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integração de sistemas de supervisão, proteção e

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1. RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION OKOFF 27 IF Blog27L1 0 THEN Bloq27L1 1 DspError Rel R27L1 Bloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R27L1 j encontra se bloqueado 48 END RETURN 0 END PRIVATE INT FUNCTION BloqueioF59 FormNew Bloqueio do Rel 59 38 3 0 FormInput 1 0 fa Deseja realmente bloquear a fun o 59 2 45 C sNome 0 FormButton 10 1 e Bloquear 15 C OKOFF 59 0 FormButton 1 2 e 0K 15 C 0 1 FormButton 18 2 amp Cancelar 15 C 0 2 FormRead 0 RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION OKOFF 59 IF Bloq59L1 0 THEN Bloq59L1 1 DspError Rel R59L1 Bloqueado Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1I O rel R59L1 j encontra se bloqueado 48 e eull mm mm 190 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION Desblg27 IF Bloq27L1 1 THEN Blog2 L1 0 DspError Rel R27L1 desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1I O rel R27L1 j encontra se desbloqueado 48 END RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION Desblg59 IF Bloq59L1 1 THEN Bloq59L1 0 DspError R
2. D oeeo e SUBTENS O SOBRECORRENTE TIPO ESPECIFICADO Indutivo Unifilar Menu Principal FATOR DE POT NCIA 0 80 Tomtrole R sz7L1 Controle RSOSTLI ACIONAMENTO MEC NICO Manual e Dados Adicionais amp Figura 4 27 Tela representativa de Monitoramento e Controle da Carga L1 158 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 4 10 2 Apresenta o dos dados de Controle e Simula o para o bay L1 Considerando que a subesta o encontra se energizada e com suas respectivas prote es em estado de supervis o apresentam se primeiramente os rel s de fun es ANSI 27 Subtens o e 59 Sobretens o com o objetivo de serem descritas com rela o ao seu funcionamento Como p de ter sido observado na tela representativa do Monitoramento e Controle da carga L1 da figura acima existem basicamente 4 reas a saber o Dados de Controle de Simula o Neste s o apresentados os comandos das simula es das prote es implementadas e cada uma ir apresentar um menu de escolha para que o usu rio possa escolher dentro de cada prote o o tipo de simula o que deseja implementar o Medi es Atuais Apresenta medidores das grandezas el tricas que est o sendo colhidas a partir da conex o virtual dos transformadores de medi o Estas grandezas s o Tens o Corrente Pot ncia Ativa Pot ncia Reativa Pot ncia Aparente
3. RETURN O END PRIVATI INT FUNCTION Descx5051 EJ 195 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo SWT5051L1 O CTA50511L1 1 DspError Rel R5051 Li desconectado e desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R5051 L1 j encontra se desconectado 48 END IF SWT5051L1 1 AND Bloqgq50L1 1 AND Bloq51L1 0 THEN SWT5051L1 O CTA50511L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R5051 L1 encontra se desconectado com a F50 bloqueada 48 END IF SWT5051L1 1 AND Bloq50L1 0 AND Bloq511L11 1 THEN SWT5051L1 O CTA5051L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R5051 L1 encontra se desconectado com a F51 bloqueada 48 END IF SWT5051L1 1 AND Bloqgq50L1 1 AND Bloq51L1 1 THEN SWT5051L1 O CTA5051L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R5051 L1 encontra se desconectado com a F5051 bloqueada 48 END RETURN 0 END PRIVATI INT FUNCTION BloqueioF50 BJ FormNew Bloqueio do Rel 50 38 3 0 FormInput 1 0 a Deseja realmente bloquear a fun o 502 45 C sNome 0 FormButton 10 1 e Bloquear 15 C OKOFF 50 0
4. gt Rel de Prote o El trica contra Sobrecorrente R5051L1 Para o caso temporizado an logo ao caso anterior embora pare a correspondendo ao tempo estipulado para a atua o a performance do temporizador bastante precisa para temporiza es acima de 1 segundo enquanto que para atua es abaixo deste valor por exemplo para correntes cujos m ltiplos sejam superiores a 3 vezes a corrente nominal indicada para este dispositivo Embora pare a r pido existe um atraso devido comunica o serial do sistema de supervis o e o CLP Para um caso real o temporizador dever ser aplicado no pr prio CLP ou atrav s do Coprocessador matem tico do mesmo Este rel tamb m dever ser testado para atua es para casos reais 171 Cap tulo 5 An lise cr tica a respeito do sistema de comando e controle implementado gt Rel de Prote o El trica Diferencial de Sobrecorrente R87T1 A prote o Diferencial 87 embora aqui implementada de uma maneira simples agiu de acordo com os conceitos de prote o detalhados nos cap tulos 3 e 4 onde foram descritos e aplicados respectivamente De igual maneira pode se dizer que o sistema supervis rio Citect vers o 5 31 embora n o seja sua fun o principal a de proteger o sistema sen o monitorar e comunicar demonstrou possuir condi es satisfat rias para a implementa o deste tipo de fun o Se conclu das as prote es nos outros bays dever ser testada a perf
5. 3 3 2 3 Transformadores de Corrente TC Devido altas tens es e correntes envolvidas em um SEP torna se necess ria a redu o dessas magnitudes com o fim de monitorar o sistema a partir de valores razo veis e suport veis por equipamentos tais como rel s de prote o e medi o do tipo corrente alternada Estes s o atuados por correntes e tens es supridas atrav s de transformadores respectivamente de corrente e de potencial item 3 3 2 4 em quantidades proporcionais e que fornecem isolamento contra as altas tens es e correntes Al m disso facilitam aos fabricantes com essa redu o de corrente e tens o construir tais instrumentos relativamente pequenos do ponto de vista do isolamento Os transformadores de corrente TC s t m seus enrolamentos prim rios ligados em s rie com o circuito de alta tens o A imped ncia do TC vista do lado do prim rio desprez vel comparada com a do sistema ou carga qual estar ligado independente da carga instalada no seu enrolamento secund rio Desta forma a corrente que circular no prim rio dos transformadores de corrente ditada pelo circuito de pot ncia denominado de circuito prim rio 65 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia As caracter sticas nominais de um TC segundo a ABNT s o discriminadas a seguir Corrente s Nominal ais e Rela o es Nominal nais Classe de Tens o de Isolamento Nominal Classe de
6. 76 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia L S A UU YUU N ANMAN Figura 3 10 b Barramento Singelo ou Barra Simples Seccionada Diagrama Unifilar O disjuntor permite abrir ou fechar o circuito com carga As seccionadoras n o podem abrir sob carga dessa maneira a sua abertura feita ap s a abertura do disjuntor e s o instaladas com o fim de isolar o disjuntor para efeitos de manuten o A faca de terra operada quando a linha estiver desenergizada servindo desse modo como prote o contra liga es indesejadas do outro extremo da linha Comparando se as duas figuras acima pode se observar que na 3 10 a os circuitos se conectam mesma barra com o inconveniente de que quando acontecer um defeito na barra todos ser o desligados enquanto que na 3 10 b tem se que perde se apenas uma parte dos circuitos alimentados quando da ocorr ncia de um defeito na barra Este arranjo utilizado onde se requer um grande n mero de subesta es de uma nica tens o e frequ ncia As caracter sticas mais ressaltantes do barramento singelo s o citadas a seguir e Boa visibilidade de instala o Reduz se dessa maneira o perigo de manobras err neas por parte do operador e Reduzida flexibilidade operacional Em casos de dist rbios ou trabalhos de revis o no barramento ou disjuntor necess rio desligar toda a subesta o e Baixo custo de investimento Aproximadamente representa 88
7. FormButton 1 2 a 0K 15 C 0 1 FormButton 18 2 amp Cancelar 15 C 0 2 FormRead 0 RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION OKOFF 50 196 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo IF Bloq50L1 O THEN Bloq50L1 1 DspError Rel R50_L1 Bloqueado Beep 1 Message Mensagem PowerNet I O rel R50 L1 j encontra se bloqueado 48 END RETURN O END PRIVATI INT FUNCTION BloqueioF51 GJ FormNew Bloqueio do Rel 51 38 3 0 FormInput 1 0 a Deseja realmente bloquear a fun o 512 45 C sNome 0 FormButton 10 1 e Bloquear 15 C OKOFF 51 0 FormButton 1 2 e 0K 15 C 0 1 FormButton 18 2 amp e Cancelar 15 C 0 2 FormRead 0 RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION OKOFF 51 IF Bloq51L1 0 THEN Bloq51L1 1 DspError Rel R51 Li Bloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R51 L1 j encontra se bloqueado 48 END RETURN 0 END PRIVATE INT FUNCTION Desblg50 IF Bloq50L1i 1 THEN Bloq50L1 O DspError Rel R50 L1 desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R50 L1 j encontra se desbloqueado 48 END RETURN O 197
8. o providenciando informa es que auxiliam nas tomadas de decis es Baseada na tecnologia de sistemas abertos e arquitetura de sistemas distribu dos a abordagem PSC pode ser aplicada principalmente a concession rias de energia el trica de v rios portes Por causa da tecnologia de sistemas abertos existe a possibilidade de incorporar avan os tecnol gicos Al m disso a partir do EMS DMS e SCADA podem ser inclu dos sistemas de migra o e servi os de opera o ferramentas de comunica o sistemas de exibi o de tela 2 1 2 2 Produtos para sistemas abertos e Um controle PSC consiste de um conjunto de produtos objetivados ao mercado de sistemas abertos Fig 2 12 estes s o projetados como blocos constru dos de configura o simples dentro de sistemas que fornecem ferramentas para diferentes entidades companhias de gera o companhias de carga operadores de sistemas independentes corretores etc necess rias para sobreviver e prosperar neste novo ambiente de acesso aberto Estes produtos incluem Sistema de Acesso Aberto a Informa es de mesmo per odo OASIS Open Access Same time Information System SINAUT Spectrum Trans MART Capacidade Dispon vel de Transmiss o ATC Available Transmission Capability Custo de Energia EP Energy Pricing ou Locational Marginal Pricing Siemens 1 999 Figura 2 12 Configura es t picas da utiliza o do ATC com a Internet e do SINAUT tranSMART 51
9. tela Manobras Diagrama unifilar das prote es implementadas 21 22 28710 2002 ee POWERNET mu ER E SEl se Do em prt RD n glelolelo s qtas D341 D542 ME a 1 E Y i f UTILIDADES LJ E m i 3589 7589 as39 i Es E PARADA DE EMERG NCIA Unacknowledged alarms signal 206 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Dados de Controle e Simula es para a carga L1 2120 28 10 2002 D Os ES N ekak a Sem Simula o Simular Subtens o y A W TIPO DE SUBTENS O E 460 200 N o escolhido Simular Sobretens o 0 nwo DE SOBRETENG O Simular Sobrecorrente N o escolhido pl TIPO DE SOBRECORRENTE Sem simular Gr fico da Carga 11510 Citert 290 Otert 267 03 Citert i E TIPO DE CONTING NCIA POT NCIA REATIVA POT NCIA APARENTE FATOR DE POT NCIA Cancelar Simula o VA FP var N o definido 750 1000 500 0 750 1000 emore o ro super iianaIl emore o ros supervisiona D oio SUBTENS O SOBRECORRENTE Unifilar Menu Principal Controle R5927 L1 Controle R5051L1 EEE 8 Dados Adicionais TIPO ESPECIFICADO Indutivo FATOR DE POT NCIA 080 ACIONAMENTO MEC NICO Manual tela Carga L1 Caixa de di logo para escolha do tipo de falta a simular 254 17H0 2002 gt
10. 1 996 Uma t pica estrutura centralizada do monitoramento de sistemas el tricos apresentado na figura a seguir N vel de m Monitoramento EE Fluxo Vertical de Informa es N vel de Controle UTR s d dA A pd di Aquisi o de Dados N vel de Processo um Figura 2 4 Arquitetura t pica de um Sistema de Supervis o e Controle tradicional com controle centralizado Com o surgimento de novas tecnologias o conceito de controle centralizado ganhou algumas mudan as O objetivo principal da arquitetura deste sistema inovador oferecer suporte para a automa o descentralizada em que os algoritmos que controlam o processo s o executados pelos dispositivos Nenhum outro componente por exemplo um controlador central al m dos pr prios 32 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia dispositivos participa do controle do processo Por m o usu rio pode interagir com o sistema atrav s do controle e monitoramento a dist ncia Cabe mencionar que o fluxo que este novo sistema utiliza de dois tipos de comunica o ambas bidirecionais o Horizontal Possibiltando a comunica o entre os dispositivos inteligentes e o sistema central ou apenas entre eles permitindo dessa forma efetivar a descentraliza o desejada o Vertical Utilizada para controle e monitoramento a dist ncia Reda o da Revista Eletricidade Moderna Dezembro de 1 99
11. E E ETR TIPO DE SUBTENS O gt gt ho 200 N o escolhido Simular Sobretens o 0 TIPO DE SOBRETENS O peee 80 N o escolhido Sim Simula o de Falta de Subtens o em L1 xi TIPO DE SOBRECORRENTE 7 m Snai Escolha o Tipo de Subtens o b20 295 68 em simular Citert TIPO DE CONTING NCIA Instant nea RERE FP N o definido Startup nerean corens Cerere or 7 supervisiona Otert 369 60 SOBRETENS O SUBTENS O SOBRECORRENTE 750 1000 TIPO ESPECIFICADO J Indutivo Dados Adicionais Unifilar Menu Principal nm FATOR DE POT NCIA man ACIONAMENTO MECANICO f Manual Controle R5927L1 Controle R5051L1 o amp tela Carga Li 207 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Apresenta o da atua o do Rel de Sobretens o 59 Falta Permanente DESLIGAMENTO DO BAY L1 POR FALTA PERMANENTE PROTE O ELETRICA DIGITAL pa me 2 4 Ma a O DO DS R a D D Mensagem PowerNet Prote o El trica Digital R5927_L1 Desligamento Autom tico do Bay L1 Falta Permanente CLASSIFICA O TIPO DE RELIGAMENTO METTE N MERO DE GICLOS DT e TEMPO DE Al Ed DURA O DA FALTA 27 TEMPO DE ATUA O 53 DURA O DA FALTA 59 Gr fico Falta 27 Gr fico Falta 59 Bay L1 A qo S0 So 120 80 180 21 240 270 o itir AUi Conroe sozru magwa TEASSZ7 E 22 22 28 10 2002 m REL DE PROTE
12. FormButton 23 4 f amp Cancelar 20 C 0 2 1 LEITURA E INICIALIZA O DE DADOS RELEVANTES PARA A FUN O DE PROTE O R505111 E IF FormRead 0 0 THEN Valores zerados a partir da nova leitura NC51L1 0 NC50L1 O Tdes50L1 O Tdes51L1 O tdes51 O SR51L1 0 TC51L1 TimeToStr SR51L1 6 TMR51L1 O 51L1l TimeToStr TMR51L1 6 41 A PROCESSO DE SUPERVIS O DA CORRENTE NO BAY L1 WHILE SWT5051L1 1 DO Multinst Ipkinst51PLCLI Itape51PLCL1 M ltiplo da corrente que aciona o R50L1 Rel de Sobrecorrente Instant neo Mnormal ILIPLC Itape51PLCL1 Rela o Normal entre a Corrente de Entrada a de Tape selecionada pelo usu rio ANA A F5QUI1 FUN O DESBLOQUEADA DO REL R50L1 UNIDADE INSTANT NEA TODOS OS TIPOS DE CURVAS 193 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo 1 A 1 1 Procedimento de atua o do rel para sua fun o Instant nea 50 Todos os tipos de curvas IF Mnormal gt Multinst AND Mnormal gt 0 AND AuxDl 1 AND R50L1 0 AND Bloq50L1 0 AND SM02L1 1 THEN Dis01 O R50L1 1 NC50L1 NC50L1 1 IFef50L1 ILIPLC END 1 A F50UI2 FUN O BLOQUEADA DO REL R50L1 UNIDADE INSTANT NEA TODOS OS TIP
13. Minist rio da Educa o UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITA UB Criada pela Lei n 10 435 de 24 de Abril de 2002 Pr Diretoria de Pesquisa e P s Gradua o em Engenharia El trica Programa de P s Gradua o em Automa o e Sistemas El tricos Industriais INTEGRA O DE SISTEMAS DE SUPERVIS O PROTE O E AUTOMA O DE SUBESTA ES DE ENERGIA EL TRICA ADRI N ENRIQUE RAM N OSORIO PAREDES Eng Disserta o Submetida ao Programa de P s Graduac o em Engenharia El trica como requisito para a obten o do t tulo de Mestre em Ci ncias em Automa o e Sistemas El tricos Industriais Orientador Prof EDSON DA COSTA BORTONI DSc Coorientador Prof LUIZ EDIVAL DE SOUZA DSc Itajub Novembro de 2002 PENSAMENTO A miss o do conhecimento n o iluminar uma alma que escura por si nem voltar a vis o a um cego Sua miss o n o desvendar os olhos do homem sen o gui lo govern lo e conduzir seus passos a condi o de que tenha pernas e p s para andar Montaigne HOMENAGENS A la gran familia OSORIO PAREDES en las personas de mis padres el Sr Adri n Osorio Gim nez y Sra Dora Paredes de Osorio que nunca me abandonaron y me dieron siempre su apoyo a pesar del tiempo y la distancia y no menos a mis hermanos Carlos y Miryam mi cu ado Alberto y mis sobrinos Melissa y Bruno por el incondicional cari o y fuerza recibidos siempre minha esposa J ana na Christina pelo incentivo apoio co
14. TENS O MONTANTE TENS O JUSANTE Display the alarm summary page Controle de dados parametrizados para o Rel R87T1 15 16 3M 3 aaaa T O A M STATUS ATUAL RELIGAMENTO MEDI O CORRENTE MONTANTE MEDI O CORRENTE JUSANTE NanjasLa al PAR METROS 87 DADOS DE FALTA 87 DADOS TRAFO Bay L1 Bay L2 CORRENTE DIFERENCIAL CORRENTE DE RESTRI O MEDI O DA TENS O HONTANTE MEDI O DA TENS O JUSANTE no R LA SUPERVIS O R87 REL F 87 T4 A lt RAMPAS ATUADAS D2 32 117 7 n77 l Iv I DADOS CORRETOS lt ATUALIZADOS Bay Barra Bay Barra l Bay Trafo 0 210 tela R87T1 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Apresenta o do Diagrama Unifilar Geral para uma falta permanente o ALARMES ONTROLE D1 e CLR RST CONTROLE D2 Barramento Barramento Il UTILIDADES E 2201 frnopoo REL DE PROTE O DIGITAL DE SOBRECORRENTE INDICA O DE FALTA FEMPOREZADA RIWIT ET CORRENTE DE FALTA IFALTA CI i M LTIPLO DA CORRENTE DE TAPE TEMPO DE ATUA O DO REL N MERO DE CICLOS CONTAGEM NA LIMITE TEHPORAL DE FALTA EN 111 TEMPO DE ATUA O CALCULADO EES A Gr fico F 51 Estado de Falta Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Atua o do Rel de P
15. o digital ou n o os equipamentos de oscilografia as unidades para intertravamento e os controladores de equipamentos por exemplo controlador est tico controlador l gico program vel etc No Sistema Central desenvolvem se v rias fun es tais como Medi es Alarmes Sequ ncias de Eventos Supervis o do estado status dos equipamentos Controle de Tens o intertravamentos Monitora o das Prote es Sequ ncia Autom tica de Opera o Corte Seletivo de Carga Load Shedding Oscilografia Sincroniza o de Linhas Interface Homem M quina para a opera o Gerenciamento da Manuten o Comunica o de Dados para outros centros por exemplo Centro de Opera o do Sistema COS e Centro de Opera o Regional COR Auto Diagnose Elabora o de Relat rios 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 ligam se 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 fun es ficam no Sistema Central ou pr ximos do processo O uso de rel s digitais exerce grande impacto na defini o da filosofia destes sistemas J ardini J A
16. o da subesta o contra Varia es de tens o Transformadores de Medi o Servem de nexo para os equipamentos de medi o como ser medidores de tens o corrente pot ncias ativa e reativa etc e os de prote o rel s fus veis entre outros respectivamente para cumprir suas espec ficas fun es J ardini J A 1 996 3 6 2 Diagramas Funcionais Os diagramas funcionais descrevem a maneira esquem tica de como funcionam os equipamentos de prote o trabalhos futuros controle e sinaliza o de uma instala o el trica Atrav s destes podem ser identificadas todas as restri es de funcionamento de um disjuntor entre outras As condi es de opera o s o diferentes nestes diagramas Por esse motivo preciso definir alguns conceitos tais como e Contato normalmente aberto NA o contato que permanece aberto quando o equipamento est desenergizado e Contato normalmente fechado NF Este contato permanece fechado quando o equipamento est desenergizado Curi M A e Negrisoli M M 1 990 Os sistemas digitais de subesta es prevendo a necessidade de uso destes diagramas como mencionado nos benef cios da automa o providencia em telas de computador as apresenta es das 92 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia mesmas com fun es de bibliotecas destinadas a sistemas de pot ncia A exemplo mostra se uma tela de computador com o sistema de supervis
17. o de um nico circuito Portanto existem certas considera es a serem tomadas assim como o intertravamento efetuado tanto para a utiliza o da barra auxiliar como o da transfer ncia de prote o As principais utiliza es que a Barra de Transfer ncia possui s o em primeiro lugar a de transferir as respectivas prote es para o D52BT e em segundo lugar transferir as cargas localizadas em L1 ou L2 enquanto os disjuntores D52L1 ou D52L2 encontram se em estado de Manuten o quer sejam estas Preventivas programadas ou corretivas ap s a localiza o de uma falta no pr prio equipamento O intertravamento para a utiliza o n o simult nea da Barra de Transfer ncia foi descrito anteriormente item 3 7 3 1 assim como o processo de transfer ncia da prote o do bay da carga L1 ou carga L2 para esta barra por m dever o ser contemplados alguns requisitos descritos seguidamente Para garantir a prote o da carga L1 enquanto a manuten o do disjuntor D52L1 ou D52L2 a manobra de transfer ncia deste para o disjuntor D52BP a seguinte 106 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Fechamento das seccionadoras 89 S10 e 89 54 respeitando esta sequ ncia e seguindo o intertravamento descrito no item 3 7 3 1 Mudan a de posi o da chave de transfer ncia 43TL1 para a posi o INTERMEDI RIA Abertura do disjuntor D52L1 Modo de opera o da subesta o NORMAL e fech
18. 3 4 3 Barramento Principal Duplo com Transfer ncia Este tipo de arranjo possui o formato apresentado na Fig 3 13 O circuito L1 poder estar ligado em uma das barras P1 ou P2 e para a manuten o de D1 deve ser transferido o circuito para a barra de transfer ncia e disjuntor DP L1 V o de paralelo transfer ncia Siia DP S1 D1 barra de transfer ncia barra principal P1 Figura 3 13 Barramento Principal Duplo com barra de Transfer ncia Este arranjo considerado complicado e normalmente substitu do pelo da Fig 3 14 este oferece uma barra a menos e tem praticamente as mesmas fun es e facilidades J ardini J A 1 996 80 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia E T mt H a b Figura 3 14 Barramento Principal e Principal com Transfer ncia T Os arranjos indicados nesta figura possuem as mesmas fun es mas o esquema b utiliza uma chave a menos sendo mais econ mico por m de opera o mais complicada 3 4 4 Barra Dupla Devido ao alto custo de um barramento duplo o mesmo deve ser utilizado sob certas condi es tais como as descritas a seguir e Instala es de grande porte que trabalhem com tens es e frequ ncias diferentes e Exist ncia de v rios consumidores em uma instala o cujos valores nominais de consumo s o reunidos em uma nica alimenta o e Necessidade de servi o isolado em v rios pontos de alimenta o por ca
19. 89510 8958 Desligamento do D52L2 e fechamento do D52BP Desligamento das seccionadoras 8955 8956 8957 somente para a Manuten o do D52L2 Ap s as respectivas manuten es o operador dever retornar configura o inicial em que o sistema se encontrava previamente ao comando dado para a manuten o portanto basta religar ou reconfigurar os respectivos bays para operar nos modos Normal ou Inverso de acordo com cada escolha pr via Estes procedimentos repetem se para o modo de opera o Inverso portanto n o ser necess rio o seu detalhamento Admitindo se que a subesta o precise ser energizada Start up com o servi o de manuten o no disjuntor D1 uma eventual falha neste equipamento ou falha ou manuten o do Barramento ou falha do disjuntor D52B1 impossibilitaria a energiza o da carga L1 a partir do Barramento portanto pode se efetivar a energiza o desta carga atrav s do uso do barramento auxiliar e desde que o mesmo n o esteja em manuten o Nesse caso a energiza o da carga L1 ser feita a partir do Barramento Il considerando que o mesmo n o possua falhas j que o mesmo encontra se dimensionado para alimentar ambas as cargas Tal sequ ncia de fechamento ser dada por 89510 8954 D52BP Alimenta o da Carga L1 8956 8957 D52L2 Alimenta o da Carga L2 Analogamente se a subesta o precisa ser energizada Startup com o servi o de manuten o no disjuntor D2 falha des
20. CIOS DA AUTOMA O DE SISTEMAS DE POT NCIA 3 5 1 Confiabilidade dos Sistemas 3 5 2 Rela o Custo Benef cio dos sistemas 3 6 T CNICAS UTILIZADAS NA AUTOMA O DE SISTEMAS nrerin 3 6 1 Diagramas ElGMICOS as css tensas no E SLi aaa IA Ladder 362 Diagramas FUNCIoNAIS ass 2s seis itens aa RUSSAS ara edson t NA a nana 3 6 3 Algumas T cnicas empregadas na automa o de sistemas el tricos 3 1 FILOSOFIA ADOTADA PARA O PRESENTE TRABALHO eereereereereeree E E rsterrereras al Topologia do Proto UDO ass isa nte SD UR e SO VD ap 3 1 2 O pera o do SISTEMA aim a iria i ao podia dra teen lida re 3 7 3 Intertravamento implementado para as chaves da subesta o 3 7 4 Vis o Geral do sistema para Monitoramento Remoto 3 8 SISTEMA DE PROTE O EL TRICA REL S DE PROTE O 3 8 1 Formas construtivas eeeeeeereeereeeereeremeerereereneererereereno 38 2 Desempenho dos dISposINVOS xs sc szasm mensais nenin dire alice E A R A aa 3 8 3 Grandezas el tricas envolvidas sr ceeeeememeeeeeemereremeeneerereneereeeereeereeereeereee aerea recemeereereremeeresa 3 84 Temporiza o dos rel s 3 8 5 Formas de acionamento eeeeereeereeremeereneereneereerereereno 3 9 REL S DE PROTE O UTILIZADOS NO SISTEMA SUPERVIS RIO POWER NET 3 9 1 Rel de Prote o de Sobrecorrente Fun o ANSI 50 51 rresieeeteeeeeeereeeeeeereeereeereeereeetts 3 9 2 Rel de Prote o contra V
21. COMANDOS 4 TIPO START UP f CONTROLE DI Ee Barramento PARADA DE EMERG NCIA Figura 4 26 Apresenta o do Diagrama Unifilar da subesta o desenergizado 157 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Nesta tela s o apresentados comandos de Energiza o e desenergiza o da subesta o comandos de manobras para servi os de manuten es dos disjuntores e barramentos assim como acesso para as telas de parametriza o das prote es alarmes entre outros Como pode ser observada na figura acima existe um Bot o de Emerg ncia que faz o desligamento da subesta o para tais casos do qual o operador completamente respons vel A energiza o da subesta o come a a partir da energiza o do transformador TF 01 feito atrav s dos seus disjuntores e cujos comandos de fechamentos s o manuais via mouse Por m estes s permitir o o fechamento dos mesmos uma vez parametrizado e acionado o comando de supervis o do Rel Diferencial de fun o 87 do TF 01 Se satisfeita esta condi o a subesta o estar energizada at os bornes terminais dos barramentos e Il atrav s dos disjuntores D52B1 e D52B2 Analogamente acontecer nos bays dos barramentos e Il e no bay das cargas L1 e L2 permitindo somente a completa energiza o uma vez que todas estas prote es estejam instaladas nos respectivos bays Entretanto existe um intertravamento de t
22. M ltiplo calculado seja inferior ao parametrizado Ent o o algoritmo dar in cio a uma contagem de tempo que uma vez superado o tempo m ximo admiss vel baseado na curva caracter stica e do dial de 142 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o tempo escolhidos ser o necess rios para a ordem de trip do disjuntor principal do bay ao qual o rel est destinado a proteger Como pode ter sido observado no fluxograma resumido mostrado acima o funcionamento do rel e as principais causas de desligamento do disjuntor e do referido bay foram comparados com o valor da corrente de tape e com o m ltiplo da corrente de pick up 4 9 6 Processo de atua o do rel 50 51 por causas de Sobrecorrente Para que a atua o do rel de prote o por Sobrecorrente seja ativa aproveita se um conceito an logo aquele utilizado para o procedimento de atua o de um rel por subtens o sobretens o Neste caso o par metro a ser observado o da corrente O programa espera em um loop ativo dado pelo acionamento do bot o de supervis o do rel 50 51 sendo que o primeiro deles fun o 50 consiste em uma prote o por sobrecorrente instant nea e o segundo para uma sobrecorrente temporizada Embora este rel considere uma temporiza o no programa do prot tipo n o existe uma contagem de tempo efetiva que fa a com que este execute o comando de desligamento pelo tempo em que a falta permane a a
23. O is cisnes mereceram 241 Arquitetura ISO 0S Laet eminente perene coin gta 2 42 EDI Interc mbio Eletr nico de Dados rereeeeeeeeeeeeeeeeeereeeereeeeereeererereeererereeeeerereeeda 243 Porque utilizar o EDIR snes n ae asi do GC pa a E du 35 2 4 4 O Link de Comunica o 2 4 5 Padr es de Mensagem EDI 2 4 6 Soare E Dlie a dead AAA an Ta e ng O aa alada 24 7 Tecnologias da Internet 2 4 8 Comia Memet rabalha Ps states sespaib res diana dana ade aaa 40 2 4 9 Atuais e emergentes recursos utilizados pela Intemet ii rreeereeereeerereeeeaes 42 2 4 10 Intranets mais COMP eXAS atassmsesseso rories DE ira iate iai UE aero rante rea Gena dol 42 24 11 Extranets Comunica o entre as redes rireeeeeteeteeeeeeeeteeeeeeeeteerereeeereereeereertettes 43 24 12 Combinando as tecnologias ssa eia a so sser remete nana A reerada areias OGO 43 2 5 TRABALHOS PRINCIPAIS REALIZADOS NO SETOR DE CONTROLE E AUTOMA O DE SISTEMAS EL TRICOS serere 46 2 6 TRABALHOS PIONEIROS NO SETOR EL TRICO BRASILEIRO reetereneeeereerrereer tee reren erre rerar err ree reator ee rre rentes 47 21 PRODUTOS CARACTER STICOS OFERTADOS POR EMPRESAS ESPECIALIZADAS NO SETOR cseteerieemeeeneesereereereerter 48 2 7 1 General Electric GESA Caracter sticas da Rede de Subesta o rreeeeeeeeeeeeeeeeeereeesa 48 2 7 2 Siemens Energia amp Automa o ti rireeeteeeeererereeeeeeeteetos 2 1 3 Asea Brown Boveri ABB Automa o 3
24. R5927L1 desconectado e desbloqueado ELSE Beep 1 Bloq5911 O TH El trica Messag Digital END Mensagem PowerNet I Prote o R5927 L1 O rel R5927L1 j encontra se desconectado 48 IF SWT5927L1 1 AND Bloq27L1 1 AND Bloq59L1 0 THEN SWT5927L1 O CTA5927L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se desconectado com a F27 bloqueada 48 END IF SWT5927L1 1 AND Blog271L1 0 AND Bloq59L1 1 THEN SWT5927L1 O CTA5927L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se desconectado com a F59 bloqueada 48 END IF SWT5927L1 1 AND Blog27L1 1 AND Bloq59L1 1 THEN SWT5927L1 O CTA59271L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se desconectado com a F5927 bloqueada 48 END RETURN 0 END 189 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo PRIVATE INT FUNCTION BloqueioF27 FormNew Bloqueio do Rel 27 38 3 0 FormInput 1 0 a Deseja realmente bloquear a fun o 272 45 C sNome 0 FormButton 10 1 e Bloquear 15 C OKOFF 27 0 FormButton 1 2 e 0K 15 C 0 1 FormButton 18 2 t Cancelar 15 C 0 2 FormRead 0
25. R87T1 j encontra se bloqueado 48 END RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION Desblg87 IF Blog87T1l 1 THEN Bloq87T1 0 DspError Rel R87T1 Desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Digital R87T1 O rel R87T1 j encontra se desbloqueado 48 END RETURN 0 203 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo ANEXO III APRESENTA O DAS TELAS DO SISTEMA SUPERVIS RIO CITECT 5 31 NA AUTOMA O DA SUBESTA O POWERNET 204 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Apresenta o Inicial do PowerNet e respectivo sistema de acesso Sistema de Seguran a de Acesso Digitar Nome do Usu rio Enrique Digitar Senha pe Hri Menu s MENU DE INFORMA ES DA POWERNET L D Info PowerNet I Seja bem vindo a ao ambiente PowerNet e 4 Ops ause D 205 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Dados e caracter sticas das manobras efetuadas pela subesta o DS ZM w E MANOBRAS EFETUADAS PELA POVYERNET STATUS DOS ELEMENTOS DA SUBESTA O CONTADORES DE MANOBRAS OPERA O ACIONADA STATUS DOS BARRAMENTOS BARRA u ser net DD BARRAR STATUS DAS SECCIONADORAS E al E 2 2 as est as as sn
