Micom P140 Areva v01

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MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Série MiCOM - P14x
Relé Gerenciador de Alimentador
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Relé Gerenciador de Alimentador: Aplicações
Versão básica - P141
Versão básica - P141 com religamento e check de sincronismo - P143
Modelos Disponíveis:
Versão básica - P141 com religamento - P142
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Considerações
A funcionalidade das proteções dependem da configuração do sistema:
Alimentadores radiais
Alimentadores com transformadores
Alimentadores em paralelo
Sistemas com diferentes métodos de aterramento
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Medição
Gerenciamento ou Proteção?
Auto Diagnóstico
 e Ferramentas de 
Teste
Controle e
Monitoramento
 de Bay
Comunicação
Ferramentas de
 Análise de Faltas
Proteção
Inteligente
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteções
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Alimentadores Radiais
Barra
51
51N
49
79
Sobrecorrente temporizada de Fase
Sobrecorrente temporizada de Neutro
Imagem Térmica
Religamento
50BF
46BC
46
Falha de Disjuntor
Fase Aberta (Broken Conductor)
Sobrecorrente de Seqüência
Negativa
52
52
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Alimentadores com Transformadores
Barra
52-BT
52-AT
Barra
TC REF
TC SBEF
51
51N
49
Sobrecorrente temporizada de Fase
Sobrecorrente temporizada de Neutro
Imagem Térmica
50BF
46BC
46
Falha de Disjuntor
Fase Aberta (Broken Conductor)
Sobrecorrente de Seqüência Negativa
50
Sobrecorrente Instantânea de Fase
51
51N
Sobrecorrente temporizada de Fase
Sobrecorrente temporizada de Neutro
50BF
Falha de Disjuntor
51SBEF
Sobrecorrente Standby temporizada
de Neutro
64
Terra restringida
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Alimentadores em Paralelo
Barra
Barra
TC REF
TC SBEF
51
51N
Sobrecorrente temporizada de Fase
Sobrecorrente temporizada de Neutro
51SBEF
Sobrecorrente Standby temporizada
de Neutro
64
Terra restringida
67
67N
Sobrecorrente Direcional de Fase
Sobrecorrente Direcional de Neutro
50BF
Falha de Disjuntor
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Sistemas com
Diferentes Métodos de Aterramento
Tipo de Proteção
Operação Standard de Corrente
Operação Sensível de Corrente
Elemento Direcional
Deslocamento de tensão de Neutro
Solidamente Aterrado
Com Impedância de Aterramento
Isolado






MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Funções de Proteção
ANSI No.
67N
64
51V
46
27
59
47
59N
49
Características
 
Sobrecorrente direcional sensível de falta à terra
Proteção Wattmetrica de falta à terra
Terra restringida
Sobrecorrente com Controle de Tensão
Sobrecorrente de Seqüência Negativa
Subtensão
Sobretensão
Sobretensão de Seqüência Negativa
Sobretensão Residual (Deslocamento de Neutro)
Imagem Térmica
Modelo
1
2
3










 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50/51/67
Sobrecorrente Instantânea/Temporizada e direcional de Fases



50N/51N/67N
Sobrecorrente Instantânea/Temporizada e direcional de Neutro













67W
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Funções de Proteção
 
ANSI No.
Características
 
Modelo
1
2
3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cold load pick-up (Arranque com Carga Fria)
Religamento com Verificação de Sincronismo
Religamento Simples (4 Tentativas)	
Fase Aberta (Broken Conductor)
Lógicas de Sobrecorrente
Localizador de Falta
Supervisão dos TC’s
Falha de Disjuntor
Supervisão dos TP’s
8 Entradas Lógicas e 7 Relés de Saída
16 Entradas Lógicas e 14 Relés de Saída
79/25
79











 
 
 









 






46BC
Configuração



50BF
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Sobrecorrente 
Alta flexibilidade para proteções de sobrecorrente
4 estágios independentes
Escolha de direcionalidade (por estágio)
Operação para faltas passantes
Flexibilidade na configuração de esquemas 
ex. Bloqueio da proteção a jusante em caso de falta
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Sobrecorrente
Corrente
Tempo
0
I>1
I>2
I>3
I>4
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Sobrecorrente
4 Estágios Indepententes
IDMT/DT Estágios 1 e 2
DT Estágios 3 e 4
Cada Estágio:
Não Direcional
Direcionalidade à Frente
Direcionalidade Reversa
Curvas IEC & IEEE IDMT
Curvas IEC
Corrente (Múltiplo de In)
0.1
1
10
100
1000
1
100
10
Tempo de Operação (s)
IEC SI
IEC VI
IEC EI
IEC LTS
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
 Proteção de Sobrecorrente
Limites de Ajustes:
8% - 400% estágios 1 e 2
8% - 3200% estágios 3 e 4
TMS: 0.025 a 1.2
Time dial: 0.5 a 15
Tempo definido: 0 a 100s
Indicações independêntes por fase
Disparo e Bloqueio por Estágio
Tempo de reset ajustável
Curvas IEEE
0.1
1
10
100
1
10
100
Corrente (Múltiplo de In)
Tempo de Operação (s)
US MI
US VI
US EI
US I
US SI
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Standard
Corrente Calculada
Direcional
Corrente Calculada
Neutro Sensível
Standard
Corrente Medida
Direcional de
 Neutro Sensível
Proteção de Falta à terra
Direcional
Corrente Medida
Wattmétrica
Restrita 
Z Low
Restrita 
Z High
Deslocamento de Tensão de Neutro
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Falta à terra
4 Estágios Independentes
IDMT/DT Estágios 1 e 2
DT Estágios 3 e 4
Cada Estágio:
Não Direcional
Direcionalidade à Frente
Direcionalidade Reversa
Polarização:
Tensão Residual
Tensão de Seqüência Negativa
Curvas IEC & IEEE IDMT
Curvas IEC
0.1
1
10
100
1000
1
100
10
IEC SI
IEC VI
IEC EI
IEC LTS
Corrente (Múltiplo de In)
Tempo de Operação (s)
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Falta à terra
Limites de Ajustes:
8% - 400% Estágios 1 e 2
8% - 3200% Estágios 3 e 4
Sensibilidade de Falta à Terra
0.2% - 10%
0.2% - 80%
TMS: 0.025 a 1.2
Time dial: 0.5 to 15
Tempo definido: 0 a 100s
Disparo e Bloqueio por Estágio
Tempo de reset ajustável
Curvas IEEE
0.1
1
10
100
1
10
100
US MI
US VI
US EI
US I
US SI
Corrente (Múltiplo de In)
Tempo de Operação (s)
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Falta à terra
Diagrama Esquemático: Vantagens
TC’s de linha para proteção de falta à terra direcional e não direcional.
TC único para SBEF(auxiliar de falta à terra – standby) e Z REF em circuitos de baixa impedância
Sem conexão externa para diferencial
Permite diferentes relações de TC’s
Opções de polarização para DEF (67N)
Tensão Residual
Tensão de Seqüência Negativa
1000/1A
200/1A
1000/1A
SBEF
Z Low
 
