SPAIC MVDC: Sistema di Protezione Attivo Iniezione Corrente di terra
Il prodotto consiste nello sviluppo e nella validazione di una strategia di protezione attiva per reti di distribuzione in Media Tensione in Corrente Continua (MVDC) magliate, basata sull’iniezione controllata di corrente per identificare e isolare selettivamente i guasti a terra. La soluzione è indipendente dalla configurazione dei convertitori e dallo stato del circuito di terra, rendendola versatile per diverse architetture di rete. È stata implementata su schede di controllo hardware di tipo commerciale e validata tramite simulazioni Real Time di Control Hardware-In-the-Loop (CHIL), dimostrando efficacia, selettività, funzionamento stand-alone e adattabilità a variazioni topologiche della rete.
Il prodotto riguarda lo sviluppo e la validazione di una strategia di protezione innovativa per reti di distribuzione MVDC (Medium Voltage Direct Current), in particolare per reti magliate, attraverso simulazioni avanzate di tipo Control Hardware-In-the-Loop (CHIL). L’obiettivo principale è garantire la continuità del servizio e la selettività nella gestione dei guasti a terra, che, in prospettiva, rappresentano una delle criticità più rilevanti per l’esercizio sicuro ed efficiente delle future reti MVDC. La strategia proposta si basa su un approccio di protezione attiva, che prevede l’iniezione controllata di corrente da parte dei dispositivi posizionati ai capi delle linee, per consentire l’identificazione e la disconnessione selettiva del tratto di rete interessato. Questo approccio è stato progettato per essere indipendente dalla configurazione dei convertitori AC/DC (singola porta o multiporta) e dallo stato del circuito di terra (isolato o connesso mediante impedenza), rendendolo applicabile a una vasta gamma di architetture di rete. La logica di protezione ed il relativo controllo della corrente iniettata sono state implementate su dispositivi hardware reali: tale implementazione è stata validata in ambiente CHIL utilizzando un simulatore di rete (OPAL-RT). Le simulazioni hanno considerato una struttura di rete MVDC magliata, a tre terminali e in configurazione a triangolo: tale schema di rete integra sei dispositivi di protezione. Sono stati considerati scenari di guasto a terra sia franco che ad alta impedenza. I risultati hanno confermato la capacità del sistema di:
- rilevare correttamente il guasto;
- garantire la selettività dell’intervento;
- operare in assenza di comunicazione tra dispositivi (funzionamento stand-alone);
- adattarsi dinamicamente a variazioni topologiche della rete durante la riconfigurazione post-guasto.
La soluzione trova impiego ideale nelle reti di distribuzione MVDC, sia magliate che multiterminali, soprattutto in contesti urbani o industriali caratterizzati da elevata densità di carico e presenza di generazione distribuita. È adatta per infrastrutture elettriche avanzate che integrano fonti rinnovabili non programmabili, come impianti eolici e fotovoltaici, eventualmente associati a sistemi di accumulo. Inoltre, rappresenta uno strumento strategico per progetti pilota e iniziative dimostrative legate alla transizione energetica e alla digitalizzazione delle reti, dove è richiesta una protezione evoluta, affidabile e flessibile. Tra i principali destinatari del prodotto vi sono:
- DSO (Distribution System Operators): interessati a soluzioni di protezione avanzate per reti MVDC in continua evoluzione.
- TSO (Transmission System Operators): in scenari che richiedono il coordinamento tra reti AC e DC o la gestione di microreti ibride.
- Produttori di apparecchiature elettriche: che possono integrare la logica di protezione nei propri dispositivi di interruzione e conversione.
- Centri di ricerca e università: per attività di sperimentazione, validazione e sviluppo di nuove architetture di rete.