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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
      • APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF (systems for regulating electric or magnetic variables in general, e.g. using transformers, reactors or choke coils, combination of such systems with static converters G05F; [N: digital function or clock generators] for digital computers G06F1/00, [N: G06F1/025, G06F1/04]; transformers H01F; connection or control of one converter with regard to conjoint operation with a similar or other source of supply H02J; dynamo-electric converters H02K47/00; controlling transformers, reactors or choke coils, control or regulation of electric motors, generators or dynamo-electric converters H02P; pulse generators H03K [N: ; Static converters specially adapted for igniting or operating discharge lamps H05B41/28]) [C0311]
      • CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY (for digital computers G06F1/18; circuits or apparatus for the conversion of electric power, arrangements for control or regulation of such circuits or apparatus H02M; interrelated control of several motors, control of a prime-mover/generator combination H02P; control of high-frequency power H03L; additional use of power line or power network for transmission of information H04B)
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME (milk flow sensing devices in milking machines or devices A01J5/01; measuring or recording blood flow A61B5/02, A61B8/06; metering media to the human body A61M5/168; burettes or pipettes B01L3/02; arrangements of liquid volume meters or volume-flow meters in liquid-delivering apparatus, e.g. for retail sale purposes, B67D5/16; pumps, fluid motors, details common to measuring or metering devices and pumps or fluid motors F01 to F04; [N: sampling G01N1/00]; locating, determining distance or velocity using reflection or reradiation of radio waves, analogous arrangements using other waves G01S; systems for ratio control G05D11/00; [N: coin-freed apparatus for metering flow of liquid or gas G07F15/00]) [C9607]
    • MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
      • MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (aspects of automatic actuation G10F; combinations of microphones, pick-ups or amplifiers with musical instruments G10H; sound-producing devices not regarded as musical instruments or parts thereof G10K)
Classificazione geografica
Parole Chiave
MISURATORI DI ENERGIA ELETTRICA, TRASFORMATORI DI MISURA, CARATTERIZZAZIONE METROLOGICA, CONFERMA METROLOGICA, MISURE DI COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

Individuazione di nuove metodologie e realizzazione di strumentazione innovativa per la qualificazione metrologica di misuratori di energia elettrica operanti anche in regime non sinusoidale

Seconda Università degli Studi di Napoli
Abstract
Benché rappresentino un nodo cruciale in diversi ambiti estremamente significativi dal punto di vista sia economico che tecnologico, la misura dell'energia elettrica e la taratura della strumentazione impiegata allo scopo presentano problemi tecnico-teorici, tutt’ora irrisolti, per garantire nelle forme tradizionali una corretta riferibilità metrologica.
Le difficoltà sono originate dal fatto che, il regime non sinusoidale per la rete elettrica è una condizione divenuta ormai “normale” in conseguenza dell’enorme diffusione di utenze elettriche non lineari e/o tempo varianti, che, nell’ordinario funzionamento, generano numerosi disturbi elettromagnetici che si propagano sulla rete elettrica e che sono genericamente individuati col termine “Power Quality”. Di conseguenza, tutta la catena di misura necessaria per la contabilizzazione riferibile dell’energia elettrica, deve, nel normale funzionamento, affrontare condizioni di lavoro molto diverse da quelle nominali e per le quali era stata progettata.
Questa situazione non trova riscontro nell’attuale normativa italiana ed internazionale che, per la verifica dei misuratori di energia elettrica, fa rifermento a condizioni sinusoidali e, solo in casi specifici, contempla particolari deformazioni. Da ciò consegue che, per le effettive condizioni di funzionamento, esistono delle carenze procedurali nella definizione e nella gestione di aspetti metrologici fondamentali quali la definizione della metrica di misura, la scelta e la configurazione della strumentazione di misura, la definizione delle modalità della conferma metrologica e degli intervalli temporali di taratura, la gestione dei risultati di misura e la stima della relativa incertezza.
