Teleproteção de Redes Elétricas

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Sistemas de Proteção e Medição
Teleproteção de Redes Elétricas
Em função da complexidade dos Sistemas de Energia a serem
monitorados, ocorre a necessidade de exercer um controle sobre
informações críticas, como sinais de proteção dos sistemas elétricos e
identificação da origem de falhas.
CONCEITO:
Teleproteção é um método de proteção de
linha, através de relés de proteção e meios
de comunicação, no qual um defeito interno
é detectado e determinado comparando-se
as condições do Sistema nos terminais do
circuito protegido, utilizando canal ou canais
de comunicação
A teleproteção é um método de proteção de linha, através de relés de
proteção e meios de comunicação, no qual um defeito interno é detectado
e determinado comparando-se as condições do Sistema nos terminais do
circuito protegido, utilizando-se canal ou canais de comunicação.
Podemos citar algumas variações da definição anterior, quando de 
soluções específicas, como:
*Proteção de reatores “shunt” em linhas;
*Desligamentos automáticos para evitar condições operacionais
anormais;
*Proteção dos transformadores conectados em linhas, sem disjuntores;
*Proteção de retaguarda na falta de disjuntores.
A escolha adequada do esquema de teleproteção depende de alguns
fatores:
* Comprimento da linha;
* Tipo de proteção empregada;
* Características do sistema de Potência;
* Tempo de desligamento exigido para a linha;
* Tipo do canal de telecomunicação;
* Filosofia da Concessionária local de energia
Para se efetivar um religamento automático quando da abertura 
de um terminal de linha, várias condições devem ser observadas:
• A atuação da Proteção deve ter ocorrido em condições de defeito
na linha protegida, isto é, o religamento automático nào deve ser
permitido para atuações de retaguarda;
• Natureza do defeito. Às vezes exige-se que o religamento ocorra
apenas para defeitos fase-terra, evitando religamentos para defeitos
fase-fase. A probabilidade de que defeitos fase-terra sejam fugitivos
(e não permanentes) é maior.
• O disjuntor deve ser adequado para religamento automático, sem
atingir limite de potência de interrupção. 
• Tentativas de Religamento. Geralmente utiliza-se apenas uma
tentativa de religamento para linhas de alta tensão, bloqueando o 
mesmo após a segunda abertura do disjuntor.
• Tempo de extinção do arco. O tempo necessário para extinção após
abertura da linha depende do comprimento, tensão e demais
características. Este tempo conta-se da abertura do último disjuntor
até o fechamento automático do primeiro.
• Tempo morto. O intervalo em que a linha fica sem transportar
energia. Este influi diretamente na estabilidade do Sistema de 
Potência.
A Teleproteção deve executar
a supervisão/comando do sistema, 
por intermédio de um meio de 
comunicação . 
A Comunicação entre os
equipamentos de teleproteção é 
bidirecional e do tipo ponto a ponto.
Para atender essa função, é necessária a monitoração dos relés, dimensionando-se 
essas informações para as unidades de aquisição de dados, com o objetivo do levantamento 
da "seqüência de eventos" e análise das ocorrências, bem como o conhecimento da atuação 
das proteções, uma vez que é necessário a identificação dos detalhes da contingência. 
No esquema da figura, para sermos seletivos, a proteção de 
“A” seria ajustada para alcançar em torno de 90% da linha, neste caso, 
para defeito em 1, o mesmo somente será eliminado após um tempo 
razoavelmente longo, perdendo-se portanto em rapidez. 
Na prática, dispõe-se de seis esquemas básicos de teleproteção, definidos de 
acordo com a característica da zona de impedância (subalcance ou sobrealcance) 
que fará a partida da transmissão do sinal no relé. Na tabela abaixo (ORDAGCI, 
2010), apresenta várias nomenclaturas comumente usadas na literatura técnica para 
descrição desses esquemas.
Transferência Direta de Disparo por Subalcance
A lógica do esquema de Transferência Direta de Disparo por Subalcance é
mostrada na Figura. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de 
subalcance FZ1 em cada terminal da LT e apresenta uma interface de 
telecomunicação com duas funcionalidades de transmissão (TX1 e TX2) e duas 
funcionalidades de recepção (RX1 e RX2).
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
A aceleração no disparo do disjuntor local não terá sucesso para faltas além do
alcance de zona 1 se o disjuntor remoto estiver aberto ou o canal de 
telecomunicação inoperante. Neste caso, as unidades de medida stand alone de 
sobrealcance temporizadas, fornecerão a respectiva proteção de retaguarda. 
Porém, existe a probabilidade de disparo errôneo para faltas externas ainda 
dentro do alcance de zona 2.
Transferência Permissiva de Disparo por Subalcance
A lógica do esquema de Transferência Permissiva de Disparo por Subalcance é
apresentada na Figura 2.2. Observa-se que esta lógica utiliza duas unidades 
de medida em cada terminal da LT, uma de subalcance FZ1 e outra de 
sobrealcance FZ2. Este esquema apresenta uma interface de telecomunicação 
com uma única funcionalidade de transmissão (TX) e recepção (RX).
