Controllo della frequenza nel passaggio in isola di una rete elettrica di distribuzione con presenza di generatori a ciclo Otto

In questo elaborato, svolto in collaborazione con RSE (Ricerca sul Sistema Energetico S.p.A.), è stato studiato il problema del controllo di frequenza in una rete elettrica soggetta al passaggio in isola. Negli ultimi anni, infatti, la forte penetrazione della cosiddetta Generazione Distribuita all'interno delle reti di distribuzione in Media Tensione, è stata accompagnata da un crescente interesse verso la possibilità di consentire il funzionamento in isola, al fine di garantire la continuità del servizio, nei casi in cui l'alimentazione principale della rete di Alta Tensione non sia più disponibile, ad esempio, a causa di guasti. Tuttavia, a causa delle perturbazioni di frequenza, che possono interessare la transizione in isola, è indispensabile che i generatori sincroni presenti al suo interno siano dotati di sistemi di controllo della velocità caratterizzati da un'ampia capacità regolante. Per quanto riguarda la tipologia di impianto di produzione, sono stati modellati due generatori sincroni accoppiati a motori Otto alimentati a metano. Inoltre, è stata modellata anche una rete di distribuzione in Media Tensione grazie al toolbox SimPowerSystems offerto da Matlab. Al fine di ottenere una funzione di trasferimento dalla potenza meccanica alla velocità angolare di ciascun alternatore, necessaria per lo studio del controllo di velocità-frequenza, è stato adottato un approccio di identificazione a partire da alcuni dati nel dominio delle frequenze, raccolti attraverso una serie di simulazioni. Sulla base delle funzioni di trasferimento ottenute al termine della fase di modellazione, sono stati progettati i regolatori di velocità con riferimento ai cosiddetti controllori in modalità isocrona e in modalità speed droop, rispettivamente di tipo proporzionale-integrale e di tipo proporzionale. Le simulazioni hanno rivelato una certa difficoltà nel garantire adeguati valori di frequenza, nel caso di controllore isocrono, a causa del ridotto margine di fase a disposizione per il progetto del regolatore.