1 DESCRIZIONE DEI CARICHI

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DESCRIZIONE DEI CARICHI

1.1 Sistema acquisizione dati.

Per valutare la bontà dei sistemi di previsioni sviluppati in questo lavoro è stato scelto di applicarli a due tipologie di carico differenti; la Facoltà di Ingegneria di Pisa e l’Hotel S. Francesco di Tirrenia. La prima rappresenta una utenza di media tensione, la seconda una di bassa tensione.

In entrambi i casi i dati utilizzati per l’applicazione dei software sono stati ottenuti campionando i valori delle tensioni e delle correnti di linea in ingresso ai due carichi.

La strumentazione adottata è stata la seguente:

1. Scheda di acquisizione PLC-714 Super Lab Card programmabile con le seguenti caratteristiche:

• risoluzione 14 bit

• tempo di conversione minore di 40 µsec

• 16 input e 2 output digitali

2. Personal Computer HP Vectra con le seguenti caratteristiche:

• Microprocessore 486 a 33 Mhz

• 8 Mb di RAM

• Hard Disk da 420 Mb

Dai valori delle potenze di fase sono stati successivamente ricavati i valori della potenza trifase.

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Il software di acquisizione dati, scritto in linguaggio C++, effettua un campionamento delle grandezze di fase VRS, VTS, IR e IT, ne calcola i valori efficaci e restituisce in uscita il valore

delle potenze attiva e reattiva. In particolare i valori efficaci della tensione e della corrente sono stati ottenuti campionando i segnali con una frequenza pari a 1 kHz, ottenendo 100 punti per ciclo per un totale di 8 cicli. Le relazioni usate per la conversione sono:

(

)

2 2 eff eff N 1 i i i N 1 i 2 i eff N 1 i 2 i eff P I V Q I V N 1 P I N 1 I V N 1 V − ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ =

∑

= = =

In uscita il programma restituisce i valori di potenza attiva e reattiva, un valore per entrambe ogni 15 secondi (quindi 60 per un quarto d’ora, ad esempio), memorizzandoli in file dal nome “mMMgGGaA.dat”, dove “MM” identifica il mese, “GG” il giorno, espressi entrambi in doppia cifra, e dove “A” indica l’anno (esattamente l’ultima cifra che compone l’anno; 0 per 2000, 9 per 1999 ad esempio).

1.2 Analisi dei carichi studiati.

Prima di iniziare la trattazione si precisa che tutti i grafici che verranno presentati descrivono l’andamento della potenza attiva media assorbita dal carico, potenza media calcolata sul quarto d’ora. Quindi nel seguito si parlerà solo di potenza media intendo appunto che sia calcolata nell’intervallo di tempo di 15 minuti.

L’utenza costituita dalla Facoltà di Ingegneria di Pisa è caratterizzata da un elevato livello di aggregazione essendo prevalentemente formato da tanti piccoli carichi (illuminazione aule e uffici, computer, laboratori).

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curva nei giorni lavorativi. Infatti attaccare o staccare dei carichi, o anche piccoli gruppi di essi, nonché la casualità con cui avviene questo fenomeno, non incide in maniera significativa sull’andamento totale della potenza media attiva che quindi segue un andamento abbastanza dolce e ripetitivo nei giorni lavorativi come illustra la seguente Fig. 1:

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138 144 150 156 162 Ore K W

Fig. 1 Andamento settimanale (5-11 Giugno 2000) della potenza media (su 15 minuti) assorbita da Ingegneria

Come si può notare dalla Fig. 1 (e nel dettaglio nella Fig. 2) in ogni giorno lavorativo si possono ritrovare delle caratteristiche simili della curva d’assorbimento della potenza: un veloce aumento della potenza richiesta a partire dalle 6-7 del mattino; un picco massimo verso le 12, un calo successivo intorno alle 14, un altro aumento intorno alle 17 che precede un calo definitivo intorno alle 18-19.

Per quanto riguarda le domeniche si nota un bassissimo livello di potenza assorbita, ben lontano dai possibili limiti contrattuali. Il sabato invece si può vedere un minimo di attività lavorativa.