26. as em concep o de projeto Al m disso o sistema de prote o dos bancos pode ser projetado diferentemente em fun o das necessidades do sistema el trico Em decorr ncia n o h um consenso quanto padroniza o de bancos de capacitores sendo as normas ANSI e IEC existentes e a da ABNT em elabora o n o abrangentes quanto instala o completa dos bancos A experi ncia brasileira na especifica o dos capacitores s rie pequena at o momento somente FURNAS ELETRONORTE e CHESF t m projetos definidos para sua utiliza o n o tendo ainda feito concorr ncia para o fornecimento dos bancos 14 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 3 2 10 Compensadores Est ticos Basicamente utilizados para controle de tens o em um sistema de pot ncia os compensadores est ticos ou de compensa o reativa podem desempenhar outras importantes fun es A aplica o de compensadores s ncronos reatores e capacitores a sistemas de pot ncia bastante conhecida e a experi ncia acumulada tem sido suficiente na sua utiliza o Agora os compensadores est ticos s o utilizados h mais de 10 anos em ind strias principalmente no controle de oscila es flickers provenientes de grandes descargas como fornos a arco Sua utiliza o recente em sistemas el tricos de pot ncia Os principais tipos de compensadores est ticos podem ser identificados como e Reator Satura
27. definido de acordo com cada sistema portanto existem v rias possibilidades nas quais o rel pode atuar mais r pido ou mais lento de acordo com as necessidades de cada sistema Seguidamente apresenta se uma amostra de como este tipo de falta se comporta e a curva caracter stica da mesma TRANSIT RIO j EST VEL j ATUA O Figura 4 14 Comportamento da tens o perante uma falta de subtens o temporizada Caso o valor da tens o lida no bay L1 definida como ULIPLC seja inferior superior tens o definida como a nominal daquele bay vezes a percentagem de subtens o sobretens o admiss vel escolhida pelo usu rio e desde que o contato auxiliar do disjuntor correspondente esteja fechado ent o dado o in cio aos comandos de desligamento do respectivo disjuntor em um tempo que depende apenas do tempo de transmiss o deste comando ao bloco de sa das do controlador program vel para que o execute Assim seguem se os seguintes comandos diretos a partir do arquivo Cicode denominado de Control5927 L1 Dis01 0 Pulse R27L1 12711 0 Tens oF27PLCL1 ULIPLC Beep 0 PageDisplay Atua 27 LI Analogamente ao caso de subtens o sobretens o instant nea apresentado anteriormente na fase transit ria de uma falta temporizada tamb m n o dada a atua o do rel devido ao tempo ser muito menor que os valores t picos de pick up definidos para a atua o do rel Portanto o desligamento do relativo bay
28. e n o haja bloqueio da respectiva fun o Dessa maneira o rel 50 51 observar o comportamento da corrente el trica relativo ao bay ao qual foi designado Esta observa o consiste em comparar o tempo todo o valor de corrente que est sendo aquisitado com aquele parametrizado para sua atua o Antes que ocorra alguma conting ncia o rel compara o valor de corrente aquisitado com os parametrizados aos quais ter de comparar o primeiro destes o denominado M ltiplo Instant neo da corrente de Pick up isto quantas vezes a rela o da corrente lida e o M ltiplo parametrizado 141 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o linst lpick up superior a este valor o qual considerado pelo rel como principal causa para o acionamento do comando de desligamento instant neo do disjuntor principal do bay devido a uma conting ncia de curto circuito Basta este valor ser ligeiramente superior ao valor estipulado e ser considerado como suficiente IN CIO LEITURA De Ieficaz Figura 4 16 Fluxograma de supervis o do Rel 50 51 para a prote o de um bay gen rico Analisando o fluxograma acima tem se que a condi o para o trip instant neo que o M ltiplo calculado seja maior que o parametrizado e o valor da corrente seja superior corrente de pick up Para o caso temporizado a condi o que o valor da corrente seja superior corrente de pick up e o
29. es de Energia Como pode ser observado a caracter stica determina o processo de condu o ap s a tens o ter alcan ado um determinado valor de tens o V det o que manteria a tens o constante nos terminais independente do valor da corrente Em realidade n o isto o que acontece pois a caracter stica do material utilizado no p ra raios n o o suficientemente n o linear para se aproximar do ideal Os gaps s rie podem ser desprezados e o p ra raios constituiria apenas um resistor n o linear Na pr tica o ZnO apresenta uma maior caracter stica n o linear que o SiC na regi o de correntes de intensidades mais baixas como pode ser visto na figura acima as curvas sem escalas do ZnO possuem maior aproxima o da curva ideal para v rias temperaturas enquanto que a de SiC aproxima se para intensidades de corrente superiores Os p ra raios de xido de zinco podem ser constru dos com gaps em s rie ou paralelo de acordo com a linha de projeto de cada fabricante ou dependendo do requerimento el trico do sistema A tend ncia na constru o de p ra raios de ZnO de estarem desprovidos de centelhadores Como se tinha mencionado a fabrica o dos p ra raios muito simples constitui se de pastilhas de elementos n o lineares montados dentro de um inv lucro de porcelana Apesar disto existem muitos sistemas el tricos que possuem p ra raios abase de xido de carboneto de sil cio por m estes precisam de um gap s ri
30. gica programada O Sistema de Entradas Sa das fornece a conex o f sica entre o mundo externo equipamentos de campo e a CPU atrav s de circuitos de interface Atualmente os controladores possuem uma grande variedade de interfaces anal gicas e discretas o que permite sua aplica o em praticamente qualquer tipo de controle A evolu o do hardware conduziu a melhoras significativas nas suas caracter sticas que dentre outras s o Redu o no tempo de varredura Interfaces de E S microprocessadas m dulos PID m dulo ASCII m dulo de posicionamento Uma Interface Homem M quina IHM mais poderosa e amig vel Novas caracter sticas de software tais como linguagem em blocos funcionais e estrutura o de programas linguagens de alto n vel Basic C diagn sticos e detec o de falhas e opera es matem ticas em ponto flutuante atrav s de coprocessadores matem ticos Souza L E de amp Vermaas L G 1 999 4 4 Descri o breve do funcionamento da subesta o prot tipo A subesta o prot tipo funciona alimentada a partir de duas barras diretamente conectadas rede de 127 60 V Hz para o fornecimento de energia el trica cargas neste caso consistindo de duas l mpadas de 15 W e 6 l mpadas de sinaliza o de energiza o dos barramentos principais e auxiliar de igual pot ncia totalizando uma carga pr xima de 120 W Outro barramento independente de 220 60 V Hz alimenta o acionamento das bobinas
31. gt FILOSOFIA DE AUTOMA O SUPERVIS O E PROTE O DE SUBESTA ES memso 55 31 INTRODU O AOS SISTEMAS EL TRICOS DE POT NCIA cisterna aerea araras 55 3 2 SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA S ER sis pea dama em a ap a q in 55 3 2 1 Estados de Opera o de Sistemas de Pot ncia Caracter sticas Individuais rsrsrs Jed Seguran a do SIStEMA nAn al US ease neta 3 2 3 Modelo de Capacidade e Carga 3 3 SUBESTA ES EL TRICAS CONCEITO GERAL ciserteremermeereereeneereereenrermerts 3 3 1 Subesta es Fun es dentro do Sistema El trico 3 3 2 Equipamentos Utilizados nas Subesta es siri ere era rere cera cererere cre rera cre rrerererresa 34 ARRANJOS T PICOS DE SUBESTA ES EL TRICAS sitemeter renata aereas a crateras 3 4 1 Barramento Singelo ou Simples erre 3 4 2 Barra Principal e de Transfer ncia ou Barramento Auxiliar 3 4 3 Barramento Principal Duplo com Transfer ncia ii FAA Bara Duplas 2a nos ps sora ES EATON ab a 3 4 5 Barra Dupla com Disjuntor Duplo 3 46 Barra Disjuntorie Me Wzerarodinn n a Sta fab To cet quad pn EDUARDO E A EA 3 4 7 Barra Disjuntor 1 1 3 3 4 8 Barramento em Anel 3 4 9 Barramento Triplo amp cs assess es starter aparenta E EE E UTI esa aaa args 3 4 10 Sistemas com Disjuntor Extra vel EEA REEE EE E EERE 3 4 11 Sistemas com Chave Seccionadora By Pass 3 5 BENEF
32. o de Sistemas de Pot ncia 2 1 3 6 Produtos D25 IED Multifun o Denominado de Super IED ED Intelligent Electronic Device Este componente Fig 2 14 pode efetuar v rias fun es dentre elas encontram se as fun es de controlador l gico program vel subesta o LAN gateway IED controlador de n vel de bay monitor de qualidade de energia e registrador formas de onda de evento falta de acordo com a necessidade de utiliza o Pode tamb m atuar como um equipamento monitorando um dispositivo ou esperar exclusivamente uma unidade terminal remota UTR Dual Communicaon Ports Serial Or Ethernet Auxiliary Communication Ports IED1 Da Di a lute PT iti Auxiliary TF Output Torminations Figura 2 13 Caracter sticas e aspecto de um D25 IED Multifun o da GE Harris Pode acomodar entradas discretas tal como entrada digital de estado SOE acumuladores entradas anal gicas AC ou DC sa das de controle digitais Possui uma boa flexibilidade de comunica o providenciando portas de comunica o serial RS 232 comunica es Ethernet LAN e duas portas seriais PLUS para interfacear com IE D s com fun o de rel s Algumas das suas principais reas de atua o s o Controle Supervis rio Aquisi o de Dados Medi es Medi o de Demanda Qualidade de Energia Controlador de N vel de Bay Concentrador IED Perfil de Carga Registrador Digital de Faltas Contr
33. o se os dois disjuntores D152T1 e D252T1 estiverem FECHADOS ou futuramente quando da implementa o do TF 02 a condi o poder opcionalmente aceitar a condi o D152T2 e D252T2 FECHADOS A condi o referente prote o el trica restringe se apenas supervis o do rel implementado sem simula o da fun o 59 e 27 Sobretens o e Subtens o respectivamente Portanto enquanto estes rel s R5927B1 e R5927B2 n o estiverem supervisionando a condi o para energiza o Autom tica ou Manual n o ser permitida e BAY DA CARGA L1 Uma vez conseguida a energiza o do Barramento a condi o para que o bay L1 seja energizado consiste dos seguintes intertravamentos Para a opera o NORMAL o fechamento da seccionadora 89 S1 feita ou permitida se e somente se o disjuntor D52L1 e a seccionadora 89 52 estiverem ABERTAS Se esta condi o for satisfeita o pr ximo passo consiste em fechar a seccionadora 89 53 a qual possui como requisito a mesma condi o imposta para a seccionadora 89 S1 mas adicionando a condi o do status da mesma isto a chave 89 S3 fechar se e somente se o disjuntor D52L1 estiver ABERTO e a seccionadora 89 S1 estiver FECHADA A principal raz o deste condicionamento deve se a que as seccionadoras n o trabalham sob carga fato este que acontece quando o disjuntor fechado conduzindo o fluxo eletromagn tico para a respectiva carga L1 Caso o modo de opera o escolhido seja o INVERSO muda
34. rea de risco onde a capacidade menor quer a carga Assim seguindo este racioc nio podemos afirmar que muito menos prov vel que qualquer componente operando com uma solicita o menor que a sua capacidade seja obrigado a sair de servi o ou se avarie do que aquela operando na rea de risco ou sobrecarregada Esta a estrat gia b sica da escolha dos componentes Curi M A e Negrisoli M M 1 9 Equipamentos T picos instalados em uma Subesta o As subesta es el tricas constituem um ponto do sistema el trico de pot ncia SEP onde a energia transformada controlada e distribu da Dessa forma por serem pontos de opera o do SEP devem possuir a es e comandos coordenados a partir de programas e filosofias de opera o de conformidade com informa es coletadas a partir dos sistemas de medi o e prote o Al m destes existem equipamentos de manobra transmiss o de dados e controle Os equipamentos mais utilizados em subesta es ser o brevemente descritos a seguir devido aos mesmos serem mais aprofundados no Cap tulo 3 e P ra raios Equipamentos dedicados para prote o contra descargas atmosf ricas Estes se posicionam nos p rticos de entrada e sa da de uma subesta o de energia el trica S o eficientes para evitar que estas descargas sejam transferidas e Disjuntores Estes s o dispositivos de manobra e prote o dentro dos sistemas el tricos pois s o os elementos que podem abrir ou
35. respectivamente e obviamente os recursos utilizados para a rede Internet para se ter acesso telas de supervis o implementadas Ressaltam se como principais vantagens observadas neste trabalho os seguintes t picos e Rela o Custo Benef cio baixo se comparado aos custos que poderiam ter em uma implementa o real e Integra o profunda entre todos os dispositivos existentes e Desempenho razo vel para os fins educativos desejados e Custos de Manuten o baixos 169 Cap tulo 5 An lise cr tica a respeito do sistema de comando e controle implementado Os trabalhos pioneiros realizados no Setor El trico Brasileiro serviram como refer ncia do que foi feito e das possibilidades reais que existem de melhorar algumas condi es existentes neste importante setor da economia do pa s Estes partiram do monitoramento de equipamentos de subesta es de alta tens o passando por t cnicas de monitoramento de subesta es isoladas g s SF6 estudos realizados referentes aos aspectos t cnicos e econ micos da digitaliza o de subesta es automa o de subesta es e de sistemas de distribui o industriais at a integra o da supervis o controle e prote o em usinas e subesta es Portanto existem ainda muitos t picos a serem explorados e outros a serem inovados a respeito da automa o de sistemas el tricos Referindo se aos equipamentos apresentados pelas empresas especializadas foi apresentada u
36. rmico e respectivos elementos As faixas de opera o do rel t rmico variam de um fabricante para outro ou at mesmo dentro de um mesmo tipo de fabricante S o alimentados por fontes de tens o alternada supridas atrav s de transformadores de potencial ou em alguns casos por fontes de tens o auxiliar de corrente continua Filho Mamede J 1 994 Este rel n o foi implementado na subesta o prot tipo mas ser proposto devido import ncia de se monitorar o comportamento da temperatura do transformador fonte principal de alimenta o neste caso da subesta o Embora existam configura es em que v rios transformadores em paralelo alimentam uma subesta o o que mais confi vel t m se outras configura es em que somente um transformador alimenta este sistema por m deve se ter um de reserva para evitar longos per odos de desligamentos e diminuir o risco de desenergizar a subesta o pelo mesmo per odo de tempo 119 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 10 Conclus es Este cap tulo tenta dar um horizonte aberto referente aos conceitos fundamentais da exist ncia import ncia e funcionamento de subesta es de energia el trica Os modos de opera o explicados refletem apenas uma parte da complexa estrat gia existente por tr s de qualquer opera o de manobra quer seja esta normal de emerg ncia ou de restabelecimento tendo sempre por objetivo o atendimento
37. subtens o Ap s um curto per odo de tempo feito um religamento e o sistema volta condi es normais anteriores a esta falta 4 10 3 6 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Start up Este tipo de falta dever ser configurada antes da energiza o da subesta o Tem como objetivo principal de efetuar as simula es acima descritas com exce o das intempestivas as quais n o foram contempladas Sendo que as faltas simuladas s o as mesmas que as j descritas torna se desnecess ria uma nova explana o a respeito Este caso tamb m aplica se em ambas simula es tanto de subtens o como de sobretens o portanto basta configurar previamente energiza o da subesta o que o programa ser executado assim que esta condi o seja satisfeita 4 10 4 Simula o da Prote o contra Sobrecorrentes fun o ANSI 5051 A prote o de sobrecorrentes torna se complementar realizada contra varia es de tens o Assim implementou se esta prote o com o objetivo de ter tamb m pelo menos um observador do comportamento da corrente neste bay As possibilidades expostas anteriormente s o colocadas tamb m neste rel Fig 4 29 assim temos as op es que ser o apresentadas neste caso e ser o explicadas uma de cada vez tal como feito para o caso do rel de prote o contra varia es de tens o Por m agora n o se considera a falta definida como intempestiva feita para o rel de prote
38. A R amp Dutra A M amp Menezes M P B 1 997 Neste trabalho n o haver fisicamente um transformador no prot tipo por m ser considerado no sistema supervis rio juntamente com dois disjuntores de barra que simular o o fechamento ou abertura para energiza o ou desenergiza o da subesta o assim como quando a atua o da prote o ordenar as suas respectivas aberturas quando da apari o de alguma falta 99 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 7 1 Topologia do Prot tipo De acordo com as necessidades de transmiss o sub transmiss o e distribui o de energia el trica e dependendo do tipo de rede t m se diversos tipos de configura es tal como mostrado em topologias de subesta es item 3 4 Esta topologia permite maior ou menor flexibilidade de acordo a cada tipo mas sempre objetivando atender necessidades do cliente e sempre com a melhor qualidade de energia O prot tipo escolhido possui a topologia de barramento duplo Fig 3 32 devido a preencher v rios requisitos e possibilitar um amplo grau de manobra orar 2409 2002 TIPO START UP I 2 o CONTROLE D1 CONTROLE D2 CONTROLE D3 ALARMES CONTROLE B1 l CONTROLE B2 UTILIDADES j eja ECE PARADA DE EMERG NCIA Diagrama Unifilar dos Rel s Unifilar Figura 3 32 Diagrama Unifilar t pico de uma subesta o com barramento duplo e corre
39. Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o No per odo transit rio o rel n o acionado devido a que a dura o desta bem menor que o tempo de pick up definido para o rel como mencionado no cap tulo 2 pode variar entre 0 05 0 5 e 6 e em alguns casos at mais dependendo do modelo do rel e a faixa de ajuste continua da tens o de partida varia entre uma e duas vezes o valor nominal de tens o valor de pick up instant neo t pico para sobretens es Transcorrido o per odo transit rio o sistema se mant m est vel at o desligamento ou perante a ocorr ncia de uma falta Dessa maneira o rel supervisiona constantemente a tens o e uma vez detectada uma subtens o sobretens o O programa que simula o rel inicia a contagem de tempo para posteriormente dar o comando de desligamento do disjuntor do bay correspondente tal como pode ser apreciado no gr fico relacionado acima Paralelamente ocorr ncia de uma falta um relat rio de faltas elaborado indicando os valores parametrizados pelo usu rio e os valores de falta e indicados na tela atrav s do comando prompt que aparece no canto superior direito Dentro do caso temporizado ainda para casos de falta tempor ria ap s o comando que o rel emite para o corte de carga via o disjuntor apresenta uma tela mostrando os valores parametrizados e os valores de falta que deram origem a tal desligamento REL DE
40. Como foi apresentado no Cap tulo 1 os fabricantes iniciaram uma verdadeira revolu o no que se refere fun es usuais de controle e prote o atrav s da inclus o de um sem n mero de fun es integradas aos sistemas digitais que antes eram realizadas separadamente por equipamentos convencionais tal o caso de oscilografia de faltas efetuada por rel s digitais de prote o que na maioria dos casos on line Com rela o aos sistemas convencionais os sistemas digitais apresentam aspectos bastante relevantes referentes aconfiabilidade e rela o custo benef cio 3 5 1 Confiabilidade dos Sistemas Com rela o fun es de automonitoramento intr nsecas das unidades componentes de sistemas digitais que realizam a supervis o das entradas anal gicas e digitais por meio de checagens de plausibilidade supervis o dos conversores anal gico digitais hardware software e sa das digitais em ciclos cont nuos e intervalos curtos de tempo em torno de 5 segundos estes sistemas garantem a disponibilidade de suas unidades e canais de comunica o com a apresenta o de alarmes em caso de falhas assim como sua identifica o e localiza o Al m da disponibilidade do sistema bastante aumentado em sua confiabilidade frente a sistemas convencionais estes ltimos somente permitem a certeza de estarem em correto funcionamento atrav s de manuten es preventivas outros pontos s o significativos para comprovar a confi
41. Controlador Program vel CP um monitorador de grandezas el tricas POWER TRAC e um software de supervis o CITECT Mostra se a seguir o esquema el trico simulando uma subesta o com barramento duplo e barra de transfer ncia dispositivos de manobras seccionadoras e disjuntores e prote o alimentando duas cargas L1 e L2 D15271 D252T1 TF 02 Implementa o futura TF 01 Bay do Transformador D52B1 D52B2 Bay dos Barramentos Barramento Barramento Il Barra Auxiliar 8953 N N 8954 89S7N N 8958 a ES L1 L2 Figura 4 1 Esquema el trico t pico de uma subesta o com barramento duplo e correspondente barra de transfer ncia implementado em laborat rio Para simular o funcionamento de seccionadoras e disjuntores utilizam se contatores com bobinas de 220 VAC que possuem contatos NA e NF todas fabricadas pela firma Siemens A placa de entradas do PLC utiliza 32 pontos cada um deles com tens es admiss veis de at 24 VDC com l gica positiva negativa e aos quais encontram se conectadas as seccionadoras e disjuntores Cabe mencionar que a partir do pino n mero 21 todos os pontos encontram se desconectados do circuito permitindo dessa maneira algumas inova es 122 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Mostra se a seguir o esquema de conex o entre os componentes utilizados para o sistema de supervis o e controle da subesta o prot ti
42. Eletromec nicos Eletromagn ticos de Indu o T rmicos Eletr nicos Estas caracter sticas foram apresentadas por m detalhes construtivos destes fogem do escopo do trabalho portanto n o ser o descritos somente aqueles rel s que efetivamente ser o implementados ter o descri es dos seus princ pios de funcionamento 3 8 2 Desempenho dos dispositivos Todo dispositivo de prote o deve merecer uma garantia de efici ncia no desempenho de suas fun es Neste contexto apresentam se os seguintes quesitos b sicos quanto ao seu desempenho 110 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Sensibilidade De forma a atuar dentro de sua faixa de opera o e evitando opera es indevidas do mecanismo de atua o em tempos n o desejados e Rapidez Principalmente para evitar maiores danos ao sistema el trico ou ao equipamento que se est querendo proteger condicionando o ao menor tempo poss vel na condi o de defeito e Confiabilidade Neste aspecto os rel s devem ser extremamente confi veis j que de responsabilidade dos mesmos atuar em todas as condi es que o sistema el trico possa apresentar Filho Mamede J 1 994 3 8 3 Grandezas el tricas envolvidas Quando se refere grandezas el tricas que envolvem um sistema el trico est se referindo equelas tais como frequ ncia tens o e corrente que atravessam pelos mesmos No entanto existem outros par metros el
43. Figura 3 9 Aspecto visual de um disjuntor de alta tens o instalado em uma subesta o Outras fun es freq entemente desempenhadas pelos disjuntores s o Condu o de correntes de carga na posi o fechada e Isolamento entre duas partes do circuito na posi o aberta Os disjuntores s o geralmente chamados a mudar de uma condi o para outra ocasionalmente e a desempenhar a fun o de abrir faltas ou fechar circuitos sob falta raras vezes Devem ser capazes de mecanicamente abrir em tempos t o curtos quanto 3 ciclos aproximadamente 50 ms ap s terem permanecido na posi o fechada por v rios meses Esta exig ncia imp e cuidados especiais no projeto destes equipamentos com o objetivo de reduzir a um m nimo as massas das partes m veis e de garantir a mobilidade das v lvulas liga es mec nicas entre outras Como est o destinados a manobrar e proteger circuitos el tricos de pot ncia e por serem din micos os disjuntores precisam de um certo estudo para sua especifica o e posterior constru o Existem modelos padronizados mas que nem sempre atendem todas as exig ncias do usu rio Para a constru o de um disjuntor que possua capacidade de cumprir com todas as suas fun es nas redes el tricas os fabricantes exigem a defini o de uma s rie de itens caso a necessidade obrigue ao usu rio do equipamento a utilizar um diferente dos padr es oferecidos no mercado para uma dada aplica o ou aplica o e
44. Instant neo tal como mostrado abaixo Assim o procedimento para a atua o deste rel simples e basta que as 144 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o condi es a seguir sejam satisfeitas que o m ltiplo Normal seja superior ao valor do m ltiplo parametrizado como instant neo e que o rel R50L1 Contato do rel Instant neo n o esteja atuado logicamente a condi o para a simula o tamb m dever ser satisfeita assim IF Mnormal gt 0 AND Mnormal gt Multinst AND AuxDl 1 AND R50L1 0 AND SMO2L1 0 THEN Dis01 0 R50L1 1 NC50L1 NC50L1 1 IFef50L1 ILIPLC END Assim para qualquer valor do m ltiplo que seja positivo e considerado superior ao valor do m ltiplo instant neo definido pelo usu rio valor contido na vari vel Multinst e desde que o contato auxiliar do disjuntor D1 esteja ligado e a fun o 50 Instant nea do rel n o estiver ativa o rel ir exercer todas as a es descritas acima permitindo a prote o do relativo bay que neste caso se localiza no lado da carga L1 Paralelamente a estes acionamentos o sistema supervis rio apresenta a tela referente aos dados de falta para o tipo instant neo assim como o aviso para o usu rio que o relat rio de falta encontra se pronto e o disparo de um alarme sonoro para indicar que uma conting ncia est ativa e tal como acontecer em todas as ocorr ncias aqui implementad
45. Rel 27 para a prote o de um bay gen rico O valor de tens o eficaz aquisitado diretamente do programa de emula o das tens es e correntes explanado anteriormente como se fosse lido a partir dos transdutores ligados s placas de entradas dos blocos I O do PLC 4 9 3 Processo de Atua o da Prote o por causas de Subtens o ou Sobretens o Como mencionado no item anterior o processo de atua o do rel de subtens o sobretens o consiste na constante leitura do valor eficaz da tens o do relativo bay que se encontra protegendo Este feito mediante um comando do tipo WHILE DO END que faz com que o programa efetue um 134 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o loop de maneira tal que enquanto estiver ativa a condi o requerida para que o la o se mantenha ativo este efetuar uma sequ ncia de eventos que ser detalhada nos anexos deste trabalho A condi o que ativa este loop est atrelada a uma determinada percentagem da tens o de refer ncia que imp e limites superior e inferior admiss veis isto quando a tens o no referido bay estiver violando algum destes limites definidos o rel atuar Neste caso a tens o de refer ncia mencionada corresponde a um valor de tens o nominal que poder ser escolhido pelo usu rio do programa e que poder ser 115 ou 115 N3 V valor referenciado ao secund rio do transformador de potencial O comportamento da ten
46. Sistemas 3 6 1 Diagramas El tricos No preceder da execu o de automatizar uma subesta o v lido lembrar certos aspectos e defini es das representa es destas e de seus componentes atrav s de diagramas Isto feito com o objetivo de obter uma vis o ampla e geral da instala o localiza o no sistema el trico assim como suas fun es e desempenhos Com o advento da automa o estes diagramas podem ser representados facilmente na tela de um microcomputador de maneira tal a alcan ar os objetivos mencionados A adequada escolha de um equipamento determina detalhes de comportamento e fun es cujas defini es s o feitas atrav s destes diagramas el tricos Os mesmos devem conter a maior quantidade poss vel de informa es com o objetivo de representar os equipamentos e suas fun es espec ficas o mais fielmente poss vel V rios s o os diagramas el tricos que se tornaram usuais cabe destacar entre eles os Diagramas Unifilares Diagramas Funcionais Diagramas Trifilares Diagramas Construtivos Para o caso de automa o os diagramas mais importantes s o os unifilares e os funcionais dado que os outros s o de usos exclusivos de projeto e constru o de subesta es Um diagrama unifilar um diagrama onde o circuito el trico representa se por uma de suas fases Nestes devem aparecer destacadamente as partes de for a do sistema aquelas que t m por finalidade principal a de conduzir a energia
47. World Wide Web No antigo modelo todas as fun es do usu rio eram manuseadas pelo servidor No modelo novo a fun o do servidor limitada apenas para fun es vitais Por exemplo o servidor deve constantemente ficar esperando por pedidos desde clientes Uma vez que o requerimento seja recebido o servidor far apenas o necess rio para completar o pedido Normalmente este requer encontrar um dado arquivo transferindo o para dentro de uma linguagem comum e ent o envi la para o cliente via n vel de engenharia da Internet s vezes o servidor executa a es mais sofisticadas por exemplo questionamentos da base de dados ou rodando um programa determinado O Protocolo O protocolo atua como um campo comum entre o cliente e o servidor O protocolo um acordo de linguagem padr o de plataforma independente utilizado para transferir informa es para o cliente desde o servidor Isto normalmente uma linha altamente estruturada de texto que situa dentro do topo do TCP IP Por exemplo quando um cliente gopher fala para um servidor gopher o mesmo utiliza um protocolo muito simples que consiste de um texto dividido por etiquetas de identifica o O primeiro conjunto de texto um n mero que indica o tipo de documento sendo transferido ou requerido logo um caracter de identifica o logo um nome da coisa sendo requerida entre outros Outros protocolos incluem o HTTP o FTP File Transfer Protocol CGI Common Gateway Interface e
