Objetivo: Realizar testes em relés de variação de frequência de modo a comprovar o tempo de atuação e os pontos de operação.

Tutorial de Teste Tipo de Equipamento: Relé de Proteção Marca: Siemens Modelo: 7UM Funções: 81R ou PFRC - variação de frequência (taxa de variação de frequência ou df/dt) Ferramenta Utilizada: CE-6006 Objetivo: Realizar testes em relés de variação de frequência de modo a comprovar o tempo de atuação e os pontos de operação. Controle de Versão: Versão Descrições Data Autor 1.3 Adicionado sumário e 16/02/2012 M.R.C. tabela de equivalência 1.4 Adicionado logotipo na primeira página 18/06/2014 M.R.C. 1

Sumário 1. Conexão do relé ao CE-6006... 5 1.1 Fonte Auxiliar... 5 1.2 Bobinas de Corrente e Tensão... 5 1.3 Entradas Binárias... 6 2. Comunicação com o relé 7UM... 6 3. Parametrização do relé 7UM... 7 3.1 Device Configuration... 7 3.2 Masking I/O... 8 3.3 Power System Data 1... 9 3.4 Power System... 10 3.5 Generator/Motor... 11 3.6 CT s... 11 3.7 VT s... 11 3.8 Setting Group A... 12 3.9 Power System Data 2... 13 3.10 81R Rate-of-frequency-change protection... 13 3.11 Stage 1... 14 3.12 Stage 2... 14 3.13 Stage 3... 15 3.14 Stage 4... 15 4. Ajustes do software Rampa... 16 4.1 Abrindo o software... 16 4.2 Configurando os Ajustes... 16 4.3 Valores de Referência... 17 5. Configurações de Hardware... 17 6. Estrutura do teste para a função 81... 18 6.1 Tela Principal... 18 6.2 Tela para incrementação... 19 6.3 Tela principal- gráfico... 20 6.4 Inicializando o teste para o 81-1... 20 6.5 Resultado Final do 81-1... 21 6.6 Inicializando o teste para o 81-2... 22 6.7 Resultado Final do 81-2... 23 2

6.8 Inicializando o teste para o 81-3... 24 6.9 Resultado Final do 81-3... 25 6.10 Inicializando o teste para o 81-4... 25 6.11 Resultado Final do 81-4... 26 7. Relatório... 27 APÊNDICE A... 28 A.1 Designações de terminais... 28 A.2 Ajustes... 29 A.3 Lista Informações... 29 A.4 Dados Técnicos... 30 APÊNDICE B... 31 3

Termo de Responsabilidade INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS As informações contidas nesse tutorial são constantemente verificadas. Entretanto, diferenças na descrição não podem ser completamente excluídas; desta forma, a CONPROVE se exime de qualquer responsabilidade, quanto a erros ou omissões contidos nas informações transmitidas. Sugestões para aperfeiçoamento desse material são bem vindas, bastando o usuário entrar em contato através do email suporte@conprove.com.br. O tutorial contém conhecimentos obtidos dos recursos e dados técnicos no momento em que foi escrito. Portanto a CONPROVE reserva-se o direito de executar alterações nesse documento sem aviso prévio. Este documento tem como objetivo ser apenas um guia, o manual do equipamento a ser testado deve ser sempre consultado. ATENÇÃO! O equipamento gera valores de correntes e tensões elevadas durante sua operação. O uso indevido do equipamento pode acarretar em danos materiais e físicos. Somente pessoas com qualificação adequada devem manusear o instrumento. Observa-se que o usuário deve possuir treinamento satisfatório quanto aos procedimentos de manutenção, um bom conhecimento do equipamento a ser testado e ainda estar ciente das normas e regulamentos de segurança. Copyright Copyright CONPROVE. Todos os direitos reservados. A divulgação, reprodução total ou parcial do seu conteúdo, não está autorizada, a não ser que sejam expressamente permitidos. As violações são passíveis de sansões por leis. 4

Sequência para testes do relé 7UM no software Rampa 1. Conexão do relé ao CE-6006 No apêndice A mostram-se as designações dos terminais do relé. 1.1 Fonte Auxiliar Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino F1 (U H +) do relé e o negativo (borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino F2 (U H -) do relé. Figura 1 1.2 Bobinas de Corrente e Tensão Para estabelecer a conexão das bobinas de tensão, ligue os canais de tensão V1, V2 e V3 aos pinos R15, R17 e R18 do relé respectivamente, ligando os três comuns ao pino R16. Figura 2 5

