Sistema de Proteção Diferencial de Corrente e Automação de Linhas SEL- 311L

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1 Sistema de Proteção Diferencial de Corrente e Automação de Linhas SEL- 311L Relés Diferenciais com Restrição no Plano Alfa Propiciam Maior Sensibilidade, Segurança e Velocidade Características e Benefícios Principais Sincrofasores. Melhore a percepção do operador sobre as condições do sistema. Use dados em tempo real para visualizar os ângulos de carga, melhorar a análise de eventos e fornecer as medições dos estados. Segurança e Confiabilidade. A característica de restrição no plano alfa propicia segurança para saturação de TCs e assimetria do canal. Sensibilidade da Proteção. O diferencial de corrente de seqüência-negativa e a restrição no plano alfa propiciam sensibilidade sem comprometer a confiabilidade durante faltas externas. Velocidade da Proteção. Tempo de operação dos elementos de fase menor que 1 ciclo para somente quatro vezes o valor de pickup mínimo. Disparo Monopolar. Melhore a estabilidade do sistema usando disparo monopolar opcional através dos elementos diferenciais e distância (Zona 1). Proteção de Backup Incluída com Amplos Recursos. Quatro zonas de proteção de distância, elementos de sobrecorrente direcional e uma lógica de religamento com quatro tentativas estão incluídas como padrão. Fácil Aplicação. Selecione as relações dos TCs e o ID do canal: o relé estará pronto para ser usado na maioria das aplicações do diferencial. Use os ajustes das aplicações para simplificar os requisitos dos ajustes de diversas configurações de linha. Segurança da Comunicação. Confiabilidade nas comunicações através do princípio hot standby para evitar a perda ou degradação da proteção quando da falha de um canal de comunicação. Isolação de 1,5 kv nos circuitos eletrônicos da comunicação do diferencial. Canal de fibra óptica para multiplexadores compatíveis com IEEE C O relé não requer que o canal principal e hot standby tenham a mesma velocidade e o mesmo atraso de comunicação. Aplicação em Três Terminais. Aplique o SEL-311L em linhas de três terminais sem comprometer a proteção mesmo na perda de um dos canais de comunicação. Compensação de TCs. Ajuste a relação dos TCs de todos os terminais conectados. A característica de restrição no plano alfa evita a operação incorreta causada por características diferentes tais como classe de tensão ou burden. Schweitzer Engineering Laboratories. Inc.

2 2 Automação. Equipe o SEL-311L com a rede de comunicação Ethernet opcional para dar suporte às comunicações IEC 61850, Telnet e FTP. Diagrama Funcional Simplificado Figura 1: Diagrama Funcional Funções de Proteção O SEL-311L inclui um sistema avançado de proteção diferencial de corrente de linha que é fácil de ser ajustado e aplicado, ao mesmo tempo em que propicia tempos de operação menores que 1 ciclo e maior cobertura para resistências de falta. Ele é adequado para proteção de qualquer linha de transmissão ou cabo subterrâneo em que haja disponibilidade de comunicação digital através de um canal de 56/64 kb ou de uma interface dedicada via fibra óptica. Permite a habilitação de até quatro zonas de elementos de backup de distância de fase e terra tipo mho mais quatro zonas de elementos de distância de terra quadrilateral. Esses elementos de distância, em conjunto com as funções de sobrecorrente, podem ser aplicados em esquemas de teleproteção e esquemas de proteção de distância com zonas temporizadas (ver Figura 1). Configurações predefinidas para aplicações típicas estão incluídas nos ajustes do relé. Essas configurações propiciam uma redução substancial nos ajustes de várias configurações de linha, com ou sem transformadores de tensão. Elementos de Proteção Os elementos diferenciais do SEL-311L comparam as componentes de fase e seqüência de cada terminal da linha, conforme mostrado na Figura 2. Uma vez que a corrente de carregamento da linha tem uma componente de seqüência-negativa muito baixa, a proteção diferencial de corrente de seqüência-negativa fornece alta sensibilidade sem comprometer a confiabilidade. Os elementos de fase propiciam proteção de alta velocidade para faltas de alta intensidade ou equilibradas. Isso permite uma operação rápida mesmo sob condições de fluxo de carga elevado, quando a estabilidade do sistema pode ser crítica.