48. a seguran a em regime permanente Basicamente o m todo consiste em fazer uma aproxima o em corrente cont nua c c superposta aos fluxos de carga medidos ou calculados Fatores de distribui o para sa da de servi o de uma linha ou gera o podem ser facilmente computados dessa forma Dados esse fatores a carga individual das linhas como resultados de qualquer uma das sa das de servi os mencionadas pode ser rapidamente determinada Uma aproxima o similar pode ser feita utilizando se matrizes de imped ncias Zbus para avaliar o efeito de sa da de servi o de uma linha entre outros c Avalia o por simula o de computadores A simula o atrav s do uso de computadores uma poderosa ferramenta em estudo de sistemas de pot ncia Essencialmente estudos de fluxo de carga e estabilidade transit ria s o realizados para cada um dos dist rbios do conjunto especificado Isso envolve o uso de programas r pidos repetitivos terativos ou simuladores anal gicos de alta velocidade que poder o ser executados para cada caso Os resultados de tal simula o fornecem informa es tanto sobre a seguran a do sistema como sobre a origem desta inseguran a caso o sistema se encontre neste estado A indica o da fonte de inseguran a particularmente importante para a determina o de controles preventivos pr prios d Avalia o por Reconhecimento de Modelos Pr vios A t cnica de reconhecimento de modelos pr vios real
49. abaixadores Diminuem a tens o de transmiss o para os n veis de tens o de sub transmiss o e ou de distribui o Os tipos principais de transformadores de pot ncia existentes s o transformadores trif sicos Fig 3 6 autotransformadores e transformadores com enrolamento terci rio 64 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Figura 3 6 Aspecto f sico de um transformador de pot ncia trif sico tipo ONAN 3 3 2 2 Reatores de Deriva o Reatores de deriva o t m por objetivo controlar as tens es nos barramentos em um SEP em regime permanente e assim tamb m a de reduzir as sobretens es existentes durante as manobras em regime transit rio Com o fim de atender tais objetivos a caracter stica da curva de tens o deste equipamento deve ser linear at um determinado valor de tens o por exemplo em torno de 150 com rela o ao valor nominal de tens o de opera o o qual conseguido a partir de reatores com n cleo a ar ou com reatores de n cleo de ferro e entreferros gap sendo estes ltimos os mais utilizados em sistemas de pot ncia Os reatores de deriva o de acordo com a sua localiza o classificam se em reatores de linha reatores de barra e reatores de terci rios Estes podem ser de liga o permanente ou manobr veis atrav s de disjuntores Estes reatores podem ser monof sicos ou trif sicos com n cleos de ar ou de ferro como mencionados anteriormente
50. as empresas possu am centros de controle com equipamentos obsoletos com dificuldades de obter pe as de reposi o com baixo desempenho de crescentes custos de manuten o com baixa confiabilidade e incapazes de acompanhar a pr pria evolu o dos requisitos operacionais do sistema 1 3 Segunda Gera o de Centros de Controle Informatizada Processamento descentralizado Na d cada de 80 a ind stria inform tica sofreu grandes transforma es que consequentemente permitiram a fabrica o de equipamentos computacionais de baixo custo e bom desempenho facilitando de uma certa maneira a evolu o das redes incidindo na diminui o de custos do processamento distribu do Desse modo define se o fim da era da primeira gera o dos centros de controle com estrutura mainframes para serem substitu dos por redes de microprocessadores e pelas primeiras esta es de trabalho Neste novo conceito descentralizado de processamento as empresas se preocuparam em ganhar frentes e padroniz las devido ainterliga o dos equipamentos que era essencial Conceito que conduziu ado o generalizada de padr es de mercado Posteriormente nos anos 90 e com todas as transforma es no setor da inform tica surge a denominada Segunda Gera o de Centros de Controle que a atualmente consolidada no mercado As principais caracter sticas desta gera o s o o processamento descentralizado e a obedi ncia estrita aos padr es Elimina se d
51. as tecnologias envolvidas cada vez mais crescentes o que torna esta rela o bastante atrativa Portanto a utiliza o de redes Intranets dispositivos inteligentes e outros recursos como intelig ncia artificial e redes neurais para controlar sistemas el tricos constitui se em uma forte tend ncia de controle neste in cio de mil nio O aumento da utiliza o de redes Intranets e da Internet no nosso dia a dia faz com que sejam facilitadas ainda mais as vantagens de observa o de um sistema seja remota ou localmente Bortoni E amp Edival L amp Osorio A 2002 15 Sistemas El tricos de Pot ncia SEP Import ncia no fornecimento de energia el trica O objetivo primordial de um SEP propiciar o fornecimento de energia el trica devendo estar adequado confi vel sem interrup es e com uma forma determinada de qualidade Para atingir esse objetivo a opera o dos sistemas de pot ncia envolve muitos estudos interrelacionados que incluem e Estudos de fluxo de carga Load Flow e Estudos de estabilidade e An lise de faltas e Despacho econ mico e Escolha adequada das m quinas a serem colocadas em servi os e Planejamento de manuten o e Requisitos de seguran a e reserva flutuante e Controle de carga e frequ ncia e Previs o de cargas Basicamente um sistema de pot ncia consiste em um n mero de n s ou barramentos os quais est o interligados por linhas Por um lado encontram se conectadas
52. aspectos t cnicos s o satisfeitos na sua totalidade isto deve se principalmente a restri es econ micas impostas na escolha do tipo de subesta o j que ambas est o intimamente ligadas Isto todos os requisitos t cnicos exigidos para uma subesta o s o proporcionais aos custos de investimentos Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 e Marchetti N B amp W chler W S 1 996 3 3 2 Equipamentos Utilizados nas Subesta es Os elementos componentes em um p tio de manobras de uma subesta o basicamente s o os seguintes transformadores disjuntores chaves equipamentos de medi o p ra raios reatores capacitores e compensadores Existem in meros detalhes tais como especifica es t cnicas caracter sticas nominais ensaios normas espa amentos el tricos dist ncias de seguran a buchas isoladores entre outros que n o ser o detalhados aqui devido a fugirem do escopo do presente trabalho Apenas se far refer ncia a alguns aspectos t cnicos e fun es desempenhadas dentro da subesta o dos principais equipamentos 3 3 2 1 Transformadores de Pot ncia Dentro de sistemas de pot ncia em corrente alternada existem opera es em cada uma das suas partes com a tens o mais conveniente isto desde o ponto de vista t cnico e econ mico Tem se por exemplo 63 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Transmiss o 138 765 Tabela 3 2 Amostra das v
53. atua o do Rel de Subtens o 27 Falta Tempor ria REL DE PROTE O DIGITAL SUBIENS O E SOBRETENS O INDICA O ATUA O REL R5927 t1 FREQU NCIA NOMINAL TENS O NOMINAL PERCENTAGEM SUBTENS O O REL DIGITAL COM CARACTER STICA DE UNIDADE TEMPORIZADA 27 TEMPO M XIMO DE FALTAS TEMPO DEFINIDO ATUOU SUA UNIDADE PERCENTAGEM SOBRETENS O TEMPORIZADA PERANTE UMA FALTA DE SQBRETENS O M XIMA SURTENS O SOBRETENS O SUPREMA UNIDADE TEMPORIZADA 53 TEMPO M XIMO DE FALTA SS TENS O DE FALTA CLASSIFICA O TIPO DE RELIGAMENTO N MERO DE CICLOS TEMPO DE ATUA O 27 DURA O DA FALTA 27 TEMPO DE ATUA O 59 DURA O DA FALTA 58 Gr fico Falta 27 Gr fico Falta 59 Bay L1 Unifilar Geral Controle 5927L1 o AT 5927 L1 209 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Dados de Controle e Simula es para o trafo TF 01 N 1 13 19 19 0 2002 lt Z w CORRENTE MONTANTE CORRENTE JUSANTE e al gt Sem Simula o RAMPA INICIAL db N o contemplada Simular Sobrecorrente RAMPA PRIM RIA E Q N o Contemplada Gr fico da Carga RAMPA SECUND RIA c gt N o Contemplada Cancelar Simula o TIPO DE CONTINGEMEIA Manual G 132 kY j D15271 PROTE O F87 supervisiona Unifilar Menu Principal Controle R87T1 amp tela1 Trafo_T1
54. cases some facilities have been designing station completely unmanned i e without operators inside it what means that there is a high level of automation in these projects An automated system must have the following characteristics e Evaluate an occurrence and submit the adopted proceedings normally adopted by an operator e Apply protection systems to isolate the affected area In case of fault contingencies providing the integrity of the remainder equipment e Identify the involved components and communicate the affected ones e Make reports to register the faults aiming at compose an historical to help avoid these problems in future projects e Verify the logical to avoid undesirable switching and possible material damages or loss of human life This work aims at the application of automation in substations for monitoring the supervision and implementation of software electrical protections allowing the switching visualization normally practiced in electrical energy substations as so as the parameterization of these equipment for teaching practice in electrical engineering and automation courses at UNIFEI Federal University at Itajub This is done using a prototype installed in the Automation Systems Laboratory of the Industrial Automation and Computing Group with a Programmable Logic Controller PCL GE FANUC 90 70 and the Citect supervision system Supervision application switching and protections screens were done The r
55. centro de controle de opera es como 1 Monitoramento do Sistema 2 An lise de Conting ncia 3 Seguran a Restrita ao fluxo timo de pot ncia O Monitoramento de Sistemas providencia aos operadores de sistemas de pot ncia pertinentes informa es do levantamento de dados dentro das condi es do sistema de pot ncia Geralmente o mesmo de maior import ncia dentre as tr s citadas acima Desde o tempo em que utilidades estavam al m de sistemas de uma unidade suprindo um grupo de cargas opera es efetivas do sistema requerido que cr ticas quantidades sejam medidas e que quantidades cr ticas e os valores das medi es sejam transmitidas para uma opera o central Tais sistemas de medi o e transmiss o de dados denominados de sistemas de telemetria t m evolu do para esquemas que podem monitorar tens es correntes fluxos de pot ncias o estado dos disjuntores e chaves em toda subesta o em uma rede de transmiss o de sistemas de pot ncia Em suma outras informa es cr ticas como frequ ncia sa das de unidades geradoras e posi es do tap do transformador podem tamb m ser medidos por telemetria Como muitas informa es s o medidas simultaneamente com um operador humano n o poss vel pensar em checar tudo em uma faixa razo vel de tempo Por esta raz o computadores digitais s o usualmente instalados em centros de controle de opera o para processar os dados e localiz los em uma base de dados desd
56. centros de controle informatizados e a que atualmente est consolidada no mercado sendo suas principais caracter sticas a do processamento descentralizado Fig 2 2 e a obedi ncia estrita aos padr es cujo objetivo a de atingir padr es abertos de maneira tal que equipamentos de diferentes fornecedores possam trabalhar em conjunto e com possibilidades de crescimento incremental Elimina se dessa forma o problema existente na primeira gera o pois os equipamentos obsoletos podem ser substitu dos por outros com maior poder de processamento Estes por sua vez podem ser expans veis acompanhando as necessidades da empresa e acompanhando a evolu o do sistema com impactos positivos sobre os custos e qualidade de opera o Figura 2 2 Centro de controle de segunda gera o baseado em processamento distribu do por m ainda com integra o fraca e aut nomo Isto possibilitaria ainda mais a informatiza o de outros centros de controle de outros n veis e ou portes n o sendo mais restrito apenas queles mais importantes tal era o caso da primeira gera o 2 2 2 3 Similaridades entre ambas gera es Apesar de ambas gera es de centros de controle informatizados diferirem na arquitetura computacional s o similares observando as desde o ponto de vista funcional pois ambas ainda continuam sendo aut nomas A troca de informa es com outras empresas externas limita se apenas ao necess rio ou a liga o a outras p
57. comando pode ter seu efeito de prote o atrasado comprometendo desta forma o sistema isto pode se evitar um preju zo menor se pudesse se obter um tempo de resposta menor Todos os eventos devem ser bem conhecidos pois o sistema responde automaticamente queles que conhece e aos que foram programados N o um sistema inteligente Baseado no intuito de apenas melhorar a qualidade de ensino tem se aqui apresentado alguns t picos interessantes logicamente estes poder o servir talvez como refer ncia para outros trabalhos a serem implementados nesta ou em outras reas de interesse DDD DS 168 Cap tulo 5 An lise cr tica a respeito do sistema de comando e controle implementado CAP TULO V 5 CONCLUS ES E SUGEST ES PARA O SISTEMA PROT TIPO O trabalho aqui exposto n o contempla todas as poss veis quantidades de aplica es que poderiam ser implementadas em uma subesta o Possibilidades estas que poderiam em um futuro trazer ainda mais benef cios para aqueles que abra am para os que abra ar o a complexa vida profissional da rea de Engenharia El trica Baseando se neste horizonte cada um pode aportar o seu gr o de conhecimento e experimentar a sensa o de estar fazendo sua parte para a Ci ncia Neste fim dos cap tulos remarca se a import ncia de sempre estar tra ando novos ideais projetos entre outros tais que com objetividade e bom senso possam ser encaminhados para melhorar este mundo novo
58. combinar os enlaces na cadeia de varejo quando o EDI trabalha bem Uma coisa que pode ser mudada a infra estrutura atrav s da qual o EDI toma lugar N o existem raz es pelas quais a Web n o possa ser usada como uma op o mais barata para o transporte da camada EDI Incerteza Mercadorias de Moda Chave de Fatores de Sucesso s o poss veis e de escolha Sistemas devem ser enfocados dentro de respostas r pidas Sistemas EDI usando qualquer VAN ou Internet para movimentar ordens atrav s de fomecedores Ordena o de clientes atrav s de p ginas web permitindo a sele o pr pria de projetos e combina es Atrav s do sistema de projeto da empresa usando Intranet Sistemas de Manufatura Flex vel controlado por computador os quais s o capazes de adapta o para produzir projetos amplamente diferentes em grandes quantidades a curto prazo Com rcio Chave de fator de sucesso o pre o Os sistemas devem enfocar em custos de lideran a Poucos fornecedores produtos simples O EDI poderia ser usado para manter o estoque no m nimo A Internet uma plataforma EDI mais barata se usada apropriadamente poderia providenciar uma vantagem de custo N o s o necess rias a Intranet Extranet Mercadorias de Capital Chave de Fatores de Sucesso a Aptid o para proposta Os sistemas devem enfocar dentro de projetos efetivos Enlaces fechados com clientes s o vitais assegurando requerimentos bem entendidos Deve trabalhar com
59. cuja arquitetura baseava se nos recursos dispon veis na poca As principais caracter sticas destes centros do tipo mainframe Fig 2 1 eram o alto custo de aquisi o e manuten o e capacidade de processamento muito pequeno se comparado aos equipamentos atuais portanto seu uso restringia se aos centros estrat gicos e principais OUTROS CENTROS SISTEMA EL TRICO EMPRESA Figura 2 1 Centro de controle de primeira gera o baseado em mainframe com integra o fraca e aut nomo Devido a esta ltima caracter stica tornava se necess ria a m xima otimiza o das caracter sticas particulares de cada equipamento e sistema operacional Compreendendo opera es como bases de dados interfaces gr ficas e programas aplicativos avan ados o c digo utilizado devia ser otimizado ao m ximo para sua execu o em computadores de aproximados 64 Kbytes ou mais de mem ria por exemplo Apesar de todas estas limita es conseguiu se com sucesso uma profunda interliga o entre todos esses componentes o que permitiu avan os significativos e de qualidade na rea de supervis o e controle Com o passar dos anos a r pida evolu o da inform tica tomou os equipamentos e software destes primeiros centros de controle obsoletos sendo que a pr pria din mica do mercado os eliminou e junto a eles uma grande parte dos fornecedores Com o agravante de que a profunda interliga o entre tais componentes impedia s
60. das chaves seccionadoras e dos disjuntores contatores com o objetivo de efetuar as manobras correspondentes A sistem tica de opera o consiste na seguinte filosofia durante o modo de opera o Normal do sistema a alimenta o da carga L1 feita atrav s do Barramento e da carga L2 atrav s do Barramento Il Admitindo se que todos os componentes do P tio de Manobras estejam perfeitos e o intertravamento descrito no cap tulo 3 respeitado segue se a seguinte sequ ncia de energiza o da carga L1 e L2 tomando se como refer ncia o ponto denominado Bay dos Barramentos Fig 4 1 e considerando que pelo menos uma das linhas de transmiss o LT 01 ou LT 02 esteja energizada tem se a seguinte sequ ncia de fechamento 8951 8953 D52L1 Paralelamente para a carga 2 segue se a seguinte sequ ncia de fechamento 8956 8957 D52L2 125 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Quando o Barramento Paralelo auxiliar utilizado devido a uma eventual falha ou manuten o do Barramento ou mesmo falha ou manuten o do disjuntor D52L1 ter se que 8959 8954 Desligamento do D52L1 e fechamento do D52BP Desligamento das seccionadoras 8951 8952 8953 somente para a Manuten o do D52L1 Analogamente para a carga L2 caso seja necess ria uma manuten o no disjuntor D52L2 ou alguma falha ou manuten o do Barramento Il a sequ ncia de fechamento ser dada por
61. de uma instala o id ntica em 138 kV com barramento duplo e Possibilidades adicionais de opera o Devido instala o de um disjuntor longitudinal na barra pode se eventualmente operar em grupo limitar dist rbios e dividir a rede Al m disso os consumidores podem ser alimentados no m nimo de duas maneiras diferentes Sendo poss vel tamb m a opera o com duas tens es e frequ ncia A maior desvantagem deste tipo de arranjo prov m quando da manuten o do disjuntor pois toda a subesta o fica desligada Por esse motivo este utilizado em subesta es de pequena import ncia subesta es de m dia tens o subesta es industriais onde a carga alimentada por circuitos independentes Entre outras utiliza es pode se citar 71 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Subesta es transformadoras e de distribui o Quando a seguran a de alimenta o dos consumidores pode ser obtida por interm dio de comuta es redes interligadas formando malhas e Em pontos da rede para as quais n o h necessidade de fornecimento cont nuo isto sem interrup o Uma t pica combina o do barramento singelo com seccionamento ao longo do mesmo e pode ser executado utilizando se um disjuntor com seccionador longitudinal denominado de barramento singelo com disjuntor de acoplamento longitudinal Fig 3 11 X aF Figura 3 11 Barramento Singelo com Di
62. denominado de globalizado Apresentam se ent o estas novas oportunidades e desafios para aqueles que tenham interesse e aprecia o para esta rea t o admir vel da Engenharia 5 1 Conclus es e Sugest es Como p de ter sido observado foram apresentadas v rias informa es a respeito de t cnicas de Automa o Informa es a respeito de Redes de Computadores Caracter sticas de Sistemas El tricos de Pot ncia trabalhos de Automa o efetuados dentro de reas de sistemas el tricos entre outros com o objetivo de varrer uma determinada rea que posteriormente foi de uma certa forma descrita e implementada Obviamente o Cap tulo 1 auto explicativo e portanto n o ser necess rio concluir nada a respeito ficando apenas amostrada uma vis o dos assuntos relativos aos cap tulos subsequentes onde foram explicadas as id ias conceitos e formula es de que se fez uso O Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica O Estado da arte trouxe refer ncias de como as arquiteturas aplicadas foram evoluindo ao longo do tempo passando pela primeira Gera o informatizada at a Terceira Gera o Informatizada gera o esta da qual considera se que este trabalho faz parte pelos tipos de recursos utilizados tais como Interc mbio eletr nico de dados atrav s de um Controlador L gico Program vel e um Sistema de Supervis o Citect dentre eles os protocolos usados como o DNP e o TCP IP para comunica es via rede e Internet
63. desenvolvidos pelos provedores VAN e proporcionam fun es de convers o padronizadas dentro de limites do usu rio propriet rio Aplica o GERENCIAMENTO Mensagem em EDI Enlaces Enlaces Arquivos Conversor padr o por Comuns Comuns Internos Internos exemplo formato Externos EDIFACT Entrada Sa da Figura 2 7 Distribui o funcional de um sistema de software EDI 2 4 1 Tecnologias da Internet Na d cada de 60 pesquisadores experimentaram relacionar computadores para outros atrav s de telefones de transmiss es em cadeia usando fundos da Ag ncia de Projetos de Recursos Avan ados do Departamento de Defesa dos Estados Unidos ARPA A ARPA buscou ver se computadores em diferentes localiza es podiam ser relacionados usando uma nova tecnologia conhecida como pacote chaveado Esta tecnologia no qual significantes dados para outras localiza es eram divididos em pequenas pe as cada uma com seus pr prios endere os avan ados tiveram a promessa da tomada de v rios usu rios compartilhados apenas atrav s de uma linha de comunica o Apenas como importante desde o ponto de vista da ARPA foi que isto permitiu a cria o de redes que podiam automaticamente rotear dados em torno de circuitos partilhados ou computadores em uma complexa rede de comunica o O objetivo de ARPA n o foi a cria o da atual comunidade internacional do computador mas o desenvolvimento de uma rede de dados que sobreviveria a um ataqu
64. detalhes de chaves seccionadoras por raz es de espa o Figura 3 18 Barramento Disjuntor 1 1 3 3 4 8 Barramento em Anel Caso um disjuntor sair de servi o sem prejudicar o funcionamento normal da instala o s o necess rios n disjuntores para n circuitos No caso de um barramento em anel Fig 3 19 os disjuntores devem ser dimensionados para uma maior corrente de anel aproximadamente o dobro do valor da corrente derivada O sistema apresentado impr prio para grandes subesta es porque caso dois disjuntores sejam desligados partes completas da instala o podem deixar de operar A principal desvantagem de pouca visibilidade e de fluxo de corrente com o consequente inconveniente para manobras e poss veis erros 84 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Este tipo de barramento aplic vel em regi es onde existe predomin ncia de t cnica norte americana para instala es de m dio porte e de at 6 deriva es Cabe mencionar que caso os transformadores de corrente TC estejam situados dentro do anel disposi o usual quase toda a instala o fica coberta pela faixa de prote o das deriva es Apenas o trecho entre o TC e o disjuntor correspondente fica fora desta prote o Caso sejam instalados transformadores de corrente em ambos lados do disjuntor poss vel ter uma prote o de maior alcance ou at de sobre alcance Uma outra desvantagem desta config
65. disjuntores por circuito por consequ ncia mais dispendioso As aplica es deste arranjo s o para subesta es de instala o abrigada interiores com barramento singelo para economia de espa o subesta es de instala o abrigada com barramento duplo com dois disjuntores exclusivamente para extrema seguran a de servi o Esta t cnica apesar de custosa est se difundindo bastante principalmente em instala es de m dia tens o 6 a 34 5 kV N o se aconselha a utiliza o de disjuntores e transformadores de corrente em um mesmo carrinho no caso de diversifica es de corrente nos consumidores porque seria necess rio manter diversos disjuntores de reserva Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia E a pA Figura 3 21 Sistema de Disjuntores Extra veis 3 4 11 Sistemas com Chave Seccionadora By Pass Os sistemas com chave seccionadora by pass podem ser utilizados para manter o servi o de fornecimento de energia el trica para o caso da manuten o de um disjuntor em deriva o Neste caso a prote o assumida por outro disjuntor Seccionadoras sob carga facilitam a comuta o liga desliga de linhas de transmiss o e transformadores a vazio ocupando o lugar de seccionadoras de passagem by pass Em conex o com barramentos duplos Fig 3 22 o disjuntor de acoplamento serve como reserva Aplicam se a barramentos singelos para subesta es de pequeno e m d
66. dos rel s no caso dos convencionais feito atrav s de contatos auxiliares para os rel s num ricos h a possibilidade de transferir informa o adicional atrav s de canais de comunica o de dados Al m disto pode ser transferido o estado operativo do pr prio rel por meio da autodiagnose e Comando Remoto Utilizando apenas o mouse do computador o operador poder efetuar a manobra dos equipamentos a partir da sala de comando Fig 3 31 Isto poss vel atrav s de uma interface gr fica ou um sistema de supervis o Figura 3 31 Sala de Comando de uma subesta o digital com o operador agindo atrav s do sistema de supervis o e Alarmes Altera es espont neas de configura es da rede el trica ou faltas severas irregularidades de equipamentos transgress o de limites operativos ou de tens o todas estas ocorr ncias s o comunicadas ao operador atrav s de alarmes estes podem ser luminosos de a o repetitiva ou atrav s de sons que sensibilizem a aten o do operador a fim de que o mesmo fa a uma tomada de decis o a respeito a qual pode ser independente do operador ou auxiliada pelo computador dependendo do tipo de automa o efetuada e Armazenamento de Dados Hist ricos Todas as ocorr ncias medi es estados dos disjuntores curvas caracter sticas alarmes e a es do operador s o armazenadas isto feito com o intuito de analisar a situa o do sistema ap s uma situa o p s conting nci
67. e o correspondente Fator de Pot ncia o Controle e Status dos Rel s de Prote o Possui links para as p ginas de parametriza o e dados de monitoramento dos rel s implementados que s o a prote o contra varia es de tens o e contra sobrecorrente o Dados Adicionais da Carga N o possui comandos por m apresenta os valores escolhidos pelo usu rio como tipo da carga fator de pot ncia e modo de acionamento que o bay L1 ter da em diante podendo se modificar todas as vezes em que o bot o de parametriza o for utilizado 4 10 3 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Conhecidos os principais caminhos para as respectivas simula es procede se escolha desta prote o que apresentar uma janela em que o usu rio dever escolher um tipo de cada vez Esta apresenta Fig 4 28 as seguintes op es Subtens o Temporizada Subtens o Instant nea Subtens o Intempestiva e Subtens o no Startup da subesta o Nesta ltima op o o usu rio somente ter acesso se a subesta o estiver desenergizada caso contr rio nenhuma op o dentro da mesma ser permitida 159 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 21 54 17 10 2002 DTD CORRENTE POT NCIA ATIVA STATUS SIMULA O Sem Simula o Simular Subtens o TIPO DE SUBTENS O SE N o escolhido Simular Sobretens o TIPO DE SOB
68. em m o Um servidor de conversa o ao vivo IRC para a realiza o de encontros eletronicamente udio e v deo ao vivo uma facilidade luxuosa que poderia provar completa utiliza o para aquelas organiza es que possuem o benef cio de um comprimento de banda maior e Aplica es distribu das implementadas usando J ava Existem expectativas para revolucionar produtos desenvolvidos Por exemplo um visor STEP tem sido desenvolvido pela Step Tools Inc habilitando arquivos STEP CAD para ser vistos e rotacionados remotamente 2 4 11 Extranets Comunica o entre as redes Extranets e Intemet e Intranets s o todos os termos utilizados para descrever Intranets que operam entre diferentes organiza es de uma empresa estendida Estes sistemas possuem muito dos mesmos requerimentos tecnol gicos como uma Intranet Os requerimentos t cnicos de tais sistemas incluem l Acesso lInternet rede compartida II Sistemas de Firewall para tornar a Internet separada a partir da Extranet IIl Seguran a habilitando privada Intranet da companhia a ser tomada separada a partir da Extranet IV As mesmas tecnologias de protocolos HTML HTTP Java CGI ActiveX como na Intranet e Internet por exemplo Netscape ou Internet Explorer Estes resultados tecnol gicos com a Extranet s o primeiramente concernentes seguran a O software firewall deve ser sofisticado o suficiente para manusear todos os n veis de seguran a 2 4 12 Com
69. em um ou dois modos Estes padr es simplesmente acontecem como o resultado de uma grande descoberta tecnol gica por uma companhia individual sendo um exemplo cl ssico o da IBM PC e a Intermecs C digo 39 Seguidamente est o os padr es jur dicos por lei Estes padr es est o estabelecidos por uma organiza o de padr es por exemplo a Organiza o Internacional de Padr es ISO Usualmente no caso de uma tecnologia emergente na realidade padr es s o inovados por companhias individuais para habilitar as tecnologias a serem usadas Ap s um tempo e se apropriado uma organiza o de padr es constr i um protocolo baseado dentro do mais popular na verdade padr es Ele extremamente importante para construir padr es t o logicamente quanto poss vel e para alinh los fechadamente com todos os padr es sendo desenvolvidos ao mesmo tempo Em geral qualquer tecnologia que requeira intera o com outra tecnologia cessar para funcionar se os protocolos n o forem compat veis Esta seguran a de protocolos compat veis criticamente importante com equipamentos eletr nicos de comunica o O padr o mais fundamental e de longo alcance para evoluir 34 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia neste dom nio em recentes anos o modelo de sete camadas ISO OSI Davis M amp O Sullivan D 1 998 2 4 1 Arquitetura ISO OSI Para tratar com a heterogeneidade de equipamentos em c
