SOLUZIONI wireless PER LE TELECOMUNICAZIONI in SMART GRID ELETTRICHE
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I DSO e le multi-utility attive nel settore elettrico oggi hanno la necessità di realizzare Smart Grid, cioè reti al servizio principalmente di due applicazioni:
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1. la ricerca del tronco guasto, o selettività logica (FSL), che permette di individuare ed isolare sezioni di una linea di distribuzione di media tensione prima dell’intervento delle protezioni di cabina primaria al fine di limitare quindi l’estendersi di un black-out, i fenomeni di islanding, migliorare le performance di SAIFI e SAIDI ed in definitiva ottenere i premi, o evitare le penali, disposte dall’Autorità dell’Energia (AEEG);
Fonte: A2A Smart city - Assolombarda - Reti intelligenti e sistemi energetici: opportunita per lo sviluppo di smart-grid e-smart city |
Si definisce Smart Grid la convergenza di informazioni e la tecnologia operazionale, applicata alla rete elettrica, che permette opzioni sostenibili per gli utenti, sicurezza migliorata, affidabilità ed efficienza delle utilities (McDonnel-Burns, TECHBriefs n°4, Jan. 2008). La Smart Grid può sostanzialmente migliorare l’efficienza energetica, l’integrazione delle rinnovabili e dei veicoli elettrici all’interno della rete ( M. S. Jiménez, in Metering International Issue, pg76, Mar. 2011). |
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2. il Distributed Management System o DMS, per la telemisura e la regolazione dei carichi sulle linee di media tensione (load balancing), disporre eventuali manovre, ottimizzando quindi l’efficienza energetica delle reti elettriche a generazione distribuita e garantendo nel contempo il miglior servizio di connessione e vettoriamento di cui sono responsabili nei confronti dell’Autorità.
Fonte: R.Heiliger - EON Head of Innovation Energy networks – EUTC 2016 |
Oltre a ciò, i DSO e le multi-utility hanno la necessità di fare investimenti che durino nel tempo e siano Future Proof, cioè in grado di soddisfare i requisiti futuri al mutare del contesto operativo, normativo, commerciale e tecnologico.
In tempi recenti, i principali portatori di interesse hanno svolto varie sperimentazioni che hanno ricevuto ampia risonanza, l’attenzione delle authority, degli enti di lobbying e di standardizzazione (per es. Grid4eu, RSE eventi - Smart Grids di distribuzione - risultati e indicazioni emersi da due progetti europei, EUTC - ETSI, 3GPP on track of 5G), utilizzando vari vettori di comunicazione, con risultati eterogenei. Fra le tecnologie Wireless: WiFi, Wimax, microonde, cellulari, radio UHF, satellitare; fra quelle wired, principalmente: PLC (Power Line Communications), xDSL e fibra.
Si osserva senz’altro la tendenza delle utility europee ed italiane ad orientarsi verso l’utilizzo e l’implementazione:
• del protocollo di comunicazione, standard de facto, IEC 61850 (ABB - Quaderno di Appl.Tecniche n°19 - Le smart grid 3. La norma IEC 61850) che, grazie alla standardizzazione dei profili di utilizzo e delle regole di rappresentazione degli elementi di cabina (RGDM, UP, ..), permette l’interoperabilità fra i sistemi, anche futuri.
IEC 61850 implica una serie di requisiti stringenti e specifici in termini di banda, numero di connessioni e soprattutto di ritardi ai vettori di comunicazione;
• di reti con tecnologie ridondate, con più di un operatore di rete, ed architetture a tecnologia mista - anche sovrapposte - in funzione della copertura o connettività più facilmente disponibile in ciascuna zona: radio (per es. in zone rurali o per back-up di linee di importanza critica), fibra (urbano), LTE (suburbano o urbano), che sfruttano IP o ETH come layer di convergenza.
