Power flow

Il calcolo di power flow è stato svolto prima in DigSILENT e poi su RTDS, in modo tale che si potessero confrontare i risultati ottenuti sul simulatore tempo reale e valutare la loro coerenza.

Ø DigSILENT Power Factory

I risultati ottenuti avviando il load flow sui nodi della rete rurale implementata in DigSILENT sono riportati nella tabella sottostante. In questo caso, la convergenza del load flow, è stata raggiunta rapidamente e senza alcun problema rilevato dal software di calcolo, al variare della tolleranza impostata.

Ø RTDS

Avviando il calcolo di load flow tramite RTDS, si sono riscontrati alcuni problemi riguardanti la convergenza del sistema. Inizialmente infatti il sistema generava un errore nel calcolo dei flussi di potenza sulla rete non raggiungendo mai la convergenza.

Il problema della convergenza del load flow su RTDS è dovuto al fatto che esso basa il suo algoritmo di calcolo sul metodo di Newton Raphson che ha come ipotesi iniziale X>>R per tutte le linee. Tale ipotesi, vera per reti in AT, non è valida per la rete in esame in MT che presenta impedenze di linea di valore paragonabile o inferiore ai valori delle resistenze. Per questo motivo l'algoritmo di calcolo del software, non riconoscendo vera l'ipotesi di partenza, genera un errore di calcolo e non riesce a raggiungere la convergenza.

Questo problema, non si riscontra nel caso di avviamento del calcolo di load flow per una rete in AT, che presenta le caratteristiche adatte al metodo di Newton Raphson.

Grazie ai valori ottenuti dal calcolo di load flow su DigSILENT, è stato possibile imporre su alcuni dei nodi della rete in RSCAD i valori delle tensioni ottenuti. In questo modo, forzando il calcolo di load flow e imponendo opportuni valori di tensione ai nodi, si è riusciti a raggiungere la convergenza anche su RTDS.

6.1.1 Confronto tra i due simulatori

I valori ottenuti dal calcolo di load flow per la rete rurale a valle del punto di convergenza in entrambi i software sono i seguenti:

Come si può osservare dai risultati ottenuti i valori del load flow ottenuti su RTDS sono poco differenti da quelli ottenuti in DigSILENT, infatti la differenza nel valore delle tensioni ai nodi ottenuta trai i due software è inferiore al 1%. L'avvio del calcolo di PF nel caso di rete industriale non è riportato in quanto dà all'incirca gli stessi risultati.

6.2 Simulazioni

Al fine di verificare che la simulazione in regime statico delle rei implementate su diversi rack funzioni, si sono effettuate due simulazioni di prova.

1. studio di una giornata tipo per la rete rurale in totale assenza di generazione distribuita

2. studio di una giornata tipo per la rete rurale in presenza di generazione distribuita

Caso 1

Si ipotizza di voler considerare il caso di una giornata piovosa, in cui la generazione distribuita costituita unicamente da impianti solari nel modello di rete rurale, non fornisce alcun contributo.

In tal caso, il profilo di carico delle cinque diverse tipologie di carico viene implementato nei carichi dinamici presenti nel modello. Trattandosi di una simulazione tempo reale, non avrebbe senso simulare tutte le 24 ore della giornata secondo per secondo perchè in tal caso si necessiterebbe l'utilizzo del intero RTDS per un giorno.

Si è scelto di impostare nei carichi dinamici un profilo di carico variante ogni cinque secondi (tempo largamente sufficiente per la costante di tempo del carico dinamico e per la rete di adeguarsi alla variazione di potenza impostata). Ad ogni 5 secondi tempo reale corrispondono 2 ore di profilo di carico, per cui si ottiene una simulazione della durata massima di 60 secondi che rappresenta l'intera giornata. I coefficienti di carico impostati per le diverse utenze sono i seguenti:

Figura 6.2 Profili di carico della rete rurale impostati per la simulazione

Dalla simulazione si osserva che la rete rurale suddivisa in diversi sottosistemi, connessi tra loro tramite componenti XCross Transformer, in presenza di soli carichi dinamici che variano la potenza richiesta a seconda della loro tipologia e del profilo di carico, termina senza incorrere in errori. Questo risultato è soddisfacente poichè conferma le scelte dei componenti utilizzati scelti nel capitolo 5. Nel caso in cui si voglia monitorare una o più grandezze durante il

correre della simulazione sarà sufficiente creare dei componenti in ambiente RUNTIME che permettano la visualizzazione dei valori di interesse tempo reale. Nella figura sottostante è riportato un esempio di monitoraggio delle grandezze correnti e tensioni su tutte le linee e tutti i nodi della rete rurale in un determinato istante di tempo della simulazione.

Caso 2

Si ipotizza di voler considerare il caso di una giornata di sole, in cui la generazione distribuita costituita unicamente da impianti solari nel modello di rete rurale, fornisce il suo contributo alla generazione secondi valori di potenza discretizzati nel tempo.

Il profilo di generazione dei PV considerato è quello riportato nel capitolo 3, mentre il profilo di carico uguale a quello considerato nel caso 1.

Figura 6.4 Profilo di generazione giornaliera della DG impostati per la simulazione

Anche in questo caso la simulazione è andata a buon fine, terminando senza riscontrare errori.

Si osserva che nel caso 2 il profilo delle tensioni lungo i feeder risulta essere migliorato a causa della generazione distribuita che innalza il valore delle tensioni ai nodi diminuendo la caduta di tensione dalla cabina alla fine del feeder.

Di seguito è riportato il RUNTIME: in questo caso, oltre a poter monitorare le grandezze sulla rete è possibile anche variare manualmente il valori della potenza P iniettata dai PV. Grazie al modello implementato dei generatori fotovoltaici descritto nel capitolo 5 è possibile variare la potenza iniettata anche in funzione dell'irraggiamento solare e della temperatura.