Z High
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falta à terra restrita – Z High
Tensão no circuito do relé
VS = IF (RCT + 2RL )
Resistência de estabilidade
RST = VS - RR
TC 
TC Saturado
Circuito
Protegido
R
R
ST
A-G
Zm
Zm
Onde RR = Resistência do relé
IF
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falta à terra restrita – Z High
R
ST
A
B
C
Neutro Sensível
Neutro
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falta à terra restrita – Z Low
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falta à terra restrita – Z Low
IBias = (I de maior valor de IA, IB ou IC) + (IN x fator de escala)
2
Onde Fator de Escala = Relação do TC de Neutro
Relação do TC de Linha
(= 200 = 0.2 para este exemplo)
1000
 IDif = IA+ IB +IC + (Fator de escala x IN)
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falta à terra restrita – Z Low
Bloqueio
Operação
K2
K1
I
DIF
I
S2
I
BIAS
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de falta à terra
Proteção de sobretensão residual
Método adicional para proteção de falta à terra sem a necessidade de medição de corrente
Derivação das 3 tensões de fase
Sistema em condição normal
Condição de falta (Fase A)
Tensão
Residual
V
A
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Back-Up 
Problemas:
Corrente
de Falta pode ser menor que a corrente nominal do sistema
Coordenação com proteção do Gerador
Coordenação em sistemas interconectados
P14*
11kV
Barra
P14*
100A
100A
100A
Carga
Carga
Carga
3.3kV
Falta
2MVA
5%
2000A
Fonte
Carga
100A
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Back-Up 
3 opções disponíveis no relé P140:
Sobrecorrente controlada por tensão
Ajuste relativamente simples
Requer suficiente queda de tensão para operação
Sobrecorrente de seqüência de fase negativa
Não depende de queda de tensão
Sensível a faltas do tipo fase-fase ou fase-terra
Ajuste de direcionalidade 
Cálculo de ajuste mais complexo
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Corrente controlada por tensão (51V)
Corrente controlada por tensão
CB 2
CB 2
CB 3
Carga total
Time
CB 3 
Barra
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Falha de disjuntor
2 estágios
Rápido reset 
Partida externa
Backtrip
Retrip
Trip
De outro relé
BF
Inicio
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de sobrecarga
Proteção de sobrecorrente desenvolvida para condição de falta
Réplica térmica proporciona melhor condição para proteção de sobrecarga
Baseada na corrente
Características flexíveis
Constante de tempo ajustável
Memória não volátil
Corrente
Tempo
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Sobrecarga (2)
Trip tempo (s)
Corrente (múltiplos ajustes)
Característica Simples:  = 120 mins
Característica Dual
Característica Simples:  = 5 mins
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Tensão
Razões para desvio de tensão:
Problemas de regulação
Variação de carga
Condições de carga
Definição da proteção depende do tipo de aplicação:
Medição das tensões de linha ou de fase
Operação para desvios em todas as fases ou não
Atuação temporizada
Alarme/Trip
P140 elementos de sub/sobretensão disponíveis para todas aplicações
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Tensão
A Qualidade do fornecimento depende:
Magnitude
Defasagem ângular
Balanço das tensões de fase
Proteção de tensão convencional possui algumas limitações
P140 inclui proteção para sobretensão de seq. Negativa.
Lógica de Intertravamento
Alarme em caso de desbalanço
P140
M
M
M
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Fase Aberta
Maior parte das faltas no sistema são causadas por curto circuito
Facilmente detectadas
Abertura do circuito é um caso de falta no sistema
Dificilmente detectada pelas proteções convencionais
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Fase Aberta
Métodos de detecção existentes;
Combinação lógica de sub/sobrecorrente
Sobrecorrente de seq. negativa
P140 usa uma razão técnica:
I2 é alta para uma condição de falta I1 ocasionada por circuito aberto
Benefício: Em condição de carga apresenta efeito mínimo
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
MiCOM P140
 Determinação da Direcionalidade-Sobrecorrente
Determinação direcional por correntes de fase
Starting
I
meas
V
meas
Char. angle
A
B
C
I
A
I
B
I
C
V
B-C
V
C-A
V
A-B
-95º…….95º
Backward direction
char.
angle
V
B-C
I
A
Forward direction
V
A-N
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
MiCOM P140
 Determinação da Direcionalidade- Sobrecorrente à terra
Determinação direcional por corrente residual
Starting
I
meas
V
meas
Char. angle
(settable)
A-N
B-N
C-N
I
N
I
N
I
N
V
N-G
V
N-G
V
N-G
-95° ... +95°
Backward direction
char.
angle
V
N-G
I
N
Forward direction
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
	
Supervisão dos TC’s (CTS)
A
B
C
IO
VO
Alarmes
Bloqueio
Registro de Eventos
&
T
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Supervisão dos TP’s (VTS)
Alarme
Bloqueio
Display
Registro de
Eventos
Perda de Fases sob Carga
P140
&
Perda
de Fase 
I
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Supervisão dos TP’s (VTS)
Alarme
Bloqueio
Display
Registro
De Eventos
Perda das 3 fases na energização
P140
&
Sem
Tensão
VTS I>Iinhibit
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
 Lógica de Carga Fria
Beneficios:
Não requer grupos de Ajustes Adicionais
Elimina o uso do Resistor de Estabilidade
Aplicações Potenciais:
Proteção de Motores
Alta de Transformadores para proteção de Falta a Terra
Fechamento sob Falta
Ar condicionado
Resistência de Aquecimento
Tempo
Corrente
Carac.do Período
de Energização
Característica
Nominal
Perfil da
Corrente de Energização
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Proteção de Bloqueio de Sobrecorrente
Técnica de Bloqueio de Sobrecorrente:
Melhora nos tempos de eliminação da falta
Reduz a necessidade de vários níveis de ajuste
Os Relé da série P140 disponibilizam:
Sinal de start por estágio
Entrada de bloqueio por estágio
Supervisão de tensão auxiliar
Interação com a lógica de falha de disjuntor
Elemento de Bloqueio
Alim. 1
Falha Disjuntor
Alim. 2
Alim. 3
Entrada
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Lógica de Sobrecorrente Seletiva
Arranque da proteção a jusante sinalizado na proteção a montante.
Aumento na temporização do elemento de sobrecorrente do relé a montante.
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Religamento Automático
80% de faltas em linhas aéreas são transitórias ou semi-permanentes
Minimizar a interrupção no fornecimento de energia
Automação total do sistema
Redução de Custos Operacionais
Benefício na continuidade do fornecimento
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Religamento Automático
Benefícios dos P142 e P143
Tradicionalmente Dispositivo Dedicado
Muitas versões para atender diversas filosofias de operação
Benefícios da Integração de Proteção com Religamento:
Redução de Espaço no Painel
Redução da Instalação Elétrica
Custo Reduzido
Integração da lógica de religamento precisa ser flexível:
Mono e Tripolares
Função de Coordenação com outros
 equipamentos de religamento
Cheque de Sincronismo
Variedade de Modos de Operação
Monitoramento das Bobinas de Disjuntor
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
 Religamento Automático (P142)
Trifásico
4 ciclos de
religamento
79 Estado
79 Em curso
Alarmes
Bloqueios
Reset
Sobrecorrente
Falta à Terra
Neutro Sensível
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
 Religamento Automático (P143)
Trifásico
4 ciclos de
Religamento
Sincronismo
Linha-Viva
Barra-Morta
Linha-Morta 
 Barra-Viva
79 Estado
79 Em curso
Alarmes
Bloqueios
Bloqueios
Reset 79
79 Automático
Linha Viva
Telecontrole
Entradas de Tensão
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Aplicação Religamento (1)
Falta Transitória
CB
CB
Barra
Barra
Tele-
control
Auto
Live Line
Non Auto
79
Religamento
Healthy
AR in progress
Dead Time
Auto Close
AR Lockout
Successful Close
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Aplicação Religamento (2)
Falta Permanente
Tele-
control
Auto
Live Line
Non Auto
Religamento
AR in progress
Dead Time
Auto Close
AR Lockout
Successful Close
CB
CB
Barra
Busbar
79
Healthy
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Localizador de Falta
16%
3.8
16km
10miles
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Ajustando o Relé
Solução de Controle e Proteção altamente Integrados
Grande número de Ajustes
Configuração Simplificada através:
Configuração através de Coluna de Menu
Comunicação Local pela porta Frontal do Relé
Software de Configuração
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
A Coluna de Configuração
Restauração de Parâmetros Default
Manipulação de Grupos de Ajustes
Habilitação/Inibição de Funções de Controle e Proteção
MiCOM P140 Proteção de Alimentador
Obrigado!
Introdução
Os relés da linha MiCOM - P140 foram projetados utilizando a mais recente tecnologia numérica e incluem facilidades que tornam possível sua utilização em diversas plantas de sistemas de potência como plantas com motores, geradores e alimentadores.
Cada relé foi projetada com base em um hardware comum
e em uma mesma plataforma de software, para oferecer ao usuário um grau maior de comodidade na utilização de diferentes produtos do mesmo fabricante.
No presente treinamento iremos abordar as proteções de alimentador. Os relés da linha P140 foram desenvolvidos para atender aplicação com vários níveis de tensão. 
Características da proteção 
Os relés de alimentadores da linha P140 contém uma ampla gama de funções de proteção. Existem três modelos disponíveis, o P141, o P142 e o P143, cobrindo uma larga variedade de aplicações. Veremos a seguir algumas características detalhadas desses modelos . 
Os Relés Gerenciadores de Alimentadores da linha P140 encontram-se disponíveis em três versões:
P141:	É o modelo básico da linha P140. É um relé completo quanto às funções de proteção, mas possui limitações quanto à sua capacidade de controle. Modelo ideal para alimentadores onde não há necessidade de religamento, como alimentadores com transformadores, por exemplo.
P142:	Versão expandida do P141. Além de todas as funções presentes no P141, este relé possui ainda a função de religamento.Ideal para aplicações em alimentadore radiais, onde a função de religamento é necessária.
P143:	Este é o modelo mais completo da linha de Relés Gerenciadores de Alimentadores. Além de todas as funções presentes no modelo P141, o modelo P143 incorpora ainda a função de religamento e verificação de sincronismo. O religamento também possui uma função especial para a coordenação de religadores a jusante
Na seqüência iremos ver algumas informações mais detalhadas a respeito da série P140, mostrando os benefícios trazidos de sua aplicação.
A série do P140 foi projetado para atender uma ampla variedade de aplicações. Isso resultou em um dispositivo com vários elementos de proteção diferentes, sendo que nem todos serão necessários para uma determinada aplicação.
Os requisitos da proteção serão determinados em função do sistema de aterramento utilizado, tipo do alimentador, filosofia de proteção etc.. Algumas operações típicas serão mostradas a seguir, destacando o relé da série P140 mais apropriado para cada situação.
O primeiro ponto a salientar sobre a série P140 diz respeito à sua descrição básica: “Relé Gerenciador de Alimentador”. Este não é apenas um nome diferente para um relé de proteção de sobrecorrente, mas tem como objetivo salientar a natureza multifuncional do equipamento. 
Além de prover um pacote completo de proteção para alimentadores, os relés da série P140 contém diversas funcionalidades como podemos ver a seguir.
Ferramentas de Análise de Faltas:
	O relé possui Localizador de Faltas (disponibilizando a distância da falta em km, milhas ou % da linha), Registro de Faltas (para as cinco últimas ocorrências), Registro de perturbações (até 20 registros) e Registro de Eventos (com capacidade para armazenar até 250 eventos). Todos esses dados são armazenados em memória não volátil, garantindo ao controle o acesso às últimas informações armazenadas no relé a qualquer momento.
	Essas informações podem ser acessadas via comunicação serial ou ainda via display frontal do relé (exceto os registros de perturbações). 
	A quantidade de Registros de Perturbações que o relé pode armazenar depende da duração dos Registros de Perturbações, no entanto, o relé possui a capacidade de armazenar um mínimo de 20 registros de 10,5seg de duração cada, sendo este o tempo máximo de duração para cada registro.
	Uma vez ocupada toda a memória reservada para os Registros de Perturbações o relé passa a descartar o registro mais antigo para gravar o mais atual (FIFO).
	A taxa de amostragem das grandezas é feita a uma taxa de 12 amostras por ciclo.
	Os Registros de Eventos são armazenados com estampa de tempo com uma resolução de 1 ms.
	Sempre que um registro de falta é gerado, também é gerado automaticamente um registro de evento. No entanto, enquanto no registro de eventos apenas temos a informação de que um registro de faltas foi gerado com sua estampa de tempo, no registro de falta teremos todas as informações relacionadas à falta enquanto esta estiver presente.
Medição:
	O relé disponibiliza uma variedade de grandezas, tanto calculadas quanto medidas.
	As grandezas disponibilizadas pelo relé são:
		- Corrente e Tensão (de Linha e de Fase)
			. Utiliza a Transformada Discreta de Fourier para fornecendo tanto a magnitude quanto o argumento da grandeza. 
		- Componentes Simétricas de Corrente e Tensão
			. O relé fornece a magnitude das componentes simétricas.
		- Valores RMS de Corrente e Tensão
		