70. em um sistema interligado Portanto vezes necess rio fazer uma eleva o da tens o para fins de transmiss o e sub transmiss o assim como tamb m necess rio reduzir o n vel de tens o para efeito de distribui o e conseguir atingir as cargas menores Este papel exercido pelo transformador de for a que al m de isolar eletricamente um determinado circuito possui a fun o de elevar ou reduzir a tens o nestes casos o transformador adota v rios nomes de acordo com a fun o exercida Transformador Elevador Transformador Abaixador Transformador de Distribui o etc Todos estes equipamentos localizam se em v rios pontos de uma rede interligada e quando cumprem uma fun o determinada como dividir a rede efetuar uma sub transmiss o ou uma distribui o este ponto espec fico trata se de uma subesta o el trica Filho Mamede J 1 994 D Ajuz A 1 985 amp Cavalcanti C A 1 995 amp Caminha A C 1 977 1 10 Arranjos T picos de Subesta es El tricas em um SEP Como descrito acima a fun o de subesta es el tricas a de efetuar pontos de liga o com centros de consumo ou distribui o de energia el trica Para tanto as configura es que cada um possuir depender da import ncia do ponto a ser interligado ou alimentado Uma descri o mais ampla destes arranjos ser um dos itens abordados no Cap tulo 3 Portanto a seguir ser feita uma descri o sucinta de alguns dos t picos arran
71. es comerciais e mais especificamente a cria o de estruturas de informa o para empresas estendidas 2 4 8 Como a Internet trabalha A Internet n o uma simples coisa ou entidade Um tanto dif cil ela uma am lgama de v rios conjuntos de protocolos e tecnologias O modelo de 4 camadas de Lankes Eisenberg 1 996 providencia uma boa faixa de trabalho atrav s de como pode ser visualizada a Internet Tabela 2 1 Em ordem para efetivamente utilizar a Internet deve se entender algumas regras b sicas como por si pr pria a Internet trabalha por exemplo buscar informa o de um ponto para outro Construindo um modelo das transa es da Internet as ferramentas a serem discutidas mais tarde n o aparecer o em aplica es discretas a serem aprendidas e utilizadas mas de como v rios servi os conectados que podem ser usados em conjunto para encontrar uma necessidade de informa o da companhia Inicia se pela divis o da Internet dentro de oito n veis hier rquicos constru dos uns sobre os outros Muitos comentaristas misturam estes n veis os quais podem ser conduzidos para a confus o Come ar se cobrindo a examina o do n vel de engenharia da Internet e os fundamentos dos n veis de aplica o para posteriormente concentrar se por n veis de espec ficas aplica es Davis M amp O Sullivan D 1 998 e Comer D E 1 995 Do NM To DESCRI O O DOSE O hardware e RE usados para mover b
72. existe uma p gina que solicita os mencionados dados e dividido em 3 partes Par metros de Ajuste Par metros de Subtens o e Par metros de Sobretens o Como pode ser observada na Fig 4 7 existem bot es de comando que abrem janelas de comunica o com o usu rio e que tamb m permitem a es direta ou indiretamente na subesta o Neste caso temos os seguintes comandos Par metros 59 27 Este permite a introdu o de dados referentes Frequ ncia Tens o Nominal do rel Percentagem de subtens o e temporiza o para os casos de subtens o e sobretens o Neste comando existe uma op o adicional que antecede parametriza o normal atrav s de uma janela de menu em que aparecem duas op es de parametriza o a primeira delas atrav s de par metros que o pr prio usu rio dever introduzir e uma outra parametriza o denominada de default Esta ltima se encarrega automaticamente de armazenar valores caracter sticos de uma parametriza o qualquer para poder efetuar um atalho e diminuir o tempo para efetuar a simula o Al m disso esta serve como refer ncia para quando o usu rio quiser personalizar seus pr prios par metros em uma outra simula o Supervisionar 59 27 Este comando possui as fun es que comandam o loop de supervis o da tens o bloqueio das fun es 59 27 ou ambas e a desconex o do rel do bay Este bot o ao ser acionado apresenta uma janela com os comandos de conectar desco
73. fechar circuitos sob carga diferentemente das seccionadoras que isolam um circuito sem carga exceto as seccionadoras espec ficas para aberturas sob carga que s o mais robustas e consequentemente mais onerosas e Transformadores de Medi o e Prote o A medi o de v rias grandezas e a prote o s o imprescind veis em um sistema el trico mas como este envolve tens es correntes e pot ncias relativamente altas torna se necess ria a redu o destas grandezas a fim de medir e observar as medidas para fins de faturamento e prote o quando do comportamento anormal perante conting ncias Neste aspecto os TC s Transformadores de Corrente e os TP s Transformadores 16 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido de Potencial cumprem satisfatoriamente estes objetivos permitindo que estas fun es sejam atingidas e Seccionadoras As seccionadoras como o pr prio nome indica secionam determinados trechos do circuito el trico fazendo com que sejam mantidas as dist ncias de isolamento para o qual foram projetados Estes dispositivos podem possuir acionamentos mec nicos motorizados ou manuais atrav s de v lvulas solen ides Al m disso a maioria das seccionadoras s o projetadas para acionamentos sem carga fun o definida para os disjuntores e Transformadores de For a Nem sempre poss vel gerar uma tens o que seja poss vel atingir todos os n veis el tricos para alimentar as cargas
74. livre s o os mais simples e historicamente os primeiros a serem utilizados Devido ao crescimento dos sistemas n veis de tens o etc e o consequente aumento das pot ncias de interrup o surgiram outros como os disjuntores a leo mineral isolante Na d cada dos 30 os disjuntores a ar comprimido surgiram como a melhor t cnica de extin o do arco el trico em sistemas de alta tens o Isto devido a que na poca aconteceram v rios acidentes provocados por explos o e inc ndio envolvendo disjuntores a leo E os a ar comprimido foram utilizados proporcionando uma maior seguran a Em 1 953 os Estados Unidos constru ram o primeiro prot tipo de um disjuntor a g s SF6 para aplica es em alta tens o A fabrica o de disjuntores a v cuo foi nos in cios dos anos 70 com boa aceita o de utiliza o em n veis de m dia tens o A tend ncia aponta as novas linhas de disjuntores como os semicondutores desenvolvidos em laborat rios de pesquisas O futuro destes promissor devido a que s o os que mais se aproximam do disjuntor ideal A tabela a seguir mostra as t cnicas de interrup o e as faixas de tens es de sua aplica o TIPO DE TENS ES EM kV DIS UNTORES Sopro magn tico Ar Comprimido A GVO A PVO Tabela 3 5 Faixa das tens es de opera o para cada tipo de disjuntor 3 3 2 8 Capacitores de Deriva o O Sistema El trico Brasileiro devido diminui o de custos e otimiza o do sistema
75. m dio porte De uma maneira preferencial e sempre que poss vel adota se a execu o das fun es o mais pr ximo ao n vel do processo Por exemplo a localiza o dos intertravamentos deve estar nas UAC s A disposi o f sica dos equipamentos em uma subesta o convencional Fig 3 30 a difere de uma digital principalmente no que se refere localiza o f sica dos mesmos Fig 3 30 b J ardini J A 1 996 Casa de Comando i Contain a A Casa de Comando centraliza a prote o b Com os rel s no p tio da subesta o Figura 3 30 a Localiza o de equipamentos no p tio de manobras de subesta es convencionais 96 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Trajeto dos cabos Cabo de Comunica o CENTRAL E SISTEMA a Sistema Digital com Comando Central b Sistema Digital com os rel s e UAC s no p tio da subesta o Figura 3 30 b Digitaliza o de subesta es e localiza o de equipamentos convencionais e digitais Sob o aspecto da funcionalidade a rela o harmoniosa de m dulos de hardware software transdutores e sensores estes ltimos cada vez mais avan ados tecnologicamente conseguem satisfazer a funcionalidade desejada O conjunto destes equipamentos denominado de sistema digital de supervis o e controle ou ainda o sistema SCADA Apesar do sistema digital apresentar como b sicas as fun es de monitora o e controle de equipame
76. nesse desenvolvimento com o firme objetivo de colaborar para a evolu o de sistemas el tricos e ganhar desse modo maior confiabilidade seguran a e controle do pr prio sistema com o consequente aumento de confian a por parte dos operadores e satisfa o dos maiores benefici rios destes os usu rios DDS DS 120 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o CAP TULO V 4 IMPLEMENTA O E SIMULA ES NA SUBESTA O PROT TIPO O sistema de supervis o e controle serve e interrelaciona o sistema com o pessoal encarregado da monitora o e controle de um determinado processo qualquer que seja a natureza deste industrial mec nico financeiro ou el trico atrav s de uma interface intuitiva e amig vel Fornece as ferramentas procedimentos e bibliotecas necess rias para representar fielmente o comportamento dos elementos de campo Devido a que a Internet ainda n o atinge altos graus de seguran a este cap tulo proporcionar uma supervis o remota de um sistema el trico atrav s da implanta o de um Sistema Supervis rio Citect com recursos de Internet em uma subesta o de energia prot tipo denominado de PowerNet do Laborat rio do GAIL Grupo de Automa o e Inform tica Industrial da UNIFEI 4 1 Introdu o Possuindo um determinado sistema o qual esteja devidamente esquematizado e controlado tornam se necess rios a supervis o e controle n o apenas atrav s
77. ou D52L2 seguem se as respectivas sequ ncias geradas para alimentar estas cargas nestes casos tabela 3 7 Como a prioridade consiste em alimentar as cargas atrav s de v rias possibilidades quando existe uma falha ou manuten o em um dos barramentos principais o outro encarrega se de exercer essa fun o Para o caso de manuten o dos disjuntores considerar todas as barras em opera o e sem opera o da manuten o das mesmas nesse mesmo per odo de tempo se buscar a melhor trajet ria e para dar continuidade energiza o das cargas e com a devida prote o el trica MOTIVO DA SAIDA DE OPERA O CARGA ALIMENTADA EQUENCIA DE ENERGIZA O BARRAMENTO EM OPERA O Falha ou Manuten o do Barramento Barra Il Falha ou Manuten o do Barramento II Barra Falha ou Manuten o do Disjuntor D1 13 14 12 5 4 Barra Ile Barra Auxiliar E S d 8 7 9 ou 6 7 9 Barra I ou Barra Il Falha ou Manuten o do Disjuntor D2 T 2 4 ou 3 2 4 Barra I ou Barra TI 11 12 14 10 9 Barra Il e Barra Auxiliar Tabela 3 7 Rela es entre sa das de opera o de componentes da subesta o e as respectivas seq ncias de conex es para alimentar as cargas 3 1 3 Intertravamento implementado para as chaves da subesta o O intertravamento de chaves torna se necess rio para evitar ao m ximo poss vel manobras indevidas que possam induzir o operador a algum erro que pode vezes resultar em danos materiais como tamb m
78. processos como os de temporiza o de rel s feitos neste trabalho via Sistema Supervis rio Isto devido a que os sistemas de supervis o n o possuem uma robustez que outros sistemas tais como os dos Controladores L gicos P rogram veis possuem Pesquisas referentes a computadores mais velozes em termos de processamentos com o objetivo de oferecer maior precis o e velocidade em alguns processos utilizados 5 3 Simula es para o Sistema de Prote o El trica Desenvolvimento de aplicativos referentes o outros tipos de prote es el tricas utilizadas normalmente em equipamentos de manobra utilizados em subesta es tais como prote es linhas de transmiss o via rel de dist ncia ANSI 21 prote o por sobrecorrente do transformador ANSI 50 51 falha do disjuntor ANSI 50BF 52BF entre outros Desenvolvimento de aplicativos semelhantes aos aqui apresentados de prote o el trica por m para sua aplica o em sistemas trif sicos M dulo de Treinamento para opera o de rel s de prote o opera o das manobras efetuadas em uma subesta o 172 Cap tulo 5 An lise cr tica a respeito do sistema de comando e controle implementado Aplicativos de prote o el trica que possam ser autoajust veis ou adaptativos Utiliza o de transdutores que possam efetuar leituras reais de tens o e corrente a partir de transformadores de medi o reais que permitam a real medi o do fluxo de energia el tri
79. que o rel atue e desligue o respectivo disjuntor D52L1 Assim tem se que a caracter stica de parametriza o contempla Percentagem de Subtens o Instant nea Temporiza es Qualquer tens o superior percentagem definida como de 1 0 20 segundos Subtens o Instant nea A Subtens o Instant nea Permanente exerce a mesma fun o daquela j explicada para o caso temporizado por m o valor de subtens o bem inferior e mais r pido 4 10 3 3 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Sobretens o Temporizada Uma simula o de sobretens o possui tamb m uma l gica an loga simula o de subtens o assim uma vez solicitada uma simula o deste tipo dever o ser escolhidas as op es descritas como Tempor ria ou Permanente A principal diferen a radica em que agora a falta n o mais de subtens o e sim de sobretens o Portanto uma falta de Sobretens o Temporizada Tempor ria aquela falta em que a tens o da carga L1 se eleva a n veis superiores aos normais por m de uma maneira suavizada O rel permanece vigilante perante este comportamento e atua uma vez que as condi es de percentagem admiss veis e tempo estejam satisfeitos assim Percentagem de Sobretens o Temporizada Temporiza es Tens es superiores a 105 at a percentagem definida 1 0 20 segundos como de Sobretens o Instant nea Uma vez que a sobretens o caracterizada o temporizador iniciado at que
80. rio de processos industriais e sistemas el tricos Manual do fabricante Ci Technologies Pty Limited 10 12 West Street P O BOX 174 PYMBLE NSW 2073 Austr lia Ano 1 997 COMER D E The Internet Book Everything you need to know about computer networking and how the Internet works Livro da Editora Prentince Halle A Simon amp Schuster Company New Jersey Ano 1 995 CURI MA amp NEGRISOLI M M Subesta es Apostila da FUPAI Fundo de Pesquisa e Assessoramento Ind stria e a EFEI Ano 1 981 DA REDA O DA REVISTA ELETRICIDADE MODERNA Monitoramento sob medida para os equipamentos das subesta es de AT brasileiras Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Julho p ginas 196 201 Ano 1 998 DA REDA O DA REVISTA ELETRICIDADE MODERNA Sistema de Controle descentralizado para redes de Distribui o MT BT Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Dezembro p ginas 140 148 Ano 1 998 DA SILVEIRA P M Um Equipamento Did tico Utilizando Microcomputador para Treinamento em Rel s de Prote o Disserta o de Mestrado submetida EFEI Escola Federal de Engenharia de Itajub do Prof Paulo M da Silveira e orientada pelos professores Ronaldo Rossi e Carlos A Mohallem Guimar es Ano 1 991 D AJUZ A amp RESENDE F M Equipamentos El tricos especifica o e aplica o em subesta es de alta tens o Rio de J aneiro editado por FURNAS Ano 1 985 DAVIS M amp O SULLIVAN D Communi
81. riscos para vidas humanas Previamente explana o do referido intertravamento tem que ser destacado que a subesta o pode ser energizada em dois modos de opera o denominados de NORMAL alimenta o da carga L1 pelo Barramento e da carga L2 pelo Barramento II sendo este o modo de opera o principal e INVERSO alimenta o da carga L1 pelo Barramento Il e da carga L2 pelo Barramento que trata se de um modo de alimenta o alternativo Seguidamente de acordo ao modo escolhido as chaves seccionadoras e ou disjuntores poder o fechar ou n o impedindo se desta forma uma manobra inapropriada pelas raz es descritas acima Al m do intertravamento l gico foi implementado um intertravamento de prote o el trica isto um determinado bay liberado para sua energiza o quer seja autom tica ou manualmente dependendo se a prote o estiver ativa ou n o portanto evita se a energiza o do relativo bay sem prote o el trica alguma Descrevem se a seguir as chaves seccionadoras e disjuntores que se encontram fechados ou abertos de acordo com o modo de opera o selecionado 101 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia BAY DE OPERA O MODO DE OPERA O NORMAL MODO DE OPERA O INVERSO Bay do Transformador TF 01 Independe do modo de opera o da subesta o Independe do modo de opera o da subesta o ietorimmtam do Transformador TF 02 Futuro Independe do mo
82. s esta tentativa o disjuntor desarmado novamente obrigando a uma Manuten o Corretiva do bay para verificar a causa do problema isolando o at esta ser descoberta Uma vez corrigido o problema o disjuntor religado autom tica ou manualmente pelo operador Falta Intempestiva Comparativamente com as outras este tipo o mais comum em redes tais como as de distribui o Isto uma falta tempor ria que n o chega a superar o valor pr determinado pelo usu rio mas ativa a contagem de tempo do rel sem chegar ao ponto de pick up do rel Falta no Startup No caso em que dada a energiza o da subesta o e um dos bays supera o valor de subtens o temporizado ou instant neo parametrizado fazendo que logo no in cio da energiza o aconte a uma falta ativando um destes rel s 4 8 2 L gica de Supervis o da prote o contra os tipos de falta especificados para um bay gen rico O rel supervisiona o bay para o qual foi designado a proteger durante o tempo todo em que o sistema estiver no comando ativo e desde que o bay esteja energizado Este pode parar de exercer tal fun o em tr s condi es operativas desconex o ou bloqueio do rel por parte do usu rio ou desconex o do rel ap s uma conting ncia denominada de Permanente e quando o sistema supervis rio desconectado do sistema Uma vez que o rel estiver supervisionando e ao ser verificada uma ocorr ncia de subtens o o rel dar o comando p
83. subesta o planta industrial ou qualquer sistema que queira ser controlado de maneira redundante isto juntamente aos equipamentos dedicados prote o de determinados equipamentos ou sistemas Cria se de uma certa forma uma base para a constru o e desenvolvimento de estruturas l gicas cada vez mais complexas e avan adas com o objetivo de melhorar a performance e seguran a de um sistema Desde que o crescimento de microcomputadores continue avan ando rumo a uma tecnologia mais apurada e veloz em rela o a software e hardware das arquiteturas destes equipamentos ser poss vel um resultado mais refinado e exato desta implementa o Ao se fazer uma auto an lise de tudo aqui descrito pode se afirmar que este prot tipo tem por objetivo mostrar que poss vel implementar algumas fun es relativas de prote o al m daquelas referentes de intertravamento e manobras normais de opera o em uma subesta o Dessa forma apontam se algumas das principais vantagens e desvantagens observadas ap s conclu da esta implementa o Vantagens F cil manuseio do programa de supervis o o qual fornece uma ampla variedade de comandos que permitem aos usu rios a visualiza o e melhor compreens o dos acontecimentos para r pida an lise e tomada de decis es Possibilidade de implementar comandos autom ticos de acordo com cada evento conhecido Desvantagens Devido a sua comunica o serial a rapidez no envio de um
84. tempo podem trazer problemas para o usu rio As concession rias est o buscando automatizar ao m ximo suas subesta es de maneira tal a que estas sejam n o assistidas ou desassistidas centralizando o controle e equipes de manuten o em centros ou p los regionais que s o os denominados COR Centro de Opera o Regional ou COS Centro de Opera es do Sistema da sua ascendente e crescente import ncia Moraes e Silva J M amp J nior J A T 1 998 3 7 Filosofia adotada para o presente trabalho A filosofia adotada basicamente consiste na monitora o dos bays de uma subesta o prot tipo pertencente ao GAII Grupo de Automa o e Inform tica Industrial e superada essa fase com sucesso ser implementada em uma subesta o real Cada bay da subesta o estar sendo monitorado por um CLP e estes comunicados por sua vez a um microcomputador central Este disponibilizar para a Internet ou rede Intranet dados como curvas gr ficos estados dos disjuntores imagens entre outros atrav s de uma interface via cabo par tran ado A subesta o prot tipo Fig 3 32 consiste de um barramento duplo alimentado a partir da rede de 220 60 V Hz com o objetivo de alimentar duas cargas neste caso duas l mpadas Possui ademais para controle de manobras um CLP Controlador L gico Program vel da GE FANUC 90 70 um bloco POWER TRAC para monitoramento de energia al m do software de supervis o CITECT Aoki
85. uma ampla faixa de fomecedores Uso da Extranet para fonte trabalhando com fornecedores Extensivo uso da Intranet para tomar nota de v rios sub projetos Ordena o discreta n o precisa de EDI Uso da Extranet para envolver clientes no ciclo de projetos e permitir ordenar a trajet ria Dur veis Chave de fator de sucesso uma escolha de efetivo custo O estilo modular com poucos produtos e uma faixa do conjunto de op es na montagem final O EDI poderia ser usado para manter baixos estoques e reduzir custos Extranets Intranets poderiam ser utilizados para permitir ao cliente selecionar a combina o que o satisfa a e tra ar o progresso de sua ordem Enlaces com fomecedores deve ser justo e pode ser auxiliado usando Extranets As Extranets podem tamb m ser usadas como plataformas EDI e como uma ferramenta de co projeto iai Tabela 2 3 Sele o das tecnologias de comunica o por topologias de ind stria O EDIFACT correntemente o aceito padr o EDI de escolha Ele necess rio para um sistema EDI baseado na Internet para manter o EDIFACT desde que os computadores n o devam apenas estar aptos para ler os dados Por exemplo a chegada de uma ordem eletr nica poderia gatilhar uma variedade de processos contas produ o d vidas e invent rios Automatizando o fluxo do processo as companhias buscam diminuir ou eliminar custos de trabalhos e erros de chaveamentos Internet possui muitas vantagens so
86. 0 2 Barra Principal e de Transfer ncia ou Barramento Auxiliar 1 10 3 Barramento EM Anel mirar n a A al iii 1 10 4 Barramento Duplo com Transfer ncia 1 11 T CNICAS EMPREGADAS EM AUTOMA O DE SISTEMAS EL TRICOS ccsesememers 1 12 REL S DE PROTE O DE UM SISTEMA EL TRICO DE POT NCIA science reaeerareer eae rarareaa 1 12 1 EIEE AAOS E EEE E EEA AA EEEE E sa hds 1 12 2 Formas CONSIUIVAS serao oia a a a aa 1 12 3 Causas Prov veis de Faltas de Sobrecorrente 1 12 4 Principais Caracter sticas das unidades instaladas it risoto reereaeeeeeeererererettens 1 12 5 Temporiza o para efeitos de Coordena o da Prote o e prov veis causas 1 13 REL DE PROTE O CONTRA VARIA ES DE TENS O 113 1 Tipos de unidades e fun es caracter sticas aplic veis 1 14 SUBESTA O EL TRICA PROT TIPO POWER NET PRINCIPAIS CARACTER STICAS 2 REVISAO RIBLO GRACA a A A O ON OT Ale C INTRODU O fer sda o fr sda gu Ju hi qd e e Cp E O 2 2 1 Evolu o dos centros de controle de energia el trica rir reeeeteeeeeeereeeereeereeererererereneta 2 2 2 A terceira gera o de centros de controle de energia el trica neste in cio de mil nio 2 2 3 An lise da Seguran a e Arquiteturas T picas em Sistemas El tricos de Pot ncia i 2 3 BREVE RESENHA HIST RICA DOS IN CIOS DA INTERNET 2 4 PROTOCOLOS E LINGUAGENS DE PROGRAMA
87. 1 2 fR Desconectar 87 20 C Descx87 0 FormButton 1 3 e 0K 20 C 0 1 FormButton 23 3 f amp Cancelar 20 C 0 2 EEA LEITURA E INICIALIZA O DE DADOS RELEVANTES PARA A FUN O DE PROTE AO R87T1 E IF FormRead 0 0 THEN RVIS O DA CORRENTE NO BAY L1 T 11 A PROCESSO DE SUP WHILE SWT87T1 1 DO LIT A 1 Forma o das correntes Diferencial e Restritivas e cotas das rampas R1 e R2 para reconhecimento do rel quando ativo Id IS1 Til IS2 T1 Tr ISL TI ES20TI A040G P1 I87NPLCT1 10p87PLCT1 0 01 MR287PLCT1I MR187PLCT1 Decl01PLCT1 0 01 Cota 1 para t rmino da Rampa 1 P2 I87NPLCT1 10p87PLCT1 0 01 300 MR287PLCT1 Decl02PLCT1 0 01 Cota 2 para t rmino da Rampa 2 1 A 2 1 Procedimento de atua o do rel 87 para uma sobrecorrente na rampa R IF Id gt I8 7NPLCT1 IOp87PLCT1 0 01 AND Ir gt 0 AND Ir lt MR187PLCT1 I87NPLCT1 AND D152T1 1 AND D252T1 1 AND R87T1 0 AND Bloq87T1 0 AND SM01T1 1 THEN 200 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo LTA A 2 2 Pro sobrecorrente na rampa R1 R87T1 1 IS1F_T1 IS1_T1 IS2F_T1 IS2_T1 IdFPLCT1 IS1F_T1 IS2F_T1 IrFPLCT1 IS1F_T1 IS2F_T1 0 5 D152T1 0 OS D252T1 ROTI 1 Sleep 1 END r cedimento de atua o do rel 87
88. 8 A arquitetura de sensores inteligentes tem obtido um avan o significativo junto com o desenvolvimento de sensores microprocessados o que possibilita aos transdutores f sicos serem integrados com controle e processamento de sinais eletr nicos em um simples e compacto pacote Este tipo de sensor inteligente poderia revolucionar o design de sistemas de sensores Dessa forma tornariam mais f ceis baratos e r pidos os projetos de sistemas de sensores e o sistema resultante seria mais seguro mais escalonado e poderia prover uma maior performance que a de sistemas tradicionais Estes benef cios s o obtidos por recursos de gravuras computacionais dentro do pr prio sensor O processamento de dados pr formado dentro de cada sensor individualmente ao inv s de um sistema central controlador como em sistemas tradicionais Enquanto um sensor tradicional sai com os dados sem refinamento um sensor inteligente oferece somente informa o necessariamente a ser utilizada Portanto sensores podem ser programados dinamicamente assim como o usu rio o requerer Esta possibilidade permite a diminui o da necessidade de aplica es de sensores espec ficos geralmente custosos devido a possuir uma fun o muito espec fica Je sua substitui o por outros de menor custo por m program veis e que possam executar a mesma fun o A proposta dos sensores inteligentes a de se adequarem pelo menos para maioria das aplica es encontrad
89. Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo PRIVATE INT FUNCTION Desblg51 IF Bloq51L1 1 THEN Bloq51L1 0 DspError Rel R51_L1 desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051_L1 O rel R51_L1 j encontra se desbloqueado 48 END RETURN 0 ri Z S 198 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo IMPLEMENTA O DA PROTE O DIFERENCIAL DE SOBRECORRENTES REL FUN O ANSI 87 ARQUIVOS CICODE Lo 199 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo Programa o do Controle do Rel de Prote o Diferencial de Sobrecorrente R87T1 STRING sNome INT TimersS INT TimerM REAL Id REAL LES REAL Pl REAL P2 FUNCTION Monitoring8Y7T1 1 IN CIO DA FUN O DE MONITORAMENTO SEM ERROS DE PAR METRO 5051 E CONTROLE DE ATUALIZA O a T IF EDP87T1 0 AND CTA87T1 0 THEN FormNew Supervis o do Rel R87_T1 45 4 1 FormInput 1 0 Prote o El trica Diferencial de Sobrecorrente 50 C sNome 0 FormButton 1 1 G Supervisionar 87 20 C Setar87 0 FormButton 23 1 f Bloquear 87 20 C BloqueioF87 0 FormButton 23 2 t Desbloquear 87 20 C Desblg87 0 FormButton
90. Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 1 3 Asea Brown Boveri ABB Automa o A rea de concentra o da ABB Automa o abrange principalmente subesta es de transmiss o e distribui o concession rias de energia el trica e ind strias subesta es e disjuntores isolados a ar e g s isolante Uma t pica solu o de automa o de subesta o para alta ou m dia tens o inclui controle de esta o sistemas de comunica o barramento inter bay e prote o digital Uma solu o mais completa consiste de um sistema servindo de prote o controle monitoramento e fun es de comunica o local e remota incluindo tamb m esta es de trabalho operadores independentes e gateways de controle remoto Principais reas de aplica es produtos e sistemas Gera o Prote o Transmiss o Automa o de Subesta es Prote o e Controle de produtos e sistemas Unidades Terminais Remotas RTU e Distribui o Automa o de Subesta es Prote o e Controle de produtos para fornecedores Unidades de anel principal disjuntores e religadores A Automa o de Subesta es inclui controle monitoramento e prote o para usinas el tricas sistemas de transmiss o e aplica es de distribui o Algumas solu es consistem de simples fun es de prote o at unidades de controle para sistemas integrados Dentre os sistemas conhecidos a ABB possui os seguinte
91. Desligamento do disjuntor D52L1 para efeitos de Manuten o Desligamento do disjuntor D52L2 para efeitos de Manuten o Desligamento do disjuntor D52B1 para efeitos de Manuten o Desligamento do disjuntor D52B2 para efeitos de Manuten o Desenergiza o da subesta o Logicamente que estas manobras tamb m poder o ser feitas com o acionamento manual desde que o usu rio tenha configurado previamente esta op o caso contr rio estes acionamentos ser o feitos automaticamente O nico acionamento que permanece sempre no modo de acionamento manual o dos disjuntores D152T1 e D252T1 do transformador TF 01 com o fim de mostrar onde come am os intertravamentos e a necessidade de prote o do sistema Define se uma opera o REMOTA quela que executada via o COS Centro de Opera es do Sistema e ou na subesta o prot tipo atrav s do Sistema Supervis rio ou em seu defeito o correspondente painel de comando do equipamento n o aplic vel neste caso como seria aplicado em uma subesta o real A opera o determinada como LOCAL quando a opera o executada no local onde o equipamento encontra se situado efetuada em condi es especiais e ou manuten o atrav s da Equipe de Manuten o no p tio da subesta o Como exemplos de opera o REMOTA t m se todas as opera es de manuten o opera o individual de chaves seccionadoras e disjuntores quando escolhido o acionamento manual Para opera es LOCA
92. Dezembro de Engenharia El trica da EFEI Ano 1 996 AZEVEDO G P de amp FEIJ B e COSTA M Centros de controle de energia Passado Presente e Futuro Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Mar o p ginas 174 182 Ano 2 000 BORTONI E amp EDIVAL L amp OSORIO A Desenvolvimento de um Sistema de Baixo custo para Opera o Supervis o e Prote o de Subesta es de Energia El trica Artigo apresentado no VIII SNPTEE Semin rio Nacional de Produ o e Transmiss o de Energia El trica Bras lia Ano 2 002 CAMINHA A C Introdu o P rote o dos Sistemas El tricos Livro relativo filosofias e princ pios de funcionamento de rel s de prote o para Sistemas El tricos de Pot ncia Editora Edgard Bl cher S o Paulo Ano 1 977 CAVALCANTI A C amp atall Disjuntores e Chaves aplica o em sistemas de pot ncia EDUFF Editora da UFF Universidade Federal Fluminense Niter i Ano 1 995 CAVALCANTI A J Pesquisa de Informa es sobre redes protocolos e padr es inform ticos s ed Bolsista da FAPEMIG Ano 2 000 CHANG W L SO A T P LAI L L Internet Based Transmission Substation Monitoring IEEE Transactions on Power Systems Vol 14 No 1 Fevereiro de 1 999 p ginas 293 298 174 Bibliografia utilizada na Integra o de Sistemas de Supervis o Prote o e Controle CITECT Version 5 00 Industrial Automation software for Windows 895 and Windows ENT Users Guide Sistema supervis
