TEMA D'ESAME DI MATURITÀ PROFESSIONALE 2008

M048 ‑ ESAME DI STATO DI ISTITUTO PROFESSIONALE

CORSO DI ORDINAMENTO

Indirizzo: TECNICO DELLE INDUSTRIE ELETTRONICHE

Tema di: SISTEMI, AUTOMAZIONE E ORGANIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE

Il sistema elettrico di una piccola nazione è articolato in tre fasi: Produzione, Trasporto, Distribuzione. Poiché la nazione è autosufficiente, la produzione è assicurata da tre Centrali Elettriche dislocate sul territorio nazionale; il trasporto consente la trasmissione di energia elettrica ad alta tensione dalle tre centrali alle cinquanta stazioni elettriche dove avviene la trasformazione da alta a media e bassa tensione; la distribuzione consente la consegna dell'energia elettrica a media e bassa tensione presso l'utenza finale.

Una unica società è incaricata della gestione del sistema elettrico.
Essa deve:

•    Adeguare istantaneamente la produzione alla richiesta degli utenti finali
•    Gestire i picchi di richieste, interrompendo eventualmente l'erogazione agli utenti normali
      (non agli ospedali, ad esempio).
•    Gestire i guasti alle centrali e alle stazioni.

Per ottemperare ai suoi doveri, la società si vuole dotare di un sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) che consenta di monitorare in tempo reale lo stato della rete.
Il sistema automatico dovrà svolgere sostanzialmente tre compiti:

1)      rilevare istantaneamente i fabbisogni di energia elettrica e inviare comandi alle centrali per
    il conseguente adeguamento della produzione;

2)      quando gli utenti finali richiedono una quantità maggiore di quella producibile, il sistema
     si autoprotegge: nelle centrali e nelle stazioni gli elettro‑interruttori sovraccarichi si aprono
     automaticamente nel giro di 2 secondi. Pertanto il sistema SCADA, appena rileverà una
     richiesta anomala dovrà intervenire entro 2 secondi, interrompendo la fornitura agli utenti
     finali normali fino a ripristinare l'equilibrio tra domanda e produzione;

3)      quando verrà rilevata una anomalia in una centrale o in una stazione, oppure verrà
     programmato un intervento di manutenzione, lo SCADA dovrà smistare la trasmissione
     di energia elettrica su linee parallele o alternative, in modo da n'equilibrare il sistema
     senza che si verifichino condizioni di sovraccarico.

Lo SCADA dovrà essere installato presso il Centro di Supervisione, mentre presso le centrali e le stazioni dovranno essere allocati i computer per l'elaborazione dei segnali del campo, la trasmissione delle informazioni, la ricezione dei comandi dal Centro e l'attuazione nel campo di tali comandi.
Lo scambio bidirezionale di messaggi dal Centro verso la periferia e viceversa dovrà avvenire prestando particolare attenzione alla sicurezza, al fine di validare i messaggi e impedire tentativi di sabotaggio.

Il candidato, formulate le ipotesi aggiuntive e/o semplificative che ritiene necessarie, deve:
          1)  descrivere anche mediante opportuni schemi illustrativi il funzionamento del Sistema elettrico
          2)  descrivere nei dettagli il Sistema di controllo, facendo riferimento al modello ISO/OSI
          3)  descrivere nei dettagli le metodologie da utilizzare per assicurare la sicurezza dei dati.

LINK UTILI PER LA SOLUZIONE
http://www.ing.unisi.it/biblio/ebook/sistemi_scada.pdf
http://it.wikipedia.org/wiki/SCADA
http://wapedia.mobi/it/Open_Systems_Interconnection
http://www3.csr.unibo.it/~maniezzo/didattica/reti/03-ISOOSIeTCPIP.pdf
http://www.lemonografie.it/ie/AppendiceModelloOSI.asp
Centrale idroelettrica

