Relé de Proteção de Tensão e Diferencial de Corrente SEL-387E

Transcrição

1 Relé de Proteção de Tensão e Diferencial de Corrente SEL-387E Solução Versátil para Proteção de Equipamentos de Potência Características e Benefícios Principais O possui três entradas de tensão de fase para funções de medição, sobreexcitação, subfreqüência, sobrefreqüência, sobretensão e subtensão. Os três elementos diferenciais de corrente usam os elementos de segundo, quarto e quinto harmônico, complementados pelo elemento DC, para propiciar segurança durante condições de sobreexcitação e energização do transformador; isso é feito através de um esquema definido pelo usuário entre as opções de restrição por harmônicos ou bloqueio por harmônicos. Elementos de sobrecorrente, elementos de sobrefreqüência e subfreqüência, elementos de sobretensão e subtensão, medição de potência e energia, e proteção de sobreexcitação contribuem para a versatilidade do relé. As funções referentes a relatórios de evento oscilográficos, Registrador Seqüencial de Eventos ( Sequential Events Recorder - SER), monitoração do desgaste dos contatos do disjuntor e monitoração das baterias da subestação são incorporados em todas as versões do relé. Quatro portas de comunicação, display frontal e recursos abrangentes de automação são também incorporados em todas as versões do relé. Uma placa adicional de entradas e saídas ( In/Out - I/O) é disponibilizada como uma opção. Proteção. Proteja transformadores, barramentos, geradores, reatores e outros equipamentos através da combinação da proteção diferencial, sobrecorrente e volts/hertz. O elemento diferencial é ajustado com característica diferencial porcentual com inclinação ( slope ) simples ou dupla para aumentar a segurança durante condições de falta passante. Medição. Solicite ao relé as medições instantâneas de tensão, corrente, MW, MVAR, MVA, MWh, MVARh e corrente de demanda. A demanda de pico registrada é fornecida, incluindo a data e a hora da ocorrência. Monitoração. Planeje a manutenção do disjuntor com base nas informações de monitoramento do mesmo. Notifique a equipe de manutenção sobre problemas nas baterias da subestação. Use o monitor de eventos de faltas passantes do SEL-387E para obter informações sobre as faltas no sistema e o desgaste cumulativo resultante, I 2 t, dos bancos de transformador. Automação. Obtenha vantagens dos recursos de automação que incluem 16 elementos de cada um dos itens indicados a seguir: controle local e indicação local através dos botões de pressão e do LCD ( Liquid Cristal Display - Display de Cristal Líquido) do painel frontal, controle remoto e controle de selo (biestáveis). Use as portas de comunicação serial para efetuar transmissão eficaz de informações essenciais tais como: dados de medição, estado dos contatos de entrada e saída (I/O) e elementos de proteção, relatórios do SER, monitor do desgaste dos contatos do disjuntor, relatórios dos sumários dos eventos do relé e sincronização de tempo. Selecione o protocolo opcional DNP 3.00 Nível 2 Escravo com suporte para terminal virtual para interface com o sistema SCADA. Equipe o SEL-387E com a rede de comunicação Ethernet opcional para dar suporte às comunicações IEC 61850, Telnet e FTP..

2 2 Software de Ajustes do Relé e das Lógicas. O software ACSELERATOR QuickSet SEL-5030 reduz os custos de engenharia para ajustes do relé e programação das lógicas. A Interface Homem Máquina (IHM) incorporada fornece diagramas fasoriais que dão suporte no comissionamento e na solução de problemas. Diagrama Funcional Simplificado Figura 1: Diagrama Funcional.