93. Exatid o Nominal Carga Nominal N mero de N cleos para Medi o e Prote o Frequ ncia Nominal Fator de Sobrecorrente Nominal Fator T rmico Nominal Corrente Din mica Nominal Limites de Corrente de Curta Dura o Nominal para Efeitos T rmico e Din mico Uso Interno ou Externo Os TC s se classificam principalmente em dois tipos transformadores de corrente para servi o de medi o e transformadores de corrente para servi o de prote o Este ltimo segundo a Norma Brasileira NBR 6456 subdivide se em duas classes e Classe A Possui alta imped ncia interna isto aquele cuja reat ncia de dispers o do enrolamento secund rio possui valor apreci vel classe T segundo a ANSI e Classe B Este oposto possui baixa imped ncia interna ou seja aquele cuja reat ncia de dispers o do enrolamento secund rio desprez vel Entre estes pode se mencionar os TC s de n cleo toroidal com enrolamento secund rio uniformemente distribu do classe C segundo a ANSI C 57 1 992 Alguns tipos classificam se de acordo com seu tipo construtivo e segundo a ABNT consideram se os seguintes tipos e Tipo Enrolado O TC cujo enrolamento prim rio constitu do de uma ou mais espiras envolvendo mecanicamente o n cleo do transformador e Tipo Barra O enrolamento deste TC constitui uma barra montada permanentemente atrav s do n cleo do transformador e Tipo Janela N o possui prim rio pr prio constru do com
94. Excita o em Separado Rel de medi o de Angulo de Fase Prote o Falha de Sincronismo Rel Direcional de Pot ncia Rel de Religamento C A Chave de Posicionamento 80 Reserva para aplica o futura Rel de Fluxo sam Chave de Segi ncia operada por motor E Rel de Frequ ncia itivo para opera o das escovas ou p curto circuitar an is Rel de Religamento C C fosco pasmo Verao aaa e ffa ae Bea T el de Campo Perda de Excita o Rel de Prote o de Sobrecorrente Diferencial juntor ou Chave de Campo e a Op ld Member 43 Dispositivo ou Seletor de Transfer ncia Manual 0 Dispositivo de Regula o i O a id Sedina de Parida des urade I O Rel Direcional de Tens o Reserva para aplica o futura Monitoramento das Condi es Direcional de Tens o e Pot ncia Atmosf ricas 46 Rel de Revers o ou Balanceamento Corrente de Fase 93 Contator de Varia o de Campo __ _ ___ OO O y Y O Rel de Desligamento ou de Disparo Livre TRIP Tabela 3 9 Fun es ANSI caracterizando as prote es el tricas e ou mec nicas Os rel s podem ser classificados de acordo com suas caracter sticas principais estas ser o mencionadas a seguir de forma resumida e informativa 3 8 1 Formas construtivas As formas construtivas destes equipamentos podem ser das mais diversas sendo que cada uma delas possui princ pios b sicos peculiares Estes podem ser classificados em Fluidodin micos
95. F T27L1 gt UT27L1 THEN Dis01 O R27L1 t Tens oF27PLCL1 ULIPLC Hor27 1L1 Time 1 Dat27L1 Date 2 i2JL1 0 Tatua27L1 Timer27PICLI E27L1 0 END END 1 B PROCESSO DE SUPERVIS O DA SOBRETENS O OU FUN O 59 DESBLOQUEADA Dir PROCESSO DE SUPERVIS O DA TENS O COM RELA O AOS VALORES EFICAZES NO BAY L1 TATA B 1 Procedimento em caso de Sobretens o Atua o Instant nea do rel R59L1 IF ULI PLC gt TN5927PLCLI PercsobPLCL1 0 01 AND AuxDl 1 AND SM01L1 1 AND Bloq591L1 0 THEN Dis01 O R59L1 1 Tens oF59PLCL1I ULIPLC Hor591L1 Time 1 Dat59Ll Date 2 Tatua5d9Ll Timer59PICLIA 187 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo 159L1 1 TE59L1 0 END ANA B 2 Procedimento em caso de Sobretens o Atua o emporizada do rel R59L1 IF ULI PLC gt TN5927PLCL1 1 05 AND AuxDl 1 AND 159L1 0 AND SM01L1 1 AND T59L1 gt UT59L1 AND Bloqg59L1 0 THEN Dis01 O R59L1 1 Tens oF59PLCLI ULIPLC Hor591L1 Time 1 Dat59Ll Date 2 15911 0 Tatua5d9Ll Timer59PLCL1 E59L1 0 END END While 59 s Function Loop End END Function s Principal IF End ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1l Par metro s do rel R5927L1 incorr
96. IS t m se os casos simulados de N O ABERTURA mec nica do disjuntor D52BP e de N O FECHAMENTO mec nico do disjuntor D52L2 nos quais o operador deve atuar em uma chave tipo ON OFF localizada na pr pria mesa para liberar o mencionado equipamento Esclarece se que nesta implementa o foi evitado todo tipo de opera o REMOTA pois uma vez que a chave adquirida para este trabalho n o possui esta op o Por m a op o 105 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia permitida no modo remoto no trabalho implementado serve para observar as manobras que ser o feitas na subesta o ou seja embora remota mas perto da instala o neste caso no pr prio Laborat rio do Grupo de Automa o e Inform tica Industrial Detalhes de configura o para Monitoramento Remoto ser o apresentados no cap tulo 4 seguinte e Manobras comandadas por simula es para a atua o das prote es implementadas Em uma subesta o real as manobras por atua o da prote o opera o de desligamento de disjuntor ou par de disjuntores s o executadas independentemente de qualquer n vel hier rquico e l gica de intertravamento existente no equipamento N o muito diferente este tipo de manobra realizado via simula es de faltas especificamente no bay da Carga L1 Assim se o usu rio solicitar a simula o de um determinado tipo de falta este simular a referida falta escolhida e concluir o process
97. L1 O Temp2 L1l TimeToStr TMR27L1 5 Timer59PLCL1I O 59L1 TimeToStr Timer59PLCL1 5 0 Timer27PLCL1 5 D TMR59L1 0 Temp59L1 TimeToStr TMR59LI 5 1 PROCEDIMENTO DA SUPERVIS O DESBLOQUEADA DA FUN O 27 1 PROCESSO DE SUPERVIS O DA TENS O COM RELA O AOS VALORES EFICAZES NO BAY L1 WHILE SWT5927L1 1 DO 1 AFERI O DOS TEMPORIZADOR EM CASO DE STATUS NORMAL DA TENS O EM L1 69 IF UL1IPLC lt TN5927PLCL1 1 05 AND ULIPLC gt TN5927PLCL1 0 95 THEN 1 A Timer27PLCL1 O 27L1 TimeToStr Timer27PLCL1 5 TMR27L1 O Temp27 1L1l TimeToStr TMR27L1 5 Timer59PLCL1I O 591L1 TimeToStr Timer59PLCL1 5 186 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo TMR59L1 0 Temp59L1 TimeToStr TMR59LI 5 END 1 A 1 Procedimento em caso de Subtens o Atua o Instant nea do rel R27L1 IF ULI PLC lt TN5927PLCL1 PercsubPLCL1 0 01 AND AuxD1 1 AND SM011L1 1 AND Bloq27L1 0 THEN Dis01 O R27L1 1 Tens oF27PLCL1 UL1IPLC Hor27L1 Time 1 Dat27L1 Date 2 12711 1 Tatua27L1 Timer27PICLI END Pi A 2 Procedimento em caso de Subtens o Atua o Temporizada do rel R27L1 IF UL1IPLC lt TN5927PLCL1 0 95 AND AuxD1 1 AND 1271L1 0 AND SM01L1 1 AND Bloq27L1 0 THEN I
98. Livro s ed 1 996 J NIOR J S amp BIANCO J C amp LIMA A O amp LOUREN O C R amp DE MORAES R M do Cepel Centro de Pesquisas de Energia El trica Integra o da supervis o controle e prote o em usinas e subesta es Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Dezembro p ginas 113 120 Ano 1 996 LORITO F ABB Ricerca amp MARIANI M amp VIARO F ABB Sace Sistema de controle descentralizado para redes de distribui o de MT AT Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Dezembro p ginas 140 149 Ano 1 998 MARCHETTI N B amp W CHLER W S SIEMENS Aspectos t cnicos e econ micos da digitaliza o de subesta es Eletricidade Moderna Edi o do m s de Mar o p ginas 64 70 Ano 1 996 MORAES E SILVA J M J NIOR J A T LAC UFPR COPEL T cnicas de monitora o de subesta es isoladas a g s SF6 Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Janeiro p ginas 120 129 Ano 1 998 Programmable Control Products GeniusTM P ower Trac Block User s Manual GE Fanuc Automation Manual do fabricante GE Fanuc Automation North America Inc Charlottesville Virgina P O BOX 8106 VA 22906 Ano 1 991 Programmable Control Products Logicmaster 90 70 User s Manual GE Fanuc Automation Manual do fabricante GE Fanuc Automation North America Inc Charlottesville Virgina P O BOX 8106 VA 22906 Ano 1 992 SATO FUJIO No es de Prote o de Sistemas de Energia El t
99. O DIGITAL SUBIENS O E SOBRE TENS O INDICA O APUA OREL RISTET FREQU NCIA NOMINAL TENS O NOMINAL PERTENTAGEM SUBTENS O SUBTENS O Minna SUBTENS O NFIMA UMIDADE TEMPORADA 27 TEMPO M XIMO DE FALTA 27 PERCENTAGEM SOBRETENS O SOBRETENS O M XIMA SOBRETENS O SUPREMA UNIDADE TENPORKADA 53 TEMPO M XIMO DE FALTA 59 eA ACABA TENS O DE FALTA CLASSIFICA O TIPO DE RELIGAMENTO N MERO DE CICLOS TEMPO DE ATUA O 27 DURA O D FALTA 27 TEMPO DE ATUA O 53 DURA O DA FALTA 53 Gr fico Falta 27 Gr fico Falta s Bay L1 Unifilar Geral Controle 5927L1 i AT_5927_L1 208 Anexo Ill Telas de supervis o implementadas na subesta o prot tipo Apresenta o da atua o do Rel de Subtens o 27 Falta Permanente zil i 18 58 16710 2002 TEX 2711 TEX BLI Tempo Excedido de Subtens o L1 G F REL DE PROTE O DIGITAL SUBTENS O E SOBRE TENS O INDICA O DE FAL TA PERMANENTE RIQ2 1 a SA DESLIGAMENTO DO BAY L1 POR FALTA PERMANENTE PROTE O ELETRICA DIGITAL R5927 L1 SUBTENS O ACIONAR A EQUIPE DE MANUTEN O AeA TENS O DE FALTA CLASSIFICA O TIPO DE RELIGAMENTO N MERO DE CICLOS DURA O D FALTA 27 TEMPO DE ATUA O 59 DURA O D FALTA 53 Gr fico Falta 27 Gr fico Falta 59 Bay L1 o 30 co so tao t o 4a aro adorado Dunas O este ns Apresenta o da
100. OS DE CURVAS EEA A F51UT1 FUN O DESBLOQUEADA DO REL R51L1 UNIDADE TEMPORIZADA TODOS OS TIPOS DE CURVAS 1 A 2 1 Procedimento do Somat rio para Temporizar a atua o do rel em sua fun o Temporizada 51 IF ILIPLC gt Itape51PLCL1 AND Mnormal lt Multinst AND Mnormal gt 0 AND AuxDl 1 AND R51L1 0 AND Bloq51L1 0 AND SM021L1 1 THEN EEA fun o Temporizada 51 Todos os tipos de Curvas Caracter sticas 1 R51L1 1 inverso EEA tdes51 KdA51PLCL1 K1 POW IL1PLC Itape51PLCL1 SR51L1 tdes51 1000 NC51L1 NC51L1 1 TC51L1 TimeToStr SR51L1 6 RR E A 2 2 Procedimento de Desligamento do D1 para atua o da IF T51L1 gt TC51L1 THEN Dis01 O R51L1 1 IFef51L1 ILIPIC tdes51 O SR51L1 0 END END A F51UT2 Procedimento para Fun o Bloqueada do Rel Unidade Instant nea Todos os tipos de curvas ENCERRAMENTO DOS LA OS INICIAIS DE LEITURA Sleep 1 Freqgq51PLCL1 Tempo d sp ao valor da frequ ncia escolhida END Encerramento do END Encerramento do loop IF PROCEDIMENTO PARA CASO DE ERROS DE PAR METROS OU DE ATUALIZA O DE DADOS ELSE Beep 1 194 ra entre cada la o o loop WHILE Form Read Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo Message Mensa
101. PA INICIAL N o contemplada ida Gr fico da C N o Contemplada penne RAMPA SECUND RIA EE pa Cancelar Simula o N o Contemplada TIPO DE CONTINGENCIA Manual 13 8 kV D15271 D15271 o erore oro Supervisonall Unifilar Menu Principal e Controle R37T1 QE Display the alarm summary page tela1 Trafo_T1 TENS O MONTANTE TENS O JUSANTE l Figura 4 31 Amostra de Tela de Controle e Simula es aplicado no TF 01 11 Sobrecorrente Diferencial Trafo COMA CARACTER STICA ee T ER EEE OPEROU SUA UNIDA equipe est retirada CURVA DA EA Retirada N o Retirada Confirmar Cancelar CORRENTE DO PRIM RIO CORRENTE DO SECUND RIO A CORRENTE DIFERENCIAL ht 8 CORRENTE RESTRITIVA r EST A Gr fico F 87 Estado de Falta tela AT_87_T1 Figura 4 32 Tela representativa da tela de atua o do rel Diferencial de Sobrecorrente em TF 01 167 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 4 11 Conclus es A implementa o de um sistema que al m de monitorar supervisionar e proteger um determinado sistema quer seja este el trico ou n o levaria utiliza o de recursos de linguagem de programa o de n vel mais baixo Embora possa ser implementado em um sistema real a utiliza o deste programa pode trazer algumas rela es de custo benef cio para uma
102. PROTE O DIGITAL SUBTENS O E SOBRETENS O INDICA O ATUA O REL R5927 1 FREQU NCIA NOMINAL TENS O NOMINAL PERTENTAGEM SUBTENS O O REL DIGITAL COM CARACTER STICA DE SADE tio o TEMPO M XIMO DE FALTA 2 TEMPO DEFINIDO ATUOU SUA UMIDADE PERCENTAGEM SOBRETENS O TEMPORIZADA PERANTE UMA FALTA DE SOBRETENS O M XIMA SUBTENS O SOBRETENS O SUPREMA UNIDADE TEMPORIZADA 53 TEMPO M XIMO DE FALTA SS Bjelelejej s Gr fico Falta 27 Gr fico Falta 59 Bay Li Th A 30 BQ 90 120 150 180 210 Z40 ZIN Unifilar Geral Controle 5927L1 o onsoprereramn telaf AT 5927 _L1 Figura 4 12 Apresenta o da tela de falta de subtens o no bay da carga L1 Posteriormente ao desligamento o usu rio escolhe uma outra tela de tal forma que possa analisar dados relat rios ou observar caracter sticas de interesse do mesmo Se escolhida uma falta denominada tempor ria que na maioria dos casos consiste de uma falta advinda de uma situa o ocasional de diminui o do n vel de isolamento efetua se o desligamento do bay correspondente e seguidamente uma tentativa de religamento autom tico onde restitui se o fornecimento de energia Este religamento efetua se sem inconvenientes com apenas uma tentativa devido a esta falta desaparecer ap s um curto intervalo de tempo 137 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Quando a
103. RA A PROTE O EL TRICA VIA SISTEMA SUPERVIS RIO cissssesmemermeeers 132 6 4 9 1 Parametriza o do Rel R27 59 Sub e Sobretens o Temporizado e Instant neo 132 4 9 2 Rotina de Prote o El trica de Subtens o e Sobretens o 27 59 do relativo bay 133 4 9 3 Processo de Atua o da Prote o por causas de Subtens o ou Sobretens o i eee 134 4 94 Parametriza o do Rel R50 51 Sobrecorrente Instant nea e Temporizada s 140 4 9 5 Rotina de Prote o El trica de Sobrecorrente 50 51 do relativo bay 141 4 9 6 Processo de atua o do rel 50 51 por causas de Sobrecorrente irrestrita 143 4 9 7 Parametriza o do Rel R 87 Prote o Diferencial por Restri o Transformador 148 4 9 8 Rotina de Prote o El trica do Rel Diferencial 87 do relativo bay iersiersieseienetes 150 4 9 9 Processo de atua o do Rel Diferencial 87 por raz es de Sobrecorrente no Transformador 151 4 10 SIMULA ES RELATIVAS AOS BAY E AMOSTRAS DE ATUA O DAS PROTE ES IMPLEMENTADAS iccmermserereeeers 155 4 10 1 Introdu o ao ambiente PowerNet Subesta o prot tipo irritantes 155 4 10 2 Apresenta o dos dados de Controle e Simula o para o bay LI resina 159 4 10 3 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o rireerereeeeeeeeeeeeeereereeeteeree
104. RETENS O N o escolhido Sima Simula o de Falta de Subtens o em L1 TIPO DE SOBREGORRENTE gt Escolha o Tipo de Subtens o Sem simular Gr TIPO DE CONTING NCIA Ed Instant nea pa z Car ian Intempestiva Start up qe i SUBTENS O someone SOBRECORRENTE Unifilar Menu Principal Controle R5927L1 Controle R5051L1 o Dados Adicionais 8 TIPO ESPECIFICADO _ o a FATOR DE POT NCIA To ACIONAMENTO MEC NICO j a Figura 4 28 Apresenta o da janela de op es de Simula o de Subtens o Seguidamente cada um destes itens ser o descritos 4 10 3 1 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Subtens o Temporizada Esta simula o possui tamb m duas op es que consistem dos seguintes tipos Subtens o Temporizada Tempor ria e Subtens o Temporizada Permanente A falta de Subtens o Temporizada Tempor ria consiste de uma falta de subtens o localizada na carga L1 e que o rel de prote o contra varia es R5927L1 dever observar e uma vez que as condi es parametrizadas sejam satisfeitas ser enviado o comando de desligamento tal como descrito no item relativo caracter sticas de funcionamento do rel As possibilidades de subtens o encontram se entre os valores que sejam inferiores a 95 n o incluso da tens o nominal de opera o do rel 115 ou 115 N3 Percentagem de Subtens o Temporizada Per
105. a o do prot tipo de subesta o montado no laborat rio do GAII e com alguns detalhes adicionais de opera o que servir o de utiliza o do prot tipo como m dulo de treinamento em sistemas de prote o e uso de algumas t cnicas de automa o A partir do correto funcionamento deste prot tipo ser feita a implementa o correspondente via Citect para a viabiliza o de dados atrav s da rede Internet ou Intranet visando sempre obter resultados positivos que garantam um monitoramento eficiente de baixo custo e o mais confi vel poss vel Isto consegue se atrav s de uma configura o efetuada no pr prio sistema supervis rio que permite o monitoramento remoto de todas as a es que est o sendo realizadas na subesta o Tamb m poss vel se realizar manobras via Intranet por m n o ser o caso aplicado a este trabalho Maiores detalhes a respeito desta implementa o ser o dados no pr ximo cap tulo Uma ampla explana o do projeto ser feita no Cap tulo 4 Adiantando alguns detalhes do futuro esquema que este prot tipo ter Fig 3 33 pode se dizer que diferir do original dando um controle para cada bay a partir do PLC Por exemplo um bay de entrada de linha explicado anteriormente ser monitorado com suas respectivas liga es com equipamentos que podem ser de medi o e ou de prote o Seguidamente todas as informa es colhidas ser o tratadas analisadas e disponibilizadas na rede Intranet no
106. a o ponto m ltiplo do Slope Secund rio e o extremo direito do gr fico Para um melhor acompanhamento l gico pode se observar o fluxograma que ser mostrado a seguir onde se apresenta a l gica para representa o do Rel Diferencial com Restri o Percentual Como poder ser observado neste fluxograma a atua o do Rel Diferencial 87 feita a partir das condi es satisfeitas dentro da regi o de opera o Se uma destas condi es n o forem satisfeitas o rel fecha o la o continuando a cont nua vigil ncia das correntes de montante e jusante do equipamento neste caso do transformador at que uma conting ncia seja detectada 150 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o C lculo de Id C lculo de Ir Figura 4 20 Fluxograma de supervis o do Rel Diferencial 87 para a prote o de um bay gen rico 4 9 9 Processo de atua o do Rel Diferencial 87 por raz es de Sobrecorrente no Transformador Como foi mencionado anteriormente existem sobrecorrentes que podem danificar um equipamento estas podem afetar de forma m nima ou m xima de acordo com o tipo e os limites de suportabilidade do equipamento A fun o do rel 87 tem por principal objetivo a constante vigil ncia e an lise destas correntes que na teoria devem seguir estritamente uma an lise matem tica e do ponto de vista t cnico aplicar estas teorias para que a atua o do rel como um equi
107. a estes barramentos as unidades geradoras enquanto que por outro lado e em outros barramentos est o as cargas 13 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido transformadores consumidores de carga ativa motores entre outros Podem ser encontrados igualmente em alguns barramentos outro tipo de cargas como condensadores banco de capacitores reatores e geradores s ncronos A pot ncia transferida de um barramento para outros atrav s de linhas de conex o alimentando as citadas cargas Este fluxo de pot ncia rege se pelas equa es do sistema el trico e o modelo padr o de fluxo depende principalmente da carga da distribui o da gera o e da configura o da rede A quantidade de pot ncia gerada por cada unidade condicionada pela sua capacidade e a quantidade de pot ncia que cada linha pode transferir limitada pelas suas caracter sticas o mesmo acontece com cada transformador e os equipamentos que comp em esta rede de energia el trica Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 1 6 Modos de opera o do Sistema El trico de Pot ncia Como foi observado um Sistema El trico de Pot ncia um conglomerado de equipamentos que t m por objetivo alimentar uma determinada carga com um grau de qualidade e dentro da capacidade estabelecida por cada um destes dispositivos Por m nem sempre estes equipamentos podem oferecer total garantia de funcionamento obrigando os vezes a efetuar uma ma
108. a l gica programada Atualiza o das sa das externas Digital L Anal gico Anal gica i AX XXX V lvula Pulsos Teclado In cio do programa Varredura das E S do usu rio 0 5 ms 128 E S Fim do programa do usu rio Varredura do programa do usu rio 0 6 ms 15 ms 1K instru o booleana Figura 4 4 Blocos de entrada e sa da agindo durante ciclo de varredura e respectivos tempos 124 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Este Ciclo de Varredura ou Scan atua na faixa temporal dos milissegundos por cada ciclo de opera o como p de ser apreciada na figura acima Durante a fase de leitura de entradas o microprocessador central endere a o sistema de E S e o armazena na Tabela Imagem das Entradas TIE Na fase de execu o da l gica programada particularmente por cada usu rio a CPU consulta a TIE para executar as opera es l gicas Nesta fase os resultados que representem uma sa da final externa ou interna s o armazenados na Tabela Imagem das Sa das TIS Novamente se for necess ria a refer ncia a uma sa da esta tabela consultada e j calculada em opera es anteriores dentro de um mesmo ciclo Finalmente na fase de atualiza o de sa das a CPU executa uma varredura na tabela TIS e atualiza as sa das externas endere ando o Sistema de E S para atualizar o estado dos dispositivos externos de acordo com o resultado da l
109. a mesma pode n o ser uniforme ent o deve se tomar outra refer ncia como condi o de desligamento Analisando esta equa o pode se afirmar que o tempo de desligamento basicamente determinado pela curva caracter stica inversa M x t Esta equa o reduz se a uma nica vari vel definida pelo m ltiplo M lfalta lpick up e como a equa o acima representa uma rea sob a curva e portanto para definir o tempo em que o rel dever desligar deve se realizar uma integra o assim tem se a seguinte condi o para o desligamento do disjuntor t Py t dt gt k 0 Com as seguintes condi es Y t 0 para M lt 1 ou Y t M 1 para M gt 1 Sob determinadas condi es uma integral definida pode ser substitu da por uma rea ou combina o de reas Dessa maneira determina se quando ou em que tempo a integral exceder o valor especificado de k Esta integral pode ser resolvida pelo M todo Trapezoidal cuja resultante ser uma constante dessa forma o par metro que define o tempo de desligamento por falta temporizada um valor constante que se define nos ltimos valores de entrada dos dados parametrizados Ent o o processo de desligamento adv m quando o somat rio calculado supera infimamente o valor dado pelo produto K1 Kd f Da Silveira P M 1 991 Analisando primeiramente o caso de uma SOBRECORRENTE INSTANT NEA tem se que o programa efetua uma simples compara o entre os valores dos m ltiplos Normal e
110. a mundialmente a norma ANSI escolhida para definir tais fun es indicadas na tabela a seguir Filho Mamede J 1 994 109 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia O menor e pe do Segi ncia de Partidas Incompleias Rel de Partida ou Fechamento Temporizado Rel T rmico para M quina ou Transformador E ipsum d nbdsdeememma 4 ComatorPrincpal OT 51 Rel de Sobrecorrente Temporizado O Dispositivo de Interrup o E ue E Ret para Ergat ou Gerador DC mmm Disjuntor de Anodo Disjun or de Corrente Cont nua Alta Velocidade E a Rodo Fator de Pot ncia Conto do Fatorde Pu 9 Dispositivo de Revers o 1 56 Rel de Aplica o de Campo o SSS i O Chave de Seq ncia das unidades ispositi ircui Reserva para aplica o futura Dispositi ivo de Sobrevelocidade Rel de Sobretens o EC E N E fed gt 1 14 Dispositivo de Subvelocidade O 61 Rel de Balan o de Corrente _ _______ Chave de Deriva o ou de Descarga Rel de Prote o de Terra E e E E e O ds Opa 20 V lvula operada eletricamente 67 Rel Direcional de Sobrecorrente C A direcional de Terra eiet de Disina O ogue a aol Disjuntor Equalizador Dispositivo de Controle Permissivo Ss Pispositivo T rmico do Eauipamenio 4 73 _ Contatorde Resist ncia de Carga Rel de Subtens o Rel de Alarme Sm mr ee agi Dispositivo de
111. a ou p s operativa e Gr ficos Permitem observar a evolu o e comportamento das grandezas anal gicas no tempo de todo o sistema e na atualidade isto j poss vel de ser feito on line e Intertravamentos Bloqueia ou libera dependendo do caso a es de comando em equipamentos tais como disjuntores chaves e seccionadoras dependendo da topologia da subesta o com o objeto de preservar a seguran a de funcionamento desses equipamentos e Registro de Eventos Para possibilitar o armazenamento hist rico das ocorr ncias registram se as atua es dos rel s abertura e fechamento de disjuntores chaves seccionadoras e outros estados de interesse com uma precis o de at um milissegundo A aquisi o desses dados feita com equipamentos aut nomos com comunica o direta ao sistema central ou centro de controle demandando o uso de um dispositivo de sincroniza o de tempo e Religamento Autom tico Ap s uma conting ncia isto a abertura de um disjuntor o algoritmo de controle tenta restabelecer automaticamente a configura o da subesta o previamente falta ocorrida e Controle de Tens o e Reativos Visa manter o controle do n vel de tens o e fluxo de reativos nos barramentos dentro dos limites preestabelecidos Isto conseguido com sucesso a partir da 98 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia manobra autom tica do tap do transformador e a retirada total ou parcial
112. abbri e Gerardo Molina Water Business pelo incentivo e apoio desde o in cio da nossa amizade assim como a todos aqueles que colaboraram direta ou indiretamente na conclus o deste trabalho A todos funcion rios da BIM Biblioteca Mau que indiretamente me ajudaram com sua paci ncia nas horas pesquisadas A todos meus amigos que de forma direta ou indireta e com o bem humorado apoio souberam colaborar para a conclus o deste trabalho NDICE ABSTRACT seus seetieaseenrare r quere rena te ta sans sa dota rias 1 INTRODU O INFORMATIVA sogra a E 11 Descritivo Geral asas uso a asa E LE ap ID DT GU RA 1 2 Primeira Gera o de Centros de Controle Informatizada Tradicional 1 3 Segunda Gera o de Centros de Controle Informatizada Processamento descentralizado 11 1 3 1 Similaridades entre a primeira e segunda gera es dos Centros de Controle 14 Terceira Gera o de Centros de Controle no in cio do Mil nio 1 4 1 Sistemas El tricos Automatizados An lise Objetiva e Principais Vantagens 15 SISTEMAS EL TRICOS DE POT NCIA SEP IMPORT NCIA NO FORNECIMENTO DE ENERGIA EL TRICA 13 1 6 MODOS DE OPERA O DO SISTEMA EL TRICO DE POT NCIA 1 7 AVALIA O DE SEGURANCA aa a EE E A A E EN GRADO ASS AE R 1 8 MODELO DE CAPACIDADE E CARGA iaria iia 1 9 EQUIPAMENTOS T PICOS INSTALADOS EM UMA SUBESTA O 1 10 ARRANJOS T PICOS DE SUBESTA ES EL TRICAS EM UM SEP assess 110 1 Barramento Simples nn neia iasi 1 1
113. abilidade 3 5 1 1 MTBF Mean Time Between Failure Apesar de recentes no Brasil os sistemas de controle e prote o para subesta es s o utilizados a mais de 10 anos em n vel mundial o que garantiu a an lise do MTBF tempo m dio entre falhas sob os aspectos te rico e pr tico Os valores de MTBF Fig 3 23 apresentados s o de sistemas com processamento distribu do em funcionamento sob temperaturas de 35 PC e est o de acordo com a norma MIL 217E 88 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia MTBF de Equipamentos de Automa o Unidade Central Rel s de Unidade de E S Prote o Tipo de Equipamento Figura 3 23 Tempo m dio entre falhas de equipamentos de sistema distribu do utilizado em automa o de subesta es Para a obten o de valores mais elevados de MTBF os fabricantes utilizam componentes cada vez mais sofisticados como placas multilayers e componentes SMD com baixa dissipa o t rmica e por consequ ncia menor degrada o ao longo do tempo Por m com a miniaturiza o dos componentes a susceptibilidade a campos magn ticos maior o que est levando os fabricantes a promover um n mero cada vez maior de prote es contra EMI como fotoacopladores caixas blindadas filtros de software nas entradas anal gicas e a utiliza o de fibras pticas como meio de comunica o entre componentes 3 5 1 2 MTTR Mean Time to Repairs Os tempo
114. ado ap s o fechamento do disjuntor que alimenta a carga Existe um intertravamento que n o permite este tipo de simula o quando a subesta o encontra se energizada evitando assim um erro de simula o 4 9 7 Parametriza o do Rel R 87 Prote o Diferencial por Restri o Transformador Como foi visto no Programa de Emula o do rel de Prote o de Sobrecorrente 50 51 as correntes s o as que prejudicam sobremaneira os componentes e o sistema el trico em si Sendo este fator indesej vel para o sistema ou para qualquer equipamento el trico utiliza se o rel de Prote o Diferencial para a prote o de um transformador contra curto circuito quer seja entre as espiras ou fase para a terra As correntes que entram e saem de um transformador ou de outro equipamento qualquer s o aquisitadas e comparadas por este dispositivo de prote o Quando houver uma diferen a entre estas correntes que seja superior a um determinado valor parametrizado o rel sensibilizado enviando assim um sinal de comando de abertura do disjuntor Caso esta conting ncia se d fora da rea de prote o do rel o mesmo n o ser sensibilizado caso contr rio qualquer falta que seja localizada dentro desta rea o rel diferencial dever eliminar Alguns dos par metros que s o necess rios para a aplica o deste rel ser o detalhados a seguir segundo a p gina dedicada exclusivamente para o bay L1 Estes par metros s o dividi
115. ado como um protocolo mais seguro para o SMTP Simple Mail Transfer Protocol da Internet Ele um padr o exaustivo e assim o formato do seu endere o e mail muito mais complexo que o da Internet facilmente entend vel algu m O qualquerlugar sendo que um t pico endere o seria surname admd telemail c us 0 hp prmd hp surname g firstname Correio X 25 Este o protocolo padr o do CCITT Consultative Committee on Telegraphy and Telephony usado no n vel de transporte de camadas OSI O mesmo providencia uma interface entre componentes da rede de comunica o A partir do X 25 utilizada uma rede de pacotes chaveados ele deve organizar os dados dentro de pacotes O interface padr o do X 25 um padr o altamente aceito universalmente A comunica o do EDI atrav s do X 25 para ajustar uma ampla rede LAN ou WAN com um servi o de mensagens propriet rio designado em torno desta infra estrutura A Internet Esta n o amplamente usada atualmente pelo EDI mas parte da motiva o sob este recurso O TCP IP o protocolo utilizado para a transmiss o de dados e existem correntemente v rios servi os os quais podem ser usados para assistir na implementa o do EDI Alguns deles ser o explorados mais tarde VAN Privado Este o mais amplo e comum m todo correntemente utilizado para a implementa o de EDI O VAN significa Value Added Network e usualmente provido por um servi o provedor O provedor VAN usualmente manuseia t
116. alizado e distribu do A complexidade de um sistema digital a ser implementado em uma subesta o el trica depende do tamanho e das fun es que esta deva exercer Com o advento de novas tecnologias como 19 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido transformadores de corrente tens o pticos sensores e transdutores inteligentes a concep o destes sistemas ter uma certa varia o Um sistema que pode ser considerado como completo e aplic vel a grandes sistemas e por consequ ncia a importantes subesta es de grande porte apresentado a seguir SUBSISTEMA CONTROLE DE IHM SUBSISTEMA SUBSISTEMA DE OPERA O DE DADOS HIST RICOS Figura 1 4 Sistema digital modelo para uma subesta o de grande porte Este tipo de sistema comp e se de 4 subsistemas que s o os seguintes a saber e Opera o e Base de Dados Hist ricos e Controle de IHM Interface Homem M quina e Sistema de Aquisi o de Dados e interface com o processo Para sistemas operacionais n o obrigat ria a utiliza o do UNIX Outros sistemas como OS 2 Windows NT ou eventualmente o DOS podem ser usados dependendo a sua escolha do tamanho do sistema Sendo ultimamente muito aplicadas PCH s Pequenas Centrais Hidrel tricas as dimens es das subesta es associadas a estas tamb m s o relativamente pequenas podendo possuir as seguintes configura es Comunica o Serial UAC a Micro