3 3 A proteção diferencial inovadora do SEL-311L verifica a relação vetorial das correntes local ( I v L ) e remota ( I v R ) num plano complexo, conhecido com plano alfa, conforme mostrado na Figura 3, Figura 4, Figura 6 e Figura 7. Para condições de carga e faltas externas, sem erros nos TCs ou na comunicação, a relação vetorial da corrente remota pela corrente local será de 1 ou 1 180º. Erros introduzidos por TCs ou atrasos ocorridos em função de caminhos diferentes da comunicação fazem com que a relação apareça em diferentes pontos no plano de relações complexas. A característica de restrição do SEL-311L aperfeiçoa os sistemas anteriores. A região de restrição do SEL-311L envolve a falta externa ideal e o ponto da corrente de carga, levando em consideração os erros tanto da magnitude quanto do ângulo de fase. A saturação dos TCs, assimetria do canal e outros efeitos durante faltas fora da zona protegida produzem variações na magnitude e no ângulo da relação. A característica de restrição permite uma restrição adequada para essas condições e ainda detecta as faltas de alta impedância e as faltas com outfeed que ocorrem dentro da zona protegida. A região de restrição é ajustável tanto na amplitude angular quanto no alcance radial. Os algoritmos da proteção diferencial são insensíveis aos efeitos da saturação de TCs que ocorre em função de características diferentes dos mesmos nas extremidades da linha ou do fluxo remanescente dos TCs. Isso evita a abertura durante faltas passantes e permite o uso dos TCs existentes em cada extremidade da linha. As conexões de corrente do SEL-311L acrescentam uma carga (burden) muito pequena, o que permite que a proteção diferencial de corrente de linha seja adicionada aos TCs multiuso sem degradação da precisão (ver Figura 5 e Figura 6). Figura 2: Regiões de Restrição e Operação do Elemento Diferencial Figura 3: Regiões de Restrição e Operação no Plano Alfa Para características com a mesma sensibilidade, os Relés SEL-311L têm maior segurança do que a restrição porcentual, conforme pode ser visto nessa comparação no plano alfa. Figura 4: Assimetria do Canal no Plano Alfa A assimetria do canal de comunicação provoca erros no ângulo e é facilmente compensada pela característica de restrição semi-anular do SEL-311L. A restrição porcentual é menos segura.

4 4 Figura 5: Efeito da Saturação do TC na Forma de Onda Correntes no secundário do TC resultando em uma corrente diferencial falsa devida à saturação do TC em uma das extremidades da linha protegida. Figura 7: Condições do Sistema no Plano Alfa A Restrição no Plano Alfa Propicia Segurança, Mesmo com Saturação dos TCs A característica de restrição do SEL-311L supera o estado da arte na segurança dos relés diferenciais durante transitórios. A saturação de TCs durante faltas externas desloca o ponto da relação da corrente remota pela local no plano alfa. A característica de restrição absorve níveis elevados de saturação de TCs. Figura 6: Efeito da Saturação do TC no Plano Alfa Para a saturação de TC mostrada, a trajetória da relação de correntes sai do círculo de restrição porcentual ao mesmo tempo em que permanece com segurança dentro da característica de restrição semianular do SEL-311L. A restrição porcentual poderia causar atuação incorreta para esta falta. A equação a seguir fornece os critérios de seleção dos TCs para uma aplicação de dois terminais: onde: 150 (X/R + 1) I F Z B X/R é a relação X/R do sistema I F é a corrente de falta secundária, em p.u. da corrente secundária nominal Z B é a carga do TC, em p.u. da carga secundária nominal Para evitar totalmente a saturação de TCs, selecione e aplique o TC de forma que: 20 (X/R + 1) I F Z B Observe que o SEL-311L permanece seguro mesmo quando o burden do TC estiver sobrecarregado 7,5 vezes mais do que no caso que evita toda saturação de TC.

5 5 Sensibilidade e Rapidez O SEL-311L possui elementos diferenciais de seqüência-zero e seqüência-negativa de alta sensibilidade, bem como elementos diferenciais de corrente de fase de alta velocidade. Ajuste os elementos diferenciais de seqüência-zero e seqüência-negativa abaixo do valor da corrente de carga ou do carregamento da linha sem risco de atuação incorreta. O gráfico da Figura 9 mostra o tempo médio de operação, incluindo as saídas de alta velocidade, das unidades diferenciais de fase. Para aumentar a segurança quando da ocorrência de discordância de pólos, as unidades de seqüência operam mais lentamente, com um atraso aproximado de 2 ciclos. Figura 9: Tempos de Trip do Elemento Diferencial de Corrente Abertura Monopolar Neste exemplo, com um sistema de duas linhas (Figura 10), podemos ver a capacidade de transmissão de energia através da curva de estabilidade, considerando diferentes condições do sistema. Nos casos em que o sistema tem de operar perto dos limites de estabilidade, está claro que o recurso opcional de abertura monopolar do SEL-311L vai melhorar a estabilidade diante de transitórios. Figura 8: Sensibilidade para Faltas à Terra Figura 10: Diagrama de Abertura Monopolar

6 6 Figura 11: Curva de Equivalência de Áreas A abertura monopolar melhora a estabilidade conforme ilustrado pela diferença entre a Área B (para trips monopolares) e a Área B + C (para trips tripolares) (Figura 11). A diferença entre essas duas áreas é o intervalo de estabilidade extra, disponível quando for usada a abertura monopolar, se comparado com a abertura tripolar. A abertura de alta velocidade do SEL-311L complementa a abertura monopolar através da minimização do tamanho da Área A. O tempo de operação do SEL-311L, incluindo o tempo da saída, é de aproximadamente 0,75 ciclo para uma falta de alta intensidade. Proteção de Backup com Esquema Completo e/ou Somente Através de Corrente Proteção de Backup com Esquema Completo O SEL-311L incorpora todos os elementos de proteção do Relé SEL-311C. Um sistema de proteção de distância e sobrecorrente direcional completo e independente está incluído para ser usado se os transformadores de tensão estiverem disponíveis (ver Figura 12). Esses elementos operam em uma plataforma com processador independente, usando firmware e contatos separados. Uma falha do canal do 87L ou no hardware de processamento não afeta a proteção de backup. Tanto a proteção de distância com zonas temporizadas quanto a que utiliza os meios de comunicação (teleproteção) são disponibilizadas. Efetue transmissões de trip permissivo, trip direto ou o bloqueio do sinal de trip usando o canal do diferencial de corrente, comunicações MIRRORED BITS através de uma

