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Proteção Digital © Clever Pereira
 
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INTRODUÇÃO 
À PROTEÇÃO DIGITAL 
 
1. MOTIVAÇÃO 
 
; Atualmente a oferta de relés digitais é extensa e têm 
desempenho igual ou superior aos relés convencionais 
 
; Desafio imposto aos profissionais da área: assimilar e utilizar 
esta nova tecnologia o mais rápido possível 
 
; Objetivo do Curso: expor de maneira simples e objetiva os 
conceitos fundamentais da PROTEÇÃO DIGITAL de modo a 
orientar na sua escolha e aplicação. 
 
2. CONSIDERAÇÕES INICIAIS 
 
; Técnicas de proteção digital surgiram no final da década de 60, 
quando vários pesquisadores desenvolveram diversos 
algoritmos de proteção, inicialmente para LT’s. 
; Estes trabalhos tiveram que aguardar literalmente o 
desenvolvimento adequado dos computadores digitais no que 
se refere à capacidade de computação e a custos para sua 
aplicação prática. 
; Tal desenvolvimento só foi alcançado com o advento dos 
microprocessadores, o que tornou possível a competição a 
níveis comerciais com os relés analógicos convencionais. 
; Classificação dos Relés de Proteção quanto a sua construção: 
(a) Eletromecânicos : partes móveis, contatos fixos e 
móveis, mancais, eixos, bobinas, mecanismos, etc 
(AE, IE, BMIP, etc) 
(b) Estáticos : não possuem partes móveis (válvulas, 
diodos, transistores, AO’s, CI’s) 
 
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3. HISTÓRICO 
 
(a) DESENVOLVIMENTO CRONOLÓGICO 
 
; RELÉS ELETROMECÂNCOS 
 
1901 - Sobrecorrente de Indução 
1908 - Diferencial 
1910 - Direcional 
1921 - Distância (tipo impedância) 
1937 - Distância (tipo MHO) 
 
 
; RELÉS ESTÁTICOS 
 
n PRIMEIRA GERAÇÃO (valvulados) 
 
1925 - Piloto (Comparação Direcional / Carrier) 
1930/40 - Vários relés a válvulas 
1948 - Distância 
 
o SEGUNDA GERAÇÃO (transistorizados) 
 
1949 - Piloto (Comparação de Fase) 
1954 - Distância 
1959 - Sobrecorrente (versão comercial) 
1961 - Distância (versão comercial) 
 
p TERCEIRA GERAÇÃO (CI’s) 
 
1960/70 - Vários relés 
 
q QUARTA GERAÇÃO (microprocessados) 
 
1969 - Distância (LT); 
1972 - Diferencial de Barra e Trafo; 
1973 - Diferencial de Gerador e Integração das funções 
de controle e proteção; 
1980 - Sobrecorrente de tempo inverso e Medições 
fasoriais para estimação de estado; 
1982 - Localizadores de falta; 
1983 - Piloto com fibra ótica; 
1984 - Registro digital de faltas; 
1987 - Proteção Adaptativa; 
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(b) PRIMEIRO ARTIGO TÉCNICO : PROF. ROCKEFELLER (1969) 
 
; Lançou as bases do “Computer Relaying” 
 
; Este artigo se adiantou à sua época uma vez que: 
Æ Computadores de grande porte eram muito caros 
Æ Pequenos computadores não possuíam capacidade 
adequada de cálculo ou memória para execução das 
tarefas relacionadas à proteção 
 
(c) PRINCIPAIS PESQUISADORES : 
 
Prof. Morrison : Austrália - 1970 
Prof. Poncelet : França - 1970 
Prof. Cory : Imperial College - Inglaterra - 1970 
Profs. Walker e Tudor : Univ. of Missouri - EUA - 1970 
Prof. Hope : Univ. of Calgary - 1971 
Prof. Sachdev : Univ. of Saskatchevan - Canadá - 1972 
Prof. Romamoorty : Índia - 1972 
Prof. Phadke : AEP - 1975 
 
(d) PRINCIPAIS COMPANHIAS : 
 
WESTINGHOUSE (PRODAR 70) 
PACIFIC GAS AND ELECTRICITY CO. 
AMERICAN ELECTRIC POWER CO. (AEP) 
GENERAL ELECTRIC 
PHILADELPHIA ELECTRIC CO. 
BONEVILLE POWER ADMINISTRATION (BPA) 
PENNSYLVANIA POWER AND LIGHT CO., ETC 
 
