Arquitetura dos relés digitais

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Proteção do sistema elétrico de 
potência
Arquitetura dos relés digitais
Bloco 1
Joubert R. S. Júnior
Arquitetura dos relés digitais
► A utilização de relés digitais em um sistema de proteção do sistema 
elétrico de potência é sinônimo de uma proteção eficaz que permite o 
controle e monitoramento remoto de uma subestação.
► Com o avanço da tecnologia, os relés digitais são encontrados com uma 
gama significativa de modelos, tipos e fabricantes.
Arquitetura dos relés digitais
A Figura 1 ilustra um modelo de um relé digital.
Fonte: https://selinc.com. 
Acesso em: 7 jul. 2020.
Figura 1 – Relé digital
https://selinc.com/
Arquitetura dos relés digitais
► Geralmente, os relés digitais possuem uma arquitetura 
semelhante.
► A semelhança é necessária pela necessidade de interface entre os 
diversos modelos e tipos de relés de proteção utilizados em um 
sistema de proteção.
Arquitetura dos relés digitais
Figura 2 – Diagrama funcional de um relé digital
Fonte: adaptada de Leão e Mantovani (2018, p. 7).
Arquitetura dos relés digitais
Módulo de Entrada / Analógica – E/A: com funções específicas, atua para 
executar as etapas:
Condicionar os sinais de tensão e 
corrente dos TC e TPs.
Proteger o relé contra 
sobretensões.
Isolar eletricamente os circuitos 
eletrônicos do relé dos circuitos de 
entrada.
Fazer a filtragem dos sinais 
analógicos de entrada.
Arquitetura dos relés digitais
 Interface Analógica / Digital – A/D:
Ao passar pelo módulo E/A, os sinais analógicos são multiplexados por 
multiplexador analógico e convertidos em sinais digitais.
 Processador:
Executa os algoritmos de proteção, controlando diversas funções 
temporizadas, além de tarefas de autodiagnóstico e comunicação com os 
periféricos.
Arquitetura dos relés digitais
Função do processador
Controle de 
funções 
temporizadas.
Realiza tarefas 
de 
autodiagnóstico.
Realiza 
comunicações 
com os 
periféricos.
Figura 3 – Funções do processador de um relé digital
Fonte: elaborada pelo autor.
• O processador tem as seguintes funções:
Arquitetura dos relés digitais
Figura 4 – Tipos de memórias do processador digital
Fonte: elaborada pelo autor.
RAM
EEPROMEPROM
• As memórias são configuradas:
Arquitetura dos relés digitais
RAM: memória de acesso aleatório e 
confiável. Utilizada para armazenar 
temporariamente as valores das amostras 
de entrada. Acumulam os resultados dos 
algoritmos de proteção.
EEPROM: memória somente de leitura, 
programável e apagável eletricamente. 
Utilizada para armazenar os parâmetros de 
ajuste do relé e dados da configuração da 
proteção.
EPROM: memória somente de 
leitura, programável e apagável. 
Utilizada para armazenar os 
algoritmos de proteção e aplicativos 
do relé.
Arquitetura dos relés digitais
► Os sistemas contemplam os hardware e software com 
arquiteturas distribuídas.
► O tratamento dos dados são compartilhados entre os 
computadores e servidores através de uma rede de computador.
► A arquitetura aberta permite a interação entre os sistemas.
Sistema digital
Bloco 2
Joubert R. S. Júnior
Sistema digital integrado
Inteligência
Protocolo de comunicação 
aberto
Robustez
Figura 5 – Requisitos de um sistema digital integrado
Fonte: elaborada pelo autor.
• O sistema digital de proteção deve garantir confiabilidade na sua 
implantação, baseado nos seguintes requisitos estabelecidos pela Figura 
5:
Sistema digital integrado
su
p
er
vi
sã
o
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o
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to
m
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çã
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Figura 6 – Composição sistema digital integrado
Fonte: elaborada pelo autor.
• Composição de um sistema digital integrado:
Sistema digital integrado
► A inteligência distribuída é a capacidade de operacionalizar todos os 
dados coletados em um tempo de resposta satisfatório, capaz de atuar em 
tempo real.
► Desta forma, a probabilidade de interrupções de energia diminui.
Arquitetura SCADA
Bloco 3
Joubert R. S. Junior
Arquitetura do sistema SCADA
● O sistema contempla: hardware e software com arquiteturas distribuídas.
● O tratamento dos dados são compartilhados entre os computadores e 
servidores por meio de uma rede de computador.
● A arquitetura aberta permite a interação entre os sistemas.
A Figura 7 ilustra um modelamento de um sistema SCADA típico:
Arquitetura do sistema SCADA
Fonte: elaborada pelo autor.
Figura 7 – Sistema SCADA típico
Arquitetura do sistema SCADA
Os servidores de aplicações possuem uma grande capacidade de 
processamento, divididos em subsistemas:
Núcleo SCADA:
Servidor usado principalmente 
para funções de processamento 
de dados.
Base de dados:
Suporte a base de dados.1 2
Arquitetura do sistema SCADA
Aplicações avançadas:
suporta todas as aplicações do 
sistema de gerenciamento.
Base de dados histórica: suporta 
a base de dados que contém 
todos os dados históricos.
3 4
Arquitetura do sistema SCADA
 A coleta de dados a partir do terminal de um sistema SCADA é 
denominado de RTU (Remote Terminal Unit).