		- Potência e Energia
			. Utilizando os valores medidos de corrente e tensão, o relé calcula a potência aparente, ativa e reativa monofasicamente. Os valores trifásicos são obtidos pela soma dos valores monofásicos.
			. Os valores de potência são utilizados para incrementar os valores totais de energia ativa e reativa. As medidas de energia são incrementadas até um valor máximo de 1000GVARh e 1000GWh, atingindo estes valores, os contadores de energia são zerados reiniciando a contagem.
		- Freqüência
		- Valores de Demanda
			. Valor médio,de janela deslizante (similar ao valor médio, porém com sub-janelas de tempo) e valor de pico.
Comunicação:
	- O relé possui portas de comunicação frontal e traseira.
		PORTA FRONTAL
			- É uma porta em RS232 projetada para uma conexão direta com um laptop e é utilizada, tipicamente, para comissionamento, ajuste local e aquisição de registros de faltas, eventos e perturbações sem a necessidade de uma conexão permanente com o relé.
		PORTA TRASEIRA
			- A porta traseira foi projetada para estabelecer comunicação remota. Esta porta suporta um variedade de protocolos: Courier, MODBUS, IEC60870-5-103 e DNP3.0.
Auto Diagnostico e Ferramentas de Teste:
O relé possui ferramentas de teste automático que inclui o monitoramento contínuo do relé para segurar um alto grau de confiabilidade. As ferramentas de teste incluem a funcionalidade de monitorar o estado das entradas digitais, saídas digitais e parâmetros de lógica interna selecionáveis.
Controle e Monitoramento de Bay:
O estado dos disjuntores pode ser continuamente monitorado para fornecer informações à equipe de manutenção.
Além disso, é possível executar comandos sobre os disjuntores via interface do usuário, entradas digitais opto-isoladas e via comunicação remota.
Proteção Inteligente:
O relé também inclui, além de suas funções de proteção, um conjunto de funções adicionais para auxiliar no diagnóstico do sistema e na análise de faltas. Todas essas funções podem ser acessadas remotamente através de uma das portas seriais de comunicação. A seguir iremos ver quais funções o relé disponibiliza.
Então, como nós podemos ver, a série P140 é um relé Gerenciador de Alimentador ao invés de apenas um dispositivo de proteção de sobrecorrente. Porém, o objetivo principal ainda é a proteção que o relé pode oferecer, a qual será discutida nas próximas transparências.
A aplicação mais simples destes relés são em alimentadores radiais. Nesse contexto, o relé pode prover proteção de sobrecorrente trifásica (51) e proteção de neutro (51N) como também proteções adicionais de retaguarda.
Estas proteções de retaguarda são do tipo local e remota, com lógica de falha de disjuntor (50BF) provendo back-up local e proteção de sobrecorrente de seqüência negativa (46) provendo back-up remoto.
Enquanto a proteção de sobrecorrente pode ser ajustada para realizar a função de proteção de sobrecarga, há benefícios óbvios para se utilizar uma proteção dedicada de imagem térmica (49).
Em linhas de transmissão é frequentemente difícil detectar faltas de circuito aberto devido aos baixos níveis de corrente envolvidos e efeitos da carga. No sentido de resolver este problema, o relé disponibilizando a função de proteção de fase aberta (46BC).
Uma característica de grande importância da maioria das faltas em linhas de transmissão é o fato de serem curtos-circuitos de natureza transitória. Desta forma, a aplicação da
função de religamento automático (79) proverá benefícios consideráveis em termos de continuidade de serviço.
Nenhuma das proteções acima mencionadas requer o uso de um TP, porém, se existe algum disponível este poderá ser conectado ao relé para fornecer valores adicionais de medição e auxiliar no diagnóstico da falta.
Este exemplo mostra uma aplicação do relé em um alimentador com transformador. Os requisitos do relé do lado de alta do transformador são similares àqueles mostrados no exemplo anterior. No entanto, aqui podemos ver um uso específico da proteção de sobrecorrente de seqüência negativa (46) onde ela é aplicada para prover proteção de retaguarda de faltas a terra no lado de baixa do transformador.
A proteção do lado de baixa do transformador destaca as proteções de detecção de falta a terra dos relés da série P140. Dos TC's de linha, o relé obtém as correntes para a proteção de sobrecorrente trifásica (51), internamente o relé calcula a corrente para a proteção de neutro (51N) e para a proteção de falha de disjuntor (50BF).
O TC (SBEF) de neutro provê proteção de terra auxiliar (51SBEF) e em conjunto com os TC's de linha, proteção de terra restringida (64). Caso necessário, proteção de alta impedância de terra restringida também pode ser provida pelo relé ao invés do método de baixa impedância mostrado neste exemplo.
Esta opção de proteção de falta a terra está disponível devido às três fontes de medição de corrente de seqüência zero: através do cálculo interno utilizando as informações de corrente dos TC's de linha, ou de duas entradas dedicadas de medição de corrente de falta à terra (sendo uma delas projetada para aplicações sensíveis). 
Como no exemplo anterior, nenhuma das proteções acima mencionadas utiliza uma entrada de TP, no entanto benefícios podem ser obtidos se o relé possuiu uma conexão a um TP. 
Alimentadores em paralelo são freqüentemente aplicados para garantir a continuidade do fornecimento no caso de uma falta permanente em um dos alimentadores. Este arranjo conduz a algumas exigências específicas de proteção que são destacadas no exemplo acima de alimentadores em paralelo.
No caso de uma falta, por exemplo, no lado BT, é imperativo que somente o alimentador envolvido na falta seja desconectado. Este comportamento pode ser assegurado pela ação rápida da proteção de sobrecorrente direcional de fase (67) e da proteção de sobrecorrente direcional de neutro (67N), ambas disponíveis no relé P141 que aqui aparece instalado no lado da baixa do transformador.
Uma característica importante das faltas direcionais a terra, está em suas capacidades de polarização: podemos utilizar polarização por tensão residual ou por tensão de seqüência negativa. Contudo, ainda assim podemos aplicar neste exemplo as proteções não-direcionais de sobrecorrente de fase (51), sobrecorrente temporizada de neutro (51N), proteção de sobrecorrente standby (51SBEF) e proteção de terra restringida (64).
As transparências anteriores não mencionaram especificamente os arranjos de aterramento, mas sim consideraram implícita a existência de um sistema solidamente aterrado ou com baixa resistência de aterramento uma vez que consideraram sempre os método comuns de detecção de corrente de falta à terra (51N, 51SBEF).
Outros métodos de aterramento também são de uso comum nos sistemas elétricos e as exigências da proteção de falta à terra também são cobertos pela série P140.
Quanto menor a tensão do sistema, mais pronunciado é o efeito da resistência de falta, resultando em corrente de faltas baixas, deste modo, a detecção de faltas com altas resistências de falta torna-se mais difícil.
No entanto, muitos sistemas de distribuição adotam algum sistema de aterramento para limitar o valor da corrente de falta a terra. Métodos como resistência de aterramento, bobina de Petersen ou sistemas isolados tornam mais difícil a detecção de faltas à terra.
Características especiais dos relés de proteção são freqüentemente utilizadas para superar estes problemas. Veremos a seguir os tipos de proteção que são aplicadas de acordo com os diferentes métodos de aterramento.
Sistema Solidamente aterrado
Em sistemas solidamente aterrado a proteção de neutro utilizada é a proteção stardard de corrente. Nos relés da série P140, os elementos standards das proteções de falta a terra são duplicados (no menu do relé encontramos estas unidades sob os nomes de "Earth Fault 1 - EF1" e "Earth Fault 2 - EF2".
A unidade EF1 opera em função da corrente de falta a terra que está sendo diretamente medida do sistema; ou por meio de um TC exclusivo na conexão de terra de sistema ou por uma conexão residual dos três TC's de linha. A unidade EF2 opera em função da corrente residual calculada interiormente através do somatório das três correntes de fase medidas.
Sistema com impedância de aterramento
Para limitar os danos de uma falta a terra, o nível da corrente de falta a terra é freqüentemente limitado para valores inferior ao nominal da carga. Ainda que esta solução seja benéfica de um ponto de vista do sistema, de um ponto de vista de proteção isto cria algumas dificuldades. Faltas à terra ainda podem ser detectadas monitorando a corrente, mas esta operação pode requerer uma unidade mais sensível de sobrecorrente (51SEF).