Tutte queste problematiche hanno assunto un ruolo ancora più rilevante a valle di due interventi normativi: la completa riforma e liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica del 1 luglio 2007, in recepimento della direttiva 1996/92/CE concernente norme comuni per il mercato interno dell'energia elettrica e il Decreto Legislativo del 2 febbraio 2007, n.22. Quest’ultimo ha recepito la direttiva 2004/22/CE relativa agli strumenti di misura (MID:Measuring Instrument Directive) e, con l’obiettivo di creare un mercato unico, ha imposto una regolamentazione armonizzata per quanto riguarda le procedure per l’immissione sul mercato di strumentazione di misura, tra cui i contatori di energia elettrica. In tali direttive vengono accuratamente definite le tolleranze massime accettabili (per categorie di strumenti), gli ambienti di prova ed i vincoli specifici riguardo i requisiti di comportamento in regime non sinusoidale ma non le metodologie di verifica del rispetto delle prescrizioni.
Il problema concreto che è rimasto irrisolto è quello adottare metriche di misura e procedure di verifica che siano condivise da tutti gli operatori del mercato dell’energia, per la misura della quantità di energia assorbita utilmente dal cliente (potenza attiva), della qualità di assorbimento dell’energia (fattore di potenza) e della qualità di fornitura dell’energia (“Power Quality”). Le metriche di misura, i livelli di qualità di assorbimento e quelli di fornitura dovrebbero tutti essere esplicitamente stabiliti contrattualmente (“custom power”) per poter, in maniera equa, tariffare, applicare eventuali penalità per bassa qualità di assorbimento o le riduzioni tariffarie per bassa qualità di fornitura.
Nel progetto, alla luce di quanto esposto, si procederà, in una prima fase, a mettere a punto metriche di misura per la potenza attiva ed il fattore di potenza sia per reti elettriche monofasi sia trifase che siano applicabili anche in condizioni non sinusoidali e/o dissimmetriche.
Si procederà poi alla realizzazione di strumenti di misura numerici, basati su diverse metriche ed adottando diverse tecnologie, in grado di valutare correttamente l’energia assorbita e la qualità di assorbimento nelle diverse condizioni di esercizio. Questo aspetto coinvolgerà in maniera preponderante la compensazione dei trasformatori di misura per la tensione e la corrente che, allo stato attuale, sono i dispositivi di trasduzione più impiegati in questo tipo di misure.
Si affronterà successivamente il problema della riferibilità metrologica della catena di misura, attraverso la messa a punto di metodologie di verifica della strumentazione, la realizzazione di strumentazione di riferimento in grado di operare con segnali tipici della rete anche non sinusoidali e la messa a punto di strategie per l’attuazione della conferma metrologica nel luogo d’installazione. Quanto messo a punto sarà verificato attraverso apparecchiature di riferimento in laboratori accreditati.
I risultati raggiunti, riferiti anche alla Commissione Centrale Metrica ed al Comitato Elettrotecnico Italiano, consentiranno di muoversi verso l’evoluzione della normativa tecnica e legale del settore che faccia entrare anche la tariffazione dell’energia elettrica nell’ambito delle misure certificate. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Carmine Landi Seconda Università degli Studi di NAPOLI
Obiettivo del Programma di Ricerca
Scopo principale del progetto proposto è l’implementazione di nuove metodologie di misura e la realizzazione di strumentazione innovativa per la ”qualificazione metrologica armonizzata” di misuratori di energia elettrica. Una “qualificazione metrologica armonizzata”, infatti, potrebbe consentire da un lato la semplificazione delle procedure di conferma metrologica richieste dalla MID, dall’altro l’unificazione delle tariffazioni, ovvero del trattamento dei consumatori.
Il progetto prevede lo svolgimento di attività coordinate tra le diverse Unità di Ricerca. Per una maggiore chiarezza espositiva, tali attività saranno nel seguito classificate in tre aree tematiche: (i) definizione di metriche, (ii) realizzazione di strumentazione (iii) verifica e caratterizzazione metrologica.