3 Funções de Proteção O SEL-387E possui vários elementos de proteção e lógicas de controle para proteção de transformadores de potência de dois ou três enrolamentos, reatores, geradores e outros equipamentos. Estão incluídos elementos diferenciais de corrente com restrição porcentual e elementos de bloqueio ou restrição por harmônicos, elementos de alta sensibilidade para falta à terra restrita (REF) e elementos de sobrecorrente. Use as equações de controle SELOGIC avançadas para adaptar o relé às suas aplicações. O relé tem seis grupos de ajustes independentes. Use essa flexibilidade para configurar o relé automaticamente para qualquer condição de operação como, por exemplo, alterações da carga e da fonte. harmônico para evitar a operação indevida do relé durante condições admissíveis de sobreexcitação. Os elementos de harmônicos pares (segundo e quarto harmônicos) protegem contra as correntes de inrush durante a energização do transformador. O elemento DC, o qual mede o offset dc, complementa a segurança dessa proteção. O elemento dos harmônicos pares permite a escolha entre o bloqueio por harmônicos e a restrição por harmônicos. No modo bloqueio, o usuário seleciona o bloqueio tendo como base uma fase individual ou considerando uma base comum, de acordo com a aplicação e filosofia. Ajuste os valores limites de segundo, quarto e quinto harmônicos e habilite as funções de restrição por harmônicos e bloqueio por componente DC de forma independente. 3 Uma função adicional de alarme para a corrente de quinto harmônico utiliza um valor limite separado e um temporizador ajustável para avisar quando da ocorrência de sobreexcitação. Isso pode ser útil para aplicações de transformadores em, ou perto de, estações de geração. Figura 2: Característica de Restrição Diferencial Porcentual com Dupla Inclinação Elementos Diferenciais de Corrente O SEL-387E possui três elementos diferenciais. Esses elementos usam grandezas de operação e restrição calculadas a partir das correntes de entrada de dois ou três enrolamentos. Ajuste os elementos diferenciais com característica diferencial porcentual com inclinação ( slope ) simples ou dupla. A Figura 2 apresenta um exemplo de um ajuste com inclinação dupla. A característica da inclinação porcentual ajuda a evitar a operação indesejada do relé em decorrência de um possível desbalanço entre os TCs durante faltas externas. O desbalanço dos TCs pode ser causado pelas mudanças nos taps do transformador de potência e diferença de exatidão entre os TCs de cada lado do transformador de potência. O SEL-387E protege contra condições harmônicas resultantes de ocorrências no sistema e no transformador que possam causar operações incorretas do relé. Use o elemento de quinto Um conjunto de elementos diferenciais de corrente sem restrição simplesmente compara o valor da corrente diferencial de operação com um valor de ajuste, normalmente em torno de 10 vezes o ajuste do TAP. Esse ajuste de pickup somente é ultrapassado para faltas internas. Proteção de Falta à Terra Restrita (REF) Aplique a função de proteção de falta à terra restrita ( Restricted Earth Fault REF) para propiciar sensibilidade na detecção de faltas à terra internas nos enrolamentos de transformadores aterrados, conectados em estrela, e em autotransformadores. Somente uma das três entradas ABC do Enrolamento 3 é usada para introdução da corrente de polarização do TC de neutro. A corrente de operação é derivada da corrente residual calculada para o enrolamento protegido. Um elemento direcional determina se a falta é interna ou externa. Os valores limites da corrente de seqüência-zero e a lógica selecionável de saturação do TC supervisionam o trip. Uma das entradas do Enrolamento 3 é usada para o TC de neutro, de forma que um máximo de duas das entradas do enrolamento pode ser usado para proteção de sobrecorrente e diferencial normal..

4 4 Proteção de Sobrecorrente O SEL-387E possui 11 elementos de sobrecorrente para cada grupo de entradas de corrente trifásicas, 33 elementos no total. Nove elementos controlados por torque incluem: um elemento instantâneo, um de tempo-definido e um de tempo-inverso para cada fase das correntes de seqüência-negativa e residual. Os elementos de fase operam com o máximo das correntes de fase. Os dois elementos restantes são de fases segregadas para auxiliar na identificação das fases nas funções de sinalização ou nas funções do tipo detecção de nível. Estes não são controlados por torque. Dois elementos de sobrecorrente adicionais combinados operam com a soma vetorial das correntes de fase provenientes de dois terminais do relé. Dois elementos de tempo-inverso (um para corrente de fase e um para residual) operam com o somatório das correntes dos Enrolamentos 1 e 2. Esses elementos operam com a corrente total de entrada ou saída do transformador quando do uso dos TCs de dois disjuntores em uma configuração de barramento em anel ou disjuntor e meio, eliminando o efeito da corrente circulante na barra através de ambos os disjuntores. As curvas de sobrecorrente temporizadas mostradas na Tabela 1 têm duas opções de característica de reset para cada elemento de sobrecorrente temporizado. Uma delas consiste em resetar os elementos quando a corrente cair abaixo do valor de pickup, e assim permanecer durante pelo menos 1 ciclo. A outra emula a característica de reset de um relé com disco de indução eletromecânico. Tabela 1: Curvas de Sobrecorrente Temporizadas US IEC Moderadamente Inversa Normal Inversa Inversa Muito Inversa Muito Inversa Extremamente Inversa Extremamente Inversa Tempo-Longo Inversa Tempo-Curto Inversa Tempo-Curto Inversa Elementos de Sobretensão e Subtensão Os elementos de sobretensão e subtensão de fase, e de sobretensão de seqüência, ajudam a criar esquemas de proteção e controle, tais como: Lógica de detecção de queima de fusível no lado de alta tensão do transformador Rejeição de cargas por subtensão Os elementos de subtensão de fase operam com o valor mínimo das magnitudes da tensão de fase medidas; esses elementos operam se qualquer medição monofásica estiver abaixo do valor limite ajustado. O elemento de subtensão entre fases opera com o valor mínimo das tensões entre fases medidas. O elemento de subtensão de seqüência-positiva opera quando a tensão de seqüência-positiva medida estiver abaixo do valor limite ajustado. Os elementos de sobretensão de fase operam com o valor máximo das magnitudes de tensão de fase medidas. Os elementos de sobretensão residual operam com a soma vetorial das medições da tensão trifásica. Os elementos de sobretensão de seqüência positiva e negativa operam quando as respectivas medições ultrapassarem os valores limites ajustados. O elemento de sobretensão entre fases opera quando a tensão máxima entre fases ultrapassar o valor limite ajustado. Se for escolhida a entrada de tensão monofásica, somente os elementos de tensão de fase estarão ativos. Proteção de Freqüência O SEL-387E possui seis níveis de elementos de sobrefreqüência e subfreqüência. Cada elemento opera como um elemento de subfreqüência ou sobrefreqüência, com ou sem temporização, dependendo do ajuste do pickup do elemento. Se o ajuste do valor de pickup do elemento for menor do que o ajuste da freqüência nominal do sistema, o elemento opera como um elemento de subfrefreqüência, atuando se a freqüência medida for menor do que o valor ajustado. Se o ajuste do valor de pickup ultrapassar a freqüência nominal do sistema, o elemento opera como um elemento de sobrefrefreqüência, atuando se a freqüência medida ultrapassar o valor ajustado. O SEL-387E usa a tensão da fase A para determinar a freqüência do sistema. Todos os elementos de freqüência são desabilitados se qualquer tensão de fase for menor do que um valor limite de tensão ajustável. Proteção Volts/Hertz (Sobreexcitação) A sobreexcitação ocorre quando o núcleo magnético de um equipamento de potência torna-se saturado. Quando ocorre a saturação, o fluxo de dispersão é induzido nos componentes não laminados, o que pode resultar em sobreaquecimento. No SEL-387E, um elemento volts/hertz detecta a sobreexcitação. O SEL-.