117. amente 4 comparando se com uma subesta o de 138 kV de barramento duplo As aplica es deste tipo de barramentos mais comum nos seguintes casos 19 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Pontos de rede que exijam alta seguran a de alimenta o por exemplo quando existe perman ncia de circuitos singelos e Conex es com barramentos m ltiplos Em localidades com alto n vel de polui o de ar onde a limpeza acarreta consigo desligamentos frequentes Conectados a barramentos duplos os barramentos auxiliares oferecem uma grande seguran a contra interrup es de fornecimento Dessa maneira quase todas as partes da instala o podem ser consequentemente comutadas sem tens o e sem interrup o de fornecimento Em grandes esta es transformadoras comum a previs o de um grupo de transformadores de reserva Neste caso basta coordenar o barramento auxiliar com o circuito alimentador da linha Entretanto no caso em que todas as linhas de alimenta o deixam o barramento em uma mesma dire o os custos s o menores do que para um barramento adicional barramento duplo Em conex o com um barramento singelo esta solu o frequente e tecnicamente mais vantajosa do que uma barra dupla Principalmente estas vantagens refletem se na disposi o dos equipamentos na subesta o apresentando facilidades de manobra e visibilidade da instala o J ardini J A 1 996
118. amento do disjuntor D52BP Caso a subesta o esteja no modo de opera o INVERSO o procedimento difere em rela o ao primeiro devido a que neste modo de opera o o disjuntor D52L1 e o D52BP podem trabalhar em paralelo porque ambos est o pendurados no Barramento Il e a corrente divide se por ambos disjuntores Abertura das seccionadoras 89 51 89 52 e 89 53 para o respectivo isolamento do disjuntor em manuten o Finalmente mudan a de posi o da chave de transfer ncia 43TL1 para a posi o TRANSFERIDA Uma vez conclu da a manuten o do disjuntor D52L1 ou D52L2 a manobra de transfer ncia a partir do disjuntor D52BP para reconstituir o status inicial pr vio manuten o descrita a seguir 3 7 3 4 Fechamento das seccionadoras 89 S1 modo de opera o NORMAL ou 89 S2 para o modo de opera o INVERSO e 89 53 mantendo sempre esta ordem e respeitando o intertravamento descrito para a alimenta o da carga L1 Cabe mencionar que neste caso a posi o da chave de transfer ncia encontra se na posi o TRANSFERIDA Mudan a de posi o da chave de transfer ncia 43TL1 para a posi o INTERMEDI RIA Fechamento do disjuntor D52L1 Modo de opera o da subesta o INVERSO e abertura do disjuntor D52BP Caso a subesta o esteja no modo de opera o NORMAL o procedimento difere em rela o ao primeiro devido a que neste modo de opera o o disjuntor D52L1 e o D52BP n o podem trabalhar em paralelo porq
119. amento real perante uma falta do tipo diferencial enquanto isso comprova se apenas o funcionamento do programa implementado para esta fun o 24 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido As fun es implementadas s o as seguintes 27 Subtens o 59 Sobretens o 50 Sobrecorrente Instant nea 51 Sobrecorrente Temporizada e 87 Sobrecorrente Diferencial Esquema de Interliga o e apresenta o fisica Figura 1 8 Configura o dos dispositivos e caracter sticas da subesta o prot tipo O princ pio de funcionamento do prot tipo consiste de v rios intertravamentos pr vios espec fica energiza o da subesta o Estes intertravamentos consistem em acesso telas de supervis o via senha particular parametriza o pr via das prote es implementadas entre outras O Diagrama Unifilar da subesta o consiste em um arranjo de barramento duplo com barra de transfer ncia escolhido devido a sua boa capacidade de manobras que no caso de um prot tipo monof sico resultaria em um custo relativamente baixo A automa o de manobras da subesta o tais como energiza o e desenergiza o da subesta o desligamentos de disjuntores para efeitos de manuten o e respectiva transfer ncia de carga teve sua implementa o feita atrav s de programa o via CLP e sua representa o via Sistema Supervis rio Citect parametriza o dos rel s feita atrav s de janel
120. ante a manuten o do disjuntor para determinados consumidores pode se optar pelo arranjo de uma combina o de barra principal com uma de transfer ncia como o caso da Fig 3 12 linha AR AANAN transformador barra de transfer ncia N13 N 523 D1 D2 DP S12 S22 SP2 barra principal Figura 3 12 Barramento Principal com Transfer ncia ou Barramento Auxiliar Diagrama Unifilar Na opera o normal deste arranjo tem se D1 D2 S12 S22 S13 S23 ligados e S11 S21 SP1 SP2 e DP desligados Para o caso de manuten o do D1 as seguintes provid ncias s o tomadas estritamente nessa exata ordem e LigarS11 SP1 SP2 e por ltimo DP e Desligar D1 S12 513 Agora a corrente da linha passa por S11 SP1 DP e SP2 chegando a barra principal Como etapa final providencia se a transfer ncia da prote o da linha 1 de forma que possa atuar em DP e n o mais em D1 A conex o normal dos barramentos auxiliares ao barramento principal feita por interm dio de um disjuntor e oferece as seguintes vantagens adicionais com rela o ao anterior tais como e Livre possibilidade de manobra Qualquer disjuntor que precise de manuten o n o desliga a deriva o correspondente e por conseq ncia o fornecimento aos consumidores cont nuo Garante alta seguran a de alimenta o e Conex o de deriva es sem disjuntor sem a utiliza o dos barramentos principais e Aumento de custos relativamente reduzido aproximad
121. ara a abertura do disjuntor D1 Se n o houver nenhum mecanismo que impe a esta abertura tipo bloqueio da respectiva fun o ou bloqueio mec nico a carga ser desenergizada extinguindo a falta existente nela De forma paralela a este fato s o comandadas v rias outras fun es tais como dar um aviso atrav s da tela do computador da ocorr ncia de uma falta indicando o tipo de falta ocorrida e em qual bay est localizada assim como alarmes sonoros caso o operador n o se localize in loco Tamb m elaborado um relat rio referente aos dados de falta que s o armazenados em arquivos que poder o ser lidos posteriormente Neste caso pode se aplicar tamb m uma fun o de impress o mas n o aplicado a este prot tipo Dos alarmes sonoros citados al m daquele de aviso na tela um deles simbolizado no canto superior direito da tela como um rel gio despertador de cor vermelha para chamar a aten o que permanece balan ando e piscando caracter stica do software Citect O segundo consiste em um alarme sonoro que imita uma sirene ambos os alarmes s ser o desativados quando forem reconhecidos Acknowledge Continuando os eventos paralelos pode se mencionar tamb m a contagem de tempo em que a falta permaneceu at a abertura do disjuntor e tempo de abertura enquanto esta falta durar ou tempo de falta Este ltimo tempo estipula o religamento do disjuntor para o caso de faltas tempor rias isto se o disjuntor for religad
122. aria es de Subtens o e Sobretens o Fun o ANSI 27 59 115 3 9 3 Rel Diferencial de Sobrecorrente Fun o ANSI 87 rereteeeeeeeeeeereeeeeeeeeeereeereeeteeets 3 9 4 Rel T rmico Fun o ANSI 49 3 10 CONCLUS ES arssasto O SU aa GDE AS a ASS IMPLEMENTA O E SIMULA ES NA SUBESTA O PROT TIPO 41 INTRODU O asse aaa aa TA Ria Da 42 OBJETIVOS DO TRABALHO A SER IMPLEMENTADO csesteereereeemersersmeemeemeereereeraeres 4 3 CARACTER STICAS GERAIS DO PROT TIPO E ELEMENTOS COMPONENTES 4 3 1 Controlador L gico Program vel CLP ieteretet 44 DESCRI O BREVE DO FUNCIONAMENTO DA SUBESTA O PROT TIPO sssi 4 5 PROTE O DO SISTEMA EL TRICO E L GICAS IMPLEMENTADAS srne tak Bando Trans omidi iunie anda a ES O A aa doa Bay dOSIBanamentoS x sszsacs2imssisssansre nie eretas AA Sa ESA ad Du Ra 4 5 3 Bayidas CardaS o sesisemas sagas aneis fassa site tale sal reais dadi aa 46 EMULADORES PARA IMPLEMENTA O DA PROTE O EL TRICA DO SISTEMA 4 7 ALGORITMO PARAA SIMULA O DE CORRENTES E TENS ES DO SISTEMA cremes reereereeraeraeraetsereers 4 8 ALGORITMOS PARA AS SIMULA ES DE FALTAS EL TRICAS NO PROT TIPO sssrinin 4 8 1 Par metros necess rios para identificar Faltas de Sub ou Sobretens o em um bay gen rico 130 4 8 2 L gica de Supervis o da prote o contra os tipos de falta especificados para um bay gen rico 131 4 9 ALGORITMOS DOS RESPECTIVOS REL S PA
123. artes da empresa restrita apenas s informa es do centro de controle para a rede corporativa Em realidade os sistemas abertos de mercado aplicados segunda gera o n o s o totalmente abertos por m fechados principal caracter stica do setor el trico vendo os desde o conceito de sistemas abertos Este precisar modificar tal estrutura para poder acompanhar as mudan as em andamento nesse mercado 29 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 2 2 A terceira gera o de centros de controle de energia el trica neste in cio de mil nio Esta ser definida pelas pr prias transforma es do setor el trico Isto n o significa que algumas transforma es ou evolu o do setor da inform tica n o teria influ ncia apenas que alguns fatos previs veis como redes de telecomunica es mais seguras processamento distribu do mais evolu do e sua associa o com a intelig ncia artificial entre outras poder o ser pr requisitos para as novas mudan as A forma e a intensidade com que as mudan as est o ocorrendo variam de acordo com cada pa s por m o objetivo comum busca a abertura e competi o que implicar a inclus o de novos participantes tais como ag ncias reguladoras operadores mercados de energia atualmente no Brasil encontra se em estudo o mercado atacadista de energia produtores independentes de energia prestadores de servi o e grandes consumidor
124. as A implementa o feita no sistema supervis rio Citect para uma SOBRECORRENTE TEMPORIZADA considerou inicialmente o somat rio descrito acima por m devido a algumas defasagens de tempo considerou se a implementa o de um evento que chama um temporizador que quando satisfeita a condi o de sobrecorrente temporizada este acionado e come a a contabilizar o tempo Dentro do loop de controle da respectiva prote o do bay a ser protegido instalou se uma compara o entre o tempo monitorizado e o tempo previsto para aquela falta e se este tempo for superior ao tempo calculado envia se o comando para a opera o do rel temporizado R51L1 fazendo com que seja enviado o comando de desligamento do respectivo disjuntor e para qualquer curva caracter stica apresentada Normalmente Inversa Muito Inversa Extremamente Inversa e Tempo Longo Desse modo a condi o prevista para o desligamento do disjuntor ou seja a condi o prevista para a atua o do rel temporizado baseia se na seguinte condi o IF ILIPLC gt Itape51PLCL1I AND Mnormal gt 0 AND Mnormal lt Multinst AND AuxDl AND R51L1 0 AND SMO02L1 1 THEN tdes51 Kd51IPLCLI K1 POW ILIPLC Itape51PLCL1 n 1 IF T51L1 gt TC51L1 THEN Onde a primeira express o indica que se a corrente medida no momento definida pela vari vel ILIPLC for superior ao valor da corrente de tape definida pelo usu rio e obviamente ap s cumprida esta prim
125. as na ind stria Este trabalho de um modo geral utiliza um prot tipo de subesta o el trica com um sistema representando chaves seccionadoras disjuntores e cargas atrav s de contatores e l mpadas que s o monitorados controlados e protegidos pelo conjunto PLC e sistema de supervis o Este monitoramento constante inclui v rios bays da subesta o com o objetivo de utilizar os dados aquisitados para a prote o el trica dos mesmos e com a parametriza o feita pelo usu rio da subesta o poder o ser enviados dados espec ficos para uma rede Intranet ou a rede Internet Utilizando se de linguagens de programa o e configura o do sistema supervis rio pode ser efetuada a prote o e as informa es espec ficas da subesta o monitoradas remotamente para Centros de Opera es Regionais ou Centros de Opera es Centrais COR e COS dentre outros benef cios 2 3 Breve Resenha Hist rica dos In cios da Internet A hist ria da Internet pode ser tra ada retrospectivamente para a ARPANET a qual foi iniciada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos para recursos dentro de algumas redes em 1 969 Muitas pessoas queriam colocar suas id ias dentro de padr es para comunica es entre os computadores que compunham esta rede apenas um sistema foi concebido para colocar id ias avan adas Basicamente escreviam suas id ias em um local denominado de Pedido para Coment rios o simplesmente RFC pelas suas siglas em ing
126. as adapta es podem ser inclu dos no programa de supervis o Outros eventos s o a grava o dos dados de falta e a apresenta o da tela com os dados parametrizados e com os dados de falta A diferen a deste rel daquele implementado para a fun o 59 27 de subtens o sobretens o que para esta fun o existem apenas dois tipos de sobrecorrente a serem pass veis de implementa o isto como a sobrecorrente pode ser classificada em temporizada e instant nea as simula es que podem ser feitas restringem se seguintes Temporizada quando a falta considerada como superior ao valor de tape e a rela o do m ltiplo entre a corrente de falta e a de tape selecionada pelo usu rio valor fixo segundo a cada atualiza o da parametriza o o rel atua dentro da faixa considerada como temporizada e dentro de cada curva caracter stica Dessa forma temos as seguintes reas de atua o sob a curva caracter stica para a fun o do tipo por exemplo a curva NORMALMENTE INVERSA Figura 4 17 reas de atua o do Rel 51 para a caracter stica NORMALMENTE INVERSA 146 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Este gr fico mostra os pontos onde o rel pode atuar por m sem a caracter stica instant nea de acordo com o valor do m ltiplo de corrente isto quanto maior o m ltiplo menor o tempo de atua o logo o rel dever atuar mais r pido para sobrecorre
127. as de comunica o em que o usu rio poder definir um determinado tipo de prote o e simular posteriormente sua falta a fim de saber se a prote o conseguiu ou n o efetuar a prote o com a abertura do correspondente disjuntor ou disjuntores segundo cada caso Tal como feito para a prote o contra as varia es de tens o implementou se para as prote es contra sobrecorrentes e para a prote o contra sobrecorrente diferencial do transformador de for a 25 Cap tulo1 Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido PAR METROS DE AJUSTE Sistema de Prote o El trica Digital PowerNet FREQU N TENS O Mo 240 270 300 Figura 1 9 Tela de parametriza o do rel de prote o contra Varia es de Tens o Posteriormente todos os movimentos e dados de manobra poder o ser monitorados remotamente gra as configura o do sistema de supervis o Citect e tamb m aquisi o de uma chave eletr nica para permitir o processo em tempo real Detalhes mais aprimorados ser o desenvolvidos nos cap tulos seguintes onde se ter a oportunidade de observar com maior variedade de detalhamentos o descrito acima Bortoni E amp Edival L amp Osorio A 2 002 26 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia CAP TULO 2 2 REVIS O BIBLIOGR FICA O estado da arte A Revis o Bibliogr fica o estado da arte trata essencialmente de
128. ativa fechando o la o e se apresentam da seguinte maneira 143 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Multinst Ipkinst51PLCL1I Itape51PLCLI Mnormal ILIPLC Itape51PLCL1 para IL PLC lt Itape51PLC Em caso de falta esta ltima rela o torna se Mnormal Ifalta Itape51PLCL1 para IL PLC gt Itape51PLC Estas rela es representam respectivamente o m ltiplo instant neo da corrente que na verdade serve de refer ncia para casos de desligamentos instant neos comparando o com o segundo que representa a leitura do m ltiplo normal ou seja a rela o entre o m ltiplo lido tempo a tempo e o m ltiplo instant neo que se destaca como refer ncia fixa Seguidamente o programa realiza uma compara o entre estes m ltiplos para verificar a cada instante considere se a cada ciclo se existe ou n o um m ltiplo instant neo As compara es podem resultar em dois casos temporizado e instant neo assim Mnormal lt Multinst resulta em uma falta do tipo Temporizada Mnormal gt Multinst resulta em uma falta do tipo Instant nea LOSS SAS ss SI SA Por m existe um inconveniente para a atua o do rel temporizado que n o evidenciado para o caso instant neo Isto a rela o dada como Mnormal pode sofrer altera es devido a que esta resulta do quociente entre a corrente faltosa e a corrente de pick up como foi mostrado anteriormente e como
129. avalia o de seguran a deve possuir certas caracter sticas O esquema de uma forma geral deve ser Preciso Consistente R pido De f cil implanta o Adapt vel a mudan as do sistema Possuir custo razo vel Capaz de fornecer resultados que possam ser facilmente interpretados Para que se possa ter uma avalia o de seguran a de sistemas de pot ncia preciso e consistente as medidas das diversas vari veis obtidas devem ser precisas Em geral estas medi es n o s o muito precisas e possuem uma determinada imprecis o Estas imprecis es podem ser devidas presen a de ru dos nos aparelhos de medi o e canais de comunica o Entretanto os efeitos dos ru dos podem ser reduzidos e a precis o das medidas determinada pode ser melhorada pelo uso de vari veis de compensa o ou estimativa de estados De fato j existem programas em opera o em diversas companhias concession rias americanas e europ ias Assim sendo razo vel admitir que medi es precisas de vari veis estejam dispon veis para a avalia o de seguran a e outros aspectos de opera o do sistema de pot ncia Posto isso desej vel que se tenha um indicador para cada tipo de seguran a O indicador pode ser representado por um ou mais crit rios de decis o os quais podem ser representados por fun es matem ticas denominadas de Fun es de Seguran a Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 Estas Fun es de Seguran a podem ser determi
130. bela Faixas V Tapes Dispon veis V 5 4 20 5 4 7 9 12 5 20 10 15 25 40 2842 70 1i2 Tabela 3 10 Faixas de opera o t picas de rel s de Tens o e respectivos tapes seletores 116 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 9 3 Rel Diferencial de Sobrecorrente Fun o ANSI 87 Desde que o objetivo de um rel seja o de proteger um dado equipamento por exemplo um transformador contra curto circuito interno devido a falha entre espiras ou defeito entre parte ativa e terra pode se aplicar um esquema como o apresentado pela prote o Diferencial no qual o rel inserido no sistema faz atuar o disjuntor designado para operar o circuito de um transformador Figura 3 37 Esquema do rel de prote o Diferencial Fun o ANSI 87 Como pode ser observado qualquer falta fora da denominada rea de Prote o do rel n o deve sensibilizar a unidade de opera o BOP por m ele sensibilizado pela corrente de energiza o do transformador situa es as quais este deve evitar fazendo se os ajustes necess rios Existe tamb m outro fator que pode influenciar na m opera o ou opera o indevida deste equipamento e esta decorrente de erros inerentes aos transformadores de corrente instalados dentro da rea de prote o o denominado casamento incorreto de TC s Resumindo o rel Diferencial compara as correntes que entram e saem dos terminais assim qua
131. binando as tecnologias Quando decidida qual tecnologia empregar n o usualmente o caso de selecionar uma das tecnologias sobre outra De outra forma a mira encontrar a tima mistura de tecnologias para uma situa o particular s vezes a ideal combina o tecnol gica relacionada ao tipo de ind stria que uma companhia opera Os quatro tipos principais de produtos t m sido identificados como mercadorias de Moda de Capital Duradouros e de Com rcio os quais podem ser mostrados dentro de uma grade de Incerteza Complexidade A Tabela 2 3 d uma indica o geral de como estes produtos poderiam ser mantidos em uma Empresa Estendida desde uma perspectiva IT Em mais destas situa es uma combina o das tecnologias descritas formar o a melhor solu o O problema de como melhor combinar a Internet EDI e Intranets um no qual pode ser contornado incrementalmente por gerentes IS sobre os pr ximos 10 anos 43 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 4 12 1 Combinando a Internet e o EDI Na ind stria de mercadorias varejos com rcio o EDI convencional com gerenciamento de estoque em c digo de barras um bem provado com efetiva solu o IT Neste tipo de ambiente o produto usualmente quase que simples e os n veis de informa es os quais devem ser transparentes para toda empresa s o limitados O mesmo pode n o ser pr tico para implementar uma Intranet para
132. blackouts Neste estado o sistema sofre um colapso que pode afetar uma grande parte do sistema interligado necessitando de controles de emerg ncia e de recupera o pelas a es integradas dos Centros de Controle das empresas afetadas para recompor o sistema Sato F 2 002 3 2 1 Estados de Opera o de Sistemas de Pot ncia Caracter sticas Individuais 3 2 1 1 Estado de opera o Normal Quando todas as condi es de igualdade e desigualdade s o satisfeitas dizemos que o sistema de pot ncia est em estado de opera o normal ou operando normalmente Sob essa condi o todas as demandas s o atendidas nas tens es e frequ ncia especificadas e todos os componentes do sistema est o carregados dentro de limites aceit veis Por raz es econ micas o custo de opera o nesse estado minimizado Economia de combust vel e armazenamento de energia s o obtidos pelo despacho econ mico e escolha adequada dos geradores dispon veis O objetivo dos operadores manter o sistema no estado de opera o normal sob circunst ncias perfeitamente previstas Todos os controles escolhidos pelo operador para alcan ar esse objetivo s o preventivos pela sua pr pria natureza Tais controles s o denominados controles preventivos 3 2 1 2 Estado de opera o Emerg ncia Quando todas as condi es de igualdade s o satisfeitas e um subconjunto de condi es de desigualdades violado dizemos que o sistema de pot ncia est
133. bre as altamente custosas VAN da atualidade a Internet barata global e aberta Uma mensagem EDI pode ser enviada atrav s da Intemet usando qualquer MIME ou FTP Um dos principais interesses das pessoas possuir sobre a Internet baseada em EDI seguran a Ainda assim mensagens perdidas podem ser procuradas dentro da Internet Como sempre a Intemet ainda um meio amplamente mais seguro que o servi o postal por exemplo Um m todo atrav s do qual o EDI e a Internet poderiam ser combinados tem sido proposto por Smith 1 996 e que se mostra na Fig 2 8 Davis M amp O Sullivan D 1 998 44 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Faturas Entrega Fornecedor Processamento EDI Produ o Vendas Figura 2 8 O Sistema CAB EDI combinando Internet e EDI V rios vendedores est o trabalhando dentro de produtos os quais permitem o EDI e a Web para serem combinados Com o EDI TIE s Cyber Assisted Business CAB EDI usu rios podem escolher entre um VAN e EDI dependendo de como s o os processos de neg cios cr ticos Utilizando a Internet clientes podem ser beneficiados a partir de f cil transfer ncia de dados E podem armazenar e restabelecer facilmente grandes quantidades de informa o de produtos estruturados graficamente Por exemplo o CAB EDI pode rodar atr s de um servidor web corporativo para converter formas de ordem preenchidas externamente dentro de me
134. ca dentro da subesta o 5 4 Aplica es para Bancos de Dados Cria o de banco de dados que possam servir de hist rico do funcionamento normal de falha ou restaurativo do sistema Aplica o de banco de dados de subesta es semelhantes para que possam ser efetuadas simula es em uma escala menor Continuidade das simula es aplicadas mas com demonstra es dos comportamentos nos outros barramentos e bays perante faltas simuladas 5 5 Outras Implementa es mais complexas Inclus o de rotinas de auto teste de toda a subesta o Programa o paralela para an lise de fluxo de carga e ou an lise de tens o nos barramentos Aplica o de Sistemas Especialistas Redes Neurais ou Intelig ncia Artificial Implementa o de L gica Fuzzy via CLP para Controle de Subesta es Restabelecimento Autom tico de Subesta es utilizando Redes Neurais entre outros Gerenciamento de Informa es do Sistema Operacional de Subesta es Vale ainda dizer que n o apenas estas propostas como outras poder o ser aplicadas nesta implementa o Dia ap s dia novas tecnologias est o surgindo permitindo facilidades na elabora o de equipamentos de pequeno e grande portes sistemas complexos tendem a ser analisados por partes menores menos complexas com o objetivo de alcan ar o todo resolvendo as primeiro fazendo com que o controle de determinados sistemas seja mais agrad vel e seguro e logicamente que pe
135. caracter stica do equipamento por um certo per odo Dessa forma se adicionarmos um sistema de aquisi o de dados ao term metro de leo de um transformador e fizermos a an lise desses dados em tempo real ou a uma frequ ncia estabelecida estaremos monitorando a temperatura do transformador Mas n o basta apenas ter as medidas ou o banco de dados preciso ter um sistema de an lise de dados autom tico ou n o Assim no caso de uma SIG a monitora o compreende o acompanhamento de descargas parciais no equipamento e sua evolu o ao longo do tempo Silva J M M e amp J nior J A T 1 998 Nos dias do mundo globalizado e em termos de economia n o se pode desvirtuar uma realidade como a situa o financeira quer seja de uma pequena m dia ou grande empresa Nesse 41 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia sentido a digitaliza o de sistemas de controle e prote o para subesta es possuem vantagens bastante interessantes sobre os sistemas convencionais que v o ao encontro dos interesses t cnicos e econ micos das empresas usu rias como as concession rias de energia el trica Com o aumento da complexidade do sistema el trico a ser controlado e protegido os sistemas digitais apresentam custos cada vez menores em compara o com os convencionais o que torna seu uso incontest vel Marchetti N B amp W chler W S 1 996 2 7 Produtos caracter sticos o
136. caso de uma conting ncia Assim pode se ent o observar a atua o de um rel sem causar maiores perturba es no sistema implementado e tamb m observar o comportamento em outros setores da pr pria subesta o 129 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Os rel s digitais cujo uso vem se acrescentado em subesta es novas ou aquelas nas quais desejam ser modernizadas ou digitalizadas possuem v rias fun es e muito mais flexibilidade daquelas que um rel convencional poderia oferecer ou mesmo do aqui implementado Uma amostra de oscilografia de um rel digital como o da linha Multilin SR 750 apresentado a seguir No caso do prot tipo quando for simulada uma falta a oscilografia que ser apresentada ser referente aos valores eficazes das grandezas que sejam de interesse para posterior an lise tais como tens o corrente pot ncia ativa e reativa entre outras Isto deve se principalmente a que dados de oscilografia ocupariam muito espa o de mem ria o que poder diminuir a performance do programa Figura 4 6 Oscilografia de uma Falta fase terra amarelo e respectivo comportamento at atua o do rel Rel GE Multilin Como pode ser observado as correntes nesta fase s o de maior amplitude e posteriormente se anulam indicando que o disjuntor abriu extinguindo dessa maneira a respectiva falta 4 8 1 Par metros necess rios para identificar Faltas de Sub
137. cation technologies for the extended enterprises Revista Production Planning amp Control Vol 9 No 8 p gina 742 753 Ano 1 998 FILHO MAMEDE J Manual de Equipamentos El tricos Livro relativo ateria princ pios e pr ticas do funcionamento de rel s de prote o em Sistemas El tricos de Pot ncia e caracter sticas dos seus principais componentes Editora Santu rio Aparecida S o Paulo Ano 1 994 GE Harris General Electric Setor de Marketing na Internet da companhia General Electric para seus produtos de automa o P gina da Internet constantemente atualizada Ano 1 996 Endere o www hdap com HELD G Ethernet Networks Design Implementation Operation and Management Second Edition Editora J hon Wiley amp Sons Inc New York Ano 1 996 HEWLETT PACKARD CORPORATION Setor de Marketing na Internet da companhia Hewlett Packard P gina da Internet constantemente atualizada Ano 1 998 Endere o www hpie com Extensivos a unique htm examples htm info htm demos demos html 115 Bibliografia utilizada na Integra o de Sistemas de Supervis o Prote o e Controle JARDINIJ A amp MAGRINI L C amp KAYANO P S D Automa o de subesta es e de sistemas de distribui o industriais Revista Eletricidade Moderna Edi o do m s de Novembro p ginas 36 40 Ano 1 996 J ARDINI J A Sistemas Digitais para Automa o da Gera o Transmiss o e Distribui o de Energia El trica S o Paulo
138. centagem de Subtens o Temporizada o Temporiza es oriza es Tens es inferiores a 95 at a PR e definida como 1 0 20 Doo SAR de Subtens o sm O processo consiste em fazer atuar o rel e ap s um per odo de tempo considerado como superior ao tempo de falta mais o tempo para extin o da mesma logo efetua se uma tentativa de religamento e o sistema volta ao seu estado nas condi es operativas normais dadas antes da simula o da falta Tipifica se uma falta do Subtens o Temporizada Permanente como aquela falta de subtens o similar a uma subtens o tempor ria por m com a diferen a que esta falta reaparece ap s a primeira tentativa de religamento com o qual o bay obrigado a ser desligado para localizar a causa desta falta resolver o inconveniente para posteriormente ser restabelecido a continuidade do fluxo 160 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o energ tico Ap s a atua o de qualquer falta permanente uma Equipe de Manuten o em campo tem como fun o a de verificar e resolver este impasse 4 10 3 2 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Subtens o Instant nea Analogamente ao caso anterior apresentam se duas op es um tipo de falta de Subtens o Instant nea Tempor ria e outra Permanente Assim a diferen a desta falta para a do item anterior que a mesma supera o valor de Subtens o parametrizado como Instant neo e faz com