Area Tematica 1:
In questa area si propone lo studio di una possibile armonizzazione delle diverse metriche di misura dell’energia elettrica attiva e reattiva e del fattore di potenza. Tale studio dovrà permettere di arrivare ad una idonea metrica che, tenendo conto dell’effettivo regime cui è sottoposto il contatore di energia, consenta una misura corretta e riferibile. Una vasta bibliografia e numerose norme tecniche generali e specifiche hanno definito numerose metriche di misura in regime non sinusoidale: norme di metrologia legale, raccomandazioni dell’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas e direttive della Comunità Europea.
Tale area tematica si propone, inoltre, la individuazione, attraverso una attività teorica-sperimentale, di forme d’onda standard che, opportunamente sintetizzate, possano essere utilizzate per la definizione normativa delle procedure di prova anche in regime non-sinusoidale.

Area tematica 2:
L’obiettivo di questa attività riguarda la realizzazione di strumentazione dedicata sia alla misura di energia, anche in regime non sinusoidale, che alla conferma metrologica sul campo di misuratori di energia durante il loro funzionamento. La strumentazione realizzata dovrà distinguersi per due principali caratteristiche: (i) il rapporto tra costo e prestazioni dei dispositivi dovrà essere contenuto; (ii) la strumentazione deve conservare le proprie specifiche anche in presenza di disturbi tipici della Power Quality sulla rete di trasmissione.
Per quanto riguarda la strumentazione dedicata alla misura di energia, particolare attenzione sarà riservata alla sezione di trasduzione che, solitamente, influenza in maniera preponderante le caratteristiche metrologiche dell’intero misuratore. In questo ambito, l’attività di ricerca prevede la realizzazione di trasduttori di corrente e di tensione di elevata precisione e basso costo idonei a funzionare anche con segnali tipici del regime non sinusoidale. Tale obiettivo sarà perseguito realizzando trasduttori che, attraverso la compensazione della corrente di magnetizzazione dei normali TA e TV, consentano la misura di corrente e tensione con bassa incertezza ed ampio campo di frequenza. Le strategie di compensazione devono essere basate su di un circuito compensatore fisicamente indipendente dal trasformatore da compensare, in modo da rendere possibile il riutilizzo di trasduttori eventualmente già in opera, senza comportare costose modifiche di carattere strutturale od operativo. Parallelamente alla realizzazione dei prototipi per la compensazione dei TA e TV, si procederà alla messa a punto di tecniche di verifica idonee al regime non sinusoidale.
La progettazione della sezione di trasduzione sarà affiancata dalla realizzazione di misuratori numerici di energia elettrica. A tale scopo saranno implementate sezioni di misura basate su metodologie e dispositivi diversi, al fine di individuare la soluzione che, a parità di costo, è in grado di garantire le prestazioni migliori. Nello specifico saranno realizzati misuratori basati su due approcci differenti per le misure e i calcoli sui dati rilevati: (i) nel primo approccio si esegue una moltiplicazione analogica dei segnali di tensione e corrente allo scopo di ottenere la forma d’onda della potenza istantanea; dal campionamento e dall’elaborazione dei campioni della potenza istantanea si otterranno poi i valori della potenza attiva e reattiva e, quindi delle rispettive energie; (ii) nel secondo approccio è eseguita un’acquisizione separata di tensione e corrente con successiva elaborazione dei campioni allo scopo di ottenere, oltre alla misura di energia, la misura di altre grandezze di interesse, anche correlabili alla qualità dell’energia misurata; in questo caso, per la realizzazione del misuratore è possibile prevedere due diverse soluzioni hardware, quali un DSP o un FPGA. Le diverse implementazioni, portate avanti da Unità Operative diverse, saranno caratterizzate al fine di valutarne le prestazioni e di individuare la soluzione che meglio risponde alle diverse esigenze di rete.
Riguardo alla realizzazione di strumentazione per la verifica metrologica dei misuratori di energia, l’attività di ricerca prevede lo sviluppo di un dispositivo applicabile a qualsiasi contatore di energia elettrica che, agendo come carico elettronico campione, permetta una verifica del misuratore di energia accurata, veloce, riferibile e, possibilmente, senza interruzione di servizio, in accordo con quanto espresso nei punti precedenti.