POSSIBILE SOLUZIONE
© by Vittorio Crapella

IPOTESI AGGIUNTIVE 

Ipotizzo tre centrali idroelettriche collegate in parallelo tra loro con un anello di linee ad alta tensione (AT 400KV) con terne di funi su tralicci + fune di guardia (parafulmine).
La fune di guardia è del tipo con anima a fibre ottiche che intendo utilizzare per la realizzazione di una rete TCP/IP dedicata per la comunicazione fra centrali e il centro SCADA garantendo un doppio canale con la rete pubblica Internet. Sulle funi dell'AT intendo interfacciare anche un sistema ad onde convogliate per la gestione delle comunicazioni di emergenza qualora uno degli altri sistemi siano momentaneamente fuori servizio. Nell'ambito della singola centrale verrà realizzato una rete Ethernet (IEEE 802) tra il computer SCADA locale e i vari PLC che agiscono sul bus di campo gestito con protocollo CEI/EN60870-5 per la gestione delle apparecchiature di telecontrollo I/O e per gli attuatori.

Per le 50 stazione di distribuzione dell'energia intendo delle cabine con trasformatore AT/MT cioè da alta tensione a media tensione (15 KV) collegate pure ad anello per una migliore gestione dei disservizi o delle manutenzioni così da poter effettuare dei sezionamenti parziali.

Le stazioni di MT gestiranno una o più cabine a BT con allacciamento agli utenti normali interrompibili e gli utenti non interrompibili come ospedali, forze dell'ordine.

La gestione delle 50 cabine avviene tramite rete dedicata a fibre ottiche e/o onde convogliate direttamente attraverso le linee di AT mentre le cabine di BT saranno dotate di linea telefonica  con relativo modem per la gestione della rete TCP/IP.  La scelta cade sulla linea telefonica  per una questione di costi inferiori alle fibre ottiche.  Tra utenti e cabina si effettueranno le letture di contatore mediante le onde convogliate su linea delle rete a 230Vac.

La centrale di super visone, controllo e acquisizione dati SCADA dialogherà pertanto con le centrali e le cabine di BT via rete TCP/IP.

SCHEMA A BLOCCHI DELL'INTERO SISTEMA

Le tre centrali saranno costituite a grande linee dalle seguenti opere:

OPERE IDRICHE
L'opera idrica per eccellenza è il bacino idrico artificiale detto diga e le relative opere di presa per convogliare l'acqua nel bacino.  Spesso le acque per giungere nella diga passano attraverso gallerie scavate nella roccia e la presa prima della galleria deve sovrintendere allo sghiaiamento durante i temporali violenti per evitare di intasare di detriti il condotto in galleria. 
Questo viene gestito da sensori ottici e di livello montati sull'opera di presa che comandano le paratoie motorizzate per il deflusso dell'acqua nel canale naturale dell'alveo verso valle. 
In genere tale controllo avviene attraverso linee telefoniche dedicate o tramite ponti radio considerato a volte le condizioni orografiche impervie.

Dalla diga alla centrale viene portata l'acqua alla turbina attraverso una condotta forzata parte in galleria e parte in tubazioni poste sul pendio della montagna (Vedi pag. 40 del DOC cliccabile nella trattazione degli approfondimenti extra).  
La presa della condotta parte sul fondo della diga e il passaggio dell'acqua è gestito da una paratoia.

L'acqua prima di entrare nella condotta a tubi esterni ed arrivare in centrale passa attraverso un pozzo piezometrico (vedi anche pag 22 del DOC cliccabile nella trattazione degli approfondimenti extra) per evitare il colpo d'ariete quando si chiude il deflusso dell'acqua alla turbina.

OPERE DI CENTRALE
La centrale vera e propria con la turbina e l'alternatore sono dislocati in caverna (stanza adeguatamente grande) scavata sotto la montagna anche per una questione di protezione.

Le macchine principe della centrale sono la turbina e l'alternatore e assieme formano il cosi detto gruppo di centrale con tutte le regolazioni, misure e controlli ad essi collegati.

Di turbine ne esistono di diversi tipi ma le principali sono la Pelton e la Francis.  Entrambe sono mosse dall'acqua il cui flusso è regolato attraverso una valvola oleodimanica gestita da un sistema di controllo che apre e chiude tanto quanto basta per garantire una velocità costante all'alternatore in funzione del carico ad esso collegato.