 Responsável pela interface de comunicação.
 As RTUs transmitem as medições coletadas para um determinado centro 
de operações, disponibilizando os dados através de uma IHM (Interface 
Homem-Máquina) em tempo real.
Arquitetura do sistema SCADA
O sistema SCADA possibilita aos operadores o controle de equipamentos de 
uma subestação de energia:
Figura 8 – Subestação de energia
Fonte: yangphoto/iStock.com.
►Ventilação dos transformadores.
► Chaves seccionadoras.
► Disjuntores.
Arquitetura do sistema SCADA
Controle
Interface
Sistema SCADA
Medições
Monitoramento
Operação
Equipamentos
Dispositivos de 
operação
Figura 9 - Requisitos de um sistema integrado/SCADA
Fonte: elaborada pelo autor.
Arquitetura do sistema SCADA
► Outra função do sistema SCADA atrelada à sua arquitetura é gerenciar o 
controle do sistema de automação.
► Gerencia todo tipo de comando enviado pelos operadores aos 
equipamentos de campo.
Arquitetura do sistema SCADA
Os métodos utilizados para executar esses comandos são:
Se
le
çã
o
 d
o Dispositivo
Se
le
çã
o
 d
e Operação
Ex
ec
u
çã
o
 d
e Operação
a) Selecionar antes de operar:
 Este método é usado para minimizar a 
possibilidade de operação inadvertida, 
diminuindo a possibilidade de erro humano 
na operação. 
 Permite o operador selecionar o 
dispositivo, espera a confirmação e 
somente depois solicita sua operação.
b) Operação direta:
Arquitetura do sistema SCADA
São utilizados, por exemplo, para 
aumentar/diminuir atuação de um 
determinado dispositivo 
(ventilação forçada de um 
transformador).
c) Comando de setpoint:
Comandos utilizados para 
modificar características de 
operação da subestação ou 
dispositivos. Como exemplo, 
parametrização de relés.
Teoria em Prática
Bloco 4
Joubert R. S. Júnior
Reflita sobre a seguinte situação
Na fase de um estudo preliminar para especificação da topologia do sistema 
de proteção de uma subestação de energia, os profissionais de engenharia 
envolvidos no projeto, realizam uma pesquisa no mercado para determinar o 
modelo de um relé digital que permita uma comunicação eficaz com centro 
de operações e devendo atender os requisitos nominais do sistema. Sabendo 
que neste momento o objetivo é especificar um relé diferencial de proteção 
de barras e falhas de disjuntores, pesquise um modelo de mercado que 
possa atender esta necessidade e descreva sua característica.
Norte para a resolução...
• Existem vários fabricantes de relé digital com aplicação no sistema elétrico 
de potência.
• Sabemos ainda que existe uma quantidade significativa de modelos no 
mercado, muitas vezes o mesmo fabricante possui vários modelos.
• Uma forma eficiente de determinar o modelo a ser utilizado seria 
primeiramente atender os seguintes passos:
Norte para a resolução...
Passo 1: escolher os fabricantes.
Passo 2: definir através de catálogo o relé que atende os requisitos estabelecidos. 
Comparar modelos diferentes entre os fabricantes paragarantir o melhor custo 
benefício.
Passo 3: especificar no projeto os dados nominais do modelo escolhido.
Norte para a resolução...
Na atividade proposta, podemos seguir o seguinte caminho:
Escolha do fabricante: SEL (Schweitzer Engineering
Laboratories).
Acessar o site da SEL (Schweitzer Engineering
Laboratories) e explorar a aba “ produtos”
Norte para a resolução...
Na atividade proposta, podemos seguir o seguinte caminho:
Na aba “produtos” escolher: relés de proteção.
Norte para a resolução...
Na atividade proposta, podemos seguir o seguinte caminho:
Escolher o modelo adequado para cumprimento do 
requisito: proteção de barra e disjuntores. Neste caso o 
escolhido foi:
Norte para a resolução...
Clicando no modelo SEL-487B, todos 
os dados técnicos estarão 
disponíveis!Importante: dependendo da escolha 
do fabricante o modelo será diferente 
do exemplo aplicado.
Fonte: https://selinc.com. Acesso em: 7 jul. 2020.
Figura 10 – Relé digital
https://selinc.com/
Dica do Professor
Bloco 5
Joubert R. S. Júnior
Dica do professor
 Uma boa alternativa de manter atualizado sobre o sistema elétrico de 
potência é acompanhar o site da revista O Setor Elétrico. No site há vários 
artigos sobre o setor elétrico!
 Outra boa escolha é a revista Eletricidade moderna que aborda temas 
de alta e baixa tensão. Acessando o site da revista, um volume considerável 
de informações estará a sua disposição!
Referências
MAMEDE FILHO, João; MAMEDE, Daniel R. Proteção de sistemas elétricos 
de potência. Rio de Janeiro. LTC, 2017.
LEÃO, Fabio B; R.S.MANTOVANI, José. Proteção de sistemas de 
potência. Ilha Solteira: Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita 
Filho, 2018.
SEL. Especificação técnica: relé digital el-487b. Relé digital EL-487B. 2019. 
Disponível em: https://selinc.com/pt/products/487B/. Acesso em: 12 fev. 
2020.
Bons estudos!