APS - PROTEÇÃO - S - 00

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

1/81

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

ENGENHARIA INDUSTRIAL ELTRICA- ELETROTCNICA

MATRIA: SISTEMAS DE PROTEO

JOO GUILHERME AMARANTE

PEDRO HENRIQUE ALMEIDA

SAMIR EL HALABI

APSPROTEO DE LINHAS DE TRANSMISSO

CURITIBA

2013

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

2/81

1. PROTEO DE LINHA

1.1 INTRODUO

A proteo de qualquer sistema eltrico feita com o objetivo de

aumentar a disponibilidade no suprimento de energia eltrica s cargas e,

ainda mais importante, visando diminuir ou evitar risco de vida e danos

materiais, sempre que ocorrer situaes anormais durante a operao do

mesmo. Por isto, este assunto sempre motivou estudos e pesquisas tanto no

contexto acadmico quanto no dia-a-dia da indstria e dos agentes do setor

eltrico. A funo do sistema de proteo detectar a ocorrncia de faltas oucondies anormais ao sistema eltrico de potncia, e remov-las o mais

rpido possvel. Tal sistema deve retirar de operao apenas o elemento sob

falta, visando uma maior continuidade no fornecimento de energia eltrica. A

interrupo no fornecimento de energia eltrica deve ento ser minimizada ou,

se possvel, evitada.

Para que um sistema eltrico seja provido de proteo adequada, esta

deve apresentar caractersticas importantes, tais como confiabilidade,

seletividade e velocidade de atuao. Por confiabilidade devemos entender que

a proteo deve permitir que o sistema eltrico funcione com segurana e

corretamente, sob todas as circunstncias. Por seletividade entendemos que o

sistema de proteo deve apresentar as propriedades de reconhecimento e

seleo das condies em que deve operar, a fim de evitar operaes

desnecessrias. O sistema de proteo deve tambm apresentar velocidade

adequada que possibilite o desligamento do trecho ou equipamento defeituoso

no menor tempo possvel. Assim, para que a proteo do sistema eltrico se

realize de forma apropriada, esquemas de proteo eficientes, confiveis e

rpidos devem ser especificados.

A parte lgica dos sistemas de proteo o rel. Este um dispositivo

eletromecnico, analgico ou digital que, conectado ao sistema eltrico,

normalmente aps a transduo dos sinais pertinentes, fica responsvel pela

deteco de condies intolerveis ou indesejveis ao sistema eltrico e por

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

3/81

tomar a deciso de abertura ou no dos disjuntores a ele associados, a fim de

iniciar o processo para retirada de operao da parte faltosa do sistema

eltrico, mantendo com isso a continuidade do fornecimento de energia eltrica

e limitando os danos aos equipamentos.

Assim, o rel deve ser capaz de estabelecer uma lgica entre os

parmetros de entrada do sistema eltrico e entre os sinais de tenso e

corrente provenientes dos transdutores, e tomar a deciso correta de abertura

do circuito sob falta. Dentre estes aspectos, o sistema de proteo envia um

sinal de trip para os disjuntores, a fim de isolar a menor poro possvel do

sistema sob falta.

Com isto, o sistema de proteo oferece um meio econmico para a

manuteno da continuidade do sistema eltrico.

Desta forma um sistema de proteo e os benefcios associados sua

utilizao so avaliados pelo seu desempenho de atuao e o quanto este

permite que se economize evitando danos extensos ao sistema eltrico e,

alm de tudo, permitindo que o sistema eltrico de potncia retorne s

condies normais de operao de forma extremamente rpida. Com o

crescimento da demanda por energia eltrica, o nvel de solicitao das linhas

de transmisso tem aumentado, o que tem resultado na ampliao constante

das dimenses do Sistema Interligado Nacional. Nesta expanso, este Sistema

de Potncia vem assumindo configuraes extremamente complexas em

determinadas regies, com diversas interligaes para aumento da

confiabilidade de atendimento aos consumidores e envolvendo, desta forma,

reas geogrficas muito amplas.

Neste contexto, a opo por interligaes do sistema eltrico de potncia

a partir de linhas de circuito duplo tem aumentado. A opo por linhas de

transmisso de circuito duplo se deve no s ao constante crescimento de

carga, mas tambm s restries para se obter novas faixas de servido para

passagem das linhas de transmisso. A obteno de faixas de servido

envolve custos elevados, como a compra de terras e manuteno desta roada

ou com poda seletiva em caso de rea de preservao permanente. Em se

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

4/81

optando por linhas de transmisso com circuito duplo h uma reduo destes

gastos, visto que, onde antes seria necessria a construo de duas torres lado

a lado para passagem de um nico circuito em cada uma destas, agora com

apenas uma torre se torna possvel transmisso de dois circuitos,

independentes funcionalmente entre si, e que ocupam uma faixa de servido

de menor largura.

Contudo, a proteo de linhas de transmisso em circuito duplo

apresenta um desafio especial. O efeito de acoplamento mtuo entre linhas

paralelas reconhecido como causa da degradao no desempenho de um

sistema de proteo de distncia convencional que possua ajustes fixos de

circuito singelo, aplicados a linhas paralelas. Ajustes adequados para um relde distncia convencional aplicado a linhas paralelas devem, portanto, ser

estabelecidos para evitar quaisquer possveis operaes com sobre ou sub-

alcance, pois isto resultaria em desempenho sub-timo de um rel de distncia

sob as condies previstas de operao.

Para tal sistema eltrico, os dispositivos de proteo no atuam de

forma independente, mas devem trabalhar de modo que uma anormalidade no

sistema eltrico possa ser isolada e removida sem que as outras partes sejam

afetadas. Portanto, os dispositivos de proteo devem estar coordenados para

operao seletiva, visando isolar as partes defeituosas do sistema, to prximo

quanto possvel de sua origem, evitando a propagao das conseqncias, no

menor tempo possvel, com o objetivo de reduzir os danos subseqentes.

Atualmente, com a aplicao da tecnologia numrica baseada em

sistemas micro-processados (digitais), possvel ajustar as caractersticas deoperao de qualquer funo de proteo. Isto pode ser efetivado a partir da

anlise das necessidades do sistema eltrico, atravs de simulaes de

funes lgicas e solues determinadas a partir de equaes matemticas,

com o objetivo de prover melhor adaptao das curvas de operao dos rels

s caractersticas do sistema eltrico. A facilidade de interface com sistemas de

comunicao digital e o intercmbio de dados digitais atravs de cabos de fibra

tica, livres de interferncia, tambm tem permitido simplificaes na proteodas linhas de transmisso.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

5/81

Na proteo de linhas de transmisso so utilizadas diversas classes de

rels. Os mais frequentemente empregados so os rels de distncia que

calculam a impedncia aparente da linha entre a localizao do rel e o ponto

em que a falta ocorreu. Como a impedncia por quilmetro da linha de

transmisso pode ser considerada constante, atravs do clculo da impedncia

aparente, o rel aponta a distncia da falta na linha.

Os rels de impedncia digital encontram uma certa dificuldade na

estimativa correta da localizao da falta devido a rudos introduzidos pela falta

sob forma de componentes CC e harmnicos de alta freqncia presentes nos

sinais de tenso e corrente, acarretando erros na estimativa das impedncias

reais.

2. LINHAS DE TRANSMISSO

2.2 TIPOS DE LINHAS DE TRANSMISSO

Este tpico apresenta os tipos de linhas de transmisso.

2.2.1 Linha de transmisso area

So as mais comuns e que representa a soluo mais econmica para

efetuar a transmisso de energia. Consiste na construo de torres de

suspenso e elevar nestas os cabos condutores.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

6/81

Figura 1 Linha de transmisso area

Fonte: Panoramio

2.2.2 Linha de transmisso subterrnea

Representa uma soluo que ocupa pouco espao, no havendo a

necessidade da construo de torres, entretanto, seu custo elevado, poisexiste a exigncia de materiais especiais para a confeco dos cabos

condutores ou efetuar estruturas isoladas a gs SF6.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

7/81

Figura 2 Linha de transmisso subterrnea em Florianpolis-SC.

Fonte: Celesc.

2.2.3 Linha de transmisso submarina

Sua aplicao consiste em locais onde no h a possibilidade da

construo de torres de transmisso, como efetuar a transmisso de energia

at ilhas e plataformas de petrleo. Tambm representa um custo elevado

devido tecnologia de fabricao dos condutores.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

8/81

Figura 3 Detalhe de cabo tripolar para LT de plataformasFonte: Geni.org

2.3 QUANTO AOS PARMETROS ELTRICOS

2.3.1 Nvel de tenso

Faixas de tenso entre fase e fase que classificam as linhas de

transmisso e subtransmisso. No existe definio quanto ao nvel entre 230

kV e 345 kV, pois no h aplicaes nessa faixa.

- Alta tenso (34,5 a 230 kV);

- Extra alta tenso (345 a 750 kV);

- Ultra alta tenso (acima de 750 kV);

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

9/81

Figura 4 Torre de transmisso de 765 kV em Itaipu

Fonte: Autoracing.UOL

2.3.2 Tipo de tenso

Linhas de transmisso podem transportar energia sob corrente alternada

(mais comuns) e corrente continua (HVDC).

Figura 5 Torre de transmisso de 600 kV em CC

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

10/81

Fonte: Autoracing.UOL

2.4 QUANTO A FORMA DE CONSTRUO

2.4.1 Circuitos de transmisso

Em linhas de transmisso, pode-se optar em realizar a distribuio de

energia transportada nas fases, ou seja, encontra-se circuitos simples

(somente 3 fios transportando energia) e circuitos duplos (3 fases com 2

circuitos pra cada)

Figura 6 Linha de transmisso com circuito duplo

Fonte: Alibaba.

2.4.2 Condutores de transmisso

De acordo com o nvel e tenso e corrente transportada, para aumentar

a ampacidade e reduzir o efeito corona, existe a opo em dividir por fios cada

fase do circuito, ou seja, o condutor pode ser nico ou mltiplo (duplo, triplo ou

qudruplo). A figura 8 mostra espaadores que possibilitam a multiplicidade

dos condutores.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

11/81

Figura 7 Espaadores para condutores em linhas de transmisso

Fonte: PLP

2.4.3 Construo de torres de transmisso

Estrutura autoportante: Consiste em torres de estrutura metlicatreliada com a rea da base projetada para suportar as solicitaes de

esforos dos cabos e das condies do ambiente.