5 5 387E fornece um elemento de tempo-definido de alta sensibilidade mais um elemento de trip com um tempo de operação composto. Por exemplo, o relé calcula a relação volts/hertz atual do transformador como uma porcentagem da relação nominal, baseado nos valores medidos atuais e nos ajustes de tensão e freqüência nominais. O relé aciona um temporizador quando houver excursão da tensão do sistema, ultrapassando o valor do ajuste de sobreexcitação baseado na relação volts/hertz. Se a condição permanecer pelo tempo ajustado, o relé é habilitado e normalmente gera uma função de alarme. O elemento é supervisionado por uma equação de controle de torque SELOGIC que pode ser usada para habilitar/desabilitar o elemento de acordo com as condições medidas ou controle local ou remoto. Use o software para PC SEL-5806 para definir e ajustar a curva escolhida pelo usuário. Para abertura, o relé possui um elemento de integração de tempo com característica de operação ajustável. Você pode ajustar o elemento do relé para operar como um elemento de tempo-inverso, um elemento da curva definida pelo usuário, um elemento composto com uma característica de tempo-inverso e uma característica de tempo-definido, ou um elemento de tempo-definido com dois níveis. Para qualquer uma dessas características de operação, o elemento possui uma característica de reset linear com um tempo de reset ajustável. O ajuste do controle de torque também supervisiona este elemento. O elemento de trip tem uma característica de operação que simula um porcentual de deslocamento do disco ( percent-travel ), similar à usada pelo elemento de sobrecorrente temporizado com disco de indução. Esta característica emula o efeito do aquecimento da sobreexcitação nos componentes do transformador..

6 6 Medição e Monitoração Recursos da Medição O SEL-387E possui amplos recursos de medição, os quais estão relacionados e descritos na Tabela 2. As precisões das medições estão relacionadas no item Especificações na página 22. Tabela 2: Capacidades da Medição Grandezas Correntes I A, B, C Tensões V A, B, C Potência MW A, B, C, 3P, MVAR A, B, C, 3P, MVA A, B, C, 3P Energia MWh A, B, C, 3P, MVARh A, B, C, 3P Seqüência 3I 1, 3I 2, 3I 0, 3V 1, 3V 2, 3V 0 Corrente de Demanda I A, B, C, 3I 2, 3I 0 Demanda de Pico I A, B, C, 3I 2, 3I 0 Fasores I A, B, C, V A, B, C Correntes Diferenciais I OP, I RT, InF2, InF5 Harmônicos I A, B, C, V A, B, C Temperaturas dos RTDs Descrição Correntes individuais de fase para cada conjunto de três entradas dos enrolamentos de fase. Tensões individuais de fase são disponibilizadas para TPs conectados em estrela ou delta. Megawatts, megavars e megavoltamperes mono e trifásicos são disponibilizados com os TPs conectados em estrela. Megawatts, megavars e megavoltamperes trifásicos são disponibilizados com os TPs conectados em delta. Megawatts-hora e megavars-hora mono e trifásicos são disponibilizados com os TPs conectados em estrela. Megawatts-hora e megavars-hora trifásicos são disponibilizados com os TPs conectados em delta. Correntes e tensões de seqüência-positiva, negativa e zero para cada enrolamento. Correntes individuais de fase, seqüência-negativa e zero para cada enrolamento. Correntes individuais de fase, seqüência-negativa e zero para cada enrolamento. Fasores individuais de correntes de fase e de seqüência incluindo magnitudes e ângulos. I-operação, I-restrição, I-segundo harmônico, I-quinto harmônico. Correntes e tensões individuais de fase para cada enrolamento da fundamental até o 15ª harmônico. Até 24 temperaturas individuais a partir dos módulos de RTDs SEL-2600A. Cada módulo de RTD SEL-2600A fornece 12 entradas de RTD. Relatórios de Evento e Registrador Seqüencial de Eventos (SER) Os recursos dos Relatórios de Evento (Oscilografia) e do Registrador Seqüencial de Eventos (SER) 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. Relatórios de Evento Em resposta a um disparo (trigger) selecionado pelo usuário, as informações das tensões, correntes e dos estados dos elementos contidas em cada relatório de evento confirmam o desempenho do relé, do esquema e do sistema para cada defeito. É possível escolher o nível de detalhamento necessário quando você solicita um relatório de evento: resolução de 1/4 de ciclo ou 1/8 de ciclo para dados filtrados; resolução de 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 ou 1/64 de ciclo para dados analógicos brutos. Para cada relatório, o relé

