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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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 2
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 3
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 4
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 5
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 6
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 7
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 8
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 9
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 10
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 11
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 12
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 13
Tipologie di potenza di cortocircuito
Fonte: GdL CEI 136
Autorità per l'energia elettrica e il gas 14
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 15
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 16
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 17
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 18
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 19
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 20
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 21
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 22
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
Limite deltaU=5% utenti
Limite deltaU=7% utenti
Analisi su RTN - Utenti
u
MVASS utente
retecc
)1(*2,
)1/(
2
MVASK
utente
t
Autorità per l'energia elettrica e il gas 23
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
Limite deltaU=3% utenti
Limite deltaU=5% utenti
Limite deltaU=7% utenti
u
MVASS utente
retecc
)1(*2,
)1/(
2
MVASK
utente
t
Autorità per l'energia elettrica e il gas 24
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 25
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 26
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 27
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 28
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 29
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 30
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 31
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 32
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 33
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 34
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
)
Autorità per l'energia elettrica e il gas 35
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 36
SOMMARIO
• 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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 37
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
Autorità per l'energia elettrica e il gas 38
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 …
Autorità per l'energia elettrica e il gas 39
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.)
Autorità per l'energia elettrica e il gas 40
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