Figura 8 Estrutura autoportante

Fonte: Projectsmonitor

Estrutura estaiada: Consiste em torres de estrutura metlica treliada

com a rea da base pequena e boa parte da sustentao feita atravs de

cabos de ancoragem (estaios). Como vantagem tem-se dimenses compactas

na base e utiliza pouco material para sua produo. Sua grande limitao em

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

12/81

relao s estruturas autoportantes o fato que as condies do terreno

devem ser planas.

Figura 9 Estrutura estaiada

Fonte: Gammaprojetos.

Estrutura em concreto armado ou madeira: Geralmente so postes pr-

formados com o engastamento no solo. So aplicveis as linhas desubtransmisso. Postes em madeira esto sendo substitudos pelos postes em

concreto.

Figura 10 Linha de subtransmisso com estrutura em concreto armado

Fonte: Blog primeira mo.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

13/81

1.2 PROTEES MAIS UTILIZADAS

Todos os tipos de rels, no importam se dos tipos eletromecnicos,

estticos ou digitais so derivados de duas grandezas: corrente e tenso.

Assim, combinando-se convenientemente as parcelas destes, faz-se surgirtodos os tipos de rels. Como referncia, so citados, a seguir, os rels de

utilizao mais freqente.

1.2.1 RELS DE CORRENTE

Estes rels tm uma faixa de ajuste que os torna adaptveis a uma larga

faixa de circunstncias possveis. H normalmente dois ajustes: ajustes de

corrente e ajustes de tempo. Embora esses ajustes sejam feitos

independentemente, a interdependncia destes apresentada nas curvas

tempo-corrente, fornecidas no catlogo dos fabricantes.

1.2.2 RELS DE TENSO

So aqueles que reagem em funo da tenso do circuito eltrico que

eles guardam tendo, portanto, um funcionamento muito semelhante aos rels

de corrente, exceto pelo fato de que so, mais usualmente, no-temporizados.

1.2.3 RELS DE DISTNCIA

Este um tipo de proteo que relaciona a corrente no local de

instalao do rel, ou seja, no incio da linha, com a tenso tambm no incio

da linha na fase correspondente. Desta relao entre tenso e corrente resulta

a impedncia, donde origina o nome deste rel. Em linhas de transmisso a

impedncia da linha proporcional ao comprimento da mesma. Assim,

convencionou-se chamar rel de distncia quele que compara as grandezas

tenso e corrente no ponto de aplicao da falta.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

14/81

1.2.4 REL MHO

Um rel de distncia pode ter esta funo desempenhada por um rel de

impedncia (ou ohm), admitncia (ou mho o contrrio de ohm), reatncia ou

rels poligonais. Este rel utiliza este nome visto que, quando h uma falta emuma linha, a impedncia da linha vista pelo rel muda e depende da distncia

onde foi a falta.

1.2.4.1 Funo ANSI

O nmero da funo ANSI que representa o rel dedistncia o 21.

1.2.4.2 Polarizao

A polarizao por corrente e tenso.

1.2.4.3 Conexo

Conforme esquema unifilar apresentado na figura 11.

Figura 11 Esquema unifilar do rel MHO.

Fonte: O setor eltrico, 2010.

Rel de distncia do tipo impedncia ou OHM. Este tipo de dispositivo

de proteo um rel de sobrecorrente com restrio de tenso, conforme

pode ser observado na figura 12, que mostra esquematicamente o princpio de

funcionamento do rel de distncia do tipo impedncia, cuja equao de

conjugado dada por:

(1.1)

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

15/81

Figura 12 Esquemtico do princpio de funcionamento do rel de distncia.


Os termos negativos K2 I2 e K3 representam as restries de tenso e de

mola. No limiar de operao, ou seja, C = 0 a equao acima fica:

Desprezando-se o efeito de mola, tem-se K3 = 0.

(1.2)

Em um plano cartesiano complexo Z = R + j X = Constante significamdulo constante. Assim, o lugar geomtrico cujo mdulo constante um

crculo, apresentado na figura 13.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

16/81

Figura 13 Rel de distncia tipo impedncia.Fonte: O setor eltrico, 2010.

Figura 14 Temporizaes das zonas de proteo.


Lista-se a seguir algumas caractersticas do rel MHO:

Constitui-se um rel inerentemente direcional;

Ocupa uma menor rea no plano R-X, o que o torna adequado

para linhas longas de alta tenso, sujeitas a severas oscilaes de

potncia;

Acomoda adequadamente faltas por arco.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

17/81

1.2.5 REL DE DISTNCIA DO TIPO ADMITNCIA

Este tipo de dispositivo de proteo um rel direcional com restrio

por tenso. A equao de conjugado dada por:

(1.3)

No limiar de operao (C = 0) e desprezando-se o efeito de mola (K3 = 0),

tem-se:

(1.4)

Dividindo-se ambos os membros por K2VI, tem-se:

(1.5)

Em um plano R-X, a equao acima representa um crculo de dimetro

K1/K2 que passa pela origem, como mostrado na figura 15. O ngulo t , por

construo do rel, o ngulo de mximo torque do rel e, obviamente, a

caracterstica de conjugado nulo fica a 90 da linha de mximo torque.

Figura 15 - Caracterstica de rel de admitncia.


8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

18/81

Devido sua caracterstica, o rel de admitncia mais propcio

que o rel de impedncia para faltas por arco, como mostra a figura 16.

Figura 16 Rel de admitancia com falta e por arco.


Pode-se demonstrar que o dimetro do crculo proporcional ao valor

obtido de (K1/K2).V2. Isso significa que para faltas prximas do rel (comeo

da linha) o valor deV pequeno e pode ocorrer mau funcionamento ou falha dorel devido a uma zona morta. Assim, significa que h necessidade de um

comprimento mnimo de linha. Este fato faz ser interessante ajustar-se a

relao K1/K2 ou haver uma tenso mnima para operao do rel. Mesmo no

caso de um curto-circuito franco (metlico), em que V = 0, na prtica ter um

valor de resistncia de arco, que corresponde a valores da ordem de 4% da

tenso nominal, o que normalmente ser suficiente para operar o rel.

1.2.6 PROTEO POR FIO PILOTO

O termo piloto significa que entre os extremos da linha existe um tipo

de canal de comunicao onde se trocam informaes. Ele Adequada a

atuao de protees garantindo a proteo seletiva. Sendo estas, divididas

em dois grupos: Blocking e Tripping.

Blocking: evitar a atuao indevida das protees;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

19/81

Tripping: ordem de disparo das proteces.

A figura 17 ilustra uma linha de transmisso que liga o barramento A ao

B, e ainda uma linha a partir de B:

Figura 17 Circuito por fio piloto.

Fonte: Proteco de Linhas com fios piloto, 2005.

Basicamente so divididos em dois grupos, para CC e para CA.

1.2.6.1 TIPO CC

No existem diferentes nveis de sensibilidade para o Tripping e

Blocking;

Equipamentos que no so imunes a variaes de carga ou

perda de sincronismo;

No existem problemas associados corrida de contactos e

terra de preferncia.

1.2.6.2 TIPO CA

Nem sempre so aplicveis a linhas com vrios terminais ou

mesmo com derivaes;

Impossvel ligao entre mais de dois equipamentos em srienum fio piloto a no ser em certas circunstncias.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

20/81

Os tipos CC em certas aplicaes apresentam vantagens em curtas

distncias ou linhas que estejam ligadas a outras estaes terminais num ou

mais pontos. Contudo, a atuao dos rels por fio piloto CC quase obsoleto

para algumas aplicaes. Ajuda a compreenso dos aspectos fundamentais

quando aplicados a equipamentos modernos de proteo piloto.

Os equipamentos de atuao dos rels nos trs barramentos esto

ligados num circuito em srie, incluindo fios pilotos e uma bateria no

barramento A.

Figura 18 Esquemtico de um equipamento com fio piloto para CC.


Defeito interno:

O rel de sobrecorrente vai abrir os seus contactos em todos os

barramentos onde fluir a corrente de defeito;

O rel direccional nesta estao vai fechar os seus contactos, se

a corrente fluir;

Corrente a fluir no rel auxiliar de tripping.

Isto resulta na atuao de todas as protees das linhas. Poder no

haver corrente de curto-circuito numa das estaes. o rel de sobreintensidade

na estao no vai atuar, ou a corrente do fio piloto vai fluir pelo rel de

superviso auxiliar, ou as protees vo atuar nas outras 2 estaes.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

21/81

Os tipos CA so semelhantes aos rels diferenciais de corrente.

Contudo, nos mais modernos a magnitude da corrente que flui no circuito piloto

limitada, e apenas necessrio 2 fios piloto.

Figura 19 Esquemtico de um equipamento com fio piloto para CA.


A corrente circula atravs dos terminais do transformador de corrente edo piloto. A existncia de um rel em cada extremo da linha reside no fato de

se evitar fazer o circuito de trippingpercorrer todo o comprimento piloto. O rel

de balano da corrente aplicado a cada terminal, e o transformador de

corrente esto ligados de tal forma que a tenso nos terminais da bobine

limitadora est em oposio para o sentido de corrente na seco da linha

protegida quer para uma carga quer para um defeito externo.

Consequentemente, no existe corrente a percorrer o piloto a no ser acorrente de carga, se assumirmos que no h diferenas entre as sadas dos

transformadores de intensidade. Se ocorrer um defeito a corrente vai circular

no piloto e os rels nos terminais da linha vo actuar, a corrente vai fluir pelas

bobinas. Em certas operaes, esta corrente no ser suficiente para Blocking.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

22/81

1.2.7 PROTEO - ALTA VELOCIDADE

Basicamente, o rel deve medir, simultaneamente, n zonas de proteo

de distncia MHO de fase e terra e cinco zonas de proteo de distncia

quadrilateral de fase e terra. Esses elementos de distncia, em conjunto com

os elementos opcionais de seleo de fases em falta e direcional de alta

velocidade, e distncia alta velocidade, so aplicados em esquemas de

proteo de distncia com zonas temporizadas e esquemas de teleproteo(Communications-assisted protection schemes). Alm disso, deve adaptar o

rel de acordo com sua aplicao particular, usando as equaes de controle

expandidas. Os tempos de atuao dos elementos de distncia padro e de

alta velocidade para um conjunto de faltas, localizaes e relaes da

impedncia da fonte (Source Impedance Ratios SIR).

Figura 20 Equipamento de proteo para alta velocidade.