139. ch Genies Genies 184 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo ANEXO II IMPLEMENTA O DA PROTE O CONTRA VARIA ES DE TENS O REL FUN ES ANSI 27 e 59 ARQUIVOS CICODE 185 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo Programa o de Controle do Rel de Prote o contra Varia es de Tens o R5927L1 STRING sNome REAL Timer2 PLCLI1 REAL Timer59PLCLIL REAL TFalta27L1 REAL TFalta59L1 FUNCTION Monitoring5927L1 T A IN CIO DA FUN O DE MONITORAMENTO SEM ERROS DE PAR METRO 5927 E CONTROLE DE ATUALIZA O IF EDP5927L1 0 AND CTA5927L1 0 THEN FormNew Supervis o do Rel R5927 1L1 45 5 1 FormInput 1 0 e Prote o El trica para Sub e Sobretens o em L1 50 C sNome 0 T FormButton 1 1 G Supervisionar 5927 20 C Setar5927 0 FormButton 23 1 A Desconectar 5927 20 C Descx5927 0 FormButton 1 2 f Bloquear 27 20 C BloqueioF27 0 FormButton 23 2 t Desbloquear 27 20 C Desblg27 0 FormButton 1 3 f Bloquear 59 20 C BloqueioF59 0 FormButton 23 3 t Desbloquear 59 20 C Desblqg59 0 FormButton 1 4 Q 0K 20 C 0 1 FormButton 23 4 G Cancelar 20 C 0 2 IF FormRead 0 0 THEN Valores zerados a partir da nova leitura Timer27PLCL1 27L1 TimeToStr TMR27
140. ck up mas cuja corrente de restri o esteja dentro deste Slope Prim rio isto 152 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o entre os joelhos do Slope Prim rio e a secund ria o valor da corrente de opera o dever ser maior que o valor da corrente diferencial da fronteira definida por esta rampa no ponto em que esta se encontre dentro da faixa restritiva REL DIFERENCIAL 87 RAMPAS INICIAL PRIM RIA Figura 4 22 Slope Zero e Prim rio para sensibilidade do Rel Diferencial 87 Esta mesma caracter stica se apresenta no Slope Secund rio Fig 4 23 cuja corrente de opera o deve ser maior ainda que o valor da corrente exigida no Slope Prim rio mas a corrente de restri o deve se localizar entre o ponto de joelho da segunda rampa e um limite definido tal que seja um valor m ximo operativo que o sistema permita dentro dos limites de seguran a na opera o da subesta o REL DIFERENCIAL 87 SLOPE COMPLETO OPERA O Figura 4 23 Curva Caracter stica completa do Rel Diferencial 87 e regi es de opera o 153 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Ap s a apresenta o de todas as regi es de opera o da fun o 87 do Rel Diferencial ser o dados outros detalhes de funcionamento deste rel Devido a que as a es que s o tomadas para a elimina o da fa
141. classificados em e Rel s Instant neos O retardo existente neste tipo de rel s se resume in rcia natural do mecanismo e caracter sticas construtivas do pr prio rel e sem nenhum retardo intencional Estes rel s n o s o recomendados para sistemas que requeiram seletividade devido a que valores de corrente de curto circuito em diversos pontos do sistema s o considerados praticamente os mesmos e Rel s Temporizados com Retardo Dependente Este tipo de rel de uso mais frequente em sistemas el tricos em geral Suas caracter sticas dependem de uma curva de temporiza o normalmente inversa existem outros tipos de curvas onde o retardo depende do valor da grandeza que o sensibiliza Estes rel s apresentam v rias fam lias de curvas Fig 3 34 devido s variadas aplica es dos projetos de prote o em aplica o e Rel s Temporizados com Retardo Independente A principal caracter stica deste tipo de rel que possui um tempo de atua o constante independente da magnitude de corrente que o sensibiliza Desta forma podem ser ajustados v rios tempos de atua o e de acordo com as necessidades do projeto Figura 3 34 Curvas de temporiza o de rel s de sobrecorrente temporizados 3 8 5 Formas de acionamento O acionamento de equipamentos de prote o podem ser de dois tipos a saber e A o Direta Amplamente empregados na prote o de sistemas el tricos de instala es de pequeno e m dio porte g
142. colhido seja o INVERSO a condi o exigida inverte se para a chave seccionadora 89 56 consistindo do seguinte quesito a seccionadora 89 55 fechar se e somente se o D52L2 e a seccionadora 89 S6 estiverem ABERTOS Neste modo de opera o Inverso o fechamento da seccionadora 89 57 se dar se e somente se a chave 89 55 estiver FECHADA e o disjuntor D52L2 ABERTO Analogamente ao bay da carga L1 uma vez confirmados os fechamentos das chaves 103 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia seccionadoras 89 S6 Normal ou 89 S5 Inversa e 89 57 a permiss o final para o fechamento do disjuntor D52L2 se encontrar apta desde que o disjuntor D52B2 esteja FECHADO e a fun es de prote o implementadas para este bay fun es 59 27 estiver sendo SUPERVISIONADA e BAY DO BARRAMENTO DE TRANSFER NCIA Este bay serve para transferir o caminho de energiza o para as cargas L1 ou L2 quando existir a necessidade de Manuten o Preventiva ou Corretiva dos disjuntores D52L1 ou D52L2 respectivamente Dessa forma a principal restri o que este barramento seja utilizado somente uma vez para cada manuten o Portanto segue o principal intertravamento quando a Manuten o do D52L1 estiver em andamento n o poder ser feita a Manuten o de D52L2 e nenhuma outra manuten o que seja do tipo programada Somente uma falta em alguma das barras e de acordo com o modo de opera o poderia eventualmente energ
143. como sugest o neste aspecto a implementa o de outros dispositivos que melhor possam representar as chaves seccionadoras p ra raios para surtos atmosf ricos instala o f sica de um 170 Cap tulo 5 An lise cr tica a respeito do sistema de comando e controle implementado transformador e respectivos disjuntores inclus o de c meras que possam enviar imagens on line da subesta o por exemplo para casos de subesta es desassistidas entre outras Cabe mencionar e sugerir que uma vez instalado um transformador poder ser aplicado a este um programa de prote o que evite excessivos aumentos de temperatura e para efetuar um monitoramento constante desta a partir do sistema de supervis o Em n vel de Prote o cabe mencionar que poder o ser implantados temporizadores dentro da l gica de programa o do CLP Controlador L gico Program vel com o objetivo de garantir uma temporiza o mais adequada que permita ajustes mais finos e exatos para as simula es de faltas em fun o do tempo Dentro deste cap tulo pode se concluir de imediato que o caminho para v rias outras op es encontram se abertos e dispostos para aqueles que o desejem implementar portanto fica ainda muito para ser implementado de forma a obter o m ximo poss vel deste prot tipo Nas descri es do Cap tulo 4 Implementa o e Simula es na Subesta o Prot tipo foram mostradas as principais caracter sticas de supervis o monitorame
144. cont nuo de energia com a melhor qualidade para o usu rio Certamente que tudo isso n o seria poss vel sem a utiliza o de equipamentos apropriados e partes elementares componentes de subesta es convencionais como digitais tais como disjuntores seccionadoras p ra raios compensadores reatores e todos os equipamentos de medi o controle e prote o Estes ltimos v m sendo incorporados com novas tecnologias tal o caso de transformadores de corrente e potencial pticos que possuem caracter sticas superiores aos atuais transformadores de medi o Assim tamb m a maioria das prote es el tricas encontra se enquadrada dentro da era digital com m ltiplas fun es muito avan adas se comparadas com a tecnologia convencional de dispositivos eletromec nicos Efetivamente o avan o tecnol gico de dispositivos eletro eletr nicos desta ltima d cada possibilitou esta revolu o e continua avan ando com as novas tend ncias que v o aparecendo Antes n o se poderia pensar em efetuar o monitoramento e controle via computador seja este centralizado ou n o o que atualmente uma realidade assim como a prote o digital remota que se consagrou gra as maior confiabilidade dos pr prios equipamentos eletr nicos a baixo custo e maior aceita o por parte dos operadores de subesta es que foram ganhando confian a nos mesmos a partir da experi ncia atrav s dos anos Este trabalho abre apenas mais um par metro
145. da Para o modo de opera o Normal tem se que no bay L1 existe um tempo morto entre a abertura do disjuntor D52L1 e o fechamento do D52BP devido a que o mesmo faria um curto circuito entre as barras e Il o que seria inconveniente portanto n o havendo problemas para a opera o Inversa no mesmo bay L1 Isto tamb m acontece no bay L2 para ambos modos de opera o Neste caso a prote o deveria estar sendo transferida para este bay por m a implementa o desta transfer ncia ser proposta e dever incluir a chave de transfer ncia tipo 43T portanto as simula es de falta reduzem se apenas ao bay da carga L1 Cabe mencionar que quando o processo de manuten o estiver completo isto quando o disjuntor D52L1 ou D52L2 estiver aberto as respectivas seccionadoras 89 S 1 89 52 e 89 53 ou 89 55 89 56 e 89 57 ser o automaticamente abertas de forma a isolar a rea de contorno do disjuntor em manuten o Em algumas subesta es estas chaves seccionadoras vezes possuem l minas de terra que quando desligadas como no caso de uma manuten o s o acionadas e aterradas dessa forma garantem ainda mais a condi o de isolamento 3 7 3 2 Condi es Gerais de Manobra dos Equipamentos de Manobra da Subesta o As manobras dos equipamentos da subesta o PowerNet s o advindas basicamente de duas formas a saber 104 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Manobras Programa
146. da Automa o para realizar algumas destas tarefas que possam facilitar a vida profissional do operador das reas de Gera o Transmiss o e Distribui o de energia el trica Estes processos vezes independem do modo em que a energia obtida estas podem ser obtidas a partir de sistemas com turbinas a vapor a g s e licas hidr ulicas entre outras Em alguns casos algumas concession rias executam projetos de subesta es denominadas de desassistidas isto quer dizer que n o existem operadores dentro da mesma o que implica que a Automa o possui um grau elevado neste tipo de projetos Um sistema automatizado deve possuir as seguintes caracter sticas e Avaliar uma ocorr ncia e submeter os procedimentos adotados normalmente por um operador e Para apari es de conting ncias defeituosas utiliza se de sistemas de prote o para isolar a rea afetada garantindo a integridade dos demais equipamentos e Identificar os componentes envolvidos e comunicar qual deles encontra se afetado e Efetuar relat rios que registrem as faltas com o objetivo de possuir hist ricos que poder o ajudar a evit los em futuros projetos e Efetuar os devidos intertravamentos para evitar manobras indevidas e poss veis danos f sicos ou perdas de vidas humanas Este trabalho de disserta o tem por objetivo a aplica o da Automa o de Subesta es para o Monitoramento da Supervis o e Implementa o de prote es el tricas via software
147. dar uma vis o do trabalho feito nesse setor e a implementa o que se deseja efetuar no decorrer deste trabalho Tem se uma macrovis o da transforma o do setor el trico devido evolu o tecnol gica da inform tica e sua influ ncia sobre as estruturas de controle hist ria da Intemet trabalhos realizados no mundo e no Brasil a respeito da automa o de subesta es e controle remoto dessas esta es via Internet assim como os produtos e solu es prontas para o sistema de pot ncia de algumas firmas reconhecidas no ambiente industrial nacional e internacional tais como ABB Siemens General Electric e Hewlett Packard 2 1 Introdu o Automa o de Sistemas El tricos de Pot ncia tem hoje em dia um papel de import ncia preponderante dentro do todo o sistema el trico Estes sistemas automatizados ou semi automatizados tiveram iniciada sua evolu o assim como a rela o custo benef cio tornou se aceit vel e tamb m devido necessidade do aumento da confiabilidade e da seguran a do sistema permitindo se a possibilidade de operar mais pr ximo dos limites viabilizou se a redu o da capacidade ociosa e a consequente otimiza o dos investimentos e aumento da lucratividade Os centros de controle v m evoluindo gra as atransforma o do cen rio do setor el trico ao mercado da inform tica ao processamento distribu do e abertura de determinados mercados como o do setor el trico onde podem ser observa
148. das de Manuten o Preventiva e ou comandadas via operador Estas referem se aquelas manobras em que a manuten o de um determinado equipamento podendo ser este um transformador disjuntor seccionadoras etc est programada para uma data espec fica que geralmente definida pela Coordena o da Manuten o de cada companhia Esta manuten o pode ser autom tica ou feita atrav s do comado do operador No caso implementado para a subesta o prot tipo foi escolhida a segunda op o devido a que o objetivo exatamente observar como feito este tipo de manobra portanto n o h nenhuma implementa o de manuten o autom tica de algum equipamento Manobras Programadas de Manuten o dever o obedecer os crit rios de n veis hier rquicos que possam existir dentro da subesta o Desta forma o intertravamento descrito acima atende rigorosamente condi es de seguran a de opera o de cada equipamento e por consequ ncia do sistema O sistema de intertravamento implementado da subesta o prot tipo ser executado atrav s das programa es feitas no sistema supervis rio regime apenas de acionamento manual esta escolha feita pelo usu rio no in cio das parametriza es e tamb m no programa alocado no Controlador L gico Program vel em regime de aplica o autom tica Isto com apenas um comando efetua se a a o de efetuar ou n o determinadas manobras tais como Energiza o da Subesta o
149. das duas gera es semelhantes desde o ponto de vista funcional mas que diferem na sua arquitetura computacional Uma nova terceira gera o atualmente em fase inicial levar pelo menos alguns anos para se consolidar pois este cen rio ainda encontra se em processo de c mbios e adapta es que dever o ser ajustadas para que este fato seja concretizado 2 2 1 Evolu o dos centros de controle de energia el trica Os centros de controle de energia el trica tradicionais caracterizados por serem monopolistas praticamente aut nomos fechados concorr ncia e pouco integrados a outras empresas ou com outras partes da mesma empresa permaneceram imut veis durante v rias d cadas ao redor do mundo inteiro mas foram contrastados com o advento das aqui denominadas de primeiras gera es de centros de controle informatizados Paralelamente a este fato as ind strias de hardware e software experimentavam uma evolu o r pida intensa e cont nua o que caracterizou a exist ncia de duas gera es distintas de centros de controle informatizados os tradicionais e os avan ados Azevedo G P de amp Feij B e Costa M 21 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 2 2 1 Primeira Gera o Informatizada Tradicional Em torno da d cada de 70 a rela o custo benef cio de equipamentos tornou se aceit vel surgindo ent o a primeira gera o de centros de controle informatizados
150. de 96 de disponibilidade opostos aos 90 dos s ncronos e Tempos de resposta mais r pidos e Controle trif sico ou monof sico 15 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Aus ncia de in rcia e Impossibilidade de se auto excitar Outras caracter sticas consideradas como desvantagens s o e Capacidade m xima de gera o de reativo proporcional ao quadrado da tens o isto para baixas tens es a capacidade pode ser reduzida e Gera o de harm nicos na maioria dos equipamentos est ticos Dependendo do caso a n o contribui o para a pot ncia de curto circuito pode ser considerada como vantajosa ou n o D Ajuz A 1 985 amp Cavalcanti de C C A 1 995 amp Caminha A C 1 977 3 4 Arranjos T picos de Subesta es El tricas Existem v rios tipos considerados b sicos de configura es Os denominados arranjos s o devidos s formas de se conectarem entre si as linhas transformadores e cargas em uma subesta o A seguir apresentam se esses modelos 3 4 1 Barramento Singelo ou Simples Como o pr prio nome diz o barramento singelo muito simples e de f cil entendimento Comp e se de um barramento disjuntores e outros equipamentos de manobra J ardini J A 1 996 Bay de linha l mina de terra seccionadora disjuntor e S uuUyYuU NANA Bay de gera o Bay de transforma o Figura 3 10 a Barramento Singelo ou Barra Simples Diagrama Unifilar
151. de determinados pain is ou espec ficos equipamentos de maneira fragmentada sen o atrav s de um sistema compacto em que se possa obter um visual amplo de todo o processo O sistema acima referido denomina se sistema de supervis o e controle Os primeiros tipos de controles constituam se de leituras constantes por parte de um operador dos equipamentos existentes na sala de comando de uma subesta o tradicional n o automatizada tais como amperimetros voltimetros watt metros sinaliza es de rel s de prote o entre tantos outros Por m com o avan o da tecnologia e o aparecimento e evolu o de equipamentos digitais microprocessados atualmente denominados de dispositivos inteligentes esta concep o ultrapassada est sendo deixada de lado por usinas concession rias e empresas de energia que se queiram considerar pelo menos modernas ou atuais Hoje em dia o acesso aaquisi o de um computador ou PC relativamente f cil para qualquer pessoa tanto que nos Estados Unidos existe um n mero crescente de pessoas que possuem dois computadores ou mais devido queda de pre os no setor inform tico Logicamente que para uma empresa que possui maiores recursos econ micos que um indiv duo as chances de informatizar suas depend ncias s o maiores Dentre essas empresas encontram se aquelas do setor el trico muito interessadas em informatizar por completo suas opera es e ainda mais ante a iminente figura da abertura d
152. de sua exist ncia e detalhar os requisitos para um sistema cl ssico E DI 2 4 3 Por que utilzaro EDI A Fig 2 5 d um exemplo de uma simples ordem de transa o transportadas entre duas companhias As quatros mensagens principais em uma ordem de transa o s o ordem de pagamento reconhecimento desligamento e nota de despacho Cada loop nesta transa o por exemplo ordem e reconhecimento de ordem envolve o tipo de papel de trabalho ilustrado O tradicional ciclo de ordem baseado no papel oferece plenamente a oportunidade de acontecerem erros e atrasos no processo de transa o Os principais benef cios s o encontrados na elimina o destes erros e atrasos As vantagens geralmente aceitas e que o EDI pode fornecer para duas companhias s o 35 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Registros mais precisos Menores custos de entrada de dados Invent rio reduzido Custos de envios reduzidos Maior rapidez nos invent rios Melhor satisfa o do cliente Oportunidades de neg cios incrementados Manufatura aai ma Fornecedor Figura 2 5 Fluxo de documentos em interc mbio em um t pico processo de transa o entre duas empresas Comunica es eletr nicas automatizadas entre companhias em ess ncia um simples processo se cada companhia utiliza o mesmo hardware e software de comunica o Em realidade este n o o caso e o EDI foi desenvolvido como um significad
153. dem ser aplicados para processos de subtens o em outros casos em processos de sobretens o ou vezes em ambos processos Tal o caso de rel s mais atuais que s o de multifun o e possuem embutidas em seus equipamentos v rias fun es que podem ser ativadas ou n o de acordo com cada finalidade de prote o Os rel s que possuem a fun o 59 Sobretens o protegem o circuito para um excesso de tens o em condi es operacionais ou em defeitos do tipo fase terra Este tipo de falta provoca sobretens es no sistema que devem ser eliminados rapidamente A conex o destes rel s feita atrav s de um TP que deve pelo menos suportar o valor de tr s vezes a tens o nominal da rede fato que ocorre devido atens o de sequ ncia zero em sistemas trif sicos n o aterrados Uma de suas aplica es a prote o de sistemas isolados ou aterrados com alta imped ncia quando da ocorr ncia de uma falta para a terra Os rel s de sobretens o s o ajustados para atuar somente com a eleva o de tens o fechando os seus contatos para a tens o determinada por uma percentagem do valor de tape Atuam de acordo com uma curva caracter stica de Tens o por Tempo que pode ser de Tempo Definido ou de Tempo Inverso tal como mostrado a seguir a Tempo Definido b Tempo Inverso Figura 3 36 Curvas de Tempo Definido e de Tempo Inverso para rel s de Tens o Algumas das caracter sticas de ajuste s o apresentadas a seguir na seguinte ta
154. do e Reator Controlado por Tiristor RCT e Capacitor Chaveado por Tiristor CCT e Combina o dos tipos acima Apresentam se a seguir os diferentes equipamentos de compensa o reativa e suas poss veis aplica es EQUIPAMENTOS POSSIVEIS FUN ES Capacitores em Deriva o Controle de tens o em regime permanente Eee JJ Lo ER SS Controle de tens o em regime permanente Redu o de surtos de manobra Transfer ncia de pot ncia Estabiliza o c dor S Controle de tens o em regime permanente E omjeisador Ada Contro e de tens o em regime permanente Transfer ncia de pot ncia estabilizado Reatores em Deriva o Capacitor S rie Tabela 3 6 Associa o dos compensadores est ticos e prov veis usos A capacidade de absor o de um compensador s ncrono normalmente da ordem de 60 da sua capacidade nominal de gera o Igualmente aos geradores a sua capacidade de sobrecarga bastante razo vel Os compensadores est ticos tornaram se grandes concorrentes dos compensadores s ncronos principalmente no que se refere a pre o estes s o mais baratos O compensador s ncrono encontra ainda aplica es onde importante elevar o n vel de curto circuito como o caso de esta es inversoras de HVDC As vantagens dos compensadores est ticos s o caracterizadas pelos seguintes pontos discriminados e Menorcusto e Menores Perdas Menor Manuten o e Maior confiabilidade acima
155. do banco de capacitores respectivamente e Facilidades IHM Interface Homem M quina amig vel para o operador oferecendo todos os recursos para facilitar o trabalho e reconhecer de imediato a situa o do sistema equipamentos medi es e sinalza es de alarmes Entre tais coisas dever fornecer diversidade de equipamentos de campo que permitam a integra o com equipamentos de aquisi o de dados e controle de medi o digital rel s digitais padr o mais aberto poss vel assim como a interliga o em rede para futuras integra es com outros m dulos Jardini J A amp Magrini L C amp Kayano P S D 1 996 A t cnica da fun o monitora o objeto deste trabalho de disserta o permite avaliar uma determinada caracter stica do equipamento em um certo per odo Dessa forma adicionando se um sistema de aquisi o de dados ao term metro do leo de um transformador a an lise de dados pode ser feita em tempo real ou em frequ ncia estabelecida dessa forma monitorando a temperatura do transformador Mas n o suficiente aquisitar as medidas ou ter um banco de dados preciso adquirir ou conceber um sistema de an lise de dados autom ticos ou n o A monitora o de uma subesta o uma fun o primordial no que se refere execu o dos servi os de manuten o preditiva em lugar da preventiva ou corretiva Esta praticamente dispensa manuten es rotineiras inspe es entre outras que ao longo do
156. do de opera o da subesta o Independe do modo de opera o da subesta o otra do Barramento Il Disjuntor D52B2 FECHADO Disjuntor D52B2 FECHADO Disjuntor D52L1 FECHADO Disjuntor D52L1 FECHADO Bay da Carga L2 Seccionadoras 89 56 e 89 57 FECHADAS Seccionadoras 89 55 e 89 57 FECHADAS Disjuntor D52L2 FECHADO Disjuntor D52L2 FECHADO Utilizado quando da manuten o de L1 ou L2 Utilizado quando da manuten o de L1 ou L2 Bay do Barramento Auxiliar Seccionadoras 89 54 89 59 89 58 89 510 Seccionadoras 89 54 89 59 89 58 89 510 ABERTAS ABERTAS Disjuntor D52BP ABERTO Disjuntor D52BP ABERTO Tabela 3 8 Rela es entre sa das de opera o de componentes da subesta o e as respectivas segii ncias de conex es para alimentar as cargas Destaca se que este modo de opera o deve ser escolhido antes da energiza o da subesta o pois condi o pr via que a mesma esteja desenergizada Esta desenergiza o estima que todos os disjuntores e seccionadoras da subesta o estejam na posi o aberta a partir dos disjuntores dos barramentos D52B1 e D52B2 Este bot o poder ser encontrado na tela referente ao Diagrama Unifilar Geral no canto superior direito A implementa o deste intertravamento teve como base aquele implementado na subesta o quando esta foi apresentada no projeto inicial Por m algumas modifica es foram introduzidas e ser o explanadas nos seguintes itens 3 7 3 1 Condi es Normais de Opera o da sub
157. dores de potencial TP s e n o mais diretamente da rede prim ria Estes TP s possuem por finalidade os seguintes itens Isolar o circuito de baixa tens o secund rio do circuito de alta tens o prim rio 67 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Reproduzir efeitos transit rios e regime permanente dado no circuito prim rio de alta tens o o mais fielmente poss vel no circuito secund rio de baixa tens o Referente aos tipos de transformadores de potencial estes podem ser Transformadores de Potencial Indutivos TPI Transformadores de Potencial Capacitivos TPC Divisores Capacitivos Divisores Resistivos e Divisores Mistos capacitivo resistivo Os divisores capacitivos resistivos e mistos geralmente n o s o utilizados em sistemas de pot ncia sendo sua principal aplica o em laborat rios de ensaios e pesquisa el trica O uso de transformadores de potencial indutivos TPI dominante em SEP que variam entre 600 V a 69 kV Para tens es acima de 69 kV e at 138 KV n o h prefer ncia na utiliza o dado que em sistemas onde se utiliza PLC neste caso Power Line Carrier torna se necess ria o uso de TPC No caso de tens es superiores a 138 kV a utiliza o de TPC s dominante Os pontos que caracterizam um TP s o mencionados a seguir Tens o M xima do Equipamento e N veis de Isolamento Tens o Prim ria e Rela o de Transforma o Nominal Fr
158. dos e onde foram aplicados para a realiza o do trabalho que ser relatado nos cap tulos vindouros Bortoni E amp Edival L amp Osorio A 2 002 1 14 Subesta o El trica Prot tipo PowerNet Principais Caracter sticas Juntamente com todos os elementos descritos acima apresentar se um prot tipo de uma subesta o el trica com fun es de automa o feitas atrav s de um CLP Controlador L gico Program vel e de um sistema de Supervis o e Controle de mercado denominado Citect com fun es de prote o el trica programadas para que os usu rios possam parametrizar e efetuar algumas an lises a partir da atua o das mesmas Possui tamb m a caracter stica de mostrar dados remotamente utilizando uma rede Intranet para fins de monitoramentos e tomada de decis es de setores respons veis como em uma subesta o real Desenvolvido no Laborat rio do G A ll Grupo de Automa o e Inform tica Industrial da UNIFEI Universidade Federal de Itajub com o intuito de servir no ensino do funcionamento das prote es el tricas cadeira pertencente ao curr culo da Engenharia El trica este prot tipo foi batizado de PowerNet Primeira Vers o Os elementos componentes da subesta o prot tipo s o constitu dos de seccionadoras disjuntores representados por contatores e as cargas representadas por l mpadas incandescentes Um transformador ser posteriormente colocado trabalho proposto e analisado seu comport
159. dos em tr s partes que s o Par metros de Ajuste dados do Slope Prim rio e dados do Slope Secund rio 148 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o a a f i r el sera RT Ol Eis i i i SI 1f 13 18 19 10 2002 oo Supervis o 87 A 1 1 1 Ajustar Gr fico F 87 4 Piae ie a i 1 i i 1 auone i CARACTER STICAS DAS CORRENTES PONTO DE DECLIVIDADE SL 1 NGULO DE DECLIVIDADE 61 PONTO DE DECLIVIDADE SL2 NGULO DE DECLIVIDADE 2 TesteZ BTT Figura 4 19 Tela de parametriza o do Rel Diferencial 87 para a prote o do bay L1 Ajustar Par metros Habilita uma tela em que introduz dados referentes Freq ncia Corrente Nominal do rel Percentagem M nima de Corrente relativa corrente nominal para Opera o Tempo M ximo Admiss vel para abertura do bay Par metros de Slope Prim rio e Secund ria como Ponto de Declividade x In e Angulo de Declividade em percentagem Assim como nos casos apresentados anteriormente para os rel s de prote o contra varia es de tens o e sobrecorrente neste rel tamb m foi implementado um menu de op o de escolha para o caso default e outro de caracter sticas particulares de parametriza o por parte do usu rio Supervisionar 87 Analogamente fun es anteriores este comando apresenta uma janela com bot es de conectar supervisiona desconectar bl
160. e 15 kV submetido a uma carga de 5 kV C gt L ou 20 kV C lt L Conclui se que muito menos prov vel que qualquer componente operando com uma solicita o menor que a sua capacidade C gt L saia fora de servi o ou se avarie do que aquela operando na rea de risco C lt L Est a estrat gia b sica da escolha dos componentes Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 6l Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 3 Subesta es El tricas Conceito Geral O conjunto de componentes respons vel pela opera o e manobra de todas as partes do sistema el trico de uma forma confi vel e segura a subesta o Sua fun o portanto considerada a principal em todo o sistema el trico de pot ncia Consequentemente tem se que conhecer profundamente todo os requisitos necess rios a seu bom planejamento projeto constru o e opera o das subesta es As subesta es el tricas Fig 3 4 constituem um ponto do sistema el trico de pot ncia SEP onde a energia transformada controlada e distribu da Dessa forma por serem pontos de opera o do SEP devem possuir a es e comandos coordenados a partir de programas e filosofias de opera o de conformidade com informa es coletadas a partir dos sistemas de medi o e prote o Ademais destes existem equipamentos de manobra transmiss o de dados e controle Figura 3 4 Subesta es El tricas e a
161. e UAC para pequenas subesta es b V rias UAC e baixa flexibilidade de opera o Figura 1 5 Configura es poss veis de serem aplicadas a subesta es de pequeno porte De uma maneira preferencial e sempre que poss vel adota se a execu o das fun es o mais pr ximo ao n vel do processo Por exemplo a localiza o dos intertravamentos deve estar nas UAC s 20 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido A disposi o f sica dos equipamentos em uma subesta o convencional difere de uma digital principalmente no que se refere localiza o f sica dos mesmos tal como ser mostrado posteriormente J ardini J A 1 996 1 12 Rel s de prote o de um Sistema El trico de Pot ncia Al m de todos os requisitos de preven o e monitoramento descritos acima o SEP precisa de um sistema que exer a uma fun o de proteger e evitar que uma falta se expanda pela rede el trica interligada Este sistema de prote o constitu do por v rios tipos de dispositivos entre eles encontram se os fus veis rel s el tricos e eletromec nicos rel s t rmicos entre outros Por serem os mais evolu dos e por fazerem parte do trabalho que ser desenvolvido nos seguintes cap tulos ser feita uma vis o macrosc pica dos principais tra os destes elementos de prote o el trica 1 12 1 Caracter sticas Primordiais Atualmente estes dispositivos possuem v rias caracter sticas que fo
