributrici e clienti finali, con possibile ruolo

di aggregazione anche per i venditori

Necessaria misurazione individuale della qualità della tensione per almeno un anno

prima della definizione


• Le imprese distributrici, su richiesta dei clienti, hanno l’obbligo di installare un registratore individuale di interruzioni conforme alle norme tecniche vigenti CEI EN 50160 e CEI EN 61000-4-30 (con costi a carico del cliente).

• I clienti hanno facoltà di installare un proprio registratore purchè conforme alle norme tecniche vigenti.

• Possibile utilizzare schede sulle protezioni per la registrazione anche solo di alcune caratteristiche purchè conformi alle norme tecniche vigenti.

Misurazione individuale della continuità e della qualità della

tensione

Possibile adeguamento del Testo Integrato per tenere conto dei limiti di incertezza della misura se effettuata con

trasduttori in esercizio


SOMMARIO






• Conclusioni


Tipologie di potenza di cortocircuito

Fonte: GdL CEI 136


Motivi di interesse del regolatore• Forte correlazione con qualità della tensione• Richiede investimenti strutturali• Vantaggi indiretti anche su altri aspetti di performance

delle reti (es. perdite)• Semplicità relativa (rispetto al monitoraggio QT)• In logica evoluzione dopo:

– Regolazione della durata per ambiti territoriali effetti prevalenti: telecontrollo e automazione

– Regolazione del numero di interruzioni per clienti passaggio a neutro compensato

– Monitoraggio qualità della tensione su reti AT e MT disponibilità di misure di QT

Livello minimo di potenza di corto circuito


Tipologia di investimenti

Non strutturali Strutturali

Durata interruzio

ni

Numero interruzion

i

Oggetto della regolazione

Telecontr. eautomazione

Neutro compensa

to

Qualità tensione

Potenza di cortocicuit

o

Evoluzione regolatoria e stimolo agli investimenti


Complessità della relazione tra potenza c.to c.to (SCC) e variaz. tens.

(u)

Scc

Progetto di rete

Esercizio e gestione

della della rete

Distributore

Cliente

Generazione distribuita

Variazione di richiesta di potenza

Variazione di tensione

Trasmissione

Caratteristiche impianto

utenzaAltri clienti


Valutazione semplificata delle variazioni rapide di

tensione

Un

Punto di ConsegnaZcc,monte

S utente BA

cc

utenteATrete S

Su

,

cc

utente

cc

utente

cc

utenteutenteMTrete S

S

S

S

S

QPu

,

MT

AT, , sono coefficienti dipendenti dal rapporto Xcc/Rcc e dal cos relativo alla Sutente


0

0,050,1

0,15

0,20,25

0,3

0,350,4

0,45

0,5

0,550,6

0,65

0,70,75

0,8

0,850,9

0,95

11,05

1,1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tau=Xcc/Rcc

Gamma Alfa Beta

0

0,050,1

0,15

0,2

0,250,3

0,35

0,4

0,450,5

0,55

0,60,65

0,7

0,75

0,80,85

0,9

0,95

11,05

1,1

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Tau=Xcc/Rcc

Gamma Alfa Beta

cc

utentespunto

cc

utente

cc

utenteutente

S

S

S

S

S

QPu

),(

Valutazione semplificata delle V rapide su MT

Con =1 si commette un errore di tipo conservativo


Caratterizzazione degli utenti mediante parametro Kt ai fini delle U rapide

La variazione di potenza Sutente che l’utente richiede nel funzionamento ordinario è in generale funzione della tipologia specifica di utente e può essere correlata alla potenza nominale Sn dell’utente stesso

utentetutente SKS


Possibili valori del parametro Kt

Tipologia utente

Sutente

(kVA) Sn,carico con spunto

(kVA)

Sspunto Sn,carico con spunto Kt,cs Kt,ut

Cab. Sec. 20 10 2,00 -

Utente MT 100

50 8 - 4,00

Cab. Sec. 50 8 1,60

Utente MT 250

100 7 - 2,80

Cab. Sec. 150 6 1,43 -

Utente MT 630

250 6 - 2,38

Utente MT 1000 400 5 - 2,00

Utente MT 2500 500 5 - 1,00

Utente MT 5000 800 5 - 0,80

Verifica sperimentale di queste ipotesi attraverso il monitoraggio delle variaz.rapide )1/(

2

MVASK

utente

t


Ipotesi di relazione semplificata tra SCC e variazione rapida di tensione (u)

Scc

Progetto di rete

Esercizio e gestione

della della rete

Distributore

Cliente

Generazione distribuita

Variazione di richiesta di potenza

Variazione di tensione

Trasmissione

Caratteristiche impianto

utenzaAltri clienti

rete

utentecc u

MVASS

)1(*2

utente

istantaneot S

SK

cc

utentetrete S

SKu


Analisi su RTN - Utenti

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 20 40 60 80 100 120 140

Sn [MVA]

