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SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA: AUTOMAÇÃO

1. O 4 BARRA 1 ME o d M o Hop WW T TUN NE ALIMENTADOR YYYAO Oo Or o I BARRA 138 V i od OD oi ue SERVI OS AUXILIARES C A Fig 5 7 1 11 Tela geral para monitora o das prote es 216 Na Fig 5 7 1 12 a Fig 5 7 1 19 aparecem as telas respectivas do v o de linha 138 kV transformador elevador transformador de 3 enrolamentos gerador alimentador 13 8 kV linha 33 kV o servi os auxiliares CA e CC PROTE O LINHA DE TRANSMISS O 1 Prote o Geral CARRIER Reconhecimento 25 Rel s da linha 1 Atua o dos rel s BARRA 2 138ky BARRA 1 138ky Fig 5 7 1 12 Prote o das linhas de 138 kV PROTE O TRAFO ELEVADOR DO GE1 Prote o Geral Reconhecimento Rel s do trafo Atua o dos rel s Prote o do GE1 Transformador eoo c ue OGO00 Fig 5 7 1 13 Prote o dos transformadores elevadores PROTECAO DE TRAFO 138 13 8 kv Prote o Geral Transformador Rel s do trafo Prote o Geral 3E m 66 Reconhecimento 3 DOO DAO A 85 ove a 85 sa re 4 8 ser 21G 50BF x W 32 40 46 49G O OQ O B4GA Excita o do GE1 d O 64GB Trafo Elevador do GE1 J 3 E O Fig 5 7 1 15 Prote o dos geradores
2. Acionamentos pelo rel 4MS s Aionamentos pelo rel 4S B Intemup o da partida por prote o Energiza o do rel 4x Rel 4x Acionamentos pelo rel 4x Fig 5 7 1 22 Tela com os blocos de automatismo na partida 222 o do rel 3A Partir modo local autom tico Partir modo autom sist central Partir modo autom remoto Comando digital Rel 3A energizado omando convencional I Pr condi es de partida satisfeitas Fig 5 7 1 23 Exemplo de tela para partida energiza o do rel 3A Sincroniza o final A Sincronizar local autom tica Condi es de Sincr ligado sincron satisfeitas Sincronizar autom E A Sistema Central Ligar Sincronizar autom pincronizedo autom tico remota Sincronizador Pr condi es para E autom tico ligado sincron satisfeitas E B Modo autom tico Modo teste Modo desligado c Modo manual LA Ajustar refer ncia E ou do regulador Pr condi es para de velocidade sincron satisfeitas Ativar Diminuir E Ref ajustada sincronosc velocidade volt duplo ou
3. LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O ssVA DEREN Temperatura Mancal Guia Turbina Metal 1 Grau Temperatura Mancal Guia Turbina Metal 2 Grau Temperatura Mancal Guia Turbina leo 1 Grau Temperatura Mancal Guia Gerador Metal 1 Grau Temperatura Mancal Guia Gerador Metal 2 Grau Temperatura Mancal Guia Gerador leo 1 Grau Temperatura Mancal Guia Gerador leo 2 Grau Temperatura Mancal Combinado Gerador Metal Escora 1 Grau 38MCE 2G 38MCG 1G 38MCG 2G Temperatura Mancal Combinado Gerador Metal Guia 2 Grau 380C 1G Temperatura Mancal Combinado Escor Guia Gerador Oleo 1 Grau 380C 2G Temperatura Mancal Combinado Escor Guia Gerador Oleo 2 Grau 800C 80ARG 80AVP X33RD a NENNEN rc f18 Tubna 1 33PD1 a 33PD2 a 33PD3 a 33TDA a 33TDA b X33RD b 63GTA RTD RTD s MISES SSB 271 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O w rFnn E oro d Pi9 Geado O Temperatura Enrolamento 12RTD s O jTemperauaN ceo i12RTDs O Mancal Guia do Gerador Temperatura do Oleo Mancal Guia do Gerador Temperatura do Metal 2RTD s Mancal Combinado Escora Guia do Gerador 0 Temperatura do leo Mancal Combinado do Gerador Escora Temperatura do Metal 2RTD s Mancal Combinado do Gerador Guia Temperatura do Metal 2RTD s 77A Corrente Fase A
4. Paraa componente real lic 2 rt 2 rt Lic Un M a lico este A cos ot B dt 2 t xw 3 I cos ko t A cos o t B dt A segunda parte da f rmula anterior do tipo P x cos ko t A x cos o t B dt x Z slim Ax 0t B cosllka t A ot BJ at P 0 A primeira parte da f rmula 2l 2I 1 P qus cos o t A cos B dt T Jl 2 cos A B cos 20 t A BJ dt S T eos A B t t T Lcos A B 0 Portanto Lc I cos A B Paraa componente imagin ria L 2 ft 2 ft La Ta I asen lot B dt m L coslo t A sen myt B dt zx Y I cos kot A sen ayt B dt k 2 A Segunda parte da f rmula do tipo Q X cos km at As sen o t B dt x enl A ot B sen kot A t B Jat Q 0 A primeira parte da f rmula 2 t Q I cosl t A sen o t B dt To t To _ 2l li Ti Lent B sen 20 t A BJ dt Ty 2 To zLsen A B t t T 1 sen A B 0 Portanto Is H sen A B Finalmente 2 2 I Z4Ic lis A B arctan Malha No caso particular da sen ide de refer ncia ter fase B 0 ent o A arc tan Esc OBS F rmulas an logas poderiam ser deduzidas no caso de se querer obter outras frequ ncias que n o a fundamental Neste caso as senoides e cossenoides de refer ncia deveriam ter a frequ ncia igual a da componente que se deseja Toda esta demonstra o foi feita com
5. freq duplo fiumentar Sincroniza o mer ativado velocidade Fig 5 7 1 24 Exemplo de tela para sincroniza o 223 5 7 2 Usina t rmica De forma semelhante foi desenvolvido um sistema para supervis o geral de uma usina t rmica a leo 5 3 Na Fig 5 7 2 1 est apresentada a tela inicial onde observa se a caldeira turbina de 1 est gio gerador circuito de vapor e do leo lubrificante Na parte superior aparecem 4 bot es que acionados mostram as telas correspondentes MM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 1 Tela geral usina termoel trica Na Fig 5 7 2 2 aparece a tela do gerador onde os valores anal gicos s o mostrados por s mbolos que guardam uma semelhan a com os medidores convencionais amper metros volt metros e term metros File Logic Special E cob Tm S A Tens o kV 45 Refrigera o 23 ER UT C Capacidade S 11 S 27 potencia MVA Er 96 dins AQ y 10 a Fator de Pot r cia MM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 2 Tela para monitora o das vari veis do gerador 224 Desta tela pode se chamar uma p gina com o gr fico de tend ncias de vari veis ou o circuito de refrigera o dos mancais Fig 5 7 2 3 ou o diagrama de capacidade Quando o diagrama de capacidade solicitado o programa MS EXCEL chamado e nele aparecer o diagrama P Q po
6. O FONTE S Q a CAPACIT NCIA PARASITA T7 CARGA C ut q X a opera o proibida a corrente interrompida b opera o permitida corrente a c desvia para a b p c ABERTO E c opera o permitida desde que D esteja aberto Fig 4 3 7 Condi es de manobra de S Feita esta introdu o ser o apresentados os intertravamentos das chaves da linha L1 Fig 4 3 1 usando esquema l gico digital com lgebra E OU e com a conven o indicada na Fig 4 3 8 a seguir Sd L2 L chave Sd da linha L2 ligada Sd L chave ligada linha L1 sempre quando n o especificada Sd D chave Sd desligada 27 L rel 27 atuado est fechado o contato normalmente aberto NA e aberto o contato normalmente fechado NF D D disjuntor desligado porta E and porta OU or ad L invers o do sinal A Fig 4 3 8 Conven o para intertravamento exemplos i 1 manobra da seccionadora Sd A seccionadora Sd ver Fig 4 3 1 pode ser operada desde que o disjuntor D esteja aberto Neste caso a corrente nula por ela antes e depois da manobra a seccionadora Sa esteja desligada ou seja a manobra permitida apenas quando a linha esteja liberada Entretanto se o disjuntor D estiver em falha disjuntor preso a chave Sd precisa ser operada e isto deve ser previsto no esquema de intertravamento da seccionadora Sd Disjuntor preso D D Permiss o para operar Sd Sa D
7. Oscilografia C lculo de valores hidro energ ticos Autodiagnose A seguir s o descritas estas fun es a Comando a1 Geral Nesta fun o est o inclu das as facilidades para manobra de equipamentos da usina subesta o e servi os auxiliares partida e parada de grupos geradores comuta o de tap de transformadores sob carga ligar e desligar ventiladores bombas etc acionar comportas da tomada d gua do vertedouro e eclusa O sistema normalmente contem as seguintes possibilidades modos de comando e controle comando em modo Local Manual Comando Local Manual comando em modo Local Autom tico Comando Local Autom tico comando em modo Centralizado Comando Centralizado Telecomando ou Comando Remoto ou Comando a Dist ncia Comando Remoto Como Comando Local Manual entende se aquele feito passo a passo e em geral diretamente nos equipamentos envolvidos pelo operador em caso de teste ou opera o de emerg ncia Como Comando Local Autom tico entende se aquele que toda a sequ ncia de opera o se desenvolve automaticamente nas UAC a partir de uma ordem pelo operador atrav s de um computador conectado s UAC ou por dispositivo externo ex prote es automatismo de sistema independente Como Comando Centralizado entende se aquele acionado do centro de controle e que desenvolve automaticamente nas UAC e outros equipamentos Como Comando Remoto entende
8. emitir relat rios de medi es emitir lista de materiais controlar estoques de pe as atualizar o banco de dados geral em seguida ao comissionamento Desta forma agiliza o processo das constru es que muito diversificado pelo fato das obras serem pequenas e em grande n mero 6 2 11 Subsistema de manuten o Este subsistem permite listar periodicamente os equipamentos aos quais dever o ser feitas as manuten es preventivas indicando recursos ferramentas equipamentos de testes bem como as manobras necess rias As manobras para manuten o podem ser simuladas no caso que este sistema esteja integrado com os demais subsistemas Esta integra o pode tamb m tornar vi vel um procedimento de manuten o preditiva uma vez que v rias informa es de equipamentos est o sendo coletadas e registradas n mero de opera es de chaves carregamentos etc Permite tamb m avaliar os ndices da rede e dos servi os como DEC FEC taxas de falhas tempos de reparos etc 6 3 CONFIGURA O DO SISTEMA DE AUTOMA O DA DISTRIBUI O Como visto este sistema envolve todas as reas da Distribui o e portanto os recursos computacionais estar o localizados em todos os departamentos Na Fig 6 3 1 apresenta se uma configura o completa para realizar esta automa o Liga o Reclama o Carga Constru o Medidores Superv Manuten o COS COR Conta W workstation P PC U Aquisi
9. 1 Sistema PotencialdeRefer ncia Ligar Es Es 1 5 Regula o de Tens o 43 A Reg de Tens o Sele o de Modo de Opera o Autom tico 43 M Reg de Tens o Sele o de Modo de Opera o Manual 267 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O Recs sss SO A Ajuste da Tens o de Refer ncia Aumentar Reg de Velocidade Sele o de Modo de Opera o Autom tico Indicac o de Equil brio 1 6 Requisi o de Velocidade ES SS 71MC 6 a Tanque Ar Oleo N vel Baixo 1 Grau Reg de Velocidade Sele o de Modo de Operac o Manual 71MC 7 a Tanque Ar Oleo N vel Baixo 2 Grau 71MC 4 a Tanque Ar Oleo N vel Parada Bomba Reserva 71MC 5 a Tanque Ar Oleo N vel Partida Bomba Reserva Circuito Oleo Din mico Press o Normal Sobrevelocidade 120 a 160 Rotac o 20 a 4096 Rotac o 0 596 Rota o Nominal 100 a 101 268 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O Dee a a a a IMEEM Bor Ajuste de Refer ncia de Pot ncia Ativa Aumentar Ajuste de Refer ncia de Pot ncia Ativa Diminuir Ajuste de Refer ncia de Frequ ncia Aumentar Ajuste de Refer ncia de Frequ ncia Diminur Ajuste do Limitador de Abertura Aumentar Ajuste do Limitador de Abertura Diminur Pot ncia Ativa Ajustada _ O 1 Freqd ndaAjusada o PD Posig odoDistibudor PLE PLM 77n EEE TT 87G a 87GT a 64
10. Neuiro 770 Fig 4 7 3 15 Curva de tend ncia 138 Quanto s fun es de controle est o previstos a transfer ncia autom tica de liga es dos barramentos em 13 8 kV e nos servicos auxiliares o controle de tens o pela mudan a autom tica do tap e pela manobra de capacitores por crit rio de tempo hor rio ou valor de fator de pot ncia o c lculo de perda de vida dos transformadores durante sobrecargas e controle de religamento de circuitos com tempos e n meros de tentativas definidas pelo operador Est previsto tamb m a possibilidade de bloquear ou desbloquear via console do operador opera es de manobra a supervis o de situa o de falha de disjuntor e envio de sinal para limpar a barra onde ele est ligado e a gera o de relat rios gerenciais c lista de pontos Para executar todas estas fun es os dados listados nas tabelas no Anexo 1 CAP TULO 5 AUTOMA O DE USINAS HIDROEL TRICAS 5 1 INTRODU O Os sistemas digitais s o tamb m usados para automa o de usinas geradoras de energia el trica Estes sistemas t m a mesma configura o daqueles j discutidos para a subesta o por m diferencia se pelas fun es algumas das quais s o bem particulares da gera o A gera o de energia el trica pode ser feita por diferentes processos de convers o usinas hidroel tricas usinas termoel tricas a carv o usinas termoel tricas a leo diesel usinas termonucleares e usi
11. O DIGITAL DIGITAL paralelo e entre bays BARRA AQUISI O DE DADOS UAC bay 1 bay de paralelo bay n Como visto existe uma unidade inteligente por bay composta de v rios m dulos e uma para o bay de paralelo e inter relacionamento entre bays Os m dulos independentes protec o digital unidade de intertravamento e UAC concentram seus dados exemplos num processador de comunica o que os envia ao sistema central Na Fig 4 4 3 s o apresentadas outras alternativas para este subsistema SISTEMA CENTRAL rel s SOE SINCRONIZA O PROCESSADOR rede token SOE sequ ncia de eventos rede multiponto UAC vari veis lentas a rel s em rede separada b separac o de entrada digitais r pidas SOE e lentas UAC SISTEMA CENTRAL PROTE O e z A transdutores Teles de 202 100 interface bay 1 jas n C protec o convencional d rel e UAC separados e ligados na rede do sistema central Fig 4 4 3 Alternativas do subsistema de aquisi o de dados e interface com o processo Alternativas ao sistema operacional UNIX podem ser OS 2 WINDOWS NT dependendo do tamanho do sistema Na Fig 4 4 4 s o apresentadas alternativas de sistemas para subesta es menores ou mais simples Apresenta tamb m a concep o para uma subesta o pequena desassistida PROT a micro e UAC subesta o pequena b v rias UAC na subesta o pouco recurso da opera o OPERADOR BD HISTOR
12. o de dados Interface U SE Supervis o de subestac o e usinas Fig 6 3 1 Sistema de informa o da distribui o No caso da concession ria operar por regionais pode utilizar sistemas como o indicado acima em cada regional Evidentemente dependendo do porte a regional ou mesmo do escrit rio central a configura o descrita poder ser simplificada usando menos m quinas ou m quinas mais simples Como visto este sistema no que se refere opera o COD utiliza dados distribu dos na rea de concess o e envia comandos a diferentes pontos de vital import ncia para este sistema o meio de comunica o utilizado na transfer ncia de dados entre o Sistema Computacional Central e as UAC e medidores 6 4 SISTEMAS DE COMUNICA O 6 4 1 Introdu o Os sistemas de automa o da distribui o de energia el trica requerem o uso de um sistema eficiente de comunica o para transmiss o de sinais de dados e controle entre os centros de controle e um grande n mero de UAC e medidores Existem muitas tecnologias de comunica o capazes de atender essa necessidade e a sele o do sistema de comunica o apropriado requer um completo entendimento de cada tecnologia de comunica o As exig ncias de comunica o para automa o da distribui o depende da dimens o complexidade e grau de automa o desej vel para o sistema de distribui o Em geral s o importantes as seguintes caracter sticas confiabilid
13. o de dados e prote o num v o bay Deve se lembrar que a resolu o desejada para prote o e aquisi o de dados s o diferentes e que a tend ncia em automa o a distribui o dos processamentos direcionando pois a solu o em m dulos separados Nas figuras 4 3 2 4 3 3 4 3 4 4 3 5 est o indicadas as prote es previstas no exemplo em discuss o O esquema adotado est voltado ao uso de prote o convencional por m em se desejando usar prote o digital basta escolher m dulos apropriados para esta fun o 113 As protec es previstas neste exemplo s o protec o de linha reles 21P 67NP 67NRP refere se a prote o principal de dist ncia e sobrecorrente direcional de terra com varias zonas direcionais pelo menos 3 e uma zona n o direcional transferindo disparo ao disjuntor do outro extremo da linha por carrier Este conjunto convencional pode ser substitu do por um m dulo digital que poder incluir atua o ou bloqueio de abertura do disjuntor no caso de oscila o eletromec nica no sistema e perda de sincronismo reles 21S 67NS 67NRS refere se a uma prote o id ntica a anterior duplica o para obter confiabilidade adequada Pode ser substitu da por outro modulo digital reles 51BF sobrecorrente para detectar falha de abertura do disjuntor reles 59 27 de sobretens o e subtens o estas unidades convencionais podem ser substitu das por um m dulo digital que poder tam
14. o de um computador com reles digitais Este protocolo n o padr o porem sua simplicidade facilita o entendimento do que comunica o de dados Na Fig 2 5 10 1 mostra se a liga o do computador mestre aos reles escravos numa rede multiponto Computador fe O Rel n Fig 2 5 10 1 Conex o computador reles As caracter sticas deste sistema s o as seguintes Padr o RS 485 com isola o galv nica At 1000 metros de comprimento Par blindado aterrado em um ponto Transmiss o half duplex 9600 bps A informa o para a comunica o de dados agrupada em caractereres Cada caracter contem 7 bits de dados um bit de paridade um start bit e um stop bit Os comandos poss veis s o FAST SCAN Comando enviado constantemente pelo mestre Respondendo a esta indaga o do mestre o rel escravo envia os valores de correntes nas tr s fases e um caracter com informa es de status uma das quais se o rel operou READ Em resposta a este comando vindo do mestre o rel envia os valores armazenados em certas posi es da mem ria Este comando dado logo ap s ao FAST SCAN quando por este ltimo identifica se que o rel operou A informa o transmitida pelo rel contem as correntes de curto circuito nas tr s fases WRITE Comando para escrever valores em posi es espec ficas da mem ria do rel 38 PROTECTED WRITE Comando para escrever valores em posi
15. Comporta em Deriva o Comporta Abrir Comporta Fechar FERE 1 14 Transformador Elevador Temperatura Enrolamento CC Ss scg 1 15 Centro de Controle de Motores da Unidade X1 27CA Alimenta o 115Vca Falta Tens o 273 ANEXO 3 DETEC O IDENTIFICA O ELIMINA O DE DEFEITOS E RESTABELECIMENTO DO SISTEMA RETORNO DE INVESTIMENTO DEVIDO DIFERENTES N VEIS DE AUTOMA O 274 1 INTRODU O O objetivo do presente texto descrever uma metodologia para determinar os valores de retorno de investimento quando na rede instala se um SSC Sistema de Supervis o e Controle e ou Automa o de Mapas 2 METODOLOGIA Para este estudo ser efetuado as seguintes atividades devem ser contempladas Escolha dos pontos de manobra para localiza o e restabelecimento da energia Estabelecimento do procedimento de localiza o do defeito e restabelecimento da energia C lculo da energia n o fornecida na hora de ponta para um defeito em cada sec o C lculo da energia n o fornecida prov vel levando em considera o a curva de carga e a taxa de desligamentos por quilometro de circuito prim rio C lculo do valor da energia interrompida Determina o dos recursos computacionais para o SSC e seus custos Compara o dos custos de investimento contra os custos de energia interrompida A escolha dos pontos de manobra Cada circuito cont m v rias chaves de manobra Entretanto
16. Unifilar Geral Prote o AC Fig 4 7 3 9 Medi o servi os auxiliares CA 135 Medi o Serv Aux CC Unifilar Geral j 5 Protec o CC Fig 4 7 3 10 Medi o servi os auxiliares CC Prote o Alimentadores ii A Alimentador A11 50 52 y gt Fig 4 7 3 11 Protec o dos alimentadores importante notar que neste caso pelo diagrama reduzido radar pode ser selecionado o alimentador desejado Prote o B Capacitores Diagrama de representa o UNIFILAR GERAL CAPACITOR nien TIT TITI Fig 4 7 3 12 Prote o do banco de capacitores Prote ao_Serv Aux AC Unifilar Geral Fig 4 7 3 13 Prote o dos servi os auxiliares CA 136 137 Prote o Serv Aux CC Fig 4 7 3 14 Prote o dos servi os auxiliares CC O sistema permite ainda ao operador escolher as vari veis desejadas para as curvas de tend ncia real e hist rica Na Fig 4 7 3 15 apresentado o formato de uma destas curvas 10000 00 E fico de Tend ncia I 1000 00 9000 00 i 900 00 000 00 Ps RUE 800 00 7000 00 700 00 6000 00 m me 600 00 5000 00 500 00 4000 00 is 400 00 3000 00 es L 300 00 2000 00 200 00 1000 00 i i l i i 100 00 0 00 i i i i A i i i Loo 16 46 16 49 Escala E ToT scolhe la 10 25 50 100 s O Fase Az 1610 Valor Corrente O FaseBr 770 Darecie Unifilar Geral O Fase Vm 525 5 min 10 minl 15 min Amprime
17. a tens o Vs ser V r V R tr sendo r lt lt R resulta V V B R Se houver n vel l gico 1 em B e zero nas demais entradas ou seja 01005 440 a tens o Vs ser dada por V ERE 2R Pode se observar que neste ltimo caso o valor de tens o Vs ser a metade do valor obtido no caso anterior Analogamente se houver n vel l gico 1 na entrada C e zero nas demais entradas ou seja 00105 249 a tens o de sa da ser OVE AR Por ltimo j com n vel l gico 1 na entrada D e zero nas demais ou seja 00015 140 a tens o de sa da Vs ser V r V o V 8R r Considerando este ltimo valor de tens o igual a 1 Vj tem se que os demais valores de sa da Vs obtidos s o diretamente proporcionais a 2 4 e 8 Assim se por exemplo as entradas A e C forem colocadas ao n vel l gico 1 permanecendo as demais em zero ou seja 10105 1040 a seguinte tens o de sa da Vs ser obtida young E o i ae qo 5 R 4R R 4 o 8R Ou seja a tens o de sa da dez vezes maior que a tens o de refer ncia considerada Atribuindo se valores adequados aos resistores e a tens o Vo obt m se uma sa da em tens o desejada diretamente proporcional ao valor num rico desejado O circuito em discuss o apresenta um funcionamento correto mas n o a melhor forma de se fazer um conversor D A outras solu es existem uma das quais a que utiliza se um circuito
18. o de dados entre a UAC e o sistema central A comunica o da UAC com outros n veis do sistema de automa o central de opera es outras UAC do sistema formando neste caso uma rede pode ser feita atrav s de transmiss o via r dio fio direto ou fibra ptica Esta comunica o estabelecida obedecendo se padr es f sicos e l gicos com velocidades de transmiss o caracter sticas de cada padr o ED neste cart o s o ligadas as entradas digitais contatos passando por acopladores pticos e prote es varistores Um cart o pode acomodar desde 4 at 48 entradas digitais Na Fig 2 3 1 2 mostrada a liga o esquem tica de uma destas entradas feita por via direta ou via rele auxiliar contato ED ED de campo contato de Fonte campo z 4 rel auxiliar Fig 2 3 1 2 Entrada digital Quando o contato est fechado a tens o da fonte transferida aos dois terminais da entrada aa Esta fonte pode ser externa ou interna pode ser de corrente alternada CA ou cont nua CC Como exemplo pode se citar uma UAC de pequeno porte utilizada para telecomandar chaves dos circuitos da rede prim ria de distribui o que utiliza uma tens o interna CC de 12 V para isto O circuito eletr nico do cart o ED que mede a tens o nos terminais compara a com dois n veis de tens o 75 ou 9 V e 25 ou 3 V para transi es positivas e negativas que correspondem respectivamente a contato fechado e aberto A es
19. passagem do token entre os n s Enquanto numa rede em anel a ordem de passagem do token imposta pela ordem de implanta o do mesmo para as redes em barramento poss vel o estabelecimento de um anel L gico cuja sequ ncia de passagem seja diferente do endere o f sico do n que possui o token Nesta situa o h entretanto a formalidade do envio de uma mensagem que passa o token para a pr xima esta o do anel l gico Num eventual pane a reconfigura o da rede se processa por mecanismos apropriados a detec o da perda do token se efetua por temporiza o time out das v rias esta es que detectam inatividade na rede O reinicio da comunica o tamb m controlado por temporiza es com valores diferentes para cada n presente na rede que em decidindo reiniciar a comunica o procura seu sucessor numa tabela de n s ativos tabela esta dispon vel na mem ria da interface de comunica o b Acesso aleat rio Esta filosofia ligeiramente diferente para as implementa es em barramento e em anel a saber 29 b1 Redes em barramento Este m todo consiste em deixar as esta es competirem Elas acessam o meio por sua pr pria iniciativa e os conflitos resultantes de acessos simult neos devem ser detectados e resolvidos Devido sua pr pria natureza o gerenciamento por competi o apresenta 3 componentes principais e a es efetuadas pela esta o que deseja emitir se ela detecta q
20. 14 Fechar SII 15 Partida de esquema de falha de disjuntor executado 16 Partida de esquema de falha de disjuntor n o executado 17 Transfer ncia de prote o executada 18 Transfer ncia de prote o n o executada Tabela 4 5 11 Sa das digitais do bay de linha 01 a 16 Idem ao bay de linha exceto contatos para opera o de Sa e sincronismo 17 Aumentar comutador sob carga 18 Diminuir comutador sob carga Tabela 4 5 12 Sa das digitais do bay do transformador 01 Bloqueio de disjuntor 05 Abrir SI 02 Desbloqueio de disjuntor 06 Fechar SI 03 Abrir disjuntor 07 Abrir SII 04 Fechar disiuntor 08 Fechar SII Tabela 4 5 13 Sa das digitais do bay de paralelo 01 Abrir SS1 06 Fechar SS3 02 Fechar SS1 07 Abrir SS4 03 Abrir SS2 08 Fechar SS4 04 Fechar SS2 09 Abrir SS5 05 Abrir SS3 10 Fechar SS5 Tabela 4 5 14 Sa das digitais dos servicos auxiliares CC 01 Abrir D1 09 Abrir S3 10 Fechar S3 02 Fechar D1 I 11 Abrir S4 03 Abrir D2 Fech 04 Fechar D2 12 Fechar S4 13 Abrir S5 05 Abrir S1 14 Fechar S5 06 Fechar S1 15 Abrir S 07 Abrir S2 5 Abrir S6 08 Fechar S2 16 Fechar S6 Tabela 4 5 15 Sa das digitais dos servi os auxiliares CA Segue se que para a subesta o exemplo figura 4 3 1 com dois bays de linha bay de paralelo bay de transformador e servi os auxiliares CA e CC seriam necess rias entradas digitais entradas ana
21. 217 PROTE O DE LINHA 13 8kV 218 Prote o Geral Reconhecimento Rel s da linha Atua o dos rel s Alimentador 4 BARRA PRINCIPAL 13 8kV BARRA DE TRANSFER NCIA 13 8k Fig 5 7 1 16 Prote o das linhas de 13 8 kV PROTE O DE LINHA 34 5kV Rel s da L 34 5kV Fig 5 7 1 17 DOE 50 51 Y Age O T NTN 79 do Transformador 13 8kV 34 5kV Prote o das linhas de 33 kV PROTE O DE SERVI OS AUX CA i Transformador Comut OE E leis Prote o Geral Reconhecimento Rel s do SA CC Fig 5 7 1 19 Prote o dos servi os auxiliares CC 219 REL S DO GERADOR 1 49 Rel de TEMPERATURA DO GERADOR 32 Rel de POT NCIA INVERSA 40 Rel de PERDA DE EXCITA O 62BF Rel auxiliar TEMPORIZADO 21 A Rel de prote o de RETAGUARDA DO GERADOR 21B Rel de prote o de RETAGUARDA DO GERADOR 21 C Rel de prote o de RETAGUARDA DO GERADOR 220 A informa o sobre opera o do rel pode tamb m ser vista na forma de painel em outra tela de alarmes Ex Fig 5 7 1 20 Prote o do gerador 1 50BF A Rel de FALHA DO DISJUNTOR 50BF B Rel de FALHA DO DISJUNTOR 50BF C Rel de FALHA DO DISJUNT
22. Com estas correntes e tens es em cada fase pode se determinar as componentes sequenciais e a pot ncia de sequ ncia negativa esta ltima em m dulo e fase A exist ncia de segunda harm nica no campo aliada a dire o de pot ncia de sequ ncia negativa constitui o crit rio para a atua o da prote o do gerador 3 3 4 Prote o digital de transformadores V rios autores estudaram a prote o digital diferencial de transformadores tomando em considera o como evitar opera es indevidas na energiza o destes transformadores Os m todos propostos usam a corrente diferencial como elemento de partida e diferem na forma de identificar as harm nicas presentes usadas geralmente como sinal inibidor de opera o Rockfeller 3 14 estabeleceu que a corrente magnetizante de energiza o inrush pode ser diferenciada da corrente de curto circuito monitorando dois picos sucessivos da corrente diferencial Quando existe corrente de energiza o os picos sucessivos desta est o distanciados em 4 ou 16ms enquanto que durante o curto eles est o a 8ms 60 Hz Assim o rel pode ser projetado para detectar a dist ncia dos picos sucessivos de corrente picos determinados pela mudan a de sinal da diferen a entre os valores de corrente de duas amostras sucessivas e a seguir determinar a dist ncia entre estes picos sucessivos O defeito confirmado quando a dist ncia entre dois picos estiver entre 7 5 e 10 ms Outro req
23. PROT SOBRECOR TRANSF EXCITA O E SIST EXCIT PROTE ES PEROT TRAFO EXCITA O E ELETRICAS SIST EXCITA O 11 v a m O gt z 5 D gt gt gt gt EXCITA O v 2 o a m Ee gt o o o z 5 E gt o m E m PROTEC O CONTRA SOBRETENS O PROTE O CONTRA FALHAS EXTERNAS PROTE O CONTRA FALHA DO DISJUNTOR DO GERADOR DEFEITO PARA A TERRA NO PROTE ES ESTATOR ELETRICAS PROTE O RESTRITA Hi TER A DO TRAFO ELEVADOR BUCHHOLZ V LVULA SEGURANCA DO TRAFO ELEVADOR PROTE O DIFERENCIAL DO GRUPO GERADOR TRANSE RUPTURA DO PINO DE CIZALHAMENTO PERDA DE SINCRONISMO DAS P S DO ROTOR VEDA O EIXO TURBINA FALTA FLUXO GUA PROTE ES TEMPERATURA ALTA LEO MEC NICAS OU METAL DOS MANCAIS FALHA SIST DE LUBRIFICA O DE LEO DOS MANCAIS VIBRA O EXCESSIVA DOS EIXO DA UNIDADE FALHA SIST DE RES FRIAMENTO DO GERADOR TANQUE PRESS O SIST REG PRESS O N VEL LEO MUITO BAIXO T PROTE O DIFERENCIAL DO PROTE ES GERADOR EL TRICAS III DEFEITO PARA TERRA NO ROTOR W2 PARADA DE EMERG NICA COMANDADA c 86E2 EM T DISTRIBUIDOR EM POSI O DE VELOCIDADE SEM CARGA 86E1 Fig 5 4 4 1d Reles de bloqueio 192 193 R1 R2 R3 R4 R5 R6 DETECTOR DE CORRENTE ATUADO DERIVA O SERVI OS AUXILIARES DE FALHA DO DISJUNTOR Fig 5 4 4 1e Isola o
24. Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 2 3o Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 3 20 Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 3 3o Gr Trafo TCA1 Sobrecorrentes defeito fonte CC Trafo TCA1 Buchholz 10 Gr Trafo TCA1 Buchholz 20 Gr Trafo TCA1 n vel anormal do leo Trafo TCA1 Comutador comando Local Trafo TCA1 Comutador comando Remoto Trafo TCA1 Comando comutador desabilitado Trafo TCA1 Comutador falta tens o auxiliar Trafo TCA1 Buchholz do comutador Trafo TCA1 Comutador n vel anormal do leo Trafo TCA1 Bloqueio de comutac o com sobrecorrente rafo TCA1 Comutador modo Local rafo TCA1 Comutador modo Remoto Trafo TCA1 Comutador defeito mecanismo acionamento Trafo TCA1 V lvula de seguranca Trafo TCA1 Sobrecorrente desligamento Fase AZ Trafo TCA1 Sobrecorrente desligamento Fase BR Trafo TCA1 Sobrecorrente desligamento Neutro Trafo TCA1 Sobrecorrente desligamento Fase VM Disjuntor alta Barra CA1 Estado Aberto Disjuntor alta Barra CA1 Estado Fechado Disjuntor alta Barra CA1 Comando Fechar Disjuntor alta Barra CA1 Comando Abrir Disjuntor baixa Barra CA1 Estado Aberto Disjuntor baixa Barra CA1 Estado Fechado Disjuntor baixa Barra CA1 Comando Fechar Disjuntor baixa Barra CA1 Comando Abrir Disjuntor baixa Barra CA1 Atuado Disjuntor alta Barra CA1 Extra do Disjuntor alta Barra CA1 Inserido Disjuntor alta Barra CA1 falt
25. cada um poderia ser substitu do por um modulo digital reles 27 subtens o est o no sistema para transfer ncia autom tica do alimentador Pode ser suprimido visto que a tens o das barras estariam sendo monitorados pelo sistema digital que pode fazer a transfer ncia servi os auxiliares CC reles 27 transfer ncia de alimentador Valem os mesmos coment rios j elaborados no caso de servi os auxiliares CA d monitora o das prote es Esta fun o visa mostrar ao operador a atua o dos reles de prote o permitindo identificar as fases em curto e se o defeito inclui ou n o o terra No caso de se utilizar prote o convencional os contatos de todos os reles precisam ser monitorados atrav s de entradas digitais nas unidades de aquisi o de dados Esta informa es s o usadas tamb m em outra fun o ainda n o descrita a sequ ncia de eventos Para distinguir a ordem de opera o dos reles estes dados devem ser adquiridos com resolu o r pida 1ms coerentemente com o tempo de atua o das prote es algumas com atua o em 4 a 8ms No caso de utiliza o de prote o digital os m dulos utilizados possuem mem rias que permitem armazenar a informa o de opera o e canais de comunica o que permitem transferi las para o sistema central onde ser usada a monitora o O modulo rel digital n o precisa comunicar os dados logo em seguida a atua o da prote o podendo faz lo em t
26. esta o transmissora A esta o transmissora recolhe a ficha ocupada e insere uma nova ficha livre no anel O uso do sistema de controle de acesso ao meio f sico atrav s de passagem de fichas evita que as mensagens interfiram umas nas outras garantindo que apenas uma esta o de cada vez possa transmitir Esse fluxo de dados faz com que as redes Token Ring se adaptem melhor a meios de fibra ptica do que sistemas do tipo broadcast como o Ethernet O meio ptico normalmente estabelece uma transmiss o em um s sentido e a ficha transportada em apenas uma dire o ao redor do anel Por isso n o h necessidade da utiliza o de transformadores pticos para dividir a pot ncia ou de repetidores de alto custo Os sistemas Token Ring utilizam um centro de fia o Hub que cont m reles eletromec nicos que transformam a estrela f sica em um anel l gico Quando uma esta o tenta se juntar ao anel uma descarga el trica sai da placa adaptadora atrav s do cabo para o Hub onde ativa o rel referente a esse fio do Hub Assim o rel reconfigura o anel em mili segundos e inclui a nova esta o Se o cabo de uma das esta es se partir os fios dos cabos entram em curto circuito ou a esta o fica sem alimenta o o rel se abre e a esta o desligada do anel Essa disposi o evita que um cabo defeituoso interrompa toda a rede O cabo normalmente recomendado para instala es Token Ring cont m dois pares t
27. metros perdas nominais constante t rmica pode se avaliar continuamente o uso da vida Monitorando em local apropriado a temperatura do leo topo e a corrente pode se usar estes valores para calcular a perda de vida com f rmulas mais simples Ao efetuar este c lculo o operador pode ser informado da vida gasta da vida remanescente e da capacidade dispon vel de carga a curto prazo Muitos transformadores s o providos de ventila o for ada ONAF passando a ter dois valores nominais de pot ncia um sem e um com ventila o Quando a temperatura atinge certo valor os ventiladores s o ligados por reles ajustados para esta temperatura Num sistema digital quando se sabe que a hora de ponta est por vir pode se ligar antecipadamente os ventiladores para resfriar o transformador antes da solicita o de ponta Esta fun o pode ser conjugada com a leitura do rel de temperatura press o de g s vazamento de leo permitindo a supervis o global e tomada de a es como desligar o transformador ligar est gios de ventila o e resfriamento etc Esta fun o monitora o de sobrecargas em transformadores pois de extrema import ncia ao operador e de f cil implementa o n o precisando de equipamentos especiais ou qualquer outro diferente dos j comumentes usados nos sistemas digitais I controle local de tens o e fluxo do reativo Esta fun o refere se ao controle de tens o nos barramentos da subesta o feit
28. ncia Zs igual a da linha at um certo ponto P limite de alcance da zona Para curtos al m do ponto P e atr s do rel o valor AU positivo enquanto que para curto entre o rel e o ponto P o valor de AU negativo O rel M ligado de forma a fechar o contato quando AU negativo Nesta unidade existe tamb m um rel temporizado que ap s certos tempos ajust veis mudam o valor Va por comuta o de tap estendendo assim a zona de alcance do rel Estes reles normalmente vem com 3 ajustes portanto com tr s zonas direcionais e uma n o direcional o que lhe d a caracter stica indicada na Fig 3 2 6 6 X 5 R tempo Hu RI e R2 IV 8 i oni 2 120 t o HI I c cx Hd h H1 jJ A amp 4 dire o dist ncia a zona II IIl e IV b aplica o do rel coordena o Fig 3 2 6 6 Zonas de prote o de um rel 81 Desta forma ele apresenta uma caracter stica de f cil coordena o d prote o diferencial um conjunto de prote o que mede as correntes nos dois extremos da linha e compara os Caso elas estejam em fase significa que o curto est al m da zona de prote o ou inexiste Caso estejam em oposi o o curto est na zona de prote o A troca destas informa es de correntes entre extremos da linha pode ser feita por fio piloto carrier ou microondas O canal de carrier tamb m usado em conjunto com o rel de dist ncia descrito no item anterior para permiti
29. o disparo para registro por viola o de valores de corrente tens o frequ ncia e de desbalan os registrar alguns ciclos antes da falta 10 ciclos por exemplo e outros ap s 100 ciclos resposta para frequ ncia de at 1200 Hz por exemplo discernimento entre eventos de 2 ms por exemplo q C lculo de valores hidro energ ticos previsto no Centro de Controle o c lculo de valores hidro energ ticos como vaz o vertida vaz o turbinada volumes vertidos volumes turbinados pot ncias e energias reserva girante reserva parada etc r Autodiagnose Todos os m dulos digitais como UAC m dulos de prote o sistema central devem ser providos de rotinas de autodiagnose de software e hardware de forma a emitir um alarme ao operador na ocorr ncia de mau funcionamento de partes do sistema digital 179 5 4 PARTIDA PARADA SINCRONIZA O E BLOQUEIO DE GRUPOS TURBINA GERADOR Por serem estas um conjunto de fun es das mais importantes e t pica de usinas hidrel tricas elas ser o descritas em detalhes neste item 5 4 1 Partida do grupo Na Fig 5 4 1 1 est apresentada a sequ ncia de a es e resultados principais na partida de um grupo gerador 5 1 Ao pressionar o bot o de partida da m quina ou enviar ordem pelo sistema digital estando a chave de sele o em posi o AUTOM TICA desenvolve se uma sequ ncia de a es que culmina com a m quina tendo tens o e
30. o 21S fase B 13 Atua o 21S fase C 14 Atua o 21S Z1 15 Atua o 21S Z2 16 Atua o 21S Z3 17 Atua o 21S Z4 18 Atua o 67NS inst 19 Atua o 67NS temp 20 Atua o 67RNRS 21 Atua o 59T 22 Atua o 51BF 23 Religamento efetuado 24 Religamento n o efetuado 25 Falta CC circuito prim rio 26 Falta CC circuito secund rio 27 Baixa press o disjuntor 1 n vel 28 Baixa press o disjuntor 2 n vel 29 Anomalias nos reles auxiliares repetidores 30 Transfer ncia de prote o incompleta 31 Falta potencial TP na prote o prim ria 32 Falta potencial TP na prote o secund ria 33 Defeito conversor CC CC 21P 34 Defeito conversor CC CC 218 35 Disjuntor contato NA 36 Disjuntor contato NF 37 Sa NA 38 Sa NF 39 ST NA 40 ST NF 41 Sd NA 42 Sd NF 43 SI NA 44 SI NF 45 SII NA 46 SII NF 47 Chave seletora posic o LOCAL 48 Chave seletora posic o REMOTA Tabela 4 5 1 Entradas digitais bay de linha 01 Atua o 50 51 fase A 230 kV 02 Atua o 50 51 fase B 230 kV 03 Atua o 50 51 fase C 230 kV 04 Atua o 50 51N 05 Atua o 5IV fase A 69 kV 06 Atua o 5IV fase B 69 kV 07 Atua o 5IV fase C 69 kV 08 Atua o 50 51N 09 Atua o 50 51 fase A 13 8 kV 10 Atua o 50 51 fase B 13 8 kV 11 Atua o 50 51 fase C 13 8
31. o de sobrecorrente nas tr s fases este rel tamb m executa continuamente a aquisi o do valor eficaz das correntes nas tr s fases al m das fun es de autodiagn stico O ajuste dos valores de pick up e temporiza o da fun o de sobrecorrente de tempo definido realizado atrav s do canal de comunica o RS 485 ou por meio do teclado de membrana instalado no equipamento b Software Os seguintes softwares foram utilizados no sistema no PC 1 DOS Windows In Touch SCADA produto da Wonderware USA no PC 2 OS2 Oracle no PC 3 DOS C Pascal Visual Basic programas de driver de comunica o com CP e reles A rede do tipo Ethernet com gerenciador Win QVT NET e utilizando protocolo TCP IP 128 4 7 3 A Subesta o e Sistema Digital Concebido a subesta o O diagrama unifilar da subesta o escolhida para o projeto est indicado na Fig 4 7 3 1 figura esta que tamb m a tela principal do sistema L1 138 0 kV L2 138 0 kV Vor 13 8 kV Fig 4 7 3 1 Subesta o tela principal Essa subesta o foi inspirada no padr o utilizado pela Eletropaulo para as subesta es de distribui o ETD e apresenta dois bays de alimenta o por circuitos independentes de 88 138 kV sendo que cada um desses bays apresenta um transformador 88 138 13 8 13 8 kV com pot ncia de 40 60 MVA Esses transformadores possuem dois enrolamentos secund rios iguais sendo que ca
32. o em subesta o Por outro lado as esta es de trabalho tem ca do de pre o e n o podem ser esquecidas Ligado aos computadores e a rede est o sistema operacional Por escala de mercado o Windows NT pode levar uma vantagem porem alguns t cnicos contestam a seguran a deste para sistema em tempo real quando comparado com o UNIX Evidentemente o grande n mero de usu rios do NT far o que problemas sejam cada vez menores Existem diferentes vers es de UNIX que n o s o compat veis entre si Para contornar este problema preciso agregar a eles o padr o POSIX proposto pelo IEEE Protocolos de comunica o padr o OSI ISO IEC devem ser preferidos por m na pr tica produtos como TCP IP usado pela Internet acabam dominando o mercado pela demanda de usu rios disponibilidade e abertura p blica de sua estrutura tornando se em padr o de fato No sistema de aquisi o de dados a problem tica maior Existem fabricantes especializados no fornecimento de UAC UTR CLP de medidores multi fun o de reles de osciloperturbografos e de sensores inteligentes Estes equipamentos s o englobados hoje numa denomina o gen rica IED Intelligent Electronic Devices Estes fabricantes fornecem redes pr prias para interligar seus equipamentos e trabalham muitas vezes com protocolos pr prios E comum fornecer porem uma interface para liga o ao sistema digital com um tradutor de protocolo gateway Na Fig 4 4 5
33. por m n o de interesse ter a imagem como um todo raster mas dividida em objetos Existem t cnicas para vetorizar as informa es em um desenho t cnica esta que consiste em atribuir coordenadas aos pontos da figura Desta forma este Subsistema de Digitaliza o de Mapas divide se em dois conforme mostrado na Fig 6 2 4 3 1 3 MAPAS SISTEMA DE INFORMA O GEOGR FICA 1 3 2 VETOR VETORIZA O DE MAPAS Fig 6 2 4 3 Divis o do subsistema MAPAS Este subsistema se interage com outros da distribui o Em particular os programas do subsistema de Engenharia quando estabelecidos sobre uma base gr fica trazem muita flexibilidade de uso pelo projetista 6 2 5 Subsistema de supervis o em tempo real Este subsistema utilizado pela Opera o e re ne as atividades de aquisi o de dados comando e controle em tempo real da rede de distribui o Este subsistema realiza tamb m a troca de dados com os n veis hier rquicos superiores COS COR Ele pode ser dividido em quatro partes Supervis o e controle de subesta es Supervis o e controle de usinas Supervis o e controle da rede prim ria e secund ria Na Fig 6 2 5 1 est o mostrados este m dulos 1 4 SUPERVIS O 144 rco ml I E CONTROLE DE rco 142 ELTON ELTON E CONTROLE DE USINAS E E EE E CONTROLE DE REDE PRIM RIA E SECUNDARIA Fig 6 2 5 1 Composi o do sistema de supervis o da distribui o a supervis
34. procura se sempre ler um contato normalmente aberto e um fechado e durante a aquisi o testar a coer ncia destas leituras Para o servi o auxiliar n o h necessidade desta redund ncia visto a import ncia relativa dos circuitos Num sistema digital pode se adicionalmente utilizar as leituras de tens o e corrente para conferir se a posi o dos contatos est o indicadas corretamente Exceto pelos disjuntores o tempo de mudan a de estado destes equipamentos s o longos gt 100 ms desta forma a unidade que faz aquisi o destes dados n o precisa ter resolu o r pida 10 a 20 ms de resolu o suficiente Nesta fun o est o tamb m inclu das a monitora o particular de equipamentos como press o anormal de g s ou leo em disjuntores ventiladores e bombas de circula o de leo em transformadores ligados desligados estado de chaves de comando em posi o local remoto b medi o Esta fun o tem por objetivo mostrar no v deo os valores de algumas vari veis No exemplo da Fig 4 3 1 Fig 4 3 5 verifica se que s o medidos linhas correntes nas tr s fases 3 3 tens es pot ncia ativa trif sica pot ncia reativa trif sica energia ativa trif sica transformadores lado prim rio 3 correntes lado secund rio 3 correntes 3 tens es pot ncia ativa pot ncia reativa energia ativa reativa para faturamento 111 vari veis n o el tricas temperatura dos 3
35. ter o impacto na concep o destes sistemas Na Fig 4 4 1 apresentado um sistema que pode ser considerado completo e aplic vel a grandes e importantes subesta es Na figura est detalhado o sistema central apenas SUBSISTEMA CONTROLE DE IHM BASE DE DADOS TEMPO REAL SUBSISTEMA BASE SUBSISTEMA DE DADOS HIST RICA DE OPERA O SUBSISTEMA AQUISI O DE DADOS E INTERFACE COM O PROCESSO Fig 4 4 1 Concep o do sistema digital grande subesta o Ele composto de 4 subsistemas Opera o Controle de IHM e base de dados de tempo real Base de dados hist rica Aquisi o de dados e interface com o processo Estes subsistemas est o ligados atrav s de um LAN rede de rea local dual que pode ser por exemplo do tipo Ethernet Os computadores podem ser esta es de trabalho independentes utilizando sistema operacional UNIX Cada console de opera o constitu do por uma esta o de trabalho O controle de IHM realizado em duas esta es de trabalho independentes conectadas no modo hot stand by com informa es duplicadas A base de dados hist rica reside em duas esta es de trabalho independentes operando no modo cold stand by com informa es duplicadas Numa concep o de subsistema de aquisi o de dados e interface com o processo est detalhado na Fig 4 4 2 SISTEMA l CENTRAL COMUNICA O FALHA DISJUNTOR PROTE O INTERTRAVAMENTO E PROTE O DE PROTE
36. 03 Chave SS1 contato NA 04 Chave SS1 contato NF 05 Chave SS2 NA 06 Chave SS2 NF 07 Chave SS3 NA 08 Chave SS3 NF 09 Chave SS4 NA 10 Chave SS4 NF 11 Chave SS5 NA 12 Chave SS5 NF 13 Chave seletora de posi o LOCAL 14 Chave seletora de posi o REMOTA Tabela 4 5 4 Entradas digitais servi os auxiliares CC 12 Atua o rel 64 alimentador n 1 13 Atua o rel 64 alimentador n 2 14 Disjuntor D1 contato NA 15 Disjuntor D1 contato NF 16 S1 NA 17 S1 NF 18 S2 NA 19 S2 NF 20 S3 NA 21 S3 NF 22 S4 NA 23 S4 NF nA Ar MIA 01 Falta tens o 220V 60Hz na barra ligada ao alimentador 1 02 Falta tens o 220V 60Hz na barra ligada ao alimentador 2 03 Atua o rel 50 51 fase A alimentador n 1 04 Atua o rel 50 51 fase B alimentador n 1 05 Atua o rel 50 51 fase C alimentador n 1 06 Atua o rel 50 51 fase A alimentador n 2 07 Atua o rel 50 51 fase B alimentador n 2 08 Atua o rel 50 51 fase C alimentador n 2 09 Atua o rel 50 51 neutro alimentador n 2 10 Atua o rel 51N lado 220 V alimentador n 2 11 Atua o rel 51N lado 220 V alimentador n 1 Tabela 4 5 5 Entradas digitais servicos auxiliares CA 01 Corrente fase A 02 Corrente fase B 03 Corrente fase C 04 Tens o fase AB 05 Tens o