Alternativamente podemos aplicar uma proteção baseada no deslocamento da tensão de neutro, já que durante a falta à terra haverá o aparecimento de uma tensão residual significativa (dependendo da impedância de aterramento) que pode ser medida por um elemento de tensão (59N). 
Sistema aterrado através de Bobina de Petersen
Trata-se de um arranjo particular onde a reatância da bobina de aterramento (bobina de Petersen) é sintonizada com a capacitância da rede para constituição de um sistema ressonante.
Isto provê melhorias significativas para sistemas que sofrem um grande números de faltas de característica passageira e que podem sofrer auto-extinção. Contudo, a aplicação da Bobina de Petersen acarreta em uma absoluta diminuição da corrente de falta à terra.
Em função desta diminuição da corrente, aplicamos a proteção Wattmetrica para a detecção da falta (67W). E assim como para um sistema com alta impedância de aterramento, também o método de deslocamento de tensão de neutro pode ser aplicado.
Outro tipo de proteção aplicado em sistemas com aterramento através da Bobina de Petersen é a proteção Direcional.
Sistema isolado
Podemos ter ainda um sistema intencionalmente isolado. Neste tipo de sistema, as proteções do tipo direcional (67N) e de deslocamento de tensão de neutro são aplicáveis.
A seguir podemos ver uma tabela resumo com as funções presentes em cada modelo da série P140.
Como foi mencionado anteriormente, vemos que basicamente os modelos são os mesmos, a diferença fundamental entre eles está nas funções de religamento e sincronismo.
Além disso o modelo P143 possui um maior número de entradas e saídas digitais que os modelos P141 e P142.
Na seqüência iremos discutir mais detalhadamente cada uma das funções presentes nos relés da série P140.
A proteção de sobrecorrente do relé P140 foi desenvolvida para ser tão flexível quanto possível. Ela possui quatro estágios independentes. Cada um dos quatro estágios possuem ajustes para correntes de pickup, tempo e direcionalidade. O primeiro e segundo estágios podem ser configurados com características de tempo inverso (IDMT) ou tempo definido (DT). Já terceiro e quarto estágios podem somente ser configurados com caracterÍsticas de tempo definido (DT).
Em aplicações onde a função direcional é requerida, a atuação pode ser configurada tanto para atuação direta como também reversa e esta configuração é independente por estágio, ou seja, cada estagio pode ser configurado com ou sem direcionalidade e se a direcionalidade é reversa ou direta.	
Um ponto importante referente ao elemento direcional é método de polarização. Sob condições de faltas trifásicas a tensão do sistema pode reduzir consideravelmente o que poderia comprometer
a atuação do relé. Porém, o relé exige somente uma tensão de 0,5V para operar corretamente. No caso de uma perda total do sinal de tensão essa é armazenada na memória do relé, durante o período de pré-falta, de modo que a tensão memorizada será utilizada para a polarização da unidade direcional. Para isso o relé grava a informação de tensão em um período de até 3,2s e utiliza essa informação para o disparo direcional, o que garante a correta atuação da função direcional, mesmo nas condições mais severas.
Desenvolvido com a experiência adquirida da linha K, os relés da série P140 foi construído com uma flexibilidade ainda maior o que faz com que possa ser aplicado em uma grande diversidade de esquemas elétricos. O que inclui entradas digitais de bloqueio e saídas de disparo independentes por estágio, em adição aos dois estágios de característica de tempo inverso comentados anteriormente.
A seguir é apresentado um gráfico que ilustra a transparência anterior. Podemos notar os quatro estágios de configuração, sendo os dois primeiros com características de tempo inverso e os dois últimos com características de tempo definido.
 Nesta transparência são apresentadas as curvas IEC
	- SI	– Curva Normalmente Inversa
	- VI	– Curva Muito Inversa
	- EI	– Curva Extremamente Inversa
	- LTS	- Curva Tempo Longo Inversa
Nesta transparência são apresentadas as curvas IEEE
	- MI	– Curva Moderadamente Inversa
	- VI	– Curva Muito Inversa
	- EI	– Curva Extremamente Inversa
	- I	- Curva Normalmente Inversa
	- SI	- Curva Tempo Curto Inversa
Os relés da série P140 têm um pacote completo de elementos de detecção de falta à terra para uma grande variedade de sistemas, tanto aterrados como não aterrados.
Conforme visto anteriormente, para cada método de aterramento, devemos optar por proteções específicas de detecção da falta à terra. Além dos métodos discutidos, o relé também tem duas opções de para detecção de falta à terra restringida: baixa impedância (Z Low) ou impedância alta (Z High).
Dos métodos acima citados de detecção de falta à terra, várias combinações são possíveis utilizando as entradas disponíveis de TC's. Partindo da conexão dos TC's de linha é possível calcular internamente a corrente de falta à terra ou alternativamente, medida através de uma entrada específica para o fechamento do neutro.
Se uma proteção mais sensível é necessária, então um TC de neutro específico pode ser usado e pode ser conectado a uma entrada de corrente sensível (a IN sensível). Todos estes elementos podem ser direcionais quando polarizados apropriadamente.
Quando estamos trabalhando com um sistema aterrado através de uma bobina de Petersen, podemos então utilizar a proteção wattmétrica que, por sua vez, mede a corrente de falta através da entrada de corrente de neutro sensível.
Além destes métodos de detecção de falta à terra, os relés da série P140 podem também prover proteção de falta à terra utilizando o princípio de alta impedância, ou o princípio de baixa impedância.
Na seqüência iremos ver cada um dos métodos de detecção de falta à terra disponíveis nos relés da série P140.
Nesta transparência são apresentadas as curvas IEC
	- SI	– Curva Normalmente Inversa
	- VI	– Curva Muito Inversa
	- EI	– Curva Extremamente Inversa
	- LTS	- Curva Tempo Longo Inversa
A proteção de Falta à Terra, de maneira similar a proteção de sobrecorrente, possui quatro estágios independentes. Cada um dos quatro estágios possuem ajustes para correntes de pickup, tempo e direcionalidade. O primeiro e segundo estágios podem ser configurados com características de tempo inverso (IDMT) ou tempo definido (DT). Já terceiro e quarto estágios podem somente ser configurados com caracterÍsticas de tempo definido (DT).
Em aplicações onde a função direcional é requerida, a atuação pode ser configurada tanto para atuação direta como também reversa e esta configuração é independente por estágio, ou seja, cada estagio pode ser configurado com ou sem direcionalidade e se a direcionalidade é reversa ou direta.
A polarização do elemento direcional pode ser selecionado de duas formas:
	- Tensão Residual
	- Tensão de Seqüência Negativa.
Nesta transparência são apresentadas as curvas IEEE
	- MI	– Curva Moderadamente Inversa
	- VI	– Curva Muito Inversa
	- EI	– Curva Extremamente Inversa
	- I	- Curva Normalmente Inversa
	- SI	- Curva Tempo Curto Inversa
Este exemplo mostra a aplicação de um único relé P140 para prover um esquema completo de proteção de falta à no lado de BT de um transformador.
TC's de Linha (por exemplo 1000/1A): 
Proteção de falta à terra não direcional disponível prover proteção de falta à terra para faltas a jusante. Proteção de falta à terra direcional ajustada para "olhar" para o transformador de modo que o transformador em falta será desconectado, e ainda assim continuar alimentando as cargas através do alimentador são (já que o outro transformador permanecerá em funcionamento).
TC de neutro (por exemplo 200/1A): 
Proteção auxiliar de falta à terra (Standby) não direcional, que provê proteção de retaguarda para o lado da BT do transformador e proteção de falta à terra restrita do enrolamento de BT em circuito do relé com baixa impedância (Z low) . Permite ajuste de relações de TC's e nenhum componente externo é requerido para estabilidade ou para proteção contra sobretensões no secundário.
Quando a proteção de falta à terra restrita em circuitos do relé com alta impedância (Z High) for preferida, necessitaremos de um TC de neutro adicional que possua a mesma relação de transformação que os TC's de linha. 
Polarização: 
Com respeito à polarização do elemento direcional de falta à terra, os relés da série P140 provêem benefícios consideráveis. Normalmente, o sinal de polarização para os elementos de falta à terra é obtido da medida de tensão residual. No entanto a tensão residual pode ser muito pequena para algumas condições de falta. Porém, nos relés P140 é possível selecionar que o método de polarização seja feito com base na tensão de seqüência negativa. Desta forma, contornamos o problema de termos tensão residual insuficiente para a polarização durante a falta. Este método de polarização alternativo só pode ser usado pelos elementos de falta à terra standards e não está disponível para proteção de falta à terra que usa corrente sensível. Contudo, em sistemas onde a proteção de corrente sensível é utilizada, geralmente não temos problema com a magnitude da tensão residual e podemos utilizar adequadamente a polarização por tensão residual.