Sempre in questa area tematica, è prevista la realizzazione di un calibratore dei contatori di energia. In particolare, il calibratore dovrà (i) generare le forme d’onda tipiche di un sistema trifase, sia in tensione che in corrente, da applicare al misuratore di energia in prova; (ii) misurare, con incertezza tracciata rispetto a campioni nazionali, le principali grandezze elettriche; (iii) effettuare, per confronto, la caratterizzazione metrologica del misuratore in prova.

Area tematica 3:
In quest’area tematica rientrano le attività previste per la caratterizzazione metrologica, in regime sinusoidale e distorto, sia dei dispositivi realizzati che della strumentazione per la misura di energia attualmente in uso.
Poiché le norme attualmente in vigore risultano ancora fortemente orientate al funzionamento in regime sinusoidale, si dovranno individuare, in questo ambito, le prove di tipo necessarie ad estendere la verifica anche al funzionamento in presenza di distorsione armonica. I risultati ottenuti da questa attività di ricerca potrebbero anche costituire un valido contributo alla stesura di una norma tecnica armonizzata per la regolamentazione delle prove di tipo dei misuratori di energia che, nello scenario odierno, sono destinati ad operare in condizioni diverse da quelle sinusoidali.
Contemporaneamente, sarà portata avanti l’attività di caratterizzazione della strumentazione di misura in presenza di disturbi elettromagnetici, con riferimento a quanto suggerito dalle normative sulla Compatibilità Elettromagnetica (EMC). Tale attività comprenderà, tra l’altro, prove in camera semi-anecoica e nella cella GTEM per la verifica delle caratteristiche di compatibilità elettromagnetica dei dispositivi prodotti nell’attività di ricerca. L’obiettivo principale di questa attività sarà quello di determinare l’impatto dei disturbi elettromagnetici sulla grandezza misurata, per comprendere entro quali limiti la strumentazione proposta ne risulti immune elettromagneticamente e, se necessario, modificare il circuito, anche con l’ausilio di schermi o filtri.
Infine, onde evitare che le verifiche periodiche comportino un eccessivo aggravio economico per l’ente fornitore, divenendo in tal senso non sostenibili, altrettanto importante, in questa area tematica, risulta l’attività di ricerca finalizzata all’individuazione degli intervalli di taratura ottimali, ovvero che consentano, durante la vita operativa del dispositivo, di ottenere il migliore compromesso tra il numero di tarature ed i possibili stati di ‘fuori-tolleranza’. <<<
Risultati parziali attesi
Il risultato del progetto di ricerca, quello certamente più ambizioso, è la definizione di una metrica di misura e di un conseguente protocollo di prova che possa fungere da riferimento per una nuova norma armonizzata per le omologazione di tipo e la conferma metrologica di misuratori di energia elettrica funzionanti su reti elettriche caratterizzate da bassi livelli di qualità. Tale ambizioso risultato consentirebbe di rendere trasparenti le operazioni di misura fatte dai moderni contatori elettronici e tranquillizzare gli utilizzatori della rete elettrica circa la corretta imputazione dell’energia fatturata anche in presenza di grandezze di rete non sinusoidali.
Il primo risultato atteso è certamente quello di pervenire ad una metrica di misura dell’energia valida in regime sinusoidale, in regime deformato ed in regime dissimmetrico. A tale proposito, le diverse metriche proposte a livello internazionale, pur mostrando parziale accordo quando si misura energia attiva, sono assolutamente divergenti nella definizione della potenza reattiva e del fattore di potenza; queste ultime due grandezze sono utilizzati come parametri di costo nella fissazione di penali nella fatturazione di energia. L’unico timido tentativo, a livello normativo, è fatto dalla IEEE 1459-2000 che definisce numerosi parametri della potenza/energia utilizzabili per fini diversi.