L'alternatore è accoppiato all'albero della turbina ed è composto da uno statore e da un rotore; dagli avvolgimenti di statore esce la tensione massima di 10 kVac con corrente massima di 5 kA mentre gli avvolgimenti del rotore ricevono una tensione continua di 300 o 400 Vcc con corrente massima 3 kA per creare il campo magnetico rotante affinché si generi l'alternata a 50Hz.
Per il corretto funzionamento dell'alternatore si devono effettuare controlli sulle tensioni e correnti e frequenza in gioco effettuando misure con adeguati sensori come TA e TV.
Inoltre si debbono tenere sotto controllo le temperature, la pressione dell'olio utilizzato sia come lubrificante dei cuscinetti sia come elemento raffreddante.

L'energia erogata dell'alternatore passa attraverso il trasformatore trifase di AT a 230 o 400 kV che porta l'energia, all'esterno, alle sbarre di sezionamento e distribuzione sulle linee ad AT trasportata attraverso i tralicci.

Il rilevamento dell'energia prodotta avviene attraverso trasformatori TA e TV collegati sulle tre fasi; la  tensione e corrente generata sono direttamente proporzionale alla potenza in linea. 
L'energia conteggiata deve essere rigorosamente contabilizzata non solo ai fini interni ma anche ai fini  fiscali in quanto ci sono delle tasse di produzione da versare al fisco.

Ai fini della raccolta ed elaborazione dei dati nella centrale SCADA tutti i segnali dei sensori verranno adeguati con circuiti elettronici di condizionamento e letti da ADC per digitalizzare il valore della misura cosi da essere acquisiti, trattati e trasmessi sia sul bus di campo sia in rete ethernet.

SCHEMA A BLOCCHI

(Vedi più avanti)

OPERE DI DISTRIBUZIONE ENERGIA
Dopo aver trasformato l'energia cinetica dell'acqua in energia elettrica si deve creare una rete di distribuzione composta sostanzialmente da tre parti.

1- distribuzione con linee ad alta tensione AT su tralicci dalla centrale alla cabina di trasformazione a   media tensione di 15 kV
2- distribuzione con linee a media tensione MT in cavo interrato o in area dalla cabina MT a quella di trasformazione a bassa tensione 400 V o 230 V
3- linee di bassa tensione BT tra cabina e utente

Ai fini di una efficiente gestione della distribuzione anche in previsione di guasti o anomalie di linea si prevedono percorsi alternativi pertanto dalla centrale partono due linee distinte con percorsi diversi e nell'insieme le tre centrali si trovano collegate ad una rete che possiamo chiamare ad anello così se per manutenzione un tronco di linea viene sezionata, rimane comunque un percorso alternativo garantendo sempre e comunque fornitura adeguata di energia.

La stessa cosa avviene anche per la distribuzione di energia a MT.

Pere poter monitorare in tempo reale i fabbisogni energetici presso le 50 cabine di distribuzione di MT saranno installati dei TA per conoscere la corrente assorbita dagli utenti utilizzatori così in ogni momento posso calcolare la potenza richiesta da ogni distretto e intervenire sulle regolazioni del gruppo di centrale.
Si potrà intervenire mediante lo stacco di utenti interrompibili qual ora si eccede sul prelievo di energia anche solo in quel dato distretto.

Il TA è a tutti gli effetti paragonabile ad un sensore che opportunamente condizionato e collegato all'ADC interfacciato alla scheda di acquisizione (PLC) ci fornirà sulla rete dati la lettura della corrente che verrà trasformato in kW essendo nota la tensione pure misurata con TV.  P = V x I x cosφ

La scelta dell'ADC dovrà avvenire in base alla risoluzione con cui si vuole effettuare la misura e alla velocità di esecuzione della stessa.  In genere sulla velocità ormai qualsiasi ADC è sufficientemente veloce per simili applicazioni in ogni caso la F di campionamento deve essere almeno doppia rispetto a quella da campionare per non perdere informazioni secondo il teorema di Shannon.

