ASPECTOS RELEVANTES PARA DETERMINAÇÃO DA QUALIDADE E SEGURANÇA DE EVENTOS EM EQUIPAMENTOS DE SUPERVISÃO E PROTEÇÃO

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1 ASPECTOS RELEVANTES PARA DETERMINAÇÃO DA QUALIDADE E SEGURANÇA DE EVENTOS EM EQUIPAMENTOS DE SUPERVISÃO E PROTEÇÃO Ricardo Camilo Zampieri Técnico Senior de Desenvolvimento Divisão de Gestão de Manutenção Centro de Manutenções Especias CTEEP Brasil rzampieri@cteep.com.br Antonio Carlos Passos Sartin Engenheiro Senior de Desenvolvimento Divisão de Gestão de Manutenção Centro de Manutenções Especias CTEEP Brasil asartin@cteep.com.br CATEGORIA Sistemas de Controle, Proteção e Telecomunicacões. RESUMO Este trabalho descreve o método empregado para determinação da qualidade da informação da estampa de tempo de eventos digitais, aquisitada em equipamentos eletrônicos inteligentes (IEDs), tais como unidades terminais remotas, dispositivos de proteção e registradores de evento digitais. Os eventos digitais medidos e registrados nos IEDs são enviados aos centros de operação. A exatidão destas informações é de vital importância na determinação da origem de falhas e sequenciamento correto de energização ou desligamentos dos equipamentos supervisionados em uma subestação, para serem utilizados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) e CTEEP na operação do sistema elétrico de potência. Eventos ocorridos em duas instalações de origem distintas, sincronizados pelo Sistema de Posicionamento Global (GPS), mesmo sendo de fabricantes diferentes, devem datar a estampa de tempo do evento com desvio máximo de 1 ms, conforme determina o procedimento de rede da ONS, submódulo 2.7. A padronização destes ensaios permite a determinação da qualidade da informação do equipamento sob teste, independente da instalação ou fabricante. PALAVRAS CHAVE Supervisão, Proteção, Eventos digitais, Estampa de tempo, Resolução, Exatidão. INTRODUÇÃO A qualidade das informações apresentadas pelos equipamentos de supervisão e proteção é importante para que exista confiabilidade nas informações fornecidas aos centros de operação, precisão no planejamento de procedimentos operativos e tomadas de decisões em tempo real. Os equipamentos de supervisão e proteção que foram recentemente instalados no sistema elétrico da CTEEP, possuem sincronismo de tempo via GPS. Assim, os eventos que ocorrem em instalações distintas, separadas geograficamente, podem ser datados e registrados com exatidão de 1 ms, em todos os equipamentos e resolução de 5 ms entre dois equipamentos quaisquer. Os eventos coletados pelas unidades terminais remotas, proteções e medidores associados, têm sua aplicação na operação e análise do sistema elétrico de potência. Estes eventos são enviados via canais de comunicação, de forma independente, aos centros de operação da CTEEP, outras empresas e ao Operador Nacional do Sistema, quando em instalações supervisionadas da Rede Básica. Em uma mesma subestação pode-se ter vários sistemas de sincronismo de tempo operando de forma independente, conforme mostra a figura 1. 1

2 2 DESENVOLVIMENTO DOS ENSAIOS Nos ensaios destes equipamentos, são utilizados instrumentos, que fornecem sinais com tempos precisos e ajustáveis, que são injetados nas entradas digitais do equipamento em teste, seguindo os procedimentos de rede do ONS [1]. Para isso foi preciso implementar cinco ensaios diferentes, a fim de testar integralmente os limites do equipamento. 2.1 ENSAIO DE EXATIDÃO Figura 1. Equipamentos sincronizados por fontes independentes em uma mesma SE Portanto, garantir a qualidade das informações de eventos que chegam aos centros de operação é imprescindível e depende diretamente do equipamento que forneceu e datou a informação na sua origem. Para certificar que esses equipamentos estão informando os dados corretamente é necessário realizar ensaios especiais para comprovação. 1 CONSIDERAÇÕES BÁSICAS São utilizadas as seguintes definições de conceitos usados nas medições de tempo e ensaios [2]: Este ensaio tem por objetivo verificar o grau de exatidão da estampa de tempo do equipamento. Este evento será datado com a estampa de tempo do instante em que ocorreu, devendo apresentar no máximo 1 ms de diferença, com relação ao sinal aplicado pelo equipamento GPS marca Reason modelo 1093A utilizado como padrão. O equipamento GPS gera um pulso de 500 ms a cada minuto, no milisegundo zero, que é aplicado na entrada do equipamento em teste. O resultado do ensaio é verificado medindo-se a diferença entre o valor apresentado na estampa de tempo do equipamento ensaiado, e o pulso gerado no GPS. A diferença máxima do resultado, não deve ultrapassar +/-1 ms com relação ao tempo do sinal gerado. A figura 2 vê-se o GPS marca Arbyter e rele eletrônico usado nos ensaios de exatidão. Resolução do evento: Entende-se como resolução a capacidade de discriminar eventos ocorridos em tempos distintos. Exatidão do evento: Entende-se como exatidão o grau de aproximação do selo de tempo ao tempo absoluto de ocorrência do evento. Capacidade de Separação de evento: Entende-se como capacidade de separação, a capacidade de discriminação de eventos ocorridos em tempos distintos, na sequência correta em que ocorreram. Figura 2. GPS e rele eletrônico usado no ensaio de exatidão 2

