ITALIANO

Il Corso fornisce agli allievi gli strumenti per la comprensione e l’analisi di massima dei sistemi elettrici per l’energia, con particolare riferimento agli aspetti di affidabilità .
La prima parte del corso (6 CFU), rivolta anche agli allievi del corso di Laurea Triennale in Ingegneria Energetica, è dedicata allo studio della produzione, accumulo, conversione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia elettrica. Particolare attenzione è dedicata alle reti di distribuzione in media e bassa tensione.
La seconda parte del corso è dedicata alla introduzione delle principali grandezze affidabilistiche, allo studio delle raccolte dati e delle metodologie di modellazione dei sistemi complessi.

R. Langella, A. Testa, Appunti di Sistemi Elettrici per l’Energia, a.a. 2016-2017.
G. Carpinelli, “Elementi di impianti elettrici di media e bassa tensione” published by Università di Cassino, Italy, 2010.
G. Carpinelli, “Produzione e trasmissione dell'energia elettrica”, Pubblicazione Napoli: CUEN, 1989, Collana di impianti elettrici.
G. Carpinelli, “Introduzione ai sistemi elettrici per l’energia” published by Edizioni dell’Università di Cassino, Italy, 2001.
A. Testa, Appunti di Affidabilità dei Sistemi, a.a. 2016-2017.
R. Billinton, R. N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering Systems, 2nd ed., Springer N.Y. USA, 1992.

La prima parte ha lo scopo di fornire allo studente i fondamenti delle principali problematiche connesse al dimensionamento ed all’esercizio degli impianti elettrici nei sistemi di prima (BT) e seconda (MT) categoria. Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di interpretare gli schemi principali di una rete di distribuzione elettrica e di risolvere problemi di dimensionamento dei suoi componenti.
La seconda parte ha lo scopo di mettere nelle condizioni di modellare affidabilisticamente e risolvere sistemi complessi, a partire dai dati di guasto e di riparazione dei componenti. Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di confrontare quantitativamente soluzioni alternative diverse con diverso livello di ridondanza, anche ricorrendo a tecniche complesse di modellazione.

• Concetti di base di Elettrotecnica
• Nozioni di base di calcolo delle probabilità e statistica.

Lezioni frontali in aula tenute dal/i docente/i del corso con durata di 120 minuti. Il corso prevede lo svolgimento in aula di esempi numerici ed esercitazioni con l’ausilio del calcolatore.

Colloquio orale con soluzione di problemi numerici ed interpretazione di schemi elettrici.

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Prima parte
Generalità sui Sistemi Elettrici per l’Energia. Componenti di un Sistema Elettrico per l’Energia: richiami sui modelli matematici del trasformatore e della macchina sincrona; generalità, caratteristiche costruttive e costanti primarie delle linee aeree ed in cavo; apparecchi di manovra e protezione. Modello delle reti in Regime Permanente Sinusoidale. Modello delle reti in Regime di Corto Circuito. Dimensionamento delle membrature. Il problema delle sovracorrenti. Cenni su alcuni problemi del regime permanente: Load Flow, Regolazione della tensione in un sistema di trasmissione su linea. La cabina elettrica. Il rifasamento negli impianti MT/BT.

Seconda parte
Grandezze caratteristiche dell’affidabilità: funzione di affidabilità (R (t), MTTF). Andamenti tipici dei tassi di guasto reali. Dispositivi riparabili: disponibilità dei sistemi in varie configurazioni. Metodi combinatori per il calcolo dell’affidabilità di sistemi complessi. Modelli Markoviani (discreti e continui). Metodo Monte Carlo. Life cycle cost. Stima dei parametri. Dimensionamento con prestazioni affidabilistiche preassegnate di apparati, di procedure, singoli sottosistemi e sistemi complessi.
Esercitazioni ed applicazioni
Tutti gli argomenti trattati nelle lezioni teoriche saranno affrontati dal punto di vista applicativo nell’ottica di una progettazione di massima.

ITALIAN

The course provides students with the tools for understanding and general analysis of electrical power systems, with particular reference to reliability aspects.

The first part of the course (6CFU), addressed also to students of the Degree in Energetic Engineering, is dedicated to the study of production, storage, conversion, distribution and utilization of electrical energy. Particular attention is devoted to Medium Voltage and Low Voltage distribution networks.

The second part of the course is dedicated to the introduction of the main reliability variables, to the study of data collections and methodologies for modeling complex systems.

R. Langella, A. Testa, Appunti di Sistemi Elettrici per l’Energia, a.a. 2016-2017.
G. Carpinelli, “Elementi di impianti elettrici di media e bassa tensione” published by Università di Cassino, Italy, 2010.
G. Carpinelli, “Produzione e trasmissione dell'energia elettrica”, Pubblicazione Napoli: CUEN, 1989, Collana di impianti elettrici.
G. Carpinelli, “Introduzione ai sistemi elettrici per l’energia” published by Edizioni dell’Università di Cassino, Italy, 2001.
A. Testa, Appunti di Affidabilità dei Sistemi, a.a. 2016-2017.
R. Billinton, R. N. Allan, Reliability Evaluation of Engineering Systems, 2nd ed., Springer N.Y. USA, 1992.

The first part aims to provide the student with the fundamentals of the main problems related to the sizing and operation of electrical systems in the Low Voltage and Medium Voltage category systems. At the end of the course the student must be able to interpret the main schemes of an electrical distribution network and to solve the dimensioning problems of its components.


The second part aims to model reliability and solve complex systems, starting from component failure and repair data. At the end of the course the student must be able to quantitatively compare different alternative solutions with different levels of redundancy, also utilizing complex modelling techniques.

Knowledge of the following subjects is required:
- Basic elements of Electrical Engineering.
- Probability Evaluation and Statistic.

Lessons of 120 minutes length are given by lecturers. The course provides for numerical examples and exercises carried out by means of personal computer during the lessons in the classroom.

Oral examination with solution of numerical problems and interpretation of electrical schemes.

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First part

General concepts on electrical power systems. Components of an Electrical Power System: recalls on the mathematical models of the transformer and of the synchronous machine; basic concepts, constructive characteristics and primary constants of overhead lines and cables; switching and protection equipment. Model of networks in Sinusoidal Permanent conditions. Model of networks in Short Circuit conditions. Sizing of lines. The problem of overcurrents. The electric cabin. Load Flow basics. Voltage regulation on transmission systems basics. The power factor correction in MV / LV systems

Second part

Reliability quantities: reliability function (R (t), MTTF). Typical behavior of real failure rates. Reparable devices: availability of systems in various configurations. Combinatorial methods for calculating the reliability of complex systems. Markov models (discrete and continuous). Monte Carlo method. Life cycle cost. Estimation of the parameters. Sizing with pre-assigned reliability performances of equipment, procedures, individual subsystems and complex systems.
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Exercises and applications. All the topics covered in the theoretical lessons will be approached from the application point of view in the perspective of a simple first level design.