37. 1 Si2 Pi Adicionalmente com todos transformadores presentes deve ser satisfeita a segunda condi o crit rio de condi o normal ni Si gt Pi No caso de se ter automa o pode se supor que todos os transformadores das subesta es da rea participem no socorro Desta forma no caso de um transformador por exemplo da subesta o 1 sair de opera o numa rea com 3 subesta es tem se crit rio de emerg ncia F ni 1 S4 n2 S2 ns 83 2 P4 Po Ps Adicionalmente deve se verificar que com todos os transformadores presentes a soma de suas capacidades seja maior que a pot ncia de ponta crit rio de condi o normal ni Si no So ns S3 gt P4 P gt Ps Entretanto para realizar o socorro com a participa o de todas as subesta es da rea seria conveniente ter o recurso de manobrar as chaves dos alimentadores de forma a transferir a pot ncia dos alimentadores ligados ao transformador que saiu para os demais alimentadores Isto pode ser facilmente feito no caso de se prover a rede de um SSC Sistema de Supervis o e Controle e chaves telecomandadas Desta forma o SSC permite alterar o crit rio existente o que leva a posterga o na instala o de novos transformadores Deve se entretanto verificar o que ocorre em termos de custo devido a varia o das perdas nos transformadores no ferro e no cobre al m evidentemente do custo da automa o 281 2 PROCEDIMENTO PARA AVALIA O
38. 1 s Esta l gica combinada com a identificac o do tipo de falta e fases envolvidas feita pela prote o Quando o religamento utilizado em linhas de interconex o de sistemas esta l gica deve prever a verifica o de sincronismo ou situa o de barra viva linha morta ou linha viva barra morta No caso do exemplo aqui discutido est previsto o religamento nas linhas com verifica o de sincronismo ou barra linha viva morta reles 79 25 com um nico rel de verifica o de sincronismo f Estimativa de localiza o de faltas Os reles de imped ncia operam ou n o em fun o do valor da imped ncia vista calculada pelo rel portanto identificam a dist ncia do curto Os reles convencionais por m n o guardam esta informa o Por isto ap s um curto conectado linha um medidor de dist ncia do defeito dist ncia esta que ser identificada se o curto ainda permanecer Se o curto for transit rio o local n o ser portanto identificado Para melhorar este processo pode se deixar permanentemente ligado este localizador de defeitos que passa a reter a informa o por comando da prote o Trata se ent o de um m dulo dedicado com custo pr prio O rel digital como dito para decidir sobre a atua o ou n o calcula e armazena a dist ncia do curto valor da imped ncia podendo comunicar esta informa o ao sistema digital de automa o Segue se que para se disponibilizar esta fun o q
39. 13 8 kV alimentador n 2 08 Corrente fase B 13 8 kV alimentador n 2 09 Corrente fase C 13 8 kV alimentador n 2 10 Corrente fase A 220 V alimentador n 2 11 Corrente fase B 220 kV alimentador n 2 12 Corrente fase C 220 kV alimentador n 2 13 Tens o fase AB 13 8 kV alimentador n 1 14 Tens o fase BC 13 8 kV alimentador n 1 15 Tens o fase CA 13 8 kV alimentador n 1 16 Tens o fase AB 220 V alimentador n 1 17 Tens o fase BC 220 V alimentador n 1 18 Tens o fase CA 220 V alimentador n 1 19 Tens o fase AB 13 8 kV alimentador n 2 20 Tens o fase BC 13 8 kV alimentador n 2 21 Tens o fase CA 13 8 kV alimentador n 2 22 Tens o fase AB 220 V alimentador n 2 23 Tens o fase BC 220 V alimentador n 2 24 Tens o fase CA 220 V alimentador n 2 25 Corrente fase A Grupo Diesel 26 Corrente fase B Grupo Diesel 27 Corrente fase C Grupo Diesel 28 Tens o fase AB Grupo Diesel 29 Tens o fase BC Grupo Diesel 30 Tens o fase CA Grupo Diesel 31 Freq ncia Grupo Diesel Tabela 4 5 10 Entradas anal gicas servicos auxiliares CA 01 Bloqueio de disjuntor 02 Desbloqueio de disjuntor 03 Abrir disjuntor 04 Fechar disjuntor 05 Abrir Sa 06 Fechar Sa 07 Abrir ST 08 Fechar ST 09 Abrir Sd 10 Fechar Sd 11 Abrir SI 12 Fechar SI 13 Abrir SII
40. 3 1 1 Blocos da UAC Adicionalmente na UAC encontram se dois outros m dulos o de fonte e o das borneiras e condicionamento dos sinais a fonte o m dulo de fonte o respons vel pela alimenta o dos m dulos ativos e constitui se de uma fonte chaveada com alimenta o que pode ser CA 110 220 V CC 12 V CC 48 V etc e sa das de 5 V 12 V 24 V com o recurso de manter os valores de sa da constantes independente das varia es de entrada b borneira e condicionamento de sinais neste m dulo conectada a fia o vinda do campo sinais de entrada e sa da A liga o com os dispositivos do campo feita atrav s de circuitos pticos acopladores circuitos estes que convertem o sinal el trico em luz e a seguir fazem a desconvers o ou ent o por reles auxiliares mantendo assim uma isola o entre o campo e a UAC Neste m dulo s o tamb m inclu dos os circuitos para prote o contra surtos vindos do campo e que possam atingir a UAC c m dulo de processamento composto pelos v rios cart es indicados na Fig 2 3 1 1 cujas fun es est o descritas a seguir UCP este cart o a unidade central de processamento onde encontra se o microprocessador que controla e processa as informa es e o rel gio clock que define o ciclo de processamento MEMO neste cart o est o os bancos de mem ria onde se alojam os dados e o programa COM neste cart o encontram se os circuitos eletr nicos para efetuar a comunica
41. 51 Sn N 138 kV 13 8 kV 13 8 kV Fig 3 2 4 5 Prote o de transformador falha de disjuntor temporiza o rel de sobrecorrente instant neo e temporizado rel para defeito a terra diferencial temperatura do leo temperatura do enrolamento bucholz do transformador bucholz do comutador sob carga n vel de leo do transformador v lvula de seguran a 3 2 5 Prote o de barras A prote o dos barramentos feita por reles operando no princ pio de corrente diferencial Assim os TC de todos os bays linhas transformadores cargas s o ligados em paralelo ao rel Fig 3 2 5 1 1 N o opera para defeitos fora como o caso Fig 3 2 5 1 Prote o de barra Esta prote o ao atuar deve desligar o disjuntor de paralelo das barras e todos os disjuntores ligados a barra com defeito 3 2 6 Prote o de linhas Para as linhas s o usadas as seguintes prote es sobrecorrente de fase e terra sobrecorrente direcional fase e terra imped ncia prote o diferencial longitudinal Quando se tem v rias linhas uma sucedendo a outra a prote o principal de uma pode servir de prote o de retaguarda a outra desde que devidamente coordenada a prote o de sobrecorrente 50 51 Na Fig 3 2 6 1 est apresentada esta prote o 77 DISJUNTOR Quando se tem v rias linhas uma sucedendo a outra a prote o principal de uma pode servir de prote o d
42. ATUA ES c AD cores ESE TE E s Qupa ENE ES i N N V INTERFACE HOMEM M QUINA TRATAMENTO DE DADOS DIGITAIS TRATAMENTO DE DADOS ANAL GICOS A A A NV gt BANCO lt gt DADOS CONTROLE DE DISJUNTORES E CHAVES MONITORA O DAS PROTE ES N VEL 1 Fig 4 6 2 Fluxograma detalhado SINAIS PARA IN CIO DE RELIGAMENTO ESTADO DO DISJUNTOR VIA CONTATO AUXILIAR INDICA O DE TENS O LINHA BARRA CADA LADO DO DISJUNTOR CHECK DE SINCRONISMO PARA CADA DISJUNTOR ESTADO DE DISJUNTOR REQUISITADO PELO OPERADOR RELIGAMENTO E AUTOM TICO INDICA O DE TRANSFER NCIA DE ABERTURA PELO LADO REMOTO DA LT VV ANN RELIGAMENTO INIBIDO HABILITADO PELO OPERADOR RELIGAMENTO INIBIDO HABILITADO DEVIDO A FLAG DE TRANSF DE ABERTURA LADO REMOTO FALTA NO TRAFO PERDA DE SINCRONISMO FALHA DE DISJUNTOR Fig 4 6 3 Fluxograma religamento gt FECHAMENTO P SINAL DE DISJUNTORES BLOQUEIO DE SINAL DO COMUTADOR TAP DURANTE RELIGAMENTO ALARME DE FIM DE SEQU NCIA AP S SEQU NCIA DE RELIGAMENTO SEM SUCESSO DADOS PARA SEQU NCIA DE EVENTOS APRESENTA O DE AJUSTES TELAS COM INDICA O gt DO ESTADO DE ATUA O DOS REL S CONTATOS MONITORA O AUXILIARES DAS PROTE ES DOS REL S LT TRAFOS E ANOMALIAS BARRAS DADOS PARA gt SEQU NCIA DE EVENTOS ALARM
43. COS e outros sistemas u autodiagnose O sistema digital para a realiza o destas fun es podem variar de complexidade dependendo de como se pretende implementa las porem sempre ser composto de um sistema central um sistema de aquisi o de dados com ou sem dispositivos de interface com o processo e por unidades dedicadas com objetivos espec ficos prote o oscilografia por exemplo A complexidade do sistema central fun o do tamanho da subesta o e da escolha se a subesta o ser assistida ou desassistida telecomandada A subesta o dita assistida quando tem operadores locais durante todo o tempo de servi o comum numa rea haver varias subesta es telecomandadas atrav s de uma outra Neste caso o sistema central na subesta o no comando deve ser composto de computadores onde residir a Interface homem m quina IHM para os operadores J na subesta o desassistida telecomandada o sistema central pode ser simples com apenas equipamentos para a comunica o e troca de dados com a subesta o que est no comando O sistema de aquisi o de dados iguais nas subesta es assistidas ou n o desde que com os mesmas fun es evidentemente tem requisitos diferentes quanto a tempos e velocidades de processamentos dependendo das fun es implementadas Na Fig 4 1 1 s o mostradas numa escala de tempo as fun es e seus requisitos de tempo interface homem m quina E I medi o e ap
44. D16 Estado Aberto Disjuntor D16 Estado Fechado Disjuntor D16 Extra do 256 Disjuntor D16 Estado falha disjuntor bloqueado Disjuntor D16 Estado falha disjuntor desbloqueado Disjuntor D16 Falha disjuntor atua o Disjuntor D16 Inserido Disjuntor D16 mola descarregada Disjuntor D16 Religamento autom tico atua o Disjuntor D16 falta de CC Disjuntor D16 Estado Local Disjuntor D16 Estado Remoto Disjuntor D16 Comando Local Disjuntor D16 Comando Remoto le Js ES s E AS SS 2 3 Medi es Ee 2 2 e 8685885 C J lt K 3 Paralo i2 oo G Oe EESC ess Ss jj1Comandodobay OO j FERE PP C55nn iala DI12 INS DI12 molades DI12 FA27 DI12 Elocal DI12 Erem DH2 Clocal DI12 Crem Transformador 1 Protec es alta secund rio 1 26G1 1 26G2 1 CO71 1 COB27 1 COB50 1 COBR 1 COElocal 1 COErem 1 COFA 1 COMKD 1 FAREF 1 LOTAP 1 RATAP 1B1 50 27 1B1 50DAZ 1B1 50DBR 1B1 50DN 1B1 50DVM 257 Disjuntor DI12 Inserido Disjuntor DI12 mola descarregada Disjuntor DI12 falta de CC Disjuntor DI12 Estado Remoto Disjuntor DI12 Comando Local Disjuntor DI12 Comando Remoto Disjuntor DI12 Estado Local Trafo T1 sobretemperatura do leo 10 Gr Trafo T1 sobretemperatura do leo 20 Gr Trafo T1 sobretemperatura do enrol 1 20 Gr Trafo T1 sobretemperatura do enrol 1 3o Gr Trafo T1 sobretemperatura do enrol 2 20 Gr
45. ECON MICA DO CUSTO BENEF CIO DA MUDAN A DE CRITERIO Dada uma pot ncia de ponta P na rea ou nas subesta es no ano inicial pode se calcular a ponta nos anos seguintes por Pn Po 1 r onde Pm pot ncia no ano m r taxa de crescimento a caso sem automa o Divide se a pot ncia Pm para as v rias subesta es segundo uma regra de proporcionalidade por subesta o Em cada ano verifica se se a pot ncia instalada de transformadores em cada subesta o atende ao crit rio normal e de emerg ncia Caso n o ocorra aloca se no in cio daquele ano um novo transformador de pot ncia igual aos demais daquela subesta o Completado o per odo de estudo tem se ent o as datas de instala o dos novos transformadores Num dado ano m sendo ni Si a pot ncia instalada de transformadores o custo anual destes investimentos ser z C1 ni Si onde C o custo do transformador em d lares por kVA e z o fator que converte o investimento em custo anual Esta parcela de custo ent o alocada no in cio do ano m e apresentar um valor presente CPM CPM zCinS 124j sendo j a taxa anual de juros Esta avalia o pode ser feita ano a ano num dado per odo t de estudo Com rela o as perdas nos transformadores tem se o seguinte equacionamento para a condi o em vazio no ferro e em carga no cobre Perda Ferro p n S Custo das Perdas Cp ca h ce Pre ni S onde pre perdas em vazio em pu da po
46. EEE EE J110 leodosMancais 1 O Bomba de Inje o Principal Ligada Bomba de Inje o Principal Desligada Bombadelnjg oPricipal Ligr Bomba de Inje o Principal Desligar Bomba de Inje o Reserva Ligada _ Bomba de Inje o Reserva Desligada Bomba de Inje o Reserva Ligar U Bomba de Inje o Reserva Desligar _ V lvula do Circuito de leo Lubrificante Abrir V lvulado Circuito de Oleo Lubrificante Fechar V lvula do Circuito de Oleo Lubrificante Aberta 272 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O iu rue E sas C V lvula do Circuito de Oleo Lubrificante Fechada leo Lubrificante Vaz o Existente N vel do Reservat rio Inferior de leo Normal N vel de leo do Mancalde Guia da Turbina Normal Nivel de leo do Mancalde Guia do Gerador Norma Nfvel de leo do Mancal Combinado Escor Guia do Gerador Normal RR aes ceu 111 FreiosdoGerador 1 O o Freo Aplicar Freo Desapicar a KEEN f2 Aquecimento do Gerador AquecdmentoLigado 1 1 11 10 1 Aquecimento Desligado j C E Comporta Aberta Posi o Equaliza o de Press o Comporta Totalmente Aberta EEE DO E xj
47. Fig 4 3 9 Intertravamento de Sd Examinando a figura anterior verifica se que a l gica atende as condi es desejadas Por outro lado esta l gica cria algumas condicionantes Por exemplo para fazer manuten o de D preciso desligar D abrir Sd que pode ser feito s se Sa estiver desligada A seguir a linha deve ser aterrada portanto Sa deve ser fechada Para retornar a opera o inicial preciso antes abrir Sa para a seguir fechar Sd e depois D Ora n o haveria nenhum problema de fechar Sd com Sa fechado desde que D estivesse aberto Entretanto esta a o ficou proibida pela l gica prevista i 2 manobra seccionadora Sa Esta seccionadora pode ser operada tendo em conta os condicionantes expressos na Fig 4 3 10 sem tens o na linha 27 contator e fus vel TP L E Permiss o para operar Sa ST D Fig 4 3 10 Intertravamento de Sa Examinando a figura verifica se que para a opera o devem ocorrer simultaneamente as condi es ST desligada n o tem tens o corrente do lado da barra da subesta o a linha est sem tens o identificado pelo rel 27 Como este rel est ligado ao TP preciso verificar que a aus ncia de tens o real e n o por queima de fus vel do TP ou abertura desse disjuntor i 3 manobra de seccionadora ST Esta seccionadora operada quando se deseja transferir o disjuntor do circuito L1 por exemplo para o disjuntor do v o de paralelo transfer ncia Os condici
48. Os quadros com o regulador de velocidade e de tens o tamb m costumam ficar pr ximos Normalmente s o previstos pelo menos as seguintes manobras sele o do modo de opera o Local Dist ncia sele o do modo de opera o Manual Autom tico na UAC partida e parada normal manual e autom tica dos grupos parada de emerg ncia controle de pot ncia ativa e reativa individual inclusive comando Aumentar Diminuir chave de sele o das bombas principal e reserva do regulador de velocidade Ligar Desligar bombas do regulador de velocidade sele o de bombas principais ou reserva de leo dos mancais Ligar Desligar bomba de leo dos mancais Aplicar ou Desaplicar freios Abrir Fechar gua de resfriamento Ligar Desligar bomba de recupera o de leo do regulador Aplicar Desaplicar travas manuais do distribuidor Ajustar refer ncia dos reguladores de tens o e velocidade Sele o dos reguladores em Autom tico Manual Abrir Fechar v lvula de bloqueio de circula o de leo lubrificante Ajustar refer ncia do limitador eletr nico de abertura Ajustar limite mec nico de abertura Rearmar circuito detetor de deslocamento do eixo Rearmar v lvulas de parada norma e emerg ncia Operar v lvula para retirar travas autom ticas do distribuidor Ativar circuito de partida autom tica do regulador de velocidade Operar v lvula de parada normal Ativar Desativar sincronosc pio dupl
49. PONTOS DE MONITORAC O E CONTROLE A quantidade de pontos de monitora o e controle em uma usina hidroel trica bastante grande principalmente quando a partida e parada s o executadas pelo sistema digital nas suas v rias etapas A ordem de grandeza destes pontos para uma usina hidroel trica com 6 geradores subesta o elevadora com 4 sa das de linhas prote o convencional monitorada e com aquisi o de dados redundante Entrada digitais 11000 e Entradas digitais para sequ ncia de eventos 1200 e Entradas anal gicas 800 e Sa das digitais 2800 No anexo 2 apresenta se uma lista de pontos para um grupo gerador transformador servi os auxiliares CA e vertedouro Para compor todos os pontos da usina preciso acrescentar aqueles dos servi os auxiliares CC da subesta o elevadora e da eventual eclusa 5 7 EXEMPLO DE IHM PARA AUTOMA O DE USINAS 5 7 1 Usina hidroel trica Utilizando se o programa In Touch foi desenvolvida a IHM para uma usina hidroel trica 5 2 Este projeto composto de 3 partes medi o e supervis o de equipamentos prote o e sua monitora o e partida parada sincroniza o e bloqueios a medi es e supervis o de equipamentos Na usina deste projeto existem 2 geradores de 20 MVA uma subesta o com 4 linhas de 138 kV e um transformador 138 13 8 kV A tela principal Fig 5 7 1 1 mostra o unifilar da subesta o elevadora com os v rios equipamentos disjuntores secci
50. Prote o de geradores O tipo de prote o por reles a ser usado numa usina de gera o de energia el trica pode ser diferente dependendo da pot ncia do gerador ou da fonte de energia a ser transformada em el trica hidr ulica ou t rmica As seguintes prote es s o usadas a rel t rmico e de sobrecorrente b rel de sobretens o c rel contra pot ncia ativa reversa d rel de seg ncia negativa e rel diferencial f rel de prote o contra falta a terra no rotor e falta a terra no estator g defeito entre espiras e outros Nos geradores pequenos 300 kVA utilizam se as protec es a e b apenas A protec o c caracter stica de usinas termo el tricas e hidroel tricas com turbina Francis ou Kaplan As prote es d e f e g s o usadas em grandes geradores gt 1500 kVA A seguir est o apresentadas algumas destas prote es a prote o com rel t rmico 49 e de sobrecorrente 50 51 Na Fig 3 2 3 1 est apresentada esta prote o alarme indica atua o a Diagrama Trifilar b Diagrama Unifilar Fig 3 2 3 1 Prote o com rel t rmico e de sobrecorrente 66 Na figura a podem ser identificados o gerador 1 TC 2 disjuntor de linha 3 bobina de abertura do disjuntor principal e de campo 4 rel com unidade t rmica e de sobrecorrente 5 alarme sonoro 6 Ao operar qualquer um rel t rmico 49 ocorrer o fechamento do seu contato que por su
51. Trafo T1 sobretemperatura do enrol 2 3o Gr Trafo T1 sobretemperatura do enrol 3 20 Gr Trafo T1 sobretemperatura do enrol 3 3o Gr Trafo T1 Sobrecorrentes defeito fonte CC Trafo T1 Sobrecorrentes Terra desligamento lado 1 13 8 Trafo T1 Sobrecorrentes Terra desligamento lado 2 13 8 Trafo T1 Buchholz 10 Gr Trafo T1 Buchholz 20 Gr Trafo T1 n vel anormal do leo Trafo T1 Diferencial defeito de fonte CC Trafo T1 Comando Bloqueio do diferencial Trafo T1 Comando Desbloqueio do diferencial Trafo T1 Diferencial desligamento Fase AZ Trafo T1 Diferencial desligamento Fase BR Trafo T1 Diferencial desligamento Fase VM Trafo T1 Diferencial Estado Desligado Trafo T1 Diferencial Estado Ligado Trafo T1 Comutador comando Local Trafo T1 Comutador comando Remoto Trafo T1 Comando comutador desabilitado rafo T1 Bloqueio de comuta o com sobrecorrente T Trafo T1 Bloqueio de comuta o com religamento Trafo T1 Comutador Estado Local Trafo T1 Comutador Estado Remoto T T rafo T1 Comutador defeito mecanismo acionamento Trafo T1 defeito no sistema de refrigera o rafo T1 Comutador comando MK 20 digital Trafo T1 Comando Diminuir Tap E SS Trafo T1B1 Sobrecorrente desligamento Fase AZ rafo T1B1 Sobrecorrente desligamento Fase VM 1B1 59DAZ 1B1 59DBR 1B1 59DVM 1B1 E86blqScor 1B1 Es6blgSten T1B1 C86blg
52. a UAC do gerador pode ter um m dulo para automatismo outro para sequ ncia de eventos e outro para as prote es Estas interfaces com o processo se integram com os reguladores de tens o de velocidade dos geradores e com os controladores locais como os das comportas do vertedouro por exemplo Dentre outras as seguintes fun es fazem parte deste sistema Medi es comando controle e prote o Alarmes Sequ ncia de eventos Supervis o de estado de equipamentos Partida parada sincroniza o de grupos geradores Supervis o controle prote o da subesta o elevadora Despacho da usina consistindo do controle conjunto ou individual de pot ncia ativa de tens o reativos Prote o dos geradores Opera o autom tica dos vertedouros etc Nas grandes usinas hidroel tricas a este sistema principal se integram subsistemas independentes constru dos para diversas atividades especificas como por exemplo supervis o on line das m quinas vibra o temperatura descargas parciais verifica o do entreferro aquisi o e supervis o dos dados hidro meteorol gicos etc V rias usinas possuem sistema digital de supervis o e controle com v rios n veis de complexidade Exemplos de sistemas avan ados no Brasil s o encontrados na usina de Tucurui ELETRONORTE Salto Segredo COPEL Xing CHESF 1 5 SISTEMA DE AUTOMA O OU INFORMATIZA O DA DISTRIBUI O No que se refere ao sistema
53. a espinha dorsal destes sistemas De forma a melhor entender este inter relacionamento a seguir s o apresentadas descri es gerais destes sistemas sendo que alguns deles ser o posteriormente detalhados 1 2 SISTEMAS DE SUPERVIS O E CONTROLE DO SISTEMA DE POT NCIA Este sistema tamb m denominado Sistema de Supervis o e Controle SSC ou Despacho de Carga ou Sistema de Gerenciamento da Energia EMS Energy Management System prov os meios para coordena o da opera o e da manuten o do sistema el trico isto visto de uma forma global O SSC composto por v rios n veis hier rquicos de a o Na Fig 1 2 1 mostrado um exemplo deste sistema onde podem ser identificados os seguintes n veis UAC Unidade de Aquisi o de Dados e Controle COR Centro de Opera o Regional COS Centro de Opera o do Sistema 1 3 SISTEMA DE AUTOMA O DE SUBESTAC ES O sistema digital de automa o de subesta o visa prover os meios para opera o e manuten o desta Ele se caracteriza por dois n veis hier rquicos o n vel interface com o processo e aquisi o de dados e o n vel de comando e supervis o tamb m denominado Sistema Central No n vel de interface com o processo encontram se as unidades de aquisi o de dados UAC e os outros equipamentos dedicados como os reles de prote o digital ou n o os equipamentos de oscilografia as unidades para intertravamento e os controladores de equipamentos tipo
54. anal gico far o com que este por sua vez transforme a informa o digital em anal gica A tens o de sa da do conversor que servir de refer ncia para a compara o exibida na Fig 2 3 1 14 Vr 9 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 Tempo Fig 2 3 1 14 Sa da V de refer ncia para comparac o Da compara o dos dois sinais que entram no comparador resulta na sa da deste uma tens o de n vel l gico zero quando V for maior que Ve e de n vel l gico 1 quando V for menor que Ve A chave digital porta E tem em uma entrada o sinal de clock e na outra entrada e sa da do comparador Enquanto a sa da do comparador estiver em n vel 1 V lt Vg a chave dar passagem ao pulso de clock que aciona as mudan as de estado do contador A partir do momento que a sa da do comparador for zero essa chave bloquear a passagem do clock fazendo com que o contador permane a no seu estado A B C D que ser igual ao n mero dado por A B C D que por sua vez igual ao valor de tens o de entrada anal gica Nos cart es EA aparecem tamb m o circuito eletr nico multiplexador multiplex O circuito multiplex 2 1 utilizado para enviar informa es contidas em v rios canais a um s canal que por sua vez passar pelo conversor A D O esquema do bloco multiplexador est indicado na Fig 2 3 1 15 Canais de MULTIPLEXADOR Sa da nica informa o Informac o de entrada h MUX Multiplexada T L
55. de distribui o de energia el trica a automa o constitui na integra o de v rias atividades operacionalizadas por subsistemas digitais espec ficos Na Fig 1 5 1 mostrado esquematicamente o que pode ser concebido como uma Automa o da Distribui o podendo l identificar v rios subsistemas cujos objetivos s o descritos a seguir 1 AUT COD SUBSISTEMA DE SUBSISTEMA DE LIGA O DE GERENCIAMENTO DE CONSUMIDORES CONSTRU O SUBSISTEMA DE ATENDIMENTO RECLAMA O 1 10 CONTA 1 6 CARGA SUBSISTEMA SUBSISTEMA DE BASE DE DADOS COMUM GERENCIAMENTO DA COMERCIAL 1 11 MANUTEN O CARGA SUBSISTEMA DE APOIO A MANUTEN O 1 6 MEDIDORES 6 MEDIDORES SUBSISTEMA LEITURA AUTOM TICA 1 2 ENGENHARIA DE MEDIDORES SUBSISTEMA DE SUBSISTEMA DE ENGENHARIA DIGITALIZA O DE MAPAS SUBSISTEMA DE SUPERVIS O EM TEMPO REAL Fig 1 5 1 Automa o da distribui o O Subsistema de Base de Dados Comum contem o cadastro de todos equipamentos da rede de distribui o e seus atributos O Subsistema de Engenharia consiste num grande banco de dados onde as partes da rede s o cadastradas trechos de alimentadores transformadores rede secund ria junto com os consumidores Atrav s deste sistema poss vel por exemplo localizar as coordenadas cartesianas do local de um equipamento ou de um consumidor ou fazer estudos de planejamento da rede O Subsistema de Digitaliza o de Mapas AM FM GIS Autom
56. de tempos de resolu o r pidos em unidades separadas onde se prev a sincroniza o dos seus rel gios Os demais pontos s o agrupados em unidades normais n o sendo necess ria s vezes a sincroniza o dos rel gios q oscilografia Esta fun o permite que se registre dados em mem ria n o vol til durante a ocorr ncia de anomalias faltas Esses dados s o ent o utilizados para a impress o de tabelas gera o de gr ficos ou transfer ncia para uma interface externa As grandezas coletadas s o selecionadas e associadas aos eventos que causam o seu registro Diversas grandezas podem ser coletadas simultaneamente Normalmente esta fun o procura salvar os dados de pr falta no m nimo de 10 ciclos completos e outros 30 ciclos do transit rio posteriormente falta Os sinais devem ser adquiridos com resolu o suficiente para caracterizar a sua forma de onda Para as grandezas el tricas costuma se utilizar uma frequ ncia de amostragem que permita a reprodu o de frequ ncias parasitas harm nicas e outras de at 300 a 400 Hz Devem ser armazenadas no m nimo todas as formas de onda relacionadas com a falta Por m pode se prever a op o de armazenamento de todas as formas de onda da subesta o quando se tem um sistema digital de supervis o e controle Esta fun o deve permitir que o usu rio selecione as grandezas que devem ser coletadas e os eventos faltas associados Podem ser previstas diferentes f
57. de uma forma gr fica gerenciar as redes de distribui o interagindo com a base de dados que contem os atributos e trazendo estas informa es para o GIS Estas atividades est o inseridas na denomina o AM FM GIS Automated Mapping Facilities Management Geographic Information System Na Fig 6 2 4 1 est apresentada a c pia de um desses mapas 6 1 Estes programas possuem dentre outros os recursos de movimenta o horizontal ou vertical do mapa na tela fazendo com que para o operador o mapa total seja nico pam ampliar diminuir o tamanho de partes do mapa que est na tela zoom Alguns programas permitem delimitar uma rea cerca e solicitar amplia o das informa es pelo comando zoom conectado com banco de dados Ao solicitar v rios zoom sucessivos na mesma imagem pode ser colocado na tela os atributos dos objetos guardados nas v rias camadas do banco de dados como mostrado nas figuras 6 2 4 2a 6 2 4 2b MO TN WH OUAU TRITT mii Fig 6 2 4 2a Mostra de todos os transformadores de uma regi o Fig 6 2 4 2b Desenho com os transformadores subcarregados A forma o da base cartogr fica normalmente trabalhosa Muitas vezes se disp e de mapas em papel e a reedi o destes no computador precisa ser equacionada As informa es dos desenhos podem ser transferidas para a mem ria do computador por scanners
58. derivada filtragem com base em an lise de Fourier ou fun es de Walsh ajuste de curva senoidal solu o da equa o diferencial do modelo do sistema a ser protegido ajuste de curva com base no m todo dos m nimos quadrados Visto o car ter geral a que se prop e este texto apenas os dois primeiros grupos de algoritmos ser o aqui apresentados Na Fig 3 3 1 6 est o apresentados os oscilogramas de corrente de curto circuito trif sico pr ximo a um gerador Icampo Fig 3 3 1 6 Corrente de curto circuito Conforme pode se notar dependendo do instante de ocorr ncia do curto aparece uma componente unidirecional dc offset nas correntes Na Fig 3 3 1 6 aparece a componente unidirecional em l4 Ic n o aparecendo em lp Pode se notar pelo exame dos primeiros ciclos de lp a varia o da corrente de curto devido aos fluxos nos estados sub transit rio e transit rio da m quina Pode se observar tamb m o novo regime estabelecido tempo longo e o aparecimento de uma componente senoidal na corrente de campo Se fosse ampliado o primeiro ciclo ap s o curto com certeza apareceriam altas freq ncias devido ao
59. deve ser prevista uma l gica que identifica quais os circuitos est o ligados em quais barras Isto feito examinando a posi o das chaves SI SII ver Fig 4 3 1 de todos os circuitos Esta l gica pode ser feita num sistema de comando controle convencional usando os contatos auxiliares das chaves por m n o simples Com o sistema digital isto feito por um m dulo de software que executado sempre que uma seccionadora muda de posi o criando uma matriz de identifica o das liga es as barras Por consulta a esta matriz pode se iniciar uma ordem de limpar uma barra onde est o disjuntor preso i intertravamento Esta fun o visa estabelecer condicionantes manobra de seccionadoras As seccionadoras Sd ST Sa SI SII indicadas na Fig 4 3 1 s o utilizadas para permitir a liga o de um circuito numa barra ou na outra e para isolar o disjuntor para execu o com seguran a a sua manuten o Estas seccionadoras n o est o previstas para operar em carga ligando ou interrompendo corrente mesmo que esta corrente seja pequena Desta forma elas n o est o geralmente habilitadas nem mesmo a manobras de barramento em vazio principalmente se neles est o ligados divisores capacitivos para medi o de tens o Entretanto a opera o pode ser feita com corrente desde que exista um circuito paralelo de imped ncia desprez vel por onde a corrente se desvie Na Fig 4 3 7 est o ilustradas estas condi es
60. dio da onda ser Um F4 F5 T ko Uo Ta ko Uo TbJ T ko Uo T 2 k4 U4 T 2 k4 U4 T 2k4 ko T U4 Us k U4 Uo Ta Tb g 2k4U4 Ru T T Para utiliza o deste princ pio na medi o de pot ncia CA preciso que T seja bastante inferior ao per odo da onda de 60Hz normalmente 1 T 5 a 8 kHz Nas equa es apresentadas a tens o CA deve corresponder a U1 enquanto a corrente dever ser proporcional a Uo Resta portanto construir o circuito que deve ser composto de dois est gios o primeiro que estabelece a rela o Ta Tb e o segundo que executa a modula o de amplitude koUo adequadamente Na Fig 2 4 3 6 apresentado esquematicamente os dois est gios 2 5 e na Fig 2 4 3 7 est o apresentados os sinais em cada ponto do equipamento Observa se que o equipamento disp e de um gerador de onda triangular cuja sa da y1 somada com o valor de tens o v que pode ser admitida constante no intervalo T 1 7 25 a 8 kHz A sa da do somador ys passa por um comparador limitador y4 e usada para acionar uma chave seletora eletr nica O sinal de corrente i introduzido num amplificador de ganho R R 1 resultando pois na sua sa da o valor z i Quando a chave eletr nica est desligada apenas o sinal z4 entra no segundo amplificador operacional resultando na sua sa da o sinal z gt R R i i Quando a chave eletr nica est fechada no segundo amplificador entra adicional
61. do alimentador prim rio onde instalando um certo tipo de chave obt m se uma redu o de energia cortada cujo valor compensa o custo da chave etc Estes sub sistemas podem interagir com outros sub sistemas da Distribui o 6 2 4 Subsistema de digitaliza o de mapas As informag es de circuitos equipamentos subestag es etc podem ser registradas usando t cnicas de cartografia Assim a distribui o disp e de desenhos contendo os mapas ruas logradouros im veis etc dos locais onde sobre eles s o alocados os circuitos postes e equipamentos Estes desenhos s o feitos em papel especial cronaflex que tem como caracter stica sofrer pouca varia o com as condi es ambientais sendo entretanto bastante caros Por outro lado seu manuseio e atualiza es s o dif ceis Para produzir os mapas as empresas fazem um levantamento aerofotogram trico para identificar os v rios objetos Existem equipamentos que permitem transferir com certa facilidade as informa es das fotos para o papel ou para fitas e discos Os Programas de Informa es Geogr ficas GIS Geographic Information System constituem hoje ferramentas adequadas para produzir os mapas em computadores Aos objetos digitalmente mapeados associam se suas propriedades em diferentes camadas num banco de dados Numa destas camadas pode se por exemplo ter as ruas noutras os postes os transformadores os capacitores as chaves temas coverage Com isso pode se
62. do equipamento a opera o a menos que seja rearmado por a o do operador No modo de opera o Local Manual esta fun o intertravamento n o ativada h Seq ncias autom ticas S o a es pr estabelecidas para serem executadas em sequ ncia automaticamente ap s finaliza o bem sucedida do passo anterior Estas sequ ncias s o realizadas compativelmente com a fun o intertravamento e s o originadas no Centro de Controle e COR COS As seguintes sequ ncias autom ticas podem ser citadas partida dos grupos turbina gerador parada dos grupos turbina gerador partida parada do grupo diesel de emerg ncia transfer ncia de fonte nos barramentos dos servi os auxiliares CA CC isola o do disjuntor em falha pela abertura das seccionadoras do seu bay e isola o de seu correspondente circuito transfer ncia de disjuntor nas subesta es utiliza o do bay de transfer ncia i Controle de tens o e de reativos Os controles de tens o e reativos existentes numa usina s o controle da tens o de transmiss o efetuado pelos reguladores de tens o dos geradores devidamente coordenados pelo sistema digital Controle de Reativos controle de tens o por atua o no comutador do transformador abaixador que alimentam carga local Esta fun o localizada no Centro de Controle onde analisada a l gica desejada e s o enviados os sinais de controle que podem ser sinal digi
63. entrada sa da em servi o teste d Fun es de diagn stico e manuten o apresenta o de registros de falhas apresenta o de erros estat sticos in cio de testes de diagn sticos habilitar desabilitar fun es sequ ncia de chaveamento passo a passo Para executar estas fun es os consoles de opera o devem ser compostos de um ou mais monitores de v deo conter teclado alfanum rico e de fun es e ter capacidade gr fica suficiente para apresentar diagramas unifilares superpostos com valores calculados ou medidos e os estados de equipamentos al m de apresentar restri es operativas de dispositivos tais como sem foros associados alarmes e tags de seguran a Para opera o de equipamentos pode se utilizar o cursor ou as teclas de dire o A sele o de uma opera o produz um s mbolo piscante no diagrama unifilar ou abre op es de manobra e confirma o e deve fornecer ao operador informa es adicionais pertinentes opera o tais como o equipamento tem uma condi o de alarme ou est sem comunica o bloqueio ou algum tipo de intertravamento equipamento est com Ag desabilitada Ap s um comando de opera o a mesma quando correta deve ser confirmada usando verifica es como mudan a correta de estado correntes balanceadas nos disjuntores em p los abertos tap chegou ao ltimo est gio A IHM permite ao operador acessar as informa es que
64. es de mem ria de acesso restrito do rel mediante uso de senha correta Serve para calibrar o rel a dist ncia RESET Comando para desbloquear o rel Os quadros de mensagem tem o seguinte formato e conte do mostrado em dois exemplos de comando a seguir a FASTSCAN MESTRE ESCRAVO DESCRI O VALOR DO ENDERECODORE COMPRIMENTO DE DADOS BYTES creiow CRCHIGH DESCRI O VALOR SINCRONIZA O sSoLICHAGCAQ ENDERE O DO REL COMPRIMENTO DE DADOS STATUSLOGICO nw tin x eow DO enea w DO chan DO ocw CRCHGH RESPOSTA OBS Todo quadro se inicia com 5A Endere o do rel na rede 1 a 36 Tipo de comando C digo conforme tabela a seguir 39 CRC Valor obtido pela aplica o de um algoritmo aos dados comunicados cujo resultado servir para verificar se a mensagem chegou sem erro O resultado e alocado em 2 caracteres CRC LOW CRC HIGH Status l gico Informa es diversas uma das quais se o rele atuou IA IB IC Correntes nas fases A B C cada uma com 2 caracteres b PROTECTED WRITE MESTRE ESCRAVO OBJETOESCRITO CRC LOW CRC HIGH OBS Endere o do objeto posi o de mem ria a partir do qual ser gravado o valor do objeto Password senha do usu rio cuja validade conferida antes de registrar o valor do objeto na mem ria Valor do objeto inform
65. espera o fim de um registro retarda o envio do registro seguinte enquanto envia a sua mensagem inser o de um novo registro a esta o destinat ria simplesmente retira o registro de circula o diminuindo o n mero de registros em circula o Como nico coment rio deste m todo ressalta se a necessidade de espa o para armazenamento de um registro durante a opera o de inser o de novo registro 2 5 7 O modelo de refer ncia OSI ISO O modelo de refer ncia elaborado pela ISO International Standard Organization denominado OSI Open System Interconnection organizado em 7 camadas Fig 2 5 7 1 7 Aplica o Aplica o 6 Apresenta o Apresenta o 5 Sess o Sess o 4 Transporte Transporte 3 Rede Rede 2 Enlace Enlace 1 F sica F sica COMPUTADOR 1 COMPUTADOR 2 Fig 2 5 7 1 Modelo OSI ISO Neste modelo s o estabelecidos quais os servi os que cada camada oferece a camada de ordem superior A implementa o de uma camada pode ser feita por hardware ou software protocolo A ISO produziu tamb m normas espec ficas para o detalhe de cada camada Algumas das fun es das v rias camadas ser o listadas a seguir 31 A camada F sica trata da forma de conex o cabo fibra ptica dos conectores do tipo do sinal etc ou seja dos aspectos el tricos de transmiss o do sinal Neste item entram as con
66. fase BC 06 Tens o fase CA 07 Pot ncia ativa 08 Pot ncia reativa 09 Energia ativa Tabela 4 5 6 Entradas anal gicas bay de linha 01 Corrente fase A lado 230 kV 02 Corrente fase B lado 230 kV 03 Corrente fase C lado 230 kV 04 Temperatura do enrolamento 230 kV 05 Temperatura do enrolamento 69 kV 06 Temperatura do enrolamento 13 8 kV 07 Temperatura do leo 08 Corrente fase A lado 69 kV 09 Corrente fase B lado 69 kV 10 Corrente fase C lado 69 kV 11 Tens o fase AB lado 69 kV 12 Tens o fase BC lado 69 kV 13 Tens o fase CA lado 69 kV 14 kWh Pot ncia ativa lado 69 kV 15 Pot ncia reativa lado 69 kV 16 kWh Tarifa o lado 69 kV Tabela 4 5 7 Entradas anal gicas bay de transformador 01 Tens o barra I 02 Frequ ncia barra 03 Tens o barra Il 04 Frequ ncia barra Il Tabela 4 5 8 Entradas anal gicas bay de paralelo 01 Corrente alimentador 1 02 Corrente alimentador 2 03 Tens o alimentador 1 04 Tens o alimentador 2 Tabela 4 5 9 Entradas anal gicas servi os auxiliares CC 01 Corrente fase A 13 8 kV alimentador n 1 02 Corrente fase B 13 8 kV alimentador n 1 03 Corrente fase C 13 8 kV alimentador n 1 04 Corrente fase A 220 V alimentador n 1 05 Corrente fase B 220 V alimentador n 1 06 Corrente fase C 220 V alimentador n 1 07 Corrente fase A
67. foi calculada no per odo 2h por m poderia tamb m ser calculada no per odo h Calculando com o per odo 2h o resultado fica menos sens vel a varia es bruscas por m o resultado obtido est atrasado de um passo h Se a amostragem est sendo feita a cada 1 ms ent o o rel responder com um atraso m nimo de 1 ms Nota Quando n o houver men o espec fica a amostragem de 1 ms ser sempre considerada nos exemplos que se seguem Este algoritmo assim calculado dito ter uma janela de tr s amostras Na Fig 3 3 1 8 apresenta se a movimenta o desta janela sobre a corrente O curto ocorre no instante marcado na figura O c lculo da corrente de curto s poder ser tomado como certo quando os tr s pontos usados no c lculo janela fizerem parte da corrente ap s o curto Assim o rel responder ap s ter tr s amostras 3 ms Na pr tica o rel vai enviar a ordem de abertura ap s o algoritmo indicar a exist ncia de curto em n c lculos sucessivos deste tipo portanto o tempo de resposta maior Este procedimento adotado para evitar opera o indevida pela presen a de ru dos no equipamento e provocados por erro devido a distor o do sinal de corrente HH P tempo Janela Fig 3 3 1 8 Janelas do algoritmo Mann Morrisson instante do curto circuito Nota Um derivado deste algoritmo utiliza no c lculo de Ip a primeira e a segunda derivadas i e i e foi utilizado pela WESTINGHOUSE no rel PRO
68. guardar informa es que poder o sistematicamente ser lidas e transferidas base de dados comum 6 2 3 Subsistema de engenharia Na rea de Engenharia o subsistema de informa o Fig 6 2 3 1 composto basicamente de Sistema de Gerenciamento de Rede tipo PRODADIS GRADE etc Aux lio ao Projetista 1 2 ENGENHARIA 1 2 1 GER REDE 1 2 2 AUX PROJETO AUX LIO AOS PROJETISTAS Fig 6 2 3 1 Subsistema de engenharia O Sistema de Gerenciamento de Rede constitu do de um banco de dados local contendo pelo menos as seguintes informa es Localiza o georeferenciada dos postes circuitos transformadores capacitores chaves religadores e consumidores Cada elemento registrado em coordenadas X Y em um referencial definido Localiza o e liga o el trica dos consumidores transformadores circuitos subesta es ltimos consumos mensais dos consumidores Curva de carga t picas residencial comercial industrial por extrato de consumo e fatores de pot ncia Caracter sticas el tricas dos circuitos transformadores protec es etc Fatores t picos de planejamento e projeto fator de carga de diversidade carregamento t pico de transformadores etc Periodicamente o programa processado quando computa a energia nos v rios equipamentos pela soma dos consumidores a eles ligados calcula as suas curvas de carga com base em dados t picos e determina se os carreg
69. lvul D vaz o normal brir v lvula eara i OU Velocidade gt 95 Habilitar a parada Operar v lvula para retirar travas autom ticas do V lvulas de parada normal distribuidor e emerg ncia rearmadas 4X 4X V lvula de bloqueio de leo do tanque de press o aberta freios desaplicadas Rearmar v lvulas de paradas normal e de emerg ncia 4X Liberar excitacao Ativar circuito de partida autom tica do regulador de velocidade 4X Travas autom ticas do distribuidor retiradas Fig 5 4 1 2g Acionamentos pelo rel 4X 183 Na Fig 5 4 1 2a est o mostradas as condi es de pr partida necess rias Na Fig 5 4 1 2b est mostrada a verifica o de compatibilidade do comando com a chave de sele o e condi o de pr partida Na Fig 5 4 1 2c est indicado o mecanismo pelo qual se pode interromper a partida rel de parada ou rel de bloqueio acionados Na Fig 5 4 1 2d est o indicadas as condi es para a energiza o do rel 4MS que vai gerar todo o sequenciamento Este rel aciona ver Fig 5 4 1 2e 5 4 1 2f partida da bomba principal do deo de regula o que faz parte do circuito hidr ulico de manuten o do leo sob press o para acionamento dos servomotores de comando das palhetas turbinas Kaplan Francis Normalmente com a m quina em funcionamento tem se uma bomba continuamente ligada e uma de reserva Se a m quina est parad
70. mbolo retorna a verde Complementando no sistema existe um tela com o sum rio listagem dos reles operados c Partida parada sincroniza o e bloqueios Nesta parte do sistema aparece inicialmente uma tela Fig 5 7 1 21 com a indica o dos geradores e seus estados e bot es para partir ou parar cada grupo COMANDO UNIDADES HIDROGERADORAS COMANDO UNIDADES HIDROGERADORAS 0 ego Qt 0 Gayot PARTIDA Q Gaot BLOQUEIO Q Gapo i 9 Gu ais Q Gapo03 Qo wer Q gol SINCRONIZA O Q Grupo piii Q npo 9 Gapo 03 Fig 5 7 1 21 Tela inicial de partida 221 Acionado o comando ocorrem automaticamente as v rias fases da partida parada Foram concebidas telas na forma de esquema funcional como os das Figuras 5 4 1 2 5 4 2 1 5 4 3 1 5 4 4 1 Conforme progridem os automatismos os respectivos blocos mudam de cor indicando o sucesso da etapa Quando uma etapa tem impedimento o automatismo interrompido e o bloco onde ocorre a falha fica com cor vermelha orientando assim o operador Nas Fig 5 7 1 22 a 5 7 1 24 s o apresentadas algumas telas como exemplo File Edit Arange Text Line Special Windows Help 344tags used Partida da unidade 01 o comando Consist ncia do modo de sele o com energ do rele 34 Rel 34 Energiza o do rel mestre de partida 4S Rel 4MS Pr condi es de partida
71. mestre de partida 4MS 182 Partir bomba reserva alta press o leo A dos mancais Press o leo dos mancais 2 press o estabelecida Parar bomba principalalta press o leo dos mancais Partir bomba Abrir v lvula principal de de bloqueio leo de circ de leo Freios aplicados Rele de regula o lubrifica o Partir bomba partida principal alta 4 MS Limitad press o leo Ajustar ref imitador Abrirv lvula dos mancais limit eletr nico mec nico geral de gua abertura posic o de abertura de resfriamento partida em 100 Parar bomba principal alta press o leo Bomba principal eio dado v 90 5 dos mancais alta press o leo elocidade gt o i mancais press Aplicar freios estabelecida Parar bomba n reserva mbi Velocidade lt 30 96 press o leo dos mancais Fig 5 4 1 2e Acionamentos pelo rel mestre de partida Disjuntor grupo aberto Rel de partida 4MS q Ajuste refer ncia limitador eletr nico de abertura na posic o de partida Rearmar circuito detetor de desloca Bomba principal do leo de regulac o ento do ero press o estabelecida 4X Agua de resfriamento de leo de lubrifica o vaz o normal de bloqueio Valvula de bloqueio do leo de lubrifica o leo do tan aberta que press o Bomba principal alta press o leo dos mancais press o estabelecida Fig 5 4 1 2f Energiza o do rel 4X Agua de resfriamento do gerador Abrir v
72. o a apresenta o numa tela de v deo onde est operador o estado status dos equipamentos ligados ou fechados desligados ou abertos da subesta o e dos servi os auxiliares Para tanto os contatos auxiliares fim de curso de disjuntores de seccionadoras e de reles auxiliares s o lidos atrav s de entradas digitais na unidade de aquisi o de dados UAC Como resultado costuma se apresentar no v deo o diagrama unifilar da subesta o ou servi os auxiliares com todos os equipamentos representados por s mbolos como figura 4 3 1 4 3 4 4 3 5 A indica o de mudan a de estado feita modificando o s mbolo ou seu atributo de cor Por exemplo pode se encher o quadrado que representa o disjuntor de cor verde quando desligado e cor vermelha quando ligado para a seccionadora pode se mudar tamb m sua cor ou substituir o s mbolo por exemplo chave fechada por chave aberta de interesse monitorar o estado 110 dos disjuntores da linhas e transformadores das seccionadoras dos v os de linhas e transformadores dos contatores principais dos servi os auxiliares CA S1 S2 S3 S4 S5 S6 na Fig 4 3 4 dos contatores principais dos servi os auxiliares CC SS1 SS2 SS3 SS4 SS5 na Fig 4 3 5 Pode se monitorar tamb m todos os circuitos que saem das barras dos servi os auxiliares CA CC ou parte deles como por exemplo apenas os circuitos de seguran a Para os equipamentos principais disjuntores e seccionadoras
