L'insegnamento si colloca nell'area di apprendimento dei sistemi elettroenergetici e ha lo scopo di fornire le nozioni fondamentali per la comprensione e l'analisi dei fenomeni statici e dinamici nei sistemi elettrici e in particolare nei sistemi di trasmissione dell'energia elettrica in alta tensione. Vengono trattati la struttura e il modello dei sistemi di trasmissione, le tecniche di analisi delle reti in condizioni stazionarie, i sistemi di controllo della frequenza e della tensione, il comportamento in condizioni di guasto. Gli argomenti sono sviluppati con un'impostazione applicativa orientata alle problematiche e alle caratteristiche del sistema elettrico italiano ed europeo.

I contenuti trattati intendono fornire conoscenze e capacità di comprensione relative ai fenomeni fisici, ai modelli e alle tecniche numeriche di soluzione delle reti elettriche di trasmissione in condizioni normali e di guasto, al funzionamento dinamico e al controllo dei sistemi elettrici.
Dal punto di vista applicativo, le capacità da acquisire rientrano in quelle indicate per l'area di apprendimento sistemi elettroenergetici. Gli obiettivi minimi riguardano:
- capacità di risolvere circuiti esemplificativi delle problematiche delle reti elettriche di trasmissione in condizioni normali e di guasto;
- capacità di scrivere correttamente le equazioni di calcolo dei flussi di potenza nelle reti di trasmissione;
- conoscenza delle tecniche numeriche impiegate per la soluzione delle equazioni delle reti di trasmissione;
- conoscenza dei principi di funzionamento e dell'architettura dei sistemi di controllo della frequenza e della tensione;
- comprensione fisica dei principali fenomeni dei sistemi elettrici.

Le conoscenze e abilità richieste come prerequisiti riguardano:
- nozioni di base di calcolo matriciale, elettrotecnica, controlli automatici;
- conoscenza della struttura dei sistemi elettrici di produzione, trasporto e utilizzazione dell'energia elettrica;
- conoscenza del comportamento delle macchine elettriche in condizioni normali e di guasto;
- conoscenze elementari di programmazione (es. Matlab).

1. Componenti del sistema elettrico (22 ore)
Metodo dei valori relativi. Linee elettriche: equazioni, parametri, circuiti equivalenti. Problemi fondamentali della trasmissione: linea a vuoto, a carico caratteristico, con tensione imposta agli estremi, limiti di trasmissione. Trasformatori a due e tre avvolgimenti. Generatori. Carichi.
2. Funzionamento ordinario (18 ore)
Struttura della rete, nodi e rami. Matrice delle ammettenze / impedenze nodali. Equazioni di rete tensioni-potenze (equazioni di load flow). Metodi di soluzione delle equazioni di rete. Modelli e metodi approssimati. Disaccoppiamento attivo / reattivo. Sistema elettrico elementare a 2 nodi: stabilità d’angolo e della tensione. Regolazione dei transiti di potenza attiva e reattiva. Trasformatori di regolazione. Vincoli di esercizio. Stati del sistema elettrico. Sicurezza N-1.
3. Analisi dei guasti (18 ore)
Caratteristiche della corrente di corto circuito. Sorgenti di corto circuito. Comportamento delle macchine rotanti. Modelli dei componenti e della rete. Guasti trifase. Componenti simmetriche. Guasti dissimmetrici. Guasto a terra e stato del neutro.
4. Regolazione della frequenza e della potenza attiva (18 ore)
Regolazione di velocità dei generatori. Regolazione primaria della frequenza. Regolazione secondaria della frequenza. Regolazione della frequenza e delle potenze di aree interconnesse. Controllo in emergenza.

Oltre alle lezioni in aula (76 ore), sono previste esercitazioni nel laboratorio informatico (24 ore) con lo sviluppo di semplici programmi Matlab relativi al comportamento delle linee di trasmissione, alla soluzione delle equazioni di load flow per un sistema a 2 nodi, all’analisi dei guasti simmetrici e dissimmetrici in un sistema a 3 nodi.

Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico

Non esiste alcun testo che tratti integralmente gli argomenti del corso.

Libri di riferimento:
F.Iliceto, "Impianti elettrici", vol. 1, Patron, Bologna, ISBN 978-8855517256.
J.J.Grainger, W.D.Stevenson, Power system analysis, McGraw Hill, ISBN 978-0070612938.
P.Kundur, Power system stability and control, Tata McGraw Hill, ISBN 978-0070635159.

Altri libri:
R.Marconato, Electric power systems. Vol.1 - Background and basic components. CEI - Comitato Elettrotecnico Italiano, Milano, ISBN 88-432-0014-3.
R.Marconato, Electric power systems. Vol. 2 - Steady-state behaviour controls, short circuits and protection systems. CEI - Comitato Elettrotecnico Italiano, Milano, ISBN 88-432-0025-9.
R.Marconato, Electric power systems. Vol. 3 - Dynamic behaviour, stability and emergency controls. CEI - Comitato Elettrotecnico Italiano, Milano, ISBN 978-8843200610.

L'esame è costituito da una prova scritta di teoria sugli argomenti svolti a lezione (punteggio massimo 27/30) e dalla valutazione di uno dei programmi di calcolo sviluppati durante le esercitazioni di laboratorio informatico (punteggio massimo 3/30). Il voto finale è la somma del punteggio della prova scritta e del punteggio del programma di calcolo. La presentazione del programma non è obbligatoria, ma richiede la frequenza alle esercitazioni.