 
(e) PRINCIPAIS ENTIDADES : 
 
IEEE (POWER SYSTEM RELAYING COMMITE) 
IEE, CIGRÉ 
 
 
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(f) FILOSOFIA : 
 
; Inicial : minicomputador executando todas as funções de 
proteção dentro da subestação 
 
; Atual : microprocessadores dedicados trabalhando em 
paralelo 
 
 
3. VANTAGENS DA PROTEÇÃO DIGITAL 
 
(a) ECONOMIA 
 
; Custo da Tecnologia Digital ⇒ reduzindo 
Convencional ⇒ aumentando 
 
; CPU ⇒ relativamente baratas 
 
; Memória ⇒ muito barato 
 
; Programabilidade 
 
; Múltiplas Funções 
 
 
(b) DESEMPENHO 
 
; No mínimo igual ao dos relés convencionais 
 
; Fácil implementação de: 
¾ Ação de memória 
¾ Características de Operação Complexas 
 
; Equipamentos não requerem ajustes individuais 
 
 
 
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(c) CONFIABILIDADE 
 
; Auto-check e auto-monitoramento a baixo custo 
 
; Características não mudam com a temperatura, tensão de 
alimentação envelhecimento, etc. 
 
; Pequeno número de componentes e conexões 
 
 
 
(d) FLEXIBILIDADE 
 
; Possibilidade de atualização constante de versões: 
mudanças no projeto implicam na maioria das vezes em 
modificações no software. 
 
; Capacidade quase ilimitada de comunicação entre si, 
além da possibilidade de utilização da tecnologia de 
comunicação via fibra ótica. 
 
; Flexibilidade Funcional: capacidade de realizar outras 
funções tais como medições, controle e supervisão 
 
; Total compatibilidade com a tecnologia digital introdu-
zida nas subestações. 
 
; Capacidade de Proteção Adaptativa: parâmetros de 
operação podem ser mudados automaticamente com as 
condições do sistema elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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(c) PRODUTOS PARALELOS 
 
; Análise Transitória de Faltas: através da armazenagem 
em memória dos dados e posterior processamento. 
 
; Localização de Faltas 
 
; Multiplexação dos sinais de entrada e conseqüente 
redução do número de cabos e fios na subestação. 
 
 
 
4. LIMITAÇÕES ATUAIS DA PROTEÇÃO DIGITAL 
 
 
; Limitações nas redes de comunicações atuais diminuin-
do a capacidade de troca de informações entre as 
unidades digitais. (Melhoras com a tecnologia de fibras 
óticas). 
 
; Mudanças freqüentes no hardware dos equipamentos 
digitais dificultam rotinas de manutenção. 
 
; Predomínio da linguagem Assembly nos programas, o 
que limita a transportabilidade de um programa de relé 
de uma máquina para outra. 
 
; Dificuldade na adaptação dos relés digitais às condições 
ambientais e frente a interferências eletromagnéticas 
presentes nas subestações. 
 
 
 
 
 
 
 
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5. INTEGRAÇÃO DOS SISTEMAS DE SUPERVISÃO, 
CONTROLE, AUTOMAÇÃO E PROTEÇÃO 
 
 
 
 
 
NÍVEL I 
Æ funções de medição, controle, automação e proteção 
Æ informações de/para equipamentos da SE 
Æ comandos de controle de/para equipamentos da SE 
Æ funções de diagnóstico 
Æ facilidades para comunicação homem-máquina 
Æ comunicações com o nível superior 
 
NÍVEL II 
Æ funções de suporte aos processadores no NÍVEL I 
Æ coleta, processamento e armazenamento de dados 
Æ análise de seqüência de eventos 
Æ facilidades para comunicação homem-máquina 
Æ comunicações com os níveis I e III 
 
NÍVEL III 
Æ ações de controle a nível de sistema 
Æ coleta e processamento de dados 
Æ análise de seqüência de eventos e outros 
Æ montagem de registros oscilográficos 
Æ elaboração de relatórios 
Æ organização das comunicações com os níveis I e II 
Æ proteção adaptativa