Le metriche previste in letteratura e quelle suggerite dalla normativa nazionale ed internazionale, compresa quella citata precedentemente, forniscono risultati della misura dell’energia reattiva e del fattore di potenza che dipendono, alcune fortemente, dalla forma d’onda del segnale di tensione e corrente. Risulta pertanto di estremo interesse definire una forma d’onda standard che possa descrivere le condizioni di funzionamento più critiche che si possono verificare sugli impianti. Questa forma d’onda potrebbe essere “parametrizzata” in funzione della tipologia di opificio in modo da fare contratti di fornitura specifici (contratti per la qualità) che tengano conto degli effetti della qualità sia sull’energia fatturata che sui danni a lungo termine, premiando gli utenti virtuosi e penalizzando quelli meno accorti. Il raggiungimento di questo obiettivo è certamente un risultato importante per tutto il sistema paese.
Un altro risultato atteso è la realizzazione di trasduttori di corrente e di tensione di elevata precisione e basso costo idonei a funzionare con i segnali tipici della rete in regime non sinusoidale e la messa a punto delle relative tecniche per la valutazione degli errori di rapporto e di angolo. Attualmente tutte le norme che riguardano i misuratori di energia fanno riferimento alle grandezze ai morsetti del misuratore stesso. Se il misuratore è inserito direttamente sulla linea lo strumento riesce ad avere un’immagine del sistema e quindi “vedere” le grandezze di rete con le conseguenze richiamate prima. Quando, invece, tra il misuratore è la rete sono interposti dei trasformatori di corrente e di tensione il misuratore non ha più una “immagine” corretta della energia che fluisce in rete; infatti, come è noto, i trasformatori si comportano da filtri passa-basso introducendo attenuazione al crescere della frequenza e soprattutto introducendo forti errori di fase tra la grandezza primaria e quella secondaria. Per risolvere il problema descritto si prevede la realizzazione di trasduttori che, compensando la corrente di magnetizzazione dei normali TA e TV, consentono la misura di corrente e tensione con bassa incertezza ed ampio campo di frequenza. In letteratura esistono esempi di trasformatori di misura compensati, alcuni si basano su di un avvolgimento specifico per la compensazione, altri utilizzano un modello matematico del TA o TV la cui soluzione porta ad una migliore determinazione delle grandezze primarie. Tutte e due le soluzioni citate prevedono la realizzazione di trasformatori ad-hoc; ciò è inaccettabile vista il numero del parco strumenti installato e gli alti costi di sostituzione. Pertanto, si può dire, che non esiste in letteratura niente di paragonabile che garantisca il funzionamento, anche senza compensazione, utilizzando direttamente i trasformatori installati.
Un altro risultato interessante è la definizione di un misuratore numerico di energia, idoneo ad eseguire quanto già previsto in dispositivi commerciali –tariffe multiorarie, tele lettura, tele gestione, etc.) ma con l’aggiunta, di non poco conto, di misurare correttamente l’energia che fluisce e tener conto del corretto fattore di potenza. L’avanzamento scientifico in questo caso non è facilmente valutabile in quanto i costruttori non dichiarano la metrica di misura utilizzata, anche se prescritto dal decreto di recepimento della MID. Una valutazione indiretta la si è avuta procedendo alla verifica di un certo numero di contatori, alcuni di quelli installati di recente dal maggiore distributore di energia elettrica in Italia ed altri reperibili in commercio; da tale verifica è risultato, per l’energia reattiva, in alcune condizioni particolari errori anche del 70%.
Un altro risultato atteso è realizzazione di uno strumento per la calibrazione e la conferma metrologica dei misuratori di energia. Tale strumento può essere visto sia come un carico elettronico da applicare al contatore e verificarne le prestazioni con i segnali di rete disponibile e sia come un generatore di corrente e tensione che impone valori noti dei parametri per la calibrazione. L’apparecchio, a livello d’incertezza, sarà riferito ad un laboratorio accreditato. Attualmente non esiste ne in letteratura e tanto meno sul mercato un dispositivo siffatto, esiste invece sul mercato un costoso calibratore da laboratorio adatto allo scopo (Fluke 6100) ma esso non presenta ne caratteristiche di trasportabilità in campo ne flessibilità nella definizione delle metriche. Il raggiungimento di questo risultato consentirebbe la riduzione dei tempi di conferma metrologica e la riduzione dei tempi di fuori servizio degli impianti con conseguente riduzione dei costi di conferma metrologica sia diretti che indiretti.