3 A medição do pulso aplicado na entrada e saída do relê eletrônico, utilizado como interface do sinal aplicado nos IEDs é mostrado na figura 3. Figura 3. Medição do pulso aplicado na entrada e saída do relê eletrônico O resultado de ensaio de exatidão é mostrado na figura ENSAIOS DE RESOLUÇÃO E CAPACIDADE DE SEPARAÇÃO Com o objetivo de verificar a capacidade do equipamento em discriminar dois eventos ocorridos em duas entradas diferentes, com tempos distintos, devendo ser datado na seqüência correta em que ocorreram, com exatidão de 1 ms. Neste ensaio é utilizado um gerador de pulsos micro processado de precisão, desenvolvido no laboratório de Proteção/Metrologia do Centro de Manutenções Especiais para este tipo de ensaio. Os pulsos são aplicados em duas entradas distintas, em uma sequência de dois pulsos, espaçados por um tempo de 5 ms entre os mesmos. O resultado do ensaio é verificado observando-se a sequência correta entre o pulso gerado e a sequência detectada pelo equipamento testado. Na figura 5 pode-se ver o gerador de pulos microcontrolado projetado e montado no laboratório da empresa e na figura 6, os pulso utilizados para determinar a resolução do equipamento. Os resultados do ensaio de resolução e capacidade de separação de eventos são mostrados na figura 7 e na figura 8, a medição dos pulsos aplicados. Figura 4. Resultado do ensaio de exatidão Figura 5. Gerador de pulsos microcontrolado para ensaio de resolução 3

4 2.3 ENSAIO DE CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DOS EVENTOS Figura 6. Pulsos utilizados para determinar resolução do equipamento Neste ensaio, gera-se uma sequência de eventos de modo a atingir o limite de informações de pulsos com estampa de tempo, armazenado e informado pelo fabricante. O ensaio é feito com o canal de comunicação desligado. O equipamento deve armazenar todos os eventos recebidos, sem perda, e ao ligar o canal de comunicação, esse deve reportar todos os pulsos gerados no teste, sem nenhuma perda. 2.4 ENSAIO DE AVALANCHE DOS EVENTOS Neste ensaio é testado o limite de capacidade de leitura de eventos, sendo gerada uma sequência definida de eventos em várias entradas simultaneamente. A figura 9 mostra o equipamento sob teste registrando avalanche de eventos. Figura 7. Resultado de ensaio de resolução e capacidade de separação de eventos Figura 9. Equipamento sob teste registrando avalanche de eventos Figura 8. Medição dos pulsos aplicados no ensaio ENSAIO DE CAPACIDADE DE RETENÇÃO DOS EVENTOS Neste ensaio é verificada a capacidade do equipamento de reter informações de pulsos armazenados, após uma perda de alimentação, sendo aplicado em anunciadores / registradores de

5 evento. O equipamento recebe uma sequência definida de pulsos, com o canal de comunicação desligado. É provocada uma falha na alimentação, e após um pequeno período, a alimentação é normalizada e o canal de comunicação religado. O equipamento deve reportar via canal de comunicação, toda a sequência de pulsos aplicadas no ensaio, sem nenhuma perda. RESUMO DOS AUTORES Ricardo Camilo Zampieri Técnico em Eletrônica Colégio Técnico Industrial Prof. Isaac Portal Roldan - Fundação Educacional de Bauru, Bauru, Brasil, Posição Atual: Técnico Senior de Desenvolvimento Divisão de Gestão da Manutenção. CTEEP-Brasil. 3 ANÁLISE DOS RESULTADOS Os ensaios apresentados, aplicados ao equipamento sob teste, permitem a verificação, seja em laboratório ou em campo, da qualidade da informação apresentada pelo equipamento sob teste. Considerando que estes equipamentos trabalham como instrumentos de medição de tempo de precisão, a verificação torna-se necessária para garantir que os equipamentos mantenham os padrões de qualidade exigidos na operação do sistema elétrico de potência. Antonio Carlos Passos Sartin Engenheiro Eletricista Faculdade de Engenharia de Barretos, Barretos, Brasil, Posição Atual: Engenheiro Senior de Desenvolvimento, Divisão de Gestão da Manutenção. CTEEP-Brasil. 4 CONCLUSÕES E RECOMENDACÕES Os resultados encontrados nestes ensaios fornecem subsídios para verificação das necessidades de correção nos equipamentos já instalados e auxiliam na definição da compra de novos equipamentos, melhorando assim a qualidade e a confiabilidade, evitando-se retrabalhos e perda de receita. 5 REFERÊNCIAS [1] OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA (ONS). Requisitos de Telesupervisão para Operação, Submódulo 2.7 [Acesso em abril de 2012]: /modulos/modulo_2/submodulo%202.7_rev_1.0.pdf. [2] INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION (IEC). Norma IEC Vocabulário Eletrotécnico Internacional, Area 371 [Acesso em abril de 2012]: penform&part=371. 5