7 7 armazena em memória não volátil os mais recentes 15, 29 ou 60 ciclos com os dados do evento. O tamanho das informações de pré-falta pode ser especificado através de ajuste. O relé armazena 7 segundos de dados do relatório de evento. Os ajustes do relé são anexados no final de cada relatório de evento. A entrada de código de tempo IRIG-B sincroniza o horário do SEL-387E com uma variação de ±5 ms da entrada da fonte de sincronização de tempo. Uma fonte adequada a esse código de tempo é o Processador de Comunicações SEL-2020, SEL-2030 ou SEL Os relatórios disponíveis incluem: Relatórios de evento dos enrolamentos, usando dados filtrados e exibindo todos os canais analógicos com uma taxa de 4 ou 8 amostras por ciclo, bem como o estado das entradas e saídas digitais. Relatórios de evento digitais, exibindo o pickup dos elementos de sobrecorrente, demanda, sobreexcitação por tensão, freqüência e sobre/subtensão com uma taxa de 4 ou 8 amostras por ciclo, bem como o estado das entradas e saídas digitais. Relatórios de evento do diferencial, exibindo as grandezas diferenciais, o pickup dos elementos, as variáveis do ajuste das equações de controle SELOGIC, e as entradas e saídas com uma taxa de 4 ou 8 amostras por ciclo, bem como o estado das entradas e saídas digitais. Relatórios de evento brutos, usando dados não filtrados com uma taxa de 4, 8, 16, 32 ou 64 amostras por ciclo, bem como o estado das entradas e saídas digitais. Use as informações dos relatórios de evento em conjunto com o software SEL-5601 ( ACSELERATOR SEL-5601 Analytic Assistant ) para gerar relatórios oscilográficos que possam ser inseridos nos documentos e relatórios de análise. A Figura 3 apresenta um exemplo com os dados de um relatório de evento, mostrando a corrente de inrush do transformador. Registrador Seqüencial de Eventos (SER) A função SER do relé armazena as últimas 512 entradas. Use este recurso para obter uma visão ampla da operação dos elementos do relé. Os eventos para disparo de uma entrada do SER incluem: mudança de estado das entradas e saídas e pickup/dropout dos elementos. Cada entrada inclui os dados de tempo provenientes de uma fonte IRIG-B. Figura 3: Corrente de Inrush na Energização de um Transformador Obtida a Partir de um Relatório de Evento Monitoração das Baterias da Subestação para Garantia da Qualidade da Alimentação DC O SEL-387E mede e reporta a tensão das baterias da subestação nos seus terminais de alimentação. O relé inclui quatro 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 de um valor limite programável, as equipes da área de operação serão informadas antes que a tensão das baterias da subestação caia para níveis inaceitáveis. Monitore esses valores limites com o Processador de Comunicações SEL e gere mensagens, chamadas telefônicas ou outras ações. Obtenha um relatório da tensão DC medida no display METER via porta serial de comunicação, no LCD do painel frontal e no relatório de evento. Use os dados do relatório de evento para obter uma tela com a oscilografia da tensão das baterias. Esse relatório mostra o quanto a magnitude da tensão das baterias da subestação varia durante a abertura, fechamento e outras operações de controle.

8 8 Monitoração do Desgaste dos Contatos do Disjuntor Disjuntores sofrem desgaste mecânico e elétrico cada vez que operam. Uma programação eficaz da manutenção do disjuntor leva em consideração os dados publicados pelo fabricante referentes ao desgaste dos contatos versus níveis de interrupção e contador de operações. Cada uma das três entradas de corrente dos enrolamentos no relé tem uma função separada de monitoração do disjuntor. Cada monitor do disjuntor calcula e acumula a corrente de cada fase. A função de monitoração do disjuntor do SEL- 387E compara os dados publicados pelo fabricante do disjuntor com a corrente interrompida. Cada vez que ocorre trip do disjuntor, a corrente interrompida é integrada. Quando o resultado dessa integração exceder o valor limite ajustado através da curva de desgaste do disjuntor (Figura 4), o relé pode gerar um alarme via contato de saída ou display do painel frontal. Os trips são segregados em trips internos (iniciados pelos elementos de um enrolamento específico) ou trips externos (iniciados por outra fonte). Com esse tipo de informação, a manutenção do disjuntor pode ser programada de forma oportuna e econômica. O relatório de monitoração do desgaste do disjuntor relaciona todos os disjuntores, número de trips internos e externos de cada disjuntor, corrente RMS total acumulada por fase e desgaste porcentual por pólo. Figura 4: Ajustes e Curva de Desgaste dos Contatos do Disjuntor Monitor de Eventos de Faltas Passantes Uma falta passante é um evento de sobrecorrente externo à zona da proteção diferencial. Embora a falta passante não seja um evento dentro da zona, as correntes necessárias para alimentar essa falta externa podem causar elevado stress nos equipamentos localizados dentro da zona de proteção do diferencial. As correntes de faltas passantes podem causar a defasagem dos enrolamentos do transformador, provocando danos mecânicos e elevado desgaste térmico no transformador. O monitor de eventos de faltas passantes do SEL-387E inclui o nível de corrente, a duração e a data/hora de cada falta passante. O monitor também calcula o I 2 t e armazena os dados de forma cumulativa, por fase. Use os dados dos eventos de falta passante para planejar a manutenção pró-ativa do banco de transformador e fornecer subsídios para os esforços no sentido de minimizar os efeitos de faltas passantes. Aplique o recurso do relé para alarme de I 2 t acumulado para indicar correntes excessivas de faltas passantes ao longo do tempo.