7 7 porta serial independente, ou via chaveamento de um contato para o equipamento de comunicação. A proteção de backup mantém excelente sensibilidade usando a lógica de proteção patenteada Best Choice Ground Directional. Todas as funções do SEL-311C, tais como a lógica de controle de transgressão do limite de carga ( load encroachment ), perda de sincronismo, detecção e bloqueio na perda de potencial, e detecção de transitórios do Transformador de Tensão Capacitivo (CCVT Coupling Capacitor Voltage Transformer ) também estão incluídas. Proteção de Backup Somente Através de Corrente Aplique os elementos de proteção de backup de sobrecorrente de fase e terra do SEL-311L. Quando for usado o Ajuste de Aplicação Somente Corrente ( Current Only ), esses são os únicos elementos de backup que serão exibidos para ajuste. Três níveis de proteção de sobrecorrente instantânea/tempo-definido de fase e quatro níveis de proteção de sobrecorrente instantânea/tempo-definido de terra e seqüêncianegativa estão incluídos. Os elementos de sobrecorrente de fase, terra e seqüência-negativa de tempo-inverso também estão incluídos. Se for desejado, os elementos de backup podem ser habilitados somente após a falha nas comunicações. Figura 12: Proteção de Backup com Esquema Completo Sincrofasores O SEL-311L inclui a tecnologia de medição fasorial que fornece medições sincronizadas de fasores ao longo do sistema de potência. Essa tecnologia incorporada a um relé de proteção reduz ou elimina os custos incrementais de instalação e manutenção ao mesmo tempo em que mantém inalterada a confiabilidade do sistema. Usando a tecnologia de fasores sincronizados, incorpore, sem muito esforço, aplicações de controle atuais e futuras nos mesmos dispositivos usados para proteção e controle do sistema de potência.

8 8 Contatos de Trip de Alta Velocidade Interrompem a Corrente de Trip Seis contatos de saída de alta velocidade para interrupção de correntes elevadas são controlados diretamente pelo processador do diferencial de corrente de linha. Esses contatos podem interromper correntes de trip se os contatos auxiliares do disjuntor falharem na abertura. A proteção de backup pode utilizar os mesmos contatos de saída de alta velocidade, passando as decisões de trip de retaguarda através do processador do diferencial de corrente (ver Figura 13). Para manter a proteção de backup independente da proteção diferencial de corrente de linha, use contatos padrão (oito incluídos) controlados pelo processador da proteção de backup para abertura de retaguarda (ver Figura 14). Figura 14: Abertura do Diferencial e de Retaguarda Separadas Figura 13: Proteção Combinada de Distância e Diferencial de Corrente Figura 15: Comunicação Dual com Canal Hot Standby Comunicação Através de Canal Dual, Hot Standby Use um ou dois canais de comunicação para o diferencial de corrente entre as extremidades da linha. Para uma linha de dois terminais, o canal redundante fica no modo reserva quente ( hot standby ) até que o canal principal falhe (ver Figura 15). Não há interrupção da proteção ou atraso na abertura mesmo se ocorrer uma falta simultaneamente com a perda de um canal de comunicação (ver Figura 16).

9 9 Figura 16: Confiabilidade do Hot Standby A Comunicação Dual e o Diferencial Dual evitam a perda ou a degradação da proteção durante falha do canal. O relé monitora continuamente ambos os canais para verificar a transmissão correta de dados e o atraso do canal. Os relatórios de qualidade do canal disponibilizados pelo relé incluem a indisponibilidade a curto e longo prazo, e a temporização de ida e volta do canal ( round trip ). Use essas informações para avaliar com precisão a confiabilidade do sistema de comunicação e proteção, e fazer alterações apropriadas para obter a máxima confiabilidade do sistema. Figura 17: IEEE C37.94 O Relé SEL-311L inclui a interface para fibra óptica em conformidade com a norma IEEE C Isso propicia a interface direta entre o relé e o multiplexer via fibra óptica, evitando erros de comunicação, danos aos equipamentos e condições perigosas em função da elevação do potencial de terra. Requisitos do Canal O SEL-311L incorpora algumas opções para as seguintes interfaces do canal (selecione uma ou duas): G.703 codirecional para multiplexer EIA-422 para multiplexer para um canal de 64 kbps ou 56 kbps Fibra óptica monomodo de nm (120 km) Fibra óptica monomodo de nm (120 km) Fibra óptica multimodo para multiplexer em conformidade com IEEE C37.94 Fibra óptica monomodo modulada para multiplexer de nm em conformidade com IEEE C37.94 Figura 18: Relatório do Comando COMM A monitoração das comunicações do Relé SEL-311L reporta o desempenho de todos os canais do 87L e canais de comunicação MIRRORED BITS. Analise esses relatórios para otimizar as comunicações. Aplicação com Cargas em Derivação O SEL-311L pode ser coordenado com cargas em derivação. A diferença de corrente através de curvas de proteção de sobrecorrente ANSI ou IEC, conforme mostrado na Figura 19, permite a coordenação com a proteção da carga em derivação. Isso evita a perda da linha nos casos de uma falta na derivação, ao mesmo tempo em que fornece as medições do diferencial da linha protegida para permitir que a operação seja a mais rápida possível. Implemente esquemas de proteção com abertura do fusível ou preservação do fusível. Por exemplo, selecione uma proteção sensível e de alta velocidade para a tentativa inicial e uma abertura temporizada para a operação subseqüente ao religamento, permitindo que o fusível da linha em derivação