73. o de liga o de novos clientes e prover informa es diversas O Subsistema de Gerenciamento da Constru o e o Subsistema de Apoio a Manuten o agilizam e organizam estas atividades O Subsistema Comercial aquele utilizado pela empresa para produ o das contas de luz Nos pr ximos cap tulos os sistemas de automa o de subesta es de usinas e da distribui o ser o tratados mais detalhadamente CAP TULO 2 CONFIGURA O DOS SISTEMAS DIGITAIS DE AUTOMA O 2 1 INTRODU O Os sistemas digitais para todos os tipos de automa o el trica s o constitu dos por subsistemas e m dulos com caracter sticas semelhantes Na Fig 2 1 1 mostrado de uma forma geral este sistema Sistema Central Sistema de Aquisi o de Dados Dispositivos de Interface Fig 2 1 1 Subsistemas e m dulos 2 2 SISTEMA CENTRAL O sistema Central era em muitos casos composto por computadores de grande porte ligados em configurac o dual ou com maior redund ncia Na queda de um computador o outro assume automaticamente hot stand by as fun es do sistema sem restri o ou com restri o parcial das suas fun es Com o advento dos microcomputadores esta es de trabalho e redes locais os computadores de grande porte tem sido substitu dos por sistemas distribu dos A fun o alocada a cada parte do sistema distribu do depende da concep o do fornecedor Na Fig 2 2 1 apresentada uma configura o semelha
74. o de subesta es Consiste em sistemas digitais de automa o de subesta es como visto no cap tulo 4 As subesta es de distribui o s o integradas ao COD Centro de Opera o da Distribui o trocando assim informa es entre si Dentre as informa es comunicadas ao COD pode se destacar a abertura de disjuntores dos alimentadores que produz um alarme no COD agilizando a equipe de reparos reduzindo o per odo de tempo em que os consumidores ficam sem energia b supervis o e controle de usinas Pequenos geradores cogeradores e autogeradores s o dispersamente distribu dos pela rede de distribui o cabendo a engenharia desta rede constru los e eventualmente mant los Se estas usinas s o providas de sistemas digitais de comando e controle informa es importantes podem ser transferidas destes para o COD como por exemplo a energia gerada ocorr ncia de defeitos etc A exist ncia de comunica o de dados entre o COD e estas usinas permite interven es autom ticas protetivas nos geradores quando em condi es anormais como por exemplo durante desligamentos for ados de subesta es de distribui o c supervis o e controle da rede prim ria e secund ria Este subsistema composto de um Sistema Computacional Central Unidades de Aquisi o de Dados e Controle UAC sistema pr prio de comunica o e faz a Supervis o e Controle em tempo real da rede de distribui o O Sistema Central fica local
75. os seguintes benef cios Diminui a energia n o fornecida pois resulta mais r pida a localiza o da sec o em falta e permite a liga o dos trechos a jusante desta sec o No Anexo 3 apresenta se as equa es para esta avalia o Permite uma redu o de perdas nos alimentadores e transformadores atrav s da reconfigura o da rede tornando as cargas homog neas nos v rios circuitos O fato de permitir manobrar sec es de carga entre circuitos reduz a ponta de carga nos alimentadores postergando a instala o de novos destes para atender ao crescimento do consumo Atrav s da monitora o das pot ncias ativas e reativas nas sec es pode se decidir sobre manobras de capacitores de forma a minimizar as perdas e reduzir o carregamento de ponta O primeiro traz economia do custo das perdas e o segundo a posterga o da instala o de novos alimentadores Redu o de sobrecarga em transformadores durante emerg ncia destes Algumas concession rias tem por filosofia utilizar pelo menos dois transformadores por subesta o subesta o esta que atende uma rea bem definida Na sa da por emerg ncia de um transformador os restantes devem suportar toda a carga dentro de uma sobrecarga aceit vel por exemplo 120 da nominal Segue se que quando a carga da subesta o crescer a um n vel em que esta condi o n o for atendida preciso instalar mais transformadores Na Fig 6 5 1 procura se ilustrar e
76. para descrever esta metodologia ser o escolhidas 3 chaves por circuito para a o da equipe na localiza o do defeito e restabelecimento do suprimento de energia Para escolha destas chaves numa rede existente deve se levar em considera o O fato da chave j ser motorizada As 3 chaves escolhidas devem estar pr ximas e interromper blocos relativamente grande de carga Cada trecho entre as 3 chaves ter pelo menos um socorro por outro circuito B procedimento para localiza o do defeito e restabelecimento da energia B1 sistema sem automa o 275 Os passos para localiza o do defeito e restabelecimento da energia que ser o descritos a seguir est o baseados num circuito com 4 trechos portanto com 3 chaves de manobra denominadas chave principal IPP chave a montante IPM e a chave jusante IPJ Fig 2 1 Este procedimento usado por algumas empresas Outras podem usar procedimentos diferentes Subesta o E 3 P1 L1 P2 L2 P3 L3 P4 L4 SOCORRO cione b IPM IPP IPJ F Pi pot ncia Li comprimento Fig 2 1 Esquema de manobra Estes passos etapas s o a Ocorre o defeito b Aparecem as reclama es telefone 196 c Localiza se a rea sem energia no mapa d A equipe de socorro desloca se da subesta o at a chave IPP observando se n o h defeito permanente condutor ca do rvore sobre a linha etc e N o localizando o defeito abre a chave IPP e solicita o religamento na SE pe
77. para o consumidor O subsistema de Gerenciamento de Carga pode muitas vezes promover o corte da ponta da carga trazendo pois os benef cios apresentados O corte da ponta de carga pode ser obtido por tarifa o diferenciada controle de carga liga desliga permiss o de uso Na figura 6 2 7 1 apresenta se esta divis o 1 6 CARGA 1 6 1 TARIFA TARIFA O DIFERENCIADA 1 6 2 CONTROLE CARGA CONTROLE DE CARGA Fig 6 2 7 1 Subsistema de gerenciamento de carga No primeiro caso no hor rio de ponta o sistema central envia sinal aos medidores eletr nicos alterando o fator de escala ou o pre o unit rio O consumidor sabendo que est pagando mais cara a energia naquele per odo procura transferir o uso de certos aparelhos para outros hor rios fora da ponta Resulta portanto que a ponta de carga tender a se reduzir com rela o a propor o de aumento da pot ncia m dia No segundo caso parte das cargas do consumidor conectada a rede de distribui o atrav s de um contato que pode ser aberto ou fechado a dist ncia com ordem vinda do COD Segue se pois que o operador do sistema poder comandar o desligamento desta parte da carga no hor rio da ponta ou inibir seu uso Este desligamento pode ser di rio por per odos fixos em grandes ind strias ou sequencial no caso de consumidores menores Exemplo do ltimo caso desligar por 5 minutos o ar condicionado de uma casa no per odo dos 5 minutos segu
78. produto o transdutor chamado din mico quando s o utilizadas partes movidas mecanicamente ou est tico quando s o usados componentes eletr nicos exclusivamente n o m veis O transdutor composto dos seguintes elementos indicados na Fig 2 4 3 2 1 Transformadores de Entrada para corrente e tens o com isola o galv nica e para converter os valores medidos para que possam ser processados facilmente 2 Multiplicadores para forma o do produto U l 3 Possivelmente um Amplificador de Sa da U m Bn ES IL UL A tf O Fig 2 4 3 2 Principais elementos de um transdutor de pot ncia O transdutor utilizado fundamentalmente para telemedi o onde a corrente de sa da transmitida diretamente em forma anal gica ou em forma digital ap s uma convers o anal gica digital Transdutor Din mico Uma r pida descri o de uma conhecida t cnica cl ssica dada a seguir a fim de que o transdutor din mico possa ser comparado com o transdutor est tico Os m todos din micos s o geralmente baseados no princ pio da compensa o Fig 2 4 3 3 As duas entradas corrente e tens o s o usadas para produzir um torque mec nico A em um elemento medidor tipo disco 1 Uma corrente de compensa o do amplificador 4 flui atrav s da bobina m vel do elemento medidor 5 e produz um torque contr rio B Quando A diferente de B a rota o do eixo percebida por meio da haste senso
79. redes de computadores longa dist ncia b Estrela ou liga o ponto a ponto Na topologia em estrela cada esta o est ligada a esta o central N o h problema de acesso pois as vias s o de uso dedicado n o sendo compartilhadas com outras esta es A comunica o ocorre aos pares e v rios pares podem se comunicar ao mesmo tempo Todas as decis es de roteamento se concentram no n central Assim normalmente este deve apresentar uma maior capacidade de processamento c Anel A topologia em anel relativamente simples e facilmente adaptada s redes locais de computadores onde o fluxo de comunica o entre as esta es tende a ser descentralizado Nesta topologia n o h problema de roteamento as mensagens s o enviadas do transmissor ao destinat rio passando unidirecionalmente pelos n s intermedi rios de comunica o Cada n de comunica o deve analisar os endere os das mensagens que circulam na rede retirando de circula o as que tiverem seu pr prio endere o e passando ao n seguinte as que tiverem endere o diferente do seu d Barramento ou multiponto Na topologia em barramento o meio f sico de transmiss o composto por um nico segmento de transmiss o multiponto compartilhado pelas diversas esta es interconectadas sendo que os n s de comunica o s devem reconhecer as mensagens que lhe s o destinadas A rede em barramento pode ser transformada funcionalmente numa rede em
80. se aquele acionado do COR COS e que se desenvolve automaticamente nas UAC e outros equipamentos A prioridade de comando segue a seguinte ordem 18 prioridade LOCAL 28 prioridade UAC 38 prioridade Centro de Controle 48 prioridade COR COS Para atingir estas prioridades s o previstas chaves de duas posi es LOCAL DIST NCIA junto aos equipamentos nas UAC e no Centro de Controle Comando Local Manual Este comando pode ser el trico e ou mec nico Na exist ncia dos dois quando o comando mec nico o el trico desligado sempre que o mesmo oferecer perigo ao operador como por exemplo no comando local de seccionadoras Sempre que existir Comando Local Manual e qualquer dos outros tipos de comando existe no quadro de comando local uma chave seletora Local Dist ncia Os comandos Local ou Dist ncia s o mutuamente exclusivos a exce o dos comandos de emerg ncia Comando Local Autom tico Conforme definido anteriormente o Comando Local Autom tico aquele em que a sequ ncia de opera es de desenvolve automaticamente a partir de uma ordem dada seja pelo operador seja por um dispositivo de comando qualquer Pode se pois agrupar na usina dois tipos de comando autom tico o primeiro um sistema de ordem superior correspondente ao automatismo de comando das unidades geradoras o segundo correspondente aos automatismos pr prios dos diversos auxiliares das unidades geradoras Os automatismos de n vel in
81. transformadores Cristal Sensor Prim rio Circuito Eletr nico Sa da Fig 2 4 4 1 Diagrama de blocos de um sensor ptico gen rico Os sensores prim rios hoje utilizados baseiam se no efeito Faraday ou efeito Pockel O efeito Faraday consiste num fen meno observado na propaga o da luz polarizada em que a dire o do seu plano de polariza o gira de um ngulo proporcional intensidade do campo magn tico existente paralelo dire o de propaga o Fig 2 4 4 2 Luz incidente linearmente polorizada ngulo de rota o do plano de polariza o 9r Luz transmitida linearmente polorizada H ee Campo magn tico Fig 2 4 4 2 Sensor Faraday O ngulo de giro Or proporcional ao campo H A pot ncia ptica na sa da proporcional a Or portanto a H Produzindo se pois no circuito eletr nico conversor secund rio um sinal proporcional pot ncia ptica tem se que este ser proporcional ao campo H portanto corrente que o produziu Este circuito eletr nico pode tamb m produzir uma sa da digital com valores proporcionais corrente que produziu o campo H Este princ pio utilizado nos TC pticos O efeito Pockel baseia se no fen meno de bi refring ncia Um material bi refringente quando seu ndice de refra o n o for homog neo fazendo com que a onda polarizada tenha velocidade de propaga o diferente dependendo da orienta o do seu plano de polariza o em rel
82. um pouco mais sofisticado fazendo uma amplifica o do sinal de sa da atrav s de um amplificador operacional Antes de iniciar o estudo do circuito conversor que utiliza o amplificador operacional ser o feitas algumas considera es b sicas sobre este componente Os amplificadores operacionais possuem as seguintes caracter sticas principais Alta imped ncia de entrada Baixa imped ncia de sa da Tens o de sa da igual a zero quando as entradas 1 inversora e 2 n o inversora tiverem a mesma tens o Com a utiliza o do amplificador operacional torna se vi vel a montagem de um amplificador inversor de ganho estabilizado como o da figura a seguir r Fig 2 3 1 7 Amplificador inversor de ganho estabilizado O ganho do amplificador operacional ser dado por Ger e E V R e A montagem de um somador de tens es utilizando o amplificador operacional apresentada na figura a seguir R A gt S 2R B 4R s C gt DAR RE Fig 2 3 1 8 Somador de tens es A tens o de sa da Vs dada por r V V V V E SR o 47 8 Se as tens es Va V5 Vo e Vg podem apenas assumir um dos dois n veis l gicos de tens o ou seja n vel um ou n vel zero pode se escrever V dE R as C D F 236p 28 Onde V atens o e A B C e D s o os bits do c digo BCD 8421 Da express o acima conclui se que a sa da anal gica Vs ser proporcional entrada que ef
83. usar a prote o convencional j bastante testadas em algumas fun es ou em todas Em particular varias empresas tem modernizado as suas subesta es existentes quando dentre outras coisas substituem o comando e controle convencional por digital Entretanto comum neste caso manter a prote o convencional existente porem fazendo o sistema digital monitor la Em qualquer dos casos digital ou convencional utiliza se para prote o m dulos dedicados e separados sendo sua atua o feita diretamente no disjuntor sem passar pelos computadores do sistema digital ou seja a prote o atuando fecha um contato que provoca a opera o do disjuntor Esta atua o da prote o paralelamente monitorada Os grandes fornecedores de reles digitais costumam utilizar os m dulos eletr nicos reles para fazer aquisi o de alguns dados como os estados do disjuntor e chaves Isto pode ser interessante na prote o de alimentadores e circuitos de m dia baixa tens o onde num m dulo pode se ter 3 prote es de sobrecorrente de fase uma de neutro e a monitora o do estado do disjuntor e suas chaves adjacentes Considerando que o rel mede as correntes mesmo em situa es sem defeito no circuito muito pouco fica faltando para completar a aquisi o de dados no alimentador Assim o m dulo rel substitui a prote o e a unidade de aquisi o de dados Desta forma pode vir a mente pensar num nico m dulo que fa a toda a aquisi
84. ABRIR DISJUNTOR DE CAMPO ABRIR PARTIR TENS O TERMINAL z 70 EXCITA O DE DisJ UNTOR INICIAL TENS O EXCITA O INICIAL FECHADO Fig 5 4 2 1a Atua o no disjuntor de campo e de excita o inicial 185 REGULADORES DE VELOCIDADE E TENS O EM TENSAOT NS AUTOM TICO U 290 DI RUP DISJUNTOR DE SJUNTOR DO GRUPO CAMPO FECHADO ABERTO REL S DE BLOQUEIO ATUADOS PRE S V ELOCIDADE gt 95 REL DE PARADA ATUADO Fig 5 4 2 1b Pr condi es para sincroniza o 186 Isauviixnv SOdIAHAS ov valHad HOLNNFSIa HVHO33 HVHO34 S302IaNo2 SviI34Suvs S dud sud OWSINOHONIS aa S3J IANO9 3avaiun ONWSINOHONIS ovn oavon oou vYWolnv oou vwoinv 3avdio013A ONSINOUONIS loavziNOH2NIS uoavin9au avon VION3H33H uvisnrv 3avaiNn ONSINOHONIS IVH1N39 VNWa1SIS 3avaiun OINNSINOHONIS SvlI3d4SutvS ONSINOHONIS aa o dna 0384 OTANA NOA S3o3iaNoo OIdOOSONOUONIS HVALLV OVSN3L uvisnrv HVLN3WRny 3GVqIOOTsA OVSN3L OVSN3 L tiviNaWnV uorNnrsid bed ovn ina f incronizac o Fig 5 4 2 1c S 187 Nestes diagramas as seguintes a es s o indicadas fechar o disjuntor de campo se velocidade gt 95 da nominal fechar o disjuntor de excita o inicial se a tens o nominal for lt 70 da nominal Isto ocorre pelo fato da corrente de excita o da m quina vir dos seus terminais Assim para estabelecer uma tens o ini
85. CONTATOS DE MONITORA O DE DISPOSITIVO PRESS O AR BAIXA PRESS O G S BAIXA SINAIS DE CHEQUE DE SINCRONISMO gt SINAL DE ABRIR FECHAR DISJUNTOR INDICA O DE ESTADO PARA OPERADOR gt ALARMES DADOS PARA SEQU NCIA DE EVENTOS CONTROLE DE DISJUNTORES E CHAVES VN AAAV V TABELAS DE TRIP AJUSTADA BACKUP NO V DEO Fig 4 6 7 Fluxograma telecomando intertravamentos SET POINT DA TENS O POSI O DO TAP MODO DE OPERA O MANUAL AUTOM TICO PAR METROS DE CONTROLE FAIXA DE CONTROLE DIAS ATRASO DE TEMPO DESVIOS OPERA O CONTROLE INIBIDA POR LOCAL DE PROGRAMA DE TENS O E FLUXO DE REATIVOS RELIGAMENTO VVAAA AAV MEDI O DE TENS O A SER CONTROLADA CORRENTE PARA CONTROLE DE TENS O REMOTO FLUXO DE REATIVOS EM BANCO DE TRANSFORMA DORES EM PARALELO SINAL DE gt AUMENTAR DIMINUIR COMUTADOR ALARMES DADOS PARA SEQU NCIA DE EVENTOS TELA DE gt INDICA ES DE AJUSTES Fig 4 6 8 Fluxograma controle local de tens o e reativo SOLICITA O P HABILITAR INIBIR ALARMES MENSAGENS DE ALARMES gt SOLICITA O P MODIFICA O DE LIMITES E ESTADOS LISTA DE DOS ALARMES ESTADOS DE ALARMES RECONHECIMENTO DE ALARMES EVENTOS QUE DEVEM SER ALARMADOS Fig 4 6 9 Fluxograma alarmes DADOS DE EVENTOS
86. DAR 70 um dos primeiros reles digitais comercializados Este algoritmo de Mann Morrisson ap s sua apresenta o a comunidade de engenheiros foi bastante criticado por estar fundamentado em equa es que sup e a corrente senoidal com frequ ncia fundamental apenas Dois aspectos precisariam ser examinados a influ ncia da componente unidirecional e das harm nicas em outras frequ ncias A componente unidirecional pode ser suprimida passando a corrente de curto da sa da dos transformadores de corrente por uma imped ncia R L que tenha a mesma constante de tempo do sistema L R denominada imped ncia m mica ou r plica Sendo a corrente expressa por equa o do tipo it I eT senw t Icc Ic A tens o que aparece na imped ncia m mica ser E a DO dt dI e g CS Joe t t v t k R Ipe T albe Voa are O v kIpe Rr va t v t klpe T R Vea Voa m mt Portanto na tens o sobre a imped ncia m mica n o aparece a componente undirecional da corrente de curto circuito Esta imped ncia a ser colocada no rel precisa ser ajustada para cada linha Na pr tica este cancelamento n o perfeito pois resist ncias de arco alteram a rela o L R te rica Para analisar a influ ncia das v rias frequ ncias no algoritmo de Mann Morrisson pode se utilizar da t cnica de transformada z calculando a resposta em frequ ncia do algoritmo Na Fig 3 3 1 9 est apresentada esta resposta
87. DAS FUNC ES DE PROTE O DADOS DE EVENTOS DAS FUN ES DE CONTROLE ESTADO DE DISJUNTORES SECIONADORES A ES DE CONTROLE DO OPERADOR REL GIO DO SISTEMA E INFORMA O DE TEMPO DE ALTA RESOLU O QUALQUER ENTRADA TIPO ALARME INCLUSIVE VARI VEIS ANAL GICAS FORA DE LIMITES QUALQUER INDICA O DE ESTADO OU ENTRADA DIGITAL SELECIONADA PELO OPERADOR INDICA O E REGISTRO DE SEQU NCIA DE EVENTOS Fig 4 6 10 Fluxograma sequ ncia de eventos TABELA DE DADOS PARA TRANSFER NCIA PARA BANCO DE DADOS IMPRESS O PONTO REMOTO LISTA DE SINAIS CONTROLE ESTADOS ANAL GICOS ACUMULADOR DE PULSOS REQUISIC ES E AC ES DO OPERADOR ESTADO DOS EQUIPAMENTOS DE COMUNICA O Fig 4 6 11 Fluxograma DADOS TRANSFERIDOS PARA SISTEMAS ESTADOS ANAL GICOS ACUMULADOR DE PULSOS RECONHECI MENTO SELE O DE CONTROLE E ATIVA O ESTATISTICA DE ERROS DE COMUNICA O interface com outros sistemas 126 4 7 INTERFACE HOMEM M QUINA PARA OPERA O DE UMA SUBESTA O DE DISTRIBUI O OBS Co autoria de L C MAGRINI 4 7 1 Introdu o Um sistema prot tipo de automa o para subesta es de energia el trica foi desenvolvido como uma alternativa aos sistemas propriet rios atualmente dispon veis no mercado A subesta o escolhida para realiza o do projeto uma subesta o de distribui o semelhante ao padr o
88. ES Fig 4 6 4 Fluxograma monitora o das prote es gt MEDI O DE SA DA PARA CORENTE NOS DISPARO DE DISJUNTORES DISJUNTORES ADJACENTES BLOQUEIO DE CADA PROTE O DE DISJUNTOR FALHA DE ADJACENTE DISJUNTORES SINAL DOS CONTATOS NA NF DOS DISJUNTORES DADOS PARA SEQU NCIA DE EVENTOS INICIALIZA O INDICATIVA DE DE FALHA DO TELAS DE DISJUNTOR AJUSTES TABELA DE DISPAROS TABELAS DE BLOQUEIOS Fig 4 6 5 Fluxograma prote o de falha do disjuntor CORRENTES TENS ES LEITURA DE MEDI O DE kVA SA DAS DE DETETORES ANALISADOR DE G S PONTO QUENTE DESCARGA PARCIAL TEMPERATURA DO LEO VALORES DE EMERG NCIA INTRODUZIDOS PELO OPERADOR ESTADO DE VENTILADORES E BOMBAS gt ALARMES EXPECTATIVA DE VIDA TEMPERATURA DO PONTO QUENTE CAPACIDADE DE CARREGAMENTO SINAL PARA ABERTURA DE DISJUNTORES gt gt MONITORA O A DE SOBRECARGA S EM TRANSFORMADORES gt INDICAC ES PROCESSADAS ANALISADOR DE G S SENSOR NO PONTO QUENTE DETETOR DE DESCARGAS PARCIAIS Fig 4 6 6 Fluxograma monitora o de transformadores COMANDOS DO OPERADOR ABRIR FECHAR BLOQ DESBLOQ COMANDOS DO CONTROLE AUTOM TICO ABRIR FECHAR RELIGAMENTO PROTE O PROGRAMAS DE TAG DE SEGURAN CA VIA CONSOLE DE OPERADOR MEDIDORES DE CORRENTE TENS O FASE CONTATOS AUXILIARES NA NF
89. Essas prote es s o realizadas por reles que operam com base em certos princ pios f sicos No passado estes reles eram compostos por partes fixas e m veis funcionando com base em princ pio de convers o de energia el trica em mec nica motor solen ide Com o passar do tempo estes reles foram substitu dos por outros constru dos com componentes eletr nicos reles est ticos com os mesmos objetivos Por outro lado o uso de eletr nica permitiu modificar a caracter stica de alguns reles aperfei oando a para certas aplica es Todos estes reles ao detectarem condi o anormal acima do valor de ajuste produz o fechamento de um contato que inserido no circuito de disparo do disjuntor provoca a sua abertura eliminando a causa do problema A gera o mais recente destes reles caracterizada pelo uso de microcomputador e medi o de sinais sendo denominados reles digitais ou reles num ricos Nos itens seguintes ser o descritos os princ pios de funcionamento destes tipos de reles Entretanto sendo o objetivo deste documento o de abordar os aspectos gerais com vis o sist mica n o houve preocupa o de cobrir e discutir todos os aspectos envolvidos Isto porque ficaria muito extenso uma vez que o assunto sozinho justifica um texto pr prio Ser aqui adotada a nomenclatura prote o convencional para aquela realizada com reles eletromec nicos e est ticos e prote o digital para aqu
90. GA a 64GB a 63TR a 63TR a 63VSTR a 26TR a 1G 26TR a 2G Atuac o Atuac o 71TR a N vel de Oleo Transformador Elevador Atua o 5OBF a Falha de Disjuntor Atua o 32 a Pot ncia Reversa Atua o 60 a Desbalan o de Tens o Atua o 21G a Subimped ncia Gerador Atua o 269 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O E ss ss s E 40 a 59T a 59l a 27 a 90V Hz 49TX a 1G Temperatura Enrolamento Transformador Excita o 1 Grau Atua o 49TX a 2G Temperatura Enrolamento Transformador Excita o 2 Grau Atua o 64EX a 1G 64EX a 2G 58TYE Dispositivo do Circuito de Disparo de Tiristores Atua o 76EX a Sobretens o de Campo Atua o 59EX a 51TX a 80EX 12M a Sobrevelocidade Mec nico Atuac o 12E a Sobrevelocidade El trico Atua o DVE Vibra o do Eixo Excessiva 48PR a Parada Demorada Atua o 48PA a Partida Demorada Atua o Atua o Atua o 33ERK Sincronismo P s do Rotor Perda 86M Rel de Bloqueio Parada de Emerg ncia por Defeito Mec nico Atuac o Rel de Bloqueio Parada Parcial por Defeito na Excita o Atua o S Rel de Bloqueio Parada Parcial por Defeito El trico Atua o Desbloqueio O Desbloqueio D S4EX a 1G S4EX a 2G 58TYE 58CD 76EXa 59EXa 51TXa BOX 12E a_ 12Ma S3ERK DVE 48PH a 48PA a DD DS DD 270
91. GICA IHM LOCAL DO DADOS COMUNICA O PARA DE DADOS ARQUIVO COMPUTADOR UAC HISTORICO Fig 3 3 1 1 Rel digital 71 No rel entram os sinais de correntes e tens es um por fase derivados de transformadores de potencial TP e de corrente TC Estes transformadores sendo do tipo convencional fornecem corrente da ordem de dezenas de Amp res e tens o da ordem de 110 Volts valores estes incompat veis com dispositivos eletr nicos Segue se pois que estes sinais precisam ser reduzidos para um n vel da ordem de 5 V 20 mA por transformadores auxiliares que nesta fun o executam tamb m o desacoplamento f sico do circuito de campo com o circuito do rel O sinal reduzido passa por filtros para eliminar frequ ncias indesej veis para a aplica o Na Fig 3 3 1 2a b s o apresentados diagramas de respostas em frequ ncia de filtros passa baixa low pass e passa alta high pass A associa o em s rie de dois filtros um passa alta e outro passa baixa produz como resultado um filtro passa faixa band pass ou um filtro rejeita faixa band reject indicado na Fig 3 3 1 2 c d is y x g x f freq ncia f a passa baixa b passa alta g fl po x C passa faixa fl f2 f d rejeita faixa Fig 3 3 1 2 Tipos de filtros 72 Na corrente de curto circuito aparecem componente cont nua dc offset frequ ncia fundamental harm nicas resultantes de satura o
92. Ganho 1 0 75 0 5 0 25 0 1 2 3 4 5 6 f foc Fig 3 3 1 9 Resposta em freq ncia do algoritmo de Mann Morrisson 12 amostras por ciclo Examinando a Fig 3 3 1 9 verifica se que O algoritmo sens vel a componente cont nua f 0 isto entretanto sendo solucionado com o circuito m mico O algoritmo atenua a frequ ncia fundamental f 1 e n o elimina as frequ ncias baixas 2 a 6 sendo bastante sens vel a terceira harm nica e O algoritmo elimina as altas freq ncias Para compensar por esta inadequada resposta pode se adicionar uma filtragem digital c lculo de m dias por m isto resultar em atraso na opera o do rel importante dizer neste ponto que apesar destas condi es te ricas desfavor veis reles com base neste algoritmo tem funcionado bem na pr tica b2 algoritmo com base em an lise de Fourier Como discutido a componente ca da corrente de curto circuito pode ser representada em s rie de Fourier pela equa o z 2 Ia t Icos w tA Y I cos koyt A com o To per odo k 2 0 Para obter os valores li Ai devem ser aplicados as f rmulas da an lise de Fourier como se segue Janela 1 ciclo To E IR LB Fig 3 3 1 10 Calculo da componente fundamental Ica cos t B cossenoide de refer ncia sen Q t B senoide de refer ncia Adotando a nomenclatura da Fig 3 3 1 10 para a componente fundamental lj A1 pode se escrever
93. IA EL TRICA 6 1 INTRODU O A Distribui o de energia el trica envolve atividades multidisciplinares integradas incluindo engenharia gerenciamento comercializa o e administra o Por outro lado enquanto que a gera o e transmiss o cuidam de poucas grandes obras a Distribui o cuida de muitas pequenas obras e portanto a sua engenharia tem enfoque diferente As diretorias de Distribui o das concession rias cont m departamentos para cuidar de constru o projeto opera o comercializa o e manuten o Para executar suas atividades estes departamentos disp em de sistemas computacionais A Automa o da Distribui o ou Informatiza o da Distribui o constitui se ent o na integra o destes sistemas digitais de forma que utilizem dados comuns mas que mantenham sua independ ncia e privacidade Este sistema de Automa o da Distribui o se interage na empresa com outros sistemas digitais destacando se o Sistema de Supervis o e Controle da Gera o Transmiss o SSC ou EMS e o Sistema da Corpora o Fig 6 1 1 CONCESSION RIA SISTEMA DA EMS SSC CORPORA O Opera o do Sistema Comercial financeiro e de administrativo Gera o e Transmiss o SISTEMA DE INFORMA O DA DISTRIBUI O AUTOMA O AUT COD Fig 6 1 1 Sistemas computacionais das concession rias 6 2 SISTEMA DE INFORMA O DA DISTRIBUI O Na Fig 6 2 1 est apresentado como constitu do este si
94. ICA CONTROLE IHM AQUISI O DE DADOS comunica o serial rede outros sistemas COMUNICA O c sistema de porte m dio d subesta o desassistida Existe prefer ncia para que sempre que poss vel executar as fun es o mais pr ximo poss vel do processo Assim os intertravamentos por exemplo devem ser alocados nas UAC sempre que poss vel Neste ponto importante observar que no fornecimento de um sistema digital poder o aparecer equipamentos de diferentes fabricantes Desta forma os aspectos de conectividade e intercambiabilidade passam a ser importantes pois durante a vida do sistema poder o ocorrer substitui es ou amplia es Assim as arquiteturas devem ser examinadas do ponto de vista rede computadores equipamentos e protocolos No sistema central a solu o quanto aos aspectos acima mais comum o uso da rede Ethernet 10 Mbits s Nesta rede como visto poder ocorrer colis es e degradar a troca de dados Assim em teoria as redes Token seriam tecnicamente mais adequados Por m a rede Ethernet pelo seu grande mercado uma solu o muito barata e se usada com pouco carregamento 40 da capacidade apresenta um bom desempenho sem colis es comprometedoras Al m do mais os fabricantes est o fornecendo redes com maior capacidade 100 Mbits s melhorando ainda as aplica es Quanto aos processadores os micros modelo Pentium atingiram capacidade e desempenho para qualquer aplica
95. OR 27 Rel de SUBTENS O 27 B Rel de SUBTENS O 27C Rel de SUBTENS O 591 A Rel de SOBRETENS O INSTANT NEO 591B Rel de SOBRETENS O INSTANT NEO 591 C Rel de SOBRETENS O INSTANT NEO 58T Rel de SOBRETENS O TEMPORIZADO 58T B Rel de SOBRETENS O TEMPORIZADO 58T C Rel de SOBRETENS O TEMPORIZADO 95A Rel de SOBRETENS O VOLTIHERTZ 95 B Rel de SOBRETENS O VOLT HERTZ 95 C Rel de SOBRETENS O VOLTIHERTZ 46 1 Rel de SEQU NCIA NEGATIVA 46 2 Rel de SEQU NCIA NEGATIVA 60V A Rel de DESBALAN O DE TENS O 60V B Rel de DESBALANCO DE TENS O 60V C Rel de DESBALAN O DE TENS O 64GA Rel contra DEFEITO TERRA DO ESTATOR 64GB Rel contra DEFEITO TERRA DO ESTATOR 87A Rel de prote o DIFERENCIAL 87B Rel de prote o DIFERENCIAL 87C Rel de prote o DIFERENCIAL 87A Rel de prote o DIFERENCIAL 87B Rel de prote o DIFERENCIAL 87C Rel de prote o DIFERENCIAL Fig 5 7 1 20 Reles de prote o dos geradores Em qualquer tela quando o rel n o est atuado seu s mbolo preenchido com cor verde Durante a atua o a cor do s mbolo muda para vermelho amarelo piscando Para reconhecer o alarme o operador deve clicar sobre o s mbolo quando este p ra de piscar e passa a ter cor lil s Atrav s de um bot o pode se rearmar os reles e ent o a cor do s
96. SISTEMAS EL TRICOS DE POT NCIA AUTOMACAO Jos Antonio Jardini Escola Polit cnica da Universidade de S o Paulo Departamento de Engenharia de Energia e Automa o El tricas Sistemas digitais Configura o dos sistemas digitais de automa o Prote o de redes el tricas Automa o de subesta es Automa o de usinas hidroel tricas Automa o da distribui o de energia el trica ANEXOS BIBLIOGRAFIA CAP TULO I OS SISTEMAS DIGITAIS PARA AUTOMAC O EL TRICA 1 1 INTRODU O Os sistemas digitais t m sido utilizados para a automa o da gera o transmiss o e distribui o de energia el trica O termo Automa o El trica tem sido usado para designar estes sistemas digitais que s o utilizados para supervis o comando controle e prote o dos v rios componentes do sistema el trico Estes sistemas podem ser classificados quanto ao processo a que est o relacionados em Sistemas de supervis o do sistema de pot ncia Sistema de automa o de subesta es Sistema de automa o de usinas Sistema de automa o da distribui o Distinguem se quanto s fun es de comando controle supervis o e prote o que neles est o instaladas portanto aos seus objetivos Eles trocam informa es entre si de forma a executar suas fun es sem duplica o na coleta de dados e nas a es estando ligados entre si atrav s de uma rede de comunica o de dados que constitui
97. Scor T1B1 C86blgSten T1B1 C86dblgScor T1B1 C86dblgSten A15 50 27cc A15 50DAZ A15 50DBR A15 50DN A15 50DVM A15 86Edbla A15 86Eblq A15 86BlgProt 4 2 Comando do ba B1 Eblg B1 Edblo B1 Cblo B1 Cablg B1 Elocal B1 Erem B1 Clocal B1 Crem D1 26G2 D1 2663 D1 52CA 258 Trafo T1B1 Estado bloqueado por Sobretens o ES y Alim A15 Estado da Prote o Desbloqueado Alim A15 Estado da Prote o Bloqueado Alim A15 Bloqueio por Prote o COS SIS ES SST P MYPFP EEE ed Bay 1 Estado comando do bay bloqueado Alim A15 Sobrecorrente desligamento Fase VM Disjuntor D1 Comando Fechar Disjuntor D1 Comando desabilitado Disjuntor D1 Estado Aberto Disjuntor D1 Estado Fechado Disjuntor D1 Estado Local Disjuntor D1 Estado Remoto Disjuntor D1 Comando Local Disjuntor D1 Comando Remoto Disjuntor D1 falta de CC Disjuntor D1 defeito circuito CA Disjuntor D1 defeito circuito CC Disjuntor D1 press o N2 Disjuntor D1 press o do SF6 10 Gr Disjuntor D1 press o do SF6 20 Gr ES 2 O Do 259 Seccionadora S1 Comando desabilitado EE SJ U j D15 52CF Dis D15 Com desab Dis D15 CRelig blg Dis D15 CRelig dblq Disj D15 EA Dis D15 EF Dis D15 ERelig blg Dis D15 ERelig dblg Disj Dis Dis Dis Dis D15 Falha Edblg Disj Dis Dis Dis Dis Dis Dis Dis Dis Dis c yU juntor D15 Comando Fechar juntor D15 Comando desabilitado jun
98. a o gt 90 da nominal Notar que com rota o acima de 30 a 50 da nominal ocorre a auto lubrifica o do mancal de escora n o precisando mais de inje o de leo sob press o Quando a press o de leo n o consegue ser estabelecida pela bomba principal dada a partida da bomba reserva energiza o do rel 4X Fig 5 4 1 2f que continuar a partida da m quina 184 O rel 4X dar in cio as seguintes a es Fig 5 4 1 29 rearmar o circuito detetor de deslocamento do eixo desaplicar os freios abrir a v lvula de bloqueio do leo do regulador hidr ulico no tanque de press o operar v lvula para retirar travas autom ticas do distribuidor rearmar v lvulas de parada ativar o circuito de partida autom tica do regulador de velocidade Neste ponto o regulador de velocidade abre adequadamente o distribuidor para levar a m quina at a velocidade pr xima da nominal Fica tamb m liberado o in cio da excita o da m quina para poder ser provida a tens o 5 4 2 Sincroniza o A pr xima etapa a coloca o de tens o na m quina e a sincroniza o desta para com o sistema As sequ ncias para estes objetivos est o indicadas na Fig 5 4 2 1a at 5 4 2 1c VELOCIDADE TENS O TERMINAL gt 95 U gt 70 4X CAMPO FECHADO FECHAR Fig 5 4 1 29 DISJUNTOR EXCITA O INICIAL FECHAR DISJUNTOR DE CAMPO FECHAR DISJUNTOR DE CAMPO
99. a o a este meio material Apresenta pois eixos de m xima e m nima refra o Assim quando um feixe de luz polarizada transita por um eixo intermedi rio sofre atrasos de fase diferentes em suas componentes e emerge elipticamente polarizado Quando a este material aplica se uma tens o resulta que a polariza o de luz emergente sai proporcional ao campo el trico desta tens o modulando assim a sua pot ncia ptica A pot ncia ptica da luz emergente passa a ser pois proporcional tens o aplicada Este princ pio usado nos TP pticos Estes s o colocados pr ximos ao cabo em tens o A tens o a ser aplicada no sensor obtida em duas placas ou cilindros nas vizinhan as do cabo e nestas placas aparece a tens o proporcional quela do cabo para a terra 2 4 5 Reles de interface Para acionamento dos disjuntores em geral utiliza se tens o CC de 125 ou 250 Volts e corrente consider vel Assim para que uma sa da digital de uma UAC entre nestes circuitos preciso que ela tenha esta capacidade de corrente e tens o podendo resultar num projeto antiecon mico A alternativa fazer com que ela venha a agir atrav s de reles auxiliares com esta capacidade Ver Fig 2 3 1 3 Analogamente os contatos auxiliares de equipamentos disjuntores seccionadores etc est o previstos para serem inseridos em circuitos CC de 125 250 V Alguns projetistas consideram que seja necess rio o uso deste n vel de tens o para identificar o est
100. a o a ser escrita no rele Protected write status informa o sobre a validade da solicita o Algumas delas s o 00 Correto escrita feita 10 Objeto inv lido erro 20 Password inv lida erro 40 Valor do objeto foi arredondado aten o No caso de protocolos espec ficos como este normalmente o fabricante disponibiliza a informa o e o usu rio escreve o driver de comunica o correspondente 40 c OUTROS QUADROS O comando READ o mestre indica quantos caracteres devem ser enviados a partir de qual posi o de mem ria do rele A resposta do rele incluir os valores encontrados naquelas posi es de mem ria Desta forma para se programar no mestre o driver de comunica o necess rio conhecer o mapa da mem ria dos reles e qual o tipo de informa o existente em cada posi o de mem ria O comando RESET simples sendo que o mestre solicita apenas o rearme do rele que responde indicando que atendeu a solicita o CAP TULO 3 PROTEC O DE REDES EL TRICAS 3 1 INTRODU O No sistema el trico ocorrem sobretens es e sobrecorrentes que se perdurarem podem causar danos aos equipamentos Assim o sistema de pot ncia deve ser provido de prote es de forma a eliminar a anormalidade o mais r pido poss vel Por um outro lado esta prote o n o deve atuar quando a anormalidade pequena ou inexistente seletividade de forma a n o prejudicar o fornecimento da energia
101. a UAC A chave de sele o na UAC na posi o LOCAL define que o controle deve ocorrer via tecla instalada nesta UAC na posi o DISTANTE passa para a sala de comando e assim sucessivamente A tabela a seguir mostra estas v rias combina es Local da chave seletora Local nico de comando Painel do equipamento LOCAL no Painel DISTANTE na UAC DISTANTE na Sala de comando DISTANTE COS COR outros centros Outra alternativa instalar uma chave de tr s posi es LOCAL UAC CENTRALIZADO e no software instalado no computador da sala de comando definir uma l gica de como priorizar ou n o o comando vindo do COS COR e outros centros O comando a partir da UAC pode ser feito por teclas funcionais instaladas no gabinete desta ou atrav s de computador port til que ligado para isto a uma porta serial na UAC Na sala de opera o o comando pode ser feito por um teclado funcional ou pelo teclado alfanum rico acompanhando as informa es pelo v deo ou por cursores mouse track ball poke points posicionado sobre o equipamento a ser telecomandado e clicando sobre o dispositivo Ao ser iniciado um comando por exemplo da sala de opera o a informa o transferida por comunica o de dados UAC que fecha uma sa da digital e esta aciona um rel auxiliar cujo contato inserido no circuito de opera o do equipamento Esta fun o vem associada com outra que ser descrita a seguir o intertravamento Da a o co
102. a as duas s o desligadas abrir v lvula de bloqueio isolamento de circula o de leo de lubrifica o Esta v lvula permite a passagem de leo sob press o proveniente do acumulador para as v lvulas de acionamento dos servomotores Sua abertura deve ocorrer ap s haver sido ligada a bomba de leo principal ajustar refer ncia do limitador eletr nico de abertura para a posi o de partida colocar limitador mec nico de abertura em 100 95 abrir a v lvula geral da gua de resfriamento Esta gua necess ria para resfriar o gerador e os mancais para manter adequadas as suas temperaturas durante o funcionamento Num grupo gerador hidr ulico existem tr s mancais o guia superior no gerador o guia da turbina e o guia escora do gerador A montagem de gerador coaxial com a turbina portanto o gerador tem o eixo do seu rotor vertical turbinas Francis e Kaplan Segue se que todo o peso do gerador aplicado no mancal de escora guia aplicar freios Os freios s o necess rios na partida para evitar que a m quina gire devido a fuga de gua nas palhetas antes de ser ligada a bomba de leo lubrificante do mancal de escora O freio tamb m levanta a m quina permitindo a entrada de leo lubrificante com a m quina parada partir a bomba de alta press o respons vel pela pr lubrifica o do mancal de escora que feita por inje o de leo sob press o Esta bomba ser parada quando a m quina atingir rot
103. a at a Fig 5 4 3 1c 188 PARAR COR UNIDADE CENTRO DE PARAR OPERA O UNIDADE PARAR UAC UNIDADE Des CONVENCIONAL DIGITAL PAR VELOCIDADE 9596 ATINGIDA NA PARTIDA REL S DE BLOQUEIO ATUADOS PARTIDA INICIADA VELOCIDADE 0 Fig 5 4 3 1a Comando de Parada DISTRIBUIDOR EM POSI O OPERAR V LVULA DE ABRIR DISJUNTOR DE DE VELOCIDADE NOMINAL PARADA NORMAL GRUPO EM VAZIO EEE REATIVA NULA ABRIR DISJUNTOR DE ABRIR DISJUNTOR CAMPO DERIVA O SERV AUXILIAR PAR COLOCAR LIMITADOR DE DISJUNTO ABERTURA EMO 6 FECHADO AJUSTAR AJUSTAR REFER NCIA DO REFER NCIA REGULADOR DE DO VELOCIDADE REGULADOR PARA DE TENS O APLICAR TRAVAS AUTOM TICAS DO DITRIBUIDOR VELOCIDADE PARA VALOR NOMINAL EM NOMINAL VAZIO SEM CARGA BLOQUEIO GRUPO Fig 5 4 3 1b Acionamentos at o bloqueio do grupo 189 vavor SIVONVIN SOQ SIVONVIN OITO O30 3a Oy Ssatd OySsatd VLIV viy VAH3S3H vAudasau VINOS vanoa HvHVd OoaNvniv VaiLdvd aa 34134 SIVONVW SOQ 073QvadIi2013A O30 30 OVvSS3ud VIV TVdIONIHd VGv9rSIVONVW V8WO8 HVHVd 03103d Ovssaud VLTV VdIONIHd V8WOS aq vnoy 3a1vua9 oiinoo18 VINATVA VINATVA HVHO3J HVHO34 solada Hvoridvsaad OGQVHO934 uoqingiuisiq vaio3138v1s3 OVSS3Hd SIVONVIN 0310 oyssaud vriv vAuasau vaNOg vavHoaad vn9ovy a vavWol 30 V1HOdWO2 aa 0210 aq VdloNIHd C aio2138v1s3 vanos olanoo18g OvSS3Hd SIVONVIN uvuvd aq 0310 oyssa
104. a de CC Servico Auxiliar CA Energia ativa calculada mes Servico Auxiliar CA Energia reativa calculada mes S 261 J ETR 6 Servi os Auxliares CC Sooo Oe ee a a E E 6 1 Prote es Comando Q S p o M M ME RR M LA 7 7 7 7 7 7 7777 22 y 5H BP EEEF PPP 6 2 Medi es ANEXO 2 LISTA DE PONTOS MONITORADOS E DE CONTROLE EM UMA USINA GRUPOS SERVICOS AUXILIARES VERTEDOURO 264 Pontos Monitorados em Usinas Com base no projeto de uma usina ser o apresentados os elementos supervisionados e controlados por um Sistema Digital relacionando os pontos previstos de entrada e sa da das unidades de aquisi o e dados de controle 265 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O Loo SE S a a EC CASADEM QUNAS y O GRUPO O Eds 2 C i f V lwlasSolen ides V WMa2OBB Ab r 2OBC a 20BC B V lvula 2OBC Abrir V lvula 2OBC Fechar ESESSPERKIISEMEI 266 LISTA DE PONTOS DE SUPERVIS O E MEDI O EL ss ss E sms V lvuadeParadaNormal Desarmada V lvuladeParadade Emerg ncia Rearmar _ V lvuladeParadade Emerg ncia Armada ES SS 1 Ji4 Sincroniza o O Grupo Pronto Para Sincroniza o SincronizadorAutom tico Parir Grupo PotencaldeRefer ncia Ligar
105. a imped ncia vista pelo rel imped ncia esta que comparada com zonas pr estabelecidas no plano R X de formato um pouco diferente da Fig 3 3 2 1 O rel desenvolvido no projeto AEP IBM usa a Transformada de Fourier com 12 amostras por ciclo e calcula as componentes sequenciais de corrente e tens o Os valores das rela es entre as componentes sequenciais de tens o e de uma apropriada queda ZI num circuito r plica s o compostos numa f rmula nica para indicar a opera o ou n o do rel importante notar que ao rel digital pode ser atribu da qualquer forma de uma zona de opera o n o somente os c rculos dos reles eletromec nicos 3 3 3 Prote o digital dos geradores A prote o digital pode ser usada para geradores nas fun es de sobrecorrente diferencial etc A t cnica digital de prote o abre por outro lado a possibilidade para outros princ pios serem usados Com rela o ao uso do princ pio diferencial na prote o dois m todos podem se citados os propostos por Sachdev Wind 3 11 e o de Hope Dash Malik 3 12 Em ambos os casos s o utilizadas as correntes por fase do lado linha e neutro do gerador conforme Fig 3 3 3 1 PROTE O Fig 3 3 3 1 Prote o diferencial do gerador No primeiro caso l4 elo s o utilizados num circuito anal gico para obter l4 l5 e I4 lp valores estes que s o a seguir amostrados A cada instante o valor amostrado de l4 l5 comp
106. a vez liga o alarme pelos terminais do circuito auxiliar em corrente cont nua Ao operar qualquer rel de sobrecorrente 50 haver acionamento do rel auxiliar 7 que abrir o disjuntor principal do gerador e o disjuntor do campo E importante salientar que sempre ao atuar uma prote o haver a abertura destes dois disjuntores Ao cessar a sobrecorrente haver desenergiza o do rel auxiliar 7 e portanto interrup o da corrente no circuito de corrente cont nua de atua o nos disjuntores Muitas vezes para garantir a opera o de um rel de prote o adiciona se um circuito de selo conforme indicado na Fig 3 2 3 2a Neste caso a interrup o da corrente no circuito de corrente cont nua feita pelo contato auxiliar do disjuntor 52a do die a ic cech ms so P prote o selo p prote o T NA T selo 1 bobina selo H bobina aul 777 disjuntor aud disjuntor NF 52a 52a a conven o europ ia b conven o americana Fig 3 2 3 2 Diagrama de abertura do disjuntor por prote o Na figura est indicada tamb m a nomenclatura usada para contatos NA normalmente aberto NF normalmente fechado com o seguinte significado Estado disjuntor ou rel estado do contato Disjuntor aberto Disjuntor fechado 67 b Prote o de sobretens o 59 e subtens o 27 Esta protec o semelhante a de sobrecorrente exceto que no rel aplicada a tens o fase fase ou de uma fase atrav s d
107. ade da comunica o custo benef cio atender necessidades presentes e futuras de taxa de dados comunica o em duplo sentido n o necess ria para algumas fun es operar em reas interrompidas falhas f cil opera o e manuten o conformidade com a arquitetura do fluxo de dados 6 4 2 Sistemas de comunica o usados na automa o da distribui o 6 2 Do ponto de vista das concession rias os sistemas para comunica o para automa o da distribui o podem ser divididos em quatro categorias aqueles que est o sob controle da concession ria e empregam as linhas de energia como meio de condu o do sinal aqueles que est o sob controle externos e devem ser arrendados os sistemas de r dio difus o e finalmente os sistemas que requerem a instala o de um caminho para a condu o do sinal A tabela a seguir relaciona as op es de comunica o dispon veis DE COMUNICA O M TODOS 3 SOB CONTROLE d o NI T CNICAS DE CAMINHO DE SINAL DA GGONGESSISNKTEIYA sim sim sim n o n o sim n o sim sim a Sistema Carrier Distribution Line Carrier DLC O carrier foi introduzido na d cada de 20 nas linhas de transmiss o Desde ent o esta tecnologia tem se desenvolvido como uma t cnica de comunica o s lida e confi vel para sistemas de transmiss o de energia O sistema carrier utiliza uma frequ ncia portadora para transmitir informa es atrav s dos alimentadores existentes P