Fonte: Selinc, 2011.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

23/81

Figura 21 Diagrama funcional simplificado.


Uma vez que os sistemas de transmisso so submetidos aos limites

operacionais em funo das presses competitivas e regulatrias, a proteo

de linhas tem que ser capaz de se adaptar s variaes das condies do

sistema.

Ele deve utilizar as caractersticas mho na proteo de distncia de fase

e terra. Duas zonas so fixas na direo frente; as trs zonas

remanescentes podem ser ajustadas tanto na direo frente quanto na

reversa. Todos os elementos mho usam memria com polarizaopor

sequncia-positiva que amplia a caracterstica de operao em proporo com

a impedncia da fonte. Isso propicia uma operao segura e confivel para

faltas prximas. O crculo da caracterstica mho, figura 22, estende-se at a

impedncia da fonte, ZS, porm essa expanso nunca excede o alcance

ajustado no rel, ZR.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

24/81

Figura 22 Caracterstica MHO.


Como complemento opcional para os elementos de distncia padro

existe trs zonas (trs para frente, ou duas para frente e uma reversa) com

elementos de distncia de alta velocidade. Esses elementos de alta velocidade

usam fasores de tenso e corrente derivados de um filtro rpido de meio ciclo

para propiciar tempos de abertura da ordem de subciclos. Os ajustes esto

automaticamente associados ao alcance da zona dos elementos padro; no

so necessrios ajustes adicionais.

1.2.7.1 Lgica Load-Encroachment

A lgica de controle de transgresso do limite de carga (Load-

encroachment logic - Figura 23) evita a operao dos elementos de distncia

de fase para condies de carga elevada. Essa funo permite que a cargaentre numa rea predefinida da caracterstica de distncia de fase sem que

isso provoque o trip.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

25/81

Figura 23Lgica Load-Encroachment.


1.2.7.2 Lgica de Deteco de Transitrios CCVT

A deteco de transitrios devidos ao CCVT, se habilitada, evita

automaticamente a operao incorreta dos elementos de distncia (Zona 1) de

trip direto. O rel determina a Relao da Impedncia da Fonte (SIR) e umsistema de deteco equalizada atua para inibir a Zona 1 somente nas

condies que indicarem a presena de transitrios CCVT. O usurio no

precisa efetuar nenhum ajuste.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

26/81

Fiz at aqui... Continuar

daqui!

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

27/81

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

28/81

1.3 MODELAGEM DA LINHA DE TRANSMISSO

Para anlise, adotou-se uma linha de transmisso cuja estrutura

mostrada da Figura 1. A linha de transmisso utilizada para o clculo dos

parmetros foi uma linha trifsica, caracterizando-se como uma linha tpica da

CESP de 440kV. Esta linha corresponde ao trecho Araraquara - Baur.

Os dados de seqncia obtidos, atravs do softwareATP, foram utilizados em

todos os estudos e so:

R0

= 1.86230 W/km

R+ = 0.03852 W/km

L0 = 2.23 mH/km

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

29/81

L+ = 0.741 mH/km

C0 = 1,33408 mF/km

C+ = 2,292642mF/km

Para a obteno dos parmetros de linha de transmisso, os clculos so

efetuados independentemente da freqncia da rede, uma vez que tais

parmetros so considerados constantes em relao mesma. Tal suposio

no absolutamente correta, pois sabe-se que tanto a resistncia como a

indutncia varia com a freqncia, devido ao efeito pelicular. Tambm nos

clculos, considera-se que as linhas de transmisso so transpostas,

compensando-se os desequilbrios dos campos magnticos entre fases, cabos

e pra-raios, estruturas e o solo sob a linha de transmisso.

A representao do sistema estudado, apresentada na Figura 2, composta

por geradores, barramentos e linhas de transmisso. A falta foi aplicada entre

os terminais P e T da linha simulada e os dados foram obtidos no terminal P do

sistema. As variaes dos parmetros considerados para efeito de testes do

algoritmo proposto podem ser resumidas por:

a localizao da falta;

a resistncia de falta;

instante da falta (ngulo de incidncia) tipo de falta.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig02http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig02http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig02

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

30/81

Para a aplicao em questo, foram utilizadas amostras de tenso e corrente

trifsicas de pr e ps-falta com relao ao barramento P. Assim, foram

realizadas simulaes das situaes que o rel experimenta na prtica quanto

submetido a uma falta sustentada. Todas as concluses deste trabalho so,

portanto, para o sistema apresentado.

3 UM ESQUEMA COMPLETO DE PROTEO

Neste trabalho foi desenvolvido um esquema completo de proteo de uma

linha de transmisso. O algoritmo proposto foi implementado por meio de uma

linguagem estruturada, o FORTRAN. O estgio inicial do algoritmo a

obteno dos dados digitalizados de tenso e corrente no terminal P

proveniente do sistema eltrico simulado, que so utilizados para deteco do

ponto em que a falta ocorreu, extrao dos fasores fundamentais, classificao

da falta quanto ao tipo e por ltimo, clculo distncia da falta por meio das

equaes diferenciais da linha modelada. Deve ser enfatizado que um pr-

processamento dos sinais de entrada foi realizado para incluso de etapas

como: uso do filtro anti-aliasing Butterwoth, reamostragem do sinal, bem como

introduo dos erros de quantizao presentes no processo de digitalizao.

3.1 Deteco da falta

As amostras de tenso e corrente utilizadas pelo algoritmo incluem amostras

de pr-falta e ps-falta, como descrito anteriormente. Assim sendo, faz-se

necessrio determinar o ponto em que a falta ocorreu para diviso entre dados

de pr e ps-falta.

Faltas causam distores na forma de onda de tenso e corrente. Os picos de

tenso e corrente podem mudar em magnitude e/ou ngulo de fase com

respeito s condies de pr-falta. Neste processo, as amostras de corrente

das trs fases no terminal P da linha modelada so comparadas com as

correspondentes amostras a um ciclo anterior. Qualquer mudana significativa,

correspondente a 5% do valor de pico, na magnitude da amostra entre os doiscasos indicar a ocorrncia de uma falta. Contudo, a fim de se ter certeza que

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

31/81

tal distrbio caracteriza uma falta, o algoritmo registra a mudana para trs

amostras consecutivas. Estas amostras determinaro o ponto amostral em que

a falta ocorreu.

Deve ser mencionado que no essencial que a deteco acontea naprimeira amostra que corresponde ao tempo de insero da falta. A detecoda falta com um atraso de tempo ir significar um deslocamento na refernciade tempo para as formas de onda, sem causar nenhum erro (Coury).

3.2 Classificao da falta

3.2.1 Extrao dos fasores fundamentais

As formas de onda de tenso e corrente de ps-falta podem apresentar

transitrios eletromagnticos. Assim os componentes de freqnciafundamental podem ser acrescidos de componentes transitrios de altafreqncia e componentes CC, que so injetados no sistema pela falta. Logo,torna-se importante extrao precisa dos fasores fundamentais de tenso ecorrente de ps-falta destas ondas, atravs do emprego de tcnicas especiaisde filtragem digital, de modo a se obter um alto grau de confiabilidade naclassificao da falta. Deve ser notado que tal filtragem necessria somentepara o processo de classificao de faltas. A localizao de faltas pelaresoluo das equaes diferenciais, descritas mais adiante, utiliza-se devalores de tenso e corrente ruidosos.

O mtodo utilizado nesta etapa foi a filtragem atravs da aplicao TransformaDiscreta de Fourier (TDF) para um ciclo completo de dados, que produz amagnitude e o ngulo de fase fundamental Xv,i(w) para 60Hz, com sua equaogeral dada por (Burrus &Parks):

onde:

N = nmero de amostras por cicloDt = intervalo de tempo entre as amostrasw = 2p60freqncia angular em Hz do fasor extradoxv,i(w)= onda de tenso e corrente amostradas

Os fasores trifsicos fundamentais de corrente de ps-falta no terminal P da

linha, , e podem ser determinados como:

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

32/81

Deve ser ressaltado que para efeito de classificao de faltas foram utilizadoscomponentes superpostos das correntes trifsicas, que so a diferena entre avariao total do sinal de ps-falta e seus valores de pr-falta. A diferena entreos fasores de ps-falta e de pr-falta dada como:

A utilizao de componentes superpostos, em vez de valores totais,proporciona uma preciso adicional ao algoritmo pelo fato de erros causadospela carga de pr-falta serem virtualmente eliminados.

3.2.2 O Mtodo de classificao da falta

O mdulo de classificao da falta incorporado ao algoritmo para permitiruma rpida identificao das fases envolvidas e, com isso, diminuir o tempototal do clculo dos parmetros que identificaro a localizao da falta.

Esse mtodo baseado na utilizao das formas de ondas superpostas,equaes (3), de tenso e corrente obtidas no terminal P da linha modelada(Coury).

A exatido do clculo da localizao da falta depende do seu tipo, e para isso asub-rotina de classificao leva em considerao se a falta envolve ou no aterra. Para isso, o presente mtodo baseia-se na comparao entre da

magnitude dos fasores superpostos de corrente nas trs fases e do fasor deseqncia zero.

ATabela 1ilustra o mtodo de classificao da falta quanto ao tipo. Os valores

dos fasores , , e so normalizados e realizada umacomparao entre os fasores de corrente superpostos e de seqncia zerofundamentais.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#tab01http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#tab01http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#tab01http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#tab01

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

33/81

O parmetro K a razo entre os fasores de corrente de regime e sob falta.Uma srie de resultados mostra que para o sistema estudado, K=0.3proporciona uma classificao correta de falta para todos os tipos de faltas.

Usando-se tal fator, os fasores com valor menor que 0.3 so considerados nofaltosos, e fasores maiores que 0.7 so considerados sob falta. A deciso se afalta envolve a terra ou no, baseada na presena da componente deseqncia zero.

Na prtica, necessrio tambm, aplicar um pequeno theshold Imim devido existncia de linhas no balanceadas, transdutores, erros na filtragem, etc.

3.3 Localizao da falta atravs da equao diferencial da linha

O propsito do algoritmo estudado descrever a dinmica de uma linha detransmisso sob falta atravs de sua representao por uma equaodiferencial. Deve-se assumir que o comprimento da linha seja tal que acapacitncia em derivao possa ser negligenciada, ficando a linha compostaapenas por resistncia e indutncia.

