Lo Smart Lab di Dalmine (Bergamo) è il laboratorio di Abb Italia dedicato alla sperimentazione, alla ricerca e alla dimostrazione di tecnologie innovative. Istituito nel 2012, dal 2015 il laboratorio è stato ampliato e potenziato grazie alle più moderne tecnologie nel campo della comunicazione, e oggi permette di analizzare da vicino il funzionamento integrato di tutti i prodotti e i sistemi Abb per la distribuzione dell’energia elettrica.
Tra questi spiccano le nuove simulazioni per reti radiali, magliate e microgrid, come la simulazione vera e propria di una rete di distribuzione elettrica intelligente in media tensione che è oggetto di un collaborazione tra Abb e National Instruments, iniziata nel gennaio 2015 e in corso, in previsione, fino al dicembre 2017.
L'hardware NI CompactRio (due chassis CompactRio 9031 e due 9036, equipaggiati con moduli analogici NI 9264 e digitali NI9421 - input e NI9472 - output) e il software NI LabView sono stati scelti da Abb Italia come elementi chiave del simulatore ospitato all’interno dello Smart Lab di Dalmine.
Schema del sistema di distribuzione simulato
Nel corso della collaborazione, è stato creato un ambiente di test automatizzato per interruttori di potenza intelligenti in un contesto di distribuzione di energia elettrica in media-bassa tensione. Il test automatizzato riguarda in particolare i tempi di reazione e le strategie di ripristino della distribuzione energetica. L'esigenza principale di Abb è quella di simulare i fault sulla linea di distribuzione per la verifica dei dispositivi di protezione.
Potenziare la sicurezza di rete e, al tempo stesso, la sua efficienza sono ovviamente gli obiettivi principali di questo progetto di simulazione, ottenuti grazie alla combinazione delle diverse tecnologie NI. Sono stati ottimizzati i tempi di reazione della rete in presenza di guasti sulla linea di distribuzione, sincronizzati i sistemi di protezione per un ripristino ottimale della distribuzione, generate tensioni e correnti per la gestione degli eventi di fault in fase di testing della rete di MT-BT.
Il simulatore genera segnali che riproducono valori di corrente e tensione rilevati dai sensori di protezione dei dispositivi in diverse situazioni. Complessivamente, il sistema include quattro interruttori in media tensione che simulano i nodi di una rete di distribuzione; ogni interruttore integra dei relè che corrispondono agli I/O di ogni nodo. In totale, ci sono 28 relè, sei nell'interruttore uno, quattro nel due e nove negli interruttori tre e quattro. A ogni relè corrispondono tre segnali di tensione e tre segnali di corrente, per un totale di 168 segnali verso NI CompactRio.
Le forme d'onda dei segnali di corrente e di tensione, diverse per ogni condizione di fault simulata, sono racchiuse nei file del programma di simulazione per essere applicate ai device reali in un punto preciso della rete in ambiente LabView. I file possono anche essere anche scaricati e trasferiti sull'Fpga delle unità CompactRio. Per ottenere simulazioni di ottima qualità, uno degli aspetti cruciali del progetto è la sincronizzazione dei segnali di corrente e di tensione, ottenuta generando set di tensioni e correnti transienti.
La soluzione di test e il sistema di simulazione, generazione e reazione ai fault di linea ha permesso ad Abb di eseguire test sempre più accurati sui dispositivi di protezione e di ripristino della distribuzione. La soluzione permette di ridurre al minimo i tempi di blackout e di ottimizzare i tempi di risposta della rete garantendo un servizio di distribuzione il più stabile possibile.
Secondo Diego Pagnoncelli, Local Product Manager per le Smart Grid di Abb a Dalmine, “la collaborazione con NI è stata decisiva per gestire la logica e lo sviluppo della simulazione dei guasti all’interno di una rete magliata. Le prestazioni di CompactRio in termini di velocità, grazie all’utilizzo dell’Fpga, hanno permesso di ottenere un guasto contemporaneamente in tutti i nodi della rete magliata stessa, e ricavare così tutte le informazioni dei relè tramite una rete dedicata”.