108. ade do sistema muitas manobras do tipo mostrada na Fig 6 5 2 ser o necess rias Isto n o problema quando se disp e de telecomando Desta forma pode se postergar a instala o de transformadores quando se tem o telecomando rea 1 4 n Defeito P N p 4 A 4 z Area 2 Ax uf S Area 3 3 ar S n 4 nd N Ps BUS j i HS 4 NAAS NAAS i z NAAS NAAI ev v b c Y Fig 6 5 2 Manobra para al vio da rea 1 Estes benef cios s o reconhecidos e quantific veis No Anexo 4 s o apresentadas as f rmulas para esta avalia o d3 supervis o e controle de usinas Valem aqui como conceito geral os mesmos coment rios feitos para comando e controle de subesta o e subsistema de leitura autom tica de medidores Mediante um custo adicional do medidor eletr nico e custo do sistema de comunica o pode se reduzir o contingente de leituristas e agilizar a cobran a das contas Em pa ses onde o custo de m o de obra barata dificilmente se justifica economicamente este subsistema Solu es intermedi rias como a pr venda recursos digitais port teis aos leituristas s o interessantes neste caso f subsistema de gerenciamento de carga O benef cio que traz este subsistema adv m de limitar o crescimento da ponta em rela o ao consumo Como o fator limitante no dimensionamento dos circuitos e transformadores acaba sendo a ponta da carga segue se que este subsistema quand
109. ado status destes equipamentos visto que estes contatos est o submetidos a intemp ries oxida es podendo resultar numa falsa indica o quando utilizado com tens es menores 12 24 48 V Neste caso ou se projeta a entrada digital da UAC para tens es e correntes altas ou alternativamente utiliza se reles auxiliares ver Fig 2 3 1 2 Este reles s o tamb m denominados reles de interposi o e permitem pois que se utilize tens es baixas nas entradas e sa das digitais das UAC Estes reles ao mesmo tempo prov m uma isola o separa o entre os circuitos de campo e da UAC 23 2 5 COMUNICA O DE DADOS PRINC PIOS Diferentes aspectos mais ou menos complexos est o envolvidos na comunica o de dados entre computadores como ser visto a seguir Na figura 2 5 1 mostrada uma comunica o entre 2 computadores COMPUTADOR COMPUTADOR 1 2 E Subsistema de comunicac o CABO DE COMUNICA O Fig 2 5 1 Comunica o de dados entre 2 computadores Para transmitir dados do computador 1 para o computador 2 ocorrem as seguintes etapas O programa do usu rio no computador 1 seleciona os dados a transmitir e deposita os no subsistema de comunica o Efetua se a convers o Digital Anal gica dos dados Os dados na forma anal gica s o transmitidos no meio de comunica o cabo neste exemplo Os dados chegam ao subsistema de comunica o do computador 2 e sofre uma convers o Anal gica D
110. al de dist ncia do trecho conseguindo assim uma melhoria nos tempos de opera o Fig 3 2 6 3 Fig 3 2 6 3 Coordena o da prote o de sobrecorrente Esta coordena o para os reles de fase deve ser feita para todos os tipos de curto Para o rel de terra apenas os curtos monof sico e dupla fase a terra devem ser usados na coordena o 79 b reles de sobrecorrente direcional 67 67N Valem aqui as mesmas observa es feitas no sub item anterior com a diferen a de se utilizar rel de sobrecorrente polarizado por tens o o que Ihe d uma caracter stica direcional Estes reles s o adequados para linhas ligadas em anel Na Fig 3 2 6 4 indica se esta protec o bem como a dire o dos reles que dever o ser coordenados em dois grupos Fig 3 2 6 4 Prote o direcional de linhas c prote o por reles de dist ncia imped ncia 21 dist ncia Fig 3 2 6 5 Prote o de dist ncia Consiste na aplica o de um conjunto de prote o que inclui reles de imped ncia mho e sobrecorrente direcional 80 Este conjunto composto normalmente por 3 unidades de partida tipo imped ncia uma em cada fase e uma unidade de partida de sobrecorrente direcional de terra Ao detectar um defeito estas unidades conectam adequadamente uma tens o e uma corrente numa unidade de medi o tipo direcional com caracter stica tipo mho Na Fig 3 2 6 5 apresentada uma ilustra o deste princ pio 3 6 O valor de imped
111. amentos est o adequados ou n o Emite um relat rio indicando como a rede est sendo utilizada permitindo assim a substitui o de equipamentos carregados acima de sua capacidade a reloca o de cargas para carregar melhor outros equipamentos etc O Subsistema de Aux lio aos Projetistas utiliza as informa es do banco de dados comum para desempenhar os seguintes c lculos Fluxo de pot ncia c lculo de quedas de tens o e de correntes nos circuitos e nos transformadores Curto circuito monof sico trif sico Coordena o da prote o mostra os tempos de atua o de v rias prote es reles fus veis religadores para curtos ao longo da rede indicando se elas est o adequadamente coordenadas Aloca o de reativos e minimiza o de perdas indica os pontos de melhor efici ncia para a instala o dos bancos de capacitores e os melhores taps dos transformadores da subesta o para v rios pontos da curva de carga Custeio permite emiss o de planilha de custo de novas instala es e c lculos econ micos comparativos Proje o de carga e demanda permite estimar cargas futuras de circuitos e subesta es projetando a carga em seus v rios segmentos residencial comercial industrial Projetos de alimentadores e subesta es permite a loca o dos postes no terreno ou ruas e a emiss o de desenhos construtivos de circuitos e subesta es Loca o de chaves permite definir pontos
112. anel atribuindo uma l gica na passagem de informa o entre os componentes 26 2 5 3 Meios de transmiss o Um meio de transmiss o cnamado tamb m de canal ou suporte de transmiss o um meio de transmiss o de ondas eletromagn ticas portadoras de informa es ou sinais a Condutores met licos Os condutores met licos tipicamente representados pelo par tran ado e pelo cabo coaxial t m a seguintes caracter sticas principais par tran ado bom em economia de dinheiro tempo e energia ruim em velocidade de baixa imunidade cabo coaxial bom em velocidade e versatilidade maior imunidade a ru dos ruim em facilidade de instala o e manuten o b Fibras pticas As fibra pticas s o constitu das por um guia de ondas cil ndrico composto de 2 materiais transparentes de ndices de refra o diferentes o externo com ndice ligeiramente superior A transmiss o feita atrav s de sinal de luz codificado geralmente na frequ ncia do infravermelho emitida por diodos emissores de luz LED ou laser Como a frequ ncia de transmiss o frequ ncia da portadora bem superior as frequ ncias de sinaliza o usuais a atenua o do sinal no dom nio da frequ ncia constante permitindo taxas alt ssimas de transmiss o A atenua o em fibras pticas depende do comprimento de onda ou frequ ncia da luz utilizada na transmiss o Observe se que dada a caracter stica da unidirecionalidade de
113. apresenta se uma arquitetura gen rica de sistema de automa o G geteway concentrador SISTEMA CENTRAL M placa multiserial rede de rel s rede de rel s medidores fabricante1 fabricante2 CLP Fig 4 4 5 Arquitetura Geral As redes ofertadas s o para reles o Token Ring a Estrela o Multiponto para os demais equipamentos a Ethernet o Multiponto a Estrela Quanto aos protocolos as solu es preferidas tem sido o TCP IP e MODBUS como protocolos de mercado e os protocolos padronizados pela IEC A IEC na sua norma 870 5 define um padr o de comunica o de reles com sistema central e de UAC com sistema central A norma 870 6 trata da intercomunica o entre centros de controle Estes padr es tem se afirmado no setor el trico principalmente na Europa Nos EUA eles t m aceitabilidade porem em muitas soluc es aparecerem com TCP IP MODBUS e o DNP este ltimo foi desenvolvido a luz do protocolo IEC Avangos est o surgindo no desenvolvimento de protocolos onde se especifica o objeto com seus atributos aplica o deixando para o fabricante cuidar de como transmiti los ex oscilografia entrada digital etc Toda esta tecnologia de integrac o de equipamentos fazem parte dos conceitos de Sistemas Abertos Open System Resta agora examinar como a localiza o f sica dos equipamentos Isto ser feito comparando o sistema digital com um sistema todo convencional Na Fig 4 4 6 est apresentado o d
114. ar capacitores ou atuar nos tapes dos transformadores da subesta o de forma a prover um n vel melhor de tens o Pode se tamb m por esta fun o e medi es de vari veis adequadas controlar o fator de pot ncia do alimentador melhorando as condi es do sistema de transmiss o c3 controle de carregamento de alimentadores e transformadores na subesta o reconfigura o A monitora o da corrente nas v rias partes do sistema permite acessar continuamente a sua curva di ria de carga examinar a adequacidade do carregamento e providenciar remanejamento de carga ou instala o de mais equipamentos e circuitos Desta forma obt m se um carregamento homog neo de toda a rede melhor utiliza o dos circuitos e equipamentos o que permite postergar amplia es no sistema de distribui o Manobrando trechos com carga entre circuitos pode se obter uma distribui o mais equitativa da carga que resultar numa diminui o de perdas Muitas vezes ocorre que dois circuitos com grande diversidade da ponta por exemplo um residencial e outro industrial passam pr ximos Atrav s de chaves telecomandadas pode se intercambiar nos v rios pontos do circuito trechos de carga obtendo melhor carregamento dos dois circuitos Lembrar entretanto que as chaves est o efetuando v rias manobras e precisam estar especificadas para isto c4 monitorac o alarmes telecomandos emiss o de relat rios S o fun es que contribuem a maior efic
115. ara as aplica es nas linhas de transmiss o as frequ ncias portadoras operam na faixa de 20 kHz A informag o codificada sobre a portadora atrav s do uso da amplitude modulada AM ou freq ncia modulada FM O sinal modulado da portadora na extremidade envio injetado na linha de transmiss o at a extremidade de recep o Na extremidade da recep o um capacitor de acoplamento e um demodulador separa o sinal de carrier da frequ ncia da tens o de rede e extrai a informa o codificada do sinal A linha deve ser dotada de dispositivos que n o permitam que o sinal carrier trafegue por caminhos indesej veis Nos sistemas de comunica o da distribui o empregam se frequ ncias de 5 a 20 kHz As linhas de distribui o s o eletricamente complexas devido exist ncia de numerosos ramais transformadores e capacitores Isto pode atenuar a frequ ncia da portadora dificultando a propaga o confi vel de um sinal atrav s de um sistema de distribui o Existe preocupa o sobre o funcionamento do carrier na distribui o durante faltas e atrav s de reas com liga o interrompida Nos sistemas de transmiss o o sistema carrier n o tem este problema pois as fases remanescentes proporcionam um caminho adicional para este pois o sinal se acopla pela capacit ncia entre fases O mesmo n o pode ser dito quanto distribui o Equipamentos de by pass permitem que os sinais de carrier sejam enviados atrav s de religa
116. arado com um valor m dio apropriado de l4 15 ap s o curto circuito No segundo caso os valores de l4 e lo s o amostrados e os valores s o utilizados num algoritmo de Fourier de 1 2 ciclo donde resultam os valores das componentes ortogonais l4 l1s e loc log Estes valores s o usados para calcular dois sinais de opera o SO1 SO2 e dois sinais de inibi o SR1 SR2 primeiro conjunto SO H 15 IHc loc Ig log P 2 SRI H I Hc lo Hs 55 2 segundo conjunto SO Hc Ic oe los SR2 Hc log Hs log O rel opera quando SO1 2 k SR1 ou SO2 gt k SR2 onde k um fator de sensibilidade ajust vel Um outro m todo engenhoso foi proposto por Hope Dash Malik 3 3 e baseado no fato que durante defeitos assim tricos aparece uma segunda harm nica no campo do gerador Monitorando a pot ncia de sequ ncia negativa na sa da do gerador constata se que seo defeito interno ao gerador esta pot ncia flui do gerador para o sistema enquanto que para defeitos externos esta pot ncia flui do sistema para dentro da m quina Assim amostrando a corrente de campo e aplicando o algoritmo de Fourier 1 2 ciclo pode se determinar as componentes ortogonais de segunda harm nica no campo O mesmo procedimento aplicado s correntes e tens es nos terminais do gerador permitindo a determina o dos m dulos e ngulos das correntes e tens es em cada fase do gerador
117. arece corrente da ordem de 5 A rela o de transforma o t pica 2000 1000 5 A A rela o de transforma o N 5 Amp re escolhida em fun o do que vai ser ligado no secund rio Se for um medidor o valor de N escolhido de forma que a maior corrente passante no prim rio seja 70 a 80 de N Nesta situa o o ponteiro do medidor ficar a 70 80 do valor de fim de escala ponto onde tem a maior precis o de leitura Se o secund rio for utilizado para prote o ent o N escolhido de forma que a corrente de curto circuito m xima seja inferior ao limite de satura o do TC da ordem de 20N Em se fazendo desta forma resulta que a corrente no secund rio no rel seja proporcional corrente no prim rio sem harm nicas e distor es oriundas de satura o do TC A precis o desejada ou especificada na transforma o de corrente tamb m diferente dependendo do uso sendo que a precis o para prote o pode ser menor que aquela para medi o Outro aspecto a ressaltar que o TC quando era usado para acionar reles eletromec nicos tinha que ter capacidade pot ncia VA para esta fun o Se o sistema precisava de v rios reles chegava se situa o de precisar de mais TC ou TC com v rios enrolamentos 2 4 2 Transformadores de potencial O TP reduz o valor de tens o do sistema a valor na faixa 110 V Normalmente s o providos com dois enrolamentos secund rios um sendo ligado em delta e outro em Y aterrado res
118. ase de dados em tempo real duas esta es de trabalho com transfer ncia autom tica de atua o hot stand by Cont m tamb m unidades de armazenamento de dados impressoras e modems para comunica o com outros sistemas b subsistema base hist rica de dados duas esta es de trabalho com recebimento simult neo de informa es para as duas cold stand by Este sistema caracterizado por gerenciar grandes arquivos e por isto em seus equipamentos est o inclu dos discos r gidos winchester de grande capacidade discos pticos e fitas magn ticas c subsistema de opera o podem incluir uma ou mais esta es de trabalho cada uma com um ou mais monitores coloridos com alta resolu o gr fica Muitos sistemas incluem outras esta es de trabalho semelhante a este subsistema com a finalidade de prover recursos para engenharia prepara o de novas telas novos ajustes do sistema etc ou para treinamento de operadores utilizando a base de dados atual do sistema por m com comando cego Estes terminais SO incluem perif ricos para a opera o como mouses trackball light pen impressoras e copiadoras de v deo Finalmente importante observar que todos os subsistemas est o interligados por uma rede de rea local dual no caso da Fig 2 2 1 e singela em muitos casos Esta rede o centro do sistema e nela dever o se concentrar os grandes esfor os de concep o e escolha Nela encontra se a diferencia o dos
119. assim o telecomando de equipamentos e dispositivos chaves disjuntores etc Sa das Anal gicas fornecimento de valores cont nuos para ajuste da refer ncia set point de componentes eletr nicos dedicados de controle como os reguladores de tens o e de velocidade de geradores e sinais para medidores anal gicos tipo amper metros Normalmente s o instaladas uma ou mais UAC para cada subesta o e usina Os dados relativos a elas s o comunicados aos COR via canal de telecomunica es tipicamente a microonda Cumpre notar neste ponto que apenas os dados mais significativos da esta o dizem respeito s atividades do SSC Por exemplo s o de interesse ao SSC o estado dos disjuntores das linhas geradores e transformadores as pot ncias ativas e reativas em cada elemento e a tens o nos v rios trechos de barra Outros dados n o t m interesse ao SSC como por exemplo o estado dos disjuntores do servi o auxiliar da esta o No COR ocorrem a opera o e o atendimento das subesta es e usinas de uma regi o da rea global Dele partem por exemplo os sinais de telecomando dos disjuntores os sinais para partir e conectar um dado gerador na usina e chegam todos os dados coletados nas UAC No COR est localizado um sistema computacional que possui a interface homem m quina IHM adequada ao operador da rede regional A IHM permite a ele tomar o conhecimento dos alarmes da sequ ncia de eventos das medi es bem como executa o
120. ated Mapping Facilities Management Geographic Information System utiliza programas digitais espec ficos e usado para mapear a rede e consumidores em um sistema de cartografia mostrado na tela do computador Os tr s subsistemas seguintes referem se a atividades em tempo real para a opera o do sistema As vezes o termo Automa o da Distribui o usado apenas para estes subsistemas O Subsistema de Supervis o em Tempo Real prov os meios para opera o da rede prim ria e subesta o de distribui o Se caracteriza pela aquisi o de dados tens es correntes estado dos disjuntores nos v rios pontos da rede e pelo telecomando de disjuntores e chaves O Subsistema de Leitura Autom tica de Medidores permite que o consumo do cliente seja identificado remotamente na sala de opera o onde passa a ser emitida a sua conta de luz O Subsistema de Gerenciamento da Carga completa o subsistema de tempo real e prov os meios para ligar ou desligar a carga de certos consumidores no todo ou em parte por per odo determinado sendo usado para reduzir o pico de carga do sistema Permite tamb m mandar sinais de ajuste aos medidores de energia quando este est localizado em uma regi o com tarifa diferenciada na hora de ponta O Subsistema de Atendimento a Reclama o coordena as chamadas telef nicas pela linha 196 e providencia o atendimento O Subsistema de Liga o de Consumidores opera a linha 120 para atender a solicita
121. ativo Se uma amostra coletada a cada 1 ms ent o a frequ ncia de amostragem 1000 Hz ou 1 kHz 1 tempo de amostragem A frequ ncia de amostragem deve ser a maior poss vel de tal forma que por m reproduza as frequ ncias de interesse O teorema de amostragem de sinais de Nyquist estabelece que se um sinal limitado em frequ ncia n o cont m frequ ncias maiores que f ent o ele pode ser recuperado e reproduzido sem distor o se a sua amostragem for maior ou igual a 2 f Se um sinal 60 Hz com harm nicos for coletado a uma frequ ncia de 18 vezes por ciclo 0 9 ms por amostra ent o pode se afirmar que o sinal est bem reproduzido at a 9 harm nica Utilizando este crit rio evita se o fen meno conhecido com alias ilustrado na fig 3 3 1 5 sinal alias original b ajlamosta V4 a incorreta b correta Fig 3 3 1 5 Amostragem incorreta e correta Na fig 3 3 1 5a o sinal original foi conectado com a frequ ncia indicada amostra 1 a 4 n o atendendo ao crit rio de Nyquist Olhando os pontos 1 a 4 que o que resta ap s a amostragem observa se o aparecimento de uma frequ ncia alias que n o existia no sinal original Na Fig 3 3 1 5b mostrado o caso com a frequ ncia de amostragem correta Segue se pois que pretendendo usar uma frequ ncia de amostragem 2 fc ent o o filtro passa baixa colocado na entrada do sinal dever cortar as frequ ncias alem de fc filt
122. b m incluir o rel 51BF reles 27S 27P de subtens o para detectar falta de potencial nos reles P S convencionais N o s o necess rios no caso de prote o digital pois a falta de tens o j est sendo monitorada prote o do transformador rel 87 refere se a prote o diferencial para transformadores de 3 enrolamentos com os respectivos TC auxiliares Pode ser substitu do inclusive os TC auxiliares por um modulo digital reles 50 51 50 51N reles de sobrecorrente de fase e neutro no prim rio e secund rio com fun o de prote o de retaguarda Podem ser substitu dos por 2 m dulos digitais cada um com as fun es 50 51 e 50 51N reles 50 51 reles de sobrecorrente de fase no terci rio Podem ser substitu dos por um m dulo digital reles 49 26 63 63C 71 referem se a prote o por temperatura de n vel do leo e aparecimento de gases prote es estas fornecidas pelo fabricante do transformador Poderia pensar em eliminar as prote es de temperatura e n vel visto que estas vari veis estariam sendo monitorados pelo sistema digital e s o de varia o lenta prote o de barra rel 87B refere se a prote o diferencial da barra que poderia ser substitu da por um m dulo digital 114 servi os auxiliares CA reles 50 51 50 51N cada conjunto para 3 fases e um neutro poderia ser substitu do por um m dulo digital reles 50 51N no neutro do transformador 13800 220 V
123. bo estes podem ser usados tamb m para comunica o de dados Os sistemas de TV cabo possuem faixa de frequ ncia com significantes por es n o usadas A automa o da distribui o pode usar uma parte pequena de largura da faixa dispon vel para suas fun es de comunica o O sistema de TV cabo sofre das mesmas desvantagens do telefone est sob controle externo e existem custos de aluguel associado com seu uso Este sistema permite comunica o nos dois sentidos f R dio O r dio uma t cnica vi vel de comunica o para a Automa o da distribui o As t cnicas de r dio comunica o dispon veis s o AM FM VHF UHF MICROONDAS SAT LITE AM modula o em amplitude O r dio com modula o em amplitude AM pode ser utilizado para controle de carga por exemplo usando as esta es de difus o AM para transmitir comando a um grande n mero de unidades de controle destas cargas O sistema trabalha codificando a informa o em uma onda portadora de difus o AM usando modula o de fase e n o detect vel por receptores de r dio comuns Portanto os ouvintes de esta o de r dio n o notar o nenhuma degrada o da qualidade da programa o FM modula o em frequ ncia Um outro sistema de comunica o que as concession rias podem usar a r dio difus o em FM Os sinais s o multiplexados na difus o FM por meio de uma sub portadora em frequ ncia modulada Os r dios c
124. bra P1 ou P2 0u P3 ou P4 para retorno a condi o inicial B2 sistema com software gr fico apenas AM FM GIS O procedimento o mesmo descrito acima por m o tempo do passo c menor que no caso sem automa o devido a diminui o do tempo de procura no mapa B3 sistema com SSC uen N o aparecem as etapas a at f e na etapa g deve se computar adicionalmente o tempo da equipe se deslocar at o ponto da secc o com defeito mais pr ximo da SE A energia cortada estar baseada nos valores a seguir ETAPA TEMPO POT NCIA INTERROMPIDA g Tempo de deslocamento at o in cio do trecho em defeito P1 ou P2 ou P3 ou P4 Tempo de deslocamento localiza o e reparo no trecho 277 B4 outros procedimentos Algumas empresas podem adotar procedimentos de procura diferentes como por exemplo e igual ao descrito neste item por m sem ligar o socorro ficando pois desligados todos os trechos desde aquele com defeito at o final da linha at terminar o reparo e deslocar desde o extremo inicial ao outro da linha final sendo que ao atingir uma nova chave abre a e religa o disjuntor e no caso de circuitos com mais de 4 trechos ou at 3 chaves de manobras repete se os passos a at e determinado o semi trecho com defeito desloca se para a chave mais pr xima do meio deste semi trecho e repete se a opera o e assim sucessivamente dicotomia Em todos estes casos pod
125. centes O meio f sico o cabo coaxial conectado aos n s da rede e o protocolo do MAC determina como os n s da rede ir o compartilhar o acesso ao cabo O esquema de cabeamento coaxial encontrado mais frequentemente em instala es de rede baseadas em computadores usa cabos coaxiais de 52 ohms entre cada par de esta es da rede Esse cabo comumente chamado de Ethernet fino e s vezes de cheapernet normalmente se limita a dist ncias de 305 metros entre repetidores apesar da especifica o IEEE limitar o comprimento dos cabos em 180 metros A placa de interface de rede de cada esta o normalmente ligada a esse cabo atrav s de um conector em T que facilita a conex o e a desconex o de esta es na rede sem quebrar a continuidade do cabo O esquema de fia o Ethernet mais antigo encontrado mais frequentemente em instala es com grandes computadores Esse esquema utiliza cabos coaxiais com blindagem espessa Esses cabos servem de espinha dorsal para os grupos de n s espalhados por todo um pr dio Nesse caso o comprimento m ximo do cabo existente entre repetidores de 500 metros e o cabo ligado a dispositivos denominados transceptores que transformam as conex es dos cabos em algo mais apropriado para um terminal ou microcomputador Um cabo flex vel composto por fios blindados de par tran ado liga o transceptor porta da placa adaptadora da rede Esses cabos podem ter at 15 metros de comprimento e eles s o con
126. cial na m quina preciso ligar no campo do gerador um circuito de corrente cont nua vindo dos servi os auxiliares Quando a tens o nos terminais da m quina estiver acima de 70 o disjuntor de excita o inicial desligado e a m quina passa a fornecer sua pr pria corrente de excita o Fig 5 4 2 2 CAMPO PONTE DISJUNTOR DE RETIFICADORA CAMPO DISJUNTOR DE EXCITA O INICIAL DOS SERVI OS AUXILIARES CC Fig 5 4 2 2 Excita o do gerador A etapa seguinte a sincroniza o da m quina na rede Na Fig 5 4 2 1b est o mostrados os pr requisitos para esta a o podendo se destacar tens o gt 90 e o regulador de tens o e velocidade na posi o autom tica Na Fig 5 4 2 1c mostrada a finaliza o do processo Notar que automaticamente ocorre a ativa o do sincronosc pio dos volt metros e dos frequenc metros quando em opera o manual e do sincronizador autom tico quando em opera o autom tica Na opera o manual preciso comandar gradualmente o ajuste de tens o e velocidade e ap s satisfeita as condi es de sincronismo acionar o comando de fechamento do disjuntor do grupo Na opera o autom tica as refer ncias dos reguladores s o ajustadas automaticamente at atingir as condi es de sincronismo e o comando de fechamento do disjuntor diretamente acionado 5 4 3 Parada da m quina O processo de parada o inverso daquele de partida e est representado na Fig 5 4 3 1
127. cnologia de comunica o ponto a ponto Sat lite Atualmente a maioria das comunica es por sat lite s o realizadas por meio de um sat lite em rbita geoestacion ria Os sat lites possuem transmissores receptores que recebem um sinal e o transmitem em uma frequ ncia diferente Devido a sua grande altitude dist ncia proporcionam difus o de sinal de cobertura uniforme Para ser empregado necess rio alugar ou possuir um transmissor receptor no sat lite e possuir o equipamento de conex o As frequ ncias de microondas s o comumente empregadas para essa conex o Algumas concession rias est o usando com sucesso os sat lites para o sistema de supervis o da gera o transmiss o Devido ao atraso inerente n o podem ser usados para fun es que necessitam da resposta em tempo muito r pida g Fibras pticas Atualmente um grande n mero de concession rias no mundo tem liga es por fibras pticas para voz supervis o de transmiss o e tarefas de prote o Est come ando a ter interesse o uso destas fibras pticas para a comunica o na distribui o Para companhias de telecomunica o que necessitam de taxa de transmiss o da ordem de 1 bilh o de bouds as fibras pticas aparecem como uma escolha econ mica Para a automa o da distribui o apenas onde a taxa de dados menor que 1000 bouds a comunica o por fibra ptica pode perder sua vantagem econ mica h Sistemas h bridos Para adeq
128. comando O 3 Gr O O Defeito Alim CA O O O O I Transformador O Q O E Defeito refrigera o Comutador Es E O Conmt Sistema circ leo for ado Sistema de Exaust o m Bloqueios falta fase auxiliar O falta fase auxiliar O auxiliar Bloqueio C i Comando do Bay O auto O mamal O auto O mamal queio io com subtens o de opera o do rel de sobrecorente O local UAC remoto local UAC remoto com sobrecorrente O de opera o do rel O O O 2 O O O com religamento O diferencial pir i O Bomb 1 LO Def Exaust l Lie Der Defeito mE de sobrecorrente d use soreuoto Bomb 2 LO Def Exaust 2 Lic C Def MK20 Digital O erenc Fig 4 7 3 6 Monitora o dos servi os auxiliares Conjunto de telas semelhantes aos das figuras anteriores s o dispon veis para os alimentadores capacitores servi os auxiliares em corrente alternada e servi os auxiliares em corrente cont nua Alguns deles est o apresentados nas figuras 4 7 3 7 a 4 7 3 14 Ia 500 04 Ia 100 0A K sn da 15 501 0 15 101 04 is Iv 502 0 Iv 99 0 In 80 amp Tn 100 08 Vaz 13 8 KV Vor 13 8 KV Vym 13 8 KV Prote o Trafo Protec o Capac Ta 99 0 Ia 99 0 Ia 99 0 To 100 04 T5 100 0 T5 100 0 Medi es Iv 101 0A Iv 101 0 4 Iv 101 0 Pot ncia e Energia In 20 0 In 20 0 In 200 Fig 4 7 3 7 Medi es de circuito de uma barra 134 Protec o Cap1 Supervis o Capl Medi o Serv Aux AC
129. compensador est tico por exemplo No n vel do Sistema Central desenvolvem se v rias fun es algumas das quais est o listadas a seguir Sinaliza o ou monitora o de estado status de equipamentos medi o prote es de linha de transformador de barra de reator por perda de sincronismo etc monitora o das prote es religamento autom tico estimativa de localiza o de falta na linha telecomando prote o por falha de disjuntor controle de equipamentos de chaveamento intertravamento sequ ncia autom tica de chaveamentos monitora o de sobrecarga em transformadores controle local de tens o e fluxo de reativo corte seletivo de cargas load shedding sincroniza o alarmes indica o e registro de sequ ncia de eventos oscilografia interface homem m quina impress o de relat rios interface com COR COS e outros sistemas autodiagnose Este sistema central normalmente composto por v rios microcomputadores ou esta es de trabalho workstation ligados em rede de rea local LAN Local Area Network Os equipamentos digitais do n vel de interface com o processo se ligam ao Sistema Central diretamente na rede local ou atrav s de processadores de comunica o encarregados de receber as informa es e transmiti las para a rede Existem v rias filosofias de comunica o de divis o do sistema em m dulos e mesmo de quais fung es ficam no Sist
130. computadores UAC reles digitais transdutores instala o cablagem canaletas pr dio de comando etc Deste custo deve ser subtra do o custo do sistema convencional que se caracteriza pela diversidade de equipamentos tipos de reles por exemplo redund ncia de medi o cada rel mede sua corrente cablagem dispendiosa e obras civis canaletas pr dios mais caros que no sistema digital A subesta o de distribui o com alimentadores supervisionados permite identificar quando um alimentador saiu de servi o e providenciar a o da equipe de socorro antes mesmo de aparecer as reclama es pelo telefone 196 Segue se que o defeito ser reparado mais rapidamente e a energia n o fornecida ser menor A subesta o sendo digitalizada permite com um custo marginal fazer o papel de UAC dentro do EMS Sistema de Supervis o e Controle da Transmiss o e Gera o Se a subesta o for convencional preciso instalar uma UAC para esta fun o A subesta o quando provida de comando e controle digital tem um tempo de comissionamento mais r pido come ando mais cedo a vender energia e amortizar seu custo A digitaliza o permite operar a subesta o por operadores de outra Segue se pois que quando a concession ria tem suas subesta es digitalizadas o contingente de operadores da empresa fica menor d2 supervis o e controle de rede prim ria A aquisi o de dados ao longo da rede prim ria e o telecomando trazem
131. conte do de harm nicos dirigindo se ao ramo magnetizante do transformador Isto visto pelo rel como uma corrente diferencial portanto como um defeito interno fazendo o tender a operar Por outro lado esta mesma corrente passa pela bobina de oposi o a opera o Se esta tiver ajuste adequado quando da ocorr ncia de defeito interno Os reles diferenciais permitem um ajuste destas duas a es por exemplo operar quando a corrente diferencial 20 da corrente passando pela bobina de oposi o Esta caracter stica til tamb m na compensa o de eventuais correntes diferenciais que surgem devido a diferen as na rela o de transforma o dos TC ou por satura o dos TC para defeitos pr ximos fora da zona de prote o Na Fig 3 2 4 1 apresentada a liga o de uma prote o diferencial de um transformador ligado em AY aterrado Wr 3 x Di a Trifilar b Esquem tico Fig 3 2 4 1 Prote o diferencial do transformador Notar que no lado Y do transformador os TC s o ligados em A e vice versa Isto feito pelo fato da liga o AY produzir uma rota o na corrente do prim rio em rela o ao secund rio Sem esta liga o a prote o operaria para defeito fora da zona de prote o Esta situa o mostrada na Fig 3 2 4 2 no caso de um transformador YAY onde a opera o incorreta e na Fig 3 2 4 3 onde a at
132. da secund rio alimenta um barramento independente j que o disjuntor de paralelo mantido aberto A cada um desses barramentos est o conectados quatro alimentadores e um banco de capacitores 129 b fun es do sistema Est o inclu dos no sistema de automa o as seguintes fun es monitora o de estado posi o de equipamentos monitora o de vari veis anal gicas monitora o das prote es e equipamentos auxiliares telecomandos monitora o dos servi os auxiliares CA e CC e telecomandos intertravamentos gr ficos de tend ncia de vari veis em tempo real e hist rica gera o de relat rios sequ ncia de eventos transfer ncia autom tica de liga o dos barramentos controle de tens o controle de vida dos transformadores religamento de linhas bloqueio desbloqueio de opera o e sele o de modo de opera o prote o de falha do disjuntor A Fig 4 7 3 1 mostra a tela principal do sistema A conven o de cor adotada para preenchimento dos s mbolos dos disjuntores e o s mbolo utilizado para representar as chaves seccionadoras permitem identificar no unifilar quais circuitos est o em opera o Nesta janela s o tamb m apresentados os valores de tens o nos bays de entrada das linhas de 88 138 kV e nos quatro barramentos de 13 8 kV bem como o valor da maior corrente que flui nas fases em cada um dos alimentadores A parte inferior dessa janela
133. de transformadores de for a transformadores de medi o e altas frequ ncias resultantes de oscila es devido ao fen meno eletromagn tico devido a aplica o do curto A maioria das prote es digitais est o baseadas na componente fundamental do sinal Outras utilizam a 2 harm nica ou harm nicas baixas Assim nos reles normalmente aparecem um filtro passa baixa f lt 5 para a maioria das aplica es filtros estes que por sua vez deixam passar a fundamental e a componente unidirecional sendo que esta ltima precisa ser eliminada O filtro passa baixa utilizado mais frequentemente do tipo utterworth 3 7 cujo ganho em fun o de frequ ncia dado pela equa o a seguir H w 4 IB w w 2n 1 l s y a l we onde wc a frequ ncia de corte e n a ordem do filtro Na fig 3 3 1 3 est o apresentadas as respostas em frequ ncia de filtros Butterworth Fig 3 3 1 3 Filtro Butterworth de ordem n Quanto maior a ordem n mais eficiente o corte Estes filtros produzem um atraso da sa da em rela o a entrada que maior quanto menor for a frequ ncia de corte 73 Segue se que como solu o de compromisso poder se ia usar n pequeno 1 ou 2 e frequ ncia de corte da ordem da 5 harm nica Os sinais filtrados 3 tens es e 3 correntes passam ent o por um sample and hold um multiplixador e depois para a convers o A D A Fig 3 3 1 4 ilustra como funciona o circuito
134. devem compartilhar o acesso ao cabo O CSMA CD escuta o que est ocorrendo no meio de transmiss o antes de transmitir Se a placa adaptadora da rede receber do software de n vel mais alto dados a serem enviados ela dever verificar se alguma outra esta o est enviando dados atrav s do cabo Apenas quando o cabo estiver silencioso a placa adaptadora da rede enviar a mensagem O CSMA CD tamb m serve como mediador quando acontece o inevit vel dois ou mais n s comecam a transmitir dados simultaneamente atrav s de um cabo desocupado e as transmiss es colidem As placas adaptadoras s o capazes de detectar essas colis es devido aos sinais el tricos produzidos por transmiss es simult neas Ao detectar uma colis o as placas adaptadoras da rede come am a transmitir o que chamado de sinal de congestionamento para assegurar que todos os n s conflitantes percebam a colis o Feito isso cada placa adaptadora para de transmitir e consulta a programag o interna de modo a determinar aleatoriamente um tempo para retransmiss o Esse per odo de interrup o assegura que as esta es n o continuem provocando colis es ao enviar dados toda vez que o cabo ficar silencioso No final de 1990 depois de tr s anos de reuni es propostas e acordos um dos comit s IEEE concluiu uma especifica o para utilizar a sinaliza o do tipo Ethernet com fios de par tran ado O IEEE chama o novo padr o 802 3 de 10 Base T A fam lia de pad
135. diatos do sistema de forma a permitir a anima o das telas utilizadas pelos operadores da usina Este subsistema faz tamb m o interc mbio de dados com outros sistemas de n vel hier rquico superior COR COS O subsistema de opera o constitu do por computadores ou terminais independentes onde o operador do sistema interage com este atrav s de telas e dispositivos de entrada e sa da tipo teclado alfanum rico mouse trackball impressora etc O subsistema de engenharia e treinamento composto por um computador por onde podem ser feitas modifica es no sistema de automa o e pode servir tamb m para treinamento de operadores 180 Na Fig 5 2 2 est apresentado o subsistema de aquisi o de dados e controle do sistema uac ES UAC UA UAC UAC SOE UAC SOE vertedouros eclusa servi os auxiliares gerador n sincroniza o subesta o v o 1 n Fig 5 2 2 Subsistema de aquisi o de dados e controle Nas UAC s o alocadas as entradas digitais lentas entradas anal gicas medi es sa das digitais controle e sa das anal gicas sinal de refer ncia ou set points A SOE uma unidade especializada para fazer aquisi o de dados com alta resolu o 1 ms para seq ncia de eventos Por isso as v rias SOE precisam ser sincronizadas como indicado na figura importante neste ponto indicar que faz parte do sistema de comando e controle da usina equipamentos dedicados co
136. distribu da consistindo de uma rede local com v rios m dulos separados cada um com sua pr pria CPU mem ria e comunica o resultando num gabinete com um ou mais m dulos para EA outros para ED outros para SD outros para SA e alguns m dulos mistos Finalmente cabe lembrar que no mercado encontram se dois tipos de equipamentos que podem ser utilizados para UAC as denominadas UTR Unidades Terminais Remotas e os CLP Controladores L gicos Program veis Ambos t m arquitetura semelhante e podem ser utilizados para aquisi o de dados dependendo do requisito que se deseja Maiores coment rios ser o acrescidos nos cap tulos seguintes 2 4 INTERFACE COM O PROCESSO As UAC e unidades dedicadas s o projetadas para coletar dados que chegam na forma de sinal padr o por exemplo correntes CC na faixa 4 20 mA ou tens o CC de 10 V Nem sempre o sinal do processo se enquadra neste padr o As sa das das UAC para o processo s o tamb m padronizadas e nem sempre t m a capacidade pot ncia para acionar os equipamentos disjuntores por exemplo A adapta o dos sinais do processo de forma a torn los compat veis com a UAC feita pelos dispositivos de interface podendo ser listados transformadores de corrente TC transformadores de potencial TP transdutores reles de interface 2 4 4 Transformadores de corrente O TC um transformador no qual passa a corrente de linha centenas de amp res e no seu secund rio ap
137. do grupo AJUSTAR REFER NCIA AJUSTAR REFER NCIA REGULADOR DE REGULADOR DE TENS O PARA VELOCIDADE PARA VALOR NOMINAL VALOR NOMINAL SEM CARGA SEM CARGA Fig 5 4 4 1f Atua o no disjuntor do grupo R2 ORDEM DE PARAR DEFEITO N O SANADO R6 R3 R5 OPERAR ATIVAR V LVULA DE SEQU NCIA DE PARADA PARADA NORMAL NORMAL Fig 5 4 4 1g Ativa o de sequ ncia de parada normal 5 5 SUBSISTEMAS AGREGADOS Nas grandes usinas subsistemas independentes que podem mesmo ser operados isoladamente s o interligados ao sistema digital geral de automa o A troca de dados entre o sistema geral e os subsistemas feita por canais de comunica o de dados preservando a independ ncia entre eles Na Fig 5 5 1 est apresentada uma ilustra o exemplo sobre o tema SISTEMA GERAL LAN COMUNICA O COM SUBSISTEMAS SUBSISTEMAS Fig 5 5 1 Inter relacionamento entre sistemas na usina Alguns destes subsistemas s o listados a seguir e Subsistema de hidro meteorologia para a supervis o da rede de lin grafos e pluvi metros instalados na bacia hidrogr fica da usina e Subsistema de monitora o on line dos geradores composto de sensores que medem a temperatura as vibra es as descargas parciais e o tamanho do entreferro das m quinas para identificar a ocasi o para manuten o e Subsistema de seguran a da barragem usado para a supervis o de esfor os mec nicos nos v rios pontos da barragem 5 6
138. do o funcionamento desta protec o para defeito dentro e fora de sua zona de opera o I1 D bobinas de bloqueio de atua o a defeito fora da zona de protec o b defeito dentro da zona de protec o Fig 3 2 3 6 Funcionamento da prote o diferencial Pode se verificar que para defeito fora da zona de prote o passa corrente apenas pelas bobinas que impedem a opera o do rel Para defeito interno passa a soma das correntes na bobina de atua o que vence a oposi o das outras comum nas m quinas colocar al m da prote o diferencial do gerador uma outra prote o diferencial que engloba tamb m o transformador elevador na mesma zona de prote o Outras prote es podem ser citadas como aquela para defeito a terra 64 no rotor para defeito a terra no estator 64 para defeito entre espiras quando o gerador tem dois enrolamentos por fase prote o de retaguarda por imped ncia 21 desequil brio de fases 60V rela o Volt Hertz 95 e as prote es mec nicas e t rmicas do gerador excita o e turbina f protec o completa de um gerador Na Fig 3 2 3 7 apresenta se esquematicamente todas as prote es de um gerador de 30 MVA EXCITA O PROTE O EXCITA O PROTE O MEC NICA gt Ao TC do trasformador 87 TI Fig 3 2 3 7 Protec o de um grupo gerador turbina hidr ulica 30 MVA 21 Prote o de r
139. dores e chaves tornando poss vel a comunica o em reas com conex o interrompida O carrier tem dois sentidos de comunica o e econ mico para implementar um n mero de fun es tais como leitura de medi o remota e recupera o de dados de carga de certos pontos no alimentador de distribui o b Ripple Control Este sistema trabalha de maneira similar ao carrier A informa o codificada em uma portadora com frequ ncias menores da ordem de 2 kHz Fig 6 4 2 1 Uma vez que esta portadora tem frequ ncia mais pr xima de 60 Hz da rede comparado ao carrier ela se propaga atrav s do sistema de distribui o com maior efici ncia O controle de ripple por ter uma menor frequ ncia mais lento que o carrier A despeito disso sua taxa de dados ainda adequada fun es de sentido nico de comunica o Harm nicas do sistema de pot ncia podem interferir com esse tipo de comunica o Tens o do Sistema 60 Hz Tens o de Linha Resultante n o em escala Fig 6 4 2 1 Sinal de controle de ripple c T cnica Zero Crossing Essa t cnica de comunica o de duplo sentido se utiliza da linha de distribui o como meio de condu o do sinal que sincronizado com a passagem pelo zero zero crossing da frequ ncia de 60 Hz onde provoca uma distor o desta onda Detetores em pontos remotos de controle no sistema de distribui o podem detectar esta mudan a Atrav s das v rias passagens pelo
140. e Fig 3 2 2 4 onde Va Vb e Vc s o tr s tens es equilibradas e Vbc a tens o entre as fases bc V w v 3 Vil Em regime alimentando uma carga com fator de pot ncia alto a corrente la l estar praticamente em fase com a tens o Va Ao ocorrer um curto circuito a corrente la lc ficar maior e praticamente 90 atrasada em rela o a Va Se o curto ocorrer atrav s de uma resist ncia de arco por exemplo a corrente ser la Inc Fig 3 2 2 4 Diagrama fasorial de correntes e tens es Utilizando no circuito do rel os valores V c la e ajustando para que o conjugado seja m ximo quando estes dois vetores estiverem em fase obt m se a caracter stica de funcionamento semelhante ao da Fig 3 2 2 3 Para outros tipos de curto monof sico bif sico os valores Vbc e la tamb m estar o com defasagem na faixa de 90 0 90 3 4 Portanto a defasagem entre V e I pode usada para fazer operar o rel quando esta estiver na faixa 90 0 90 e para impedir o funcionamento quando a defasagem estiver na faixa 90 180 270 Na Fig 3 2 2 5 est apresentada de forma esquem tica o rel de sobrecorrente direcional de estado s lido que realiza esta fun o Corrente Comparador Porta E e Integrador Conversores de Para I gt I min Pulso Fig 3 2 2 5 Diagrama de blocos de um rel de sobrecorrente direcional 64 A corrente e a tens o V depois de reduzidas e filtradas s o transf
141. e automa o de subesta o pela integra o de modulos de software e hardware existentes no mercado brasileiro SIMPASE Belo Horizonte 1994 4 4 Magrini L C Concep o de um sistema de supervis o e controle para subesta es de energia el trica Disserta o de mestrado EPUSP 1995 4 5 EPRI Digital techniques for control and protection of transmission class substations EPRI NS 7 184 1980 BIBLIOGRAFIA 285 4 6 Eletrobras An lise de aplica o de tecnologia digital de controle de processos de usinas e subesta es Vol l II III GADUS relat rio 1991 CAPITULO 5 5 1 Mancini F E simula o digital do comando autom tico das unidades geradoras da usina hidroel trica Bento Munhos da Rocha Netto Dissertac o de mestrado EFEI 1981 5 2 Oguiwara M V e outros Automa o de Usinas Hidroel tricas Fun es e interface Homem M quina Congresso Brasileiro de Autom tica S o Paulo 1996 5 3 Lorena K M e outros Automa o de Usina Termoel trica INDUSCON 96 S o Paulo 1996 CAPITULO 6 6 1 Mun Map Cat logo do software 6 2 IEEE Tutorial Course Distribution automation IEEE 88 EH0280 8 PWR 1980 6 3 Jardini J A e outros Custo da automa o x custo da energia n o fornecida XI SENDI Blumenau 1992 6 4 Penteado Jr A A e outros Impacto da automa o na distribui o Metodologia e ferramental para an lise da rela o c