A linha de transmisso trifsica, sob falta, pode ser modelada atravs daequao de 1a ordem:

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

34/81

onde L e Rso a indutncia e a resistncia da linha, e Ve iso a tenso e acorrente medidas no rel, respectivamente.

Algumas consideraes simplificadoras na equao (4) se fazem necessrias:

a linha considerada perfeitamente transposta; a capacitncia em derivao da linha no considerada; os transformadores de corrente e potencial so considerados ideais.

Para resolver a equao (4) foram introduzidos os parmetros que limitaro asoluo. Assumindo uma falta na linha PT, ilustrada pela Figura 1, a umadistncia k do rel, os valores instantneos da tenso e da corrente podem sercalculados pela equao (5), para uma linha trifsica:

onde va, vb e vc, ia, ib e ic so as tenses e correntes trifsicas nas respectivasfases a, b e cda linha, e os parmetros kr e kl so os comprimentos relativosda linha para a resistncia e a indutncia, respectivamente. Para uma falta nalinha PT, estes parmetros assumiro valores entre 0 e 1, que representa adistncia entre a falta e a localizao do rel, que em condies ideais seriamiguais. No entanto, devido a presena da resistncia de falta, observado umadiferena numrica entre os parmetros. Os ndices 0 e + so utilizados narepresentao do sistema atravs das componentes de seqncia zero e

positiva, respectivamente.

As relaes entre os parmetros so:

De (6) , segue que:

Foram usadas as equaes (6) para reescrever a equao (5) como:

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

35/81

Com a corrente de seqncia zero igual a:

A seguir sero derivadas a equaes para os tipos de faltas estudados.

3.3.1 A falta fase-terra

Assumindo uma falta fase-terra, ocorrendo na fase a e a uma distncia kdorel, o valor instantneo da tenso va, que a tenso da fase a no ponto dorel, pode ser calculada usando a equao (10). Os parmetros kre kl, que soos fatores multiplicadores da resistncia e indutncia respectivamente parauma falta na linha:

e a expresso pode ser escrita na forma geral como:

onde:

3.3.2 A falta fase-fase e fase-fase-terra

Considerando uma falta entre as fases a e b, a uma distncia k, envolvendo ouno a terra, a sua equao pode ser representada pela expresso:

e na sua forma geral

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

36/81

onde:

3.3.3 A falta trifsica

Para uma falta trifsica a uma distncia k do rel, desde que a falta sejasimtrica, a equao (8) pode ser reescrita da forma:

Definimos os componentes ab por:

As trs quantidades a, b, c so convertidas em duas novas quantidadesortogonais entre si, ficando a equao geral da forma:

3.3.4 Soluo da equao diferencial

Para as faltas do tipo fase-terra, fase-fase e fase-fase-terra, tem-se a soluoda equao geral (11) pela regra trapezoidal. Os dois parmetrosdesconhecidos kl e kr so estimados por estas equaes. Utilizando-se trs

amostras consecutivas, n 2, n 1 e n, as estimativas so apresentadas em(19) e (20).

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

37/81

Na soluo para falta trifsica, tem-se duas equaes baseadas emquantidades ortogonais. Apenas duas amostras so necessrias para estimaros parmetros na soluo geral da equao (11). Usa-se a aproximao deTustin (Akke & Thorp), para derivadas dos sistemas de equao em tempo-discreto.

O sistema de equao resolvido e as estimativas so apresentadas em (21) e(22).

A soluo das equaes diferenciais resultar na distncia em que a faltaocorreu na linha em termos percentuais. Os valores de kr e kl sero valoresnumricos entre 0 e 1 (para resistncia de arco nula) e indicaro a existnciada condio ou no de trip do disjuntor. No caso de resistncias de arco maiselevadas krse diferenciar de klconforme ser explicitado posteriormente.

3.3.5 Filtragem das estimativas

Aps o algoritmo ter calculado os parmetros da linha, fez-se necessrio aimplementao de um filtro para proporcionar uma convergncia mais rpidados valores calculados para fins de proteo. Foram implementados um filtrode mdia e um de mediana com o objetivo de se obter uma comparao entreos mtodos de filtragem. Tais filtros possuem caractersticas semelhantes,

diferindo apenas na maneira em que a sua curva suavizada. Melhoresresultados foram conseguidos utilizando-se um filtro de mediana de 5a ordempor este possuir a vantagem de rejeitar totalmente valores extremos.

O filtro de mediana uma tcnica de processamento digital de sinais que tilpara supresso de rudos em imagens. O filtro consiste em uma janela mvelde dados englobando um nmero mpar de amostras. A amostra central dajanela substituda pela mediana do conjunto dentro da janela, rejeitandototalmente os valores extremos das amostras e suavizando o grfico. Umasoluo alternativa consiste em calcular a funo acumulativa local sobre ametade do valor numrico amostrado. Esta avaliao do histograma

vantajosa apenas quando usada uma janela de 5x5 amostras ou mais, Pratt,W.K. (1978), Chen, C. H. (1988).

4 RESULTADOS OBTIDOS

Como citado anteriormente, a linha de transmisso em questo foiimplementada utilizando-se o software ATP. Uma extensiva srie de testes,obtidos atravs de um conjunto de dados simulados no ATP, foram realizadospara a validao do mtodo proposto e os resultados so apresentados a

seguir.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

38/81

Em tais testes, simulou-se todos os tipos de faltas, variando-se o ngulo deincidncia e resistncias de falta, para diferentes distncias correspondentes primeira zona de proteo do rel. A taxa amostral utilizada foi de 960Hz,sendo a freqncia do sistema de 60 Hz. A filtragem analgica referente aoprocesso de digitalizao do sinal tambm foi includa, utilizando-se um filtro

digital passa-baixa Butterworth.

4.1 Mdulo de deteco da falta

Na Figura 3 apresentado um grfico que ilustra o resultado dos testesrealizados para a validao da sub-rotina de deteco do algoritmo proposto,ilustrando o tempo de deteco das faltas.

Deve ser ressaltado que a sub-rotina em questo atuou corretamente em 100%dos 1320 casos testados. Ainda, o algoritmo foi capaz de detectar a falta namaioria dos casos com apenas trs amostras ps-falta, sendo o tempo dedeteco maior para aquelas faltas que apresentam uma resistncia de faltaalta ou aquelas ocorrendo prximo ao terminal remoto da linha. Foi observadotambm que o algoritmo no possui uma resposta uniforme para os diferentesngulos de incidncia da falta analisados.

4.2 Mdulo de classificao da falta

Os testes demonstraram que a sub-rotina de classificao da falta foi capaz declassificar corretamente, quanto ao tipo, as faltas para 100% dos casos doconjunto de teste proposto.

AFigura 4ilustra o resultado obtido, onde so apresentados diversos tipos defaltas aplicadas a 135km, 90% da linha, do terminal P da linha estudada, comresistncia de falta de 50W e ngulo de incidncia de 0o. Pode ser observadoque as fases sob falta apresentam valores de correntes normalizados acima dovalor pr-determinado 0.7, que caracteriza uma falta, e os fasores no faltososapresentam valores inferiores a 0.3.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig03http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig03http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig04http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig04http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig04http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig04http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig03

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

39/81

4.3 Mdulo de localizao da falta quanto a primeira zona de proteo dorel

A sub-rotina de localizao da falta foi submetida ao conjunto de teste propostopara validao. A estimativa da localizao da falta, ou seja, o clculo da

distncia atravs da resistncia e da indutncia para a verificao se a faltaocorreu ou no dentro da primeira zona de proteo do rel, mostrou ser umcritrio coerente com as expectativas do algoritmo.

Algumas estimativas de localizao da falta so apresentadas nos grficos dasFiguras de 5 a 12, que ilustram as respostas tpicas do algoritmo. Pode serobservado visualmente que os referidos grficos possuem caractersticasbastante distintas, onde o grfico contnuo identifica a resposta aps a filtragemcom o filtro de mediana de 5a ordem. O grfico pontilhado identifica a sada domdulo de localizao antes da utilizao do filtro de mediana.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

40/81

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

41/81

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

42/81

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

43/81

Os grficos dasFiguras 5e6apresentam os valores de kl e kr respectivamenteem relao nmero de amostras ps-falta para uma falta tipo fase-a-terra, comngulo de incidncia de 0o, e resistncia de falta de 100W.

Os resultados obtidos mostram que devido presena da resistncia de falta observada uma diferena entre os valores do kl e kr. Como era de se esperar,as estimativas de kl mantm a preciso do resultado. Assim sendo, foi adotadotal valor para o clculo da distncia da falta no que diz respeito tomada dedeciso do algoritmo.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig05http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig05http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig05http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig06http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig06http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig06http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig06http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig05

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

44/81

Deve ser notado que os grficos apresentam o valor numrico da terceiraestimativa do filtro.

4.3.1 Efeito do tipo de falta

NasFiguras 7e8 mostrada a exatido do algoritmo para diferentes tipos defalta onde so apresentados os grficos do clculo do kl em relao nmero deamostras ps-falta para uma falta do tipo fase-a-terra e falta fase-ab a 15 kmcom resistncia de falta de 1W e ngulo de incidncia de 0o. Foi observadoque o tipo de falta no altera significativamente a preciso do algoritmoproposto.

4.3.2 Efeito da resistncia de falta

A presena da resistncia de falta, apesar de afetar parcialmente o clculo dokl, apresenta resultados satisfatrios como pode ser observado nos grficos a

seguir.

AsFiguras 9e10apresentam os grficos do clculo do kl em relao nmerode amostras ps-falta para uma falta do tipo fase-terra a 90 km (60% da linha)com resistncia de falta de 1 e 50W, respectivamente.

Deve ser ressaltado que segundo os testes realizados, no foi observadonenhuma variao significativa na preciso do algoritmo quando da variao daresistncia de falta com valores at 50W juntamente com a distncia da mesmacom relao ao terminal P. No entanto, a presena de uma resistncia de faltade valor mais elevado que o especificado causa uma maior variao napreciso do algoritmo em faltas que ocorreram prximas do terminal remoto dalinha. Em determinadas situaes extremas o mtodo proposto se mostrouinvivel.

4.3.3 Efeito do ngulo de incidncia da falta

Esta seo apresenta o grau de exatido do algoritmo proposto em testesrealizados variando-se o ngulo de incidncia de falta.

Na prtica, as faltas ocorrem em qualquer ponto na forma de onda de tenso.