1.3 Entradas Binárias Ligue as Entradas Binárias do CE-6006 às saídas binárias do relé, BI1 ao pino R1 e o seu comum a R5, BI2 ao pino R2, BI3 ao pino R3, BI4 ao pino R4 e seu comum ao pino R5. A figura a seguir mostra os detalhes dessas ligações. 2. Comunicação com o relé 7UM Figura 3 Primeiramente abre-se o DIGSI e liga-se um cabo ethernet (ou serial) do notebook com o relé. Em seguida clica-se duas vezes no ícone do software. Figura 4 Ao abrir o programa, seleciona-se a subestação que contenha o relé em questão (7UM). Após selecionado o relé, clique com o botão direito e selecione a opção Open Object e depois selecione o modo de conexão, conforme é apresentado nas figuras seguintes. 6

Figura 5 3. Parametrização do relé 7UM Figura 6 3.1 Device Configuration Após ter sido estabelecida a conexão, acesse os ajustes gerais do relé através de um duplo clique com o botão esquerdo em Settings repita a operação para Device Configuration. Figura 7 7

Na tela Functional Scope desabilite todas as funções deixando apenas a função 81R Rate-of-frequency-change protection habilitada. Isso evita que trips de outras funções interfiram no teste. Após os ajustes clique em OK. Figura 8 3.2 Masking I/O O próximo passo é ajustar a saída do relé. Para acessar esses parâmetros efetue um duplo clique com o botão esquerdo em Masking I/O (Configuration Matrix) conforme ilustrado na próxima figura. 8

Figura 9 Designa-se a saídas binárias BO1, BO2, BO3 e BO4 para o envio dos trips das funções 81-1, 81-2, 81-3 e 81-4 respectivamente. De maneira a auxiliar o teste utilizase os LEDs 1, 2, 3 e 4 para sinalizar o envio de TRIP. Figura 10 3.3 Power System Data 1 Efetua-se um duplo clique em Power System Data 1 para acessar os ajustes do sistema. 9

Figura 11 Aqueles ajustes destacados em vermelho necessitam de uma atenção especial. Primeiramente mostram-se os dados gerais do sistema, em seguida os dados do gerador ou motor e por fim a relação de transformação dos TPs. 3.4 Power System Na aba Power System configura-se a frequência e sequência de fase. Figura 12 10

3.5 Generator/Motor Na aba Generator/Motor ajusta-se a tensão primária e a potência aparente nominal. Figura 13 3.6 CT s Os ajustes dessa aba são desprezados, pois não é utilizado corrente nesse teste. 3.7 VT s Nesta aba é realizado o ajuste da relação de transformação do transformador de potencial. Figura 14 11

3.8 Setting Group A Nesta opção ajustam-se as funções de variação de frequência. Figura 15 Com um duplo clique na opção Power System Data 2. Figura 16 12

3.9 Power System Data 2 Escolha o equipamento protegido. INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Figura 17 3.10 81R Rate-of-frequency-change protection Nesse campo ajustam-se a tensão mínima para operação, a histerese para reinício e o número de ciclos medidos para análise da variação de frequência. Figura 18 13

Obs: O ajuste do endereço 4518 Minimum Operating Voltage Vmin configura a tensão de linha mínima para que ocorra o trip da função 81R. Caso o usuário utilize uma tensão menor que esse ajuste no teste não ocorrerá TRIP da função. 3.11 Stage 1 Ajustes do primeiro estágio de variação de frequência. Configure a proteção para df/dt com pick-up de 1Hz/s e tempo de operação para 1,5 segundos. Figura 19 3.12 Stage 2 Ajustes do segundo estágio de variação de frequência. Configure a proteção para df/dt com pick-up de 2Hz/s e tempo de operação para 1 segundo. Figura 20 14

3.13 Stage 3 Ajustes do terceiro estágio de variação de frequência. Configure +df/dt com pick-up de 1Hz/s e tempo de operação para 1,25 segundos. Figura 21 3.14 Stage 4 Ajustes do quarto estágio de variação de frequência. Configure +df/dt com pick-up de 2Hz/s e tempo de operação para 0,9 segundos. Figura 22 15