Scc

[M

VA

]

Scc max conv

Scc min eserc

Scc min conv

Limite deltaU=3% utenti



Analisi su RTN - Utenti

u

MVASS utente

retecc

)1(*2,

)1/(

2

MVASK

utente

t


Analisi su RTN - UtentiAnalisi su RTN - Utenti

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Sn [MVA]

Scc

[M

VA

]

Scc max conv

Scc min eserc

Scc min conv




u

MVASS utente

retecc

)1(*2,

)1/(

2

MVASK

utente

t


0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Nodi MT di una rete test

Sc

c [

MV

A]

AT 500 MVA con trasformatori < 40 MVA

AT 2000 MVA con trasformatori < 40 MVAAT 500 MVA con trasformatori 63 MVA

Per i nodi con le Scc più basse l’impatto della Scc,AT risulta trascurabile così come la taglia dei trasformatori.

Impatto della Scc,AT e della taglia

del trasformatore AT/MT sulla Scc,MT

AEEG ha richiesto ai distributori informazioni

sulla Scc e Sn di tutti i nodi MT sottesi alle sbarre soggette al monitoraggio di qualità

della tensione


SOMMARIO






• Conclusioni


Costi delle microinterruzioni

Un’idea nata dalla consultazione• Dotare i clienti partecipanti di un diario di bordo per

la registrazione degli effetti delle “microinterruzioni” (buchi e transitorie)

• Permette analisi ex-post grazie all’incrocio con le registrazioni di qualità della tensione

Un progetto assegnato al Dip. Ing. Gestionale• Prevalenza degli aspetti di economia industriale sugli

aspetti tecnici (elettrotecnici)• Dialogo con imprese clienti e analisi dei costi• Interviste approfondite prima del lancio del “diario di

bordo”• Collaborazione delle associazioni imprenditoriali


Costi delle microinterruzioni Per ogni fermata del processo dovuta a

microinterr.• Nell'istante di fermata: si avranno probabilmente dei

semilavorati da scartare ed eventualmente il danneggiamento di utensili e macchinari;

• Durante la fermata: si avrà una parte del personale inattivo. Ovvero, probabilmente impegnato nella riparazione di macchinari e componenti danneggiati e nel riavvio del processo invece di essere impegnato in attività produttive;

• Durante il riavvio: in questa fase la produzione potrebbe avvenire a intensità ridotta e/o potrebbe aversi una produzione difettosa;

• Dopo l’evento: sarà eventualmente necessario recuperare la produzione mancata

Possibilità di incrociare i dati sui costicon i dati sugli eventi di microinterruzioni rilevati dal monitoraggio di qualità della

tensione


Costi delle microinterruzioni

Risultati attesi• Valutare i costi sostenuti dai clienti industriali per le

microinterruzioni• Buchi di tensione• Interruzioni transitorie

• Fornire una stima dell’entità dei costi economici subiti dall’apparato produttivo italiano a seguito delle microinterruzioni

• Metodologia di stima dei costi delle microinterruzioni • Strumento utile alle imprese per valutare investimenti o

modifiche agli impianti• Estendibile ad altri disturbi di power quality

• Indicazioni preliminari per possibili interventi regolatori


SOMMARIO






• Conclusioni


3° Rapporto CEER di Benchmarking sulla qualità del

servizio (2005)Cap. 4: Qualità della tensione• Interesse crescente dei regolatori per la QT• In alcuni Paesi europei sono disponibili dati rilevati

da sistemi di monitoraggio della QT (HU, NO, IT, CZ)• In alcuni Paesi europei esistono standard di QT

più stringenti di quelli indicati dalla EN 50160:

- variaz.lente

- rapide

- armoniche

- flicker


Growing importance of voltage quality issues for customers

Severe costs for customers because of poor quality:• Norway: estimated annual costs for end-users related to

long interruptions: 64 – 79 M€; short interruptions: 47 – 66 M€; voltage dips 21 – 41 M€ (research based on customer survey 2002)

• Sweden: estimated annual costs for end-users related to long interruptions: 147 M€ (research 2003 based on customer survey); estimated annual costs for industrial customers related to short interruptions and voltage dips: 105 – 157 M€ (actual costs)

• France: actual value of compensations paid to customers for damages: 36 M€ (2004, only LV-MV customers)

• Italy: research on customer costs for poor voltage quality (interruptions and dips) based on a survey on a sample of 206 industrial firms (see graph, in €/kW contracted)source: Chiumeo et al, paper n.356, Proceedings CIRED 2005


• Interruptions

– According to EN 50160 when the voltage is below 1 % of the nominal or declared value.

– TR/IEC 61000-2-8 recommends that the threshold for interruptions is 10 % of the nominal or declared value.