Do ponto de vista de distores de harmnicos, o pior caso reside quando afalta ocorre no instante em que a tenso est prxima ou passando por ummximo. Por outro lado, quando as faltas ocorrem prximas ou na tensopassando por um zero, as distores so extremamente pequenas. Esteaspecto de vital importncia visto que, na prtica, as faltas podem ocorrer emqualquer ponto da onda, isto : o ngulo da falta no pode ser definidoantecipadamente.

AsFiguras 11e12apresentam os grficos do clculo do kl em relao nmerode amostras ps-falta para uma falta do tipo fase-b-terra com resistncia defalta de 1W a 60 km (40% da linha) onde variou-se ngulo de incidncia de 0 e

90o.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig07http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig07http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig07http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig08http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig08http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig08http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig09http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig09http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig09http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig10http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig10http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig10http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig11http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig11http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig11http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig12http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig12http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig12http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig12http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig11http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig10http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig09http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig08http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592003000200009#fig07

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

45/81

Os testes analisados mostram que a preciso do algoritmo no foisignificativamente afetada pelo ngulo de incidncia da falta.

Aplicaes de Rels Microprocessados em Linhas de Transmisso

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

46/81

RESUMO

Por muitos anos, empresas de energia eltrica tm usado relseletromecnicos para proteo de sistemas de potncia. O resultado do uso derels eletromecnicos tem sido manuteno e execuo extensivas do projeto.Ambos, o projeto e a manuteno dos esquemas de proteo usando essesrels, so dispendiosos e consomem muito tempo de trabalho.

Durante os ltimos dez anos, rels microprocessados se tornaram um grandesucesso. Eles oferecem muitas vantagens sobre rels eletromecnicos. Esseartigo compara um esquema tpico de proteo de uma linha de transmissoem termos de custo, projeto de engenharia e manuteno. As informaesapresentadas nesse artigo mostram que os rels microprocessados oferecemuma significante economia no custo, projeto de engenharia e manuteno.

INTRODUO

Os rels de proteo desempenham um papel crtico na operao dossistemas eltricos de potncia. Eles so designados para atuar quandocondies anormais ocorrem no sistema de potncia. Essas condiesanormais podem ser curtos circuitos, condies de sobrecarga, e perda desincronismo do sistema.

Esquemas de proteo elaborados tm sido desenvolvidos para detectar essas

diversas condies, usando a tcnica de tentativa e erro bem como aexperincia na operao do sistema. Os esquemas de proteo tm sido

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

47/81

tipicamente constitudos de componentes distintos tais como rels desobrecorrente, rels de distncia, rels auxiliares, e rels de religamento.

Todos os equipamentos devem estar conectados entre si, para que se tenhaum esquema completo e funcional, o que significa tempo e dinheiro noprocesso de elaborao, desenvolvimento e instalao do projeto. Devido aonmero de componentes que constituem esses esquemas de proteo, testesdetalhados de instalao e programas para a manuteno de rotina devem serexecutados, para assegurar que os esquemas estejam funcionandocorretamente. Mais uma vez, isto requer um significante investimento emtempo, dinheiro e potencial humano. Por exemplo, num tpico esquema deproteo de distncia de linhas de transmisso com zonas de atuaotemporizadas, a manuteno deve ser efetuada com periodicidade de um a trsanos, para assegurar que o mesmo esteja funcionando dentro dos padresespecificados.

Os rels microprocessados oferecem muitas vantagens sobre os esquemasque utilizam componentes distintos. O esquema total ocupa um menor espaono painel. O nmero de componentes enormemente reduzido. O projeto e afiao so mais simples e a implementao menos dispendiosa. Testes deinstalao e testes de manuteno podem ser enormemente reduzidos. Os

rels microprocessados tambm oferecem muitas caractersticas e outrasfunes, alm das bsicas de proteo.

Os rels microprocessados podem ser usados em todas as aplicaes de relseletromecnicos. Os benefcios adicionados por um esquema simples e pelaconfiabilidade melhorada fazem deles uma opo muito atrativa.

Os rels microprocessados tambm tornam acessveis novas aplicaes e

filosofias de proteo. Ns podemos implementar esquemas de proteo maisflexveis, reduzir a manuteno, obter mais informaes para aumentar o nossoentendimento do sistema de potncia, e melhorar a confiabilidade do sistemade proteo; tudo isso sob um custo menor do que com os relseletromecnicos convencionais.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

48/81

APLICAES DOS RELS MICROPROCESSADOS

Os rels microprocessados podem ser usados em todas as aplicaes onderels eletromecnicos so usados. Esta seo apresenta muitas dessasaplicaes.

Modernizao (Retrofit) de Esquemas de Rels mais Antigos

Quando os rels eletromecnicos estiverem falhando ou necessitando de umamanuteno intensiva, sua substituio pode ser economicamente justificada.Os rels microprocessados so perfeitos para substituir sistemas de proteoexistentes. O rel microprocessado utiliza muito menos espao nopainel do que

os rels eletromecnicos existentes. Os esquemas e os princpios de operaoso quase idnticos. A fiao simplificada e pode ser facilmente modificadapara acomodar o novo rel.

O custo da substituio tambm muito baixo com relao substituio detodos ou, em alguns casos, at de um rel eletromecnico.

Uma vez que o rel microprocessado utiliza os mesmos princpios de operaoque os rels

eletromecnicos, existe a opo de substituir somente um terminal da linha de

transmisso. Voc pode considerar esta opo quando a linha conectada auma outra empresa, ou quando os rels de uma extremidade esto falhando,porm os rels do outro terminal ainda esto bons.

Novas Instalaes

Quando da construo de novas subestaes ou de linhas de transmisso,

muito fcil a justificativa do uso de rels microprocessados. Eles so muitoatrativos no que se refere ao custo e podem ser integrados em qualqueresquema ou filosofia de proteo. Reduzir a fiao do painel e a necessidadede espao pode tambm resultar na economia do custo quando da construode novas subestaes.

Em muitos casos, quando novas linhas de transmisso so construdas emsubestaes existentes, o espao disponvel para o painel muito limitado.Novamente, uma vez que rels microprocessados aprovisionam um esquemade proteo completo usando muito pouco espao, eles so perfeitos para esta

aplicao.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

49/81

Esquemas com Auxlio da Comunicao

Muitos rels microprocessados incluem um esquema lgico de comunicao.Em muitos casos, os rels incluem toda a lgica requerida para operar umesquema especfico com o suporte da comunicao. Isso economiza os custosdo projeto e do material, uma vez que rels auxiliares externos no sonecessrios para a operao do esquema. O rel microprocessado tambminclui muito da lgica que estaria aprovisionada no equipamento decomunicao. Utilizar a lgica interna do rel pode reduzir o custo doequipamento de comunicao, uma vez que mdulos extras podemno sernecessrios.

O rel tambm oferece uma seleo de diferentes esquemas de aberturausando a comunicao. Isso significa que voc pode padronizar um rel paratodas as aplicaes.

Disjuntor Substituto da Linha

Em muitas aplicaes envolvendo tenses menores, no justificada aaplicao de esquemas de disjuntores mltiplos. Quando o disjuntor removido para manuteno, desejado que a linha permanea em servio. Emmuitos casos, a barra da subestao configurada de forma a permitir que umdisjuntor substituto opere no lugar do disjuntor principal da linha [3]. A Figura 7mostra um tpico arranjo de barras principal e de transferncia, onde o disjuntorde interligao de barras (bustie breaker) pode ser usado como um substituto

para os trs disjuntores das linhas de transmisso mostrados no diagrama.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

50/81

Figura 7: Barra Principal e de Transferncia

Com relao Figura 7, parece que rels independentes devem ser usados nodisjuntor de

interligao de barras para cada linha. Uma outra opo o uso de umconjunto de rels com ajustes comuns, e trocar a relao da tenso fornecidaaos mesmos, usando-se uma chave seletora para a troca da relao [3].Entretanto, essa chave cara e nem sempre resulta no melhor ajuste para alinha.

Alguns rels microprocessados oferecem grupos de ajustes mltiplos em umnico equipamento. Os rels permitem um nmero de ajustes independentespara aplicaes como, por exemplo,no disjuntor de interligao de barras. Afilosofia de grupos de ajustes mltiplos significa que voc tem vrios rels

independentes dentro de um nico rel. Portanto, um nico rel pode seraplicado no disjuntor de interligao de barras e cada ajuste de uma nica linhapode ser parametrizado no mesmo. A proteo da linha no comprometidausando o disjuntor de interligao de barras, desde que os ajustes combinemcom aqueles dos rels primrios da linha.

Trocando os Ajustes do Rel Baseando-se na Configurao doSistema

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

51/81

Em todos os esquemas de proteo com rels de distncia, deve existir umelemento de

sobrealcance para proteger quando de faltas na seo da linha que no coberta pelo elemento de trip instantneo. Em algumas configuraes de

linhas, a impedncia da linha pode mudar sob certas condies dechaveamento.

A Figura 8 mostra uma linha de transmisso que tem uma estao dedistribuio de carga conectada em anel. Normalmente os dois disjuntores damesma esto fechados. Em algumas situaes, um disjuntor pode ser retiradode servio, e a chave bypass da estao fechada. A mudana na impednciada linha impede agora que o elemento da Zona 2, na estao de alimentao,

cubra toda a seo da linha.

Com rels que oferecem grupos de ajustes mltiplos, os ajustes podem sertrocados nas estaes de alimentao sem o envio de um tcnico ou operador.Os ajustes para ambas as configuraes da linha so parametrizados em doisgrupos de ajustes do rel separados. Sob configuraes normais (todos os

disjuntores fechados), os rels so selecionados para o Grupo de Ajustes 1.Quando a chave bypass da estao em anel fechada, os rels nas estaes

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

52/81

de alimentao mudam para o Grupo de Ajustes 2. A troca dos ajustes podeser feita atravs de um comando do centro de operaes, ou pode ser feitaautomaticamente [4].

Ampla Aplicao no Sistema

Os rels microprocessados oferecem lgicas programveis. A lgicaprogramvel permite que o usurio defina a operao do rel, e crie esquemasespeciais de proteo. Os rels tambm oferecem uma enorme variedade deesquemas e elementos de proteo. A flexibilidade oferecida por esses relspermite a sua aplicao em muitos nveis de tenso. Em muitos casos, asempresas tm padronizado um nico rel para todas as aplicaes em tenses

de 69kV at 500kV.

