Esquemas Lógicos Proteção

Prévia do material em texto

ENGENHEIRO DE 
ELÉTRICA 
SISTEMAS 
INTEGRADOS DE 
AUTOMAÇÃO E 
PROTEÇÃO DE 
SUBESTAÇÕES 
JOSÉ RAIMUNDO LIMA JÚNIOR 
PLANO – AULA 6 – 06/05/2015 
 Apresentar os tipos de IEDs utilizados no sistema integrado de 
automação e proteção em subestações; 
 
 Apresentar conceitos básicos para o entendimento das lógicas de 
automação da proteção em IEDs; 
 
 Discutir a lógica de intertravamentos de equipamentos manobra de 
pátio: seccionadoras e disjuntores; 
 
 Apresentar um exemplo prático do esquema discutido; 
 
 Discutir a lógica de SOTF (“Switch-onto-fault”). 
 
IED 
IED 
 Automação é a ação de controlar automaticamente os sistemas 
elétricos de potência com o auxilio de dispositivos de controle, 
proteção, medição (monitoramento) e supervisão. (Schweitzer 
Laboratories, INC); 
 
 Um sistema de automação, portanto, é basicamente composto por 
elementos que fazem a proteção dos equipamentos, o controle de 
chaves seccionadoras e disjuntores, a medição (monitoração) de 
grandezas elétricas e a supervisão do estado de todos os 
equipamentos presentes em campo (SE ou Usina); 
 
 
IED 
IEDs (Intelligent Electronic Devices) 
 
DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE (IED) é um 
dispositivo microprocessado (ou microcontrolado) com 
funções de processamento digital de sinais (DSP), proteção 
(comparadores), controle (“PLC”), medição, registro de 
ocorrências (“buffer” de grandezas monitoradas), 
comunicação, entre outras. 
 
 
IED 
 
 IEDs principais em subestações ; 
 
 Relés Digitais; 
 Unidades de Controle ou Controladoras de Bay; 
 Registradores Digitais de Perturbação. 
 
IED 
Relés Digitais ou Numéricos 
 
 
 
 
 
 
 
São IEDs que têm a função de perceber condições anormais no 
sistema elétricos e tomar decisões, mediante ajustes pré-definidos 
pelo engenheiro de proteção, de modo a automaticamente 
controlar dispositivos em campo (disjutores, normalmente) e enviar 
informação da ocorrência a outros IEDs (controladoras e RDPs). 
 
 
IED 
Relés Digitais ou Numéricos 
 
 Principais Funções de Proteção 
 
- Proteção de Sobrecorrente: 50/51-A/B/C/N (+67) 
- Proteção de Distância: 21-A/B/C/N (+85, +67) 
- Proteção Diferencial: 87-T, 87-G, 87-L e 87-B 
 
 Outras funções: 
- Teleproteção; 
- Religamento Automático; 
- SOTF (Switch-onto-Fault) ou Line-check: Fechamento manual sob falta; e 
- Weak-Infeed; 
IED 
Controladoras de Bays (vãos) e RTU (Remote Terminal Units) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São IEDs que recebem sinais do campo, traçando uma imagem do estado 
dos contatos auxiliares e sensores. Possuem capacidade de programação, 
a fim de gerar lógicas de comando e intertravamento, principalmente. São 
equivalentes aos CLPs da automação industrial. As RTU tornaram-se 
obsoletas com o advento das controladoras. 
 
IED 
Controladoras de Bays (vãos) e RTU (Remote Terminal Units) 
 
 Principais Funções: 
- Controle (predominantemente); 
- Check de Sincronismo (25); 
- Medição; 
 
 Arquitetura 
 
 Semelhante ao relé digital de proteção no que diz respeito ao processamento 
digital e estimação fasorial. Realiza as funções de verificação de sincronismo, 
comando e controle dos equipamentos de pátio e medição de grandezas 
(Potência, fator de potência, etc). 
 
IED 
Controladoras de Bays (vãos) e RTU (Remote Terminal Units) 
 
 Função de Controle 
 
As UCs são os dispositivos que garantem a automação da 
subestação. Possuem funções de controle como: 
 Intertravamento de chaves seccionadoras; 
 Seleção de Comando (Local/Remoto); 
 Manobra do Disjuntor de Transferência 
 Bloqueio/Liberação do Religamento Automático (A/R); 
 Disjuntor Pronto (Pressão e SF6 OK); e 
 Lógica de Bloqueio 
IED 
Controladoras de Bays (vãos) e RTU (Remote Terminal Units) 
 
 Função de Check de Sincronismo para Fechamento Manual 
 
 
 
 
 
 
 
As UCs são os dispositivos que garantem que o disjuntor comandado pelo sistema 
de proteção, do qual faz parte, feche por comando manual respeitando diferenças 
adequadas de tensão, ângulo e frequência (entre seus terminais). 
IED 
Controladoras de Bays (vãos) e RTU (Remote Terminal Units) 
 
 Exemplo: 
A flexibilidade das UC digitais 
permite que correções de 
defasagem angular e erros dos 
Tis sejam compesandos via 
software, substituindo os antigos 
transformadores auxiliares. 
IED 
Registradores Digitais de Perturbação (RDPs) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São IEDs com alta capacidade de amostragem de sinais 
analógicos (V e I) e digitais (estados de chaves, disjuntores, dos 
relés, etc), assim como de armazenamento, permitindo o registro, 
para análise futura, de sinais gerados durante perturbações; 
 