• Voltage dips

– According to EN 50160 when the voltage is between 1 and 90 % of the nominal or declared value. No classification of dips severity.

– TR/IEC 61000-2-8 recommends a table of classifications.– IEEE P1564 proposes some voltage-sag tables for classification of dips

severity according toretained voltage and duration; in one of them dip threshold is 80% source: CIGRÉ JWG C4.07 “PowerQuality Indexes and Objectives”, 2004

Voltage quality definitions and measurements

DURATION OF THE VOLTAGE SAG retained voltage <1 cycle

1 cycle-200 ms

0.2-0.5 s 0.5-5 s 5s-5 min

70-80%

40-70%

10-40% 10%

The need of consensus in improving definitions: Example 1 – interruption/dip thresholds and tables


• Rapid voltage changes: are defined differently in existing standards

– EN 50160: one definitionA single rapid variation of the rms value of a voltage between two consecutive levels which are sustained for definite but unspecified durations

– IEC 61000-4-30: describes it in an informative annex

– IEC 61000-3-3: another more precise definition

Voltage change characteristic, ∆U(t)Maximum voltage change characteristic, ∆Umax

Steady-state voltage change, ∆Uc

Voltage quality definitions and measurements

The need of consensus in improving definitions: Example 2 – Rapid voltage changes specifications


Voltage quality responsibility

Consistency among technical standards• Essential to have consistency with other standards. • Consistency between what quality is supplied by the

grid company and what quality the end-users equipments are designed for.

• Example: voltage dipsthe Information Technology Industry Council Curve (ITIC) describes the tolerance of equipment to voltage disturbances

0

100

200

300

400

500

Duration in Milliseconds (ms)

14

8070 40

11090

120

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1.000 10.000 100.000 3 20 500

No Interrution in Function Region

Prohibited Region

No Damage Region

Steady State

Perc

ent o

f Nom

inal

Vol

tage

(RM

S or

Pea

k Eq

uiva

lent

)


Summing up regulators’ expectations

• Avoid ambiguity in definitions and measurement– f.i.: voltage dips and swells, rapid voltage changes– international consensus for improving VQ measurement

• For the sake of higher customer protection:– indicative values have too many drawbacks– required levels shall apply for 100% of normal operating time– specify emergency operating conditions (back-feed, F.M.)

• Compulsory standards differentiated according to:– territory or customers’ density– network characteristics (neutral grounding; active/passive)

• Consistency among all standards (responsibilities)

• Balance between technical requirements and their economical consequences (cost/benefit analysis)

Utilizzo dei dati del monitoraggioper proporre al Cenelec nuovi livelli di

riferimento per la revisione della EN 50160


SOMMARIO






• Conclusioni


Regolazione economica e

meccanismi di mercato

Regolazione tecnica

e self-regulation

Standard di output

Requisitistrutturali

Il monitoraggio della QT è una piattaforma di conoscenza…

Monitoraggio QT

Trasparenza (es.

connessione)

Potenza di corto circuito

Revisione EN 50160

Valore per i clienti

Contrattiper la qualità

…utile per diverse applicazioni regolatorie


La qualità del servizio è un risultato di sistema

Per migliorare la qualità serve il contributo attivo di tutti gli attori del sistema:

• Imprese di distribuzione e trasmissione– Registrazione puntuale degli eventi– Investimenti, manutenzione e esercizio rete – Formazione del personale

• Imprese di vendita– Aggregazione della domanda (es. contratti qualità)

• Clienti finali– Selettività e coordinamento delle protezioni– Registrazione individuale dei disturbi di tensione

• Regolatore– Proposte motivate e processi di consultazione ampi– Survey delle aspettative e della soddisfazione clienti

• Mondo dell’Università, della ricerca, delle associazioni …


Il dialogo possibile tra ricerca e regolazione

sul tema della qualità del servizio

•Ricerca di sistema: forte attenzione alle tematiche di governo del sistema e alla ricerca prenormativa

•Partecipazione attiva alle consultazioni in particolare sulle materie più tecniche e nei gruppi di lavoro CEI

•Progetti di ricerca multidisciplinare (Convenzioni con Università, coinvolgimento di discipline economico-tecniche)

•Confronti internazionali (sede CEER, CENELEC, Cired, Cigré, IEEE, etc.)

•Formazione e education (stage, corsi, master, etc.)

•Divulgazione e informazione (pubblicazioni, riviste, convegni, materiali, etc.)


Per saperne di più...www.autorita.energia.it

> Attività istituzionale > Documenti per la consultazione> Delibere e relazioni tecniche

> delibera 4/04: testo integrato qualità (2004-07)

> delibera 1/06: piano triennale 2006 - 2008

> Elettricità> Qualità

> dati di continuità del servizio (aggiornam. 2005)

> dati di qualità tensione (link al sito RdS)

… grazie per l’attenzione

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