Anlise do Sistema de Potncia

A maioria dos rels microprocessados registra as condies do sistema quandoos elementos de proteo operam ou quando da ocorrncia de condiesdefinidas pelo usurio. A ferramenta do registro de eventos valiosa para aanlise da performance do rel e do sistema de potncia.

Os dados dos eventos devem ser utilizados para avaliar a performance do rel.Rever os dados dos eventos uma ferramenta valiosa para a manuteno. Oregistro de eventos mostra os sinais AC e DC que o rel mede durante aperturbao, e tambm mostra quando o rel fecha o contato de trip do circuitode comando do disjuntor [2].

REFERNCIAS

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

53/81

1. John J. Kumm, Mark S. Weber, E.O. Schweitzer, III, Daqing Hou,Philosophies for Testing

Protective Relays, 48th Annual Gergia Tech Protective Relaying Conference,Atlanta, Gergia, 4-6 de maio, 1994.

2. John J. Kumm, Edmund O. Schweitzer, III, Daqing Hou, Assessing the

Effectiveness of Self-

Tests and Other Monitoring Means in Protective Relays, PEA Relay Committee

Spring Meeting,

Matamoras, Pennsylvania, 25-26 de maio, 1995.

3. Demetrios A. Tziouvaras, William D. Hawbaker, Novel Applications of a

Digital Relay with Multiple

Setting Groups, 17th Annual Western Protective Relay Conference, Spokane,

Washington, 23-25 de outubro, 1990.

4. Kenneth C. Behrendt, Michael J. Dood, Substation Relay Data andCommunication, 22nd

Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, Washington, 24-26 deoutubro, 1995.

5. Jeff Roberts, Edmund O. Schweitzer, III, Analysis of Event Reports, 16th

Annual Western

Protective Relay Conference, Spokane, Washington, 24-26 de outubro, 1989.

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

54/81

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

55/81

Descritivos de Rels para Proteo de Linhas de Transmisso (21 e 87L)

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

56/81

Descrio Tcnica SEL 311L

Rel de proteo diferencial de linhas detransmisso de 2 ou 3 terminais, com disparo ereligamento mono ou tripolar, tipo SEL 311L, comas seguintes caractersticas bsicas:

1. Funes de Proteo

87LP Diferencial de linha de fase segregada; 87LG Diferencial de linha seqncia zero; 87LQ Diferencial de linha seqncia negativa; 21 - Distncia de fase, quatro zonas tipo Mho; 21G - Distncia de neutro, quatro zonas tipo Mho e quatro zonas tipo

quadrilateral; 50/51 - Sobrecorrente de fase instantnea e temporizada; 50/51G - Sobrecorrente residual instantnea e temporizada; 50/51Q (46) - Sobrecorrente instantnea e temporizada de seqncia

negativa; 67G - Sobrecorrente direcional de neutro (polarizado por corrente ou

tenso); 67Q - Sobrecorrente direcional de seqncia negativa; 85 - Esquemas de controle ou teleproteo (PUTT, POTT, DCUB,

DCB, DTT, etc ou lgica programvel);

78/68 - Disparo e bloqueio por oscilao de potncia; 79 Religamento automtico tripolar, at quatro tentativas; 25 - Verificao de sincronismo; 27/59 - Subtenso e sobretenso fase-neutro e entre fases; 59G - Sobretenso residual; 59Q - Sobretenso de seqncia negativa; 50/62BF - Falha de disjuntor; 60 - Perda de potencial; 81 - Sub/Sobrefreqncia e taxa de variao de frequncia;

2. Funes de Medio

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

57/81

Correntes de fase (Ia,Ib,Ic) e de neutro (Ig), correntes de seqncia(I1,I2,I0);

Correntes diferenciais por fase, seqncia negativa e seqncia zero; Corrente do terminal remoto; Tenses de fase (Va,Vb,Vc) e de sincronismo (Vs), tenses de

seqncia (V1,V2,V0); Potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Fator de potncia por fase e trifsico; Demanda de corrente de fase, de neutro e de seqncia negativa; Demanda de potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro

quadrantes); Energia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Registro de valores mximos e mnimos de grandezas analgicas;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

58/81

3. Funes de Monitoramento

Oscilografia, armazena at 13 segundos de dados; Seqncia de eventos, armazena os ltimos 512 eventos;

Localizador de faltas (LDF), indicao em km ou %. Monitoramento do sistema de alimentao auxiliar CC (banco de

baterias), fornecendo alarme para sub ou sobretenso; Monitoramento de desgaste dos contatos do disjuntor por plo; Contador de operaes; Monitoramento das bobinas do disjuntor (atravs de programao

lgica);

4. Funes de Controle

Nmero de entradas binrias e contatos de sada:o STANDARD: 6 entradas e 14 contatos de sada digitais (sendo

6 de alta capacidade de interrupo e alta velocidade);o Placa I/O adicional: conforme item Opcionais.

Comando de abrir/fechar o disjuntor e/ou seccionadoras, local eremoto;

Programao atravs de equaes lgicas (SELogic), recursosdisponveis:

Programao atravs de equaes lgicas (SELogic):o

16 rels auxiliares / temporizadores, 16 biestveis, 16 chaves decontrole local e remoto Programao de at 16 mensagens para serem exibidas no display; Superviso do religamento para diferentes condies operativas (barra

e/ ou linha energizada/ desenergizada); Seletividade lgica; 6 grupos de ajustes; Controle de torque das funes de sobrecorrente; 30 Anunciador; 69 Inibio de fechamento; 86 Reteno de sinal de disparo;

5. Lgicas Adicionais:

Caracterstica de Operao da Funo 87L com maior imunidade asaturao de TCs;

Melhor Tolerncia contra Assimetria de Tempo de Transmisso doCanal, evitando falsos disparos;

Funo 21N quadrilateral com unidade de medio resistiva que evitasobrealcances devido a condio pr-falta;

Deteco de trtrios em TPCs;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

59/81

Trecho morto (stub bus); Compensao do tempo de fechamento do disjuntor na lgica de

sincronismo; Energizao sob falta (switch onto fault); Invaso de carga (load encroachment); Compensao de seqncia zero independente para zona 1 e demais; Transferncia de at 4 sinais binrios pelo mesmo canal da funo

87L; Protocolo Mirrored Bits para a comunicao direta rel-a-rel, controle

ou teleproteo sem a necessidade do equipamento teleproteo(PUTT, POTT, DCUB, DCB, DTT, etc ou lgica programvel);

6. Integrao

1 porta serial EIA-232 frontal; 2 portas seriais EIA-232 traseiras; 1 porta serial EIA-485 traseira; Sincronizao horria por IRIG-B; Protocolos: DNP3.0, ASCII, Compressed ASCII, Fast Meter, Fast

Operate, LMD, IEC61850 sobre 10/100Base-T Ethernet ou 100Base-FX Ethernet.

7. Outras Caractersticas

Software amigvel para parametrizao (AcSELerator); Contatos Standard: capacidade de conduo contnua 6A, capacidade

de estabelecimento de conduo 30A, capacidade de interrupo 0,3A(125Vcc, L/R = 40ms);

Contatos de alta capacidade de interrupo: capacidade de conduo

contnua 6A, capacidade de estabelecimento de conduo 30A,capacidade de interrupo 10A (125Vcc, L/R = 40ms); Contatos de alta capacidade de interrupo e alta velocidade:

capacidade de conduo contnua 6A, capacidade de estabelecimentode conduo 30A, capacidade de interrupo 10A (125Vcc, L/R =40ms), tempo de atuao de 10s;

Tenso auxiliar: 24/48 Vcc ou Vca, 48/125 Vcc ou Vca, 125/250 Vcc ouVca;

Temperatura de operao40 a + 85 C.

8. Opcionais

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

60/81

Disparo e religamento monopolar para as funes 87L e 21 (Zona 1); Placa de I/O adicional com 8 entradas binrias e 12 contatos de sada

standard; Placa de I/O adicional com 8 entradas binrias e 12 contatos de sada

de alta capacidade de interrupo (veja item Outras Caractersticas);

Placa de I/O adicional com 8 entradas binrias e 8 contatos de sadade alta capacidade de interrupo e alta velocidade (veja item OutrasCaractersticas);

1 ou 2 canais de Interface, podendo ser:o EIA-422;o G.703;o Fibra ptica multmodo 850 nm IEEE C37.94;o Fibra ptica monomodo 1300 nm;

Montagem tipo rack ou painel, vertical ou horizontal; Bornes terminais convencionais ou conectorizados.

9. Inclusos no fornecimento

Garantia SEL mundial de 10 anos Suporte Tcnico Especializado SEL HOTLINE Oficina de reparos em territrio nacional - SEL Product Hospital Software de configurao AcSELerator

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

61/81

Ajustes

FunoModelo

[nota] Ajuste Faixa

87L Ambos

Terminais 2, 3*, 3R, OFF

Coordenao com carga emderivao ON, OFF

Relao de TC para o Canal X 1 - 6000

Relao de TC para o Canal Y 1 - 6000

Diferena mn. entre corr. de fase (Asec.) OFF, 1.00 -10.00

Diferena mn. entre 3I2 (A sec.) OFF, 0.50 - 5.00

Diferena mn. entre corr. de terra (Asec.) OFF, 0.50 - 5.00

21 - Fase(4 zonas

MHO)

5AAlcance (W secundrio)

OFF, 0.05 -64.00

Detectores de corr. de falta PP (Ap-psec.) 0.5 - 170.00

1AAlcance (W secundrio)

OFF, 0.25 -320.00

Detectores de corr. de falta PP (Ap-psec.) 0.1 - 34.00

21 - Terra(4 zonasMHO e

quadrilat.)