Falta à terra restrita em circuito do relé com Alta Impedância (REF Z High)
Como podemos observar na representação do circuito, a função de detecção de falta à terra restrita é utilizada para prover proteção no trecho compreendido entre os dois TC’s e deve ser ajustada para não atuar quando a falta for externa a eles. Ou seja, ela irá proteger o enrolamento secundário do transformador.
O princípio de detecção de falta a terra restrita quando o circuito do relé possui uma alta impedância pode ser melhor explicado considerando um esquema diferencial onde um TC é saturado para uma falta externa, como mostrado no esquema acima. Neste esquema temos que:
IF = Corrente de falta secundária
RCT = Resistência secundária do enrolamento do TC
RL = Resistência do condutor entre o relé e o TC
RST = Resistência de estabilização
RR = Resistência do relé
Zm = Impedância de magnetização
VS = Tensão no Circuito do Relé
IS = Corrente no Circuito do Relé (ajuste)
Aqui estamos considerando a pior condição de falta, onde um dos TC’s encontra-se completamente saturado para a falta externa.
Se o circuito do relé é considerado com uma impedância muito alta, a corrente do secundário produzida pelo TC saudável fluirá pelo TC saturado. Desprezando a impedância de magnetização do TC saturado (Zm), a tensão máxima no circuito do relé será igual à corrente de falta secundária multiplicada pela impedância da malha (RL3 + RL4 + RCT2). Temos então que:
VS = IF (RCT + 2 RL )
Para que a corrente resultante pelo relé (IS) seja menor que o ajuste feito no relé, devemos ajustar a impedância global do seu circuito. Como apenas a impedância introduzida pelo relé é relativamente baixa, um resistor série deve ser conectado ao circuito do relé, conforme mostrado na figura acima. O valor deste resistor, RST, é calculado pela fórmula a seguir.
	RST = VS - RR
		IS
Adicionalmente ao resistor RST , podemos inserir também um metrosil não linear no circuito, de modo a limitar a tensão de pico do secundário do circuito quando existir uma falta interna aos TC’s.
Para garantir que a proteção irá atuar rapidamente durante uma falta interna, os TC’s utilizados para a operação da proteção devem possuir o “joelho” da curva de saturação em pelo menos quatro vezes o valor de VS (4VS).
Abaixo podemos ver as conexões necessárias do relé aos TC's para prover proteção de falta à terra restrita quando o circuito do relé possui uma alta impedância. Uma conexão diferencial externa é usada entre os TC’s de linha e o TC de neutro na entrada de corrente de neutro sensível. É nesta conexão que devemos ligar a resistência de estabilidade (RST).
A entrada para o TC de neutro fica então livre para, ou ser usado em uma conexão residual dos TC's de linha ou para conexão de um TC exclusivo.
Para calcular a corrente de polarização (Ibias) o relé faz a média da corrente de fase de maior valor com a corrente de neutro devidamente escalada conforme a fórmula abaixo:
	Ibias = [(I de maior valor de IA, IB ou IC) + (IN x fator de escala)]/2 - ARRUMAR
	Onde: Fator de escala = Relação do TC de Neutro/Relação do TC de linha
Já a corrente diferencial (Idif) é calculada pela soma fasorial das correntes de fase e da corrente de neutro (também devidamente escalada):
	Idif = IA + IB + IC + (IN x fator de escala) - ARRUMAR
Como podemos ver na representação da característica de operação da proteção de faltas à terra restrita para relés com circuitos de baixa impedância, quanto maior a corrente de polarização, maior deverá ser a corrente diferencial para o ponto cair na área de atuação e desta forma fazer o relé atuar.
A característica é composta por dois trechos com constantes para definir a sua inclinação configuráveis pelo usuário.
Para o primeiro trecho, temos o ajuste K1 (dado em porcentagem). Este trecho é aplicado para corrente de polarização de até Is2 (também ajustado no relé). O valor de K1 ajustado para proporcinar uma ótima sensibilidade para faltas internas é de 0%. No entanto, para compensar erros inerentes ao TC, o valor de K1 deve ser aumentado.
O valor de K2 é aplicado para corrente de polarização de valores maior que Is2 e é tipicamente ajustado em 150%.
Resumindo, os valores de Is1, Is2, K1 e K2 são ajustados pelo usuário no relé. Os valores tipicamente usados (e recomendados) são:
Is1 = 20%In
Is2 = 100%In
K1 = 20%
K2 = 150%
Proteção de Sobretensão Residual (Deslocamento de Neutro)
Em um sistema trifásico equilibrado e saudável, a soma das tensões de fase é igual a zero, como é a adição de três vetores equilibrados a 120° um ao outro. Porém, quando uma falta à terra acontece no sistema, este equilíbrio é afetado e uma tensão residual é produzida. Essa tensão poderia ser medida, através do secundário de três TP's com conexão em delta aberto.
Nos relés da série P140 a tensão residual é calculada internamente, a partir das três tensões de fase.
Sistema em condições normais
FIGURA (ARRUMAR)
Condição de Falta (Fase A)
FIGURA (ARRUMAR)
A detecção de uma tensão residual é um meio alternativo para a descoberta de faltas à terra que não requer qualquer medida de corrente. Este fato pode ser particularmente vantajoso em sistemas com alta impedância de aterramento ou em sistemas isolados.
A proteção de sobretensão residual é aplicada de modo a detectar uma falta que acontece em qualquer local do sistema e, conseqüentemente deve coordenada com outras proteções de falta à terra.
O elemento de sobretensão residual (ou deslocamento de neutro - NVD) dos relés da serie P140 possui dois estágios. Cada um destes estágios possui ajustes de tensão e de temporização independentes.
O primeiro estágio da proteção pode ser ajustado com característica de tempo inverso ou de tempo definido, enquanto o segundo estágio pode apenas ser ajustado com característica de tempo definido.
Na grande maioria das faltas que podem ocorrer no sistema elétrico, os relés de proteção atuarão corretamente e habilitarão a condição de retorno para a operação normal depois de alguma ação corretiva (manual ou automática). Porém, nenhum sistema é 100% seguro e falhas podem ocorrer tanto no sistema elétrico como nos sistemas de proteção. Na transparência a seguir são apresentadas duas considerações importantes.
Primeiramente se considerarmos o nível de falta no lado de baixa do transformador, limitado a um valor de aproximadamente 2kA na base de 11kV e admitindo nenhuma impedância de fonte. Se por qualquer razão a proteção do transformador não atua, é necessário limpar a falta através da fonte. Porém devido ao número grande de alimentadores o relé do gerador poderá não será sensibilizado pois a corrente de falta, para ele, poderá não atingir seu pick-up.
Outra consideração no caso de uma falta à terra, dependendo da ligação do transformador, a falta pode não ser detectada pela proteção da alta do transformador.
Um outro cenário de difícil detecção de faltas está em um sistema bastante interconectado. Nestes sistemas pode ser praticamente impossível isolar a falta uma vez que muitos alimentadores estarão contribuindo com uma parte da potência transferida para a falta, não ultrapassando seus pick-ups de corrente.
Estas considerações provam que relés de proteção de sobrecorrentes comuns podem não proteger eficientemente sistemas com características particulares de operação. 
Os problemas destacados anteriormente, podem ser resolvidos através da utilização de uma das duas técnicas que serão apresentadas a seguir:
Proteção de Sobrecorrente restringida por Tensão (51V)
	Esta função utiliza uma faixa de tensão para reduzir o ajuste do pick-up do elemento de corrente, o que faz com que a proteção seja, de maneira automática, mais sensível. Este método é relativamente simples, porém é necessário que se tenha uma amostra de tensão durante a falta, o que nem sempre ocorre. Esta função pode ser uma alternativa para a correta coordenação em sistemas bastantes interconectados ou em alimentadores muito longos onde a sensibilidade pode ser um problema em dispositivos de sobrecorrentes normais, uma vez que estes alimentadores tem alta impedância e conseqüentemente correntes baixas.
Proteção de Sobrecorrente de Seqüência Negativa