Per la risoluzione possiamo andare dagli ADC a 8 bit fino a quelli a 16 ed oltre.  Il  numero dei bit ci da l'idea di come viene espresso numericamente il valore della misura; con 8 bit si hanno 2⁸ combinazioni cioè numeri compresi tra 0 e 255.
Ad esempio se dopo il condizionamento, fatto in genere con amplificatore operazionale, il range della misura spazia tra 0 a 5V con un ADC a 8 bit potrò valutare 256 valori e precisamente tra due valori differenti il minimo delta è pari a 5 diviso 256 cioè 19,53 mV. 
Con un ADC a 12 bit si avrebbe 5/4096=1,22 mV cioè si ha una risoluzione nell'eseguire una misura molto maggiore di ben quasi venti volte.    Reputo che in questa tipologia di misure sia opportuno utilizzare ADC almeno a 12 bit (2¹² = 4096).

La rete dati fra cabine MT e PC di centrale SCADA sarà implementata sulla fibra ottica alloggiata nella/e fune/i dei tralicci così da avere velocità di controllo e sicurezza nella trasmissione dei dati.
Velocità perché la linea è dedicata, sicura perché le informazioni ottiche che viaggiano nelle fibre  non possono essere disturbate e deteriorate da nessun fenomeno fisico esterno come lo potrebbe essere un segnale che viaggia su linee telefoniche o ponti radio.  Una linea telefonica può risentire di disturbi indotti da campi elettromagnetici e le informazioni possono essere disturbate rallentando la comunicazione anche se i protocolli garantiscono l'integrità finale dell'informazione.

Nella rete pubblica possono invece viaggiare le informazioni che non richiedono interventi veloci sotto il secondo come invece richiede un intervento di elettro-interruttori per lo stacco o il sezionamento di linea per guasti o per superamento della potenza.

ONDE CONVOGLIATE
Per onde convogliate si intende quel metodo che sovrappone alla tensione di linea a 50 Hz un segnale a frequenza molto più alta, in genere sui 150 kHz, contenente le informazioni (DATI) da trasportare da un punto (centrale) ad un altro (cabine di MT).

Nel nostro caso specifico si intende utilizzare le OC sui fili di alta tensione tra centrale e cabine di MT e questo comporta adottare particolari precauzioni di accoppiamento.

La linea AT dovrà prevedere una induttanza L1 di blocco R.F. (Radio Frequenza) per evitare che il segnale dei 150 kHz si disperda verso il trasformatore e una capacità di disaccoppiamento tra i 50 Hz e i 150 kHz.

L2 garantisce sempre alta impedenza tra il segnale a 150 kHz e massa ma garantisce per ogni evenienza una bassa impedenza verso terra ai 50 Hz che potrebbero arrivare per perdite o guasti del condensatore.

Il trasformatore di accoppiamento accordato assolve a due compiti uno quello di isolamento e l'altro di filtro soprattutto in ricezione essendo accordato sulla frequenza di 150 kHz tende ad attenuare tutte le frequenze fuori banda.

Le induttanze di blocco dovranno avere valori di induttanza 100 o 300 microH cosi da avere una impedenza di qualche kOhm verso i 150 kHz e praticamente un corto per i 50 Hz in fatti con 300 microH

XL = 2 pgreco F L = 6,28 x 0,15 x 300 =2826 Ohm

mentre a 50 Hz rimane praticamente la resistenza del filo che dovrà essere di dimensioni adeguate per portare le centinaia di ampere di linea. 

Il condensatore dovrà lasciar passare con la minore impedenza il segnale a 150 kHz e offrire alta impedenza per i 50 Hz e dovrà avere valori si capacità dell'ordine dei 300 o 500 pF infatti con 500 pF

XC = 1diviso (2 pgreco F C) = 10³ diviso (6,28 x 0,5 x 0,15) = 2123 Ohm

mentre per i 50 Hz offrirà praticamente un quantitativo di Ohm di decine di megaohm.
Una prerogativa molto importante di questo condensatore è quella di avere una tensione di lavoro superiore a quella di linea AT per garantire un isolamento tra AT e il circuito ad OC.

Andamento dei segnali ad onda convogliate senza modulante:

Per trasportare le informazioni il segnale a 150 kHz (portante) potrà essere modulato in diverse modalità una del tipo tutto o niente cioè portante si con livello dati a "1" e portante no con livello dati a "0".