5A

Alcance MHO (W secundrio) OFF, 0.05 - 64.0

Alcance Reatncia (W secundrio) OFF, 0.05 - 64.0

Alcance Resistncia (W secundrio) OFF, 0.05 - 50.0

Detectores de corr. de falta P e G (Asec.) 0.5 - 100.00

1AAlcance MHO (W secundrio)

OFF, 0.25 -320.0

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

62/81

Alcance Reatncia (W secundrio)OFF, 0.25 -

320.0

Alcance Resistncia (W secundrio)OFF, 0.25 -

250.0

Detectores de corr. de falta P e G (Asec.) 0.1 - 20.00

50 - P (3nveis)

5A Pickup (A secundrio) 0.25 - 100.00


Ambos Tempo de atraso/delay (ciclos) 0.00 - 16,000.00

50 - Q/G(4 nveiscada)




51 -P/G/Q



AmbosDial US 0.50 - 15.00

Dial IEC 0.05 - 1.00

27 / 59 AmbosPP (V) 0.0 - 260.0

Demais elementos (V) 0.0 - 150.0

25 AmbosEscorregamento de freq. (Hz) 0.005 - 0.500

ngulo de fase () 0 - 80

81 - (6

nveis)Ambos

Freqncia (Hz) 41 - 65

Tempo de atraso/delay (ciclos) 2 - 16,000

[nota] - referente ao valor nominal das entradas de corrente do rel

* - apenas para rels com canal X e Y disponveis

P - Fase

Q - Sequencia Negativa

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

63/81

G - Residual

N - Neutro

PN - Fase / Neutro

PP - Fase / Fase

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

64/81

10. Diagrama de Ligao

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

65/81

Descrio Tcnica SEL 421

Rel de proteo multifuno, tipo SEL-421para linhas de transmisso compensadasou no, com disparo e religamento monoou tripolar, automao e controle para at2 disjuntores de um mesmo terminal, tipocom as seguintes caractersticas bsicas:

Caractersticas bsicas:

11. Controlador de Bay:

Arranjos de bay pr-configurados; Controle local de at 2 disjuntores; Indicao de estado de at 3 disjuntores; Controle e indicao de estado de at 10 seccionadoras; Junto a tela do mmico pode ser configurado at 6 medies

analgicas; Disjuntores, seccionadoras, barramento e o prprio bay podem receber

nomes; Funes de controle protegidas por senha; Modo Local/Remoto;

Solicitao de confirmao de comando; Alarme de operao para disjuntores e seccionadoras.

12. Funes de Proteo :

21 - Distncia de fase, cinco zonas tipo Mho e cinco zonas tipoquadrilateral;

21G - Distncia de neutro, cinco zonas tipo Mho e cinco zonas tipoquadrilateral;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

66/81

67G - Sobrecorrente direcional de neutro (polarizado por corrente etenso);

67Q - direcional de seqncia negativa (polarizado por tenso); 50/51 - Sobrecorrente de fase instantnea e temporizada; 50/51G - Sobrecorrente residual instantnea e temporizada; 50/51Q (46) - Sobrecorrente instantnea e temporizada de seqncia

negativa; 51V/C sobrecorrente temporizada com restrio/controle de tenso; 85 - Esquemas de controle ou teleproteo (PUTT, POTT, DCUB,

DCB, DTT, etc ou lgica programvel); 78/68 - Disparo e bloqueio por oscilao de potncia; 79 Religamento automtico monopolar (2 tentativas) ou tripolar

(quatro tentativas) para at dois disjuntores; 25 - Verificao de sincronismo para at dois disjuntores; 27/59 - Subtenso e sobretenso fase-neutro e entre fases;

59G - Sobretenso residual; 59Q - Sobretenso de seqncia negativa; 50/62BF - Falha de disjuntor para at dois disjuntores; 60 - Perda de potencial; 81 - Sub/Sobrefreqncia, taxa de variao de freqncia df/dt; 49 sobrecarga por imagem trmica; 49T Elemento trmico com medio de temperatura atravs de

RTDs - SEL 2600A (opcional). 87V diferencial de tenso para banco de capacitores de AT ( por

lgica)

13. Funes de Medio

Correntes de fase (Ia,Ib,Ic) para as 2 entradas de corrente (2disjuntores) medidas separadamente ou combinadas, de neutro (Ig) ecorrentes de seqncia (I1,I2,I0);

Tenses de fase (Va,Vb,Vc) para as 2 entradas de tenso, V,tenses de seqncia (V1, 3V2, 3V0);

Potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Fator de potncia por fase e trifsico; Medio RMS (que inclui harmnicas) para corrente, tenso, potncia

ativa, potncia aparente e fator de potncia; Demanda de corrente de fase, de neutro e de seqncia negativa; Demanda de potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro

quadrantes); Energia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Registro de valores mximos e mnimos de grandezas analgicas; Medio sincronizada de fasores, possibilita a medio de grandezas

fasoriais entre SEs com preciso de 0,25 na medio dos ngulos,substitui PMUs

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

67/81


Oscilografia com freqncia de amostragem de 8 kHz (at 6s), 4 kHz(at 9s), 2 kHz (at 12s) ou 1 kHz (at 15s). Tamanho selecionvelentre: 0.25s, 0.5s, 1.0s, 2.0s, 3.0s, 4.0s ou 5.0s (dependente dafreqncia de amostragem);

Conexo da entrada IRIG-B ao receptor de GPS, garante que todos osrels estaro amostrando de forma sincronizada, o que permite umaanlise sistmica de ocorrncias;

Seqncia de eventos, com capacidade de armazenar os ltimos 1000eventos;

Localizador de faltas (LDF), indicao em km ou %. Monitoramento do sistema de alimentao auxiliar CC (para 2 bancos

de baterias), fornecendo alarme para sub ou sobretenso, falha aterra,Ripple;

Monitoramento de desgaste dos contatos do disjuntor por plo; Contador de operaes; Monitoramento das bobinas do disjuntor; Monitoramento de discrepncia de plos, plo Scatter, tempo de

operao eltrico, tempo de operao mecnico, tempo de inatividade,tempo de operao do motor, corrente interrompida, com programaode valores limites para propsitos de alarme.

Monitoramento trmico de linhas de transmisso

15. Funes de Controle :

Nmero de entradas binrias e contatos de sada:o STANDARD: 7 entradas e 8 sadas digitais sendo 3 de alta

capacidade de interrupo de corrente;o Possibilidade de expanso com uma ou duas placas de I/O

adicionais conforme item 8; (opcional) 8 botes frontais exclusivos para programao de funes paracontrole, tais como: abrir/fechar o disjuntor e/ou seccionadoras,local/remoto, habilita / desabilita religamento / teleproteo / disparomonopoler, etc.

Duas regies para programao de lgicas (SELogic), regio deproteo e regio de automao;

Programao atravs de equaes lgicas (SELogic), regio deproteo:o 64 rels auxiliares, 48 temporizadores, 32 biestveis, 32

contadores, 64 equaes matemticas.

Programao atravs de equaes lgicas (SELogic), regio deautomao:

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

68/81

o 256 rels auxiliares, 32 temporizadores, 32 biestveis, 32contadores, 256 equaes matemticas.

Todas as variveis analgicas esto disponveis para elaborao delgicas com a utilizao de comparadores e operadores matemticos,desta forma pode-se criar novas funes de proteo/controle ou

adequar as existentes, o que permite a utilizao do rel em sistemascom requisitos complexos, tais como funes de verificao desincronismo e religamento em que se exige extrema flexibilidade epreciso.

Programao de at 32 mensagens para serem exibidas no display; 6 grupos de ajustes; Controle de torque das funes de sobrecorrente; 30 Anunciador; 69 Inibio de fechamento; 86 Reteno de sinal de disparo;


Lgica para evitar sobre-alcance em linhas com compensao srie; Funo 21N quadrilateral com unidade de medio resistiva que evita

sobrealcances devido condio pr-falta e unidade de medioreativa que evita sobrealcance devido no-homogeneidade dosistema;

Lgica para evitar sobre-alcance da zona 1 em linhas com

compensao srie(opcional); Lgica de deteco de trtrios em TPCs, para evitar o sobrealcanceda zona 1;

Compensao do tempo de fechamento do disjuntor na lgica desincronismo;

Trecho morto (Stub Bus); Zona Morta (End Zone), para deteco de faltas entre o TC e o

disjuntor. Energizao sob falta (Switch Onto Fault); Invaso de carga (Load Encroachment); Compensao de seqncia zero independente para zona 1, zonas

frente e zonas reversas; Protocolo Mirrored Bits para a comunicao direta rel-a-rel, controle

ou teleproteo sem a necessidade do equipamento teleproteo(PUTT, POTT, DCUB, DCB, DTT, etc ou lgica programvel);

17. Integrao

1 porta serial EIA-232 frontal, 3 portas seriais EIA-232 traseiras e portaEthernetdual (opcional);

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

69/81

Sincronizao horria por IRIG-B, sinal de 1 kPPS garante precisohorria de 5 microsegundos;

Protocolos DNP3.0, ASCII, Compressed ASCII, Fast Meter, Fast SER,Fast Operate e LMD, com carto Ethernet opcional SEL-2701 UCA2,IEC61850 e DNP3 LAN/WAN.

Conexo de RTDs atravs do mdulo com 12 RTDs - SEL 2600A(opcional);

18. Outras Caractersticas

6 entradas de corrente e 6 entradas de tenso; Software amigvel para parametrizao (AcSELerator);

Software de alarme de osclografia, com a possibilidade de abrirmltiplas oscilografias, sincronizadsa no tempo, na mesma tela;

Contatos Standard: capacidade de conduo contnua 6A, capacidadede estabelecimento de conduo 30A, capacidade de interrupo 0,3A(125Vcc, L/R = 40ms);

Contatos de alta capacidade de interrupo (10A, 125Vcc, L/R=40ms); Contatos de alta capacidade de interrupo e alta velocidade (10A,

125Vcc, L/R=40ms, tempo de operao = 10 microsegundos) Tenso auxiliar: 24/48 Vcc, 48/125 Vcc ou 120 Vca, 125/250 Vcc ou

120/230 Vca;

Possibilidade de expanso do nmero de I/Os, com a instalao (nocampo) de novas placas I/Os, permitindo ampliaes futuras, desdeque o rel tenha sido adquirido com slots extras para instalao deplacas extras;

Temperatura de operao40 a + 85 C.

19. Opcionais

Elemento de distncia de alta velocidade (tempo de atuao inferior a1 ciclo);

Lgica para evitar sobre-alcance da zona 1 em linhas que tmcompensao srie;

Medio sincronizada de fasores (PMU); Carto Ethernet (SEL-2701); Placa I/O adicional com 8 entradas e 15 sadas standard; Placa I/O adicional com 8 entradas e 8 sadas de alta capacidade de

interrupo e alta velocidade (10A, 125Vcc, L/R=40ms, tempo deoperao = 10 microsegundos);

Placa I/O adicional com 8 entradas e 15 sadas, sendo 13 de altacapacidade de interrupo (10A, 125Vcc, L/R=40ms);

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

70/81

Placa I/O adicional com 24 entradas e 8 sadas, sendo 6 de altacapacidade de interrupo e alta velocidade (10A, 125Vcc, L/R=40ms,tempo de operao = 10 microsegundos);

Montagem tipo rackou painel, vertical ou horizontal.