Un altro risultato importante è la messa a punto di una procedura per la valutazione dell’intervallo ottimo di conferma metrologica da utilizzare per la verifica ma che potrebbe essere integrata direttamente nei misuratori. Ciò consente di ridurre, durante l’intervallo di mantenimento, l’occorrenza di possibili stati di ‘fuori-tolleranza’ e nel contempo aumentare i tempi di mantenimento. Ciò comporta una sensibile riduzione dei costi senza incorrere nel pericolo di avere misure con incertezza che eccede i limiti di tolleranza. <<<
Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La misura dell’energia elettrica e la definizione delle problematiche di taratura della strumentazione impiegata è attualmente uno degli aspetti più complessi della metrologia, sia per l’impossibilità di effettuare misure dirette, sia per la difficoltà di garantire nelle forme tradizionali la più corretta riferibilità metrologica. Ciò spesso si traduce inevitabilmente in carenze procedurali nella gestione della strumentazione e delle misure che inficiano aspetti metrologici fondamentali quali la scelta e la conferma metrologica della strumentazione, nonché la misura e la relativa stima dell’incertezza. Accanto a ciò, la corretta valutazione dei flussi di energia elettrica è alla base di molte operazioni connesse alle transazioni commerciali quali, ad esempio, la fatturazione del consumo elettrico, l'applicazione di penali o la determinazione di esigenze energetiche aggiuntive, ed è pertanto un prerequisito fondamentale allo sviluppo del libero mercato dell'energia elettrica. Solo la disponibilità di tali misure può consentire l'intervento istituzionale dell'Autorità indipendente di regolazione dei servizi di pubblica utilità. Inoltre, la Direttiva MID 2004/22/CE prevede la verifica dei misuratori di energia in condizione di funzionamento prossime a quelle reali; questa è una grossa novità rispetto al passato in quanto l’attuale normativa CEI prevede la verifica in condizioni sinusoidali ed in un caso specifico fa riferimento alla presenza di una quinta armonica di tensione e corrente comunque deformata.
Contestualmente, la liberalizzazione dell'industria elettrica e l'espansione del mercato mondiale del commercio dell'energia elettrica ha fatto nascere il bisogno di una maggiore precisione ed accuratezza nella sua misurazione. Inoltre, fenomeni legati alla Power Quality (distorsione armonica, rumore, transitori, buchi, sovratensioni, ecc.), hanno aumentato il grado di difficoltà nella realizzazione di misure precise. Queste tendenze stanno travolgendo l'odierna tecnologia di misura, che è ulteriormente ostacolata dalla mancanza di standard efficaci e precisi in base ai quali tarare gli strumenti di misura.
In questo contesto di innovazioni e variazioni tecnologiche si inseriscono anche variazioni normative, quali la completa riforma e liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica avvenuta il 1 luglio 2007 (data di attuazione dell’ultimo passo previsto dal Decreto Legislativo n.79 del 19 marzo 1999) in recepimento della direttiva 1996/92/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 dicembre 1996 concernente norme comuni per il mercato interno dell'energia elettrica, che del recente Decreto Legislativo 2 febbraio 2007, n. 22 (pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 64 del 17 marzo 2007). Quest’ultimo ha recepito la direttiva 2004/22/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 31 marzo 2004 relativa agli strumenti di misura (MID).
La MID ha attuato, con l’obiettivo di creare un mercato unico, una regolamentazione armonizzata per quanto riguarda le procedure per l’immissione sul mercato di particolare strumentazione di misura, tra cui i contatori di energia elettrica attiva. Infatti, essa definisce i requisiti cui devono conformarsi i dispositivi e gli strumenti di misura che rientrano nel campo di applicazione di direttive specifiche adottate sulla base della direttiva 71/316/CEE ai fini della loro commercializzazione e/o messa in servizio. Tale direttiva definisce accuratamente le tolleranze massime accettabili per categorie di strumenti, gli ambienti di prova e impone anche vincoli specifici riguardo i requisiti sull'immunità elettromagnetica (per quanto riguarda i requisiti di emissione continua ad essere applicata la direttiva 89/336/CEE).