Un'altra modalità è quella che la modulante (dati) fa variare la frequenza della portante fra due valori una Fmin (F1) e una Fmax (F2) ad esempio minima 148 Khz abbinato al livello "1" e massima 152 kHz abbinata al livello "0"; questo tipo di modulazione prende il nome di FSK (Frequency-shift keying).

Questi metodi di modulazione non permettono di raggiungere alte velocità di trasmissione dati; in genere non si superano i 1200 - 4800 Bit/sec (Baud).
Vanno bene dove i dati contengono brevi informazioni come quelli di telecontrollo dove con pochi byte si possono impartire comandi di tipo on-off a dei di relè o byte provenienti da schede ADC.

Va ricordato che la capacità C di trasmissione  bit/sec in un canale, in questo caso un canale a portante 150 kHz con banda passante B ipotizzabile di 15 o 20 kHz, deve sottostare al teorema che dice:

C = B x log₂ (1 + S/N)

dove S/N rapporto tra il livello in tensione del segnale e quello del rumore, ne consegue che le informazioni che si possono trasmettere aumentano proporzionalmente alla larghezza di banda del canale, all'aumentare del livello di segnale e al calo del segnale di rumore.

 FLOW CHART

Alla centrale scada l'elaboratore dovrà eseguire un software secondo il seguente flow chart:

ISO-OSI

Il modello di controllo  OSI (Open System Interconnect) sviluppato dall'International Organization for Standardization (ISO) rappresenta uno standard più diffuso e accettato nel settore delle telecomunicazioni e si compone di sette livelli che dettano le specifiche sia per l'hardware che per il software di una rete (nel nostro caso anche per il bus di campo), dall'organizzazione dei bit per la comunicazione al tipo di cavo e connettore da utilizzare.

1-Il livello fisico (Phy)
Specifica le caratteristiche dei connettori e del cavo da utilizzare per il collegamento fisico delle macchine in rete.

2-Livello di Scambio Dati (Data Link)
Di norma il livello è gestito dalla scheda di rete del computer e organizza i dati in pacchetti da inviare in linea  prepara cioè un frame HDLC :

3- Il livello di rete (Network)
Controlla la trasmissione dei dati fra computer ed il modo in cui la rete individua gli host (terminale collegato alla rete).

4- Il livello trasporto (Transport)
Controlla la trasmissione dei dati attraverso la rete. Ne fanno parte protocolli TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol). Il protocollo TCP è orientato alla connessione ossia quando invia dei dati ne verifica l'avvenuta ricezione.

5- Il livello sessione (Session)
Lo strato di sessione ha il compito di stabilire e mantenere la connessione tra due computer.
È il livello più caratteristico della rete internet, detto appunto IP (internet protocol) che crea il datagramma di base della rete, sostanzialmente, riceve e trasferisce senza garanzie i pacchetti.

6- Livello di Presentazione (Presentation)
Agisce da traduttore spesso si tratta di convertire i dati da un formato specifico a uno universale e viceversa, in modo che i protocolli dallo stato 5 in giù interagiscano con dati in formato standard senza essere coinvolti nelle conversioni. In questo livello avviene anche  la compressione/decompressione e la cifratura/decifratura dei dati.

7- Il livello Livello di Applicazione (Application)
Questo livello invia/ricevere i dati al o dal livello di trasporto come HTTP per accedere alle pagine web, POP3 per scaricare la posta elettronica, FTP per trasferire file.. Ad esempio un browser riceve i dati in arrivo dal livello trasporto e li converte in una forma comprensibile all'applicazione (uomo o macchina) e viceversa.

Nell' Open System Interconnection (OSI) dell'ISO utilizza il modello di protocollo X.25 il cui software  verifica l'integrità dei dati ad ognuno dei primi quattro livelli (escluso  il livello fisico di rete).
 In particolare, i livelli due e tre, cioè del link e del network, includono oltre al checksum un meccanismo di "timeout and retransmission", mentre il livello quattro del transport realizza l'affidabilità finale detta "end-to-end".

