Tutorial de Teste Tipo de Equipamento: Relé de Proteção Marca: SCHWEITZER (SEL) Modelo: 300G Funções: 68 ou PPAM / RPSB- Bloqueio por Oscilação de Potência (PSB) & 78 ou PPAM / RPSB Out of step (OoS) Ferramenta Utilizada: CE-6006, CE-6706, CE-6710, CE-7012 ou CE-7024 Objetivo: Teste do PSB e OoS em Condições de Oscilações de Potência Síncrona, Assíncrona e com Falta. Controle de Versão: Versão Descrições Data Autor Revisor 1.0 Versão inicial 31/10/2016 A.C.S. M.R.C. 1
Sumário 1. Conexão do relé ao CE-6006... 7 1.1 Fonte Auxiliar... 7 1.2 Bobinas de Tensão e Corrente... 7 1.3 Entradas Binárias... 8 2. Comunicação com o relé SEL 300G... 8 3. Parametrização do relé SEL 300G... 9 3.1 General... 9 3.2 General Data... 10 3.3 78 Elements... 10 3.4 Trip, Close, ER, Output Element... 11 4. Ajustes do software PSB OoS... 13 4.1 Abrindo o PSB OoS... 13 4.2 Configurando os Ajustes... 14 4.3 Sistema... 15 5. Ajustes Distância... 16 5.1 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância... 16 5.2 Inserindo a Zona 78Z1... 16 5.3 Inserindo os Blinders... 17 6. Configurações de Hardware... 19 7. Direcionamento de Canais... 19 8. Restauração do Layout... 20 9. Estrutura do teste para as funções PSB_OoS... 20 9.1 Configurações dos Testes... 20 9.2 Simulação de Trajetórias... 21 9.3 Simulação de Trajetórias Oscilação Síncrona... 21 9.4 Simulação de Trajetórias Oscilação Assíncrona... 24 9.5 Simulação de Trajetórias Falta Trifásica... 26 10. Relatório... 29 APÊNDICE A... 30 A.1 Designações de terminais... 30 A.2 Dados Técnicos... 30 APÊNDICE B... 31 2
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. 3
Filosofia da proteção de Power Swing Blocking e Out-of-Step do relé SEL-300G Blinder Simples Uma oscilação de potência é um evento transitório que pode ocorrer no sistema devido a vários fatores tais como mudanças de geração, mudanças de carga, curto circuito, entre outros. Por exemplo, quando um grande gerador ou uma grande carga entra/saí do sistema elétrico. Nessas condições o sistema elétrico acaba oscilando e caso consiga recuperar o equilíbrio, caracteriza-se como uma oscilação síncrona (estável). Nesse tipo de oscilação o relé de distância poderia executar um falso trip, pois a impedância vista pelo relé pode entrar na região de detecção de falta. Para que não ocorram operações indevidas, o relé deve detectar a oscilação e emitir um sinal bloqueio, ou seja, ativar o Power Swing Blocking (PSB). Para o caso de uma oscilação assíncrona, a função Out-of-Step (OoS) é responsável por identificá-la e comandar o trip de modo a retirar o gerador do sistema. Neste caso dizemos que ocorreu uma perda de sincronismo. Cada fabricante de relé utiliza uma filosofia e um algoritmo para detectar esses dois tipos de oscilações. O relé 300G possui as opções de um blinder simples ou um blinder duplo. Esse esquema detecta uma condição de Power swing monitorando o caminho da trajetória do vetor de impedância que atravessa as zonas de proteção. Figura 1 4
Quando o vetor de impedância se move da região de carga para dentro da área A e passa pelo blinder direito, o pickup do Power swing é concedido (BLOQUEIO). Quando o vetor avança para dentro da área B, passa pelo blinder esquerdo e sai da zona pela região C, o pickup do Out-of-Step é concedido (TRIP). Esse regime faz a distinção entre faltas e oscilações de acordo com a trajetória do vetor de impedância, uma vez que durante faltas o vetor irá se deslocar para dentro da região entre os blinders instantaneamente. Blinder Duplo Observação: - Os valores acima são os valores padrão para o relé de 5A. Para os relés de 1A os valores em Ohm devem ser multiplicados por 5 e os em amperes devem ser divididos por 5. - 78R1 e 78R2 deverão estar dentro do círculo Mho. O esquema consiste em um elemento mho e dois pares de blinders: internos (R2) e externos (R1). Esse regime utiliza-se de timers para detectar condições de Power swing. Quando o vetor de impedância se mantém entre dois blinders por um tempo maior que o parametrizado 78D (out-of-step delay) e continua se movendo em direção ao blinder interno, o Power swing é caracterizado. O TRIP é concedido apenas quando um Power swing é caracterizado e o vetor de impedância de sequência positiva sai do círculo mho. 5