As unidades de medida FZ1 e FZ2 comumente utilizam as funções de proteção
de distância na detecção de faltas entre fases. Para detecção de faltas fase-terra 
ambas unidades empregam tanto as funções de distância como as funções de 
proteção direcional de sobrecorrente. A parametrização das unidades FZ1 deve 
garantir a superposição de zonas no trecho central da LT.
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
Transferência Permissiva de Disparo por Sobrealcance
A lógica do esquema de Transferência Permissiva de Disparo por Sobrealcance é
mostrada na Figura. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de 
sobrealcance FZ2 em cada terminal da LT e apresenta também uma interface de
telecomunicação duplex sem redundância.
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
As unidades de medida FZ2 comumente empregam as funções de proteção de
distância na detecção de todo tipo de falta. Porém, para obter maior sensibilidade na
detecção de faltas fase-terra, utilizam-se também as funções de proteção direcional 
de sobrecorrente.
A lógica do esquema de Aceleração de Zona é apresentada na Figura 2.4. 
Observase que esta lógica utiliza uma unidade de medida de subalcance FZ1 
em cada terminal da LT, com capacidade de estender seu alcance quando 
receber o sinal de TRIP do terminal remoto. Este esquema também apresenta 
uma interface de telecomunicação duplex sem redundância.
Aceleração de Zona
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
As unidades de medida FZ1 comumente usam as funções de proteção de
distância na detecção de faltas entre fases e faltas fase-terra. A parametrização 
destas unidades deve garantir a superposição de zonas no trecho central da LT.
Comparação Direcional por Bloqueio
A lógica do esquema de Comparação Direcional por Bloqueio é mostrada na 
Figura .Observa-se que esta lógica utiliza duas unidades de medida em cada 
terminal da LT, uma direta de sobrealcance FZ2 e outra reversa de bloqueio 
FB. Este esquema também apresenta uma interface de telecomunicação 
duplex sem redundância.
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
As unidades de medida FZ2 e FZB comumente utilizam as funções de proteção
de distância na detecção de faltas entre fases. Para detecção de faltas fase-terra, 
ambas as unidades empregam tanto as funções dedistância como as funções de 
proteção direcional de sobrecorrente.
Comparação Direcional por Desbloqueio
A lógica do esquema de Comparação Direcional por Desbloqueio é apresentada na
Figura 2.6. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de 
sobrealcance FZ2 em cada terminal da LT e apresenta também uma interface de 
telecomunicação com uma funcionalidade para transmissão e outra para recepção.
Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada 
a seguir:
As unidades de medida FZ2 comumente empregam as funções de proteção de
distância na detecção de todo tipo de falta. Porém, para obter maior sensibilidade 
na detecção de faltas fase-terra utilizam-se também as funções de proteção 
direcional de sobrecorrente.
Meios de Transmissão
Os principais meios de transmissão empregados pelos sistemas de
telecomunicação nos esquemas de teleproteção são:
• Fio piloto.
• Onda portadora em linhas de potência (PLC – Power Line Carrier),
• Enlaces microondas.
• Enlaces de fibra ótica.
• Enlaces via satélite.
Historicamente, os enlaces de rádio microondas e PLC foram amplamente
utilizados na teleproteção baseada em sinalização. Porém, a preferência
pelos esquemas de teleproteção que possibilitam usar as próprias linhas de
transmissão como meio de comunicação permitiu aos enlaces PLC se
destacarem dentre essas tecnologias. No entanto, nos últimos anos a
evolução na tecnologia de proteção numérica e a substituição dos cabos
pára-raios convencionais por cabos OPGW (Optical Ground Wire) que
possuem em seu interior várias fibras óticas, é uma alternativa na
telecomunicação em sistemas elétricos. Como consequência disso, vem
ocorrendo uma substituição gradativa dos enlaces convencionais.
Estrutura do Esquema de Teleproteção
O CIGRÉ (2000) representa a estrutura geral do esquema de teleproteção 
segundo ilustrado na Figura. Nesta estrutura destacam-se três níveis hierárquicos, 
quais sejam: proteção, teleproteção e telecomunicação. Cada nível está associado 
aos diferentes equipamentos e/ou componentes que interagem no funcionamento 
do esquema de teleproteção.
Observa-se na Figura acima que as interfaces tipo (a) entre os níveis de
proteção e teleproteção de ambos extremos da estrutura, estabelecem as
fronteiras do sistema de teleproteção. Da mesma forma, as interfaces tipo
(b) entre os níveis de teleproteção e telecomunicação de ambos extremos
da estrutura, estabelecem as fronteiras do sistema de telecomunicação.
No entanto, considera-se importante enfatizar que, o arranjo de um
esquema de teleproteção e suas diferentes interfaces, dependerá se a
teleproteção é ou não uma função integrada ao equipamento de proteção.