.jpg) Fonte: A.Sendin - Head of Telecom. Iberdrola – EUTC 2016 |
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The emergence of electricity grids and telecommunications are parallel stories. Initially they were two very similar disciplines, up to a point in which specialization made them follow different paths. Since the early days, utilities had the need to develop telecommunication networks for the operations of remote assets, where no telecommunications were present.[…] Telecommunication Networks for the Smart Grid - A.Sendin; M.A.Sanchez-Fornie, I.Berganza, J.Simon, I.Urrutia from Iberdrola; Artech House, 2016 |
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Ogni tecnologia naturalmente ha pro e contro; in generale e focalizzandosi sulla selettività logica o il DMS possiamo dire che:
| • la fibra ottica, ove disponibile a basso costo, sarebbe ad oggi senz’altro la migliore tecnologia per servire le “LAN estese”, concetto introdotto da ENEL per indicare il propagarsi dei segnali (per es. allarmi del GOOSE) al di fuori della LAN di cabina secondaria cioè fra cabine secondarie topologicamente vicine, mantenendo nel contempo un elevato isolamento elettrico fra i segnali; • le microonde sono estremamente difficili da utilizzare come tecnologia PmP e più adatte al back-hauling di tratte di particolare importanza o in aree afflitte dal Digital Divide, benché in tempi recenti siano stati fatti passi avanti significativi per renderle utilizzabili anche ai meno esperti e ridurre i costi; • sia le reti cellulari 3G che WiFi o simili (WLAN o WWAN PmP in banda libera, per es. Wimax, Cambium o Canopy) sono facili da utilizzare ma, secondo molti, in alcuni contesti possono risentire dei limiti di utilizzo dovuti alle caratteristiche intrinseche della rete (SLA). Possono quindi dimostrare poca affidabilità; • le reti cellulari LTE secondo alcuni sono un'alternativa sia per il DMS che per la selettività logica; per altri, invece, non sono sempre funzionali. Il tutto in attesa e nella speranza che lo standard 5G (atteso per il 2020) includa in futuro dei profili di utilizzo adatti alle Smart Grid e che le Autorità nazionali riservino ai DSO porzioni di spettro “a basso costo”, cosa piuttosto improbabile. In ogni caso ad oggi la selettività logica del tronco guasto è stata testata positivamente su LTE su una sola linea di MT (PAN); • le reti radio in banda UHF sono poco diffuse soprattutto per la scarsezza di competenze interne negli uffici di operation and maintenance, telecontrollo o ingegneria e perché soggette a preconcetti o pregiudizio ormai superati dalle moderne tecnologie |
 Fonte: A.Blanquet - EDP - EUTC 2016 |
Sia le reti in fibra ottica che quelle cellulari (LTE) hanno problemi relativi alla scarsa disponibilità e al costo elevato delle coperture e delle connessioni, soprattutto nelle zone rurali o quelle a densità fortemente variabile, a causa della concorrenza con il traffico ed i Service Level Agreement (SLA) premium dedicati all’infotainment dei consumer che possono arrivare a una densità di decine di migliaia o milioni di SIM nella stessa area in cui alle utility interessa realizzare la selettività logica di qualche centinaio di cabine secondarie.
Un altro aspetto da considerare delle reti in fibra e cellulari è che i ripetitori cellulari e le centrali di commutazione sono energivore, quindi il servizio telecom in questi casi è soggetto proprio alla disponibilità del servizio di alimentazione elettrica che dovrebbe contribuire a ripristinare. Un black-out, un evento calamitoso o di massa, possono peggiorare drasticamente o rendere non disponibile la connettività in tempi brevi (qualche ora) essendo molto costoso ridondare i canali o l’alimentazione oltre al sovradimensionamento fisiologico già previsto per quell’area.