10 atue se a falta ainda persistir. Isso pode ser modificado para se adaptar às práticas de operação do usuário e fornecer o melhor serviço 10 possível para os consumidores finais. Este recurso é aplicável em linhas de dois e três terminais. Figura 19: Coordenação com Cargas em Derivação Os relés determinam a corrente no ponto de derivação. Os elementos de sobrecorrente usam essa corrente para coordenar com a proteção da derivação. Use a corrente de fase, corrente de seqüência-negativa e corrente de seqüência-zero para uma proteção otimizada. Linhas de Três Terminais O SEL-311L protege linhas de três terminais através da configuração peer-to-peer, usando dois canais conectados a cada relé, conforme mostrado na Figura 20, ou através do arranjo líder-remoto, em que somente um relé é conectado aos dois canais. O relé líder tem as informações das correntes de linha de todos os terminais. Ele envia um sinal de trip para as unidades remotas quando detecta que há uma falta na linha. Religamento O SEL-311L possui um religador para quatro tentativas de religamento. O estado dos elementos internos ou as entradas externas podem condicionar o religador para se adaptar a sua aplicação: Partida do religamento (ex: estado do disjuntor, tipo da falta, trip). Excitar o bloqueio ou fazer uma última tentativa (ex: entrada de comando de abertura manual ou via SCADA). Pular uma tentativa (use elementos 27/59, magnitude da corrente de falta). Interromper o ciclo permanecendo aberto durante um certo intervalo de tempo. Tempos independentes de reset do ciclo ou do bloqueio de religamento. O contador de tentativas de religamento do religador pode controlar quais os elementos de proteção que estão envolvidos em cada intervalo de religamento, tanto nos esquemas de proteção com preservação do fusível quanto nos de coordenação através de fusível das cargas em derivação ou localizadas à frente ( downstream ). Os LEDs do painel frontal supervisionam o estado do religador: Reset (RS) e Lockout (LO) Resetado e Bloqueado.

11 11. Figura 20: Conexões do Sistema de Comunicação para Proteção de Linhas de Três Terminais Lógica Stub Bus A proteção stub bus é habilitada através de uma entrada ou equação de controle SELOGIC. Nenhum dado analógico é enviado para o terminal remoto Os dados analógicos recebidos do terminal remoto são ignorados As transferências de trip do diferencial são desabilitadas Localizador de Faltas Se houver informação das tensões, o SEL-311L fornece um cálculo preciso da localização do defeito, mesmo durante períodos de fluxo substancial de carga. O localizador de faltas usa o tipo do defeito, os ajustes da impedância réplica da linha e as condições da falta para calcular a localização da mesma sem canais de comunicação, transformadores de instrumento especiais ou informações da pré-falta. Este recurso contribui para o envio eficaz das equipes de linha, propiciando o restabelecimento rápido do serviço. O relé disponibiliza as informações da localização da falta no painel frontal, nos relatórios de evento e nos sumários dos eventos. Seis Grupos de Ajustes Independentes O relé armazena seis grupos de ajustes. Selecione o grupo ativo através de um contato de entrada, comando da porta serial ou do painel frontal, ou outras condições programáveis. Use esses grupos de ajustes para cobrir uma ampla faixa de contingências de proteção e controle. Os grupos de ajustes selecionáveis tornam o SEL-311L ideal para aplicações que necessitem alterações freqüentes de ajustes e para adaptar a proteção às alterações das condições do sistema. Ao selecionar um grupo, também são selecionados os ajustes das lógicas. Figura 21: Proteção Automática Stub Bus Programe a lógica de seleção do grupo para adaptar os ajustes às diferentes condições de operação tais como manutenção da subestação, operações sazonais, contingências de emergência, carregamento, alterações da fonte e dos ajustes de relés adjacentes.

12 Software para Ajustes do Relé e das Lógicas 12 Figura 22: Tela do Software ACSELERATOR QuickSet SEL-5030 O programa do software ACSELERATOR QuickSet SEL-5030 usa o sistema operacional Microsoft Windows para simplificar os ajustes e propiciar suporte de análise para o SEL-311L. Use o ACSELERATOR QuickSet para criar e gerenciar os ajustes do relé: Desenvolva ajustes off-line com o editor de ajustes inteligente que permite apenas ajustes válidos. Desenvolva as equações de controle SELOGIC através do editor gráfico tipo arrastar e soltar e/ou editor de textos. Use a ajuda on-line para configurar os ajustes corretamente. Organize os ajustes através do gerenciador do banco de dados do relé. Carregue e restitua os ajustes usando um simples link de comunicação com PC. Use o ACSELERATOR QuickSet para verificar os ajustes e analisar os eventos: Use o simulador de lógica para testar os esquemas e os ajustes através de sinais de entrada selecionados pelo usuário ou através dos relatórios de evento. (Use também para treinamento!) Analise os eventos do sistema de potência com as ferramentas incorporadas para análise das formas de onda e dos harmônicos. Use o ACSELERATOR QuickSet para monitoração, comissionamento e testes do SEL-311L: Use a Interface Homem-Máquina (IHM) para monitorar os dados dos medidores, os estados dos contatos de saída e Relay Word bits durante os testes. Use a interface com PC para restituir remotamente os dados do desgaste do disjuntor, relatórios de interrupção, queda e oscilação de tensão, e outros dados do sistema de potência.