20. Inclusos no fornecimento

Garantia SEL mundial de 10 anos Suporte Tcnico Especializado SEL HOTLINE Oficina de reparos em territrio nacional - SEL Product Hospital Software de configurao AcSELerator

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

71/81

21. Ajustes

FunoModelo[nota] Ajuste Faixa

21 - Fase(5 zonas

MHO)

5A Alcance (W secundrio) OFF, 0.05 - 64.0

1A Alcance (W secundrio) OFF, 0.25 - 320.0


21 - Terra(5 zonasMHO e

quadrilat.)

5A



Alcance Resistncia (Wsecundrio) OFF, 0.05 - 50.0

1A



Alcance Resistncia (Wsecundrio) OFF, 0.25 - 250.0


50/67 -P/G/Q (4nveis)




51/67 (3nveis)*



AmbosDial US 0.50 - 15.00

Dial IEC 0.05 - 1.00

27 / 59 AmbosPP (V) 1.0 - 300.0

Demais elementos (V) 1.0 - 200.0

50/62BF5A Pickup para falha de disjuntor (A) 0.50 - 50.00

1A Pickup para falha de disjuntor (A) 0.10 - 10.00

25 Ambos Escorregamento de freq. (Hz) 0.005 - 0.500

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

72/81

ngulo de fase () 03 - 80

78

5AAlcance Blinders R1 (W

secundrio)

0.05 - 70

(-0.05) - (-70)

1AAlcance Blinders R1 (W

secundrio)

0.25 - 350

(-0.25) - (-350)

5AAlcance Blinders X1 (W

secundrio)

0.05 - 96

(-0.05) - (-96)

1AAlcance Blinders X1 (W

secundrio)

0.25 - 480

(-0.25) - (-480)

81

Ambos Bloqueio por subtenso (V) 25.00 - 300.00

Ambos Freqncia absoluta(Hz) 40.10 - 65.00

AmbosTaxa de Variao de Freqncia

df/dt (Hz/s) 0.010 - 20.00

Ambos Temporizao(ciclos) 2 - 16,000

[nota] - referente ao valor nominal das entradas de corrente do rel

* - Usurio seleciona a grandeza de atuao

- ajustvel para at 2 disjuntores

P - Fase

Q - Sequencia Negativa

G - ResidualN - Neutro

PN - Fase / Neutro

PP - Fase / Fase

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

73/81

22. Diagrama de Ligao

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

74/81

Descrio Tcnica SEL-411L

Rel de proteo diferencial de linhas detransmisso multiterminais compensadas ouno, tipo SEL-411L com disparo e religamentomono ou tripolar, automao e controle para at2 disjuntores de um mesmo terminal, com as seguintes caractersticas

bsicas:

Proteo diferencial de linhas de transmisso de at 4 terminais* sobEthernet, com as seguintes caractersticas bsicas:

23. Controlador de Bay:

Arranjos de bay pr-configurados; Controle local de at 2 disjuntores; Controle e indicao de estado de at 10 seccionadoras; Junto a tela do mmico pode ser configurado at 6 medies

analgicas; Disjuntores, seccionadoras, barramento e o prprio bay podem receber

rtulos com os cdigos da Operao; Funes de controle protegidas por senha;

Modo Local/Remoto; Solicitao de confirmao de comando;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

75/81

Alarme de operao para disjuntores e seccionadoras.

24. Funes de Proteo:

87LP Diferencial de linha de fase segregada; 87LG Diferencial de linha seqncia zero; 87LQ Diferencial de linha seqncia negativa; 50/51 - Sobrecorrente de fase instantnea e temporizada; 50/51G - Sobrecorrente residual instantnea e temporizada; 50/51Q (46) - Sobrecorrente instantnea e temporizada de seqncia

negativa; 51V/C sobrecorrente temporizada com restrio/controle de tenso; 21 - Distncia de fase, cinco zonas tipo Mho e cinco zonas tipo

quadrilateral; 21G - Distncia de neutro, cinco zonas tipo Mho e cinco zonas tipo

quadrilateral; 67G - Sobrecorrente direcional de neutro (polarizado por corrente e

tenso); 67Q - direcional de seqncia negativa (polarizado por tenso); 85 - Esquemas de controle ou teleproteo (PUTT, POTT, DCUB,

DCB, DTT, etc ou lgica programvel); 78/68 - Disparo e bloqueio por oscilao de potncia;

79 Religamento automtico monopolar (2 tentativas) ou tripolar(quatro tentativas) para at dois disjuntores; 25 - Verificao de sincronismo para at dois disjuntores; 27/59 - Subtenso e sobretenso fase-neutro e entre fases; 59G - Sobretenso residual; 59Q - Sobretenso de seqncia negativa; 50/62BF - Falha de disjuntor para at dois disjuntores; 60 - Perda de potencial; 81 - Sub/Sobrefreqncia, taxa de variao de freqncia df/dt; 49 sobrecarga por imagem trmica;

49T Elemento trmico com medio de temperatura atravs deRTDs - SEL 2600A (opcional).

25. Funes de Medio

Correntes de fase (Ia,Ib,Ic) para as 2 entradas de corrente (2disjuntores) medidas separadamente ou combinadas, de neutro (Ig) ecorrentes de seqncia (I1,I2,I0);

Correntes diferenciais por fase, seqncia negativa e seqncia zero;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

76/81

Corrente dos terminais remotos; Tenses de fase (Va,Vb,Vc) para as 2 entradas de tenso, V,

tenses de seqncia (V1, 3V2, 3V0); Potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Fator de potncia por fase e trifsico; Medio RMS (que inclui harmnicas) para corrente, tenso, potncia

ativa, potncia aparente e fator de potncia; Demanda de corrente de fase, de neutro e de seqncia negativa; Demanda de potncia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro

quadrantes); Energia ativa e reativa por fase e trifsica (quatro quadrantes); Registro de valores mximos e mnimos de grandezas analgicas; Medio sincronizada de fasores, possibilita a medio de grandezas

fasoriais entre SEs com preciso de 0,25 na medio dos ngulos,substitui PMUs


Oscilografia com freqncia de amostragem de 8 kHz (at 6s), 4 kHz(at 9s), 2 kHz (at 12s) ou 1 kHz (at 15s). Tamanho selecionvelentre: 0.25s, 0.5s, 1.0s, 2.0s, 3.0s, 4.0s ou 5.0s (dependente dafreqncia de amostragem);

Conexo da entrada IRIG-B ao receptor de GPS, garante que todos osrels estaro amostrando de forma sincronizada, o que permite uma

anlise sistmica de ocorrncias; Seqncia de eventos, com capacidade de armazenar os ltimos 1000eventos;

Localizador de faltas (LDF) Avanado, indicao em km ou %: utilizadados dos terminais remotos para o clculo da correta posio dafalta.

Localizador de faltas por ondas viajantes , indicao em km ou %: maisprecisa independente do comprimento da linha de transmisso, daexistncia de compensao srie ou no e de linhas paralelas comoscilografia independente

Monitoramento do sistema de alimentao auxiliar CC (para 2 bancos

de baterias), fornecendo alarme para sub ou sobretenso, falha aterra,Ripple;

Monitoramento de desgaste dos contatos do disjuntor por plo; Contador de operaes; Monitoramento das bobinas do disjuntor; Monitoramento de discrepncia de plos, plo Scatter, tempo de

operao eltrico, tempo de operao mecnico, tempo de inatividade,tempo de operao do motor, corrente interrompida, com programaode valores limites para propsitos de alarme.

Monitoramento trmico de linhas de transmisso

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

77/81

27. Funes de Controle:

o

Nmero de entradas binrias e contatos de sada: configurvelcom uma ou duas placas de I/O conforme abaixo: Placa I/O adicional com 8 entradas e 15 sadas standard; Placa I/O adicional com 8 entradas e 8 sadas de alta

capacidade de interrupo e alta velocidade (10A, 125Vcc,L/R=40ms, tempo de operao = 10 microsegundos);

Placa I/O adicional com 8 entradas e 15 sadas, sendo 13 dealta capacidade de interrupo (10A, 125Vcc, L/R=40ms);

Placa I/O adicional com 24 entradas e 8 sadas, sendo 6 dealta capacidade de interrupo e alta velocidade (10A, 125Vcc,L/R=40ms, tempo de operao = 10 microsegundos);

12 botes frontais exclusivos para programao de funes paracontrole, tais como: abrir/fechar o disjuntor e/ou seccionadoras,local/remoto, habilita / desabilita religamento / teleproteo / disparomonopolar, etc.

Duas regies para programao de lgicas (SELogic), regio deproteo e regio de automao;

Programao atravs de equaes lgicas (SELogic), regio deproteo:o 64 rels auxiliares, 48 temporizadores, 32 biestveis, 32

contadores, 64 equaes matemticas. Programao atravs de equaes lgicas (SELogic), regio de

automao:o 256 rels auxiliares, 32 temporizadores, 32 biestveis, 32

contadores, 256 equaes matemticas. Todas as variveis analgicas esto disponveis para elaborao de

lgicas com a utilizao de comparadores e operadores matemticos,desta forma pode-se criar novas funes de proteo/controle ouadequar as existentes, o que permite a utilizao do rel em sistemascom requisitos complexos, tais como funes de verificao desincronismo e religamento em que se exige extrema flexibilidade epreciso.

Programao de at 32 mensagens para serem exibidas no display; 6 grupos de ajustes; Controle de torque das funes de sobrecorrente; 30 Anunciador; 69 Inibio de fechamento; 86 Reteno de sinal de disparo;


Caracterstica de Operao da Funo 87L com maior imunidade asaturao de TCs;

8/22/2019 APS - PROTEO - S - 00

78/81

Melhor Tolerncia contra Assimetria de Tempo de Transmisso doCanal, evitando falsos disparos;.

Lgica para compensao da corrente capacitiva da linha detransmisso, para melhorar a sensibilidade e velocidade da proteodiferencial;

Adequado para aplicao com transformadores de

APS - PROTEÇÃO - S - 00

Documents

Transcript of APS - PROTEÇÃO - S - 00