142. e de cabeamento Na verdade Ethernet uma especific o que descreve um m todo de conectar e compartilhar a fia o de computadores e sistemas de dados O padr o Ethernet abrange o que no OSI ISO chamada de camadas F sica e Enlace A fam lia de padr es IEEE 802 3 inclui as especifica es dos antigos protocolos Ethernet mas o trabalho do comit tamb m abrange modifica es na estrutura b sica dos pacotes de dados 33 Deste modo tecnicamente o termo Ethernet n o representa todas as op es descritas pelo subcomit 802 3 Este n mero uma descri o completa do padr o As principais caracter sticas das liga es f sicas Ethernet incluem uma taxa de transfer ncia de dados de 10 megabits por segundo uma dist ncia m xima entre as esta es de 2 8 km cabos coaxiais blindados conectando as esta es e um tipo espec fico de sinaliza o el trica nos cabos denominada Manchester Encoded Digital Baseband A especifica o mais recente descreve os sinais el tricos que comp em 0 e 1 bin rios constantemente transportados atrav s da rede A especifica o da camada Enlace do padr o Ethernet descreve em sua maior parte como as esta es compartilham o acesso ao cabo coaxial atrav s de um processo chamado de CSMA CD Carrier sense multiple access with collision detection O CSMA CD o tipo de esquema operacional chamado de protocolo de controle de acesso ao meio f sico MAC pelos comit s de padr es mais re
143. e retaguarda a outra desde que devidamente coordenada a prote o de sobrecorrente 50 51 Na Fig 3 2 6 1 est apresentada esta prote o Fig 3 2 6 1 Prote o de sobrecorrente de linha Os reles de sobrecorrente utilizados neste esquema s o o de tempo inverso 51 com uma unidade instant nea ou de tempo fixo ajust vel 50 Para todos os defeitos opera pelo menos um rel de fase enquanto que o de rel de terra opera apenas quando existe sequ ncia zero curto monof sico ou bif sico a terra Na Fig 3 2 6 2 mostrada a coordena o que deve ser provida para opera o adequada dos reles c e rel R1 C2 C1 corrente de curto a unifilar b ajuste escolhido Fig 3 2 6 2 Coordena o de prote o 78 Segue se que para curto em qualquer ponto de linha L2 primeiro operar R2 e depois R1 caracter stica inversa dist ncia Fa3 oi anl Va n a s unidade de tempo inverso Tempo temporizada instant nea dist ncia EG daja rr r b tempo inverso e instantaneas garantindo a diferen a de tempo adequado ti para curto em C1 maior corrente a diferen a ser adequada para curto em qualquer outra posi o t2 por exemplo Entretanto quando se tem v rios trechos de linha sucessivos esta coordena o far com que os tempos sejam altos para curto nos primeiros trechos o que indesej vel A solu o ajustar a unidade instant nea para um certo percentu
144. e sabe qual foi a utiliza o do transformador nem a vida remanescente tornando dif cil a tomada de decis o quanto a um carregamento especial numa nova data Com um sistema digital a perda de vida di ria pode ser monitorada e avaliada continuamente dando ao operador uma ferramenta til a decis o quando for preciso um carregamento especial do transformador A perda de vida calculada por metodologia e equa es indicadas em normas de transformadores 4 2 que seguem os seguintes passos 76 C 78 C o HS 55 C topo medio eleva o de temperatura mu em rela o ao ambiente 20 C inferior Fig 4 3 16 Temperatura do transformador dada a pot ncia passante pelo transformador calcula se suas perdas calcula se a temperatura HS HS Tambiente Te Ts Te eleva o da temperatura do topo do leo em rela o a ambiente Ts eleva o da temperatura do ponto mais quente em rela o a temperatura do topo do leo Te Ts s o fun es das perdas e da constante t rmica do material do transformador leo enrolamento com o valor da temperatura HS calcula se a perda de vida por equa o com base em dados experimentais cuja curva de ajuste do tipo vida EXP A B HS 273 horas de vida A B constantes O valor de perda de vida nominal obtido pela aplica o de f rmula e fazendo se HS 98 9 Segue se que monitorando a temperatura ambiente e a corrente no transformador e conhecendo se seus par
145. e se proceder o c lculo da pot ncia interrompida e dos tempos envolvidos para se chegar a energia n o suprida B5 coment rios Ao se efetuar a avalia o da pot ncia interrompida deve se verificar se o circuito de socorro pode atender o circuito a ser socorrido Esta metodologia v lida completamente apenas para os defeitos que n o s o identificados no primeiro percurso ou que est o nos trechos mais a jusante Estas duas hip teses acima s o adotadas aqui como premissas C c lculo da energia n o suprida na hora de ponta para um defeito em cada sec o Com as tabelas de tempos e pot ncias interrompidas indicadas no item anterior pode se calcular a energia n o suprida para casos de defeito em cada sec o E1 E2 ES E4 E Lt Pj t Pj s o os tempos e as pot ncias interrompidas em cada passo do procedimento indicado 278 D c lculo da energia anual n o fornecida prov vel levando se em considera o a curva de carga e a taxa de desligamento Admitindo se que a probabilidade de defeito a mesma em cada trecho e em cada hora do dia ea simplifica o de que os tempos envolvidos nos v rios passos do procedimento s o os mesmos a qualquer hora do dia tem se Eta X Ei Li fc d fe fator de carga Li comprimento do trecho i d desligamentos por km por ano E c lculo do valor da energia interrompida Uma vez determinado o valor da energia interrompida passa se a etapa de avaliar seu p
146. e uma imped ncia Ao ocorrer uma sobretens o subtens o haver varia o de corrente que ser sentida pelo rel Esta imped ncia em geral um circuito RC projetado para ser insens vel a varia o de freg ncia rel Fig 3 2 3 3 Prote o de sobretens o c prote o contra pot ncia reversa ou motoriza o 32 Consiste numa unidade direcional que detecta o sentido da pot ncia ativa Caso esta esteja no sentido do sistema para o gerador o rel opera atuando nos disjuntores principal e de campo Fig 3 2 3 4 Prote o contra pot ncia reversa 68 d prote o contra excesso de seq ncia negativa 46 No caso do gerador alimentar cargas desequilibradas aparecer nele uma corrente de seq ncia negativa que provoca um aquecimento adicional Quando este valor de seq ncia negativa ultrapassa 5 ou 1096 da corrente nominal o gerador deve ser desligado sendo isto feito pelo rel de sequ ncia inversa rel este que alimentado pelas correntes nas fases do gerador ap s passar por um filtro adequado Esse filtro deixa que somente a corrente de seq ncia negativa passe por uma unidade de sobrecorrente que atuar quando o valor exceder o de ajuste e prote o diferencial 87 Esta prote o est indicada na Fig 3 2 3 5 Ela bastante seletiva abrangendo apenas a zona entre os dois conjuntos de TC onde ela est ligada Fig 3 2 3 5 Prote o diferencial 69 Na Fig 3 2 3 6 est mostra
147. ealizada por reles convencionais bi est veis e o seu desbloqueio feito apenas por botoeira no painel onde ele est instalado Os sistemas digitais por m podem prever o bloqueio desbloqueio pelo sistema computacional neste caso o software confere a seguran a e a propriedade da a o verifica o de senhas por exemplo k UAC 1 UAC 2 I SD sp E CART O 1 CART O 2 d 3B I I I I 1 ED i ICART O B i A k MONITORA O AD O 1 Za Er rel de jinterposi o P TIO DA SUBESTA O _ Fig 4 3 6 Esquema de seguran a para sa das digitais 119 h disjuntor preso Ao ocorrer um curto circuito na linha L1 por exemplo a prote o atua e abre o disjuntor Entretanto por raz es mec nicas disjuntor travado ou por raz es el tricas deteriora o da capacidade isolante por falta de SF6 por exemplo pode ocorrer que a corrente n o seja interrompida Neste caso o rel fun o prote o 51BF conta o tempo desde a ordem de abertura enviada at o tempo esperado de abertura e detecta a ocorr ncia de falha de abertura A a o sucessiva primeiro abrir todos os disjuntores dos circuitos ligados barra onde est tamb m ligado o disjuntor preso por exemplo disjuntor da linha L1 na Fig 4 3 1 e a seguir abrir automaticamente todas as chaves em volta deste Sd SI SII isolando o Para realizar esta fun o
148. ece conex es opcionais Token Ring em seus hardwares e softwares para main frame de modo que PC e main frames possam ser utilizados da mesma forma em uma rede N o significa entretanto que para isso seja preciso utilizar hardwares e softwares IBM em redes com placas adaptadoras Token Ring Outras empresas e muitos outros fabricantes vendem placas adaptadoras Token Ring Numa rede Token Ring usa se a t cnica de fichas Em uma rede com passagem de fichas em anel um conjunto de dados chamado de ficha circula entre as esta es da rede quando estas encontram se desocupadas Essa t cnica define a topologia l gica sequencial e o protocolo de controle e de acesso aos meios f sicos Uma esta o com mensagem a transmitir espera at receber uma ficha livre Essa ficha livre transformada em uma ficha ocupada A esta o transmite um bloco de dados chamado de quadro imediatamente ap s a ficha ocupada O quadro cont m a mensagem ou parte dela a ser enviada pela esta o O sistema n o faz com que uma esta o aceite leia e depois passe a ficha adiante Em vez disso o fluxo de bits que forma uma ficha ou uma mensagem pode passar por at tr s esta es simultaneamente Quando uma esta o transmite uma mensagem n o existe ficha livre na rede de modo que as outras esta es com mensagens a transmitir devem esperar A esta o receptora copia os dados do quadro e o quadro continua a transitar pelo anel at chegar novamente
149. ectados placa da rede atrav s de um conector D de 15 pinos O padr o Ethernet utiliza um conceito de comunica es de dados denominado datagrama para obter mensagens atrav s da rede A t cnica de controle de acesso ao meio f sico CSMA CD assegura que dois datagramas n o sejam enviados ao mesmo tempo e serve como m todo de ordena o caso isso venha a acontecer O conceito de datagrama do padr o Ethernet se baseia na premissa de que um n que est se comunicando far o m ximo esfor o para enviar a mensagem O conceito de datagrama por m n o inclui uma garantia de que a mensagem ser recebida em um determinado tempo ou que estar livre de erros ou duplica es esse conceito nem mesmo garante que a mensagem ser recebida Querendo certificar da ocorr ncia de algum desses itens dever ser implementado um software de n vel mais alto Os datagramas Ethernet tomam a forma de pacotes de informa es Esses pacotes possuem campos que cont m informa es sobre seu destino e origem e o tipo dos dados neles contidos al m dos dados propriamente ditos Como o campo de dados de cada pacote n o pode ser maior 34 do que 1500 bytes mensagens muito grandes dever o ser transportadas na rede atrav s de v rios pacotes Antes dos pacotes estarem prontos para atravessar o cabo coaxial da rede Ethernet sob a forma de datagramas eles devem passar pelo CSMA CD o protocolo de controle de acesso que determina como os n s da rede
150. ela com reles digitais ou num ricos 55 3 2 PROTE O CONVENCIONAL Ser o abordados neste item as descri es de reles eletromec nicos reles est ticos prote o de geradores prote o de transformadores prote o de barras prote o de linhas 3 2 1 Reles eletromec nicos a rel de sobrecorrente 3 1 Na figura 3 2 1 1 est esquematizado o princ pio de funcionamento deste rel TEMPO CONTATO M VEL IM DE FREIO Inverso Extremamente Muito Inverso Inverso EIXO CORRENTE Fig 3 2 1 1 Rel sobrecorrente de tempo inverso A passagem da corrente de curto circuito pela bobina produz um conjugado no disco fazendo este girar at fechar um contato pela movimenta o da haste solid ria ao seu eixo O im e a mola mostrados na figura reagem contra a movimenta o do disco impedindo o fechamento do contato ou atrasando o seu fechamento A corrente m nima que provoca o movimento do disco a corrente de partida O tempo de fechamento mais r pido quanto maior for a corrente e portanto ao conjugado aplicado no disco Na Fig 3 2 1 1 est indicada a caracter stica de opera o deste rel tempo x corrente denominada de tempo inverso O ajuste da mola ou do im permite modificar a caracter stica de opera o destes reles A este tipo de rel normalmente vem adicionado um contato instant neo ou temporizado temporiza o ajust vel que fecha com qualquer valor de co
151. em Estes blocos podem se constituir de pr filtragem anal gica pr filtragem digital p s processamento dos resultados com crit rios para decis o sobre opera o ou n o uso de pesos diferentes nas v rias amostras Portanto v rias s o as possibilidades para a constru o de um rel digital seja quanto ao algoritmo usado seja quanto aos mecanismos da compensa o de alguma defici ncia do algoritmo 3 3 2 Prote o de linhas de transmiss o A prote o digital das linhas de transmiss o pode ser feita utilizando os reles digitais de sobrecorrente utilizando reles digitais de imped ncia com por exemplo tr s zonas direcionais e uma quarta n o direcional usando sistemas digitais que detectam pulsos e ondas na linha prote o n o convencional Como car ter ilustrativo ser o tecidos coment rios 3 6 sobre a prote o efetuada com reles digitais de dist ncia 4 zonas Dentre estas prote es podem ser utilizadas para exemplo orel PRODAR da Westinghouse orel desenvolvido no projeto GE PECO Orel desenvolvido no projeto AEP IBM A prote o digital PRODAR 70 consiste num m dulo que verifica se existe condi es anormais na linha e outro que calcula a imped ncia vista pelo rel usando tens es e correntes adequadas Assim quando a linha est em condi o normal o segundo m dulo n o processado Durante uma anormalidade o primeiro m dulo detecta a examina
152. em ser registrados A lista dos eventos registrados deve incluir pelo menos os seguintes opera o e estado de disjuntores e secionadores instante de atua o da prote o fases em falta instante de elimina o de falta discord ncia de polos fun o de bloqueio local decis o de trip de cada fun o de prote o instante de abertura do disjuntor mudan a de estado de qualquer entrada selecionada pelo operador qualquer valor anal gico fora dos limites especificados pelo operador Uma grandeza deve ser tratada como um evento tamb m quando e Seu estado muda de normal para anormal retorna para normal ou ambos os casos e valores anal gicos excedem seus limites superior ou inferior ou retornam para a faixa normal e alterada por ordem do operador Os eventos selecionados para sequenciamento devem ser rotulados com uma resolu o entre 1 ms e 20 ms em fun o do evento Eventos do tipo atua o da prote o precisam de tempo de resolu o mais r pido enquanto que eventos do tipo abertura de secionadoras por exemplo pode ter tempo de resolu o maior Quando os eventos se originam de diferentes unidades de aquisi o de dados preciso assegurar que eles est o na mesma refer ncia de tempo Para isto utiliza se nos sistemas digitais rel gio com hora padr o e circuitos para sincroniza o dos rel gios das unidades de aquisi o de dados Em muitos sistemas costuma se agrupar os pontos que precisam
153. em uso pela Eletropaulo 4 7 2 Plataforma do Sistema Digital a Hardware A plataforma montada para o desenvolvimento est indicada na Fig 4 7 2 1 PC 486 LAN Placa RS 485 Rel Digital Painel Simulador do Processo Fig 4 7 2 1 Arquitetura do sistema hardware A arquitetura de hardware utilizada apresenta tr s microcomputadores compat veis com IBM PC 486 equipados com teclado mouse disco r gido unidades de disco flex vel interface de rede e monitor de v deo padr o SVGA 127 Utilizando os recursos de processamento distribu do foi atribu do a cada um desses micros uma fun o espec fica durante concep o do sistema Dessa forma o PC 1 executa as fun es de Interface Homem M quina IHM para interac o com o operador enquanto que o PC 2 o respons vel pelo armazenamento de valores hist ricos das vari veis e o PC 3 efetua a interface com os equipamentos de aquisi o de dados e reles digitais tratando os diferentes protocolos de comunica o apresentados A comunica o com os Controladores Program veis CP efetuada com o aux lio de um placa de comunica o multiserial com quatro canais RS 232 enquanto que a interliga o com o rel digital provida atrav s de interface RS 485 que possibilita a interliga o de at 16 reles digitais num mesmo par de fios O rel digital utilizado foi do tipo de sobrecorrente de tempo inverso e tempo definido Al m da fun o de prote
154. ema Central ou pr ximo do processo O uso de reles digitais exerce grande impacto na defini o da filosofia destes sistemas Na Fig 1 3 1 apresenta se uma arquitetura t pica de um destes sistemas No Brasil existem v rias subesta es digitalizadas com inclusive prote o digital como por exemplo Ipiranga S o Paulo Metropolitana de Ribeir o Preto dentre outras Nota A LAN pode ser simples ou duplicada e as fun es acima podem ser agrupadas em mais ou menos processadores dependendo da import ncia da subesta o BASE DE COMUNICA O COM COR OPERAC O DADOS HIST RICOS BASE DE DADOS TEMPO REAL MICRO 1 MICRO 2 MICRO 3 INTER TRAVA INTER TRAVA MENTO MENTO CONJUNTO BAY 1 CONJUNTO BAY m Fig 1 3 1 Sistema de automa o de subesta o Fig 1 2 1 SSC Sistema de supervis o e controle n veis hier rquicos Nas UAC desenvolvem se a aquisi o de dados do processo e o comando de manobra de equipamentos Neste n vel encontram se a interface com o processo e as seguintes fun es s o a ele associadas Entrada de Dados Vari veis Anal gicas aquisi o de valores de tens o corrente temperaturas n veis de reservat rio dentre outros Entrada de Dados Vari veis Digitais aquisi o de informa o sobre o estado ou posi o de disjuntores aberto ou fechado de chaves ou de equipamento ligado ou desligado Sa das Digitais mudan a de posi o de contato aberto fechado permitindo
155. empos de at 1 s visto que sua atua o direta no disjuntor e os dados comunicados servem a monitora o apenas Todos os reles indicados no item c anterior devem ser monitorados e no caso de uso de prote o digital isto n o aumenta o n mero de pontos visto que as informa es s o transferidas por canais de comunica o de dados Nesta fun o est tamb m indicada a monitora o de funcionamento do carrier e da falta de potencial nos reles convencionais e religamento de linhas A maioria das faltas em linhas s o de natureza tempor ria descargas atmosf ricas desaparecendo quando a linha desligada por per odos de 250 a 500 ms quando ocorre a extin o de arco no local de curto 115 Esta fun o deve pois prever uma l gica que acompanha uma temporiza o retardo ap s a abertura do disjuntor e reinicia o fechamento deste Esta a o deve ser repetida por um n mero de vezes especificado quando n o h sucesso e bloquear o fechamento ao final desta contagem O religamento de linhas pode ser monopolar ou tripolar o primeiro para defeito de uma fase a terra e o outro para os demais defeitos Em algumas concession ria sempre a abertura e religamento tripolar mesmo no caso de defeito em uma nica fase Cada tentativa de religamento pode ter um tempo ajust vel de at 10 segundos para a primeira tentativa ajust vel em passos de 0 1 s e at 60 segundos para os seguintes ajust vel em passos de
156. endo curto de baixa corrente ou sobrecargas haver forma o de bolhas pela decomposi o do leo ou do isolante Ocorrendo curto de alta corrente esta forma o de g s volumosa e desloca mais rapidamente o leo do tanque principal para o auxiliar A intensidade de fluxo faz operar o rel O rel Bucholz detecta as duas condi es sendo usado para alarme no caso de forma o de bolhas e para desligamento no caso de curto com altas correntes O rel de imagem t rmica 49 mede indiretamente a temperatura dos enrolamentos Por ele circula a corrente de carga que provoca um aumento da temperatura em uma resist ncia temperatura esta que somada a temperatura do leo fornece a temperatura do enrolamento Outra prote o t rmica pode ser por um term metro que mede a temperatura do leo Estas prote es ao atuarem podem ou ligar est gios de ventila o produzir um alarme ou mesmo desligar o transformador Outra prote o a salientar a v lvula de al vio de press o 63 VS usada para transformadores imerso em leo ou g s Esta prote o serve para reduzir a press o interna nestes equipamentos d protec o completa do transformador Na Fig 3 2 4 5 est apresentado um esquema completo de prote o de um transformador 50 BF 62 BF 50 51 50 51 N 87 outros 26 1 26 2 49 1 49 2 63 1 63 2 TR 63 1 63 2 C 71 63 VS prote es de temperatura e press o de gas 3 ud 50
157. enrolamentos temperatura do leo posi o do comutador tap servi os auxiliares CA prim rio dos transformadores 13800 220 V 3 correntes 1 tens o energia ativa reativa secund rio dos transformadores 13800 220 V 3 correntes barras uma tens o em cada se o diesel de emerg ncia 3 correntes 1 tens o frequ ncia Obs na Fig 4 3 4 est o indicados tamb m amper metros volt metros e frequenc metro convencionais para medi o e indica o local servi os auxiliares CC em cada alimentador de barra corrente tens o Obs amper metros e volt metros convencionais est o sendo indicados na Fig 4 3 5 Os valores de algumas ou de todas as vari veis medi es podem ser indicadas no v deo num diagrama unifilar Alguns sistemas permitem ampliar zoom parte da tela mostrando todas as vari veis com tamanhos de letras e n meros ampliados com diferentes cores Algumas vezes estes valores s o mostrados na forma de aparelho escala ou ponteiro ou gr fico de barras verticais ou horizontais Toda a medi o mostrada nas figuras indicam o uso de transdutores para convers o de sinal Neste caso deve se lembrar que eles possuem uma constante de tempo de 100 a 200 ms n o se justificando pois velocidades altas na aquisi o de dados Em alguns sistemas as vari veis el tricas podem ser lidas com transdu o digital de 3 tens es e 3 correntes Visto que neste caso tem se acesso a
158. ente continua pode se modular este sinal numa onda portadora de frequ ncia CA corrente alternada espec fica Esta modula o pode ser feita em amplitude frequ ncia ou fase Fig 2 5 5 1 Fig 2 5 5 1 Sinais a bin rio b modula o em amplitude c em frequ ncia d em fase O tipo Banda Larga broad band consiste na transmiss o de m ltiplos conjuntos de sinais onde cada conjunto de sinal transladado por uma faixa de frequ ncia que n o interfere com outros sinais do meio 2 5 6 M todos de acesso ao meio Os m todos de acesso ao meio f sico de comunica o est o intimamente ligados topologia da rede Observe se por exemplo que as topologias em anel e barramento reduzem consideravelmente os problemas quanto instala o e manuten o dos meios de transmiss o eliminando a necessidade do roteamento intermedi rio das mensagens e permitindo a difus o de mensagens entre as esta es Entretanto estas topologias b sicas necessitam disciplinas para a utiliza o do meio de transmiss o 28 a Os acessos controlados Os acessos controlados diferem se quanto ao gerenciamento que pode ser centralizado ou distribu do O gerenciamento do acesso centralizado feito numa esta o privilegiada dita mestre O m todo de aloca o dos direitos de acesso baseado na interroga o das outras esta es ditas escravas Este m todo chamado de escruta o polling A prioridade de consulta pode ser alt
159. erada nas tabelas de controle da esta o mestre O gerenciamento centralizado apresenta as vantagens e os inconvenientes habituais ligados a esta estrutura simplicidade mas depend ncia da esta o mestre al m da necessidade de tempo extra para as v rias perguntas e atividades de administra o da rede Na filosofia de gerenciamento distribu do n o existe um controle nico da rede havendo em princ pio direitos iguais de acesso entre as v rias esta es Num determinado instante apenas uma nica esta o pode acessar o meio quando estiver autorizada para tanto Esta autoriza o hipoteticamente se efetua pela posse de uma ficha de autoriza o token que fica circulando entre as esta es A dura o da utiliza o do meio pelo possuidor do token limitada o que permite definir um tempo de espera m ximo para a emiss o do pacote e de qualificar este m todo como determin stico As prioridades de emiss o de pacotes podem ser gerenciadas Um pacote de prioridade alta e as respostas para os outros n s devem ser sempre emitidos outros pacotes eventualmente de prioridades inferiores ou perguntas para outros n s devem ser emitidos se houver tempo suficiente na c lula de posse do token Obviamente o tempo de espera das respostas aumenta com o n mero de esta es conectadas e o tempo de circula o do token por todas as esta es proporcional ao numero de n s Uma observa o interessante diz respeito
160. estes protocolos os fabricantes est o atribuindo aos seus equipamentos intercambiabilidade e conectividade o que altamente desej vel pelo usu rio 2 5 9 Redes comerciais O IEEE padronizou v rias redes Estas est o contidas na norma IEEE 802 sendo 802 1 define as primitivas de interface 802 2 define a parte superior da camada Enlace 802 3 define o padr o CSMA CD Ethernet 802 4 define o padr o Token Bus 802 5 define o padr o Token Ring 802 6 define o padr o FDDI Nestes padr es a camada Enlace foi substitu da por duas subcamadas LLC Logical Link Control MAC Medium Access Control A seguir s o mostradas essas redes indicando as diferen as que por sua vez se encontram na subcamada MAC a Ethernet O padr o Ethernet foi uma das primeiras arquiteturas de rede local Esse esquema de cabeamento e sinaliza o para redes locais chegou ao mercado no final dos anos 70 e continua sendo um padr o respeitado A raz o para a longa vida do padr o Ethernet simples proporciona transmiss o de alta velocidade a um pre o econ mico al m de apresentar uma base s lida para o suporte de diversas aplica es de rede local de micro a main frame As empresas que comercializam placas adaptadoras Ethernet v m mantendo seus produtos atualizados e a Ethernet continua sendo uma boa op o em termos de rede local Com frequ ncia as pessoas associam Ethernet a outros elementos al m do esquema de sinaliza o
161. etaguarda 27 Subtens o 32 Pot ncia reversa 40 Perda de excita o 46 1 46 2 Sequ ncia negativa 49 Temperatura 50BF Falha do disjuntor 59 59T Sobretens o temporizado 60V Desbalan o de tens o 62BF Temporiza o 64GA GB Defeito a terra do estator 87G Diferencial do gerador 87TG Diferencial do gerador e transformador 95 Volt Hertz protec es mec nicas e do sistema de excitac o temperatura do mancal de escora temperatura do mancal do gerador temperatura do metal da turbina temperatura do leo do mancal da turbina e gerador vaz o de leo de lubrifica o vaz o de gua de refrigera o do gerador vaz o de gua de veda o pressostato e n vel de leo do tanque de press o do regulador sobre velocidade vibra o de eixo relativo s p s do rotor e palhetas diretrizes prote o do transformador de excita o temperatura 49 defeito a terra do rotor 64 prote o dos tiristores sobrecorrente de campo 76 3 2 4 Prote o de transformadores Nos transformadores s o utilizadas as seguintes prote es principais e diferencial e sobrecorrente e bucholz e t rmica a prote o diferencial Utiliza o mesmo princ pio descrito na prote o diferencial dos geradores Aqui importante salientar o papel das bobinas que se op e a opera o do rel Na energiza o do transformador ocorre uma corrente transit ria inrush distorcida e com grande
162. etr nico e telecomunica o o valor da medida transferido autom tica e periodicamente do medidor ao banco de dados diminuindo bastante o per odo de confec o da conta de luz Este subsistema interage com outros subsistemas da Automa o de Distribui o como ser visto A rea comercial utiliza de informa es teis curva de carga na defini o de pol tica de tarifa o conserva o de energia e substitui o de insumos energ ticos Estas informa es podem ser coletadas por meio de inform tica por outros subsistemas da Distribui o Tem tido certa nfase a chamada pr venda de energia Por este sistema o consumidor recebe um aparelho medidor eletr nico que contabiliza a energia consumida comparando com a comprada cujo valor est registrado na mem ria do aparelho A compra feita com pagamento antecipado quando o cliente recebe um cart o magn tico com o valor de kWh adquirido Ao passar o cart o pelo medidor este retira a informa o do cart o armazena acumula na sua mem ria e inutiliza o cart o Outros medidores usam t cnicas de criptografia onde o cliente ao comprar a energia recebe um n mero em c digo para ser digitado no medidor O medidor recebe esta informa o faz verifica es de consist ncia atrav s de n meros em c digo e estando certo acumula o valor de kWh adquirido na sua mem ria Sendo estes aparelhos do tipo eletr nico eles disp em de uma capacidade de mem ria para
163. etuada atrav s do c digo BCD 8421 Pode se ent o construir um circuito conversor digital anal gico com chave seletora digital um conjunto de portas l gicas E na entrada Este circuito an logo ao anterior com a inclus o da referida chave conforme a figura a seguir Fig 2 3 1 9 Conversor D A com chave seletora r AMA R A B Nm 4R C w 8R D W 10R A es W 20R B A 40R Cs MA 80R Ds W 100R Ares 200R B 400R C 800R Desa A tens o de sa da Vs ter como resultado a mesma express o que a do circuito de resist ncias anteriormente apresentado J na figura abaixo apresentado um circuito de um conversor D A com tr s d gitos ts Fig 2 3 1 10 Conversor D A com 3 d gitos A tens o anal gica de sa da Vs ter como resultado a seguinte express o rV 4 B C D e B C gt A p C D V I R 1 2 4 8 10 20 40 80 100 200 400 800 Existem outras alternativas de conversor D A por m visto n o ser este o principal objetivo do presente e sim apenas entender o princ pio de funcionamento destes conversores n o ser o aqui discutidas EA Este cart o abriga as entradas anal gicas cada qual contendo um endere o na UAC No endere o fica escrito o valor da vari vel cont nua correspondente a um valor de entrada de tens o CC dentro da faixa de 10 V ou um valor de corrente CC na fa
164. extremo Na Fig 4 2 1 a todos os circuitos se conectam a mesma barra e s o todos desligados quando ocorre um defeito nesta barra O arranjo da fig 4 2 1 b inclui um disjuntor de barra ou disjuntor de paralelo e com este arranjo perde se apenas parte dos circuitos quando ocorre um defeito numa se o de barra Nestes arranjos quando est sendo feito a manuten o num disjuntor o circuito fica desligado Por isto estes arranjos s o usados em subesta es de pequena import ncia subesta es de m dia tens o e subesta es industriais onde cada carga alimentada por dois circuitos vindos de locais independentes Quando existe o requisito de n o perder o circuito durante a manuten o do disjuntor pode se usar o arranjo da Fig 4 2 2 IN IAN FO transfer ncia S11 S21 SP1 S13 S23 D1 D2 DP v o de paralelo S12 S22 SP2 principal Fig 4 2 2 Arranjo de barra principal e transfer ncia Neste arranjo em opera o normal tem se D1 D2 S12 S22 S13 S23 ligados e S11 S21 SP1 SP2 DP desligados Na ocasi o de manuten o de D1 as seguintes providencias s o tomadas ligar S11 SP1 SP2 e depois DP desligar D1 S12 S13 Agora a corrente da linha passa por S11 SP1 DP SP2 chegando a barra principal Como etapa final deve ser providenciada a transfer ncia da prote o da linha 1 de forma que ela possa atuar em DP e n o mais em D1 Na Fig 4 2 3 est a
165. fabricantes 2 3 SISTEMA DE AQUISI O DE DADOS O sistema de aquisi o de dados composto pelas unidades de aquisi o de dados e controle UAC e por unidades dedicadas especializadas como os reles digitais os equipamentos de oscilografia os reguladores de tens o de velocidade e os eventuais equipamentos para intertravamentos e para alarmes locais Nos sistemas digitais de automa o el trica os dados normalmente coletados s o tens es e correntes e grandezas derivadas pot ncia ativa reativa energias estado status de equipamentos disjuntores seccionadoras cargas reativas chaves de comando atua o de reles etc inclusive o estado dos m dulos de hardware do sistema digital temperaturas no caso de usinas hidrel tricas n veis de gua vaz es press es no caso de usinas t rmicas fluxos n veis de combust vel etc As a es de comando e as sinaliza es externas ao sistema digital s o feitas ou atrav s de mudan a de estado de reles contatos ou por valores cont nuos de ajustes na forma de corrente e tens o cont nuas para sinal de refer ncia set point de reguladores e sinalizadores amper metros 2 3 1 Unidades de aquisi o de dados e controle UAC Funcionalmente a UAC cont m um m dulo de processamento com os blocos funcionais indicados na Fig 2 3 1 1 MEMO COM mem ria comunicac o ED EA SA entradas entradas sa das digitais anal gicas anal gicas Fig 2
166. ferior s o instalados de forma descentralizada e de uma forma geral pr ximos aos equipamentos correspondentes e em geral s o fornecidos pelo fabricante dos equipamentos principais J o automatismo de comando das unidades est centralizado nas UAC correspondentes Para os automatismos de n vel inferior n o dependentes do automatismo superior s o providas chaves seletoras locais Liga Desliga para automatismo ligado ou desligado ou eventualmente opera o manual para teste Muitas vezes prevista a possibilidade de Comando Local Autom tico parando em certas etapas cujo prosseguimento autorizado pelo operador A sele o deste tipo de comando ou aquele autom tico at o final da opera o sempre feita pelo operador O sistema de Comando Local Autom tico das unidades geradoras do tipo sequencial program vel e as ordens para seu desenvolvimento podem ser dadas pelo operador a partir da UAC Comando Centralizado De forma a possibilitar o comando da usina e subesta o a partir do Centro de Controle o sistema concebido para incluir Comando Centralizado Desta forma para cada conjunto de equipamento por exemplo grupo 1 2 3 linhas etc prevista uma chave seletora LOCAL DISTANCIA nas UAC ou por software Atrav s do Comando Centralizado as a es se desenvolver o sempre atrav s do automatismo de n vel superior previsto tamb m muitas vezes o acionamento autom tico por etapas neste modo de o
167. guir ser o apresentadas as descri es de funcionamento de alguns deles com o objetivo de conceitua o e de mostrar como se interagem com o sistema de aquisi o de dados a transdutores de corrente e tens o 2 2 Os transdutores de corrente s o ligados ao secund rio do TC e s o constitu dos pelos blocos indicados na Fig 2 4 3 1 TC I Tranformador Ponte Filtro Sa da Auxiliar Retificadora Fig 2 4 3 1 Transdutor de corrente A corrente pois reduzida e retificada resultando na sa da em valor de corrente cont nua numa faixa entre 0 20 mA proporcional corrente CA na entrada Em alguns casos a corrente na sa da da ponte retificadora precisa ser amplificada para atingir o valor de sa da desejado Alguns transdutores fornecem na sa da pulsos de certa largura numa frequ ncia pulsos segundo proporcional entrada Os transdutores de tens o s o semelhantes aos de corrente acrescentando se uma resist ncia na sa da do transformador auxiliar para transformar a tens o em corrente Eles s o ligados ao secund rio do TP b transdutores de pot ncia 2 3 Os transdutores de pot ncia t m como entradas os valores de correntes e de tens es obtidos dos secund rios dos TC e TP Possuem circuitos e dispositivos que entregam na sa da um valor de corrente ou trem de pulsos proporcional ao produto adequado da tens o e corrente portanto proporcional a pot ncia Dependendo do m todo empregado para obter este
168. i ncia na opera o e planejamento do sistema de distribui o 6 2 6 Subsistema de leitura autom tica de medidores Consiste principalmente dos medidores instalados nos consumidores medidores estes com sistema de comunica o para transferir quando solicitado pelo Sistema Central o valor do kWh naquele instante Este sistema permite agilizar a prepara o da conta de luz do consumidor com redu o de m o de obra leiturista digitadores cobradores Visto a integra o de v rios segmentos da economia atrav s de rede de comunica o de dados WAN Wide Area Network pode se pensar em transferir pelo seu sistema de leitura remota de medidores o valor de conta diretamente s entidades banc rias aumentando a efici ncia do processo de cobran a Algumas empresas usam automa o parcial neste setor como j descrito leituristas com micro port teis ou pr venda de energia 6 2 7 Subsistema de gerenciamento da carga O sistema de distribui o projetado para atender a carga de ponta dentro de crit rios preestabelecidos A carga crescendo no tempo inclusive a ponta requer a instala o de novos circuitos e equipamentos Segue se que conseguindo deixar crescer a energia consumida sem entretanto deixar crescer a ponta na mesma propor o obt m se uma possibilidade de utiliza o da mesma rede por tempo mais longo postergando as amplia es Resulta que o custo da distribui o ser menor e portanto mais barata a energia
169. iagrama esquem tico de um sistema convencional onde os reles e controles est o na sala de comando e alternativamente o rel no p tio e controle na sala de comando O fato dos reles ficarem no p tio diminui a quantidade de cabos que v o desde o bay at a casa de comando Este racioc nio pode ser estendido as unidades de aquisi o de dados e reles digitais Fig 4 4 7 e Fig 4 4 8 Na alternativa da Fig 4 4 8 a ligac o da UAC rel com o sistema central feita via cabos de comunica o fibra ptica par tran ado par coaxial etc reduzindo bastante o volume de condutores e fios PATIO TRAJETOS DOS CABO CASA DE COMANDO A PROTE O NA CASA DE COMANDO B COM CASA DE REL S FIG 4 4 6 SISTEMA CONVENCIONAL TRAJETO DOS CABOS SISTEMA DIGITAL FIG 4 4 7 SISTEMA DIGITAL toda a instalac o na sala de comando PATIO SISTEMA CENTRAL 4 5 LISTA DE PONTOS Nas tabelas 4 5 1 a 4 5 15 est o listados os pontos utilizados na automa o da subesta o exemplo Notar que a prote o est sendo considerada convencional e as medi es s o feitas atrav s de transdutores 01 Atua o 21P fase A 02 Atua o 21P fase B 03 Atua o 21P fase C 04 Atua o 21P zona 1 05 Atua o 21P zona 2 06 Atua o 21P zona 3 07 Atua o 21P zona 4 08 Atua o 67NP inst 09 Atua o 67NP temp 10 Atua o 67NRP 11 Atua o 21S fase A 12 Atua
170. ica do sistema como um todo O sistema de automa o uma ferramenta que propicia a efici ncia a qualidade e a racionaliza o de recursos e por isso deve ser sempre considerado com carinho pelo engenheiro de distribui o ANEXO 1 LISTA DE PONTOS MONITORADOS E DE CONTROLE SUBESTA O 253 254 Tabela de pontos de uma Subestac o de Energia Alimentador A11 ges Ea A11 50 27cc A11 50DAZ A11 50DBR A11 50DN A11 50DVM A11 86Edblq A11 86Eblq 86BlgProt ES SSIS SI 2 Comando do ba E B11 Cblo B11 Cdblo B11 Eblo B11 Edblq B11 Elocal B11 Erem B11 Clocal x E Disjuntor D11 Comando Fechar Disjuntor D11 Comando desabilitado Disjuntor D11 Comando Bloqueio do religamento Disjuntor D11 Comando Desbloqueio do religamento Disjuntor D11 Estado Aberto Disjuntor D11 Estado Fechado Disjuntor D11 Estado do religamento Bloqueado Disjuntor D11 Estado do religamento Desbloqueado Disjuntor D11 Extra do Disjuntor D11 Comando Bloqueio falha disjuntor Disjuntor D11 Comando Desbloqueio falha disjuntor Disjuntor D11 Estado falha disjuntor bloqueado Disjuntor D11 Estado falha disjuntor desbloqueado Disjuntor D11 Falha disjuntor atua o Disjuntor D11 Inserido Disjuntor D11 mola descarregada Disjuntor D11 Religamento autom tico atua o Disjuntor D11 falta de CC Disjuntor D11 Estado Local Disjuntor D11 Estado Remoto Disjuntor D11 Comando Local Disjuntor D11 Comando Re
171. ificado por exemplo de 4 ms Para leitura dos contatos dos equipamentos de campo disjuntores seccionadores pode se prever reles de interposi o ou especificar as UAC aquisit los diretamente por m capaz para tens o cc elevada 125 Vcc A estas vari veis digitais s o adicionadas nas UAC r tulos com indica o do instante da mudan a de estado hora minuto segundo milisegundo As sa das digitais s o usadas para acionar equipamentos ou participar de sequenciamentos No primeiro caso sua atua o pode ser feita atrav s de rel auxiliar interposi o ou diretamente desde que especificado para tal tens o cc 125 V e interrup o de corrente cc de valor da ordem de 2 A Para acionamento que envolve seguran a prev se l gica com mais de uma sa da digital de forma a evitar opera o incorreta por sinais esp rios As entradas anal gicas s o utilizadas principalmente para medi o temperatura tens o corrente pot ncia frequ ncia A aquisi o destas medi es feita por leitura de um sinal de corrente ou tens o na sa da de transdutores A aquisi o dos dados de corrente e tens o da usina pode tamb m ser feita pela aquisi o do valor instant neo do sinal nos transformadores de corrente e de potencial amostragem de aproximadamente 1 ms e determina o do m dulo e fase diretamente pela UAC transdu o digital Neste caso as pot ncias e energias ativas e reativas poder o ser calculadas a part
172. igital Os dados s o retirados pelo programa do usu rio no computador 2 para sua aplica o Normalmente al m dos dados propriamente ditos outras informa es de controle s o adicionadas por exemplo para verificar a integridade da transmiss o O cabo de conex o pode ser de v rios tipos o n vel do sinal anal gico por exemplo 6 V que representa o bit de dado pode ter diferentes valores Desta forma verifica se que muitas s o as alternativas de se fazer a transmiss o ao mesmo tempo que pode se imaginar porque existe necessidade de se criar alguns padr es permitindo assim uma boa conectividade A tecnologia de comunica o tenta pois estabelecer algumas arquiteturas visando padronizar as solu es de v rios fabricantes Estas arquiteturas consideram o hardware e os protocolos de comunica o regras para cria o de uma mensagem com dados a ser trocada entre computadores 2 5 1 Padr o RS 232C RS 422 RS 485 O padr o RS 232C foi o primeiro padr o de comunica o serial para interliga o de equipamentos tendo sido introduzido em 1962 Suas caracter sticas que s o basicamente para sinaliza o do meio f sico compreendem Texto original preparado por A J Fossa C S Rabak O Del Bianco F 2 7 24 transmiss o unidirecional uso de l gica positiva 5 V a 15 V equivale ao 1 l gico e 5 V a 15 V equivale ao 0 l gico faixa garantida para opera o entre 0 e 20 kbps
173. igital faz a leitura da tens o e envia um valor informa o digital de ajuste ao controlador do compensador m corte seletivo de carga load shedding Para o controle do sistema de pot ncia no caso de oscila es eletromec nicas as vezes preciso desligar parte das cargas Isto pode ser feito por reles de frequ ncia ou de varia o de frequ ncia AF AT ou recebendo comando bem definidos dos centros de opera o COR COS Quando a subesta o tem o sistema digital de controle e supervis o isto ainda pode ser feito tamb m da forma acima ou acrescentando outras sofistica es Numa subesta o com v rios barramentos e fontes diversas como acontece em ind strias qu micas por exemplo o sistema digital pode fazer o balan o de carga gera o barra por barra calcular o saldo a ser cortado e procurar os circuitos a desligar dentro de uma tabela de prioridade de carga Sem d vida isto um recurso bastante til que praticamente imposs vel de se fazer sem o sistema digital n sincroniza o Sempre que o fechamento do disjuntor envolve duas fontes distintas uma de cada lado h a necessidade de selecionar o instante adequado de fechamento pela verifica o dos m dulos e da defasagem das tens es e da diferen a de frequ ncia entre as fontes A verifica o deste sincronismo entre as duas fontes pode ser feita monitorando se as tens es dos dois lados do disjuntor e liberando a opera o no instante adequad
174. inal V da ordem de 20 a 30 anos pelo menos A temperatura ambiente por m n o constante variando durante o ano ver o inverno e mesmo durante um dia manh tarde noite Se o transformador conduz permanentemente a pot ncia S no ver o durante o dia ele perder mais vida que a nominal pois estar com temperatura HS maior que 98 C Por m no inverno a noite ele perder menos vida HS 98 C um fato compensando em parte o outro Na pr tica o transformador n o fica submetido a uma carga di ria constante mas sim a uma carga vari vel conforme indicado na Fig 4 3 15 S Sp horas h1 h2 24 Fig 4 3 15 Curva de carga do transformador Segue se que durante o per odo h1 h2 o transformador perde mais vida que quando operando com S por m nos demais per odos perde menos Se um fato compensar o outro o transformador com a curva vari vel de carga ter a mesma perda de vida do transformador com carga constante portanto o carregamento adequado De uma forma geral o transformador pode ser submetido a uma carga maior que o seu valor nominal preservado HS lt 140 C desde que compensado por um per odo de carga menor ou ent o desde que seja aceita uma perda de vida antecipada acelerada No caso real o transformador submetido por curvas di rias de carga diferentes durante toda vida sendo que esporadicamente ele sofre grandes sobrecargas para atender situa es de emerg ncia Com o passar do tempo n o s
175. incipais Eventualmente esta fun o pode vir a ser executada diretamente pelo sistema digital no Centro de Controle sem precisar do rel de sincronismo desde que a aquisi o dos valores de tens o seja feita por transdu o digital m Fun es das subesta es elevadora e de alimenta o de carga local Est o inclu das neste item todas as fun es descritas no cap tulo 4 para a subesta o elevadora e para a subesta o que alimenta uma carga local n Relat rios O sistema digital dever prover no COR COS a emiss o de relat rios contendo a es efetuadas pelos operadores alarmes ocorridos informa es de medi es e faturamento sequ ncia de eventos informa es gerenciais o Monitora o do desempenho dos transformadores e outros equipamentos Esta fun o est localizada no Centro de Controle e contabiliza a perda de vida dos transformadores em fun o da pot ncia transmitida das temperaturas internas destes equipamentos e da temperatura ambiente ver cap tulo 4 Fun o semelhante pode ser desenvolvida para outros equipamentos ex baterias p Oscilografia As oscilografias s o previstas nas linha de transmiss o e s o executadas por equipamentos dedicados Entretanto no caso de se utilizar rel ou transdu o digital estes equipamentos de oscilografia podem eventualmente ser dispensados e sua fun o ser realizada pelo outro equipamento Os requisitos desta fun o s