Figura 2 O regime distingue entre faltas e oscilações de potência através do tempo de permanência do vetor de impedância dentro dos dois blinders. Observação: - Os valores acima são os valores padrão para o relé de 5A. Para os relés de 1A os valores em Ohm devem ser multiplicados por 5 e os em amperes devem ser divididos por 5. - Os blinders internos deverão estar dentro do círculo mho enquanto que os blinders externos deverão estar fora da característica, promovendo assim a correta operação do relé. - O blinder externo deve ser ajustado de tal forma que não atinja o máximo valor de carga e deverá ficar distante do blinder interno de tal maneira a garantir que o timer conseguirá medir pelo menos um ciclo da oscilação de potência de maior frequência. 6
Sequência para testes do relé SEL 300G no software PSB_OoS 1. Conexão do relé ao CE-6006 No apêndice A-1 mostram-se as designações dos terminais do relé. 1.1 Fonte Auxiliar Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino Z25 no terminal do relé e o negativo (borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino Z26 do terminal do relé. 1.2 Bobinas de Tensão e Corrente Figura 3 Para estabelecer a conexão das bobinas de tensão, ligue os canais de corrente V1, V2 e V3 aos pinos Z09, Z10 e Z11 do terminal do relé e conecte os comuns dos canais de tensões ao pino Z12 do relé. Para os canais de corrente I4, I5 e I6 realize as ligações com os pinos Z01, Z03 e Z05 do terminal Z do relé e os comuns aos pinos Z02, Z04 e Z06. Figura 4 7
1.3 Entradas Binárias INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Ligue as entradas binárias do CE-6006 às saídas binárias do relé: BI1 ao pino A01 e seu comum ao pino A02. BI2 ao pino A03 e seu comum ao pino A04. BI3 ao pino A05 e seu comum ao pino A06. A figura a seguir mostra os detalhes dessas ligações. 2. Comunicação com o relé SEL 300G Figura 5 Primeiramente abre-se o AcSELerator QuickSet e liga-se um cabo serial do notebook com o relé. Em seguida clica-se duas vezes no ícone do software. Figura 6 Para realizar a leitura dos ajustes do relé clique no ícone destacado a seguir. Escolha as funções a serem lidas e em seguida clique em OK. Figura 7 8
Figura 8 Após a leitura os ajustes do relé e do software AcSELerator serão iguais. 3. Parametrização do relé SEL 300G 3.1 General Após a comunicação ser efetivada clique em Global e em seguida General. Nessa aba ajustam-se os valores nominais de frequência, sequência de fase e tipo de conexão do transformador de potencial. Figura 9 9
3.2 General Data INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Clique em Group 1 (no sinal de + ) e em General Data. Dessa maneira visualizam-se os ajustes das relações de transformação tanto de TPs como dos TCs, a tensão e corrente nominal do gerador e no campo EBUP qual função será utilizada como retaguarda. 3.3 78 Elements Figura 10 Nesse campo ajustam-se o método utilizado blinder simples ou duplo, os valores de reatância, os valores dos blinders, a temporização do elemento 78, a duração do comando de trip e o valor da corrente que será supervisionada. Neste tutorial utilizase blinder duplo sendo que os testes para o blinder simples são similares. 10
3.4 Trip, Close, ER, Output Element Figura 11 Nesse campo ajustam-se os Relay Word Bits responsáveis pela atuação da curva MHO, do bloqueio de power swing (68) e do out-of-step (78). Figura 12 11
Figura 13 Após realizar todos os ajustes clique no ícone em destaque em verde da figura anterior para enviar as modificações para o relé. A próxima figura mostra as opções que foram modificadas. Para enviar as mudanças clique em OK. Figura 14 12
4. Ajustes do software PSB OoS INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS 4.1 Abrindo o PSB OoS Clique no ícone do gerenciador de aplicativos CTC. Figura 15 Efetue um clique no ícone do software PSB OoS. Figura 16 13
4.2 Configurando os Ajustes Figura 17 Ao abrir o software a tela de Ajustes abrirá automaticamente (desde que a opção Abrir Ajustes ao Iniciar encontrado no menu Opções Software esteja selecionada). Caso contrário clique diretamente no ícone Ajustes. Figura 18 Dentro da tela de Ajustes preencha a aba Inform. Gerais com dados do dispositivo testado, local da instalação e o responsável. Isso facilita a elaboração relatório sendo que essa aba será a primeira a ser mostrada. 14