9 9 Software para Ajustes do Relé e das Lógicas O software ACSELERATOR QuickSet usa o sistema operacional Microsoft Windows para simplificar os ajustes e propiciar suporte de análise. Por exemplo, é possível abrir uma tela da interface homem máquina (IHM) do ACSELERATOR QuickSet para obter informações fasoriais tais como as que estão mostradas na Figura 5. Figura 5: Tela da IHM do ACSELERATOR QuickSet SEL-5030 Mostrando Informações Fasoriais do SEL-387 Use o software 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. 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 software ACSELERATOR QuickSet para verificar os ajustes e analisar os eventos: Analise os eventos do sistema de potência com as ferramentas incorporadas para análise das formas de onda e dos harmônicos. Use o software ACSELERATOR QuickSet para monitoração, comissionamento e testes Use a Interface Homem-Máquina (IHM) para monitorar as informações dos fasores de corrente durante os testes. Use a interface com PC para restituir remotamente os dados do desgaste do disjuntor, monitorar os níveis das faltas passantes acumuladas e obter outros dados do sistema de potência.

10 10 Automação Recursos de Integração e Lógica de Controle Flexíveis A lógica de controle do SEL-387E oferece diversos benefícios: Substitui as tradicionais chaves de controle do painel. 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 de controle SELOGIC. Use as chaves de controle local para executar funções tais como teste do comando de abertura ou abertura/fechamento do disjuntor. Elimina a fiação entre o relé e a UTR. 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 de controle SELOGIC. Use as chaves de controle remoto para operações de controle do tipo SCADA tais como abertura, fechamento e seleção do grupo de ajustes. Substitui os tradicionais relés biestáveis ( latching relays ). Substitua os tradicionais relés biestáveis (de selo), usados para funções como habilitar o controle remoto, por 16 chaves de controle 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 usando: entradas isoladas opticamente, chaves de controle remoto, chaves de controle local ou qualquer condição lógica programável. As chaves de controle de selo mantêm seu estado quando o relé perde a alimentação. Substitui as tradicionais lâmpadas de sinalização do painel. Substitua as tradicionais lâmpadas de sinalização do painel por 16 displays programáveis. Defina mensagens personalizadas (ex., Disjuntor Aberto, Disjuntor Fechado) para reportar as condições do relé ou do sistema de potência no display do painel frontal. Controle quais as mensagens que deverão ser exibidas através das equações de controle SELOGIC; conduza a tela do LCD através de qualquer ponto lógico do relé. Comunicações Seriais O SEL-387E é equipado com quatro portas seriais: uma porta EIA-232 no painel frontal, duas portas EIA-232 no painel traseiro e uma porta EIA-485 no painel traseiro. Os protocolos do software consistem de: SEL ASCII, SEL Distributed Port Switch, SEL Fast Meter, SEL Compressed ASCII e Distributed Network Protocol (DNP3), Nível 2 Escravo, padronizados. Três portas seriais EIA-232 e uma porta serial EIA-485 isolada. Cada porta serial opera de forma independente. Acesso total ao histórico de eventos, estado do relé e informações dos medidores a partir das portas seriais. Ajustes e chaveamento dos grupos controlados por password. Protocolos abertos de comunicação (ver Tabela 3). Para efetuar a interface com fibra óptica, conecte o transceptor apropriado da série SEL-2800 diretamente a qualquer porta EIA A família do SEL-2800 inclui dispositivos monomodo e multimodo, com capacidade de comunicação full-duplex para distâncias de até 80 quilômetros.

11 11 Figura 6: Exemplo do Sistema de Comunicação O relé não requer um software especial de comunicação. Terminais de impressão, terminal de vídeo ( dumb terminal ) ou um computador que permita efetuar a 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 SEL para mais informações sobre a disponibilidade dos cabos. Comunicação IEC via Ethernet O protocolo de comunicação IEC baseado na Ethernet propicia interoperabilidade entre os dispositivos inteligentes de uma subestação. Os Nós Lógicos, usando o IEC 61850, 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-387E equipados com o IEC Elimine as 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-387E pode ser adquirido com o protocolo de comunicação IEC incorporado, operando na rede Ethernet 100 Mbps. Use o protocolo IEC via Ethernet 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 da série SEL-300 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-387E 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 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.

