Automação de Testes em Relés Numéricos

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1 GPC/ a 26 de Outubro de 2001 Campinas - São Paulo - Brasil Grupo V Grupo de Estudo de Proteção, Medição e Controle em Sistemas Elétricos de Potência Automação de Testes em Relés Numéricos Paulo Sérgio Pereira(2), José Wilson Resende(1), Gustavo E. Lourenço(2), Osvaldo R. M. Parreira(1) Marcos A Choqueta(2) UFU - Universidade Federal de Uberlândia 1 Conprove Engenharia Ltda 2 Resumo: É objetivo deste artigo apresentar o desenvolvimento de um sistema de testes automáticos para relés numéricos, que utiliza linguagem visual e placas de aquisição de dados para gerar e obter sinais de tensão e de corrente. O sistema dispõe de recursos que testam as mais variadas funções de proteção que o relé possui, já utilizando fatores de correção a partir dos dados do sistema, inerentes ao tipo de teste que se está realizando, garantindo os resultados obtidos. O sistema de testes propicia uma facilidade ao gerar relatórios, já que os resultados dos testes ficam gravados em um banco de dados, permitindo assim uma melhor organização e confiabilidade, automatizando o gerenciamento da manutenção. Palavras-chave: Sistema de Testes Automáticos, Automatização do Gerenciamento da Manutenção. 1 - INTRODUÇÃO: É fato que os novos relés numéricos que se encontram no mercado, incorporam múltiplas funções de proteção e devem ser parametrizados com os dados do sistema que pretende-se proteger, permitindo assim os ajustes necessários ao funcionamento correto da proteção. Em função disso, internamente, o sistema já possui rotinas que acompanham essas correções internas, não necessitando que o usuário tenha conhecimentos aprofundados do manuseio do relé, garantindo que o teste será realizado com maior facilidade, utilizando-se os mesmos critérios e tendo uma maior confiabilidade. Com esta filosofia a Conprove Engenharia Ltda em conjunto com a faculdade de engenharia elétrica da Universidade Federal de Uberlândia e apoio do CNPq, iniciaram um sistema de testes que atendesse às exigências de campo e de laboratório com baixo custo, que permitisse a geração trifásica de sinais de tensão e de corrente, e que fosse robusto e prático. O equipamento, aqui introduzido, possui placas de aquisição de dados A/D e D/A que promovem alto grau de precisão na geração e aquisição dos sinais, que são injetados no relé durante o teste. 2 - ESTRUTURA DO EQUIPAMENTO: A estrutura do equipamento é composta por módulos de software e hardware, como descritos a seguir: O hardware do sistema possui um amplificador para amplificar os sinais analógicos gerados pelo conjunto microcomputador e placa D/A O software do sistema foi desenvolvido na plataforma Windows 98, em uma linguagem orientada a eventos, Visual Basic 6.0 (VB-6). O software das placas denominado NI-DAQ, é um conjunto de funções que controlam todos os dispositivos de aquisição de dados conectados a placa adquirida, às entradas e saídas analógicas e digitais. Este software inclui um buffer e um gerenciador de dados em que se pode, simultaneamente, adquirir e processar dados. A placa de aquisição de dados, tem características DAQ-PNP (sistema plug-and-play) e por isso é totalmente configurável via software. A Figura 1 apresenta o diagrama de blocos do equipamento. 3 - CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE TESTES: Rua Visconde de Ouro Preto, 75 CEP: Bairro Custódio Pereira, Uberlândia MG. Fone: (0XX-34) , FAX: (0XX-34) conprove@conprove.com.br