13 13 Medição e Monitoração Tabela 1 Capacidades da Medição Grandezas Correntes (local) I A, B, C, pol, I 1, 3I 2, 3I 0 Correntes (remota e diferença) I A, B, C, I 1, 3I 2, 3I 0 Tensões V A, B, C, S, V 0, V 1, V 2 Potência MW A, B, C, 3P, MVAR A, B, C, 3P Energia MWh A, B, C, 3P, MVARh A, B, C, 3P Fator de Potência PF A, B, C, 3P Descrição Correntes individuais de fase, polarização e seqüência para o terminal do relé local. Correntes individuais de fase e de seqüência para correntes do terminal do relé remoto, e diferença de correntes. Tensões individuais de fase para TPs conectados em estrela, e tensões de seqüência-positiva, negativa e zero. Megawatts e megavars mono e trifásicos disponíveis para TPs conectados em estrela. Megawatts-hora e megavars-hora mono e trifásicos disponíveis para TPs conectados em estrela. Fator de potência mono e trifásico; fornecendo ou recebendo. Recursos Avançados da Medição O SEL-311L tem ampla capacidade de medição, conforme mostrado na Tabela 1. As precisões das medições são fornecidas na seção Especificações na Página 29. As informações das medições são exibidas no painel frontal do relé ou são disponibilizadas via meios de comunicação através da porta serial. Use o medidor do diferencial de corrente para verificar a corrente de carregamento da linha. Compare as correntes local e remota para detectar erros na conexão dos TCs ou erros nos ajustes das relações dos TCs de qualquer um dos terminais. Se forem fornecidas tensões para o relé, as grandezas de potência e energia também estarão disponíveis. Relatórios de Evento e Registrador Seqüencial de Eventos (SER) Os Relatórios de Evento (Oscilografia) e o Registrador Seqüencial de Eventos simplificam a análise pós-falta e melhoram a compreensão das operações de esquemas de proteção simples e complexos. Eles também ajudam nos testes e na solução de problemas dos ajustes do relé e dos esquemas de proteção. Onze relatórios de evento oscilográficos com duração de 60 ciclos, vinte e dois de 30 ciclos ou quarenta e um de 15 ciclos fornecem uma resolução de 4 ou 16 amostras por ciclo para as correntes diferencial e remota de fase, para cada canal analógico local, freqüência do sistema, tensão DC do sistema, contatos de entrada e saída (I/Os) e diversos elementos do relé. Use os oscilogramas das correntes local e remota para reproduzir completamente as perturbações complexas do sistema e verificar as conexões dos TCs local e remoto durante os testes de comissionamento a partir de um único relatório (ver Figura 23).

14 14 Figura 23: Oscilografia dos Três Terminais a Partir de Qualquer Terminal O Registrador Seqüencial de Eventos do SEL-311L armazena as últimas 512 entradas, as quais podem incluir contatos de entrada, condições internas, alterações nos ajustes e energização do relé. A entrada do código de tempo IRIG-B sincroniza as estampas de tempo do SER do Relé SEL-311L com precisão de ±5 ms em relação à entrada da fonte de tempo. Uma fonte adequada a esse código de tempo é o Processador de Comunicações SEL-2020, SEL-2030 ou SEL-2032 (via Porta Serial 2 no SEL- 311L). A proteção diferencial de corrente de linha não depende da sincronização de tempo do IRIG-B, nem de qualquer outra fonte externa de sincronização de tempo. Para simplificar a análise dos eventos após uma ocorrência, os ajustes do relé são anexados no final de cada relatório de evento. Análise Flexível de Eventos Analise as correntes de dois ou três terminais da linha no mesmo relatório de evento. Use o SEL Analytic Assistant para ajudar na visualização dos distúrbios no sistema de potência. A Figura 23 mostra as correntes de fase do relé local, do relé conectado ao Canal X, do relé conectado ao Canal Y e a diferença das correntes para uma falta à terra interna em uma linha de três terminais. Efetue o disparo dos relatórios de evento usando qualquer condição programável. A Figura 24 apresenta o gráfico correspondente de seqüência-negativa no plano alfa, mostrando a corrente de pré-falta dentro da região de restrição e a corrente de falta fora da região de restrição. Figura 24: Display do Plano Alfa Sumário dos Eventos Cada vez que o relé gera um relatório de evento padrão, ele também gera um Sumário do Evento correspondente (ver Figura 25), que é uma descrição concisa de um evento contendo as seguintes informações: Correntes de pré-falta e falta, local e remota de fase, seqüência-zero e seqüência-negativa Estado de cada canal do 87L Tensões de fase Tipo da falta no instante do trip Freqüência do sistema no instante do disparo do registro ( trigger ) Posição do contador de tentativas de religamento no instante do trigger Identificação do relé Data e hora do evento Tipo do evento Localização da falta Estado do ALARM Estado de todos os canais do 87L e MIRRORED BITS Estampas de tempo das aberturas e fechamentos Estado do disjuntor (aberto/fechado)