	Em sistemas onde a amostra de tensão durante as faltas pode não existir, a proteção de sobrecorrente de seqüência negativa pode ser uma melhor opção. Tipicamente esta função seria ajustada em 20% sobre qualquer valor de corrente de seqüência negativa, com valore de tempo ideais para que se possa coordenar com as proteções de desbalanceamento de fase. Porém esta proteção pode exigir estudos mais profundos para determinar as distribuições de correntes de seqüência negativas durante as faltas. A essa função também podem ser adicionados elementos direcionais para o uso em sistemas interconectados onde o fluxo pode ser bidirecional.
Os relés P140 possuem a lógica de falha de disjuntor incorporada. Dois estágios são selecionáveis para permitir o re-trip do disjuntor envolvido na falta e o trip de um disjuntor a montante, disjuntor este que alimenta a falta.
Normalmente a Falha de Disjuntor é iniciada internamente pelas proteções de sobrecorrente de fases ou de falta à terra, embora seja possível o arranque da proteção via proteção externa através de entrada digital.
A lógica de Falha de Disjuntor utiliza elementos rápidos de sobrecorrente com tempo de reset de 15ms.
Quando usado em lógicas de bloqueio, devido ao fluxo continuado de corrente, o contato
configurado como falha do disjuntor, normalmente, também continuaria atuado. Porém, uma das características da lógica de falha de disjuntor é o reset do contato após o tempo de falha (previamente configurado), para desta forma ser coordenada com a proteção de backup.
A proteção de sobrecarga tem seu algoritmo e operação desenvolvidos para aplicações em plantas onde as condições de falta são de baixa intensidade. Normalmente os relés de sobrecorrente são desenvolvidos para atuarem em faltas bastante altas em relação aos valores nominais de operação.
Sobrecargas são condições onde a corrente de falta está entre 20 e 30% da corrente nominal e podem ser sustentáveis por longos períodos de tempo sem causar danos significativos aos equipamentos do circuito. A sobrecarga também pode ser um evento cíclico que depende da hora do dia etc. e portanto um grau de “esfriamento” também deve ser considerado para essa proteção. Em geral, pode se dizer que a proteção de sobrecarga proverá somente uma faixa muito limitada de sobrecorrente.
Uma vez que se defina que a proteção de sobrecarga seja necessária para um determinado circuito, normalmente, um dispositivo térmico, que meça a real temperatura do circuito, é utilizado. Na linha de relés P140 esta medida de temperatura é modelada internamente, por meio de uma função exponencial, esfriando e aquecendo conforme a solicitação de corrente da carga. Esta característica exponencial, geralmente tem uma constante de aquecimento/resfriamento dependendo da planta em que é aplicada, porém os relés P140 tem uma constante adicional para aplicações em transformadores onde poderão ser parametrizadas constantes diferentes para temperaturas de óleo e enrolamento.
Este gráfico ilustra o efeito de se usar uma constante de tempo dual, tipicamente na aplicação de transformadores isolados a óleo. As constantes de tempo duais modelam o aquecimento do óleo (constante de tempo longo) para baixas condições de carregamento e ainda modelam o aquecimento dos enrolamentos do transformador (constante de tempo curto) para condições de sobrecargas mais severas. No gráfico podemos ver as duas características simples plotadas separadamente, como também a característica dual.
Para também suprir as necessidades de proteções das atuais instalações, os relés da linha P140 também agregam funções de proteção de tensão. Embora os sistemas sejam susceptíveis a variações de tensão, seja por problemas de regulação, seja por variações de carga, os elementos de tensão dos relés são principalmente utilizados para a detecção de tensões de faltas. Para atender as mais diversas condições de faltas de tensão dos sistemas elétricos, são disponíveis, nos relés da linha P140, dois estágios de sub e sobretensões, um estágio de alarme para condições de problemas de regulação prolongados e variações de carga, como também um estágio para trip sob condições de falta.
A aplicação da proteção de tensão é bastante dependente da filosofia dos clientes e das práticas adotadas. Porém seria típico, para as proteções de sub e sobretensões, a medição das tensões de linha, uma vez que desta forma uma grande quantidade de ocorrências nos sistemas são cobertas, exceto as faltas severas entre fase e terra.
Geralmente, o disparo pode se dar caso apenas uma das três tensões estiver fora de seus limites operacionais, no entanto, em algumas circunstâncias pode ser desejável que o disparo somente aconteça no caso das três tensões estarem fora do limites de operação.
Cada elemento de tensão tem a ele um tempo de delay associado. Este tempo pode ser ter característica de tempo definido ou características de tempo inverso. A característica de disparo instantâneo também é disponibilizada caso seja necessária.
O desenvolvimento dos elementos de tensão foi realizado de maneira tal que se tenha o máximo de flexibilidade para atender as mais diversas necessidades e filosofias de proteção de sistemas elétricos.
Quando tratamos de plantas com máquinas elétricas girantes, sejam elas motores ou geradores, a proteção simples de tensão pode não ser suficiente. Em plantas como estas, itens como módulo de tensão, seqüência de fases e equilíbrio angular entre fases, são fatores importantes na mantenabilidade destes sistemas, contudo as proteções convencionais de tensão não são capazes de monitorar estas três grandezas elétricas. Por esses motivos os relés P140 possuem um elemento de sobretensão de seqüência negativa.
No caso de um desequilíbrio de fases, rápido e severo, em uma planta com máquinas giratórias, essa falta precisa ser eliminada o mais rápido quanto possível para que maiores danos não sejam causados as máquinas. Componentes de seqüência negativa na forma de onda da tensão de alimentação fornecem a medida do desbalanceamento, ao qual, se detectado, pode ser usado para a atuação de alarme para permitir uma ação corretiva ou até mesmo efetuar um trip.
Em aplicações onde a seqüência de fases é importante, em pontes rolantes por exemplo, o elemento de tensão de seqüência negativa pode ser usado para o bloqueio de fechamento de disjuntores, no caso de uma seqüência de fases incorreta.
Com a implementação dos sistemas de potencia, foi verificado que o maior número de faltas que ocorrem nos sistemas são os curtos-circuitos. Entre os tipos de curtos-circuitos, os que envolvem a terra são os mais comuns. A atual tecnologia de proteção detecta facilmente estes tipos de falta. Todavia, os curtos-circuitos não são os únicos tipos de falta que exigem sistemas de proteção.
Um tipo de falta que ocorre com uma freqüência menor, porém que requer o uso de sistemas de detecção é Fase Aberta. Estas faltas podem ocorrer no rompimento de condutores, má operação do sistema com a abertura de uma única fase ou na operação de fusíveis. Infelizmente as faltas de fase aberta não são facilmente detectáveis uma vez que não estão associadas a nenhum tipo de aumento de fluxo.
Métodos de identificação existentes são precários quanto ao quesito sensibilidade e a implementação de algoritmos mais complexos torna inviável economicamente o desenvolvimento desta proteção. A abertura de uma fase, no entanto, provoca um desbalanço e um nível de corrente de seqüência negativa irá surgir e esta corrente pode ser detectada.
É possível então associar um elemento de sobrecorrente de seqüência negativa para detectar esta condição. Porém em uma linha com um baixo carregamento a corrente de seqüência negativa poderia ficar muito próxima ou até mesmo inferior a corrente nominal do circuito, resultando na não operação dos elementos de sobrecorrente de seqüência negativa.
Erros dos transformadores de corrente e desbalanceamentos de carga podem dificultar ainda mais a correta operação da proteção de fase aberta. O relé incorpora um elemento que mede a relação de negativo para positivo das correntes de seqüência (2/1). Isto acentua a sensibilidade das faltas em relação a utilização de somente a componente de seqüência negativa (desde que a relação entre seqüências positiva e negativa seja relativamente constante com a variação de carga) .
Sugestão para a Sobrecorrente de Seqüência Negativa:
	Qualquer condição de falta desequilibrada conduzirá a um aumento da corrente de seqüência negativa. Para que não se tenha uma atuação indevida, o ajuste da atuação da proteção de sobrecorrente de seqüência negativa precisa ser ajustado para um nível de carga nominal. Como resultado, sob condições de carga baixa o relé pode não ser sensível o bastante para a detecção da falta.
Lógica de Sub/Sobrecorrente Combinada:
