Scelta del modello del componente carico

In RTDS il carico trifase può essere rappresentato tramite un componente detto “Dynamic Load”. All’interno di questi componenti è presente una logica basata su un sistema proporzionale integrale che mantiene la potenza attiva P e quella reattiva Q pari a dei valori desiderati (impostabili nella sezione “ P and Q settings”), agendo su una conduttanza variabile. Nella figura sottostante è rappresentato il componente in RTDS.

Figura 5.13 Modello del componente Dinamic Load in RSCAD

Nella figura che segue è riportata la mascherina che appare in DRAFT, quando si impostano i parametri del carico

Figura 5.14 Parametri circuitali del modello dinamic load implementati su RSCAD

Si osserva innanzitutto che è possibile scegliere il tipo di carico: RL, RC, RX. Nel caso si scelga la tipologia RX, bisogna prestare attenzione al fatto che il carico baserà la sua variazione dell’impedenza sulla potenza Q: con una Q positiva, esso avrà un comportamento di tipo ohmico induttivo, mentre nel caso in cui la Q sia negativa esso presenterà un comportamento ohmico capacitivo.

L’impedenza del carico varia al fine di mantenere le potenze fisse a valori di set point secondo le seguenti equazioni:

= =

È importante specificare che la variazione dell’impedenza del carico avviene con una certa costante di tempo T.

Le potenze P e Q , possono essere controllate tramite l’opzione “ P and Q controlled by” secondo varie modalità, a seconda del tipo di studio della rete che si vuole effettuare:

3. Constant power load

La prima opzione riguarda la possibilità di poter variare durante la simulazione, ossia in ambiente RUNTIME, il valore della potenza richiesta dal carico. Ciò viene effettuato mediante l’utilizzo di slider che permettono di variare la potenza a partire da un valore iniziale in un range di valori a piacere. Nelle figure sottostanti si osserva il modello del componente in ambiente DRAFT e le slider attraverso cui è possibile variare la potenza durante la simulazione.

Figura 5.15 Modello del componente Dynamic Load in RSCAD controllato da SLIDER

Figura 5.16: Modello della SLIDER per la variazione tempo reale di Pe Q durante il runtime

La seconda possibilità è quella di scegliere l’opzione “CC”, con questa modalità è possibile variare i valori di potenza richiesti dal carico tramite componenti di controllo ( ZIP e schedule).

Il componente di controllo schedule è utile qualora si voglia studiare quali sono gli effetti della variazione di potenza richiesta dal carico in un intervallo di tempo sulla rete in esame.

Figura 5.17: Modello del componente Dynamic Load in RSCAD controllato da SCHEDULE

Figura 5.19 Inserimento manuale del profilo di carico discretizzato nel componente di controllo SCHEDULE

Come è possibile osservare dalle figure sopra, il componente schedule permette sia di inserire manualmente una lista di valori di potenza variabili nel tempo in secondi, minuti o ore (Fig 5.18), sia di caricare un file scritto in linguaggio C contenente un profilo di carico.

Questo componente di controllo è utile nel caso si voglia effettuare uno studio nello steady state al fine di valutare come variano le grandezze in una rete al variare dei profili di carico all’interno di un intervallo di tempo.

È importante sottolineare che a causa della costante di tempo T, il carico impiega un certo tempo per variare la sua impedenza adattandola al nuovo valore di potenza. Ciò risulta accettabile nello studio del regime statico, in quanto queste costanti di tempo non sono elevate, per cui il carico si adatta rapidamente al nuovo valore di potenza, tuttavia nel caso in cui si voglia studiare dinamiche rapide e transitorie della rete, ad esempio i guasti è necessario prestare attenzione all’utilizzo dei carichi dinamici. Infatti se il corto circuito presenta una durata superiore al valore della costante di tempo, si ha che durante il guasto, al diminuire della tensione sulla rete, il carico reagisce rapidamente prima dell’estinzione del guasto, aggiustando i valori dell’impedenza a valori inferiori. Da ciò ne consegue che i valori delle correnti di corto circuito risulteranno essere più elevati rispetto ai valori reali. Il problema della costante di tempo, potrebbe essere risolto incrementando T fino ad un valore superiore al tempo di durata del guasto: in questo modo durante il guasto, il carico rimane ad impedenza costante durante tutta la durata del corto circuito, poiché non fa in tempo a reagire alla variazione

della tensione. Tuttavia un incremento della costante di tempo comporta nello studio in regime statico una variazione del profilo di potenza molto lenta.

Per questo motivo, se si intende studiare un guasto, ossia una dinamica rapida nel circuito, è meglio convertire il carico dinamico in un carico a potenza costante, ossia scegliere la terza opzione di controllo P e Q. Una volta che il carico dinamico viene convertito in un impedenza Z costante, significa che il carico viene modellizzato come un carico fisso di tipo RLC: ció comporta una limitazione nella modellizzazione della rete, in quanto il software ammette un numero massimo di elementi passivi di tipo RLC pari a 200, quindi sarà necessario effettuare delle semplificazione e degli accorpamenti a livello dei carichi.

Figura 5.20 Modello del componente Constant Power Load d in RSCAD

Un’ultima possibilità potrebbe essere quella di utilizzare il componente di controllo ZIP. In questo modo il carico si comporta come dinamico.

Figura 5.22 Configurazione del componente di controllo ZIP

Tramite il componente ZIP è possibile impostare i parametri in modo tale che il carico si comporti come un’impedenza costante: basterà impostare ZP pari al 100%, con IPe PP entrambi pari a 0% e ZQ pari al 100%, con IQ e PQ entrambi pari a 0%.

In conclusione, dopo aver effettuato numerose prove di simulazione, si è fatta la seguente scelta:

· Regime statico

Per quanto riguarda le reti considerate, nello studio del regime statico si è scelto di utilizzare il carico di tipo dinamico con controllo della potenza attiva P e reattiva Q tramite il componente SCHEDULE, mantenendo come costante di tempo del carico quella di default pari a 0,01 s. Entrambe le reti presentano diverse tipologie di carico, con profili di potenza differenti.

· Regime dinamico

Nello studio del regime dinamico, il modello del carico utilizzato è il costant power load, che considera il carico come un’impedenza fissa. Utilizzando questa tipologia di carico, è stato necessario per procedere con lo studio dei guasti, modificare e semplificare ulteriormente entrambe le reti accorpando i carichi in modo tale da non superare il numero limite di componenti RLC.