12 12 Tabela 3: Tipo ASCII Simples Protocolos Abertos de Comunicação Descrição Comandos em linguagem simples para comunicação homem-máquina. Use para medição, ajustes, estado da autodiagnose, relatórios de evento e outras funções. ASCII Comprimido ( Compressed ASCII ) Extended Fast Meter Protocolo de Chaveamento de Porta Distribuída (Distributed Port Switch) DNP 3.00 Nível 2 Escravo ( DNP3 Level 2 Slave ) IEC 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 programas de banco de dados e planilha eletrônica. Os dados são protegidos por verificação de soma ( checksum ). Protocolo Binário para comunicação máquina-máquina. Atualiza rapidamente os processadores de comunicação SEL e outros dispositivos da subestação com informações de medição, estado das entradas, saídas e elementos do relé, estampas de tempo ( time-tags ), comandos de abrir e fechar, sumários dos relatórios de evento. 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 técnico estiver transferindo um relatório de evento. 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. Inclui recursos de discagem automática para eventos DNP baseados em ajustes, remapeamento completo de pontos, valores limites de escala e banda morta individuais para entradas analógicas, e terminal virtual para suporte com amplos recursos em ASCII. Norma internacional, baseada na Ethernet, para interoperabilidade entre dispositivos inteligentes de uma subestação. Funções Exclusivas Equações de Controle Avançadas SELOGIC As equações de controle avançadas SELOGIC permitem que o engenheiro especifique as saídas do relé para efetuar qualquer combinação lógica dos elementos ou entradas do relé. Programar as equações de controle SELOGIC consiste na combinação de elementos, entradas e saídas do relé através dos operadores dessas equações. O estado de todos os elementos lógicos do relé é reproduzido pelos bits de uma tabela denominada Relay Word. Esses elementos lógicos incluem todos os elementos de tensão (27/59), corrente (50/51), detecção de nível direcional e potência, elementos temporizadores, variáveis das equações SELOGIC, entradas, saídas, e bits locais, remotos e de selo. Use qualquer elemento da Relay Word nessas equações. Os operadores das equações de controle SELOGIC incluem: OR, AND, inversor, parênteses e limites de transição da lógica 0 para 1, e vice-versa, das alterações dos estados dos elementos. As ferramentas básicas para desenvolvimento das equações de controle SELOGIC são os Relay Word bits. Os Relay Word bits são grandezas digitais cujo valor lógico é 0 ou 1. Os termos habilitar ou habilitado ( assert ou asserted ) referem-se a um Relay Word bit que tem o valor 1 ou está mudando de 0 para 1. Os termos desabilitar ou desabilitado ( deassert ou deasserted ) referem-se a um Relay Word bit que tem o valor 0 ou está mudando de 1 para 0. Diversos elementos do relé habilitam ou desabilitam os Relay Word bits, usando-os na lógica interna fixa do relé para tomar decisões, interpretar as entradas ou para acionar as saídas. Esses mesmos bits são disponibilizados para o usuário, de forma que ele possa ter flexibilidade para definir entradas ou saídas, especificar as variáveis de controle para lógicas internas, ou para criar uma lógica especial personalizada através do uso das equações de controle SELOGIC.

13 13 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, transferência de trip por teleproteção ou outra lógica de esquema de controle. Seis Grupos de Ajustes Independentes Aumentam a Flexibilidade de Operação O relé armazena seis grupos de ajustes. Os grupos de ajustes selecionáveis tornam o SEL-387E ideal para aplicações que necessitem alterações freqüentes de ajustes e para adaptar a proteção às alterações das condições do sistema. Selecione o grupo de ajustes ativo através de um contato de entrada, comando ou outras condições programáveis. Use esses grupos de ajustes para cobrir uma ampla faixa de contingências de proteção e controle. Ao selecionar um grupo, também são selecionados os ajustes da lógica. 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, e alterações da fonte, do carregamento e dos ajustes de relés adjacentes. Funções Adicionais Interface do Usuário com o Painel Frontal Figura 7: LEDs de Sinalização de Estado e Trip, Display e Botões de Pressão do Painel Frontal Uma visão de perto da parte do painel frontal do SEL- 387E para interface com o usuário está mostrada na Figura 7. Estão incluídos: um LCD com 16 caracteres em duas linhas, 16 LEDs de sinalização e 8 botões de pressão para comunicação local. Display do Painel Frontal O LCD mostra as informações dos eventos, medição, ajustes e estado da autodiagnose do relé. Controle o display através dos oito botões de pressão multifunção. Os LEDs de sinalização exibem as informações das atuações do relé conforme descrito na Tabela 4. O LCD é controlado pelos botões de pressão, pelas mensagens automáticas geradas pelo relé e pelos Pontos do Display programados pelo usuário. O display default faz a varredura, procurando por qualquer Ponto do Display ativo (que não esteja em branco ). Se nenhum estiver ativo, o relé faz a varredura através dos quatro displays de duas linhas referentes às correntes e tensões das fases A, B e C, em valores primários. Cada tela de exibição permanece por dois segundos, antes que a varredura