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In questi contesti un’ottima alternativa è quella di utilizzare reti radio proprietarie in banda licenziata UHF. 4RF con l’APRISA SR+ e la SATEL OY con il SATELLAR e le soluzioni SATEL XPRS sono senz’altro i market leader nonché gli unici produttori mondiali di tecnologie UHF/VHF che non siano posseduti dai grossi system integrator e fornitori di RGDM, UP, azionamenti, ecc. APRISA SR+ ed il SATELLAR 64QAM sono gli unici prodotti ad implementare la modulazione 64 QAM, a piena potenza, che permette di avere connettività radio a banda larga (60/120 kbps) a copertura geografica (decine di Km) NO LINE OF SIGHT, al servizio di reti full-IP e che, a differenza per esempio dello standard TETRA, costino poco, siano configurabili e gestibili anche da personale non esperto di radiocomunicazioni, e non siano energivori, richiedano cioè un’alimentazione di back-up (batteria) di piccole dimensioni e poco costosa, indipendente dalla “primaria” derivata dalla rete in bassa tensione. Entrambi i prodotti sono adatti sia alla selettività logica del tronco guasto che al Distributed Management System. |
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Sartelco Sistemi offre ai propri clienti, oltreché le competenze ed il supporto tecnico necessario, le migliori tecnologie ed i prodotti di telecomunicazione wireless adatti sia alla ricerca del tronco guasto (selettività logica) che al telecontrollo e alla telegestione delle reti (DMS, load balancing),
tra cui:
• reti e collegamenti con Radio router IP in banda UHF, o radio modem, con porte seriali ed ETH native e capacità di bridging, gateway e conversione di protocollo (e.g. IEC 101 <-> IEC 104 ovvero IEC 60870-5-101 <-> IEC 60870-5-104, oppure MODBUS-TCP <-> MODBUS-RTU)
• collegamenti con Router cellulari LTE con porte ETH o SPF native, doppia SIM (dual SIM) e capacità di gateway, protocol conversion, di switch managed o unmanaged. I nostri prodotti cellulari possono integrare anche interfacce sulle tecnologie microonde o satellitari e sono “modulari” il che permette di selezionare il giusto mix di caratteristiche e costo per ciascuna applicazione/cliente
• collegamenti punto-punto con gateway microonde full outdoor o indoor, da entry a carrier grade, in banda libera o licenziata
• molte altre
Tecnologie ed architetture che vanno scelte ed implementate in funzione del trade off costi-benefici che vuole ottenere il cliente.
Le nostre tecnologie sono industriali e mission critical, cioè con elevato MTBF, range di temperatura estesa, ecc., ed integrano sistemi avanzati di:
• Sicurezza (per es. Firewall, RADIUS, AES strong encryption, authentication, L2, L3, L4 filtering, ..), sono cioè Cyber Secure
• Networking (NAT, VPN, VLAN tagging o tunneling; IPSEC, GRE, LPTE over GRE, L2TP IEC-61850, IEC 60870-5-101/103/104 MODBUS)
• Tele-gestione e monitoraggio (SNMP, NTP, per es. FW upgrade o configurazione in aria, statistiche, watchdog del canale)
• Network planning (pianificazione di rete IP)
• QoS e ridondanza (VRRP)
• Modulazione adattativa per l’ottimizzazione della banda passante o il fail-over sulla rete disponibile.
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Nello specifico le nostre soluzioni radio UHF/VHF permettono un numero illimitato di ripetitori e quindi topologie PmP, a stella o parzialmente magliate e sono:
• real-time; hanno tempi di accesso al canale ridottissimi (qualche ms) e ritardi predicibili che rendono più facile dimensionare la rete e notare a priori la qualità del servizio;
• velocissime: arrivano a 50 ms di ritardo (Dede, Massa - Fondazione Politecnico, UNARETI - Scuola)
• compatibili con IEC 61850
• complementari e interoperabili: permettono la migrazione semplice dai sistemi legacy o possono convivere con tecnologie adiacenti (per es. cellulari)
• altamente disponibili (99,99 % in funzione del network design)
• long range (distanze di copertura elevate, NLOS, ad alta sensibilità)
• utilizzabili da non esperti
• a basso consumo