176. intes ligar esta casa e desligar o do vizinho e assim por diante obtendo se o efeito m dio de longa dura o claro que os clientes que aceitam este desligamento recebem depois um pr mio que consiste num abatimento na conta de luz devido a participa o deles na redu o dos custos da concession ria 6 2 8 Subsistema de atendimento reclama es Quando existe falta de for a e luz o consumidor faz sua reclama o pelo telefone linha 196 O Atendente anota a reclama o e d partida no processo de atendimento ao cliente Este procedimento pode ser automatizado em v rios n veis de sofistica o Um n vel dos mais completo utiliza dos recursos de modernas centrais telef nicas providas de microprocessadores Ao chegar a liga o reclama o na central telef nica um aparelho especial identifica o n mero do telefone que est chamando antes do Atendente pegar o fone Este n mero procurado no banco de dados localizando junto com ele o endere o f sico onde est o telefone Al m do endere o f sico o banco de dados fornece o endere o el trico Estas informa es permitem alocar automaticamente no v deo do computador o mapa do local onde est o telefone e os circuitos da regi o Chega tamb m ao operador informa es sobre a situa o da rede em manuten o ou com sa da for ada com a equipe de socorro a caminho ou se esta a primeira reclama o etc No caso de ocorr ncia j identificada uma me
177. ional permitindo a combina o de conjuntos de dados dispor de linguagem para consulta f cil ao usu rio do tipo SQL Structured Query Language Existem produtos no mercado adequados a esta fun o como ADABAS INFORMIX INGRES ORACLE SYBASE etc Estes bancos de dados s o instalados em computadores de grande porte main frame e mais atualmente em servidores tipo workstations Vista a import ncia deste banco de dados o subsistema preferencialmente deve contar com uma configura o dual duplicada de computadores Considerando que muitas empresas s o organizadas em regionais necess rio que esta base de dados BD possa ser distribu da Fig 6 2 1 1 BD BASE DE DADOS M dd REGIONAL 1 BD CENTRAL BD REGIONAL N Fig 6 2 1 1 Base de Dados distribu da 6 2 2 Subsistema comercial Na rea comercial o subsistema de informa o dirigido basicamente para a emiss o de contas dos consumidores Para tal utiliza as seguintes informa es C digos do medidor consumidor Tipo de consumidor Nome endere o telefone do consumidor Consumo em alguns meses p ex 12 O consumo mensal lido pelo leiturista e os dados s o introduzidos no subsistema Em algumas concession rias o leiturista leva um micro port til onde digita o consumo faz teste de consist ncia e armazena a informa o em meio magn tico para transfer ncia direta ao banco de dados Em sistemas mais sofisticados com medidor el
178. ir das tens es e correntes bem como ser determinada a frequ ncia As sa das anal gicas consistem na entrega de sinal de corrente ex 4 a 20 mA ou de tens o ex 10 V pela UAC e s o utilizadas para acionar eventuais indicadores e para dar o sinal de refer ncia set point para equipamentos dedicados regulador de tens o regulador de pot ncia abertura de comportas do vertedouro As UAC devem prever portas para comunica o ponto a ponto ou para Rede Local padronizada permitindo assim a aquisi o de dados por comunica o de outros equipamentos ex m dulos de prote o digital e envio de valor do controle da mesma forma ex refer ncia para um regulador de pot ncia digital As vari veis anal gicas podem ter tempo de resolu o de at 1 s dependendo do uso a que se destinam A mesma especifica o de tempo aplica se a comunica o de dados Durante a aquisi o dos dados deve ser previsto o teste de verifica o de consist ncia de suas vari veis a convers o para unidades de engenharia e a verifica o de limites admiss veis Acrescenta se que as UAC podem vir a ser constitu das de sub m dulos independentes e aut nomos Isto pode ocorrer por exemplo com as entradas digitais para sequ ncia de eventos que precisam de um tempo de resolu o pequeno c Prote es As prote es podem ser do tipo convencional ou digital entendendo se por digital aquela que compreende a aquisi o do sinal corre
179. iscutidos quando se tratar de prote o digital 2 3 2 Unidades dedicadas Est o inclu dos neste grupo reles digitais equipamentos de oscilografia unidades especiais de intertravamento medidores eletr nicos multifun o Pode se dizer neste ponto que estas unidades s o semelhantes s UAC consistindo de CPU mem ria cart es de entrada e de sa da Os reles digitais para executar suas fun es usam as entradas anal gicas para determinar os valores de corrente e tens o processam as informa es e como resultado atuam numa sa da digital que entra no circuito de comando do disjuntor Os equipamentos de oscilografia possuem entradas digitais e anal gicas processam as informa es e mostram seus resultados em tela e impressora Os equipamentos de intertravamento possuem entradas digitais para ler o estado de contatos analisam a l gica a que eles fazem parte e como resultado atuam numa sa da digital para permitir ou bloquear a fun o de comando Os medidores multifun o possuem entradas anal gicas para ler as tens es e correntes trif sicas e a partir delas calculam as demais vari veis P Q cos fi Segue se pois que todos estes equipamentos s o semelhantes em circuitos e fun es 2 3 3 Compara o dos equipamentos de aquisi o de dados Devido diferen a entre as fun es que executam n o econ mico ter um nico equipamento geral para os fins descritos no item anterior e para a UAC Os
180. isjuntor Db Este arranjo utilizado em subesta es de UHV ultra alta tens o Na Fig 4 2 6 est apresentado o arranjo denominado disjuntor e meio 1 1 2 disjuntor Utiliza 3 disjuntores para 2 circuitos portanto 1 5 disjuntor por circuito F VE VERE EM Fig 4 2 6 Arranjo disjuntor e meio zt Este arranjo mais utilizado no Brasil nos sistemas de 500 e 765 kV mais econ mico e tem praticamente a mesma confiabilidade que o arranjo barra dupla disjuntor duplo Na Fig 4 2 7 est apresentado o arranjo com 3 circuitos no mesmo v o disjuntor 1 1 3 Esta concepc o pode ser generalizada para m ltiplos circuitos no mesmo v o Fig 4 2 7 Arranjo 1 1 3 seccionadoras omitidas no desenho Por ltimo pode ser mencionado o arranjo em anel Fig 4 2 8 Fig 4 2 8 Arranjo em anel seccionadoras omitidas no desenho Como visto um arranjo apresenta maior ou menor confiabilidade custo e flexibilidade de opera o 4 3 FUN ES No item 4 1 foram listadas as fun es numa subesta o Estas fun es e seus requisitos ser o descritos nas partes que se seguem usando se quando necess rio como exemplo uma subesta o de arranjo barra principal e principal transfer ncia com 4 chaves Fig 4 2 4 b Os detalhes desta subesta o est o apresentados nas figuras Fig 4 3 1 Unifilar geral Fig 4 3 2 V o de linha prote o e medi o Fig 4 3 3 V o de transformador prote o e medi o Fig 4 3 4 Ser
181. istema organiza as informa es permitindo otimiza o de projetos Permite reduzir a equipe que manuseia a informa o O benef cio reconhecido por m de dif cil quantifica o b subsistema de engenharia O programa de ger ncia de redes identifica os transformadores de distribui o que est o subcarregados com carregamento normal e sobrecarregados Assim fornece as informa es necess rias para remanejar carga e substituir transformadores Este conceito estende se a rede secund ria rede prim ria e subesta o Permite obter uma melhor utiliza o carregamento de equipamentos e reduzir as queimas de transformadores de distribui o O benef cio principalmente quando ao segundo aspecto acima quantific vel e justifica a implanta o Os programas de aux lio aos projetistas permitem obter economias na rede devido a um melhor projeto e reduz a equipe de trabalho para o mesmo servi o O benef cio destes programas reconhecido por m de dif cil quantifica o c subsistema de digitaliza o de mapas Permite a substitui o de mapas em papel cronaflex reduz o espa o de escrit rio agiliza a consulta aos mapas e os servi os que dependem dessa consulta O benef cio existe pode ser quantificado e justifica o sistema d subsistema de supervis o d1 supervis o e controle de subesta es O custo para implantar um sistema digital de supervis o e controle de subesta o bem definido e inclui
182. ixa de 4 20 mA A convers o do valor anal gico em digital 2 1 est esquematizada na Fig 2 3 1 11 ENTRADA ANAL GICA l CONVERSOR SA DA DIGITAL Fig 2 3 1 11 Conversor A D O circuito que efetua esta convers o um pouco mais sofisticado que o dos conversores digital anal gico pois necessita se de um contador de d cada e um conversor digital anal gico para realizar a convers o Sua configura o b sica apresentada na Fig 2 3 1 12 CLEAR CONTADOR CLOCK DE D CADA A B C D sa da CONVERSOR D A Ve ENTRADA ANAL GICA Fig 2 3 1 12 Conversor A D Este circuito basicamente constitu do por um contador de d cada que gera o c digo BCD 8421 nas sa das A B C e D Estas sa das ser o injetadas num conversor digital anal gico fazendo com que este apresente na sa da uma tens o de refer ncia V Esta por sua vez injetada em uma das entradas de um circuito comparador baseado num amplificador operacional de duas entradas Na outra entrada deste comparador injetado o pr prio sinal anal gico Ve a ser convertido A sa da deste comparador permitir ou n o a passagem do sinal de clock ao contador de d cada A cada cad ncia do clock o contador de d cada muda sua sa da como indicado no diagrama da Fig 2 3 1 13 8 3 Fig 2 3 1 13 Sa da do contador de d cada As sa das A B C e D do contador ligadas nas entradas do conversor digital
183. izado no COD regional ou global da empresa As UAC s o alocadas nos pontos importantes do sistema como sa da de alimentadores chaves autom ticas banco de capacitores cargas importantes Fig 6 2 5 2 fazem a aquisi o de dados tens es correntes estado das chaves curvas de carga etc a atua o telecomandada de chaves e a transfer ncia de informa es ao Sistema Central No Sistema Central s o processadas todas as informa es executando as Fun es programadas que s o descritas a seguir s SE NF1 NF2 ALIMI Sec o 1 Sec o 2 Sec o3 MA Socomo ALIM H FE m I n a 1 E m i i T I L I Y i casa 1 u 1 Commica o 4 4 I H d Chaves NF normalmente fechada NA normalmente aberta Fig 6 2 5 2 Supervis o da rede c1 localiza o identifica o e reparo de defeitos Ao ocorrer um curto permanente rvore ca da colis o de ve culos por exemplo na se o 2 da Fig 6 2 5 2 atua a prote o do alimentador 1 abrindo o disjuntor na subesta o deixando todos os consumidores neste circuito sem energia O operador toma conhecimento da exist ncia do defeito ap s receber v rios telefonemas de reclama es da aus ncia de energia Identificado o circuito a equipe de socorro percorre este para localizar a se o defeituosa Ao chegar numa chave NF esta aberta e solicitado a liga o do disjuntor na subesta o Acionado o di
184. juntor por exemplo atua o das prote es vari veis fora de limites Estes alarmes aparecem na forma visual por mudan a de cor na tela ou piscando por led ou l mpada ou por som buzina Esta fun o deve ter consigo agregada a sequ ncia de reconhecimento obrigando o operador a acusar seu conhecimento da ocorr ncia interromper o som eliminar a causa desaparecendo as demais indica es cancelar o alarme reset Pode estar previsto alarmes nos quadros pr prios dos equipamentos para auxiliar a opera o em modo Local Manual durante testes e opera o em emerg ncia A seguir s o listados alguns alarmes Disjuntores falta de alimenta o no circuito de desligamento discord ncia de tempo de abertura baixa press o SF6 leo etc defeito interno opera o Transformadores atua o de prote es falha do sistema de ventila o discrep ncia de taps Geradores atua o da prote o Sistemas de Prote o falta de tens o de alimenta o falta de potencial nos reles de dist ncia e direcionais Servi os Auxiliares gerador diesel de emerg ncia em opera o atua o das prote es terra nos barramentos CC Os alarmes podem ser divididos em 3 categorias urgente advert ncia informativo Nas duas primeiras categorias deve soar o alarme buzina Deve ser previsto som diferente para cada categoria urgente advert ncia Os alarmes s o most
185. kV 12 Atua o 87 13 Atua o 49 1 grau 14 Atua o 49 2 grau 15 Atua o 26 1 grau 16 Atua o 26 2 grau 17 Atua o 63 1 grau 18 Atua o 63 2 grau 19 Atuac o 63C 20 Atua o 71 21 Atua o VS 22 Atua o 51 BF 23 Falta CC prim ria 24 Falta CC secund ria 25 Baixa press o no disjuntor 230 1 n vel 26 Baixa press o no disjuntor 230 2 n vel 27 Anomalia nos reles auxiliares repetidores 28 Falta de tens o CC na prote o 29 Abertura disjuntor termomagn tico do TP 30 Falta de tens o nos ventiladores do transformador 31 Defeito nos ventiladores do transformador 32 a 41 Disjuntor secionador aberto fechado idem a linha por m sem Sa 42 Chave seletora de posi o LOCAL 43 Chave seletora de posi o REMOTA 44 a 65 Posi o de tap Tabela 4 5 2 Entradas digitais do bay do transformador 01 Atua o prote o barra 02 Baixa press o disjuntor 1 grau 03 Baixa press o disjuntor 2 grau 04 Falta CC prim ria 05 Falta CC secund ria 06 Anomalia nos reles auxiliares repetidores 07 Disjuntor contato NA 08 Disjuntor contato NF 09 SI NA 10 SI NF 11 SII NA 12 SII NF 13 Chave seletora posi o LOCAL 14 Chave seletora posi o REMOTA Tabela 4 5 3 Entradas digitais do bay de paralelo 01 Falta 125 Vcc Barra prim ria 02 Falta 125 Vcc Barra secund ria
186. l gicas sa das digitais 220 73 92 4 6 FLUXO DE INFORMA ES ENTRE OS PROGRAMAS APLICATIVOS DA AUTOMA O Para desenvolver os programas e aplicativos das fun es preciso que sejam definidas quais as vari veis pontos que participam destas Para tal s o montados os diagramas de fluxos de dados alguns dos quais est o apresentados nas Figuras 4 6 1 a 4 6 11 Notar que este conjunto de desenhos sequem a filosofia de projeto top down ou seja a primeira figura o n vel zero mais geral a segunda o n vel 1 detalhando um pouco mais o sistema de supervis o e controle e os seguintes s o os detalhes das fun es N VEL 0 MEDIC ES TENS ES CORRENTES POT NCIAS I ENERGIAS TEMPERATURAS SENSORES DE I PRESS ES N VEIS TEMPERATURA PRESS O OPERADOR N VEL l SOLICITA O DO OPERADOR SISTEMA DE suPERVIS o KI E CONTROLE DIGITAL INFORMA AO AO IOPERADOR I ESTADOS DISJUNTORESJ SECIONADORAS TAP RELES INDICAC ES DE ANOMALIAS I I EQUIPAMENTOS I DE CHAVEAMENTO l DISJUNTORES SECIONADORAS TAP ATUA O DISPARO DE DISJUNTORES PROTE ES h OPERACAO DE SECIONADORAS I I I I I I I I I I I I I I I I I ANOMAEIAS MUDANCAS DE TAP I I Fig 4 6 1 Fluxograma geral EQUIPAMENTOS TP TC DE CHAVEAMENTO SENSORES TAP REL S DE E OPERADOR LN ICITA a SOTIGITA O INFORMA O MEDI ES EsTADOS
187. lhe s o teis tais como lista de alarmes valores de medi es estado de equipamentos etc S impress o de relat rios Esta fun o inclui a emiss o de relat rios pelas impressoras do sistema Os relat rios podem referir se a ocorr ncias anormais tais como condi o de opera o anormal lista de alarmes lista de sequ ncia de eventos ou a respeito de informa es gerenciais tais como mudan a de operador curvas de carga relat rios de valores medidos semanais e mensais Esta fun o implementada sobre uma base de dados hist rica t interface com o COR COS e outros sistemas Quando uma subesta o possui um sistema digital ele acumula as informa es em duas bases de dados a de tempo real e a hist rica Alguns dados em tempo real s o necess rios ao sistema de supervis o e controle da rede COS COR Desta forma s o previstos nos sistemas digitais meios para a intercomunica o destes dados O sistema digital estar ent o substituindo a fun o das unidades de aquisi o de dados nestes sistemas de supervis o Por exemplo por este caminho de comunica o de dados os sistemas de supervis o podem agir na subesta o ligando desligando linhas e transformadores Esta fun o tem maior ou menor dificuldade de ser implementada dependendo do padr o de comunica o usado Se o padr o entre a automa o da subesta o f sico e l gico e aquele dos outros centros s o diferentes preciso i
188. lo disjuntor D podendo ocorrer dois casos e1 O disjuntor desliga pois o defeito est entre a SE e a chave IPP Neste caso liga se o socorro em F energizando o trecho IPP F e2 O disjuntor n o desliga pois o defeito est entre IPP e F f Na situa o e1 acima a equipe desloca se at a chave IPM abre a e solicita o religamento de D podendo acontecer de novo dois casos f1 O disjuntor desliga pois o defeito est entre a SE e a chave IPM Neste caso liga se IPP e energiza o trecho IPM IPP f2 O disjuntor n o desliga Neste caso o defeito est entre IPM IPP e o trecho inicial est energizado Na situa o e2 acima o procedimento similar ao anteriormente descrito trocando se IPM por IPJ e D por F 276 Desta forma nesta etapa fica localizado o trecho com defeito que pode estar em qualquer secc o 9 A equipe desloca se no trecho onde est o defeito at localiz lo repara o defeito e remanobra todas as chaves para voltar ao estado inicial Neste procedimento tem se os seguintes valores de energia interrompida definidos pelos respectivos tempos e pot ncias ETAPAS TEMPO POT NCIA INTERROMPIDA a b c d de aparecer as reclama es de localizar o mapa de localizar o circuito P1 P2 P34 P4 de deslocamento at IPP SE ou do socorro ef deslocamento a chave adjacente P1 P2 ou P3 P4 abertura da chave e religamentos g tempo de deslocamento localiza o e reparo no trecho e mano
189. mando de disjuntores e chaves da sala de controle e os interiravamentos na opera o de equipamentos fun es estas providas via reles eletromec nicos e l gica de contatos Com o advento dos sistemas digitais estas fun es e outras s o realizadas de forma diferente utilizando equipamentos como microprocessadores e l gica estabelecida em software Isto n o significa que os sistemas digitais trouxeram muitas novas fun es mas sim que principalmente modificaram a forma de faz las Desta forma pode se estabelecer as fun es dentro de uma subesta o de forma gen rica servindo para implementa o atrav s do sistema digital ou convencional ou misto Estas fun es s o a Sinaliza o ou monitora o de estado status de equipamentos b medi o c prote es de linha de transformador de barra de reator por perda de sincronismo etc d monitora o das prote es e religamento autom tico f estimativa de localiza o de falta na linha g telecomando h prote o por falha de disjuntor i controle de equipamentos de chaveamento intertravamento j sequ ncia autom tica de chaveamentos l monitora o de sobrecarga em transformadores k controle local de tens o e fluxo de reativo m corte seletivo de cargas load shedding n sincroniza o 0 alarmes p indica o e registro de sequ ncia de eventos q oscilografia r interface homem m quina S impress o de relat rios t interface com COR
190. mente o sinal i ao qual aplicado um ganho R R 2 2 Na sa da haver composic o dos dois sinais i e 2i resultando o valor z i O valor m dio do sinal de sa da no tempo que se alterna de i a i pois proporcional ao produto p vi ou seja a pot ncia instant nea O valor m dio obtido passando o sinal p por um filtro passa baixa o valor da pot ncia ativa P VI cos fi GERADOR ONDA TRIANGULAR AW CHAVE SELETOR R AW 9 FILTRO zi AW PASSA P z2 BAIXA Fig 2 4 3 6 Diagrama esquem tico do transdutor Y1 Tempo y2 OBS Tempo muito pequeno pode se admitir yo cte V cos wl v P valor m dio Tempo Fig 2 4 3 7 Valores dos sinais no transdutor Chave desligada Z E i i Zo z i Chave ligada Z i2 l z R R z IR R 2 i i c transdutores de freq ncia 2 4 Os transdutores de freq ncia s o ligados ao secund rio dos transformadores de potencial e s o Tens o constitu dos pelo blocos indicados na Fig 2 4 3 8 Detector T Sa da Passagem Integrador Amplificador por Zero Fig 2 4 3 8 Transdutor de freq ncia O detetor gera um impulso a cada passagem da tens o por zero Estes impulsos s o integrados transformando se em pulsos degrau O valor m dio deste trem de pulsos proporcional freq ncia Fig 2 4 3 9 Tens o tempo detetor de passagem pelo zero sinal integ
191. mento de alarmes Todas as mudan as de estado quando provocadas pelo operador podem ser consideradas como alarmes Os alarmes devem ser classificados em diferentes categorias e as informa es devem ser agrupadas de diferentes formas como por exemplo e lista contendo todos os alarmes em ordem cronol gica e lista de alarmes correntes e lista de alarmes correntes classificados em p ginas ou janelas por import ncia do alarme alarmes cr ticos e n o cr ticos lista de alarmes por localiza o na subesta o e lista com apenas os alarmes maiores e em outra p gina os seus consequentes Todos os alarmes devem ser rotulados pelo instante de ocorr ncia hora minuto segundo milisegundo HH MM SS mmm A fun o alarme pode utilizar atributos de v deo cor intensidade campo piscante e dispositivos sonoros para registrar de forma clara as transi es de estado de um alarme alarme n o reconhecido alarme reconhecido fim de alarme sem reconhecimento etc Al m disso para evitar uma avalanche de alarmes em condi es de emerg ncia normalmente prevista a implementa o de alarmes condicionados e individuais Pelo menos os seguintes alarmes podem ser inclu dos nesta fun o grandezas fora de limites tens o corrente temperatura press o opera o das prote es falta de tens o cc ou ca que impe a a opera o de alguma prote o defeito no carrier e atua o do mesmo defeito nos disjun
192. mo reles de prote o reguladores de tens o reguladores de velocidade das m quinas e controladores de comportas Estes dever o se integrar ao sistema A prote o digital pode por exemplo trocar informa es com o sistema central via rede ligando se diretamente a esta Os reguladores e controladores podem trocar informa es com o sistema central via UAC oportuno citar que nas grandes usinas a sala de comando fica geralmente na casa de for a pr ximo aos geradores Desta forma as unidades de interface com o gerador ficam pr ximas do sistema central n o se podendo dizer o mesmo quanto as unidades dos vertedouros da eclusa e da subesta o As grandes dist ncias envolvidas nas usinas muitas vezes imp e o uso de fibras pticas nas LAN 5 3 FUN ES As seguintes fun es de uma forma geral s o contempladas na automa o de usinas hidroel tricas Comando Aquisi o de dados e atua o no processo Prote es Supervis o sinaliza o e medi o Alarmes Sequ ncia de eventos Intertravamentos e bloqueios Seq ncias autom ticas partida parada sincroniza o de m quinas Controle de tens o e reativos Controle de pot ncia ativa Controle dos vertedouros Sincroniza o Fun es da subesta o elevadora e da subesta o de alimenta o da carga do local onde est a usina Relat rios Monitora o de desempenho de transformadores e outros equipamentos
193. mos blocos do rel indicados na Fig 3 3 1 1 s o o filtro digital e a l gica do rel e estes ser o descritos mais detalhadamente nos itens seguintes Por ltimo deve ser notado que o resultado dos c lculos efetuados no rel se expressa atrav s de uma sa da digital contato que se fecha podendo ser usado para abertura do disjuntor e dados que s o comunicados para o sistema digital e para equipamentos de sinaliza o local no rel b algoritmo para prote o digital Uma vez amostrado o sinal por exemplo uma corrente ele estar reproduzido na mem ria do microprocessador ou seja haver uma tabela com os valores instant neos da sen ide durante um certo per odo por exemplo um ciclo Precisa se entretanto obter desta tabela o valor de pico da onda Para tal didaticamente pode se pensar em detectar o instante em que a sen ide passou por zero e pegar o valor dela 4 16 ms 1 4 de ciclo ap s este Alternativamente pode se obter a derivada do sinal cossen ide detectar o instante da sua passagem por zero e pegar o valor da sen ide neste instante Estes dois procedimentos apresentam entretanto algumas desvantagens como a necessidade de detectar a passagem por zero do sinal e a influ ncia de altas frequ ncias na passagem do sinal por zero e no seu valor m ximo Para contornar estes fatos outros algoritmo s o utilizados na prote o digital podendo ser listados alguns como os baseados em C lculos com o sinal e sua
194. moto ES 1 3 Medi es eun o Y S O O O Alim A11 Energia ativa calculada dia g Pu gt k y q oo N o o e gt 255 Alim A11 Corrente Fase AZ Alim A11 Corrente Fase BR 2 Capacitor C1 2 1 Protec es Capacitor 1 Sobrecorrentes defeito fonte CC Capacitor 1 Sobrecorrente deslig Fase AZ Capacitor 1 Sobrecorrente deslig Fase BR Capacitor 1 Sobrecorrente deslig Neutro Capacitor 1 Sobrecorrente deslig Fase VM Capacitor 1 Estado Protec es bloqueadas Capacitor 1 Comando Bloqueio Prote o Capacitor 1 Comando Desbloqueio Protec o Capacitor 1 Sobretens o de Neutro 51N 1 deslig Capacitor 1 Sobretens o de Neutro 51N 2 deslig Capacitor 1 Prot back up conv deslig Fase AZ Capacitor 1 Prot back up conv deslig Fase BR Capacitor 1 Prot back up conv deslig Neutro Capacitor 1 Prot back up conv deslig Fase VM 2 2 Comando do ba Bay 16 Comando bloquear ba Bay 16 Comando desbloquear ba Bay 16 Estado bloqueado Bay 16 Estado desbloqueado Bay 16 Estado Local Bay 16 Estado Remoto Bay 16 Comando Local Bay 16 Comando Remoto o Si E nes si 2 Capacitor C1 FE 2 1 Prote es o i EZ 2 2 Comando do bay j Es DI6G52CA D16 52CA Disjuntor D16 Comando Abrir Disjuntor D16 Comando Fechar Disjuntor D16 Comando desabilitado Disjuntor D16 Comando Bloqueio do religamento Disjuntor
195. mputers to power system protection Journal of the Institute of Engineers India vol 52 n 10 Jun 1972 pp 235 238 Phadke A G Hlibra T Ibrahim M A digital computer system for EHV substation Analysis and field test IEEE PAS 95 n 1 Jan Fev 1976 Sachdev M S Wind D W An on line digital computer approach for generator differential protection Transactions of CEA paper n 73 SP 149 Vol 12 n3 1973 pp 1 6 3 12 Hope G S Dash P K Malik O P Digital differential protection of generator unit scheme and real time tests results IEEE PAS 96 n 2 Margo Abril 1977 pp 502 512 3 13 Hope G S Dash P K Malik O P Fast generator protection against internal assimetrical fault IEEE PAS 96 n 5 Set Out 1977 pp 1498 1504 3 14 Rockfeller G D Fault protection with digital computer IEEE PAS 88 n 4 Abril 1969 pp 438 461 9 15 Sykes J A Morrison F A proposed method of harmonic restraint differential protection of transformers by digital computer IEEE PAS 91 n 3 Maio Junho 1972 pp 1266 1272 9 16 Malik O P Dash P K Hope G S Digital protection of power transformer Paper 7C CH1075 1 n A76 191 7 IEEE Jan 1976 CAPITULO 4 4 1 EPRI Substation control and protection project System requirements specification EPRI EL 1813 1981 4 2 IEC 354 Loading guide for oil immersed transformers 4 3 Magrini L C e outros Desenvolvimento de um sistema d
196. nas n o convencionais e lica fotovoltaica etc Desta forma cada uma delas tem sua particularidade levando a diferen as nas fun es de automa o Neste documento ser discutida apenas a automa o de usinas hidroel tricas porem apresentando tamb m uma IHM para gera o t rmica pequena 179 5 2 CONFIGURA O DO SISTEMA DE AUTOMA O Na Fig 5 2 1 est apresentada uma configura o bastante completa de um sistema de automa o para usina hidroel trica subsistema subsistema de subsistema de base de dados em de engenharia A e Treinamento opera o IHM tempo real e controle de IHM Aquisi o de dados e controle subsistema de base de dados hist rica Fig 5 2 1 Configura o de um sistema de automa o de usinas O subsistema de base de dados hist rica constitu do por dois computadores PC ou Workstation trabalhando no sistema reserva fria Nele s o arquivadas todas as informa es obtidas durante o funcionamento do sistema num certo per odo de tempo dias semanas meses ano comum utilizar neste subsistema um gerenciador profissional de banco de dados do tipo relacional com linguagem SQL Adabas Oracle Informix Sybase etc Por este subsistema s o gerados os relat rios sobre a hist ria do sistema O subsistema de base de dados em tempo real e controle de IHM constitu do por dois computadores trabalhando no sistema reserva quente Nele s o arquivados os dados mais ime
197. ncluir em um deles uma unidade tradutora de informa es gateways pois importante que os sistemas digitais utilizem sistemas de comunica o que sejam padronizados u auto diagnose Os computadores num sistema de controle s o capazes de executar programas que verificam a integridade do processador e seus perif ricos Tais programas s o capazes de gerar alarmes e detectar a maioria das falhas de hardware antes que possam causar uma a o de controle incorreta A autodiagnose pode ser dividida em duas categorias A primeira consiste em testes diretos no hardware do processador feitos atrav s de programas de execu o peri dica e de dispositivos de monitora o externa Estes testes constituem a chamada autodiagnose voltada ao processador A segunda categoria consiste nos testes relacionados aos dados de entrada utilizando se caracter sticas conhecidas de tais dados Estes s o os testes de diagnose voltados aplica o Desta forma as v rias unidades do sistema digital podem indicar ao operador se est em estado de falha Isto uma caracter stica importante do sistema digital permitindo ao operador tomar uma a o corretiva em tempo h bil 4 4 CONCEPC ES DE SISTEMAS DIGITAIS DE SUBESTAC ES Dependendo do seu tamanho e das fun es desejadas a complexidade do sistema digital da subesta o ser maior ou menor Novas tecnologias como o uso de sensores inteligentes transformadores de corrente tens o pticos
198. ndo comando aes sinaliza o comunica o disjuntor rel auxiliar mola contatos sala de comando b Telecomando digital Fig 2 3 1 4 Comando convencional e digital Na Fig 2 3 1 4 procura se mostrar esquematicamente como feito o comando no sistema convencional e no digital No sistema convencional ao ser pressionado o bot o de comando surge corrente no circuito de acionamento que puxa o pino de travamento permitindo que a mola abra o dispositivo Solid rio com o eixo do polo do disjuntor encontram se os contatos auxiliares NA e NF O contato NF fecha e a l mpada L indica disjuntor aberto na sala de comando No sistema digital via mouse ou teclado inicia se a a o no micro na sala de comando A informa o vai do micro UAC pelo cabo de comunica o A chegada dela na UAC provoca o acionamento da sa da digital e a abertura do disjuntor O contato NF lido na UAC e esta informa o enviada ao micro na sala de comando onde em sua tela mostrada a ocorr ncia do comando por exemplo mudando a cor do s mbolo SA este cart o aloja as sa das anal gicas cada qual com um endere o na UAC Dependendo do valor existente no endere o aparecer um sinal anal gico de tens o CC na faixa entre 10 V ou de corrente CC na faixa de 4 a 20 mA A seguir apresentada uma descri o de funcionamento de uns tipos de circuito DA conversor digital anal gico 2 1 para entendiment
199. ndo as correntes e comparando as com valores esperados O segundo m dulo entra ent o em opera o detecta quais fases est o envolvidas utilizando de ou um par de altas correntes de fase ou uma alta corrente em uma fase e a corrente residual ou colapso de tens o em uma ou mais fases Se a sobrecorrente muito alta o sinal de disparo do disjuntor j emitido por este m dulo Em sendo detectado apenas sintomas de defeito procede se o c lculo de verifica o do fasor da imped ncia e sua zona de localiza o no plano R X Dependendo da zona onde estiver localizado o fasor imped ncia fica definido o tempo de atua o da prote o O c lculo da imped ncia feito pela estimativa do m dulo e fase da corrente usando o algoritmo do tipo proposto por Mann Morrison por m utilizando a primeira e a segunda derivadas do sinal Portanto 2 v242 Z i 2 j H p are ef aree 5 i ub ood _ 2 vk ye i s lk f rmulas semelhantes as de V k e v Vk l h s o as derivadas primeira da tens o e corrente V k s o as derivadas segunda da tens o e corrente As zonas de opera o do rel est o indicadas na Fig 3 3 2 1 2s N Fig 3 3 2 1 Zonas de opera o do rel PRODAR 70 O rel que foi utilizado no projeto GE PECO est baseado na equa o diferencial de linha isto RIT UE dt Introduzindo valores de tr s amostras sucessivas na equa o acima pode se determinar a equa o d
200. njunta destas duas fun es o comando n o realizado se certas condi es intertravamentos necess rias seguran a da opera o n o forem satisfeitas Muitas vezes tem se a preocupa o de que o fechamento indevido destas sa das digitais provoque o acionamento indevido e portanto cause danos Para contornar este problema uma solu o o uso de rotinas check before operate nas unidades de aquisi o de dados j descrita no cap tulo 2 Outra solu o fazer com que o comando seja realizado por duas sa das digitais em s rie cada uma proveniente de UAC diferentes ou de cart es diferentes de uma UAC vide Fig 4 3 6 118 Para evitar erros de opera o opera o n o desejada esta fun o prev a a o passo a passo acompanhada pelo operador sele o do ponto do comando confer ncia visual confirma o de opera o por acionamento de uma tecla Outro tipo de telecomando telecontrole importante a ser discutido a varia o passo a passo ou cont nua de uma grandeza tap do transformador A movimenta o do tap pode ser feita a cada pulsa o de um bot o ou por contagem do tempo enquanto pressionado o bot o Ao se utilizar um sistema digital para esta fun o o software deve contemplar essas alternativas Est inclu do nesta fun o o bloqueio desbloqueio de opera o de disjuntores ap s a atua o de prote o ou mesmo bloqueio desbloqueio da prote o Normalmente essa fun o r
201. nsagem de voz gravada com esta informa o pode ser automaticamente enviada Caso o cliente considere aceit vel a resposta ele desliga o telefone caso n o aguarda e atendido pelo Atendente que tem a sua frente o v deo e as informa es que necessita para o di logo bem como o mapa do local com o estado dos circuitos Este subsistema bastante til na ocasi o da manuten o programada quando o consumidor informado automaticamente do fato e do hor rio previsto para o retorno da energia Serve tamb m para nesta situa o mandar automaticamente mensagens gravadas aos clientes que ser o atingidos pela falta de for a e luz Resulta que este subsistema traz grande melhoria a imagem da empresa reduz o tr fego telef nico no 196 e aumenta a efici ncia da equipe de atendimento que pode vir a ser redimensionada Como visto este subsistema interage com os v rios outros como base de dados comum digitaliza o de mapas conta de luz etc 6 2 9 Subsistema de ligac o de consumidores Este subsistema similar ao anterior e est baseado no telefone 120 Quando o cliente solicita a liga o as informa es do local onde ser ligado aparece ao Atendente que examina as condic es da rede prim ria transformadores rede secund ria e j providencia o documento para liga o 6 2 10 Subsistema de gerenciamento de constru o Este subsistema cont m os m dulos que permitem gerenciar o tempo e custo das constru es
202. nte que tem sido usada por alguns fornecedores tradicionais Comunica o com outros Sistemas SO SDTR Terminais de Base de Dados em Operac o Tempo Real rede de rea local Processo Base hist rica de dados Fig 2 2 1 Configura o do sistema central Nesta configura o pode se observar os seguintes subsistemas base de dados em tempo real base hist rica de dados terminais de opera o O subsistema de base de dados em tempo real SDTR cont m as informa es mais imediatas serve para prover as informa es aos terminais de opera o e executar a troca de informa es com outros sistemas O subsistema de base hist rica de dados SDH cont m o registro das informa es durante um certo per odo de uso do sistema per odo este superior a um dia Atrav s deste sistema s o feitos os relat rios de an lise da opera o e de desempenho do processo e do sistema digital O subsistema de opera o SO cont m os terminais de onde os operadores interagem com o processo importante observar tamb m na Fig 2 2 1 o subsistema de interface com o processo por onde chegam os dados e passam os comandos Em processos mais simples por exemplo pequenas subesta es o sistema central pode se reduzir a um nico microcomputador ou um par deles em configura o dual J nos grandes sistemas com automa o completa podem ser encontrados os seguintes equipamentos hardware a subsistema de b
203. nte tens o em intervalos discretos menor que 0 1 ciclo filtragem e processamento digital das informa es com algoritmos espec ficos em cada aplica o c lculo da imped ncia por exemplo A atua o feita atrav s de uma sa da digital do rel Entretanto quando escolhida a prote o digital a mesma vem em forma independente das UAC com hardware pr prio de forma a oferecer uma seguran a compat vel com a que teria com uma prote o convencional A atua o das prote es deve ocorrer por atua o direta dos seus contatos nos disjuntores e protetores sendo paralelamente monitorada sua opera o pelo sistema digital Exce o feita prote o da falha do disjuntor onde toda a l gica de a o pode ser executada pelo sistema digital iniciada pelo rel de identifica o desta falha No caso de utiliza o de m dulos digital de prote o estes equipamentos j determinam o m dulo e a fase das correntes e tens es e poder o transmiti los a UAC para a utiliza o em lugar da medi o direta de corrente tens o frequ ncia pot ncia e energias O mesmo coment rio aplica se a m dulos de fabricantes que al m do mais inclui aquisi o de alguns pontos digitais estado de disjuntores seccionadoras etc e promovem uma interface homem m quina simplificada conjunto de reles 50 51 para 13 8 kV por exemplo Os m dulos de prote o digital podem ainda trazer consigo outras fun es como a monitora
204. o Para isto as tens es dos dois lados precisam ser lidas com transdu o digital Num sistema convencional esta verifica o normalmente feita por rel de verifica o de sincronismo Muitos sistemas digitais incluem um rel de sincronismo para executar esta fun o O sistema digital neste caso pode receber a ordem de fechar o disjuntor e ligar por fechamento de contatos as tens es adequadas no rel de verifica o de sincronismo O contato deste rel est inserido na l gica do fechamento do disjuntor e garantir o fechamento sincronizado o alarmes Tanto as vari veis anal gicas correntes tens es temperaturas como as digitais atua o de reles opera o de disjuntores podem ser usadas na fun o alarme Periodicamente medida que os dados anal gicos v o sendo recebidos a fun o alarme deve executar uma compara o para verificar se o valor medido est dentro dos limites inferior e superior especificados Antes de causar um alarme a vari vel deve ser tratada filtragem digital banda morta Dados digitais tamb m ativam as fun es alarme como por exemplo a atua o de um rel Ao ser detectada uma condi o de alarme um evento deve ser sinalizado em mem ria e ou em disco e ou impressora e ser armazenado numa lista cronol gica para indica o no v deo Esta fun o deve promover mecanismos para apresenta o e altera o de limites habilitar e criar l gicas de inibi o e reconheci
205. o do processo Este circuito est esquematizado na Fig 2 3 1 5 e utilizado quando se necessita converter uma vari vel digital em anal gica A informa o digitalizada geralmente codificada em BCD 8421 e a partir desta faz se a convers o para uma sa da anal gica Na sa da anal gica tem se esta mesma informa o em n vel de tens o correspondente ao valor bin rio colocado na entrada A B Conversor Digital C Anal gico DA D Vs Entrada Digital Sa da 7 BCD 8421 Anal gica Fig 2 3 1 5 Esquema do conversor D A O circuito apresentado na Fig 2 3 1 6 o mais simples dentre aqueles que efetua a convers o digital anal gica Trata se de um circuito que utiliza como componentes resistores e diodos apenas Nota recomenda se a leitura de 2 1 para maiores detalhes Sa da Anal gica Entrada digital nivel de tens o BCD 8421 Fig 2 3 1 6 Esquema do conversor D A b sico Na figura acima A o bit mais significativo Para se entender o funcionamento do circuito deve se lembrar que o n vel zero de tens o corresponde a zero Volts ou seja eq ivale a ligar o ponto ao terra e o n vel 1 de tens o corresponde a uma tens o pr determinada igual a Vc Outra considera o a se fazer que r o resistor no qual aparecer a tens o de sa da deve ser muito menor que R Quando houver n vel 1 em A e zero nas demais entradas nota o bin ria 10005 igual a 8 na nota o decimal ou seja 840
206. o e acionamento de sinais de carrier e a determina o da dist ncia do curto d Supervis o sinaliza o e medi o Esta fun o encontrada localmente e no centro de controle e consiste na apresenta o ao operador do valor das vari veis anal gicas do estado dos equipamentos gr ficos de valores no tempo gr ficos de tend ncias gr ficos na forma de barra etc O estado do equipamento inclui as indica es de aberto fechado e no caso de seccionadoras a indica o em movimento A indica o remota de estado de equipamentos sempre feita associada a diagramas unifilares onde tamb m indicada a permiss o ou n o de opera o de equipamentos bloqueios e interiravamentos e se este est em Opera o Local ou Remota em Autom tico ou Manual Para os transformadores deve ser sinalizada a posi o atual do tap e a disponibilidade de taps Para os grupos geradores s o sinalizados estado dos auxiliares do grupo estado de condi es pr partida acompanhamento dos est gios de partida e parada Para as comportas do vertedouro e tomada d gua al m das indica es Aberta Fechada Manual Autom tica Opera o Individual Conjunto deve ser indicada a posi o da comporta As medi es podem ser classificadas quanto a sua utiliza o em indicativa faturamento e registradora e Alarmes S o considerados na categoria de alarmes mudan a de estado de um contato abertura de dis
207. o instalado permite a posterga o de obras um benef cio reconhecido e quantific vel T g subsistema de atendimento da reclama o O benef cio deste subsistema automatizado a redu o de linhas telef nicas 196 e do contingente de atendentes S o benef cios reconhecidos por m a quantifica o dif cil face aos crit rios e hip teses a assumir h subsistema de liga o de consumidores Este subsistema agiliza o processo de liga o melhorando o atendimento e a imagem da empresa O benef cio de dif cil quantifica o Seu custo entretanto pequeno principalmente quando outras automa es j est o implementadas i subsistema de gerenciamento da constru o Este subsistema otimiza a constru o leva a menores tempos de comissionamento no final das obras e racionaliza o estoque de equipamentos e pe as O benef cio reconhecido e de dif cil quantifica o exceto o c lculo de volume do estoque j subsistema de apoio a manuten o Este subsistema permite otimiza o dos recursos materiais e humano na manuten o Seu benef cio reconhecido mas de dif cil quantifica o k benef cio global Ao comparar o custo e o benef cio subsistema por subsistema pode se chegar a dificuldade de justifica o da instala o de automa o Entretanto juntando as v rias fun es pode ser encontrado um compartilhamento de custo entre subsistemas tornando mais f cil a justificativa econ m
208. o m dulo e fase das tens es e corrente pode se proceder o c lculo das pot ncias e energias ativas e reativas por fase e total No caso de transdu o digital a aquisi o de dados precisa ser feita com resolu o da ordem de 1ms Em alternativa a efetuar diretamente as medi es pode se utilizar as informa es dos reles digitais Como estes est o continuamente fazendo as medi es das correntes e tens es m dulo 112 e fase pode se transferir por comunica o estas informa es a unidade central ou a unidade de aquisi o de dados e preceder a seguir o c lculo das demais vari veis pot ncias por exemplo Evidentemente ao optar por uma destas solu es deve se ter em mente a precis o que se deseja na medida e a coer ncia desta com os componentes dos equipamentos de leitura e com os transformadores de medida Para indica o ao operador a precis o n o necessita ser fina o mesmo n o acontecendo para medi o de faturamento Por esta raz o na Fig 4 3 3 indicou se um equipamento adicional especifico para o faturamento Com rela o a posi o do comutador tap esta medi o pode ser feita atrav s de leituras digitais de contatos ligadas ao mecanismo de acionamento dos taps ou atrav s de uma vari vel anal gica continua de tens o c prote es Num sistema de automa o de uma subesta o nova pode se considerar a utiliza o de prote o digital ou convencional Algumas empresas preferem
209. o por atua o no tap dos transformadores com comutador sob carga conex o desconex o de cargas reativas reatores capacitores Esta fun o pode ser implementada com dispositivos convencionais medindo a tens o e fazendo uma a o de controle no tap do transformador ou no disjuntor da carga reativa Entretanto sempre que se deseja um valor controlado diferente na carga leve ou carga pesada por exemplo precisa ser efetuado novo ajuste Nas subesta es de distribui o comum dispor de tap com comuta o sob carga nos transformadores bem como dispor de capacitores Os capacitores s o ligados por tempo de forma a estar conectado no hor rio da ponta corrigindo o fator de pot ncia da subesta o No sistema convencional muito dif cil coordenar esta a o com a movimenta o dos tapes J num sistema digital diferentes l gicas podem ser programadas como por exemplo ligar capacitor quando o cos fi est abaixo de certo valor movimentar os tapes para controle de tens o e usar a manobra de cargas reativas quando o tap chega no limite Al m do mais pode ser prevista a possibilidade do operador modificar o valor de ajuste ou mesmo o tipo de vari vel para refer ncia tens o fator de pot ncia fluxo numa linha etc em tempo real durante a opera o Quando na subestag o existem compensadores est ticos o controle destes pode ser feito via sistema digital atrav s de comunica o de dados O sistema d
210. ocolo Houve poca em que cada fabricante estabelecia seu pr prio protocolo Como resultado quando este equipamento deve ser substitu do por outro mesmo com as mesmas caracter sticas na camada f sica n o se consegue a comunica o pois os programas drivers est o preparados para receber os dados numa ordem previamente estabelecida diferente Esta dificuldade tem sido superada por iniciativa de rg os internacionais que procuram padronizar estes protocolos ou pelo fato de que algum protocolo tornar se t o comum de dom nio p blico que v rios fabricantes passam ent o a segui lo Em particular interessante mencionar o protocolo IEC 870 5 que define as regras para comunica o de equipamentos usadas na automa o de sistemas el tricos Em particular existem as aplica es espec ficas desta norma denominada IEC 870 5 101 que detalha a comunica o de um Sistema Central com uma UAC e a IEC 870 5 103 que detalha a comunica o de um computador com reles digitais 32 Um protocolo derivado desta norma IEC 870 5 o protocolo DNP que define a comunica o de um Sistema Central com uma UAC bastante utilizado nos EUA J a norma IEC 870 6 detalha a comunica o entre centros de controle Existem tamb m os protocolos padr o de mercado que por ser altamente difundidos s o usados por v rios fabricantes Neste conjunto pode se elencar o TCP IP usado na Internet e o MODBUS dentre outros Ao utilizar um d