IED 
Registradores Digitais de Perturbação (RDPs) 
 
 Principal Função: 
 
 Armazenar medições de grandezas analógicas e digitais antes, durante 
e, se possível, após a falta; 
 Sequencial de Eventos; 
 Localização de Defeito; 
 
 Arquitetura 
 Diferentemente do relé digital de proteção, o RDP possui capacidade de 
processamento superior (tipicamente frequências de amostragem entre 
15 e 30 kHz), pois não divide seu processamento com outras funções 
que não sejam de medição/monitoração; 
IED 
Registradores Digitais de Perturbação (RDPs) 
 
 Função de Registro de Oscilografia 
 
 É parametrizado para “disparar” (trigger), registrando 
grandezas analógicas e digitais pré-determinadas; 
 Gera arquivos em formato padronizado (independente 
de fabricante) denominado COMTRADE. 
 O formato COMTRADE é aberto em softwares 
proprietários do fabricantes (visualizadores). 
DIAGRAMAS LÓGICOS 
(PARTE 1) 
INTRODUÇÃO 
 A automação de sistemas elétricos, particularmente de subestações, 
é realizada através de lógicas integradas de proteção e controle 
implantadas nos IEDs; 
 
 As lógicas dos IEDs são realizadas por equacionamentos booleanos 
em que as variáveis são: 
 As entradas e saídas digitais; 
 
 Os pontos internos (“flags”) aos IEDs associados às funções de 
proteção e controle; 
 
 As saídas de comparadores (entre ajustes e medições). 
 
INTRODUÇÃO 
 Os IEDs executam diversas lógicas suporte para os processos de 
proteção e controle, mas que possuem importância vital nestes 
processos; 
 Exemplo: Lógica de Pólos Abertos (“Pólos Mortos”) 
INTRODUÇÃO 
 Lógica de Pólos Mortos 
Fonte: Manual SEL421 
INTRODUÇÃO 
 A elaboração das lógicas de automação exige o conhecimento do 
controle, entradas e saídas binárias e das informações que são 
ativadas quando da partida das funções de proteção; 
 
 O projeto lógico de automação e proteção deve ser realizado tendo 
em conta as interações com os diversos equipamentos que devem 
constar no projeto executivo funcional; 
 
 É necessário o conhecimento prévio de análise de projetos 
funcionais. 
 
 
INTRODUÇÃO 
 As lógicas de controle são usadas para: 
 Substituir as tradicionais chaves de controle do painel; 
 Eliminar a fiação entre o relé e a Unidade Terminal Remota (UTR); 
 Substituir os tradicionais relés de selo biestáveis (“latching relays”); 
 Substituir as tradicionais lâmpadas de sinalização do painel. 
 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO DE 
SECCIONADORAS E DISJUNTOR 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Os intertravamentos são necessários para evitar que as 
seccionadoras sejam comandadas sob condição de carga; 
 
 Para cada arranjo da subestação, há uma lógica específica que 
contemplaas diversas possibilidades de manobras; 
 
 Para cada equipamento do vão, existem condições diferentes que 
devem ser analisadas nas lógicas de intertravamento. 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Como referência, considerar uma subestação de 138 kV, com 
arranjo de barra principal e transferência, apresentada abaixo: 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Neste tipo de arranjo, fazem parte da lógica de intertravamento: as 
seccionadoras de barra, de linha, de aterramento e de transferência, 
além dos disjuntores do vão e de transferência; 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora do lado da barra; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora do lado da barra 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora do lado da linha; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora do lado da linha; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora de bypass; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Seccionadora de bypass; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico – Disjuntor; 
 
 
LÓGICA DE INTERTRAVAMENTO 
 Diagrama Lógico 
 
 
EXEMPLO 
SE PIRIPIRI (CHESF) 
 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA 
(“SWITCH-ONTO-FAULT”) 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF) 
 
 A lógica de fechamento sobre falta é destinada às situações de 
fechamento de um disjuntor sobre um defeito já existente [1]; 
 
 Um exemplo de fechamento sobre falta é o fechamento de um 
disjuntor com um aterramento temporário, utilizado pelas equipes de 
manutenção; 
 
 Este curto-circuito deverá ser eliminado imediatamente, sem 
temporização, e ainda bloquear o religamento automático; 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF) 
 
 A lógica de SOTF permite selecionar os elementos de proteção que 
devem dar “trip”. Geralemnte são escolhidas as funções de distância 
e sobrecorrente; 
 
 Há um tempo associado à detecção de linha aberta para a efetiva 
ativação do SOTF; 
 
 A lógica de SOTF é habilitada através da abertura tripolar 
(monitoramento do contato auxiliar do disjuntor) e/ou pelo 
monitoramento do sinal de comando de fechamento do disjuntor. 
 OBS: a detecção da abertura pode ser realizada tanto por contato 
como por medição de grandezas. 
 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF) 
 Lógica de SOTF 
 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF) 
 Lógica de SOTF 
 
LÓGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF) 
 Lógica de SOTF 
 
 [1] Tutorial de diagramas lógicos de esquemas de 
proteção e controle; SEL, revisão 2. 
REFERÊNCIAS