Le indicazioni riportate nella MID, unitamente alla deregolamentazione del mercato dell’energia elettrica ed alle problematiche di misura e taratura imposte dalla presenza di un regime distorto, promettono di avere notevoli ricadute tecniche e commerciali che coinvolgeranno il mondo della produzione e verifica dei contatori di energia elettrica attiva.
In questo contesto il primo problema è la definizione di condizioni “tipiche” di funzionamento. A tale proposito sia la MID 2004/22/CE e sia la CEI EN50160 danno delle definizioni circa i valori limite globali dei parametri di qualità della rete ma non definiscono gli stessi nel dettaglio.

Un secondo problema riguarda la metrica di misura dell’energia attiva, deve essere definito il modo di portare in conto, ai fini della fatturazione dell’energia, la presenza in rete di deformazione o dissimmetrie. In questo caso un generico utente si troverebbe ad avere le sue apparecchiature alimentate con forme d’onda distorte avendo così sia problemi di invecchiamento precoce, sia rischiando di pagare di più l’energia. D’altro canto si potrebbe configurare il caso in cui chi distorce avrebbe un tornaconto in termine di minore energia fatturata.
Un’altra complicazione nasce dalla mancanza di norme chiare in merito alla misura di energia reattiva o in modo equivalente del fattore di potenza in regime non sinusoidale. Nella letteratura scientifica, l’approccio teorico allo studio di sistemi elettrici in regime non sinusoidale è stato, ed è tuttora, oggetto di un dibattito molto ampio e controverso, sviluppatosi nell’ottica di definire le grandezze in grado di interpretare correttamente i fenomeni legati allo scambio di energia, analogamente a quanto accade nel caso sinusoidale. Diversi autori hanno proposto proprie definizioni di grandezze elettriche in regime non sinusoidale con l’obiettivo, nelle diverse formulazioni, di estendere a queste le proprietà delle grandezze usate nel regime sinusoidale quali la potenza apparente, attiva e reattiva. Nonostante la vastità della letteratura scientifica, l’unico riferimento normativo in materia è lo Standard IEEE 1459-2000.
Esso fornisce delle linee guida per la realizzazione di strumentazione innovativa, suggerendo delle grandezze da utilizzare come base comune per la fatturazione dell’energia, per le misure di qualità della rete, per l’individuazione delle sorgenti di distorsione armonica e per la progettazione di filtri attivi o compensatori dinamici. Lo standard IEEE 1459-2000 propone una serie di definizioni di potenze “non attive”, da utilizzarsi per le misure su sistemi distorti e/o dissimmetrici, per la valutazione dell’entità della distorsione armonica e dello squilibrio nella sezione di misura.
Sarebbe allora auspicabile definire una nuova teoria generalizzata sulla potenza che possa essere utilizzata in maniera risolutiva per gli scopi di fatturazione dell’energia, come base comune per misure di power quality, per la localizzazione delle sorgenti di disturbi, per la compensazione di armoniche etc. Ad oggi tale teoria non è stata ancora formulata lasciando un notevole grado di libertà ai costruttori di misuratori di potenza ed energia elettrica in relazione all’algoritmo di misura da implementare; Tale situazione può dar luogo a risultati significativamente differenti in ambito di tariffazione e pone un notevole problema di natura metrologica perché le letture di due strumenti che non adoperano lo steso algoritmo di misura potrebbero risultare non comparabili. Ciò rende ovviamente impossibile l’applicazione del metodo di taratura per confronto.
In tali condizioni, un calibratore di misura dovrebbe implementare tutte le metriche per la misura di energia in modo tale da utilizzare quella più adatta all’apparecchiatura di cui si intendono verificare le caratteristiche metrologiche. <<<