15 15 Figura 25: Exemplo do Sumário de um Relatório de Evento Cada vez que um relatório de evento é gerado, o relé envia automaticamente um Sumário do Evento para todas as portas seriais ajustadas com AUTO. O relé fornece a cada Sumário de Evento um identificador exclusivo. Isso permite que num sistema automatizado de controle de perturbações, tal como o SEL-5040, os eventos gerados sejam reconhecidos e os registros oscilográficos associados sejam restituídos com confiabilidade. Medições do Sincrofasor Faça um Upgrade dos Modelos do Sistema Envie dados do sincrofasor, usando o protocolo SEL Fast Message, para os processadores de comunicação da SEL ou para o servidor do software de concentração de dados fasoriais SEL SYNCHROWAVE Server, ou para o Processador do Sincrofasor SEL Taxas de transmissão de dados de até uma mensagem por segundo com precisão de ±1 grau elétrico propiciam visualização em tempo real. O software SEL-5077 SYNCHROWAVE Server e o Processador do Sincrofasor SEL-3306 correlacionam os tempos dos dados de múltiplos relés SEL-311 e outras unidades de controle e medição fasorial ( phasor measurement and control unit PMCUs). Em seguida, o SEL-5077 envia os dados concentrados para as ferramentas de visualização, tal como SEL-5078 SYNCHROWAVE Console, para serem usados pela operação da concessionária. Use os Processadores de Comunicação SEL-2032 ou SEL-2030 para coletar os dados do sincrofasor de múltiplos relés SEL-311 e incorporar os dados nos sistemas tradicionais SCADA e EMS. Modelos de sistemas de potência tradicionais são criados com base nas medições das tensões e fluxos de potência de diferentes pontos do sistema. O estado do sistema é então estimado com base na análise desses valores e no cálculo iterativo. A estimação de estado inclui o erro inerente causado pelas imprecisões das medições, diferenças nos tempos das medições e simplificações do modelo. As medições do sincrofasor reduzem os erros e transformam a estimação de estado em medição do estado. O tempo necessário para o cálculo iterativo é minimizado e os valores dos estados do sistema podem ser exibidos diretamente para os engenheiros e operadores do sistema. Figura 26: As Medições do Sincrofasor Transformam a Estimação de Estado em Medição de Estado Melhore a Visão das Condições Operacionais do Sistema Forneça informações mais consistentes aos operadores do sistema. As ferramentas avançadas baseadas no sincrofasor propiciam visualização em tempo real das condições do sistema. Use as tendências do sistema, pontos de alarme e respostas pré-programadas para ajudar os operadores a evitar o colapso (blackout) em cascata do sistema e maximizar a estabilidade do mesmo. O conhecimento das tendências do sistema permite que os operadores visualizem valores futuros baseando-se nos dados medidos. Figura 27: Visualização das Medições do Ângulo de Fase ao Longo do Sistema de Potência

16 16 Aumente o carregamento do sistema ao mesmo tempo em que mantém margens adequadas de estabilidade. Melhore a resposta do operador diante de contingências do sistema tais como condições de sobrecarga, interrupções de transmissão de energia ou desligamento do gerador. Tenha um melhor conhecimento do sistema através de relatórios de eventos correlacionados e visualização do sistema em tempo real. Efetue a validação dos estudos de planejamento para melhorar o equilíbrio das cargas do sistema e a otimização da subestação Figura 28: SEL-5078 SYNCHROWAVE Console Ferramenta de Visualização em Tempo Real de uma Área Abrangente do Sistema Comunicação IEC (SEL-311L-1 e SEL-311L-7) O protocolo de comunicação IEC baseado na Ethernet propicia interoperabilidade entre os dispositivos inteligentes de uma subestação. Usando o IEC 61850, os Nós Lógicos possibilitam uma padronização da interconexão dos dispositivos inteligentes de diferentes fabricantes para monitoração e controle da subestação. Reduza a fiação entre dispositivos de diferentes fabricantes e simplifique a lógica de operação através de relés SEL-311L equipados com o IEC Elimine as Unidades Terminais Remotas (UTRs) do sistema efetuando a transferência dos dados das informações de monitoração e controle provenientes dos dispositivos inteligentes diretamente para os dispositivos clientes do sistema SCADA remoto. O SEL-311L-1 ou SEL-311L-7 pode ser adquirido com o protocolo de comunicação IEC incorporado, operando na rede Ethernet 100 Mbps. Use o protocolo IEC para funções de monitoração e controle do relé, incluindo: Até 16 mensagens GOOSE de entrada. As mensagens GOOSE de entrada podem ser usadas para controlar até 32 bits de controle do relé com latência <10 ms entre os dispositivos. Essas mensagens fornecem entradas de controle binárias para o relé para monitoração e funções de controle de alta velocidade. Até 8 mensagens GOOSE de saída. As mensagens GOOSE de saída podem ser configuradas para dados analógicos ou da lógica Booleana. Os dados da lógica Booleana são fornecidos com latência <10 ms entre os dispositivos. Use as mensagens GOOSE de saída para monitoração e controle em alta velocidade de disjuntores, chaves e outros dispositivos externos. Servidor de Dados do IEC Os relés SEL-311L equipados com o protocolo de comunicação IEC incorporado fornece os dados de acordo com os objetos dos nós lógicos predefinidos. Até seis associações de clientes simultâneos são suportadas por cada relé. Relay Word bits relevantes e aplicáveis são disponibilizados nos dados dos nós lógicos, de forma que os estados dos elementos, entradas e saídas do relé, ou equações de controle SELOGIC, podem ser monitorados através do servidor de dados do IEC fornecido com o relé. Use o software ACSELERATOR Architect SEL-5032 para gerenciar os dados dos nós lógicos de todos os dispositivos com IEC conectados à rede. Esse software baseado no Microsoft Windows propicia telas de fácil utilização para identificação e associação dos dados entre os nós lógicos da rede IEC 61850, usando os arquivos CID ( Configured IED Description ) em conformidade com IEC Os arquivos CID são usados pelo software ACSELERATOR Architect para descrever os dados que serão fornecidos pelos nós lógicos do IEC de cada relé. Telnet e FTP Adquira o SEL-311L-1 ou o SEL-311L-7 com comunicação Ethernet e use os protocolos incorporados Telnet e FTP ( File Transfer Protocol ), que são padronizados e fornecidos juntamente com a Ethernet, para melhorar o