	Durante a condição de fase aberta uma das fases terá uma condição de subcorrente enquanto que as outras duas continuarão com a atual carga nominal. Para monitorar esta condição o elemento de subcorrente deveria ser fixado em um valor de ajuste menor que carga mínima atual. Os elementos de sobrecorrente deveriam ser fixados em ajustes ligeiramente mais altos, mas ainda menores que carga mínima. Infelizmente, debaixo de condições carregando pesadas, ou onde há um nível
de carga de intermédio, pode não haver nenhuma amostra suficiente na corrente da “fase quebrada”, resultando em nenhuma operação da lógica.
	A proteção de Fase Aberta nos relés P140 é baseada em uma medida da relação de seqüência negativo para corrente de seqüência positiva. Debaixo de falta de Fase Aberta condicionada a esta relação, fornecerá um nível de sinal relativamente alto o que fornece melhores condições a uma operação mais consistente do relé. É recomendado que uma vez parametrizado o relé, sejam executados testes durante o processo de comissionamento monitorando níveis de correntes de seqüências reais, durante condições de carga de máxima. Isto habilitará uma relação de I2/I1 previamente calculada, o que permitirá uma margem satisfatória e poderá ser fixada então no ajuste do relé.
Virtual winding:
The virtual winding is designed to operate on the sum of phase currents from two real windings. In case of an assignment to the virtual winding the elements of the corresponding function group operate on total transformer input or output current when cts from two breakers in a ring bus or breaker-and-a-half configuration are used, eliminating the effect of circulating bus current flowing through both breakers.
Virtual winding:
The virtual winding is designed to operate on the sum of phase currents from two real windings. In case of an assignment to the virtual winding the elements of the corresponding function group operate on total transformer input or output current when cts from two breakers in a ring bus or breaker-and-a-half configuration are used, eliminating the effect of circulating bus current flowing through both breakers.
A maioria das funções de proteção é baseada em informações vindas de TC’s, portanto essa informação deve ser confiante para que o sistema de proteção atue corretamente. É então prudente que alguns tipo de supervisão desta informação seja implementada, para que seja possível alarmar ou até mesmo bloquear a proteção no caso de detecção de erros de medição.
No momento de uma falta no circuito secundário do TC, ou no próprio TC, acontecerá um desequilíbrio de correntes e por conseqüência uma componente residual poderá ser detectada. Se esta corrente residual é monitorada, um alarme pode alertar para que uma ação corretiva seja toma o mais rápido possível.
Podemos fazer o seguinte questionamento: Como é que os relés irão distinguir que esta corrente residual é devida à falha no circuito dos TC’s e não devida a uma falta no sistema elétrico a que os TC’s estão conectados?
A resposta a esta pergunta está no monitoramento das tensões. No caso de uma falta no sistema além da corrente residual ocorrerá, de maneira simultânea, um desequilíbrio de tensões e uma conseqüente tensão residual. Este fato é usado para a Lógica de Supervisão dos TC’s assegurando assim que desequilíbrios originados por faltas válidas não sejam incorretamente alarmados como problemas nos TC’s.
Resumindo os comentários acima, a supervisão dos TC’s procura um desbalanço de correntes (corrente de seqüência zero) sem a presença de um desbalanço de tensões (tensão de seqüência zero) para dar partida a um alarme ou bloqueio. Quando a Lógica de Supervisão de TC’s á habilitada, automaticamente são habilitadas as funções de Fase Aberta, Falta a Terra e Sobrecorrente de Seqüência Negativa. Além dos alarmes, pode ainda ser configurado um registro de evento para as atuações da lógica de supervisão dos TC’s.
Se for detectada a perda de uma das três fases sob condições de carga, isto pode ser devido a um problema nos circuitos dos TP’s ou devido a uma perda de fase do sistema de potencia.
A lógica de Supervisão dos TP’s dos relés P140 distingue entre os dois tipos de faltas citados acima, conferindo se a perda de tensão é acompanhada por uma alteração das correntes medidas pelos TC’s.
No caso de uma abertura monopolar do Disjuntor, resultará na abertura de uma das fases, neste caso a Lógica de Supervisão dos TP’s é inibida pela Lógica de Estado do Disjuntor.
Considerando que o Disjuntor do Sistema de Potencia está fechado e que os fusíveis dos TP’s estão rompidos (ou disjuntor dos TP’s aberto). A lógica de funcionamento da supervisão dos TP’s descrita anteriormente não funcionaria corretamente no instante de um fechamento de disjuntor sob falta.
Primeiramente imaginemos o fechamento do disjuntor em condições normais. O disjuntor fechado é uma condição satisfeita na lógica de supervisão, como a corrente no circuito é normal (não tem variação condizente com a tensão que, neste caso, não está sendo medida, ou seja, não se trata de uma falta) atende outra condição e os fusíveis rompidos atendem a ultima condição para o alarme de falha de TP’s e bloqueio das funções de tensão.
Imaginando agora a condição de fechamento do Disjuntor sob uma falta trifásica. Neste caso teríamos novamente a condição de disjuntor fechado satisfeita, mais a condição de não variação de corrente (apesar da corrente ser uma corrente de falta, esta corrente não é também condizente com a tensão, pois não está sendo medida) também satisfeita aliados aos fusíveis rompidos teríamos o mesmo alarme e bloqueio das funções de tensão, porém estas condições requerem um Trip.
Para solucionar este problema um elemento de sobrecorrente é agregado a lógica de Supervisão de TP’s. Assim, como mostra a figura uma corrente condiciona o alarme da função de Falha de TP’s. A corrente de ajuste deverá ser parametrizada com um valor acima da corrente nominal, porém abaixo de qualquer condição de falta de sobrecorrente. Deste modo no caso de um fechamento sob falta a Função de Supervisão dos TP’s discriminará esta falta como sendo uma condição de Trip e não de falha de TP’s.
Os artigos atuais relatam que em sistemas de potência a corrente solicitada na energização possui valores maiores que as correntes nominais de operação dos circuitos. Considerando que os sistemas de potencia necessitam ser energizados, em tecnologia de relés mais antigos a corrente de ajustes destes deveria ser ajustada em valores mais altos para que fosse possível a energização dos sistemas. Isso acarreta em uma perda de sensibilidade dos relés, tendo desta forma uma proteção de certa forma não muito eficiente e precisa. A primeira geração de relés numéricos, este problema foi resolvido com um ajuste colocado para o período de energização.
Nos relés da linha P140, tem-se mesma funcionalidade sem o uso de um grupo de ajustes adicional. Esta lógica é provida mediante o aumento da corrente de ajuste por um período de tempo pré-especificado. Esta lógica, além de atender os problemas de ajustes dos relés no período de energização dos sistemas, ainda agrega mais benefícios para outras aplicações.
A função de carga fria tem os mesmos ajustes das funções de sobrecorrente e falta a terra. Deste modo é possível ajustar a corrente para valores mais baixos para, por exemplo, prover proteção contra fechamento sobre falta.
Alternativamente, onde o relé é aplicado no lado de alta de transformadores é possível que sejam elevados, momentaneamente, os ajustes de qualquer elemento de falta à terra para valores maiores que os níveis de corrente de inrush. Depois da energização os valores dos ajustes voltam aos valores nominais restabelecendo a sensibilidade da proteção para os valores nominais de operação.
Esta técnica permite a remoção das resistências de estabilidade.
Proteção de Bloqueio de Sobrecorrente
Esquemas de proteção de bloqueio de sobrecorrente tornaram-se uma técnica para melhorar os tempos de eliminação da falta e reduzir o número de níveis de ajustes requeridos. Esta prática tornou-se comum com o desenvolvimento de relés numéricos que têm disponíveis contatos de entradas de start e de bloqueio de lógicas.
No diagrama abaixo, podemos ver um arranjo de bloqueio utilizado para prover um esquema de bloqueio que permitirá liberação de falta rápida de faltas na barra sem a necessidade de proteção exclusiva de proteção da barra.
FIGURA (ARRUMAR)
Normalmente, se uma falta
acontecesse em quaisquer dos alimentadores, o relé associado àquele alimentador arrancaria sua função de proteção e ativaria um sinal de bloqueio para um elemento rápido do relé localizado na entrada do sistema. Porém, se a falta ocorresse na barra, o relé dos alimentadores não arrancariam e nenhum sinal de bloqueio seria recebido pelo rel;e da entrada, liberando a atuação rápida da proteção de modo a eliminar a falta o mais rapidamente possível. Este arranjo também seria interligado à lógica de falta de disjuntor tal que, no caso de uma falha de um disjuntor de um dos alimentadores, o sinal de bloqueio seria removido para permitir que o relé da entrada efetuasse o trip no seu disjuntor associado para isolar a falta.