211. olu o de um conflito detectado Dois m todos s o utilizados os Probabil sticos e os Determin sticos Os Probabil sticos os mais conhecidos e usados s o baseados na parada de emiss o em todas as esta es em conflito e por uma pol tica de desencadeamento das a es O m todo que d melhor resultado consiste em distanciar estas novas a es com um tempo diferente fun o do n mero de tentativas de emiss o do pacote correspondente Neste m todo n o h garantia para o sucesso da pr xima tentativa Os Determin sticos consistem em deixar uma esta o priorit ria continuar a emitir ap s detec o do conflito Estes m todos s o conhecidos como CSMA DCR Deterministic Collision Resolution 30 b2 Redes em anel Existem dois m todos principais para coordena o de acesso do anel o Quadro Vazio e Inser o de Registro Quadro vazio Os pacotes quadros de tamanho fixo ficam circulando entre as v rias esta es da rede havendo um bit que indica se aquele quadro est vazio uma esta o que deseja transmitir aguarda a passagem de um quadro vazio insere a mensagem no campo de dados do quadro e altera o bit de vazio cheio para cheio A esta o destinat ria ao retirar os dados do quadro volta a sinalizar esse bit como quadro vazio Inser o de registro Neste caso visualiza se a rede como contendo um conjunto de mensagens registros que est o circulando uma esta o que deseja enviar uma mensagem
212. omuns n o detectam este sistema mas receptores especialmente equipados podem decodificar a informa o FM um sistema de comunica o em um nico sentido como o sistema AM VHF alta frequ ncia O sistema utiliza ondas de r dio com frequ ncia entre 30 e 300 z Os sinais VHF possuem cobertura limitada e s o suscept veis a distor o de m ltiplos caminhos e a sombras UHF frequ ncia muito alta Esse sistema opera em frequ ncias de 300 a 1000 z Nos EUA a faixa de frequ ncia de 940 a 952 z autorizada para estas aplica es das concession rias O sistema UHF mais suscept vel a absor o atmosf rica distor es de m ltiplos caminhos e efeitos de sombras que o sistema de r dio em baixa frequ ncias Por outro lado esse sistema tem mostrado ser confi vel e menos sujeito a interfer ncias entre servi os concorrentes As taxas de transmiss o de dados neste tipo de comunica o podem ser da ordem de 9600 baud A propaga o dessas frequ ncias essencialmente direcional e por este motivo n o uma alternativa vi vel em reas montanhosas Microondas A comunica o por microondas emprega frequ ncias maiores que 1Ghz Seu uso em sistemas de automa o na distribui o n o comum exceto como liga o final entre UAC da subesta o e o COD isto se deve ao seu alto custo e complexidade de montagem do sistema com microondas Esse sistema n o se aplica a comunica o de m ltiplos pontos E uma te
213. onadores transformadores Nesta tela aparecem as medi es principais os estados dos equipamentos e um bot o que acionado mostra a rela o de todas as telas existentes no sistema Levando o cursor e clicando sobre o objeto linhas geradores Tc aparece a tela com as medi es correspondentes a este Como no sistema apresentado para subesta o cap tulo 4 pode se operar os disjuntores e chaves usando o mouse 210 File Edit Arange Tex Line Special Windows Help Runtime TELA GERAL Usina e SE Elevadora REGISTRO 1 REGISTRO 2 CAJATI FUNIL tm t I3 ua 8 0 MW i0 MW 0 MW A 0MW 0 MVAr 0 MVAr 0 MVAr 0 MVAr XJ XJ LH m 0 W 0 MW 0 Wa Fig 5 7 1 1 Tela geral usinas hidroel tricas Na Fig 5 7 1 2 mostrada a tela geral da subesta o 13 8 kV contendo 3 alimentadores e um transformador 13 8 33 kV e a linha 33 kV TELA GERAL SE 1 Barra Principal Barra de Transfer ncia L 0 W 0 A O MW TELAS Transformador Servi os Auxiliares Fig 5 7 1 2 Tela geral subesta o 13 8 kV e 33 kV 211 Nas Fig 5 7 1 3 a 5 7 1 7 aparecem os detalhes das medi es no v o de linha de gerador alimentador 13 8 kV e dos servi os auxiliares CA e CC Medi o LT1 BARRA 2 BARRA 1 Fig 5 7 1 3 Medi o nas linhas de 138 kV Medi o Gerador 1 Temperaturas i E A Geradi ini GERADOR 1 enrolamento n cleo m guia leo m guia me
214. onantes est o indicados na Fig 4 3 11 SII D SI L PA L D L E ST L2 D Permiss o para operar Sd L ST T1 D ST SI L E Nenhum outro bay _ Ligado a barra II SID Fig 4 3 11 Intertravamento de ST Examinando esta figura verifica se que preciso que nenhum outro circuito esteja ligado Barra de Transfer ncia II ver o ltimo bloco E preciso que D Sd estejam ligados ou seja o circuito L1 esteja em opera o primeiro Bloco E preciso que SI esteja aberta e SII fechada ou vice versa dois blocos E intermedi rios Se SII estiver ligada e SI desligada ent o o circuito L1 est ligado a Barra II e o fechamento de ST n o problema pois a tens o ser sempre nula em seus terminais caminho Sd D SII Se SI estiver ligada e SII desligada ST pode ser fechada se o v o de paralelo PA estiver fechado pois ent o a tens o nos terminais de ST ser sempre nula caminho Sd D SI PA D PA SII PA Note que ST operasse com PA aberto ela estaria manobrando a Barra II carga capacitiva podendo se danificar As condig es de PA aberto ou desligado PA D ou PA fechado PA L s o ditados pelos condicionantes da Fig 4 3 12 D PA L D PA D PA L PA D SIPA L T E SIPA D F ou SII PA L SII PA D Fig 4 3 12 PA aberto ou fechado i 4 manobra da seccionadora SI Na Fig 4 3 13 est o indicados os condicionantes para a opera o desta seccionadora Permiss o para manob
215. ormadas em pulsos de valor diferente de zero na sen ide positiva ao passar por um amplificador operacional e chegam a uma porta E A sa da desta porta um pulso proporcional defasagem entre Vel que integrado e comparado com uma refer ncia indicativa da defasagem 90 Na Fig 3 2 2 6 est apresentado o diagrama com os valores dos sinais em cada ponto do circuito e para diferentes defasagens entre V e l A Fig 3 2 2 6a representa a situa o de m xima atua o quando V e est o em fase Note se que o produto V corresponde a 6 unidades de rea 6u num per odo As Figuras 3 2 2 6b e 3 2 2 6c representam as situa es com defasagem de 90 Nestes casos o produto V corresponde a 3u que dever corresponder ao valor de ajuste de e Para ngulos maiores que 90 como aquele da Fig 3 2 2 6d 150 o valor de VI correspondente a 1u e portanto menor que e NOTA Precisa ser acrescentada na Fig 3 2 2 6 a condi o de que l 2 Imin para o rel operar no conversor de pulso ligado a l ou na sa da do rel V VE rs ye V ERCED Vi a I a ngulo V igual a zero V Vp r O omn try Vi A b ngulo V igual a 490 Fig 3 2 2 6 Formas de onda no rel de sobrecorrente direcional V a NE E ege ip Ei n Vi E b ngulo V igual a 90 V PLS E iL r _ og Vi A a ngulo V igual 150 ngulos de I em rela o V 09 909 909 1509 65 3 2 3
216. ormas de coleta selecion veis via console de opera o Essas formas de coleta podem variar quanto maneira de preencher a rea reservada ao registro de dados e quanto maneira de selecionar os eventos como por exemplo e para cada falta preencher a rea com dados de 30 ciclos e preencher a rea de dados coletados at o instante da confirma o da limpeza da falta ficando o resto dispon vel para faltas subsequentes e dividir a rea em n segmentos para o registro de n faltas Assim por exemplo pode se salvar em fun o do tamanho de cada evento programado Como eventos pode se ter mudan as s bitas de tens o di dt abertura do disjuntor corrente de sequ ncia negativa etc Todas as tabelas de dados criadas nesta fun o costumam possuir registro de tempo para correla o com a sequ ncia de eventos A oscilografia pode ser feita com aparelhos dedicados que tenham a adequada resolu o Dependendo da especifica o das frequ ncias que n o podem ser eliminadas da forma de onda original pode se obter a informa o para oscilografia de reles digitais Lembrar entretanto que na prote o digital as frequ ncias acima da nominal s o indesej veis via de regra e a tend ncia destes reles filtr las Pode se entretanto usar para oscilografia o sinal lido pelo rel antes de ser filtrado r interface homem m quina IHM Essa fun o implementa a intera o entre o operador e o processo el trico Ela repre
217. os de transdutores 2 5 Graeme J G Tobey G E Operational amplifiers design and applications New York McGraw Hill 1977 2 6 Santos J C Sensores opticos aplicados em sistemas el tricos de pot ncia Apostila EPUSP 1994 2 7 Fossa A J Rabak C S Del Branco Fo O Redes Locais Tecnologias e Arquiteturas monografia da disciplina PEA 883 EPUSP 1993 2 8 Tanenbaum A S Computer Networks 2 edi o Prantice Hall 1988 2 9 SEG Description of SEG RS 485 Interface Manual de produto SEG CAPITULO 3 3 1 Barros A E Sistemas de rel s para a prote o das linhas de transmiss o Separata da revista O Mundo El trico d cada de 60 3 2 Barros A E Reles de dist ncia e sua representa o no plano R X Separata da revista GE 1958 1959 3 3 Harowitz S H Phadke A G Power system relaying J Willey amp Sons 1992 3 4 INEPAR Guia de aplica es para rel s direcional de estado s lido 3 5 Brown Boveri Cat logo de prote es por rel s 3 6 IEEE Tutorial Course Computer relaying Publica o 79EH0148 7 PWR 3 7 Senger E C Prote o digital de sobrecorrente Tese de doutorado EPUSP 1981 BIBLIOGRAFIA 284 3 8 3 9 3 10 3 11 Mann B J Morrison F Digital calculation of impedance for transmission line protection IEEE PAS 90 n 1 Jan Fev 1971 pp 270 279 Ramamoorty M Application of digital co
218. os volt metros e frequ ncimetro Ligar Desligar sincronizador autom tico Variar estatismo do regulador de velocidade Abrir Fechar disjuntores dos servi os auxiliares Abrir disjuntores de grupo Abrir Fechar disjuntor de campo Rearme de reles de bloqueio Abrir Fechar comportas das tomadas d gua Abrir Fechar seccionadora e faca de terra do grupo obs 1 A sincroniza o n o prevista no modo Comando Local Manual 2 No Modo Local Autom tico s o previstos os comandos globais listados a seguir com algumas poucas exce es Comando Centralizado e Comando Remoto Est o previstos os seguintes comandos Partida do grupo Parada normal do grupo Parada de emerg ncia do grupo com e sem fechamento de comportas Sele o de modo de opera o Autom tico com sincroniza o sem sincroniza o Abrir Fechar disjuntores seccionadoras disjuntores dos servigos auxiliares e de campo acionar taps Aumentar Diminuir carga e tens o modo individual e conjunto Ajustar tens o de refer ncia dos reguladores Abrir Fechar limitador de carga Rearme dos reles de bloqueio Sele o de cada grupo para controle individual conjunto tens o e pot ncia Ajustar estatismo do regulador de velocidade NOTA A sele o dos modos Individual Conjunto para pot ncia ativa e reativa e os comandos para modo conjunto n o est o previstos para Controle Local Autom tico Comando das Comportas do Verted
219. ouro S o previstas as quatro modalidades de comando descritas bem como a opera o individual e conjunta das comportas Em Comando Local Manual a comporta pode parar em qualquer posi o A opera o na sele o Individual pode ser feito em Comando Local Manual ou Autom tico enquanto que na sele o em Conjunto s ser realizada com Comando Centralizado e Comando Remoto b Aquisi o de dados e atua o no processo A aquisi o de dados e atua o s o efetuadas pelas Unidades de Aquisi o de Dados e Controle UAC constituindo em Entradas digitais Sa das digitais Entradas anal gicas Sa das anal gicas Comunica o de dados As entradas digitais compreendem as informa es de estado de equipamentos aberto fechado para sinaliza o e intertravamento e os contatos de atua o das prote es quando convencionais para sinaliza o e sequ ncia de eventos Enquanto que para o primeiro conjunto aceit vel tempo de aquisi o com resolu o de 10 ms eventos lentos para o segundo conjunto eventos r pidos deve ser especificada resolu o de 1 ms incluindo neste segundo conjunto os contatos dos disjuntores Alguns eventos relacionados com o tempo grande lentos podem ser especificado com resolu o de at 1 segundo Deve ser prevista a sincroniza o de tempo das UAC SOE de forma que o erro de tempo entre eventos datados em diferentes UAC SOE seja inferior a um valor espec
220. pera o Comando Remoto De forma a possibilitar o comando pelo COR COS o sistema pode ser concebido para incluir Controle Remoto Para tal o sistema digital da usina deve estar ligado por telecomunica o com o COR COS permitindo assim que os comandos ativados nos COR COS sejam realizados na usina a2 Comando dos disjuntores e seccionadoras usina subesta o e servi os auxiliares previsto o comando nos modos anteriormente descritos Comando Local Manual Comando Local Autom tico Comando Centralizado e Comando Remoto Nos tr s ltimos casos o acionamento s poss vel se a l gica de intertravamento permitir e adicionalmente no caso de disjuntor quando a l gica de sincronismo permitir e quando os reles de bloqueios n o estiverem acionados a3 Comandos relativos aos transformadores Estes comandos consistem no acionamento da ventila o for ada em transformadores de for a e no acionamento do comutador quando este previsto para opera o sob carga Estes comandos aparecem nos quatros modos anteriormente descritos a4 Comandos do grupo gerador turbina transformador elevador tomada d gua Comando Local Manual e Comando Local Autom tico De forma a permitir estes comandos s o instalados pr ximos entre si os quadros locais e as UAC correspondente a comporta da tomada d gua turbina e seus auxiliares geradores transformador elevador e comando do seccionador de isolamento deste grupo para a subestag o
221. presentado um arranjo de dupla barra principal e transfer ncia A v o de paralelo Sa transfer ncia POE DP 81 ST D1 transfer ncia T S2 SP1 SP2 Principal P1 Principal P2 Fig 4 2 3 Arranjo da barra dupla principal e transfer ncia Neste arranjo o circuito L1 poder estar ligado em um das barras P1 P2 e para a manuten o de D1 deve se transferir o circuito para a barra de transfer ncia e disjuntor DP Este arranjo considerado complicado e normalmente substitu do pelo arranjo da Fig 4 2 4 com uma barra a menos e que tem praticamente as mesmas fun es e facilidades Os arranjos indicados em 4 2 4a e 4 2 4b tem as mesmas fun es por m o esquema b utiliza uma chave a menos sendo pois mais econ mico mas com opera o um pouco mais complicada PIT PT a 5 chaves b 4 chaves Fig 4 2 4 Barra principal e principal transfer ncia Todos estes arranjos discutidos como visto utilizam um disjuntor por circuito Na Fig 4 2 5 est apresentado o arranjo de barra dupla e disjuntor duplo x do a circuito P Da la Zu Db Fig 4 2 5 Arranjo barra dupla disjuntor duplo Este arranjo o que apresenta maior confiabilidade por m o mais caro No caso de defeito no circuito 1 deve se abrir os disjuntores Da Db Na ocasi o de manuten o de um disjuntor Da por exemplo o circuito permanece ligado a barra pelo outro d
222. quilo bits por segundo dist ncia m xima recomendada 50 p s 15m O padr o RS 422 um padr o de comunica o diferencial para linhas balanceadas unidirecional de forma a permitir a conex o de 1 transmissor a at 10 receptores com as seguintes caracter sticas principais sinal de sa da nas faixas 2 V a 6 V e 2 V a 6 V 0 4 V m nimo de sinal diferencial limites de 10Mbit para dist ncias de at 40 p s 13m ou ent o dist ncia m xima de 4000 p s 1300m para velocidades de at 100 kbps O padr o RS 485 uma extens o do padr o RS 422 com o objetivo de permitir a implementa o de redes onde poss vel interligar at 32 transmissores e at 32 receptores no mesmo par de fios de comunica o sendo que s o mantidas todas as especifica es f sicas do padr o RS 422 2 5 2 Conceitua o de redes O termo Rede de Computadores tem sido utilizado para designar a interconex o de computadores aut nomos ou seja computadores que executam programas independentes Tendo em vista as v rias configura es previstas para as redes de computadores suas finalidades caracter sticas e as dist ncias entre equipamentos comum classificar se as redes como sendo a Rede de rea Local LAN Local Area Network s o aquelas que t m at poucos quil metros de extens o taxa de transmiss o de dados de alguns Mbps s o em geral particulares propriet rias de uso restrito estando in
223. r 2 cujo movimento modifica o entreferro de uma bobina parte de um circuito oscilador 3 e varia a imped ncia da bobina pela varia o da sua relut ncia A varia o da sua indut ncia faz variar a frequ ncia do circuito oscilador e uma corrente de compensa o ent o produzida por um conversor frequ ncia corrente no amplificador de controle 4 Esta corrente muda de valor at que o eixo medidor entre em repouso ou seja at que um estado de equil brio seja atingido onde os torques A e B s o iguais compensando um ao outro A corrente do amplificador 4 ent o proporcional pot ncia de entrada 1 Elemento medidor tipo indutivo 1 2 Haste sensora 3 Bobina sensora 4 Amplificador conversor frequ ncia corrente 5 Sistema de compensa o Fig 2 4 3 3 Princ pio de opera o b sica de um transdutor din mico Transdutor Est tico Eletr nico V rios m todos s o conhecidos para medi o de pot ncia el trica por meios eletr nicos A escolha de um m todo espec fico determinada pelos requisitos de precis o e varia o da caracter stica do dispositivo Alguns dos mais importantes s o e Multiplicador Hall e Ponte Multiplicadora e Aplica o do Efeito Gaussiano Aplica o de transistores de efeito de campo FET Multiplicadores de quatro quadrantes ou multiplicadores de duas par bolas Aplica o de componentes eletr nicos com curvas de caracter sticas quadr ticas Multiplicadores t
224. r es 802 3 do IEEE geralmente descreve uma sinaliza o CSMA como a do padr o Ethernet usada em diversos sistemas de fia o O nome 10 Base T indica uma velocidade de sinaliza o de 10 megabits por segundo um esquema de sinaliza o por banda base e uma fia o de par tran ado em uma topologia f sica em estrela O apelo te rico do padr o 10 Base T que oferece aos gerentes de redes locais a op o de usar a fia o telef nica j instalada poupando problemas e custos de instala o No entanto a maioria das organiza es n o possui uma quantidade de fios de boa qualidade capazes de suportar uma instala o de rede e os respons veis pelo planejamento de redes locais sempre acabam decidindo que devem utilizar mais fios Por outro lado a tecnologia de fios de par tran ado ao contr rio das alternativas Ethernet coaxiais e Token Ring com fios blindados de par tran ado j familiar aos t cnicos que est o nas equipes Para o gerente de uma rede a maior vantagem potencial de uma instala o de fios 10 Base T vem do esquema de fia o em estrela que oferece gerenciamento centralizado e confiabilidade b Token Ring O subcomite 802 5 da IEEE com uma lideran a expressiva de representantes da IBM desenvolveu um conjunto de padr es que descreve uma rede com passagem de fichas em uma topologia l gica em anel 35 A estrutura da Token Ring base da arquitetura de redes local e remota da IBM A empresa ofer
225. r a extens o ou encurtamento da sua zona Por exemplo referindo se a Fig 3 2 6 6 o rel R3 ao detectar um curto pr ximo a si pode enviar um sinal por carrier ao rel R1 para que este estenda sua zona para 120 antes do tempo t2 Isto faz com que o tempo de abertura do disjuntor 1 seja menor para esta condi o e prote o completa de linha Na Fig 3 2 6 7 apresenta se um conjunto destas protec es 230 00 115 113 V N3 vs CARRIER PARA 87B SUBTEN AO Fig 3 2 6 7 Prote o de linha 21P 21S prote o de dist ncia prim ria secund ria 27 prote o subtens o 67N prote o direcional de terra 59 prote o de sobretens o 51BF prote o de falha do disjuntor 82 70 3 3 PROTE O DIGITAL OU NUM RICA S o abordados neste item uma introdu o aos seguintes t picos reles digitais prote o digital de linhas prote o digital de geradores prote o digital de transformadores 3 3 1 Prote o digital A refer ncia 3 6 cont m uma an lise global did tica da prote o digital e nela est baseado este texto a diagrama funcional de blocos Entende se por prote o digital ou num rica aquela executada por um dispositivo eletr nico denominado rel digital cujo diagrama funcional de blocos est indicado na Fig 3 3 1 1 REDUTOR DE SINAL SAMPLE AND HOLD MULTIPLEX CONVERSOR A D FILTRO DIGITAL FILTRO ANAL GICO SA DA DIGITAL L
226. ra Fechamento autom tico das comportas atrav s de lei l gica localizada no Centro de Controle baseada na medi o de n vel do reservat rio e de informa es de pluviometria Abertura Fechamento Conjunto comando Aumentar Diminuir Abertura Fechamento Individual comando Aumentar Diminuir Obs A ltima fun o pode tamb m ser executada no modo Local Manual I Sincroniza o A sincroniza o de geradores ou linhas pode ser feita utilizando um carro m vel de sincroniza o acopl vel ou automaticamente atrav s do rel de sincronismo sincronizador autom tico que permite o fechamento do disjuntor desde que satisfeitas as condi es de igualdade de tens o e frequ ncia entre os dois extremos do disjuntor Para cada linha ou grupo no quadro local existe uma chave seletora para sincroniza o manual ou autom tica No carrinho de sincroniza o deve existir a chave de sincroniza o com as posi es ligada ou desligada Na posi o manual o comando do disjuntor poss vel sob qualquer condi o cabendo ao operador observar as condi es AV Af 0 Na posi o autom tica o comando do disjuntor s poss vel se o dispositivo de verifica o de sincronismo permitir ou autom tico atrav s do sincronizador dos grupos que ajusta AV e Af atuando nos reguladores Normalmente s o previstas a sincroniza o entre uma linha e um barramento um gerador e um barramento ou entre os barramentos pr
227. rado Fig 2 4 3 9 Sinais do transdutor de frequ ncia d transdutores de fator de pot ncia 2 4 Ao transdutor de fator de pot ncia s o ligados os sinais de tens o e corrente Cada um destes sinais passa por um circuito que gera uma onda de pulsos Os pulsos gerados pelos detetores do circuito de corrente e tens o s o combinados resultando em um pulso de largura proporcional defasagem entre a tens o e a corrente Fig 2 4 3 10 Pulso Pulso composto Fig 2 4 3 10 Sinais do transdutor de fator de pot ncia e outros transdutores Existem transdutores que funcionam dentro do princ pio da varia o da resist ncia de um elemento Esta varia o de resist ncia pode aparecer por v rios processos como por exemplo a varia o de temperatura ou varia o de esfor o mec nico esticando um fio Se a esta resist ncia estiver aplicada uma tens o aparecer uma corrente proporcional varia o de resist ncia e portanto grandeza que provocou esta varia o Se este valor de varia o de corrente for pequeno preciso amplific lo para posterior leitura f transdu o digital Este termo transdu o digital refere se ao processo de medi o de grandezas el tricas atrav s de amostragem de sinais Os valores instant neos de tens o ou corrente s o lidos com uma certa frequ ncia de amostragem 8 a 12 vezes por ciclo da onda de tens o ou corrente Atrav s de t cnicas de an lise do tipo Fou
228. rador e um novo passo come ado ap s confirma o por este sequ ncia autom tica passo a passo Algumas destas seq ncias aplic veis no exemplo aqui em discuss o s o nos servi os auxiliares CA CC Fig 4 3 4 4 3 5 ligar o paralelo das barras S3 SS5 quando um alimentador for desligado por exemplo abertura de SI ou abertura de SS4 partida do diesel de emerg ncia at o fechamento de S6 quando n o for poss vel estabelecer a tens o pelas demais fontes do servi o auxiliar CA transfer ncia de disjuntor Fig 4 3 1 com um nico comando via teclado acionando a abertura e fechamento das v rias chaves e disjuntores e transferindo a prote o A opera o autom tica de desligamento das chaves Sd ST SIL quando da ocorr ncia de disjuntor preso j mostrada no item anterior uma sequ ncia autom tica de chaveamento k monitora o de sobrecarga em transformadores Os transformadores de transmiss o s o especificados para uma pot ncia aparente nominal S Esta especifica o estabelece tamb m a temperatura ambiente m dia T no local onde ele ser instalado O fabricante projeta o transformador volume de ferro e cobre de forma que na condi o S T a temperatura do ponto mais quente HS seja a nominal por exemplo de 98 C Desta forma se o transformador trabalha sempre com S T nominais ele estar nesta temperatura e a taxa de degrada o do seu isolante tal que leva a uma vida til nom
229. rados na tela e em relat rios impressos agrupados por categoria chamando a aten o para um subconjunto dos primeiros mais importantes Usa se diferentes cores e o cintilhamento para identificar alarmes seu reconhecimento pelo operador alarme sem cancelamento reset alarmes persistentes f Seq ncia de eventos Para aux lio a engenharia est previsto a fun o sequ ncia de eventos compreendendo a listagem em tela e em relat rio por impressora da sequ ncia de ocorr ncia de mudan a de estados com os respectivos instantes de atua o hora minuto segundo milisegundo Quando esta sequ ncia de eventos incluir a atua o das prote es el tricas preciso que a aquisi o dos dados seja feita com resolu o r pida de um milisegundo por exemplo e que os tempos das v rias unidades de aquisi o de dados sejam especialmente sincronizados 9 Intertravamento e bloqueios Esta fun o est alocada nas UAC ou em alguns casos especiais em pain is de reles auxiliares pr prios de certos equipamentos Consiste em permitir ou inibir uma a o em fun o de condi es pr existentes avaliadas atrav s de l gica bin ria Exemplos desta fun o s o opera o de seccionadoras nas subesta es pr condi es na partida de geradores acionamento de bombas e outros equipamentos auxiliares No caso de atua o de prote es normalmente ocorre o acionamento de reles de bloqueio que impedir o o retorno
230. ran ados cobertos por uma l mina de prote o O comprimento m ximo do cabo entre o Hub e o ponto de conex o do n da rede n o pode exceder 45 metros Os cabos s o conectados ao Hub atrav s de um conector especial que requer uma certa experi ncia para ser instalado no cabo 36 poss vel instalar um dispositivo especial que permite o uso de fios de par tran ado sem blindagem no cabo que sai da placa adaptadora da rede local Por m esta t cnica n o recomendada pois existem ind cios de problemas causados por interfer ncia el trica absorvida atrav s dos cabos de par tran ado sem blindagem c Token Bus Trata se de um padr o de rede ligada em barramento multiponto porem com l gica de anel e usando o sistema de passagem de fichas 802 4 d FDDI Fiber Distributed Data Interface O comit IEEE 802 6 est desenvolvendo um padr o a solu o tecnicamente ideal para as MAN ou redes metropolitanas O comit IEEE 802 6 trabalha em um padr o denominado DQDB Distributed Queue Dual Bus A topologia DQDB inclui duas conex es de cabo paralelo geralmente cabos de fibra ptica conectando cada n com frequ ncia um roteador de um segmento de rede do sistema Esse sistema dual de cabos oferece alta confiabilidade e altas taxas de sinaliza o geralmente em torno de 100 megabits por segundo Cada anel do cabo independente e transporta pequenos pacotes de 48 bytes em torno do anel de um n ao outro n Em ins
231. rar SI Fig 4 3 13 Intertravamento de SI Verifica se que se D SII estiverem abertos n o passar corrente por SI se SII e PA estiverem ligados com ST aberta n o haver perigo pois a tens o em SI nula caminho SII PA quando houver falha do disjuntor D a opera o do rel apropriado causar abertura autom tica de SI Na Fig 4 3 14 est o indicados os condicionantes i 5 manobra de seccionadora SII D D SrD ST D Permiss o para manobrar SII SII L nada ligado ao barramento II ST L2 e ST T1 PA L Falha disjuntor Sinal para abrir rel Fig 4 3 14 Intertravamento de SII O bloco E mais em baixo da figura indica os condicionamentos para ac o de abertura autom tica de SII Os blocos E mais a esquerda e acima na figura se juntam numa op o OU e indicam O superior aus ncia de corrente por SII O inferior potencial zero sobre SII via v o de paralelo O bloco E central obriga que nenhum outro circuito esteja ligado no barramento Il i 6 manobra de SI PA SII PA Estas chaves podem ser manobradas desde que D PA esteja aberto j seq ncia autom tica de chaveamentos Nos sistemas digitais principalmente podem ser planejadas as seq ncias de operag es para atingir um objetivo final Neste caso o sistema executa automaticamente os passos necess rios Alternativamente pode ser estabelecido que a cada passo executado seu fim seja indicado ao ope
232. rcuito e l4 uma corrente proporcional a tens o E portanto o conjugado C ser C KEIsenA onde A o ngulo de e uma das componentes decomposta de E d reles diferenciais 87 Numa unidade de disco pode se compor dois fluxos de forma que o conjugado de opera o seja produzido pela diferen a de duas correntes e o conjugado de freio pela soma destas correntes resultando num rel diferencial A Fig 3 2 1 3 indica esquematicamente este rel Vo f l 2 Fig 3 2 1 3 Rel diferencial e rel de dist ncia 21 A representac o esquem tica de dois destes reles 3 2 est indicada na Fig 3 2 1 4 a b 58 opera ao travamento travamento opera o E I I polariza o E a Imped ncia b mho Fig 3 2 1 4 Rel de dist ncia 59 No caso da Fig 3 2 1 4a o conjugado de opera o k enquanto que o de freio k E O contato fechar quando C k k E gt 0 E k Z lt gt I k Por outro lado E I a imped ncia R JX vista do ponto onde est o rel A representa o deste rel no plano R X est indicada na Fig 3 2 1 5 Bloqueio e Fig 3 2 1 5 Rel de imped ncia importante notar que os pontos no terceiro quadrante correspondem a condi es em que as correntes est o fluindo no sentido contr rio em rela o aos pontos do primeiro quadrante Na Fig 3 2 1 4 b os torque s o produzidos por diferentes grandezas Generalizando o rel da Fig 3 2 1 4 b
233. reco que pode ser separado em duas parcelas a primeira devido a energia n o vendida preju zo da concession ria valorizada em Ci US kWh a segunda devido ao custo social da energia perda da produ o seguran a preju zo da comunidade etc valorizada em C2 US kWh Can Etotai C1 C2 US ano Em geral adota se para C o custo de venda do kWh pela concession ria embora parte da energia n o fornecida naquele momento de defeito seja consumida depois banho por exemplo A segunda parcela C2 depende do local e tipo do consumidor e pode por isto ter valores diferentes dependendo da situa o 279 ANEXO 4 INFLU NCIA DA AUTOMAC O DE REDES SSC NO PLANEJAMENTO DA DISTRIBUIC O CRIT RIOS DE SOCORRO ENTRE TRANSFORMADORES AT MT 280 1 PRELIMINARES O crit rio adotado por algumas concession rias prev que no caso de perda de um transformador AT MT o socorro seja feito apenas pelos demais transformadores da mesma subesta o aceitando entretanto uma certa sobrecarga nestes transformadores que continuam em opera o Seja por exemplo uma rea com tr s subesta es cada uma com ni transformadores de pot ncia Si cada um e com pot ncia de ponta P na subesta o No caso do socorro vir pelos transformadores da mesma subesta o apenas ao sair um transformador da subesta o i e admitindo se uma sobrecarga F dos demais transformadores desta subesta o deve se ter crit rio de emerg ncia F ni
234. reles de prote o precisam coletar dados com resolu o menor que 1 ms ou seja a cada 1 ms devem coletar os valores de tens es e correntes em todas as fases Precisam tamb m neste intervalo de tempo filtrar os sinais de entrada e process los para decidir sobre exist ncia ou n o de defeito Os equipamentos de oscilografia precisam reproduzir as formas de onda incluindo algumas harm nicas Dependendo das harm nicas de interesse ele precisa coletar os dados das vari veis exemplo tens o e corrente com frequ ncia n mero de vezes por ciclo alta Assim se desejado conhecer a participa o da 10a harm nica a frequ ncia de amostragem deve ser superior a 1200 Hz 2x10x60 ou seja deve colher 20 amostras por ciclo de 60 Hz portanto a resolu o ser de 0 8 ms Os equipamentos de intertravamento s o semelhantes s UAC contendo t o somente entradas e sa das digitais al m de CPU e mem ria As UAC podem abrigar grande n mero de pontos entradas sa das dependendo da aplica o Para geradores de usinas hidroel tricas por exemplo chegam a ter mais de 500 pontos As vezes a UAC tem que atender especifica es para ler algumas entradas digitais com resolu o de 1 ms e outros com resolu o mais lenta de 10 ms Neste caso pode resultar que o fabricante venha optar por dividir a UAC em duas ou mais partes com processadores separados Para UAC de grande porte alguns fabricantes apresentam como solu o uma arquitetura
235. rente de tempo definido 50 Refer ncia Filtro Resistor Retificador Filtro Comparador Atraso Fig 3 2 2 1 Rel est tico de sobrecorrente de tempo definido 50 A corrente do secund rio do TC passa por um filtro e por um resistor sobre o qual aparecer uma tens o Vn proporcional corrente Esta tens o Vn passa por um retificador de onda completa e depois por outro filtro resultando a tens o V Este valor de tens o Vr comparado com a tens o de refer ncia er Quando V for maior que e na sa da do amplificador operacional aparecer um pulso que a seguir passa por um circuito de atraso Na Fig 3 2 2 2 est o apresentadas as formas de onda nos v rios pontos do circuito do rel 62 I Vr P P tempo Fig 3 2 2 2 Formas de onda em v rios pontos no rel est tico b rel de sobrecorrente direcional Conforme visto no item 3 2 1 Fig 3 2 1 2 se no rel de sobrecorrente for ligada uma tens o e uma corrente o rel ter uma caracter stica direcional Projetando o de forma que o conjugado m ximo ir aparecer quando a tens o e a corrente estiverem em fase e desde que a corrente supere o valor Imin neste caso o semi plano de opera o ser aquele indicado na Fig 3 2 2 3 Opera o Fig 3 2 2 3 Semi plano de opera o do rel de sobrecorrente direcional 63 preciso selecionar agora quais os vetores de tens o e de corrente a serem ligados no rel Para tal refira s
236. rese prote o religamento senta o de eventos registro de eventos regula o de tens o sincroniza o poA 1ms 10 ms 100 ms 1s 10s 100s I v instant neos I v eficazes Fig 4 1 1 Fun es e seus requisitos de tempo Dependendo do requisito de tempo deve se coletar o valor instant neo ou valor eficaz da vari vel com maior ou menor velocidade podendo justificar equipamentos dedicados para as fung es mais r pidas No texto que se segue ser o descritas as fun es de uma subesta o tendo como exemplo um tipo dela para melhor entendimento Antes porem ser o apresentados os v rios tipos de arranjo de subesta es utilizadas 4 2 ARRANJOS DE SUBESTA ES A denomina o arranjo usada para as formas de se conectarem entre si as linhas transformadores e cargas de uma subesta o O arranjo mais simples barra singela disjuntor singelo est indicado na Fig 4 2 1 linha A seccionadora faca de terra disjuntor linha transformador a Barra nica a Barra seccionada A Fig 4 2 1 Arranjo barra singela disjuntor singelo diagrama unifilar O disjuntor permite abrir ou fechar o circuito com carga As seccionadoras n o podem operar com carga assim elas s o abertas ap s aberto o disjuntor e s o instaladas para isolar o disjuntor para sua manuten o A faca de terra operada quando a linha est desenergizada e serve para prote o contra liga o indesejada da linha pelo outro
237. reservada para indica o de alarmes para o bot o de reconhecimento dos alarmes e para as teclas de chamada do menu de sele o de outras telas O menu de sele o de outras telas ao ser pressionado provoca o aparecimento de um segundo n vel de menu onde s o apresentadas op es de outras janelas teis a opera o da subesta o conforme pode ser observado na Fig 47 32 L1 1380 kV L2 138 0 kV Vor 13 8 kV Cancela Reconhece Alarmes 130 A tela principal apresenta ainda bot es Ti Ci e Bi que possibilitam alternativamente ao menu a ativa o de janelas com detalhes espec ficos dos equipamentos O telecomando de um disjuntor pode ser efetuado por qualquer uma das telas em que ele esteja representado bastando para isto posicionar o cursor do mouse sobre o equipamento e pressionar sua tecla Esta opera o provoca o aparecimento de uma janela superposta tela existente com bot es que possibilitam a opera o de abertura ou fechamento do equipamento a ser telecomandado Fig 4 7 3 3 L1 138 0 kV L2 138 0 kV Vbr 13 8 kV Reconhece Alarmes F3 Fig 4 7 3 3 Opera o de telecomando 131 No momento em que selecionada a opera o de telecomando a ser efetuada ativada a fun o intertravamento para verificar a viabilidade da opera o exibindo mensagem de alarme e abortando a em caso que a mesma n o possa ser concretizada As medi es realizadas atrav s de tran
238. rier discreta ou outras o m dulo e a fase da grandeza amostrada s o calculados De posse destes valores de m dulos e fases para as tens es e para a correntes pode se ent o calcular as pot ncias fator de pot ncia e outras grandezas Neste ponto importante comentar que os transdutores convencionais n o digitais possuem uma constante de tempo da ordem de 100 a 200 ms ou seja dada uma varia o em degrau na entrada o valor de sa da estabiliza no valor final ap s 300 a 600 ms 3 constantes de tempo Isto faz com que os transdutores n o sejam adequados para aplica es onde se desejam tempos r pidos de resposta Em alguns destes casos a transdu o digital pode ser a solu o 2 4 4 Transformadores de instrumenta o eletr nicos transformadores pticos de tens o e corrente 2 6 A designa o transformadores de instrumenta o eletr nicos se aplica a um arranjo consistindo de sensores prim rios de tens o e corrente que se conectam por um sistema de transmiss o de sinais a um conversor secund rio que produz uma quantidade a ser medida proporcional prim ria Dentro desta designa o gen rica encontram se os transformadores pticos de tens o e corrente que se caracterizam por terem um sensor prim rio do tipo ptico ou seja um cristal que sobre a influ ncia de uma corrente ou tens o modifica suas caracter sticas com rela o passagem de luz por ele A Fig 2 4 4 1 mostra um diagrama de blocos destes
239. riormente LOCAL LOCAL MEC NICO LOCAL EL TRICO REMOTO REMOTO UAC REMOTO CENTRALIZADO REMOTO DISTANTE Adicionalmente utilizam se as siglas AUTO MANUAL autom tico manual para definir a forma de atua o de certos controles Esta nomenclatura ser adotada neste texto Os seguintes comandos e controles aparecem numa subesta o Opera o de disjuntores Opera o de seccionadoras e chaves Sele o de controle AUTO MANUAL Sele o da localiza o LOCAL REMOTO em suas v rias alternativas Bloqueio desbloqueio de opera o de disjuntores Bloqueio desbloqueio de reles inclusive religamento Movimenta o do comutador sob carga Sele o de sincroniza o Transfer ncia de prote o Valor de refer ncia de reguladores e controladores locais Os comandos e controles as vezes at contradit rios podem ser originados simultaneamente de locais diferentes A ordem a ser obedecida ser aquela definida pela posi o de chaves seletoras 117 instaladas nos v rios locais Assim podem ser utilizadas para a priorizac o de obedi ncia as chaves de duas posi es LOCAL DISTANTE localizadas em diferentes pontos A chave utilizada junto ao equipamento na posi o LOCAL define que o comando controle s poder ser iniciado mecanicamente ou eletricamente do painel do equipamento na posi o DISTANTE o comando passa a ser feito do n vel hier rquico imediatamente superior no caso
240. rir cancelar intertravamento e help Se o operador executar uma manobra cujo intertravamento n o nos permite a execu o aparece uma mensagem indicando a proibi o Ele deve pois repetir a opera o por m na janela ele deve desta vez acionar o bot o intertravamentos help Aparece ent o o menu help onde pode se examinar os condicionantes de opera o de todas as chaves Fig 5 7 1 9 e Fig 5 7 1 10 Intertravamento 1 x BARRA 2 BARRA 1 Fig 5 7 1 9 Op es de ajuda intertravamentos 215 Intertravamento 1 01 SECIONADORA PA ABERTA SECIONADORA PB ABERTA DISJUNTOR DP ABERTO SECIONADORA COMANDO 01 LB FECHAD SECIONADORA SECIONADORA ou 01 LA D1 LE ABERTA LIBERADO TODAS AS CHAVES A ABERTAS Fig 5 7 1 10 Exemplo de intertravamento b Prote es Nesta parte do projeto a tela inicial Fig 5 7 1 11 contem o unifilar da usina e ao lado de cada v o uma l mpada que ao mudar de verde para vermelha indica atua o de um rel Posicionando e clicando o mouse sobre o v o aparece a tela com os reles existentes no v o e cores indicando o estado dos reles Elle Edit Arange Tex Line Special Windows Help Runtime TELA DE PROTE O GERAL x REGISTRO 1 REGISTRO 2 CAJATI FUNIL un L2 L3 ua i is Tela de alarmes s 7 7m 5 id d F VN BARRA 2 D D 345kV
241. rmicos Multiplicadores logar tmicos Multiplicador Mark Space Apenas alguns deles ser o aqui descritos a t tulo de exemplo Multiplicador por efeito Hall O sensor baseado em efeito Hall consiste numa pastilha de material semicondutor Antimoneto de Indium na forma de um paralelep pedo 6 faces Entre duas faces opostas aplica se a tens o V atrav s de uma resist ncia R e em outras duas o fluxo B produzido por uma corrente l conforme indicado na Fig 2 4 3 4 AY vo RB Amplificador Kua Sensor Hall Fig 2 4 3 4 Sensor de efeito Hall No terceiro par de faces opostas aparecer uma tens o proporcional ao produto B i Como i V ReB Kb I resulta Up Kh B Kh Kb l V R K P Notar que Un um sinal proporcional a pot ncia instant nea Deste sinal deve se extrair o seu valor m dio VI cos fi O n vel de Uh normalmente baixo e precisa ser amplificado como indicado na figura Multiplicador Mark Space Este tipo de multiplicador um dos mais utilizado para transdu o de pot ncia Na Fig 2 4 3 5 est esquematizado o seu princ pio de funcionamento Atrav s de um circuito eletr nico gera se o trem de pulsos como indicado na parte inferior da Fig 2 4 3 5 A largura do pulso gerada em propor o ao fator k1U4 mark space enquanto que a amplitude feita proporcional a k2U2 positivo durante o per odo Ta e negativo no per odo Tb Segue se que o valor m
242. ro antialiasing Lembrando que para prote o na maioria dos casos interessa apenas a frequ ncia fundamental do sinal segue se que a amostragem n o precisa ser elevada Por exemplo uma amostragem de 12 por ciclo combinada com um filtro Butterworth de primeira ordem com wg ajustado para a 5 harm nica produz bons resultados Neste caso as frequ ncias maiores que 180 Hz 39 j sofrem atenua o e as frequ ncias acima da 7 estar o eliminadas O sinal bem reproduzido pela taxa de amostragem at a 6 harm nica Al m da caracter stica de velocidade outro aspecto importante do conversor A D a resolu o nominal Um conversor de 12 bits consegue uma discretiza o valor do bit menos significativo na sa da do conversor D A de 2712 1 4096 0 0002 ou 0 02 do sinal total Analogamente tem se que conversores de 4 8 16 bits apresentam resolu o nominal de 6 2 0 4 0 0015 Costuma se tamb m definir para os conversores A D a sua resolu o til ou seja a quantidade de bits realmente utilizadas para a faixa da medida Pode ocorrer por exemplo que os ajustes s o feitos para que a faixa entre o valor m nimo e m ximo de uma temperatura seja coberta por 10 bits do conversor de 12 bits Segue se portanto que a resolu o til ser menor que a nominal Finalmente importante definir a precis o do conversor que expressa o valor do resultado real obtido em rela o ao teoricamente esperado Os pr xi
243. rota o at o gerador chegar pr ximo da tens o nominal Am quina est pronta para o processo de sincroniza o Nas figuras 5 4 1 2a at 5 4 2 2g est o mostrados os diagramas l gicos desta fun o Perda de carga na grade normal Disjuntor de deriva o de servi os auxiliares aberto Vaz o press o da gua de veda o do eixo normal Veda o auxiliar desaplicada Press o de ar de frenagem normal Tanque de press o sist de regula o com press o normal Reservat rio inferior de lubrifica o com nivel leo norma Mancal guia turbina com n vel de leo normal Mancal guia gerador com n vel de leo normal Mancal de escora com nivel de leo normal ravas manuais do distribuidor desaplicadas Comporta de tomada de gua aberta Ajuste ref rencia regulador tens o valor nominal sem carga Ajuste ret rencia regulador velocidade valor nominal sem carga Reguladores de tens o e velocidade em autom tico Disjuntor de grupo aberto eccionadores SA 01 ou SA 02 e SA 03 fechadas Q Rel s de bloqueio atuados Q Fig 5 4 1 2a Pr condi o de partida 181 CONVEN CIONAL PR CONDI O DE PARTIDA SATISFEITA Fig 5 4 1 2b Consist ncia do modo de selec o com o comando Rele de parada atuado Rel de bloqueio atuado Fig 54 1 2c Interrup o da partida por prote o Rel 4X energizado selo Comando compativel Rel mestre de partida 3A Interrupc o Fig 5 4 1 2d Rel
244. rrente acima do m nimo de movimenta o do disco Esta unidade denominada de tempo fixo e serve para coordenar a opera o dos reles de sobrecorrente 56 Na codifica o ANSI o n mero 50 atribu do a esta fun o exercida pela unidade de tempo fixo enquanto que para a de tempo inverso atribu da a numera o 51 Notar que um solen ide pode tamb m ser usado como rel de sobrecorrente b rel de sobretens o 57 e subtens o 27 o mesmo rel de sobrecorrente de tempo fixo por m na sua bobina aplicada a tens o com um elemento passivo em s rie resist ncia reat ncia para limita o da corrente c rel de sobrecorrente direcional 67 Consiste num disco ao qual s o aplicados dois fluxos proporcionais s correntes l4 lo que produzem um torque dado pela equa o C K Il l sen A onde A o ngulo entre l4 e lo O conjugado ser m ximo quando A for 90 sendo positivo para A entre 0 90 180 e negativo para A entre 180 270 360 caracter stica direcional As vezes deseja se que este conjugado seja m ximo em situa o diferente de 90 entre os dois componentes Para isto basta passar uma das correntes por um circuito paralelo composto por resist ncia e capacitores e injetar na bobina do rel apenas uma das componentes Fig 3 2 1 2 C Kl IjsenA BLOQUEIO Fig 3 2 1 2 Reles direcionais 57 Nos reles de sobrecorrente direcionais lo em geral a corrente de curto ci