17 sistema de comunicação do relé. Use o Telnet para acessar remotamente os ajustes, relatórios de evento e medição do relé através da interface ASCII. Transfira os arquivos CID via IEC para o relé através da porta Ethernet de alta velocidade, usando o FTP. Monitoração das Baterias da Subestação para Garantia de Qualidade da Alimentação DC O SEL-311L mede e reporta a tensão das baterias da subestação conectada aos seus terminais de alimentação. O relé possui dois comparadores de limite programáveis e uma lógica associada para alarme e controle. Por exemplo, se falhar o carregador das baterias, e a tensão DC medida cair abaixo do limite programável, as equipes de operação serão informadas antes que a tensão das baterias da subestação caia para níveis inaceitáveis. Monitore esses limites com o Processador de Comunicações da SEL. Use o Processador de Comunicações da SEL para gerar mensagens, efetuar chamadas telefônicas ou executar outras ações. A tensão DC medida é reportada no display METER via porta serial de comunicações, no LCD e no relatório de evento. Use os dados do relatório de evento para obter uma tela com a oscilografia da tensão das baterias. Você pode ver o quanto a tensão das baterias da subestação cai durante a abertura, fechamento e outras operações de controle 17 A Função de Monitoração do Disjuntor Permite uma Programação Inteligente de Sua Manutenção Disjuntores sofrem desgaste mecânico e elétrico cada vez que operam. Uma programação eficaz da manutenção do disjuntor considera os dados publicados pelo fabricante referentes ao desgaste dos contatos versus níveis de interrupção e contador de operações. A função de monitoração do disjuntor do SEL-311L compara os dados publicados pelo fabricante do disjuntor com a corrente interrompida. Cada vez que ocorre trip de um disjuntor, a corrente interrompida é adicionada aos valores correspondentes previamente armazenados. Quando o resultado dessa soma exceder o valor limite ajustado através da curva de desgaste do disjuntor (Figura 29), o relé pode gerar um alarme via porta serial, contato de saída ou display do painel frontal. Com essas informações, a manutenção do disjuntor é planejada de forma oportuna e econômica. Figura 29: Ajustes e Curva de Desgaste dos Contatos do Disjuntor

18 18 Automação Lógica de Controle e Funções de Integração Flexíveis Use a lógica de controle do SEL-311L para: Substituir as tradicionais chaves de controle do painel. Substituir as tradicionais lâmpadas de sinalização do painel. Substituir os tradicionais relés biestáveis ( latching relays ). Eliminar a fiação entre o relé e a Unidade Terminal Remota (UTR). Elimine as tradicionais chaves de controle do painel, substituindo-as por 16 chaves de controle local. Ajuste, apague ou ative as chaves de controle local através dos botões de pressão e display do painel frontal. Programe-as no seu esquema de controle através das equações SELOGIC. Use as chaves de controle local para executar funções tais como teste do comando de abertura, habilitar/desabilitar o religamento, abertura/fechamento do disjuntor, etc. Elimine a fiação entre o relé e a UTR através de 16 chaves de controle remoto. Ajuste, apague ou ative as chaves de controle remoto usando os comandos da porta serial. Programe-as no seu esquema de controle através das equações SELOGIC. Use as chaves de controle remoto para operações de controle do tipo SCADA tais como abertura, fechamento, seleção do grupo de ajustes, etc. Substitua os relés biestáveis tradicionais, usados para funções como habilitar o controle remoto, por 16 chaves de controle biestáveis (de selo). Programe as condições de selo e de reset do selo através das equações de controle SELOGIC. Ative ou desative as chaves de controle de selo biestáveis usando: entradas isoladas opticamente, bits remotos, bits locais ou qualquer condição lógica programável. As chaves de controle biestáveis mantêm seu estado quando o relé perde a alimentação. Substitua as tradicionais lâmpadas de sinalização do painel por 16 displays programáveis. Defina mensagens personalizadas (ex., DISJUNTOR REMOTO ABERTO, DISJUNTOR REMOTO FECHADO, RELIGADOR HABILITADO) para indicar as condições do relé ou do sistema de potência no LCD. Controle quais as mensagens que devem ser exibidas através das equações de controle SELOGIC usando qualquer ponto lógico do relé. Comunicações Seriais Figura 30: Exemplo do Sistema de Comunicação Três portas seriais EIA-232 e uma porta serial EIA-485 isolada operam independentemente das outras portas seriais. Acesso total ao histórico de eventos, estado do relé e informações dos medidores a partir das portas seriais. Controle através de senha para alteração dos ajustes e dos grupos. Protocolo DNP 3.00 Nível 2 com mapeamento de pontos (opcional). Protocolos abertos de comunicação (Ver Tabela 2). O relé não requer um software especial de comunicação. Terminais ASCII, terminais com impressoras, ou um computador que tenha emulação para terminal e uma porta de comunicação serial são os equipamentos necessários. A SEL fabrica vários tipos de cabos padronizados para conexão deste e de outros relés a diversos dispositivos externos. Consulte o seu representante da SEL para mais informações sobre a disponibilidade dos cabos.