Per approfondimenti

SICUREZZA DEI DATI

La sicurezza sui dati si può riassumere in tre tipologie fondamentali:

1- Sicurezza inerente la correttezza dell'invio e ricezione dei dati ;
2- Sicurezza riferita alla segretezza dei dati per non essere intercettati da estranei;
3- Sicurezza riferita alla archiviazione dei dati su memorie di massa.

Il primo tipo è ampliamente soddisfatto utilizzando diversi e collaudati protocolli di comunicazione come il TIC1000 tra PLC e attuatore o scheda di acquisizione, protocollo standard CEI/EN60870-5 tra PLC e il bus di campo per le apparecchiature di telecontrollo e standard IEEE802 (Ethernet) tra bus di campo e PC SCADA di centrale.
Tra i PC SCADA di centrale e il centro SCADA si utilizza il protocollo TCP/IP della rete pubblica Internet o dedicata (fibre ottiche o onde convogliate).
Tutti protocolli con correzione degli errori e pertanto con sicurezza adeguata al sistema di controllo in questione.

Per la sicurezza del  secondo tipo si può adottare la criptazione con il metodo della doppia chiave.
Si tratta di una tecnica dove ogni utente è in possesso di due chiavi, una privata, strettamente personale, da custodire gelosamente, e una pubblica, che può essere divulgata e trasmessa anche attraverso canali di comunicazione non sicuri.
La chiave pubblica viene impiegata per la codifica dei dati da trasmettere, rendendoli crittografati cioè  impossibile da leggere e decifrare.
Per decodificare i dati (decriptare) è necessario  la chiave privata.
Si parla di chiavi private "a 256 bit" o a "512 bit", utilizzando la lunghezza della chiave crittografica come indice di misura della sua sicurezza.
Con la crittografia a doppia chiave, si  soddisfano tre fondamentali caratteristiche della sicurezza:
  a)- dati leggibili dal solo destinatario;
  b)- certificare la paternità dei dati;
  c)- garantire l'integrità dei dati.

Per la sicurezza del  terzo tipo i dati vengono salvati su H.D. riservati con copia di beckup.
Il backup è un'importante operazione tesa a duplicare su differenti supporti di memoria i dati  presenti sull'H.D. di una postazione di lavoro o di un server.
Normalmente verrà svolta una volta al giorno. L'attività di backup è un aspetto fondamentale della gestione dei dati anche in caso di guasti, il backup consente infatti di recuperare i dati per far ripartire il sistema.
Tali dati di archiviazione servono anche per il trend storico.

APPROFONDIMENTI  EXTRA

Quanto segue vuole essere un approfondimento con dati concreti inerenti un impianto idroelettrico reale e la descrizione del sistema di automazione e controllo per la gestione di una possibile centrale.

Documento in formato DOC [2.6 MB] L'impianto idroelettrico

AUTOMAZIONE E CONTROLLO

Le unità di controllo di una centrale vengono sistemati in  armadi opportunamente dislocati in 3 principali zone:

 1- SALA QUADRI
     - computer scada, video e sinottico
     - armadio fibre ottiche AFO
     - armadio onde convogliate AOC
     - armadio interfaccia di rete AIR

 2- SALA MACCHINE IN CAVERNA
     CONTROLLO ALTERNATORE
     - armadio automatismo gruppo AAG
     - armadio regolazione tensione ART
     - armadio protezioni gruppo (dispositivo di parallelo) APG

     CONTROLLO TURBINA
     - armadio regolatore di velocità ARV
     - armadio azionamenti AAZ
     - armadio comandi turbina (sensori ed elettrovalvola di turbina) ACT

     CONTROLLO IMPIANTO
     - armadio generale impianto AGI
     - armadio servizi idraulici (inverter camera a valvole) ASI

 3- ESTERNO
     - armadio protezione montante APM
     - armadio generale di stazione (protezione sbarra) AGS
 

LE UNITÀ DI CONTROLLO GENERALE DELL'IMPIANTO

AGI - Armadio generale d'impianto
Dovrà contenere un apparato programmabile a microcontrollore (PLC) adeguatamente programmato per la gestione delle sequenze di automazione e di intervento di protezione interfacciandosi con tutte le altre apparecchiature e in particolare dovrà:

- sovraintendere al regolare funzionamento della condotta, sicurezza e allarmi generali
- gestione delle protezioni
- acquisire ingressi analogici e digitali di campo
- gestire uscite digitali verso gli attuatori
- interfacciarsi e dialogare con il PC SCADA tramite rete locale Ethernet
- gestire gli I/O con armadio AGS e con la camera a valvole con bus di campo a fibra ottica su distanze
  di centinaia di metri
- monitorare le varie apparecchiature
- permettere operazioni manuali per l'operatore

Dovrà gestire l'aumento e diminuzione del carico dell'alternatore fornendo informazioni sulla potenza complessiva dell'impianto.  In questo armadio è predisposto un commutatore per predisporre il funzionamento in TELECONTROLLO o PRESIDIO.   In Telecontrollo tutti i possibili comandi vengono impartiti dalla sala quadri mentre in presidio opera solo sotto diretta responsabilità dell'operatore abilitato.

AGS - Armadio generale di stazione
In questo armadio saranno contenuti i convertitori di misura in accordo alla specifica TINSPU00T-V33 ENEL.
Le misure da effettuare sono Tensione Frequenza di sbarra ed ognuna darà una corrente proporzionale alla misura da effettuare in almeno due dei seguenti range: 4÷20 mA / ± 5 mA  / 0÷5 mA.
Il convertitore dovrà essere munito di porta seriale RS485 per la comunicazione con protocollo Modbus e munito di autodiagnosi con segnalazione di anomalia con led e contatto di relè in sgancio.

In questo armadio dovrà avvenire anche il controllo per la protezione di minima o massima tensione di sbarra.   I relè utilizzati in questo armadio devono sottostare alle prescrizioni ENEL LV15/16.

I moduli I/O dovranno garantire la interconnessione con le altre apparecchiature e con la sala quadri attraverso il bus di campo. Considerate le distanze e l'inquinamento elettromagnetico ambientale detto collegamento sarà in fibra ottica.

ASI - Armadio servizi idraulici
In questo armadio verrà alloggiato un inverter per segnali e comandi da 1kW.
Vi si troverà anche un trasformatore di isolamento per lo sgancio della valvola di guardia condotta
 

UNITÀ DI CONTROLLO GRUPPO

AAG - Armadio automatismo di gruppo
Dovrà contenere un apparato programmabile a microcontrollore (PLC) per la sequenza di automazione e delle modalità di intervento delle protezioni e diagnostica di gruppo interfacciandosi con le rimanenti apparecchiature per una continua verifica del funzionamento in sicurezza.

In particolare il software del microcontrollore dovrà:

- eseguire sequenze logiche per il raggiungimento di regolare funzionamento del gruppo
- acquisire ingressi analogici, digitali e di conteggio di campo
- gestire uscite digitali verso gli attuatori connessi al campo
- interfacciarsi e dialogare con le apparecchiature  attraverso una linea seriale con protocollo Modbus
- interfacciarsi e dialogare con il PC SCADA tramite rete locale Ethernet
- gestire gli I/O con armadio AGS e con la camera a valvole con bus di campo a fibra ottica su distanze
  di centinaia di metri
- permettere operazioni manuali per l'operatore attraverso opportuno pannello

Anche questo pannello è munito di commutatore per scegliere la modalità automatica ESTERNA o INTERNA.
In esterno si predispone a riceve i comandi di avviamento gruppo dal PC SCADA attraverso la comunicazione bidirezionale permettendo anche l'aggiornamento del Data Base in Tempo Reale (DBRT).

Se il commutatore passa in modalità interna il gruppo viene forzato al fermo e riceverà comandi solo dal pannello operatore.  La mancanza di comunicazione con le altre unità genera un segnale di allarme.

Dal pannello operatore sono impartibili i comandi di aumento/diminuzione carico ed anche aumenta o diminuisci tensione.   Tramite operatore è possibile raggiungere le condizioni di gruppo per effettuare la procedura di parallelo.

