Allo Smart Lab ABB di Dalmine simulazioni complesse per le reti elettriche del futuro

Nello scorso mese di maggio ABB ha rinnovato completamente il proprio Smart Lab di Dalmine, ristrutturando il laboratorio e aggiornando il parco degli strumenti, in modo da consentire ai propri sviluppatori di eseguire test sempre più completi.

Nel laboratorio sono oggi presenti componenti e sistemi di tutte le divisioni di ABB: sensori per acqua e gas, SCADA e moduli PLC, motori, azionamenti, inverter, robot e stazioni di ricarica per veicoli elettrici, apparecchiature di media e alta tensione e trasformatori, nuovi componenti e sistemi di bassa tensione, compresi i più recenti interruttori aperti con innovative funzionalità di Power Management.

Tra le innovazioni apportate nel laboratorio, anche un avanzatissimo sistema di simulazione di malfunzionamenti alla rete elettrica di media tensione, per la cui messa a punto è stata necessaria l’unione delle competenze di ABB e National Instruments.

Simulare un guasto su una rete tradizionale per verificare il comportamento delle apparecchiature di protezione è relativamente semplice: basta infatti far pervenire alle stazioni un segnale elettrico che rappresenti le caratteristiche di un tipico disturbo di rete. Le protezioni interverranno e, se il guasto era dovuto a un fenomeno transitorio come un fulmine, ripristineranno il servizio.

Le cose si complicano non poco quando invece ci troviamo davanti a una rete elettrica di ultima generazione. Queste reti sono strutturate secondo un’architettura a “maglie” (ciascun punto della rete è raggiungibile con diversi percorsi) che consente di risolvere un eventuale problema che si dovesse verificare in un determinato punto della rete senza alcuna interruzione del servizio. La particolare tipologia di queste reti rende però complesso simulare realisticamente un guasto in rete, proprio perché le stazioni sono collegate tra loro secondo diversi percorsi: è infatti necessario simulare non soltanto il fenomeno transitorio che arriva alla prima stazione, ma anche l’“eco” che questo fenomeno ha sulle altre stazioni collegate, in modo da poter verificare che la rete operi correttamente l’isolamento della sola stazione coinvolta dal guasto.

Per simulare uno scenario del genere ABB ha scelto di utilizzare dei controllori CompactRIO Performance di National Instruments (serie cRIO-903X), che integrano a bordo un FPGA Kintex ad elevate performance.

Uno dei CompactRIO sopra una delle stazioni ABB

Come funziona la simulazione? Tramite un pannello di controllo sviluppato con LabView si inseriscono i parametri del segnale di disturbo che si intende generare. A questo punto un algoritmo proprietario di ABB crea una serie di segnali “derivati” da quello inserito che dovranno essere trasmessi nei diversi punti della rete. Tutti questi segnali vengono inviati ai diversi CompactRIO, dislocati in modo da poter “colpire” tutta la rete, e successivamente attivati tramite un trigger.

Perché il sistema funzioni in maniera realistica è indispensabile che si verifichino due condizioni: un’esecuzione “fulminea” del comando, garantita dall’FPGA a bordo dei CompactRIO, e la perfetta sincronizzazione dei dispositivi NI, per far sì che i diversi segnali arrivino alle diverse stazioni nello stesso identico momento. Solo in questo modo è possibile realizzare una simulazione realistica di come un guasto può essere “percepito” dall’intera rete e verificare il corretto comportamento dei dispositivi di protezione della rete.

Quello tra ABB e National Instruments si è dimostrato un connubio di competenze, tecnologia e capacità di ingegneria indispensabile per portare avanti lo sviluppo delle Smart Grid del futuro.

Guardate il video realizzato dalla redazione di Automazione Oggi

Franco Canna

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