Figura 19 4.3 Sistema Na tela a seguir dentro da sub aba Nominais são configurados os valores de frequência, sequencia de fase, tensões primárias e secundárias, correntes primárias e secundárias, relações de transformação de TPs e TCs. Existe ainda duas sub abas Impedância e Fonte cujos dados não são relevantes para esse teste. Figura 20 Existem outras abas onde o usuário pode inserir notas e observações, figuras explicativas, pode criar um check list dos procedimentos para realização de teste e ainda criar um esquema com toda a pinagem das ligações entre mala de teste e o equipamento de teste. 15
5. Ajustes Distância INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS 5.1 Tela Distância > Ajuste Prot. Distância O primeiro passo é inserir as zonas de distâncias e os blinders. 5.2 Inserindo a Zona 78Z1 Figura 21 Clique no campo Inserir destacado na cor vermelha da figura anterior. Na tela de ajustes, primeiramente escolhe-se a máscara MHO. Deve-se ajustar a descrição da zona 78Z1 tempo de atuação, as tolerâncias relativa e absoluta tanto de tempo quanto de impedância (retirados do Apêndice A) e inserir as características da zona. Após as configurações clique em OK. 16
5.3 Inserindo os Blinders Figura 22 Clicando em Inserir novamente ajustam-se os valores de duas zonas com características quadrilaterais para representar os blinders sendo um interno e um externo. Dependendo do tempo que a trajetória de impedância levar para passar entre os dois blinders o relé decide qual ação deverá tomar. 17
Figura 23 Figura 24 Os valores de X1 e X2 na prática não existem, sendo aqui adotados apenas por questões didáticas. 18
6. Configurações de Hardware INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS No menu Início clique no botão Config Hrd. para configurar a fonte de alimentação, estipular a configuração dos canais de gerações e o método de parada das binárias de entrada. 7. Direcionamento de Canais Figura 25 Após realizar a configuração do hardware clique no ícone destacado para associar os canais criados com os nós de modo automático. Escolha para isso a opção Básico. Figura 26 19
8. Restauração do Layout INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Devido a grande flexibilidade que o software apresenta permitindo que o usuário escolha quais janelas sejam apresentadas e em qual posição utiliza-se o comando para restaurar as configurações padrões. Clique no botão Layout e em seguida em Recriar Gráficos repita o processo clicando em Layout e em Restaurar Layout. No decorrer do teste são excluídas as janelas que não sejam relevantes. Figura 27 9. Estrutura do teste para as funções PSB_OoS 9.1 Configurações dos Testes Clicando na aba Configurações dos Testes designam-se os canais de geração e as saídas binárias. Figura 28 20
9.2 Simulação de Trajetórias INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS O teste simulação de Trajetória possibilita criar os mesmos testes da Simulação do Sistema, entretanto possui a grande vantagem de não ser amarrado às configurações reais do sistema, de modo que o usuário possui total liberdade para controlar a trajetória de impedância ( dz/dt ). Dessa maneira pode-se simular condições de falta onde a função 21 deve atuar, condições de oscilação de potência síncrona onde a função 68 deve atuar e ainda condições de oscilação de potência assíncrona onde a função 78 deve atuar.. 9.3 Simulação de Trajetórias Oscilação Síncrona O teste simulação de Trajetória possibilita criar os mesmos testes da Simulação do Sistema, entretanto possui a grande vantagem de não ser amarrado às configurações reais do sistema, de modo que o usuário possui total liberdade para controlar a trajetória de impedância (dz/dt). O fator chave na detecção dos tipos de oscilação está nos ajustes dos tempos dos parâmetros 78D Out-of_Step Delay no relé, que nesse caso está ajustado em 0,04 segundos. Dependendo do tempo que a trajetória leva para passar do blinder externo para o interno chega-se a três situações: 1. Tempo maior que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders independente do lado (direito ou esquerdo). Atuação do trip de Power Swing Block. 