Uma vez que este esquema utiliza as entradas digitais do relé, também é necessário supervisionar a tensão auxiliar utilizada para a ativação destas entradas. No caso de uma falta na alimentação da tensão auxiliar, um sinal de alarme é ativado no relé, que pelo esquema lógico poderia ser usado para bloquear qualquer elemento de falta de sobrecorrente que poderia vir a operar inadvertidamente.
Lógica de Sobrecorrente Seletiva
A Lógica de sobrecorrente seletiva é uma facilidade empregada em algumas instalações em preferência à lógica de bloqueio de sobrecorrente. Em vez de bloquear completamente a operação de qualquer elemento, a ativação da entrada digital associada à função, simplesmente acarreta um aumento na temporização ajustada para a função de sobrecorrente. 
Esta lógica provê a capacidade de alterar a temporização das unidades três e quatro de sobrecorrente de fase, falta à terra e elementos de falta à terra sensíveis.
Embora os relés possam ser programados por um usuário com uma lógica específica de um cliente utilizando o editor de lógicas PSL, os relés também contém muitos esquemas de lógicas pré-definidos, um dos quais, de forma completa, é o esquema de religamento automático.
É sabido que, em sistemas de potência, 80% das ocorrências de faltas em linhas de transmissão/distribuição são ocorrências temporárias. Estas ocorrências são eliminadas após um determinado tempo de desligamento do sistema de potencia.
Estas faltas temporárias são predominantemente, faltas entre uma fase e terra, principalmente devido a raios que caem sobre a linha (faltas transitórias) e faltas entre fases, devido a vegetação ou animais que encontram-se próximos das linhas (faltas semipermanentes). Neste último caso tempos adicionais podem ser necessários para que o corpo envolvido na falta termine de queimar, eliminando o curto-circuito entre fases, para que a linha volte a ser reenergizada.
Com o desenvolvimento dos sistemas de potencia, cada vez mais se busca a diminuição das paradas e dos tempos de não-fornecimento da energia para os consumidores. Devido a legislações que foram sendo criadas no decorrer deste desenvolvimento a busca pela continuidade de fornecimento se tornou ainda maior, uma vez que multas podem ser aplicadas pela interrupção dos sistemas de fornecimento de energia elétrica. Ao mesmo tempo também existe a busca de se reduzir custos operacionais e desta forma operar o maior número de circuitos possíveis com o menor número de pessoas.
Desta forma a lógica de religamento automático, quando aplicada, trás benefícios para os consumidores, pois os índices de interrupção do fornecimento diminuem, como também para fornecedores uma vez que reduzem seus custos operacionais.
Tradicionalmente, os relés para a função de religamento eram relés dedicados para somente esta função. Embora as características de hardware serem relativamente as mesmas para cada aplicação, as filosofias exigidas pelos clientes resultam em um grande número de modelos de relés de religamento com diferenças sutis entre modelos. Qualquer lógica completa de religamento deve ser então satisfatória para a maioria das aplicações e ser tão flexível quanto possível. Adotando esta idéia dois modelos de religamento foram implementados nos relés da linha P140:
P142:
Este modelo incorpora os religamentos mono e tripolares. Cada tentativa de religamento tem seu próprio tempo “morto” (tempo durante o qual a linha permanece desenergizada para a dispersão dos gases ionizados do ar na região da falta) antes de uma tentativa de religamento. Até quatro estágios de religamento estão disponíveis e podem ser disparados por qualquer função de sobrecorrente de fases ou falta a terra (excluindo REF e wattmétrica). Várias opções de bloqueio também estão disponíveis que usam o religamento para bloquear operações de proteção de fases. Este tipo de religamento é usualmente aplicado em alimentadores radiais.
P143:
Este modelo incorpora todas as funções do modelo P142 com algumas funções adicionais de coordenação, linha-viva e cheque de sincronismo. Portanto este relé é usualmente aplicado a jusante onde seja necessário coordenação com equipamentos a montante.
The simplest application of these relays is to plain radial feeders (either cable or overhead line based). In this scenario, the relay can provide three phase overcurrent(51)and earth fault(51N) protection as well as additional back-up protection facilities. This back-up protection is of the local and remote type, with CB fail logic (50BF) providing local back-up and negative phase sequence overcurrent(46) providing remote back-up. Whilst the overcurrent protection may be set to provide a limited degree of overload protection, there are obvious benefits from using the dedicated thermal overload protection(49). On overhead lines it is often difficult to detect open circuit faults due to the low current levels involved and the effects of load. In an attempt to solve this problem, an innovative method of broken conductor detection is used(46BC). On overhead lines most fault occurrences are short-circuit faults and are transient in nature. As such, correct application of auto-reclose(79) will provide considerable benefits in terms of continuity of supply.
None of the aforementioned protection and control facilities require the use of a VT. However, if one is available this may be connected to the relay in order to provide the additional measurement and fault diagnostic facilities.
Although the provision of function like autoreclose may help improve the continuity of supply, some faults may be permanent and the line may have to be disconnected. In this situation, it is important that the location of the fault is determines as soon as possible.
The MiCOM 40 Series relays used to protect lines and have both CTs and VTs, also have an integral fault locator. The sampled data from the analogue input circuits is written to a 12 cycle cyclic buffer.
Os P140 Relés Gerenciadores de Alimentador provêem uma proteção altamente integrada, medição e pacote de controle para prover a maioria das funções que provavelmente serão requeridas em qualquer alimentador. Porém, devido a este grau alto de funcionalidade, deve ser esperado que um número grande de ajustes precisarão ser realizados. É então nossa tarefa como o fabricante simplificar o processo de parametrização ao máximo possível. 
A Simplificação da parametrização é alcançada através de três métodos; 
Menu de configuração
A primeira coluna do Menu é usada para eliminar qualquer elemento de proteção desnecessário para a aplicação. Por exemplo, se proteção de subtensão não é requerida, ela pode ser desabilitada na coluna de configuração, e toda os parâmetros referentes aos elementos de subtensão serão removidos automaticamente do Menu.
Desta maneira, o Menu é atualizado com as funções que realmente estão sendo utilizadas em determinada aplicação. A coluna de configuração também provê a habilidade para manipular os grupos de ajustes múltiplos. A cópia de ajustes entre grupos é possível, como também seleção do grupo de ajustes ativo.
Ambas as ações transferem ajustes, de maneira inicial, para um arquivo temporário, e não são usados até que a ação seja confirmada. Os ajustes de fábrica programados são armazenadas
em memória. Dentro do Menu de configuração há a facilidade para recuperar estes ajustes e aplicá-los ao relé.
Comunicações Locais
Na parte frontal do relé existe uma porta serial RS-232 DB-9 para comunicação local. As informações do relé podem ser obtidas através desta porta utilizando um computador portátil com o software devidamente instalado. Esta comunicação dá acesso a todas as funcionalidades do relé, como também pode ser utilizada para restaurar os dados de oscilografias armazenados no relé.
Software de Configuração
Um pacote de software foi especialmente desenvolvido para os ajustes e configurações dos relés P140. Este software (MiCOM S1), embora desenvolvido para parametrizar as configurações dos relés de maneira off-line, também inclui um módulo de configuração de lógicas (PSL) para permitir que o usuário desenvolva as lógicas de operação conforme sua própria filosofia atendendo assim as mais diversas aplicações e concessionárias. Neste módulo também poderão ser alterados os descritivos dos Menus para que estes estejam de acordo com a terminologia usual de cada região.
Outros softwares de configuração poderão ser utilizados, desde que possuam os mesmos padrões de comunicações e protocolos, porém o acesso poderá ser limitado e algumas das funcionalidades poderão não funcionar.