19 19 Tabela 2 Tipo Protocolos Abertos de Comunicação Descrição ASCII Simples ASCII Comprimido ( Compressed ASCII ) Extended Fast Meter, Fast Operate e Fast SER. Protocolo de Chaveamento de Porta Distribuída DNP3 Nível 2 Escravo ( DNP3 Level 2 Slave ) IEC Comandos em linguagem simples para comunicação homem-máquina. Use para medição, ajustes, estado da autodiagnose, relatórios de evento (oscilografia) e outras funções. Relatórios com dados em caracteres ASCII delimitados por vírgula. Permite a um dispositivo externo obter dados do relé em um formato apropriado que importa diretamente para um programa de banco de dados ou planilha eletrônica. Os dados são protegidos por verificação de soma ( checksum ). Protocolo Binário para comunicação máquina-máquina. Atualiza rapidamente os SEL- 2020/2030/2032, UTRs, e outros dispositivos da subestação com informações de medição, estados das entradas, saídas e elementos do relé, estampas de tempo ( time-tags ), comandos de abrir e fechar, sumários dos relatórios de evento, e seqüência dos registros dos eventos. Os dados são protegidos por verificação de soma. Os protocolos Binário e ASCII operam simultaneamente através das mesmas linhas de comunicação, evitando que as informações de medição de controle do operador sejam perdidas quando um relatório de evento estiver sendo transmitido. Possibilita que diversos dispositivos SEL compartilhem a mesma barra de comunicação (a faixa de ajuste de endereços com dois caracteres vai de 01 a 99). Use esse protocolo para aplicações de chaveamento de portas de baixo-custo. Protocolo Certificado de Rede Distribuída ( Certified Distributed Network Protocol - DNP). Inclui recursos para eventos DNP baseados em ajustes, remapeamento completo de pontos, valores limites de escala e banda morta individuais para entradas analógicas. Norma internacional, baseada na Ethernet, para interoperabilidade entre dispositivos inteligentes de uma subestação. Comunicação Digital entre Relés (MIRRORED BITS) Além dos canais do diferencial, o SEL-311L inclui a tecnologia de comunicação MIRRORED BITS, que pode operar simultaneamente em quaisquer duas portas seriais para a operação em três terminais. A tecnologia MIRRORED BITS, patenteada pela SEL, possibilita a comunicação digital bidirecional entre relés (ver Figura 31). Esta comunicação digital bidirecional cria oito saídas adicionais (MIRRORED BITS transmitidos) e oito entradas adicionais (MIRRORED BITS recebidos) para cada porta serial operando no modo MIRRORED BITS. Esses MIRRORED BITS podem ser usados para transmitir informações entre os terminais da linha, melhorando a coordenação e agilizando a abertura, ou para fornecer contatos I/O adicionais através do SEL Eles também reduzem o tempo total de operação dos esquemas de teleproteção, eliminando a necessidade de fechamento de contatos de saída, bem como o repique ( debounce ) das entradas digitais. Use os recursos da tecnologia MIRRORED BITS através de duas portas para esquemas de teleproteção de alta velocidade aplicados a linhas de transmissão de três terminais. Equações Avançadas de Controle SELogic As equações avançadas de controle SELOGIC colocam a lógica do relé nas mãos do engenheiro de proteção. Especifique as entradas do relé para atender a sua aplicação, combine logicamente os elementos selecionados do relé para várias funções de controle e defina as saídas para suas funções lógicas. Programar as equações de controle SELOGIC consiste na combinação de elementos, entradas e saídas do relé através dos operadores das equações de controle SELOGIC. Qualquer elemento da Relay Word pode ser usado nessas equações.

20 20 Os operadores das equações de controle SELOGIC incluem o seguinte: OR, AND, inversor, parênteses e limites de transição da lógica 0 para 1, e vice-versa, para as alterações dos estados dos elementos. Além da lógica Booleana, 16 temporizadores das equações de controle SELOGIC, para uso geral, eliminam os temporizadores externos usados em esquemas específicos de controle e proteção. Cada temporizador tem ajustes independentes dos tempos de pickup e dropout. Programe cada entrada do temporizador com qualquer elemento desejado (ex., temporizar um elemento de tensão). Especifique a saída do temporizador para lógica de trip, lógica de religamento ou outra lógica de esquema de controle. Figura 31: Comunicação Integrada via MIRRORED BITS Fornece Proteção, Monitoração e Controle Confiáveis Figura 32: LEDs de Sinalização de Estado e Trip, Display e Botões de Pressão do Painel Frontal