4. Ajustes do software Rampa INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS 4.1 Abrindo o software Na pasta CE-600X Aplicativos dê um duplo clique no ícone do software Rampa. Figura 23 4.2 Configurando os Ajustes Para acessar essa tela basta ir ao menu editar e na opção Ajustes como é mostrado abaixo. Figura 24 Após abrir a tela de Ajustes, preencha as Informações Gerais do teste como demonstra a figura abaixo. Nesta tela informam-se dados a respeito do dispositivo testado, local da instalação e o responsável. Sendo bastante prático para confecção do relatório. Figura 25 16

4.3 Valores de Referência Na tela abaixo são ajustados os valores de frequência, sequência de fase, tensões primárias e secundárias, as correntes primárias e secundárias do sistema. 5. Configurações de Hardware Figura 26 Clique no ícone ilustrado abaixo ou utilize o atalho Ctrl + h. Figura 27 Clicando no ícone da figura anterior abre-se uma tela onde deve ser ajustada a configuração dos canais de geração e a tensão da fonte de alimentação auxiliar. 17

6. Estrutura do teste para a função 81 Figura 28 6.1 Tela Principal Primeiramente configura-se uma situação para verificar a variação de frequência do elemento 81-1 cujo ajuste está em 1 Hz/s e 1,5 segundos. No lugar de Seq 001 escreva Variação de frequência 81-1. Em seguida clique no botão em destaque da figura a seguir: 18

6.2 Tela para incrementação Figura 29 Nesta tela no campo Tipo escolha a opção df/dt em seguida no campo Modo escolha Trif. Eq. ABC. Para valores de tensões sejam iniciais ou de reset utilize as tensões nominais equilibradas, ou seja, 66,4Volts. Para o Incremento do df/dt ajuste o início em -0,95Hz/s o limite em -1,05Hz/s e um passo de -50 mhz/s. No campo Tempo Geração a Cada Incr. o usuário deve configurar um tempo sempre maior do que o tempo de atuação. Nesse caso foi escolhido o tempo de 2,0 segundos. Já o Tempo Reset foi ajustado como 0,15 segundos. Figura 30 19

6.3 Tela principal- gráfico INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Clique o botão direito do mouse em cima de um gráfico qualquer e deixe somente os seguintes gráficos habilitados: 6.4 Inicializando o teste para o 81-1 Figura 31 Marque o campo BO1 par obter dois gráficos. O primeiro mostra a variação de frequência dos 3 primeiros canais de tensão. O segundo gráfico mostra o estado da binária de entrada 1 (BI1). Para inicializar o teste utilize o atalho alt + g ou clique no botão em destaque. Figura 32 20

Para melhorar a visualização clique nas três flechas apontadas para baixo no canto inferior direito da figura anterior. Em seguida aumente o tamanho do gráfico de acordo com a figura a seguir. 6.5 Resultado Final do 81-1 Figura 33 Clique no ícone fasores ilustrado abaixo Figura 34 Escolha a opção Freq. para os dois cursores como mostrado abaixo. Posicione o cursor dois no momento de transição da binária. Para o cursor um, verifique a posição de mudança da variação de frequência de zero para -1,0Hz/z. Figura 35 21

Para que o usuário possa controlar os cursores no gráfico e visualizar os valores de variação de frequência ao mesmo tempo existe um ícone destacado na cor verde (da figura anterior) que cria um efeito de transparência. Caso haja a necessidade de efetuar um zoom no gráfico, basta pressionar o botão esquerdo do mouse em um ponto inicial e arrastar formando uma área e em seguida soltar o botão. Figura 36 Através da figura anterior comprova-se que para uma variação de frequência de -1Hz/s o relé atua em 1,75 segundos. Os 250 milissegundos a mais estão relacionados com a janela de 5 ciclos elétricos para medição (aproximadamente 84ms) e o tempo restante está dentro da faixa de atraso do pick-up de acordo com o Apêndice A. 6.6 Inicializando o teste para o 81-2 O próximo passo é reeditar o teste anterior para testar a função 81-2 cujos ajustes são pick-up da variação da frequência -2Hz/s e tempo de atuação 1 segundo. Clique no ícone editar teste ilustrado abaixo: Figura 37 22

Clique no ícone destacado na figura 29 altere o Incremento do df/dt no campo início para -1,95Hz/s e o limite para 2,05Hz/s. Confirme as modificações e marque o campo da binária de entrada 2 (BI2) no gráfico de entradas e saídas binárias da tela principal. 6.7 Resultado Final do 81-2 Figura 38 Utilize o comando alt + g para iniciar a geração. A próxima figura mostra o resultado final. Figura 39 23