14 14 continue. Qualquer mensagem gerada pelo relé para uma condição de alarme tem precedência sobre o display default normal. O botão {EXIT} retorna a tela de exibição para o display default, se o relé estiver executando alguma outra função do painel frontal. Quando da ocorrência de erros (como falhas na autodiagnose), mensagens de erro são exibidas no LCD no lugar do display default. LEDs de Sinalização de Estado e Trip O SEL-387E possui 16 LEDs de sinalização de estado e trip no painel frontal. Esses sinalizadores são mostrados na Figura 7 e explicados na Tabela 4. Os LEDs de sinalização são uma indicação do que foi detectado pelo relé no sistema de potência e de qual foi a resposta do relé. O relé armazena os estados de 12 LEDs dedicados (todos com exceção de EN, A, B, C) em memória não volátil. Se houver perda da alimentação do relé, esses 12 sinalizadores serão recuperados quando a energia for restabelecida, mantendo o seu último estado. Entradas e Saídas Digitais O modelo básico do SEL-387E tem 8 contatos de saída e 6 entradas isoladas opticamente. Opções disponíveis incluem a adição de 12 saídas e 8 entradas ou 16 entradas e 4 saídas. Especifique as entradas para funções de controle, lógica de monitoração e indicações em geral. Com exceção de uma saída dedicada para alarme, cada contato de saída é programável através das equações de controle SELOGIC. Tabela 4: Descrição dos LEDs de Sinalização LEDs Função EN TRIP INST Relé alimentado corretamente e autodiagnoses OK. Houve atuação do trip. Trip devido à operação do elemento de sobrecorrente instantâneo, sobrecorrente de tempo-definido ou diferencial de corrente. DIFFERENTIAL (Diferencial) 87-1, 87-2, 87-3 Houve operação do elemento diferencial de corrente. 81 Houve atuação do elemento de sub/sobrefreqüência. 24 Houve atuação do elemento volts/hertz. FAULT TYPE (Tipo da Falta) A, B, C Fases envolvidas na falta. N Terra envolvido na falta. OVERCURRENT (Sobrecorrente) W1, W2, W3 Enrolamentos envolvidos na falta. 50/51 Qualquer elemento de sobrecorrente instantâneo, tempo-definido ou tempoinverso operado para uma falta.

15 Guia para Especificação O relé microprocessado deverá fornecer uma combinação de funções que incluam proteção, monitoração, controle e automação. As funções de autodiagnose do relé deverão ser incluídas. Os requisitos específicos são os seguintes: Proteção Diferencial Porcentual. O relé deverá possuir proteção diferencial com restrição para até três enrolamentos, com porcentual fixo ou variável, usando uma ou duas inclinações ( slopes ) selecionáveis com valores ajustáveis de pickup mínimo e do ponto de interseção. Compensação do Ângulo de Fase dos TCs. O relé deverá incluir compensação total de corrente, com incrementos de 30 graus, para acomodar virtualmente qualquer tipo de conexão dos enrolamentos dos TCs e do transformador. Elementos DC e de Harmônicos. O relé deverá incorporar elementos DC e de segundo, quarto e quinto harmônicos, com opção de bloqueio por harmônicos ou restrição por harmônicos, para evitar a operação do elemento diferencial de restrição durante condições de inrush ou de sobreexcitação; um elemento independente de quinto harmônico para alarme deverá ser incluído para avisar o usuário quando de ocorrência de sobreexcitação. Proteção Diferencial sem Restrição. O relé deverá incluir proteção diferencial sem restrição para possibilitar abertura rápida quando de faltas internas de alta intensidade. Proteção de Falta à Terra Restrita. O relé deverá possuir proteção contra falta à terra restrita (REF) para detecção de faltas à terra em enrolamentos conectados em estrela. Proteção de Sobrecorrente. O relé deverá incorporar três grupos de entradas de corrente trifásicas que possam ser habilitadas separadamente para proteção de sobrecorrente. Onze elementos de sobrecorrente por grupo deverão ser incluídos para propiciar proteção de fase, residual, seqüência-negativa e combinada dos terminais. Correntes Combinadas. O relé deverá incorporar um elemento que propicie proteção de sobrecorrente de fase e residual de tempo-inverso baseada no somatório das correntes dos Enrolamentos 1 e Proteção de Sobreexcitação Volts/Hertz. O relé deverá incorporar uma proteção baseada na relação volts/hertz para detectar e fornecer uma saída quando os valores limites de volts/hertz, ajustados pelo usuário, forem ultrapassados. Entradas de Tensão. O relé deverá incluir três entradas de tensão de fase para habilitação independente de: 13 elementos de sobretensão e subtensão, 6 elementos de freqüência e dois níveis da proteção volts/hertz, incluindo curvas de tempo-definido, tempo-inverso e programáveis pelo usuário. LEDs de Sinalização de Estado e Trip. O relé deverá possuir 16 LEDs para indicação de estado e trip. Comunicação. O relé deverá possuir três portas seriais EIA-232 e uma porta serial EIA-485 para propiciar flexibilidade de comunicação com sistemas de controle e computadores externos. O relé deverá operar a uma velocidade de bauds. Três níveis de proteção com acesso através de password deverão ser incluídos para propiciar segurança na comunicação remota. Protocolo de Rede Distribuída (DNP). O relé deverá ter capacidade de efetuar comunicações através do protocolo certificado DNP3 Nível 2 Escravo. A capacidade do DNP deverá incluir discagem automática para eventos DNP baseados em ajuste e suporte do terminal virtual com amplos recursos ASCII. Lógica do Relé. O relé deverá incluir funções lógicas programáveis para uma ampla variedade de esquemas de controle, proteção e monitoração configuráveis pelo usuário. Entradas/Saídas Auxiliares. O relé deverá incluir contatos de saída e entradas isoladas opticamente totalmente programáveis. Variáveis para Abertura e Fechamento. O relé deverá incluir quatro variáveis de abertura e três variáveis de fechamento para permitir o controle separado de até três disjuntores e de um dispositivo de bloqueio independente. Grupos de Ajuste. O relé deverá incluir seis grupos de ajuste selecionáveis para facilitar a adaptação às alterações na aplicação.

