Phasor measurement units and distribution smart grids : applications and benefits

This thesis’ objective is to research the many potential applications for the PMU technologies when installed on the Italian distribution grid, with attention to the benefits DSOs could gain as a consequence. After a brief introduction explaining the reasons why the MV and LV networks would nowadays require the use of real time monitoring and control more than ever before, the phasor theory is reviewed and the PMU technology is presented in detail. A list of potential distribution applications is then offered and its elements are presented one by one. Only one of them, however, is chosen as the subject of an intensive experimental research: the validation of MV network parameters by a PMU-enabled real time system. This is studied in depth thanks to the help of the Real Time Digital Simulator (RDTS).Models and algorithms are created and implemented in a long series of tests, whose results are then collected and commented thoroughly. The experience is then enriched with the use of real PMUs interacting with the simulated network environment, thanks to a proper communication network setup. Finally, the work ends with some considerations regarding the economic feasibility of a future potential network upgrade to implement these devices and benefit from their applications.

L’obiettivo di questa tesi è studiare le potenziali applicazioni delle tecnologie PMU sulla rete di distribuzione Italiana, con particolare attenzione ai benefici che i DSO potrebbero trarre dal loro utilizzo. Dopo una breve introduzione, utile a capire le ragioni per le quali le reti MT e BT al giorno d’oggi necessitino più che mai di monitoraggio e controllo in tempo reale, viene riportato un sunto della teoria dei fasori e presentata in dettaglio la tecnologia PMU. Una lista di potenziali applicazioni di tale tecnologia per le reti di distribuzione è quindi proposta, ed i punti che la compongono analizzati singolarmente. Tuttavia uno solo fra essi viene scelto come soggetto dell’analisi sperimentale condotta: la validazione in tempo reale dei parametri di una rete MT effettuata per mezzo di un sistema automatico basato sulle PMU. Tale studio è condotto per mezzo del Real Time Digital Simulator (RTDS). Modelli ed algoritmi vengono creati ed implementati in una lunga serie di test, i cui risultati sono infine raccolti ordinatamente e commentati. L’esperienza è quindi arricchita dall’uso di vere PMU, che interagiscono con l’ambiente simulato tramite una rete di comunicazione opportunamente predisposta. Infine, il lavoro si conclude con la presentazione di alcune considerazioni sulla praticabilità economica di un futuro miglioramento degli assetti di rete, finalizzato all’implementazione di questi dispositivi in funzione dei benefici e vantaggi che essi potrebbero portare.