REQUISITOS, DIFICULDADES E NOVAS SOLUÇÕES PARA OS TESTES DE PROTEÇÕES DIFERENCIAIS DE BARRA

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1 REQUISITOS, DIFICULDADES E NOVAS SOLUÇÕES PARA OS TESTES DE PROTEÇÕES DIFERENCIAIS DE BARRA Autores Paulo Sergio Pereira Junior Gustavo Silva Salge Cristiano Moreira Martins Paulo Sergio Pereira Gustavo Espinha Lourenço 1

2 Resumo Este trabalho possui como objetivo investigar as técnicas utilizadas na proteção diferencial de barramentos, os relés de proteção, as metodologias, os algoritmos, as ferramentas de teste e os processos de avaliação, bem como apresentar uma nova ferramenta, constituída de hardware e software, com grande capacidade para testes e simulações envolvendo as proteções de barramentos e seus esquemas. 2

3 Introdução Importância das Barras Alto Nível de Curto-Circuito Faltas com Potencial de Gerar Instabilidade Barras Importantes: 21 e 51 só retaguarda Proteção Diferencial (sensibilidade, estabilidade e velocidade) Prot. Unitária, sem coordenação, sem atrasos 2 Modos de Funcionamento: Alta e Baixa Impedância 3

4 Alta Impedância Alta Corrente de Curto -> Saturação Algoritmos antigos de baixa impedância não funcionam bem Alta Imp. -> Sensibilizado por Tensão (Deseq. I) Operação Normal e Falta Externa sem Saturação V resultante = 0 Falta Externa c/ Saturação V peq Falta Interna V maior 4

5 Alta Impedância Ajuste por Tensão (Intermediário) TC s c/ Alta tensão de Joelho (Não Compartilhados) Testes: Injeção de Tensões ( 300V) 5

6 Baixa Impedância Novas Tecnologias e Evolução dos Algoritmos Detecção de Saturação de TC, TC em Curto e Diferencial Restrita pela Direcionalidade Vantagens: TC pode ser compartilhado Instalação: Centralizada ou Distribuída Evolução da Distribuída -> IEC Foco do Artigo 6

7 Baixa Impedância 7

8 Classificação e Exemplos de IED s Marca Modelo Principio de Operação Instalação Barramento de Processo ABB REB500 Baixa Impedância Distribuído / Centralizado Sim 9-2 LE ABB REB670 Baixa Impedância Centralizado Sim 9-2 LE Alston Micom P747 Baixa Impedância Centralizado Não Alston Micom 74X Baixa Impedância Distribuído / Centralizado Sim 9-2 LE Alston Micom 746 Baixa Impedância Centralizado Sim 9-2 LE GE B95 Plus Baixa Impedância Centralizado Sim Brick GE B90 Baixa Impedância Centralizado Não GE B30 Baixa Impedância Centralizado Sim Brick GE MIB Alta Impedância Centralizado SEL 487B Baixa Impedância Centralizado Não SEL 587Z Alta Impedância Centralizado Siemens 4 7SS52 Baixa Impedância Distribuído Não Siemens 4 7UT613 Baixa Impedância Centralizado Não Siemens 4 7VH60 Alta Impedância Centralizado Siemens 5 7SS85 Baixa Impedância Centralizado Não NARI PCS-915IC Baixa Impedância Centralizado Sim 9-2 LE NARI PCS-915ID Baixa Impedância Distribuído Sim 9-2 LE 8

9 Testes da Proteção Diferencial de Barra (87B) Injetar Isec em Número e Amplitude Suficientes Vários Canais e c/ Alta Corrente Dificuldades das Ferramentas Tradicionais Tri ou Hexa; Max 30A Uso de Amps Externos; Sync GPS; Complexo e $$$ Mais de um equipamento: Separação dos Resultados dificultando a interpretação global Injeção de F.O. senoidal pura -> Não Avalia Saturação Devido a Complexidade a 87B testado de forma precária pelas Malas de Testes antigas 9