Dall'armadio è inoltre possibile scegliere la condizione ESCLUSO che inibirà tutte le uscite e provocherà il blocco del gruppo inibendo tutti comandi sia da pannello operatore che da PC SCADA.

Sul pannello operatore si potrà operare,ai fini della sicurezza, solo da personale autorizzato con password.

ART - Armadio regolatore di tensione
Il regolatore garantisce un funzionamento ottimale dell'alternatore a vuoto, a carico e anche nel transitorio
E’ inoltre dotato di adeguate protezioni interne contro il sovraccarico prolungato e la sovratensione, che potrebbero essere pericolose per la macchina.

Le caratteristiche sono le seguenti:
- Tensione nominale di alimentazione bifase Volt 180/260 - Volt 300/490 - 50/60 Hz.
- Precisione in regime permanente ± 1.5%
- Corrente nominale in servizio continuo 40/400Amp.
- Tensione nominale di eccitazione < 400 V.
- Campo temperatura di lavoro –20/+65 °C.

Corredato di:
- Trimmer per l'aggiustamento della tensione, della stabilità, della frequenza e corrente di eccitazione.
- Protezione contro la massima eccitazione ai bassi giri
- Protezione contro la sovratensione, tarato al valore ±5%.

Sul frontale di questo armadio andranno alloggiati strumenti analogici di classe 1,5% dimensioni 72 x 72 mm per l'indicazione di:

I convertitori di misura dovranno essere in accordo con la specifica TINSPU00T-V33 ENEL.
Il convertitore di misura digitale inserito nel circuito trifase con carico equilibrato o squilibrato riceve il segnale analogico da trasformatori TA e TV (a corrente impressa) per effettuare le misure di:

- corrente di macchina
- tensione di macchina
- potenza attiva del gruppo
- potenza reattiva del gruppo
- sfasamento cosφ

I trasformatori TA e TV hanno rispettivamente un secondario TV=100V e TA=5A

Le caratteristiche d'uscita di ogni singolo canale di misura  darà una corrente proporzionale alla misura da effettuare in almeno due dei seguenti range: 4÷20 mA / ± 5 mA  / 0÷5 mA.

APG - Armadio protezione di gruppo
Questo armadio conterrà apparecchiature per il dispositivo di parallelo automatico e per le protezioni elettriche dell'alternatore. tali apparecchiature dialogheranno con l'unita di controllo gruppo tramite porta seriale RS485 con protocollo Modbus.

AAZ - Armadio azionamenti
Questo armadio conterrà apparecchiature di comando, teleruttori per carichi in corrente continua e apparecchiature e teleruttori per i carichi in alternata.

ARV - Armadio regolatore di velocità
Il regolatore comanda l'avviamento della turbina da ferma alla velocità sincrona, con accelerazione costante, e poi mantiene la velocità al variare del carico, o mette in parallelo il gruppo dopo avere fatto la sincronizzazione.
La frequenza  è stabilizzata al ±0,5% ed in parallelo la potenza può essere controllata.
Al distacco improvviso del carico, la sovravelocità viene mantenuta al minimo.
Il regolatore è di tipo digitale ed opera con impulsi PWM sul sistema oleodinamico di controllo della turbina.

ACT - Armadio comandi turbina
In questo armadio verranno installate le elettrovalvole del sistema oleodinamico della turbina con relativa sensoristica di turbina il tutto con collegamenti cablati.

APM - Armadio protezione montante
Le apparecchiature di questo armadio sovrintendono alle protezioni MAIG (Mancata Apertura Interruttore di Gruppo) e alla protezione di massima corrente e massima tensione di fase AT.
Il relè a massima corrente ha la funzione di protezione principale contro i corto circuiti di qualsiasi tipo sul lato AT del trasformatore.
Gestisce inoltre la protezione distanziometrica per rilevare aperture o corti di linea indicandone la distanza dalla centrale.  Al verificarsi dello squilibrio anomalo tra fasi di linea il dispositivo di protezione sollecita la linea con degli impulsi a gradino e ne analizza l'eco risalendo così alla distanza.

MODALITÀ DI CONNESSIONE

Altre soluzioni