2. Tempo maior que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders de ambos os lados. Atuação do trip de Out-of-Step. 3. Tempo menor que 0,04 segundos para atravessar os dois blinders independente do lado. Atuação do trip de Distância. Obs: A diferença entre o blinder externo e o interno é de 4 Ω, desde que seja adotado uma trajetória paralela ao eixo das abscissas. No teste a seguir simula-se uma oscilação síncrona, onde a atuação do Alarme do Power Swing é esperada. Para realizar o teste clique em Nova Trajetória em seguida escolha o número de pontos, os valores da impedância e do ângulo. O passo seguinte é inserir a taxa de variação da impedância que deve ser diferente de 0. Escolha o valor de dz/dt igual a 50,00Ω/s isso garante que o tempo para atravessar os dois blinders seja de 0,08 segundos, suficientemente maior do que aquele ajustado. 21
Figura 29 Figura 30 O passo seguinte é parametrizar a aba Sistema. Figura 31 22
Não é necessário fazer nenhum ajuste na aba Falta. O próximo passo na aba Avaliação é marcar o campo de Atuação para Sim e a Interface para Alarme PSB. Figura 32 Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho Alt + G ou pelo ícone. Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em Trajetórias. Figura 33 Na tela a seguir mostra-se a trajetória da impedância. Figura 34 23
Resultado final do teste. INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Figura 35 9.4 Simulação de Trajetórias Oscilação Assíncrona Para verificar a atuação do trip por OoS utiliza-se a seguinte trajetória. Para isso clique no ícone Nova Oscilação, utilize os pontos destacados e mantenha a variação da impedância do teste anterior. Figura 36 Em seguida mantenha os ajustes do teste anterior na aba Sistema. Figura 37 24
O próximo ajuste é no campo Avaliação onde deverá ser marcada a Atuação para Sim e a Interface para Trip OoS. Figura 38 Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho Alt + G ou pelo ícone. Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em Trajetórias. Figura 39 Na tela a seguir mostra-se a trajetória da impedância. Figura 40 25
Resultado final do teste. INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Figura 41 Desafio: Partindo do princípio que a trajetória de impedância passa pelos blinders do lado direito (primeira simulação) com um tempo maior que 0,04 segundos e... 1. Fica entre os dois blinders do lado esquerdo com um tempo: maior que 0,04s; menor que 0,04s. 2. Atravessa os dois blinders do lado esquerdo com um tempo menor que 0,04s. 3. Verifique se ocorre o trip do OoS em cada uma das três situações. 9.5 Simulação de Trajetórias Falta Trifásica Nesse teste verifica-se a atuação do trip de distância. Simula-se uma trajetória de modo que atravesse os blinders com um tempo menor que 0,04segundos. Neste caso utiliza-se um dz/dt de 120Ω/s de modo que o tempo seja 0,033 segundos. Para isso faça os seguintes ajustes: 26
Figura 42 Os parâmetros da aba Sistema são os mesmos do teste anterior. O campo Falta não precisa ser ajustado e a na opção Avaliação faça os seguintes ajustes: Figura 43 Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho Alt + G ou pelo ícone. Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em Trajetória. Figura 44 27
Na tela a seguir mostra-se a trajetória da impedância. Resultado final do teste: Figura 45 Figura 46 28
10. Relatório INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Após finalizar o teste clique no ícone destacado na figura anterior ou através do comando Ctrl +R para chamar a tela de pré-configuração do relatório. Escolha a língua desejada assim como as opções que devem fazer parte do relatório. Figura 47 Figura 48 29
APÊNDICE A INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS A.1 Designações de terminais Figura 49 A.2 Dados Técnicos 30
APÊNDICE B INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS Equivalência de parâmetros do software e o relé em teste. Software PSB_OoS Tabela 1 Relé SEL 300G Parâmetro Figura Parâmetro Figura 78Z1 78 Element Settings EBUP 22 EBUP Enable Backup System Protection 10 Alc 22 78FWD Foward Reach Reactance 11 Off 22 78REV Reverse Reach Reactance 11 Blinder_Interno 78 Element Settings R1 23 78R2 Inner Resistance Blinder 12 R2 23 78R2 Inner Resistance Blinder (sinal oposto) 12 Blinder_Externo 78 Element Settings R1 24 78R1 Outer Resistance Blinder 12 R2 24 78R1 Outer Resistance Blinder (sinal oposto) 12 31