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0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ore K W

Fig. 2 Andamento della potenza media assorbita da Ingegneria il 6 Giugno 2000

L’andamento rappresentato in Fig. 2 rispecchia a pieno l’attività lavorativa degli uffici, quindi di carattere ripetitivo nel tempo.

Si può comunque sottolineare come i livelli di potenza media massima assorbita durante le giornate non siano sempre gli stessi. Ad esempio si può passare da una settimana in cui si rimane generalmente sotto i 400 kW, alla settimana successiva in cui invece si sfiorano i 450 kW, vedi figura successiva

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0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288 300 312 324 Ore K W

Fig. 3 Andamento della potenza attiva media assorbita da Ingegneria dal 5 al 18 Giugno 2000

A titolo illustrativo si riporta l’andamento di tutto il mese di Giugno e di tutto il mese di Settembre per fare notare come la ripetitività sia presente su tutto l’arco dell’anno pur cambiando da caso a caso il livello di potenza assorbita.

In particolare nella figura 4 si può notare come anche all’interno di una settimana, esattamente la penultima, il livello di potenza media assorbita possa crescere in maniera rilevante.

Nella figura 5 è ancora più evidente come i livelli di potenza siano molto differenti all’interno del mese, ma anche nella stessa settimana.

E’ curioso anche notare come nel mese di settembre ci sia un tendenziale aumento di potenza richiesta da inizio fino a fine mese. Questo riscontra appieno l’inizio graduale della attività all’interno della facoltà dopo le vacanze estive.

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0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 48 95 143 190 238 285 333 380 428 475 523 570 618 665 713 Ore K W

Fig. 4 Andamento della potenza media attiva su tutto il mese di Giugno 2000 - Ingegneria

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 48 95 143 190 238 285 333 380 428 475 523 570 618 665 713 Ore K W

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Il carico costituito dall’Hotel S. Francesco di Tirrenia è invece profondamente diverso da quello appena illustrato. Infatti esso è formato da tanti piccoli carchi come l’impianto di illuminazione delle stanze, dei locali pubblici, cucina ecc.., e da un grosso carico costituito dall’impianto di condizionamento con potenza nominale di circa 25 kW. Per questo motivo l’Hotel ha stipulato un contratto di fornitura che prevede un limite massimo di potenza impegnata pari a 25 kW nel periodo invernale (impianto di condizionamento spento o poco utilizzato), e un limite massimo di 45 kW nel il periodo estivo (Maggio-Settembre), per far fronte appunto all’impiego continuo del condizionatore.

Risulta evidente come l’andamento della potenza media attiva assorbita dall’hotel nel periodo estivo sia legato profondamente alle varie accensioni e spegnimenti del condizionatore nell’arco della giornata. La figura 6 mostra come si possa passare da valori di potenza media assorbita di 15/20 kW a valori anche più che doppi nell’arco di un paio di quarti d’ora:

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ore W

Fig. 6 Andamento potenza media attiva assorbita il 1 Luglio 2001 - Hotel

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0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 Ore W

Fig. 7 Andamento potenza media attiva assorbita dal 15 al 18 Luglio 2001 - Hotel

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ore W

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0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ore W

Fig. 9 Andamento potenza media attiva assorbita il 10 Settembre 2001 - Hotel

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ore W

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Come si può notare l’andamento del diagramma di carico dell’Hotel ha forti variazioni in intervalli di tempo piccoli. Inoltre l’utilizzo del condizionatore è fortemente legato a variabili esterne come la situazione meteorologica e quindi può non esistere una programmazione predeterminata delle accensioni o degli spegnimenti. Quanto esposto risulta evidente confrontando la Fig. 9 con la Fig. 9a che dimostrano come in due giornate consecutive, una volta l’accensione avviene verso le 12:30 e l’altra invece verso le 15:30.

Sempre confrontando le figure 9 e 9a con la 7 e la 8, si nota come sia molto diverso l’utilizzo del condizionatore in due mesi, uno di estate e uno alla fine della stessa.