2 2 O sistema explora a flexibilidade de se utilizar um computador armazenando resultados dos testes dos relés em um banco de dados, com o potencial para a transmissão via rede a um sistema de armazenamento de dados central, possibilitando o gerenciamento da manutenção. Pode-se resumir o sistema como sendo um testador de relés, cujo software é composto das etapas a seguir descritas. 3.1 CADASTRAMENTO DE MODELOS COMERCIAIS: É a parte do sistema onde se cadastra, em um banco de dados, os relés, incluindo todas as funções e gama de ajustes, conforme catálogo dos fabricantes. Esta parte do programa é fundamental por estabelecer os valores de ajuste do relé na parte de cadastramento na empresa. Uma vez o relé cadastrado, o programa está preparado para testalo. 3.2 CADASTRAMENTO DE MODELOS NA EMPRESA É a parte do sistema onde se fazem os ajustes de como o relé está parametrizado. A faixa desses ajustes vem da parte comercial. Esses ajustes são utilizados como variáveis de entrada para se fazer os testes. Devido aos relés numéricos possuírem correções internas, as rotinas do programa já fazem as devidas considerações para a realização correta dos testes. 3.3 HISTÓRICO DOS RESULTADOS DOS TESTES: Nessa parte do sistema, tem-se os dados gravados no banco de dados de todos os testes realizados no relé. Com isso pode-se selecionar de qual teste se deseja verificar os resultados, montando relatórios para uma melhor visualização, proporcionando assim, um gerenciamento da manutenção. Figura 1 - Diagrama de blocos do equipamento 4 TESTES AUTOMÁTICOS EM RELÉS DIFERENCIAIS MICROPROCESSADOS: O ambiente visual, característico deste sistema, harmoniza a interação entre o usuário e o equipamento, contando com um arranjo moderno, prático e de fácil uso. O roteiro para execução do software pode ser resumido como se segue. 4.1 TELA DE INTERFACE DE CADASTRAMENTO DE MODELOS COMERCIAIS: Na tela de modelos comerciais, ilustrada na Figura 2, a barra de ferramentas localizada na parte superior da tela, propicia ao usuário: a) voltar para a tela principal do programa, b) mostrar a hora e data atual do sistema, c) gravar um novo modelo de relé no banco de dados, d) editar as faixas de ajustes de um modelo já existente, e) apresentar em uma única tela todas as funções de proteção que o relé possui, f) cadastrar um esquema de ligação para facilitar quando o usuário for realizar um teste e, g) verificar quantos e quais os relés estão cadastrados no banco de dados comercias. Além do esquema de ligação do teste, há ainda o esquema do relé, que informa para o usuário os terminais e seus significados, proporcionando assim uma maior segurança e confiabilidade para a realização do teste. A parte comercial, tem a importante função de cadastrar, no banco de dados, todas as informações que o catálogo do fabricante fornece. O programa propicia ao usuário um fácil manuseio das funções que o relé apresenta, facilitando a visualização das faixas de ajustes de cada função, evitando que o usuário esqueça alguma informação.

3 3 Figura 2 - Tela Modelos Comerciais 4.2 TELA PARA AJUSTES DOS RELÉS INSTALADOS NA EMPRESA: Selecionando no menu da tela principal, a opção modelos existentes na empresa, carrega-se a tela ilustrada na Figura 3. Da mesma maneira apresentada para a tela comerciais, há uma barra de ferramentas que propicia ao usuário: voltar para a tela principal do programa, cadastrar novos modelos, editar os ajustes já existentes em um determinado relé e visualizar todas as informações em uma única tela. Nessa parte do programa é que se cadastra os dados do sistema ou equipamento que se está protegendo, a Figura 4 ilustra essa tela. Partindo dos dados dessa tela, são feitas as correções necessárias para a realização dos testes. Essas correções evitam que o usuário tenha que possuir conhecimentos técnicos avançados do relé que se esta testando. As rotinas de testes são feitas prevendo as correções que devem ser feitas, tornando a integração usuário programa fácil e de um único padrão, o que facilita o uso e garante o resultado do teste. Ainda na tela da empresa, utilizando a pesquisa por número de identificação, o usuário escolhe o relé que será testado, o qual já está cadastrado no banco de dados empresa. Escolhido o relé, o botão testes na Barra de ferramentas é habilitado. Com isso, carrega-se uma tela, representada pela Figura 5, que pede os dados do responsável pelo teste. A tela que seleciona quais os testes serão realizados só será carregada se o usuário preencher os dados solicitados. Esses dados são gravados no banco de dados, garantindo assim os dados de quem realizou o teste, e se o teste foi realmente realizado. Feito o procedimento anterior, a tela de testes é carregada, (Figura 6). Nessa tela, o usuário pode selecionar em qual função de proteção ele deseja realizar o teste, e qual o teste ele pretende fazer. Dessa maneira, apenas com essa tela, pode-se selecionar testes em várias funções do relé. Quando o usuário selecionar o botão de comando voltar, os resultados obtidos são gravados no banco de dados. Tendo sido realizado o teste, há um botão que monta o relatório dos resultados. Se o usuário preferir, esses relatórios podem ser montados a partir da tela histórico, podendo o usuário escolher qual função de proteção fazer a analise. Figura 3 - Tela Modelos Empresa Figura 4 - Tela de Ajustes dos Dados do Sistema