Da figura anterior comprova-se que para uma variação de frequência de -2Hz/s o relé atua em 1,24 segundos. Os 240 milissegundos a mais estão relacionados com a janela de 5 ciclos elétricos para medição (aproximadamente 84ms) e o tempo restante está dentro da faixa de atraso do pick-up de acordo com o Apêndice A. 6.8 Inicializando o teste para o 81-3 O próximo passo é reeditar o teste anterior para testar a função 81-3 cujos ajustes são pick-up da variação da frequência 1Hz/s e tempo de atuação 1,25 segundos. Clique no ícone editar teste ilustrado abaixo: Figura 40 Clique no ícone destacado na figura 29 altere o Incremento do df/dt no campo início para 0,95Hz/s, o limite para 1,1Hz/s e o passo para +70mHz/s. No campo Tempo Geração a Cada Incr. altere para 4 segundos. Em Tempo Reset modifique para 0,2 segundos. Confirme as modificações e marque o campo da binária de entrada 3 (BI3) no gráfico de entradas e saídas binárias da tela principal. Figura 41 24

6.9 Resultado Final do 81-3 INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Utilize o comando alt + g para iniciar a geração. A próxima figura mostra o resultado final. Figura 42 Da figura anterior comprova-se que para uma variação de frequência de 1,02Hz/s o relé atua em 1,66 segundos. Os 410 milissegundos a mais estão relacionados com a janela de 5 ciclos elétricos para medição (aproximadamente 84ms) e o tempo restante está dentro da faixa de atraso do pick-up de acordo com o Apêndice A. 6.10 Inicializando o teste para o 81-4 O próximo passo é reeditar o teste anterior para testar a função 81-4 cujos ajustes são pick-up da variação da frequência +2Hz/s e tempo de atuação 0,9 segundos. Clique no ícone editar teste ilustrado abaixo: Figura 43 Clique no ícone destacado na figura 29 altere o Incremento do df/dt no campo início para 1,95Hz/s, o limite para 2,1Hz/s e o passo para +70mHz/s. Confirme as modificações e marque o campo da binária de entrada 4 (BI4) no gráfico de entradas e saídas binárias da tela principal. 25

6.11 Resultado Final do 81-4 Figura 44 Utilize o comando alt + g para iniciar a geração. A próxima figura mostra o resultado final. Figura 45 26

7. Relatório INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Da figura anterior comprova-se que para uma variação de frequência de 2,02Hz/s o relé atua em 1,30 segundos. Os 400 milissegundos a estão relacionados com a janela de 5 ciclos elétricos para medição (aproximadamente 84ms) e o tempo restante está dentro da faixa de atraso do pick-up de acordo com o Apêndice A. Ao final do teste pode-se solicitar um relatório automático, basta clicar no ícone ilustrado abaixo ou utilizar o atalho Ctrl + R. Figura 46 Ao solicitar o relatório abre-se uma tela onde o usuário escolhe as informações que devem ser mostradas no relatório. Figura 47 Figura 48 27

APÊNDICE A INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS A.1 Designações de terminais Figura 49 28

A.2 Ajustes INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Tabela 1 A.3 Lista Informações Tabela 2 29

A.4 Dados Técnicos INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Tabela 3 Faixas de Ajuste / Incremento Tabela 4 - Tempos Tabela 5 Relações de Dropout Tabela 6 - Tolerâncias Tabela 7 Variáveis de Influência para Valores de Pickup 30

APÊNDICE B INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Equivalência de parâmetros do software e o relé em teste. Software Rampa Tabela 8 Relé Siemens 7UM Parâmetro Figura Parâmetro Figura df/dt-1_pkp 36 81R-1 Pickup value of df1/dt Stage 19 df/dt -2_pkp 39 81R-2 Pickup value of df2/dt Stage 20 df/dt -3_pkp 42 81R-3 Pickup value of df3/dt Stage 21 df/dt -4_pkp 45 81R-4 Pickup value of df4/dt Stage 22 df/dt -1_Tempo 36 81R-1 Time Delay of df1/dt Stage 19 df/dt -2_Tempo 39 81R-2 Time Delay of df2/dt Stage 20 df/dt -3_Tempo 42 81R-3Time Delay of df3/dt Stage 21 df/dt -4_Tempo 45 81R-4 Time Delay of df4/dt Stage 22 31