Regolatore di tensione (AVR)

Riassumendo i criteri minimi di prestazione, esposti nel paragrafo 6.2 possiamo dire che : - I criteri di prestazione dell'AVR sono analizzati in un test vuoto, con un gradino di

tensione di circa il 2% attorno alla tensione nominale. - Il tempo di salita deve essere inferiore a 250 millisecondi.

- L'overshoot deve essere inferiore al 15% del valore di aumento della tensione (valore finale meno valore iniziale).

- Il tempo di assestamento deve essere inferiore a 2 secondi. - L'errore in regime stazionario dovrebbe essere inferiore allo 0,5%.

Per la valutazione dei criteri di prestazione minimi dell'AVR DECS-400 presente nella centrale idroelettrica di Misicuni, è stata considerata, come riferimento la registrazione della prova reale a nostra disposizione, più vicina possibile al test richiesto, vale a dire:  Gradino di tensione del ± 2% con l'unità operante a vuoto (registrazione del 6/12/2017

- 10: 01)

I risultati del test mostrano la conformità dell'AVR con i criteri di prestazione minimi. I risultati sono mostrati nella forma di un grafico e di una tabella.

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Fig. 7.1 Valutazione dei criteri minimi di prestazione per l’AVR

Criterio Richiesto Ottenuto

Tempo di salita (rise time) Tr ≤ 250 [ms] 234 [ms]

Overshoot ≤ 15% 5,1%

Tempo di assestamento Ts ≤ 2 [s] 0,484 [s] Errore in regime stazionario ≤ 0,5% 0 %

Al paragrafo 6.2.1 abbiamo visto come il modello di AVR sviluppato ha un alto grado di precisione rispetto alla misurazione reale. Per tale ragione anche il modello dinamico dell’AVR soddisfa i criteri di prestazione minimi come può essere osservato dalla figura seguente.

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Fig. 7.2 Valutazione dei criteri minimi di prestazione per il modello sviluppato dell’AVR

7.2 Governor – Parte meccanica/idraulica (GOV)

Riassumendo i criteri minimi di prestazione, esposti nel paragrafo 6.2 possiamo dire che: - I criteri di prestazione del GOV dovrebbero essere analizzati attraverso un test in isola, fornendo una potenza meccanica di circa il 60% della potenza nominale e applicando un gradino di carico (positivo) del 10%.

- Il modello dinamico del PSS è disattivato per il test.

- Non ci dovrebbe essere sovra-smorzamento nella risposta della potenza meccanica. - Il tempo di assestamento deve essere inferiore a 25 secondi.

- Lo statismo permanente dovrebbe essere compreso tra il 6% e il 12%.

- L'overshoot deve essere inferiore al 20% del valore di aumento della potenza meccanica (valore finale meno valore iniziale).

In considerazione dell'impossibilità di condurre sul campo, in sede di misurazione, uno studio in isola in modo da rispettare la condizione nella quale compiere la valutazione, in accordo con il gestore, si è optato di prendere come riferimento il seguente test reale per la valutazione dei criteri minimi di prestazione del GOV:

 Gradino di frequenza di +0,5 Hz con l’unità connessa ad un carico di 20 MW in modalità di funzionamento normale (registrazione del 7/12/2017 - 11:14)

I risultati del test mostrano la non conformità del GOV con i criteri minimi di prestazione in quanto la risposta dinamica al gradino di frequenza è molto più lenta del necessario (238,2 secondi misurati rispetto ai 25 secondi richiesti).

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I risultati sono mostrati sotto forma di un grafico e di una tabella.

Fig. 7.3 Valutazione dei criteri minimi di prestazione per il GOV

Criterio Richiesto Ottenuto

Tempo di assestamento Ts ≤ 25 [s] 238,2 [s]

Statismo permanente 6-12 % 6%

Overshoot ≤ 15% 0%

Al paragrafo 6.2.5 abbiamo visto come il modello del GOV sviluppato ha una risposta dinamica molto accurata rispetto alla misurazione reale. Per tale ragione, dando risultati del tutto equiparabili anche il modello dinamico sviluppato con i parametri utilizzati per la validazione non soddisfa i criteri di prestazione minimi.

L’obbiettivo da perseguire a questo punto, è quello di sfruttare appieno il modello del GOV sviluppato in modo da ricercare un set di parametri che consenta un miglioramento delle prestazioni del Governor ed eventualmente il soddisfacimento dei criteri minimi di prestazione. In questa procedura, ovviamente, sono stati rispettati, in quanto noti, i valori massimi dei regolatori ma anche i tempi di apertura e chiusura delle valvole.

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Fig. 7.4 Valutazione dei criteri minimi di prestazione per il modello sviluppato del GOV con parametri ottimizzati

Criterio Richiesto Ottenuto

Tempo di assestamento Ts ≤ 25 [s] 28,34 [s]

Statismo permanente 6-12 % 6%

Overshoot ≤ 15% 0%

Il confronto tra il risultato ottenuto col modello validato con il nuovo set di parametri e il risultato reale precedentemente validato risulta:

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Si riporta il nuovo set di parametri che ha permesso il raggiungimento dei risultati mostrati. Parametri variati Valore precedentemente

usato per la validazione

Nuovo valore Kp 3 10 Ti 3,25 0,35 Kd 0 10 Caratteristica g-Tii g Tii Tii 0 1 1 0,1 5 3 0,2 9 5 0,3 13 7 0,4 17 9 0,5 21 11 0,6 25 13 0,7 29 15 0,8 33 17 0,9 37 19 1 41 21

Il mancato soddisfacimento del criterio di prestazione richiesto sul tempo di assestamento non è imputabile ai regolatori ma ai limiti di velocità di apertura e chiusura delle valvole dovuti a loro volta ai vincoli meccanici-idraulici del sistema.

7.3 Power System Stabilizer (PSS)

Per quanto riguarda il PSS, si richiede di valutare se lo smorzamento della potenza elettrica aumenta con il PSS attivo dopo un gradino di tensione con carico collegato, rispetto allo smorzamento che si ha in caso di PSS non collegato.

Per la valutazione dei criteri di prestazione minimi del PSS, sono stati considerati, come riferimento, i seguenti test reali:

 Gradino di tensione del ± 2% con l'unità funzionante a carico (registrazione del 6/12/2017 - 11:23) PSS non attivo.

 Gradino di tensione del ± 2% con l'unità funzionante a carico e fattore di potenza uguale a 0.95 sovraeccitato (registrazione del 6/12/2017 - 11:47) PSS attivo.

I risultati dei test mostrano la conformità del PSS ai criteri minimi di prestazione: lo smorzamento della potenza dopo un aumento di tensione di circa il 2% è evidente con il PSS in servizio.

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Fig. 7.6 Valutazione dei Criteri minimi di Prestazione – Potenza attiva misurata con gradino di tensione con PSS disattivato

Fig. 7.7 Valutazione dei Criteri minimi di Prestazione – Potenza attiva misurata con gradino di tensione con PSS attivato

Al paragrafo 7.2.2 abbiamo visto come il modello di PSS sviluppato ha un alto grado di precisione rispetto al comportamento dell’elemento reale. Per tale ragione anche il modello dinamico del PSS soddisfa i criteri di prestazione minimi come può essere osservato dalla figura seguente.

Fig. 7.8 Valutazione dei Criteri minimi di Prestazione (modello) – Potenza attiva simulata con gradino di tensione con PSS disattivato

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