245. s correntes atrav s da equa o Io Ao 1 1 1 la Aa n Ai 3 1 a a Ib Ab 12 A2 1 a allic c Onde a 1 1209 Io H e I s o as magnitudes das correntes de sequ ncia zero positiva e negativa Ao A e A s o os ngulos das correntes sequenciais A mesma transforma o pode ser feita para as tens es se desejada A resposta em frequ ncia deste algoritmo com base na an lise de Fourier por 1 ciclo est mostrada na Fig 3 3 1 12 Pode se verificar a grande efici ncia do algoritmo que atenua a componente cont nua e todas as harm nicas deixando passar sem atenua o a frequ ncia fundamental Este algoritmo pode ser usado para indicar a opera o do rel por m isto pode ser feito somente ap s um ciclo completo de amostragem da corrente de curto Este tempo pode ser considerado longo em alguns casos ciclo completo 12 amostras por ciclo Fig 3 3 1 12 Resposta em freq ncia do algoritmo de Fourier ganho 0 75 0 5 0 25 f foc Uma alternativa a este algoritmo foi apresentado por Phadke et alli 3 10 e considera a mesma transformada de Fourier por m com uma janela de amostras encurtada para abranger 1 2 ciclo da frequ ncia fundamental Este algoritmo considerado como um eficiente e efetivo compromisso entre filtragem e tempo de atua o e utiliza o seguinte equacionamento N 2 Vs VI K N 2 i sen i2 N 2 21 w A N2 i cos J A resposta em frequ ncia deste algoritmo e
246. s telecomandoss Em resumo reside no COR a fun o SCADA Supervisory Control and Data Acquisition No COS encontram se as facilidades para a operag o global centralizada do sistema e a coordena o da gera o e carga No COS est localizado um sistema digital onde encontram se as fun es denominadas de alto n vel onde s o obtidas as informa es necess rias a opera o adequada e segura do sistema Algumas destas fun es s o Previs o de carga ligada em base hor ria Programa o hidro energ tica previs o de cheias e vaz es efluentes nos reservat rios Fluxo de pot ncia Estimador de estado An lise de conting ncia an lise de seguran a Otimiza o da gera o e transmiss o Controle autom tico de gera o CAG ou o controle de carga e frequ ncia Coordena o da manuten o etc No COS s o ligadas muitas vezes as UAC correspondentes malha principal do sistema Portanto nele pode estar tamb m inclu da a fun o SCADA Tanto no COR como no COS encontram se facilidades para gera o de relat rios gerenciais e t cnicos Na Fig 1 2 2 mostrado o esquema de um sistema de transmiss o com um SSC Na Fig 1 2 3 mostrado um outro SSC onde est o incorporados outros n veis de a o tais como COU Centro de Opera o de um conjunto de Usinas CAU Centro de Atendimento de um conjunto de Usinas OS Centro de Opera o de um conjunto de Subesta es CAS Centro de A
247. sample and hold a b c d HM Fig 3 3 1 4 Sample and hold Na figura 3 3 1 4a est indicado o sinal anal gico a ser convertido O trem de pulso em 3 3 1 4b representa uma chave que conecta o sistema de aquisi o de dados ao sinal anal gico por um tempo bastante r pido Em 3 3 1 4c aparece o sinal de entrada modulado pela chave Se agora ap s a chave o sinal for aplicado em um capacitor este manter o valor do sinal at o pr ximo acionamento da chave resultando que o sinal na entrada do conversor A D ser aquele mostrado em 3 3 1 4d Desta forma como a chave r pida os sinais nas diferentes fases estar o sincronizados ou seja durante o intervalo eles ser o lidos porem todos referem se ao valor no instante de fechamento da chave mantido durante o intervalo Em cada degrau haver convers o A D do sinal sinal este que foi portanto amostrado com a freq ncia da chave 20 amostras por ciclo do sinal anal gico de entrada na fig 3 3 1 4 importante neste ponto mencionar que a velocidade do conversor A D deve ser compat vel com a dura o do pulso de cada amostra Tamb m importante determinar qual a frequ ncia que o sinal dever ser amostrado Quanto maior a frequ ncia de amostragem melhor ser a reprodu o do sinal por m mais r pidos e caros dever o ser os componentes eletr nicos evidente que amostrar um sinal de 60 Hz algumas poucas vezes por segundo n o leva a resultado signific
248. sdutores e reles digitais s o apresentadas de forma tabular e diagram tica facilitando sua identifica o pelo operador Valores que violam os limites operativos low low low high e high high s o apresentados em tonalidade de cor diferenciada para atrair a aten o do operador Na Fig 4 7 3 4 apresentado o detalhe das medi es em um transformador A fun o de monitora o das prote es considera que sua atua o independente do sistema e atua diretamente nos disjuntores Caso sejam utilizados reles digitais a atua o da prote o ser informada ao sistema atrav s de canal comunica o de dados No caso de reles convencionais os contatos do rel s o monitorados pelas unidades de aquisi o de dados CP ou UAC mas com a ressalva quanto a resolu o m xima que esses tipos de equipamentos podem oferecer possa ser inadequada para sequ ncia de eventos Na figura 4 7 3 5 apresentada a tela de monitora o da atua o das prote es e na Fig 4 7 3 6 as monitora es auxiliares deste bay de transformador Medi o Trafo 1 Referentes ao Lado L1 Fig 4 7 3 4 Apresenta o das medi es Monitora o Unifilar Geral Fig 4 7 3 5 Monitora o das prote es 132 133 Prot Trafo Defeito Fonte CC do Rel Disjuntor EU Tig e eO Press o ro 7 O Falta Alim CC icd Uic RUE Estado ligado O desligado O 2G O O Defeito Alim CC O O O O Bay Defeito circ
249. senta informa es que descrevem o estado da subesta o do complexo inform tico e permite que o operador interaja com esses ambientes atrav s de opera es executadas via console de opera es Tais opera es s o itemizadas como segue a Apresenta o de dados data e hora diagramas unifilares com status e informa es num ricas medi es alarmes registro de sequ ncia de eventos registro de faltas registro de tend ncias apresenta o da configura o do sistema de controle incluindo pontos fora de servi o e tabelas de rotas de sinais registro de ocorr ncias logs apresenta o de set point de controle e par metros de calibra o b Entrada de dados c digo e senha do operador modifica es em tabela de opera o modifica o de par metros de calibra o e set point modifica o de par metros de reles modifica o de par metros das fun es de alarme e sinaliza o modifica o de taxas de varredura par metros de controle de tend ncias e oscilografia estados de equipamentos operados manualmente C Opera es via console de opera o opera o de disjuntores de chaves seccionadoras controle de posic o de taps lag de seguran a habilitar inibir controle habilitar desabilitar fun es de prote o religamento falha do disjuntor sele o de controle local remoto reconhecimento de alarmes pontos de
250. sidera es sobre o uso de RS 232 RS 485 bem como se vai ser usado cabo sat lite radio ou fibra ptica para a transmiss o do sinal A camada Enlace cria e reconhece os limite do quadro de dados transmite os quadros sequencialmente e produz a confirma o de que as informa es foram transmitidas sem erros A camada Rede toma conta do controle da opera o organiza a transmiss o de modo a evitar congestionamentos e resolve os problemas que aparecem quando a mensagem chega ao destino erro de endere o protocolos diferentes etc A camada Transporte dentre outras fun es recebe os dados da camada Sess o e divide os em quadros novos para envio A camada Sess o gerencia a comunica o controla o tr fico permitindo o ocorrer nos dois sentidos ou em um s etc A camada Apresenta o codifica os dados para transmiss o compacta os alem de outras fun es A camada Aplica o cuida da transfer ncia de arquivos correio eletr nico etc Cada camada tem seu pr prio protocolo regra de organiza o das mensagens e sempre acrescenta informa es de controle ao quadro de dados efetivo O que importante ressaltar que nem sempre as comunica es usam as 7 camadas Uma grande maioria usa um modelo simplificado que contem 3 camadas Aplica o Enlace F sica 2 5 8 Protocolos Para a transmiss o de dados estes precisam ser organizados em um quadro de mensagens prot
251. sjuntor permanece ligado ou desligado dependendo se o defeito est antes ou depois da chave aberta Se o defeito for na se o 2 ao efetuar esta opera o quando a equipe est em NF1 o disjuntor fica ligado o mesmo n o acontecendo quando a equipe estiver em NF2 Estas duas situa es identificam a sec o em defeito Ent o a equipe caminha na sec o at localizar o defeito repara o e energiza o trecho Durante este processo a energia fica interrompida em v rios locais Se nos locais indicados por U na Fig 6 2 5 2 forem instalados UAC com medi o de corrente na situa o do exemplo anterior tem se ao ocorrer o defeito o disjuntor ser desligado a unidade U1 e U6 registrar o sobrecorrente e as demais n o fica localizado o defeito e as chaves NF1 NF2 podem ser abertas por telecomando ao mesmo tempo que pode se proceder o religamento do disjuntor do alimentador 1 e a liga o da chave socorro alarme dado no COD indicando o trecho com defeito permitindo mobiliza o da equipe de reparo antes mesmo de chegarem as reclama es Segue se pois que a energia n o fornecida energia cortada neste segundo caso ser menor e a Dura o Equivalente da Interrup o por Consumidor DEC ser tamb m menor O sistema apresentar ent o melhor qualidade c2 controle Volt VAr Estando as UAC fazendo a coleta de dados dentre os quais as tens es ao longo do alimentador pode se a partir do COD conectar desconect
252. st indicada na Fig 3 3 1 13 12 amostras por ciclo Fig 3 3 1 13 Resposta em frequ ncia do algoritmo de Fourier 1 2 ciclo ganho 1 0 0 5 0 1 2 3 4 5 6 f fo 12 amostras por ciclo Verifica se que a filtragem inferior a aquela do Algoritmo de Fourier de Ciclo Completo e que a componente cont nua da corrente de curto circuito n o eliminada precisando recorrer ao circuito m mico ou algoritmos digitais adicionais para sua elimina o Nota Neste ponto pode se relembrar a conceitua o do medidor multi fun o Ele usa o sistema de aquisi o de sinais 3 tens es e 3 correntes sobre os quais pode ser aplicado o Algoritmo de Fourier de onda completa obtendo o modulo e fase da componente fundamental dos sinais Com estes valores pode se calcular as pot ncias ativa reativa fator de pot ncia por fase ou trif sicas Se a amostragem alta 128 a 256 amostras por ciclo pode se calcular as componentes harm nicas 1 a 60 e ser usado como aparelho para medir qualidade de energia Este processo pode estar todo alocado numa placa recebendo denomina es como transdu o digital ou DSP digital signal processing c tratamento adicional dos sinais e p s processamento dos resultados Os algoritmos apresentados s o as bases para a prote o digital cada um tendo vantagens e desvantagens A escolha de um deles para uso pode levar a utiliza o de blocos adicionais para compensar a sua desvantag
253. staladas em f bricas num conjunto de escrit rios num condom nio etc b Rede de rea Extensa WAN Wide Area Network s o aquelas que interligam equipamentos entre cidades ou mesmo pa ses diferentes possuem taxas de transmiss o de dados menor que 1 Mbps s o de acesso aberto n o existindo uma classe espec fica de dados que circulam nessas redes na maioria dos casos n o poss vel identificar um propriet rio da rede propriamente dita j que em geral utilizam recursos p blicos cabos telef nicos e outros e est o sujeitas legisla es espec ficas dos pa ses conectados c Rede de rea Metropolitana MAN Metropolitan Area Network s o as redes que possuem dist ncias razo veis tipicamente dentro de uma mesma cidade mas nas quais s o utilizadas tecnologia das LAN o caso por exemplo das redes policiais de firmas de servi os p blicos etc Dando continuidade a esta classifica o preciso discutir as topologias de redes 25 A topologia de uma rede caracterizada pela configura o das vias de transmiss o existentes entre as diferentes esta es podendo ser malha irregular estrela anel barramanto ou multiponto mistas etc Fig 2 5 2 1 GO IRREGULAR ESTRELA ANEL BARRAMENTO Fig 2 5 2 1 Topologias a Malha irregular Cada n de comunica o ou esta o pode ser conectado as outras esta es numa estrutura irregular de interconex o Esta topologia geralmente empregada em
254. ste aspecto NAAS AAI di q bed Pee 2x20MVA gt se 1 Pd e Area 2 lt Area 3 P carga inicial 15 MVA d pd X 2x 20 MVA RA 2 x 20 MVA a Pd x I P 15 MVA I P 15 MVA I Fig 6 5 1 Suprimento de tr s reas Na data em que a carga na rea 1 for 24 MVA ao sair um transformador o outro ficar com uma sobrecarga de 24 20 1 2 ou seja 20 limite do crit rio exemplificado Segue se que nesta data precisa ser instalado outro transformador por exemplo de 20 MVA Se a carga na rea 2 e 3 tem o mesmo crescimento ser preciso instalar em cada uma delas outro transformador de 20 MVA perfazendo pois um total de 60 MVA a instalar Se entretanto for poss vel manobrar carga entre reas durante emerg ncia a instala o do transformador pode ser postergada pois a carga total naquela data ser 3x24 72 MVA e a pot ncia instalada durante a emerg ncia de 1 transformador ser 5x20 100 MVA que com sobrecarga suportaria at 1 2x100 120 MVA Note que a sa da forcada de mais de um transformador simultaneamente n o faz parte do crit rio de dimensionamento adotado pela maioria das concession rias A transfer ncia de carga entre reas pode ser feita durante a ocorr ncia do defeito no transformador por telecomando das chaves indicada na Fig 6 5 2 consistindo de abrir S4 S3 e fechar S2 S4 Notar que quando a soma da carga das 3 reas estiver pr xima do limite da capacid
255. stema Ele composto dos seguintes subsistemas a Base de dados geral ou comum BDG b Comercial Conta c De engenharia Engenharia d De digitaliza o de mapas Mapas e Supervis o em tempo real Supervis o f Leitura autom tica de medidores Medidores g Gerenciamento de carga Carga h Atendimento a reclama es Reclama o i Liga o de consumidores Liga o j Gerenciamento da constru o Constru o k Apoio a manuten o Manuten o 1 AUT COD 1 8 LIGA O SUBSISTEMA DE LIGA O DE CONSUMIDORES 1 9 CONSTRU O SUBSISTEMA DE GERENCIAMENTO DE CONSTRU O 1 7 RECLAMA O SUBSISTEMA DE ATENDIMENTO RECLAMA O 1 10 CONTA SUBSISTEMA COMERCIAL 1 6 CARGA SUBSISTEMA DE GERENCIAMENTO DA CARGA SUBSISTEMA BASE DE DADOS COMUM 1 11 MANUTEN O SUBSISTEMA DE APOIO A MANUTEN O 1 6 MEDIDORES MEDIDORES SUBSISTEMA LEITURA AUTOM TICA 1 2 ENGENHARIA SUBSISTEMA DE ENGENHARIA SUBSISTEMA DE DIGITALIZA O DE MAPAS DE MEDIDORES 1 4 SUPERVIS O SUBSISTEMA DE SUPERVIS O EM TEMPO REAL Fig 6 2 1 Partes do sistema de informatiza o da distribui o 6 2 1 Subsistema de dados geral ou comum Este subsistema a base da automa o da Distribui o e consiste num gerenciador profissional de banco de dados que manuseia grande volume de informa es Apresenta se como requisitos deste banco de dados ser relac
256. t ncia ativa reativa com os limites de opera o do gerador e um ponto indicando a situa o atual Po Qo efrigera o dos Mancais AM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 3 Tela para monitora o do circuito de refrigera o dos mancais Clicando no bot o turbina aparece a tela da Fig 5 7 2 4 com as indica es de valores de vari veis da turbina e no circuito de vapor MM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 4 Tela para monitora o das vari veis do circuito de vapor 225 A tela relativa ao leo de lubrifica o dos mancais est indicada na Fig 5 7 2 5 ile Logic Special Development leo de Lubrifica o Principal MM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 5 Tela para monitora o das vari veis do leo de lubrifica o Desta tela pode se mostrar a tela de refrigerac o dos mancais Fig 5 7 2 3 Na Fig 5 7 2 6 mostrada a tela para indicar a situa o do tanque de refrigera o do gerador Tanque de Refrigera o Gerador gt Refr Gerador Fig 5 7 2 6 Refrigera o do gerador 226 Por ltimo existe a tela com informa es das bombas de acionamento do leo de lubrifica o Nos s mbolo das bombas foi colocado uma foto das mesmas Fig 5 7 2 7 MM DD HH MM SS EVT Type Pri Name Value Limit Fig 5 7 2 7 Bombas de leo de lubrifica o CAP TULO 6 AUTOMA O DA DISTRIBUI O DE ENERG
257. t ncia do transformador Ca Ce h s o o custo de demanda o custo de energia e as horas equivalente de perdas 2 P Perda no Cobre Pal nS n P Cus c F h eps md 171 282 onde pa 7 perda no cobre na pot ncia nominal em pu da pot ncia do transformador P pot ncia de ponta no ano m n S pot ncia instalada de transformadores Estes custos s o alocados no fim do ano m e seus valores presentes ser o Cppe c he pemS 1 2 Cppa Ca h c pa WW 13 I Para o per odo t pode se avaliar o valor presente de todas as parcelas anuais das perdas que junto com o valor presente das parcelas dos custos anuais dos transformadores constituir o valor presente global do sistema eoi ppfe D y CPM C 1 b caso com manuten o Neste caso adota se um procedimento an logo ao discutido acima por m computando toda a pot ncia de ponta da rea e os transformadores das subesta es como um todo BIBLIOGRAFIA 283 BIBLIOGRAFIA CAPITULO 1 1 1 Wollenberg amp F Wood A J Power generation operation and control John Willey amp Sons 1983 CAPITULO 2 2 1 Idoeta V Capuano F G Elementos de eletr nica digital Erica Editora Ltda 7 gt edi o 1985 2 2 Landis amp Gyr Voltage current transducer telemetering FiC5 2 3 Landis amp Gyr Vorarburg H Watt transducer for electric power LG Mitteilungen n 8 2 4 Hartman amp Braum do Brasil Cat log
258. tal I m esc guia metal s m esc guia leo m combinado metal B Turbina mancal guia leo j mancal guia metal C Transt elevador enrolamento Turbina Velocidade p ajuste p ajuste pos distrib 3 GE Tens o vaz o perda carga Rd E pos p s pos lim eletr pos lim mec rpm ajuste reta equilibrio Icampo Fig 5 7 1 4 Medi o nos geradores 212 Medi o Alimentador 1 AUMENTADOR 1 Barra Principal Barra de Transfer ncia Fig 5 7 1 5 Medi o nas linhas de 13 8 kV os Auxiliares CA Quadro Principal de Distribui o 460V Cargas n o Cargas essenciais Cargas essenciais Cargas n o essenciais essenciais TELAS MEDI O Fig 5 7 1 6 Medi o nos servi os auxiliares CA Bateria de tcc i pomme Gmp r 5 I Reticator d Fig 5 7 1 7 Medi o nos servi os auxiliares CC Na Fig 5 7 1 8 aparece a tela para opera o das comportas do vertedouro COMPORTA 1 E x III Posic o FERA Fig 5 7 1 8 Vertedouro 213 214 Existe no sistema uma tela de ajuda intertravamentos help para o operador verificar intertravamentos Quando numa tela comandada a opera o de uma chave aparece uma janela com bot es fechar ab
259. tal para movimenta o do comutador sob carga do transformador sinal de refer ncia do regulador de tens o dos geradores Este controle pode ser iniciado tamb m no COR COS Com rela o ao controle de tens o e consequentemente de reativos nos geradores deve ser previsto o controle individual de cada gerador o controle conjunto de mais de um gerador dividindo igualmente os reativos fornecidos controle conjunto Esta inclu do nesta fun o o atendimento a comandos pelo operador para Aumentar Diminuir a tens o ou reativos j Controle da pot ncia ativa velocidade e frequ ncia Esta fun o exercida em primeira inst ncia pelo regulador de velocidade individual de cada m quina regula o prim ria A regula o fina de frequ ncia feita atrav s do Controle Autom tico de Gera o CAG fun o esta localizada no COS que produz como o resultado uma ordem de varia o na refer ncia do regulador de velocidade regula o secund ria variando assim sua pot ncia Deve ser previsto a atua o desta regula o secund ria individualmente ou em conjunto para as m quinas da usina O mesmo conceito aplica se ao comando Aumentar Diminuir pot ncia ativa que tamb m pode ser Individual ou Conjunto k Controle dos vertedouros Este controle autom tico est localizado nas UAC correspondentes podendo ser iniciado no Centro de Controle ou no COR COS e pode aparecer nas seguintes formas Abertu
260. tala es mais sofisticadas as redes FDDI funcionam como ponto de concentra o do tr fego para alimentar uma rede maior DQDB Os sistema FDDI trabalha com cerca de 80 megabits por segundo e est o limitados a reas menores do que o DQDB Os sistemas FDDI operam atrav s de dist ncias limites em mais ou menos 100 km de cabo em cada anel e os n s n o podem estar afastados mais de 2 5 km um do outro A arquitetura da FDDI utiliza dois an is de fibra o anel principal e o secund rio para transportar dados Fig 2 5 9 1 Os an is se encontram em uma topologia f sica de Hub similar descrita na arquitetura Token Ring IEEE 802 5 Todos os n s s o associados ao anel principal mas como o anel secund rio foi projetado principalmente para fornecer uma conex o de backup em caso de falha do anel principal por motivo de economia alguns n s denominados esta es classe B n o s o associados ao anel secund rio Anel principal Hub FDDI N A Anel secund rio N Fig 2 5 9 1 Configura o FDDI 37 A FDDI uma excelente tecnologia para a uma rede metropolitana Por serem relativamente inertes e capazes de ignorar interfer ncias el tricas poss vel utilizar os cabos de fibra ptica em todos os tipos de locais desfavor veis 2 5 10 Descri o de uma comunica o simples Para entender a comunica o de dados procurar se descrever neste item um protocolo usado por um fabricante 2 9 na comunica
261. te par de terminais de entrada aa corresponder na UAC um endere o que conter a informa o 1 ou 0 caso o contato esteja fechado ou aberto SD este cart o aloja as sa das digitais cada qual contendo tamb m um endere o na UAC Quando num endere o est o d gito 1 na correspondente sa da digital surgir uma corrente que poder ser enviada ao campo para comando Em muitos casos este acionamento feito via reles auxiliares de baixo consumo permitindo o uso dos componentes mais simples no cart o Fig 2 3 1 3 SD SD E rel a uxiliar Fig 2 3 1 3 Sa da digital Estes cart es podem incluir uma rotina denominada check before operate normalmente constitu da por duas fun es a primeira mais simples consiste em verificar o estado status das sa das digitais a qualquer momento e a segunda consiste em verificar se a sele o dos elementos de comando foi correta antes do acionamento Esta verifica o feita com o sinal presente no conector de sa da que por sua vez lido e a informa o devolvida ao processador O processador tem posse do sinal desejado e o sinal na sa da do conector Sendo estes iguais o processador aguarda o comando ser conclu do Em caso contr rio desativa o circuito de alimenta o das sa das digitais inibindo a realiza o do comando Neste ponto pode se entender como feito o telecomando e supervis o no sistema digital Fig 2 3 1 4 disjuntor acionamento sala de coma
262. tem 4 bobinas sendo que em cada uma pode estar E ou I levando a uma equa o gen rica de conjugado da forma C k E tk P k EIcos 0 Q tk onde C Conjugado operacional sendo positivo quando atua de uma tal forma que a unidade opera fechando ou abrindo um determinado circuito ki koeks Constantes que dependem da constru o e projeto da unidade ka E Constante representando o conjugado exercido por uma mola 0 ngulo de defasagem entre a tens o e a corrente Q9 ngulo constante estabelecido pela constru o e projeto da unidade 60 Esta equa o particularizada leva aos reles cujas equa es est o indicadas a seguir junto com a representa o no plano R X OHM C k l k EIcos 0 9 REAT NCIA C k I k EI sen0 MHO C k E k Elcos 0 q IMPED NCIA C k E k DIRECIONAL C k EIcos 0 C 0 Fig 3 2 1 6 Representa o de reles no plano R X 61 3 2 2 Reles est ticos Os reles est ticos substitu ram os reles eletromec nicos a partir da d cada de 60 Eles s o constru dos com componentes eletr nicos e perfazem todas as fung es dos reles eletromec nicos Para entender o funcionamento dos reles est ticos foram escolhidos dois exemplos um rel de Sobrecorrente de tempo definido 50 e um rel de sobrecorrente direcional 67 a rel de sobrecorrente de tempo definido 3 3 Na Fig 3 2 2 1 est o representados os blocos esquem ticos do rel de sobrecor
263. tendimento de um conjunto de Subesta es COD Centro de Opera o da Distribui o No Brasil existem v rios SSC em opera o podendo ser citados dentre outros os sistemas das empresas ELETROBRAS COS em Bras lia FUNAS Rio ELETRONORTE Bras lia ELETROSUL Florian polis CESP Bom Jardim CPFL Campinas Estes SSC citados necessitam trocar informa es entre si visto que todos os sistemas de transmiss o s o interligados e portanto interdependentes Fig 1 2 2 Sistema de pot ncia e SSC OS CAS E COS SUBESTA ES N O ATENDIDAS a UAC MALHA PRINCIPAL COU Ee UAC ao rw COR 1 aeee COR n COD CAU 1 2 3 4 Fig 1 2 3 SSC com outras fun es hier rquicas 1 4 AUTOMA O DE USINAS O sistema digital de usina visa prover os meios para a opera o e manuten o desta Tem configura o semelhante ao sistema de automa o de subesta o Na Fig 1 4 1 mostrado um exemplo deste sistema BASEDEDADOS COMUNICA O COM COR OPERA O MANUTEN O HIST RICOS BASE DE DADOS TEMPO REAL LAN DUAL GERADOR 1 GERADOR n VERTEDOURO SERVI OS SUBESTA O SUBESTA O UAC 1 UAC n UAC AUXILIARES UAC 1 UAC n UAC Fig 1 4 1 Sistema de automa o de usinas As unidades de interface com o processo podem ser compostas por v rios m dulos por exemplo
264. tor D15 Comando Bloqueio do religamento untor D15 Comando Desbloqueio do religamento juntor D15 Estado Aberto juntor D15 Estado Fechado juntor D15 Estado do religamento Bloqueado untor D15 Estado do religamento Desbloqueado juntor D15 Extra do juntor D15 Comando Bloqueio falha disjuntor juntor D15 Comando Desbloqueio falha disjuntor juntor D15 Estado falha disjuntor bloqueado untor D15 Estado falha disjuntor desbloqueado juntor D15 Falha disjuntor atuac o juntor D15 Inserido juntor D15 mola descarregada juntor D15 Religamento autom tico atuac o juntor D15 falta de CC juntor D15 Estado Local juntor D15 Estado Remoto juntor D15 Comando Local juntor D15 Comando Remoto ES Ss Dc 4 3 Medi es 00000000000 o 1B1 ER trif Tra fo T1B1 Energia reativa Trif sica CE CS ES nn o TCA1 COB27 Trafo TCA1 Bloqueio de comuta o com subtens o CA1 COB50 CA1 COEL CA1 COER CA1 COFA C lla C 5 2 Medi es EEEF TSE CA1 Enat dia Servi o Auxiliar CA Energia ativa calculada dia CA1 Enat mes CA1 Ereat mes CA1 Ereat dia CA1 la AZ CA1 la BR rafo T1B1 Tens o Fase BR rafo T1B1 Tens o Fase VM Trafo TCA1 sobretemperatura do leo 10 Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do leo 20 Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 1 20 Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 1 30 Gr Trafo TCA1 sobretemperatura do enrol 2 20 Gr
265. tores por exemplo disjuntor preso anomalias em reles repetidores anomalia na ventila o dos transformadores anomalias nos servi os auxiliares cc e ca e atua o do religamento autom tico e desligamento permanente ap s tentativa de religamento e sobrecargas em transformadores e alimentadores e transfer ncia de barra ou de prote o incompletas e Seq ncia autom tica interrompida exceto quando feita pelo operador A fun o inclui o acionamento de sinais sonoros sequ ncia de identifica o destes alarmes e rearme reset p indica o e registro de sequ ncia de eventos Esta fun o prev o registro dos dados para sequ ncia de eventos referentes ao sistema de prote o equipamentos da subesta o fun es de controle e a es locais ou remotas executadas por operadores Nos sistemas digitais os eventos s o armazenados juntamente com a sua hora de ocorr ncia Os arquivos de sequ ncia de eventos podem ser apresentados no v deo ou em papel impresso localmente a partir de uma solicita o do operador ou automaticamente quando da ocorr ncia de uma falta A descri o deve incluir identifica o do evento motivo da opera o do dispositivo indica o do instante da ocorr ncia do evento HH MM SS mmm identifica es complementares por ex identifica o das fases afetadas Para cada fun o de prote o implementada deve ser desenvolvida uma lista dos eventos que dev
266. transit rio eletromagn tico da ocorr ncia do curto e pelo surgimento de harm nicas por exemplo por satura o parcial dos transformadores de medida Na Fig 3 3 1 7 apresentado esquematicamente o espectro de freq ncias da corrente de curto circuito Componente Uniderecional 1 fifoc Fig 3 3 1 7 Espectro de freq ncia da corrente de curto Segue pois que na corrente de curto aparece al m da fundamental componente cont nua freq 0 harm nicas e altas freq ncias f gt 2 sub harm nicas e baixas freq ncias devido a componente unidirecional A qualidade dos algoritmos de reprodug o do sinal estar ligada a como eles se comportam perante estas frequ ncias e evidentemente qu o fiel a reprodu o da onda de frequ ncia fundamental b1 algoritmo de c lculo com sinal e sua derivada Este algoritmo proposto por Mann Morrison 3 8 foi o primeiro publicado Admitindo que a corrente seja senoidal ent o i lp senwt e a taxa de varia o derivada ser i wl cos wt p A cada instante o valor de pico lp pode ser calculado por Peg wr lp E aw Analogamente a fase da corrente pode ser calculada por tan a wi i a arc tan wi i Para calcular i deve se ter armazenados os valores amostrados da corrente em tr s intervalos sucessivos i k i k 14 k 2 aplicando se a f rmula l4 k ipk 2 2h sendo h per odo de amostragem tempo A derivada na f rmula acima
267. transmiss o o mais usual a instala o de duas fibras numa rede uma para cada sentido c Outros Transmiss o via r dio sat lite micro onda Usam o ar como caminho de passagem do sinal 2 5 4 O Sentido da Transmiss o As dire es de transmiss o dos dados permitem classificar um canal de comunica o nas seguintes alternativas simplex quando o sentido do fluxo de sinais nico caso das redes em anel half duplex quando o fluxo de sinais ocorre em ambos os sentidos em instante diferentes no tempo caso de redes tipo barramento full duplex quando ocorre fluxo de sinais em ambos os sentidos no mesmo instante de tempo havendo portanto a obrigatoriedade de existir dois canais de comunica o distintos 27 2 5 5 Tipos de sinais A informa o a ser transmitida pode ser representada por sinais Os sinais utilizados na comunica o s o sinal anal gico aquele que apresenta infinitos valores poss veis de amplitude sinal digital aquele que apresenta uma quantidade finita de n veis de amplitude Existem dois tipos utilizados na transmiss o de sinal 2 8 O tipo Banda B sica base band que consiste na transmiss o de um conjunto ou faixa de sinais sem transla o de frequ ncia O sinal el trico mais simples em banda b sica o sinal ON OFF transmiss o de um bit 1 um pulso transmiss o de um bit O sem pulso Para fugir de problemas associados a transmiss o de sinal CC corr
268. ua o correta gra as ao transformador auxiliar que ajusta no circuito secund rio a defasagem produzida no transformador T um a 1 iH Fig 3 2 4 2 Funcionamento incorreto devido a liga o dos TC Je 3 3 I OY I om iH lt lt FONTE Fig 3 2 4 3 Funcionamento correto gracas ao TC auxiliar No caso de transformadores com mais de dois enrolamentos acess veis pode se tamb m fazer a protec o diferencial ligando adequadamente os TC conforme mostrado na Fig 3 2 4 4 Figura 3 2 4 4 Prote o diferencial de transformador com 3 enrolamentos Tamb m neste caso deve se estar atento para a conex o dos enrolamentos do transformador AY ponto este que pode ser resolvido com uma liga o adequada dos TC b prote o de sobrecorrente Essa prote o utilizada em transformadores de pequeno porte e como prote o complementar a prote o diferencial nos transformadores grandes Consiste na aplica o de reles de fase 2 ou 3 e reles de neutro c reles Bucholz e reles t rmicos O rel Bucholz 63 ou de press o de g s usado em transformadores provido de tanque para expans o de leo Ele colocado na passagem do leo do tanque principal para o tanque auxiliar Ocorr
269. uando se utiliza rel digital tem se apenas um custo marginal Quando n o est sendo utilizado um rel de imped ncia pode se instalar equipamentos dedicados ou efetuar a aquisi o dos valores das tr s correntes e tr s tens es na linha atrav s de transdu o digital e efetuar o calculo da imped ncia at o ponto de curto mesmo princ pio da prote o digital para calcular a localiza o do defeito 116 g Telecomando Telecontrole O comando e controle de abertura e fechamento de chaves e disjuntores a modifica o da refer ncia de um regulador a mudan a de tap em um transformador com comutador sob carga s o exemplos de a es que podem ser executadas em diferentes locais Portanto os comandos podem ser locais junto do equipamento com comando mec nico com comando el trico utilizando motores solen ides etc a dist ncia ou remotos a partir da unidade de aquisi o de dados UAC a partir da sala de comando da subesta o a partir de outros centros COS COR e centro de opera o de subesta es desassistidas Adicionalmente existem controles como o de tens o pela altera o do tap de transformadores que podem ser acionados manualmente atrav s de teclas botoeiras de acionamento pelo operador ou automaticamente por equipamentos sensores rel de tens o por exemplo Meneumonicamente podem ser adotadas as seguintes nomenclaturas para as formas de comando controle descritas ante
270. uar a arquitetura do fluxo de dados de um sistema de automa o da distribui o pode ser necess rio usar um sistema de comunica o h brido composto de mais de uma das t cnicas de comunica o discutidas Os sistemas de comunica o h bridos tem a vantagem de aplicar a melhor t cnica de comunica o ajustada a cada caminho de sinal Na figura 6 4 2 2 est esquematizado uma comunica o h brida Linha de telefone alugada Seccionadora Seccionador c Controle de Carga FM Controle de Carga FM Medidor Fig 6 4 2 2 Comunica o h brida 6 5 CUSTO BENEF CIO DA AUTOMA O Enquanto que para a gera o transmiss o grandes subesta es e usinas a automa o decidida pela caracter stica t cnica na distribui o a decis o de implanta o de certas fun es requer uma compara o dos custos com os benef cios obtidos Muitas vezes os benef cios s o conhecidos por m sua quantifica o dif cil Outras vezes os benef cios s o quantific veis por m as bases de c lculo questionadas Segue se pois que geralmente a avalia o do benef cio feita de forma aproximada e a decis o de implementa o de certo subsistema da automa o da distribui o tomada mais por sentimento Estes benef cios podem aparecer pela substitui o de certos equipamentos pela posterga o de investimentos ou por ganhos operacionais e de tempo a subsistema de base de dados comum Este subs
271. ud vriv VIQATVA VdIONIHd vawog Solat3 HVHO34 Hvondy 0 gt JAVAIDOTI A SIVONVW SOQ 0370 aa OySSaHd 06 gt JAVAIDOTI A VIV 3a IVdlONIHd V8WO8 tdllHVd uvd SIVONVIN SOQ O310 3a OVSS3ud VTV 3a VAH3S3H vanoa ulLuvd Fig 5 4 3 1c Parada de equipamentos auxiliares 190 5 4 4 Prote es e bloqueio do grupo Nas figuras 5 4 4 1a at 5 4 4 1g est o apresentados os reles de bloqueio rearmes e atua es concomitantes com sua opera o pone OPERAR CONVEN O R RELES DE SOBREVELOCIDADE ATUADOS TANQUE PRESS O REGULADOR VELOCIDADE N VEL LEO EXTREMAMENTE BAIXO W1 PARADA AUTOM TICA DISTRIBUIDOR ABERTO RUPTURA DO PINO DE CIZALHAMENTO Fig 5 4 4 1a In cio do bloqueio DiGITAL ABRIR EAEz cres E FECHAR PARADA COR HipR ULICA nt OPERAR CENTRO PARADA V LVULA COMANDO HIDR ULICA PARADA DE PARADA HIDR ULICA PARADA 5EN BT HIDR ULICA W1 a EMERG NCIA DISJUNTOR DO GRUPO ABERTO RUPTURA PINO CIZALHAMENTO DISTRIBUIDOR EM POSI O DE VELOCIDADE SEM CARGA Fig 5 4 4 1b Comandos parada rearmar fechar comporta 191 ew PARADA DE SENTS PARADA DE COMANDO EMERG NCIA PARADA DE PARADA DE Mead Fig 5 4 4 1c Parada de emerg ncia PROTE O DIFERENCIAL BARRAS DA SE PROTE ES TEMP ALTA ENROLAMENTO EL TRICAS TRAFO ELEVADOR I ASSIM TRICA TEMP ALTA LEO TRAFO PROTE O CONTRA PERDA DE EXCITA O
272. ue o meio est respectivamente livre ou ocupado e meios de detec o de conflitos e a es de resolu o de um conflito detectado In meros m todos no gerenciamento por competi o podem ser implementados por m os mais correntes s o apresentados a seguir a es para emitir O m todo mais simples consiste em emitir sem detec o pr via do meio ocupado Neste caso a porcentagem de colis es muito alta n o sendo este m todo o mais recomendado para redes de processos industriais ou de controle O m todo mais utilizado consiste em emitir somente se o meio for detectado livre e adiar a emiss o no caso contr rio Devido s diferen as nos tempos de propaga o v rias esta es que tenham detectado o meio livre podem emitir ao mesmo tempo provocando colis es Meios de detec o de conflitos Dois m todos s o utilizados para detectar os conflitos Detec o de Colis o e Evitando Colis o O m todo Detec o de Colis o C D Collision Detection consiste em o n transmissor coletar o sinal transitando no meio compar lo com o sinal emitido e indicar um conflito no caso de diferen a O m todo Evitando Colis o C A Collision Avoidance consiste na esta o receptora enviar uma indica o de recep o e a esta o transmissora detectar o conflito pela n o chegada desta indica o num determinado tempo Por m este m todo n o permite difus o para v rias esta es A es de res
273. uisito adicional de confirma o do defeito que um pico seja de 75 a 125 do pico anterior por m de sinal oposto Outro m todo foi proposto por Sykes e Morrison 3 15 e utiliza o valor da componente de 60 Hz da corrente diferencial para opera o do rel e o valor da componente de segunda harm nica da corrente diferencial para inibi o da opera o Para tal as amostras da corrente diferencial s o tratadas por dois filtros digital recursivos um tipo passa faixa sintonizado a 60 Hz e o outro passa faixa sintonizado a 120 Hz Ao primeiro dos dois sinais atribu do um atraso de 20 ms A compara o dos dois sinais ditam a opera o ou n o do rel Metodologia semelhante proposta por Malik Dash Hope 3 16 por m usando Transformada de Fourier para determina o da componente fundamental e da segunda harm nica da corrente diferencial Alternativamente pode se utilizar no algoritmo de filtragem digital as fun es de Walsh Conclui se pois que as t cnicas de prote o digital apresentam in meras alternativas para prote o diferencial do transformador visto que elas permitem calcular al m da parcela fundamental as parcelas de harm nicas que s o teis na diferencia o da situa o de curto e de energiza o do transformador CAP TULO 4 AUTOMA O DE SUBESTA ES 4 1 INTRODU O As subesta es convencionais possuem v rios tipos de automa o podendo se destacar algumas delas como o co
274. ultando pois numa rela o de transforma o por fase do tipo 500 000 4 3 1154 3 115 Volts Y s Ta A Estes dispositivos podem ser do tipo indutivo semelhante a um transformador de pot ncia ou do tipo divisor capacitivo que como o pr prio nome diz divide a tens o prim ria em dois capacitores resultando no inferior a tens o secund ria desejada que por sua vez retirada via transformador de tens o indutivo auxiliar Para prote o s vezes utiliza se um dos secund rios do TP em liga o delta aberto 2 4 3 Transdutores Os transdutores s o dispositivos que recebem energia de uma forma transformam na e transmitem em outra forma Pode ser considerado um transdutor o medidor de energia residencial do tipo Ferraris composto por um disco que gira com velocidade proporcional ao produto dos fluxos magn ticos produzidos por uma tens o e uma corrente portanto a pot ncia aplicados a ele Atrav s da contagem do n mero de rota es do disco obt m se a energia medida Outros tipos de transdutores recebem um sinal de entrada qualquer e produzem na sa da um sinal de corrente cont nua ou tens o proporcional Podem muitas vezes fornecer na sa da um trem de pulsos de frequ ncia proporcional ao sinal de entrada Na automa o el trica encontram se v rios tipos de transdutores para medi o de tens o corrente pot ncia ativa reativa cos fi temperatura n veis vaz es press es etc No texto a se
275. une e k Entradas de Selec o Fig 2 3 1 15 Multiplexador A entrada de sele o tem por finalidade escolher qual das informa es de entrada deve ser ligada sa da O circuito l gico b sico que efetua a fun o de um multiplex de dois canais visto na Fig 2 3 1 16 o i I c E ou n E Multiplex A Fig 2 3 1 16 Multiplexador com duas entradas Quando A for igual a zero ter se na sa da a mesma informa o que a entrada IO notar que na porta E superior entra o valor de A invertido Nesse caso a informa o I1 ser bloqueada pela porta E inferior pois o outro terminal desta estar ligado em A que valer zero J quando A for igual a 1 I0 ser bloqueada e analogamente a informa o Il aparecer na sa da Circuitos semelhantes podem ser produzidos para multiplexar mais de dois canais Os cart es EA normalmente possuem multiplexadores nas suas entradas de forma a reduzir o Seu custo pois passa a usar um nico conversor A D Nota Analogamente existe o circuito demultiplex que faz a opera o contr ria ou seja coloca uma entrada em diferentes sa das dependendo do valor da vari vel de seleg o Este circuito usado nos cart es SA Nos cart es EA encontram se tamb m os circuitos de sample and hold que permitem manter o valor de um sinal constante durante o per odo de medi o Estes circuitos ser o melhor d
276. usto benef cio XI SENDI Blumenau 1992 6 5 Yoshida E Estudo dos benef cios advindos da implementa o da automa o na opera o de sistemas de distribui o Disserta o de mestrado EPUSP 1998 6 6 Carvalho J C M Automa o integrada para sistemas de distribui o aerea Disserta o de mestrado EPUSP 1994 6 7 Jardini J A e outros Distribution automation evaluation of benefits in two study cases IEEE T amp D 94 Conference Chicago 1994 6 8 Carvalho J C M Jardini J A Cost and benefits of a distribuition automation system for the northeast area of S o Paulo DA DSM 95 1995
277. vari veis cont nuas Se o sinal for discreto amostrado ent o pode se deduzir f rmula semelhante trocando a integral por uma somat ria dos valores nos intervalos de amostragem de um ciclo Transformada de Fourier Discreta Ramamoorty 3 9 foi o primeiro a propor o uso da an lise discreta de Fourier DFT Discrete Fourier Transform durante um ciclo de amostragem para a determina o do valor da amplitude e fase de um sinal O procedimento est ilustrado na Fig 3 3 1 11 Senoide de Refer ncia UT Correlac o Magnitude da Multiplica o Componente Corrente gt de amostra Imaginaria e soma Is Vis Ic A arctg Is Ic Magnitude da j Componente Real Ic Cossenoide de Refer ncia Fig 3 3 1 11 Algoritmo de Fourier onda completa As express es num ricas para a correlac o de uma tens o por exemplo no instante de amostragem k s o 1 27 Vs p3 Venson Zei 1 2r V E Vin Vk 25 Viu cos i 1 onde Vi s o as amostras de tens o e N o n mero de amostras em um ciclo da onda fundamental A amplitude e a fase desta tens o amostrada obtida por V v v A arc tanlVs V Estas express es se aplicam para as tens es nas tr s fases e para as correntes Va Aa Vb Ab Vc Ac la Aa Ib Ab Ic Ac Pode se ent o calcular as componentes sim tricas por exemplo da
278. velocidade bastante pr xima da nominal pronta para ser ligada sincronizada a rede Esta sequ ncia de a es e resultados s o A O RESULTADO Comando de partida Abrir gua de resfriamento Ligar bomba de leo de regula o Abrir v lvula de isolamento Aplicar freios Ligar bomba de leo do mancal de escora Soltar freios Soltar trava hidr ulica Ajustar limitador de abertura em marcha em vazio Abrir distribuidor de gua Desligar a bomba de leo do mancal de escora gua de resfriamento vaz o normal Bomba de leo de regula o press o normal Freio aplicado Bomba ligada Freios soltos Trava hidr ulica solta Limitador ajustado M quina inicia a rota o Press o do leo de regula o normal Bomba desligada 180 Rota o Curva de partida 100 Comando de partida autom tica V lvula gua resfriamento aberta Tens o Bobina leo regula o ligada z I 100 agua Mac Press o normal bomba leo regula o Disjuntor de varas norma V lvula isolamento aberta campo fech Press o leo de regula o normal Freio aplicado Bomba leo mancal escora lig Bomba de leo Freio solto mancal escora Trava hidr solta desliga 9p Lim abertura em marcha em vazio Unidade deslocando 0 50 100 150 200 seg Fig 5 4 1 1 Sequ ncia de a es e resultados na partida de um grupo Ao atingir a velocidade de 70 da nominal ligada a excita o que aumentada junto com a
279. vi os auxiliares CA Fig 4 3 5 Servi os auxiliares CC L1 Sd Paralelo ST PA SI Am L2 Y A YY Servi o Auxiliar Fig 4 3 1 Unifilar geral 106 230000 115 115 115 Va V3 TEL 2 em ES U w XA OTO a go euim e ASA pl SII de barra q 87B diferencial I 25 v Ser o SI H T Fig 4 3 2 V o de linha prote o e medi o 21 Imped ncia 87 Diferencial 25 Sincronismo 98 Oscilografia 27 Subtens o P principal 51BF Falha do disjuntor S secund rio 59 Sobretens o N neutro 67 Sobrecorrente direcional R retaguarda 79 Religamento H T Posi o Fig 4 3 3 V o de transformador prote o e medi o 50 51 sobrecorrente tempo definido inverso 26 temperatura do leo 49 temperatura do enrolamento 63 press o do g s 63C press o de g s no comutador 71 n vel do leo VS v lvula de seguran a 87Tdiferencial do transformador 87B diferencial de barra 98 oscilografia 107 108 f 1 ZN S6 Diesel de 1 1 emerg ncia Fig 4 3 4 Servicos auxiliares CA 64 defeito terra F freq enc metro A amper metro V volt metro CTV chave de transfer ncia 109 220V 60 Hz 220V 60Hz 125 V bateria Fig 4 3 5 Servicos auxiliares CC A seguir ser o detalhadas as fung es a sinaliza o ou monitora o de estado de equipamentos Est inclu da nesta fun
280. zero uma quantidade de bits pode ser transmitida d Telefone O telefone uma forma de comunica o comprovada altamente confi vel que bastante empregada por concession rias O sistema telef nico proporciona uma alta capacidade de taxa de transmiss o de dados e j existente nas concession rias de telecomunica o Al m disso pode ser implementada a configura o de comunica o de duplo sentido em circuitos exclusivos linha dedicada O custo de aluguel destes circuitos exclusivos de telefone alto e as concession rias n o tem controle sobre as linhas telef nicas nem sobre a qualidade da comunica o Estas s o as desvantagens da comunica o telef nica para a automa o da distribui o O emprego de linhas telef nicas por discagem reduz os custos comparados s linhas privadas alugadas mas s o muitos mais lentas devido ao tempo de discagem e portanto inadequado para a implementa o de fun es tais como detec o e isola o de faltas e restabelecimento do servi o As linhas telef nicas tem sido usadas com sucesso como sistema de comunica o da distribui o mas as concession rias continuam a procurar um sistema que fique sob seu controle Alternativamente a concession ria de energia el trica pode instalar pares de fios telef nicos na sua pr pria rede ficando desta forma a comunica o e manuten o sob seu controle e TV cabo Em reas servidas pelos sistemas de TV ca

SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA: AUTOMAÇÃO

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