10 Requisitos dos Testes (87B) O Teste Deve Verificar: Condição Nominal e de Cargas Altas Falta Interna Falta Externa Saturação TC Direção das Correntes Variar o ponto da Falta dentro de cada Bay Falta Evolutiva Levantar a Característica do Slope Add-On Stabilization / Slope Adaptativo 10

11 Novas Soluções Ferramenta = Software + Hardware Softwares: Diferenc e PS Simul Hardware: CE I: 50A e 500VA; 6 V: 335V e 100VA 11

12 Nova Concepção de Hardware Ferramenta de Testes Universal para Subestações Flexibilidade Modular: 24 Amps Isolados Tensão até 2KV Corrente até 800A Corrente com até 140V compliance Fontes Independentes: Max. Amplitude Simultânea e Associações 12

13 Software Automático Idiff x Ibias Testando Graficamente Teste Automático Tradicional Idiff x Ibias 87 com até 18 Bays monofásicos 6 Bays Trifásicos Teste de Configuração Confirmar parametrização c/ base na leitura IED Teste de Ponto Testa de Forma Gráfica Clicando no Gráfico (IdiffxIbias) Teste de Busca Levanta o limiar (borda) região de Operação x Não Op. 13

14 Software de Modelagem do SEP Ferramenta de Simulação de Transitórios Eletromagnéticos e Eletromecânicos Teste o mais Real Possível -> Avalia Comportamento em condições transitórias Gerenciamento de Variáveis Globais (Constantes) LOOP (Laços de Constantes) -> Múltiplos Testes Draft Run-Time 14

15 Testes com IED / Resultados de Ensaios IED Comercial Siprotec 7UT613 Barra Simples: 9 bays monof. 1ª Abordagem Clássica: Automático Idiff x Ibias 2ª Abordagem Modelagem Sistema e Injeção de F.O. com Transitórios Eletromagnéticos 15

16 1ª Abordagem: Verificação da Característica Controla-se Parâmetros de Cada Bay Amplitude e Sentido das Correntes Entrada, Saída e Curto Externo Correntes (Manual ou Automaticamente) Testado: Característica de Várias Maneiras Testado: ADD-ON Stabilization (Permite Slope Adaptativo) Teste c/ presença de corrente em todos bays 16

17 1ª Abordagem: Ajustes 17

18 1ª Abordagem: Teste de Busca 18

19 2ª Abordagem: Modelagem do SEP e Injeção de Transitórios Modelado Barra Simples com 9 Bays Todos com geração, considerando interligado 8 possuem Carga, Energia de Duas Direções 1 (de entrada), alimenta todos também TCs foram realizados teste c/ Ideais e Reais 19

20 2ª Abordagem: Circuito 20

21 2ª Abordagem: Controle 21

22 2ª Abordagem: Modelagem do SEP e Injeção de Transitórios Destacam-se 5 casos básicos Curto Externo TC s Ideais Curto Interno Curto Externo TC s Reais Curto Externo evoluindo p/ Interno TC s Ideais *Curto Externo evoluindo p/ Interno TC s Reais Todos os casos de Testes foram avaliados pela avaliação automática setada no software O comportamento do Relé foi de acordo em todos os casos simulados 22

23 2ª Abordagem: Formas de Onda e Binárias 23

24 2ª Abordagem: Trajetória Diferencial e Idiff e Ibias no Tempo 24

25 Conclusão Evolução Relés -> Métodos antigos -> Obsoletos Saturação, Direcionalidade, Transitórios, Gráfico Expandindo a Idéia -> Testes de: Barras Duplas, Recomposição de Barras, Seccionamento de Barras, Aberturas Mono e Tripolares, etc... Ensaios Provaram que a Nova ferramenta: Eficiente e Confiável (Soft. / Hard) Testes e Análises com maior profundidade Permite Melhor Interpretação dos Resultados Pode ser realizado em IEC (GOOSE + SV) 25

26 Muito Obrigado! Paulo Sérgio Pereira Júnior 26