16 16 Medição. O relé deverá incluir os recursos para medição das grandezas de corrente, tensão, potência e energia em tempo real, e das grandezas diferenciais, bem como dos valores das correntes de demanda por fase e demanda de pico. Os componentes dos harmônicos, da fundamental até o 15º harmônico, para todas as 12 entradas analógicas, deverão também estar incluídos. Monitoração do Disjuntor. O relé deverá possuir três monitores do desgaste do disjuntor através de curvas de desgaste definidas pelo usuário, contadores de operação e correntes interrompidas acumuladas por fase. Monitoração das Baterias da Subestação. O relé deverá medir e reportar a tensão das baterias da subestação presente nos seus terminais de alimentação. Deverá possuir quatro parâmetros de limites selecionáveis pelo usuário para os propósitos de alarme e controle. Monitor de Eventos de Faltas Passantes. O relé deverá ter a capacidade de reportar o nível das correntes de falta, a duração e a data/hora dos eventos de sobrecorrente que atravessam a zona da proteção diferencial. Um alarme ajustável de I 2 t indica a energia excessiva acumulada de faltas passantes. Relatórios de Evento (Oscilografia) e Registrador Seqüencial de Eventos (SER). O relé deverá ser capaz de registrar automaticamente os eventos de perturbações de 15, 29 ou 60 ciclos com duração da pré-falta ajustável e partidas ( triggers ) definidas pelo usuário. Os eventos deverão ser armazenados em memória não volátil. O relé deverá também incluir um SER que armazene as últimas 512 entradas. Automação: O relé deverá incorporar 16 elementos de controle local, 16 pontos lógicos de controle remoto, 16 pontos lógicos biestáveis (de selo) e 16 displays de mensagens em conjunto com o display do painel do relé. O relé deverá ter a capacidade de exibir mensagens personalizadas pelo usuário. Comunicação IEC via Ethernet. O relé deverá propiciar a comunicação em conformidade com o protocolo IEC A capacidade do IEC deverá incluir a transmissão de mensagens GOOSE e pontos dos dados dos nós lógicos definidos. Relógio Interno em Tempo Real. O relé deverá incluir um relógio em tempo real, com bateria de backup, sincronizável com a entrada do sinal demodulado IRIG-B, para propiciar estampas de tempo precisas dos registros de eventos. Testes com Níveis Baixos. O relé deverá incluir uma interface para testes com níveis baixos para permitir o teste do relé com equipamentos de teste que tenham valores baixos de alimentação.

17 Diagramas de Fiação 17 Figura 8: Diagrama Típico de Conexão AC, Aplicação em um Autotransformador com Três Enrolamentos Figura 9: Diagrama Típico de Conexão DC, Aplicação em um Transformador com Três Enrolamentos

18 Diagramas dos Painéis Frontal e Traseiro 18 Figura 10: Painel Frontal para Montagem em Rack 2U do SEL-387E Figura 11: Painel Frontal para Montagem em Painel 2U do SEL-387E Figura 12: Painel Frontal para Montagem em Painel 3U do SEL-387E

19 19 Figura 13: Painel Traseiro 2U com Terminais de Parafuso, sem Placa Adicional de I/O Figura 14: Painel Traseiro 3U com Terminais de Parafuso, Placa Adicional de I/O Figura 15: Painel Traseiro 3U com Terminais Connectorized, Placa Adicional de I/O

20 20 Figura 16: Painel Traseiro 3U com Terminais de Parafuso, Placa Adicional de I/O com Ethernet 100BASE- FX Figura 17: Painel Traseiro 3U com Terminais de Parafuso, Placa Adicional de I/O com Ethernet 10/100BASE-T