4 4 Figura 5 - Tela que permite acessar a tela teste Figura 6 - Tela que Seleciona os Testes a Serem Realizados 4.3 TELA HISTÓRICO DOS RESULTADOS DOS TESTES: A Figura 7 representa a tela histórico. Nesta tela, o usuário tem acesso a todos os testes realizados pelo software. Com isso, ele pode pesquisar testes realizados com datas antigas, tendo os dados à mão. Nessa tela o usuário pode escolher qual a função que é de interesse em ser analisada. Essa procura pode ser de várias formas. Como exemplo, por data, nome do responsável e modelo de relé. Dessa maneira a organização e o tempo de procura de dados, como a elaboração de relatórios, ficam otimizadas, garantindo o gerenciamento da manutenção. Os relatórios, são montados selecionando o registro que se quer analisar na grade podendo-se montar da função de proteção que desejar. O relatório, Figura 8, traz os valores medidos, teóricos e o erro. Essa tela, apresenta uma vantagem do programa. Como exemplo, uma calculadora, é necessária para o cálculo do SLOPE, e ainda o usuário Tem que saber como se calcula. No programa, devido ao usuário já Ter todas as informações necessárias a mão, não há necessidade de nenhuma outra ferramenta, alem do usuário não precisar se preocupar com cálculos. Pensando na transmissão de dados, os resultados são gravados em um único arquivo, propiciando assim, uma facilidade na análise dos resultados, em uma central de controle. Figura 7 Tela histórico dos resultados dos testes Figura 8 Relatório dos testes

5 5 4.4 GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO: A implantação de um instrumento como este, em cada grupo de manutenção, nas diversas áreas da empresa, permite o gerenciamento da manutenção de forma simples e a baixo custo. A Figura 9, ilustra a filosofia operacional do projeto. Um software de manutenção gerenciará a informação transmitida de todas as áreas, permitindo que se proceda a análise de desempenho dos relés, e erros apresentados. Assim a empresa poderá controlar os índices estatísticos de defeito. 6 AGRADECIMENTOS: Agradecemos ao CNPq pelo apoio financeiro dado no decurso deste trabalho. 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: (1) Souto, W. A., Desenvolvimento de um equipamento computa-dorizado para testes em instrumentos elétricos, Dissertação de Mestrado, UFU, Dezembro/97. (2) Martins, M. P., Uma contribuição ao desenvolvimento de equipamentos computadorizados para testes em relés de proteção, Dissertação de Mestrado, UFU, Fevereiro/97. (3) Ramalho, J. A. A., Access 2.0 for Windows, Makron Books, (4) Nelson, R. Visual Basic for Windows Versão 3.0, Guia Autorizado Microsoft, Makron Books, Figura 9- Gerenciamento da manutenção 5 - CONCLUSÕES: O equipamento desenvolvido irá incorporar grandes vantagens para o usuário, visto que a linguagem Visual Basic elimina painéis, fiação, botões, etc, reduzindo por si só problemas de manutenção do instrumento. Incorporou-se em um só sistema todas as funções de proteção contidas nos relés numéricos, tendo o usuário uma figura que explica como realizar corretamente os testes. As rotinas de teste incorporam as correções necessárias a partir dos dados do sistema. Assim o sistema conterá um histórico dos testes para montar relatórios verdadeiros e confiáveis. Com isso, os testes automáticos aumentam as facilidades, fazendo com que o custo de homem-hora alocado aos testes seja reduzido significativamente. A filosofia de computar e enviar dados a um sistema central de gerenciamento de manutenção via modem, permitirá a obtenção de dados estatísticos, bem como a organização da manutenção com baixíssimos custos. A expectativa dos autores é que mais que um equipamento, estamos fazendo uma proposta inovadora em metodologia de trabalho. (5) National Instruments Corporation, National Instruments Reference and Catalogue - Test and Measurement Industrial Automation, (6) National Instruments Corporation, National Instruments, AT-AO-6/10 User Manual, September/1994. (7) National Instruments Corporation, National Instruments, AT-MIO/AI E SERIES User Manual, May/1996.