162. e a qual os operadores possam dispor dos mesmos a partir dos seus monitores O mais importante de tudo que o computador pode checar as informa es recentes e novamente pr armazenar limites e avisar aos operadores num eventual caso de sobrecarga ou fora dos limites de sobretens o Tais sistemas s o normalmente combinados com sistemas de controle supervis rio que permitem ao operador controlar disjuntores e desconectar chaves e taps de transformadores remotamente s vezes estes sistemas s o referidos para sistemas como o SCADA esperando por controle supervis rio e sistema de aquisi o de dados O sistema SCADA permite poucos operadores a monitorar a gera o e sistemas de transmiss o de alta tens o e tomar a es corretivas referentes a sobrecargas e sobretens es por m existem outros mais avan ados Wollenbberg F amp Wood A J 1 983 O sistema digital de automa o de subesta es visa os meios para opera o e manuten o destas Caracteriza se por dois n veis hier rquicos o n vel de interface com o processo e aquisi o de dados e o n vel de comando e supervis o tamb m denominado de Sistema Central tendo este ltimo alterado suas caracter sticas nos ltimos anos 31 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 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 rel s de prote
163. e arranjo entre outras Por m apresenta a vantagem de possuir v rias possibilidades de alimentar uma determinada carga Descrevendo melhor a desvantagem citada acima para o modo de opera o Normal da subesta o e analogamente para o modo de opera o Inverso isto deve se a que a substitui o de um dos barramentos pelo Barramento Auxiliar ou de Transfer ncia s o opostos isto quando torna se necess ria a Manuten o do disjuntor D52L1 que na opera o Normal alimentada pelo Barramento por exemplo a carga L1 deve ser alimentada atrav s do Barramento Il com o objetivo de isolar a rea correspondente a este disjuntor fazendo com que o fluxo ocorra via o Barramento Auxiliar e faz com que a carga perca por um curto per odo de tempo este fluxo at que o mesmo seja alimentado pelo Barramento Il e evitando que ambos fiquem em curto circuito Este fato n o acontece no modo de opera o Inverso devido a que a carga L1 est sendo alimentada pelo mesmo Barramento Il podendo circular a metade da corrente pelo bay da Carga L1 e do Barramento Auxiliar podendo ambos bays trabalhar em paralelo O custo aplicado para o prot tipo n o elevado devido ao mesmo ser monof sico Os disjuntores implementados na subesta o prot tipo representados por contatores poderiam ser substitu dos por disjuntores mais avan ados tecnologicamente podendo melhorar a performance de estudos que poder o ser implementados futuramente Aponta se
164. e deve se encontrar no seguinte intervalo O lt Ir lt M1 por exemplo que 154 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o consiste no primeiro ponto destinado para o in cio do Slope Prim rio cujo valor definido pelo usu rio via parametriza o Para o Slope Prim rio tem se que a condi o definida como suficiente seja que a corrente Diferencial Id seja superior n o a um par metro constante como no caso do Slope Zero sendo a uma reta definida entre os pontos P1 e P2 descritos acima e que s o superiores ao valor da corrente definida de pick up Por outro lado a condi o necess ria para a atua o do rel nesta rampa que a corrente de restri o Ir se encontre entre os pontos M1 e M2 como mostrados na Fig 5 23 acima Por ltimo tem se que para o Slope Secund rio estas condi es s o semelhantes ao do Slope Secund rio Assim a condi o definida como suficiente que a corrente Diferencial Id seja superior rampa definida entre os pontos P2 e a cota 300 valor m ximo definido para estas simula es pass vel de ser modificado Enquanto que a condi o suficiente que a corrente de restri o seja apenas superior ao valor definido como M2 ou seja o in cio da rampa definida como R2 4 10 Simula es relativas aos bay e amostras de atua o das prote es implementadas As simula es ser o concentradas no bay da carga L1 e do t
165. e extra alta tens o ou de uma unidade geradora de m dia pot ncia Assim a demanda por equipamentos bastante reduzida em sistemas digitais principalmente ao se comparar com sistemas convencionais que requerem equipamentos dedicados para cada tipo de fun o Com dados verificados comprovou se que sistemas digitais podem utilizar 60 menos equipamentos que outro do mesmo porte por m convencional Comparado com sistemas convencionais os sistemas digitais reduzem em at um 90 o uso de cabos de comunica o pois utiliza basicamente comunica o serial de via nica enquanto que os convencionais via paralela com a consequente quantidade in mera de cabos Dadas todas essas caracter sticas o resultado de um sistema digital em termos de rea ocupada visivelmente menor que o de um convencional Al m disso o n mero de pain is para a instala o de equipamentos de controle e prote o se reduz significantemente redundando em uma diminui o substancial nos custos de chaparia 3 5 2 2 M o de obra do sistema Dada a redu o de equipamentos cabos e pain is os esfor os do projeto montagem instala o e comissionamento de sistemas digitais s o menores que os equivalentes ao do sistema convencional Essa redu o chega a ser at de 40 principalmente com sistemas de arquitetura de processamento distribu do A fun o de auto comissionamento outro fator simplificador que alguns sistemas digitais podem apresentar
166. e nuclear Este sistema permitiu computadores a compartilhar dados e os pesquisadores a intercambiar correios eletr nicos ou e mail Por si pr prio o e mail foi algo mais do que uma revolu o oferecendo a habilidade para enviar cartas detalhadas velocidade de uma liga o telef nica Este sistema conhecido como ARPAnet cresceu e alguns estudantes empreendedores desenvolveram um modo de us lo para conduzir confer ncias on line Mas posteriormente foi desviada para outro campo virtual o 39 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia da comunica o devido sua habilidade e facilidade de poder comunicar centos ou at mesmo milhares de pessoas ao redor do mundo ainda que de maneira restrita Nos anos 70 ARPA serviu como suporte para o desenvolvimento de regras ou protocolos para transferir dados atrav s de diferentes tipos de redes de computadores Estes protocolos da Internet fizeram poss vel desenvolver a rede mundial que possui atualmente todos aqueles enlaces de todo tipos de computadores al m de algumas fronteiras Para o final dos anos 70 enlaces t m sido desenvolvidos entre a ARPAnet e contrapartes em outros pa ses O mundo agora essencialmente vinculado junto a uma rede de computadores A massiva taxa de crescimento da Internet um dos fen menos deste s culo e a mesma esta enorme expans o que tem for ado organiza es para considerar seu uso para aplica
167. e para um correto funcionamento 3 3 2 6 Chaves Para sistemas de alta tens o devem ser observadas as caracter sticas destes com o objetivo de selecionar e aplicar as chaves a serem utilizadas e suas fun es desempenhadas isto para um adequado e criterioso uso das mesmas Dentre tais caracter sticas do sistema encontram se na natureza t rmica e el trica capacidade de condu o de correntes nominal e de curto circuito suportabilidade s solicita es diel tricas etc e na natureza mec nica esfor os devidos a correntes de curto circuito ventos etc al m de outros como tipo de instala o da localiza o da chave se interno ou externo As chaves possuem v rias finalidades dentre elas pode se destacar a de secionamento de circuitos por raz es operativas ou pela necessidade de isolar componentes do resto do sistema linhas ou equipamentos para efeitos de manuten o Neste caso a s chave s aberta s deve m suportar o n vel de isolamento diel trico entre seus terminais com o objetivo principal de dar adequada seguran a ao pessoal a servi o da manuten o dos equipamentos de uma subesta o Quando da manuten o de um equipamento da subesta o como o caso de uma chave podem ocorrer desligamentos indesej veis que podem ocasionar o desligamento de um bay ou de toda a subesta o Tal caso acontece em sistemas el tricos configurados como barra principal barra de transfer ncia item 3 4 2 quando fe
168. e todos os componentes para alarmes desde uma localiza o central 2 7 1 4 Medi o Status IED O status do equipamento e valores presentes podem ser obtidos a partir de um diagrama unifilar que reflete a configura o de uma particular subesta o Valores selecionados s o continuamente polidos desde os IED s e carregados para dentro de um computador principal de forma a disponibiliz los na tela Wizards para cada IED gravam horas de programa o eliminam erros que permitem a redu o de tempos no comissionamento el trico observar esquema na figura 2 11 49 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Electrical Control Communications EHV Substation 250 1200kV Q EK D Eq gt D rm gt w HV Substation 50 345kV LEVEL BAY Distribution Substation 5 72kV Figura 2 11 Representa o da Tela Wizard 2 7 1 5 Acesso Multin vel de Seguran a Passwords podem ser ajustados a m ltiplos n veis para permitir o acesso do operador a fun es tais como vis o na tela controle de ajuste e administra o As seguintes fun es opcionais para controle da opera o da subesta o est o tamb m dispon veis Placas de Identifica o Intertravamentos program veis Cortes de Carga e Restabelecimento PC SCADA para interface com SCADA e Sistemas de backup 2 7 1 6 Status e Diagn sticos O PMCS mant m uma base de dados do estado statu
169. ectrical Engineering e condensado em um artigo no IEEE Transactions on Power Systems em Fevereiro deste ano o trabalho feito por W L Chan A T P So e L L Lai trata do Monitoramento de uma Subesta o de Transmiss o Baseado na Internet Chang W L So A T P Lai L L 1 999 Os autores desenvolveram um sistema de monitoramento de informa o distribu da on line das condi es de equipamentos de alta tens o em uma subesta o de transmiss o assim como os estados de cada circuito dos disjuntores de SF 6 hexafluoreto de enxofre junto com outros par metros operacionais temperatura de transformadores correntes desbalanceadas de bancos de capacitores e servi os auxiliares como bombas baterias e compressores Cada bay monitorado por um microcontrolador onde a informa o pode ser intercambiada entre eles dentro de uma rede de rea local LAN Uma subesta o para o novo Aeroporto Internacional de Hong Kong foi constru da revelando as falhas do sistema existente porque a subesta o estava longe dos centros de manuten o Os engenheiros a cargo da transmiss o precisavam conhecer n o apenas o estado dos equipamentos em tempo real mas tamb m a seguran a e servi o contra inc ndio da subesta o Portanto as organiza es envolvidas na opera o do aeroporto precisam ganhar acesso para as informa es 46 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Dessa maneira o siste
170. eira condi o apenas por garantia de l gica procede se condi o de que o m ltiplo definido pela vari vel Mnormal seja positivo e inferior ao par metro definido como de m ltiplo instant neo Logicamente as condi es de que o auxiliar esteja fechado e que a fun o temporizada 145 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o n o esteja ativa complementam este requerimento assim como a condi o de simula o Satisfeita esta condi o inicia se a contagem definida pela vari vel tdes51 que consiste da soma sucessiva devido ao loop WHILE deste tempo considerado inicialmente como nulo mais a pot ncia do m ltiplo lido menos a constante 1 juntamente como o par metro limite determinado pelo produto do dial a constante K1 da curva caracter stica e pela frequ ncia em que o rel est trabalhando que define o tempo em que o rel dever operar isto quando o primeiro T51L1 for superior ao do somat rio TC51L1 desencadeia nos seguintes comandos Ativa o do rel de sobrecorrente temporizado R51L1 1 Comando de desligamento do disjuntor Dis01 O Analogamente ao caso instant neo existem eventos paralelos que se sucedem para complementar estas informa es e avisar ao operador sobre a apari o de uma conting ncia Estes eventos se definem como elabora o de relat rios atua o de alarmes apresenta o de p ginas e outros eventos que atrav s de um
171. el R59L1 desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1I O rel R59L1 j encontra se desbloqueado 48 END RETURN O t Z 191 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo IMPLEMENTA O DA PROTE O CONTRA SOBRECORRENTES REL FUN ES ANSI 50 e 51 ARQUIVOS CICODE 192 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo Programa o de Controle do Rel de Prote o de Sobrecorrente R5051L1 STRING sNome REAL Mnormal REAL Multinst REAL tdes50 REAL SR51L1 FUNCTION Monitoring5051L1 1 IN CIO DA FUN O DE MONITORAMENTO SEM ERROS DE PAR METRO 5051 E CONTROLE DE ATUALIZA O T IF EDP5051L1 0 AND CTA50511L1 O THEN FormNew Supervis o do Rel R5051 L1 45 5 1 FormInput 1 0 a Prote o El trica de Sobrecorrent em L1 45 C sNome 0 FormButton 1 1 G Supervisionar 5051 20 C Setar5051 0 FormButton 23 1 A Desconectar 5051 20 C Descx5051 0 FormButton 1 2 t Bloquear 50 20 C BloqueioF50 0 FormButton 23 2 t Desbloquear 50 20 C Desblq50 0 FormButton 1 3 f Bloquear 51 20 C BloqueioF51 0 FormButton 23 3 t Desbloquear 51 20 C Desblq51 0 FormButton 1 4 Q 0K 20 C 0 1
172. el trica Equipamentos de manobra tais como seccionadoras de carga de aterramento sem carga ou de passagem by pass disjuntores sistemas de medi o e prote o transformadores de corrente e potencial rel s p ra raios fus veis etc s o representados sem muitos detalhes apenas de uma maneira mais quantitativa do que qualificativa Definem se as unidades funcionais ou bays como divis es da subesta o e o conjunto de equipamentos que comp em cada uma delas Estes podem ser bay de linha de transformador ou de transfer ncia Os equipamentos de manobra que comp em uma unidade funcional como o bay de linha Fig 3 24 por exemplo s o descritos a seguir 91 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia P ra raios gt Chave seccionadora terra Seccionadora de linha Transformador de Potencial Transformador de corrente medi o VAR Transformador de corrente Rel prote o Disjuntor Seccionadora de barra Barra Figura 3 24 Diagrama unifilar do bay de Linha de uma subesta o convencional e equipamentos componentes e Chave seccionadora de terra Tem por finalidade o aterramento da linha de transmiss o quando das manuten es e atuando como dispositivo de seguran a e Disjuntor Isolado por duas chaves seccionadoras uma de linha e outra de barra Tamb m para efeitos de manuten o e seguran a P ra raios Dispositivo de prote
173. em estado de opera o de emerg ncia Isso poderia acontecer quando alguns componentes s o sobrecarregados ou quando a qualidade de fornecimento especificada n o pode ser mantida E tamb m poss vel que o sistema esteja em processo de perda de sincronismo Nessas circunst ncias o sistema continuar a deteriorar se caso n o sejam tomadas medidas de controle Por exemplo o fornecimento a alguns consumidores poder ser reduzido como medida para salvar o sistema de sair completamente de servi o Portanto necess rio o controle para trazer o sistema para o estado em que todo o conjunto de condi es de desigualdades satisfeito Ao mesmo tempo a demanda m xima dever ser atingida de modo a causar a m nima inconveni ncia aos consumidores Todas as medidas corretivas tais como fechamento de seccionadoras religamento de disjuntores recoloca o em sincronismo de geradores entre outros constituem o controle de emerg ncia 3 2 1 3 Estado de opera o Restaurativo Quando um subconjunto das condi es de desigualdade violado e todas as outras condi es s o satisfeitas dizemos que o sistema est em Estado de Opera o Restaurativo Este estado ocorre ap s um estado de emerg ncia sendo uma das principais consequ ncias a redu o do fornecimento de energia el trica a alguns consumidores ou em seu pior caso a uma percentagem elevada de consumidores Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 57 Cap tulo 3 A
174. em tr s regi es nas quais o rel pode operar e estas s o Slope Zero Nesta o valor de corrente para a atua o do rel considerada para qualquer valor de corrente diferencial que seja superior ao valor percentual da corrente nominal e estipulada como par metro para a atua o e desde que o valor de corrente restritiva n o supere o ponto de declividade do Slope Prim rio o denominado M ltiplo da Rampa 1 A rea de bloqueio definida por um ret ngulo Slope Prim rio A corrente diferencial n o mais apenas um valor definido e constante Isto deve ser superior ou igual a uma rampa denominada de prim ria para que o rel possa ser ativado e dar o comando de desligamento do disjuntor e desde que a corrente restritiva seja definida entre o M ltiplo da Rampa 1 e o M ltiplo da Rampa 2 A rea de bloqueio neste caso comp e se de um trap zio ret ngulo delimitado pela reta e os pontos m ltiplos das respectivas rampas Slope Secund rio Similarmente ao caso anterior a corrente diferencial deve pertencer a uma faixa de valores e n o a um valor constante Neste caso deve ser superior ou igual segunda rampa denominada de secund ria de tal forma que o rel possa ativar o comando de desligamento do disjuntor e tamb m desde que a corrente restritiva seja maior ou igual ao M ltiplo da Rampa 2 A rea de bloqueio tamb m neste caso comp e se de um trap zio ret ngulo delimitado pela ret
175. em uma parcela importante no custo de qualquer equipamento el trico 68 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Figura 3 7 P ra raios para v rios n veis de tens o fabricados com isoladores de pol meros Um p ra raios um equipamento simples desde um ponto de vista construtivo Constitui se de um elemento resistivo n o linear associado ou n o a um centelhador em s rie O p ra raios opera da seguinte maneira em opera o normal atua como se fosse um circuito aberto Quando da ocorr ncia de uma sobretens o o centelhador dispara e faz circular uma corrente atrav s do resistor n o linear impedindo dessa forma que ultrapasse o valor de tens o nos seus terminais A elimina o do centelhador poss vel desde que o resistor n o linear possua a caracter stica suficientemente adequada para tal finalidade Existem basicamente dois tipos de p ra raios os de xido de zinco ZnO e os de carboneto de sil cio SiC utilizados como componentes do elemento n o linear Os primeiros s o atualmente os mais fabricados para a rea de transmiss o de energia el trica devido a sua caracter stica n o linear ser mais acentuada que a do SiC A caracter stica tens o x corrente apresentada na Fig 3 8 de um p ra raios ideal V Vdet ZnO SiC Figura 3 8 Caracter stica tens o x corrente de um p ra raios ideal 69 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta
176. ema envolvido e da seguran a requerida Podemos chamar de estado de opera o normal de estado preferido e ao estado de opera o inseguro de estado de alerta Um sistema de pot ncia dever portanto ser mantido no estado preferido a maior parte poss vel do tempo Caso o sistema seja levado para o sistema de alerta dever se procurar todas as medidas corretivas tais como transfer ncia de gera o comuta o dos taps do transformador etc para fazer com que o sistema retorne ao estado preferido Tais a es controladoras constituem os controladores de seguran a A seguran a de sistemas de pot ncia pode ser dividida em tr s tipos a Seguran a em Regime Permanente Steady State Trata com a condi o de regime permanente de um sistema b Seguran a Transit ria Refere se estabilidade transit ria de um sistema quando est submetido a um dist rbio c Seguran a Din mica Pertinente respostas do sistema na ordem de alguns minutos 3 2 2 1 Avalia o da Seguran a Como o objetivo principal o de atender satisfatoriamente a todos os consumidores essencial para o sistema de pot ncia ser seguro em todas as circunst ncias As condi es do meio ambiente como as condi es atmosf ricas e a demanda de carga variam constantemente consequentemente o estado do sistema de pot ncia nunca est tico Por isso algum tipo de avalia o de seguran a ou an lise deve ser feito periodicamente para verificar
177. ementadas na subesta o PowerNet Estas fun es e princ pios de funcionamento ser o apresentadas mais adiante neste cap tulo e dentro de cada bay de atua o Neste caso a subesta o dividida por bays Unifilar da Fig 4 5 de maneira tal que o controle e atua o por parte dos rel s implementados em cada um deles seja independente efetivo e que a opera o de um rel de uma rea n o interfira em nenhuma outra a menos que exista o mantimento da falta por um longo per odo de tempo D152T1 D252T1 j i IT 17 02 i eeen E iet PA ren ares TE O j LAS ge e psd E EEEE E EEE LS us o J Bay do Transformador TF 01 i Bay do Transformaddr TF 02 futuro i e k l Da OE A a fe gt Re qe A EE eU a cmi EE D52B1 D52B2 Bay dos Barramentos Il y TE l Barramento Barra Auxiliar Figura 4 5 Diagrama Unifilar da subesta o PowerNet I com suas respectivas reas de prote o Dessa maneira torna se f cil a visualiza o da prote o com rela o ao sistema que se deseja proteger visando evitar a atua o da prote o das outras reas somente quando necess rio 4 5 1 Bay do Transformador Como foi mencionado os transformadores podem estar sujeitos a sofrer os seguintes tipos de falta curto circuito nos enrolamentos sobreaquecimento e circuito aberto A prote o do transformador por sobreaquecimento ser apresentada como um trabalho proposto Esta prote o ser baseada no monitoramen
178. ens o uma em cada centro de import ncia Ser o exemplificadas algumas das caracter sticas deste tipo de rel s os quais possuem variadas faixas de corrente e ajuste de temporiza o e Corrente Nominal Utilizando se dos valores de correntes admiss veis para o sistema adota se um rel com corrente nominal que possui v rias faixas que variam de um rel para outro e que podem ser obtidas atrav s de potenci metros tais como e Correntes entre 6 10 A 5 A e Correntes entre 11 20 A 10 A Correntes entre 22 40 A 20 A e Correntes entre 43 80 A 40 A e Correntes entre 88 160 A 80 A e Correntes entre 170 320 A 160 A e Ajuste da Unidade Temporizada O tempo de disparo da unidade temporizada independe do valor do m dulo da corrente desde que supere o n vel de ajuste realizado Al m do mais para que o disparo seja efetuado a corrente deve perdurar um tempo superior ao valor ajustado no rel Quando utiliza se a unidade temporizada normalmente a unidade instant nea bloqueada ou ajusta se a um n vel acima daquele previsto no sistema O ajuste da unidade temporizada dado pela seguinte equa o Ir kr Inr x K Onde Ir Corrente de Acionamento da unidade temporizada Kr Constante de Multiplica o Variando de 1 a 2 em incrementos de 0 2 K Fator de Sobrecarga permanente do rel geralmente de 1 a 1 2 Inr Corrente Nominal do rel 114 Cap tulo 3 Automa
179. equ ncia o rel utiliza esta grandeza que se compara a um valor previamente ajustado e se a diferen a estiver fora dos limites preestabelecidos o mesmo acionar o mecanismo de desligamento do disjuntor destinado a proteger a rea ou equipamento A combina o dos par metros el tricos como a corrente e a tens o torna poss vel a utiliza o de um rel de pot ncia que verifica a cada instante o fluxo da demanda Este tem pouca utiliza o em instala es industriais de pequeno e m dio porte por m s o de uso obrigat rio em instala es de grande porte ou em subesta es de pot ncia Analogamente ao rel de pot ncia os rel s de imped ncia tamb m se utilizam dos par metros corrente e tens o no ponto de instala o para efetivar esta fun o Esta definida pela rela o entre as mesmas sendo a imped ncia o quociente destes par metros em um determinado ponto que far com que este rel atue de acordo com uma dada refer ncia Este modelo amplamente utilizado em concession rias el tricas e na prote o de linhas de transmiss o Filho Mamede J 1 994 111 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 8 4 Temporiza o dos rel s Embora s vezes seja o objetivo obter uma maior rapidez poss vel na atua o de um rel por raz es de seletividade esta caracter stica fica submetida a uma temporiza o que precede abertura de um disjuntor Desta forma podem ser
180. equ ncia Nominal Carga nominal Classe de Exatid o Classe de Tens o e Isolamento Nominal N mero de Enrolamentos Secund rios Rela o de Transforma o Nominal Conex o dos Enrolamentos Secund rios Desvios de Tens o nominal Permitidos para os Enrolamentos Secund rios mantendo a Classe de Exatid o Carregamento M ximo dos Enrolamentos Secund rios Pot ncia T rmica Nominal de cada Enrolamento Capacit ncia M nima somente para TPC s Faixa de Frequ ncia para Carrier somente para TPC s Varia o de Frequ ncia Nominal somente para TPC s Uso Interno ou Externo 3 3 2 5 P ra Raios Os p ra raios s o equipamentos que contribuem enormemente para a confiabilidade economia e continuidade de opera o de sistemas el tricos de pot ncia devido a que s o respons veis por fun es de grande import ncia Uma delas a de aliviar sobretens es advindas de surtos ou descargas atmosf ricas no sistema ou na subesta o Estes atuam como limitadores de tens o impedindo dessa forma que valores acima de um valor pr determinado de tens o possam atingir aos equipamentos que est o sendo protegidos Comparados em termos econ micos e tamanho aos equipamentos que protegem os p ra raios Fig 3 7 possuem um custo reduzido e pequenas dimens es A correta especifica o e sele o acarreta como consequ ncia uma redu o de custos para os demais equipamentos isto deve se a que o isolamento constitui se
181. er real da Internet se encontra em como computadores compartilham informa es com outros A comum linguagem que utilizada durante o interc mbio de informa es entre um computador cliente e um computador servidor denominado de protocolo servidor cliente O cliente Nos primeiros dias da computa o todas as informa es e programas eram contidos em uma estrutura principal centralizada com terminais silenciosos conectados ao mesmo Com o advento do PC surgiu a necessidade de utilizar o poder dos terminais mais completamente O software da rede rodando nestes terminais mais inteligentes foram denominados de clientes Os clientes est o mais capacitados a muito mais do que apenas intercambiar dados com a estrutura principal Eles s o auto contidos quanto poss vel somente usando a rede e m quinas remotas quando o cliente n o puder por ele pr prio executar uma tarefa Em uma rede de computadores pessoais este transforma para uma situa o onde o cliente precisa de informa o No contexto da Internet um cliente pode ser um browser por exemplo o Netscape Se o cliente precisa de informa o o mesmo faz um requerimento via o protocolo HTTP Hyper Text Tranfer Protocol para o servidor O servidor replica e se o cliente necessitar de mais informa o o mesmo deve fazer um requerimento separado O Servidor Nos dias da estrutura principal a fun o do servidor era muito maior que nas aplica es atuais por exemplo com Gopher e a
182. eration and Control Editora John Wiley amp Sons Inc Ano 1 983 177 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o ANEXO I GRUPO DE AUTOMA O E INFORM TICA INDUSTRIAL LABORAT RIO DE AUTOMA O DE SISTEMAS EL TRICOS 178 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o Apresenta o da Mesa Prot tipo da subesta o PowerNet Computador com o programa do CLP R T GE FANUC 9070 ower Irac Controlador L gico Program vel e Terminal do Sistema de Supervis o Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o Apresenta o do CLP e Sistema de Supervis o Citect 180 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o Monitoramento Remoto atrav s de um terminal localizado em rede 181 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o SISTEMA DE SUPERVIS O CITECT VERS O 5 31 AMBIENTES DE CONFIGURA O 182 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o Ambiente do Citect Explorer Arvore principal E PowerNetO1 Citect Explorer Je x File View Tools Help PowernetO al kal l El adl EM 28 e Project List Contents of Powemet01 0 E My Projects H Example H A Powemet 9 PowemetOl as Eme a Commun
183. ergizado o bay o programa que apresentar os respectivos valores chamado a partir da condi o satisfeita de energiza o assim este apresenta os valores de Corrente Tens o Pot ncia Ativa Pot ncia Reativa e Fator de Pot ncia relativas ao bay da carga L1 tal como se desejaria obter dentro de uma subesta o de forma a controlar monitorar e proteger este sistema No momento da escolha da simula o por parte do usu rio o programa passar a buscar os dados correspondentes aquela falta fazendo se a demonstra o do funcionamento do rel e de valores usuais do comportamento da subesta o perante estas faltas simuladas Quando a subesta o desenergizada este programa que apresenta os valores deixa de ser chamado e os valores de Tens o Corrente e pot ncias ativa e reativa s o levadas para zero 4 8 Algoritmos para as Simula es de faltas el tricas no prot tipo As faltas el tricas implementadas na subesta o prot tipo s o definidas a partir dos valores parametrizados e atrav s de simula es verifica se o funcionamento das prote es Dessa maneira obt m se valores prov veis de faltas que poderiam acontecer por m apresentam se os respectivos valores eficazes destas faltas pois o sistema supervis rio n o possui velocidade necess ria para ler valores instant neos Embora estas faltas n o se produzam de verdade no sistema o objetivo concentra se em observar se os comandos s o executados ou n o no
184. es Como o caminho encontra se tra ado os centros de controle cuja participa o nas anteriores gera es considerava se ainda um tanto fraca com estes novos horizontes dever o fortalecer la os comerciais e integra o com outros centros de controle pois a opera o do sistema el trico destes futuros centros de controle n o estar mais isolada dos demais interesses da empresa O principal impacto desta abertura e integra o com outros centros de controle concentra se nos novos limites dos centros claramente definidos na atualidade e que passar o a ser difusos Isto porque os mesmos deixar o de ser entidades aut nomas e auto suficientes Fig 2 3 A gera o de informa es referentes ao sistema el trico para a opera o uma das principais fun es dos centros perder import ncia relativa para a negocia o das informa es produzidas externamente podendo se prever uma terceiriza o das atividades como contrata o on line de estudos ou aluguel tempor rio da capacidade de processamento entre outras Isto a conex o com outros tipos de centros de controle como os de presta o de servi os para manuten o de emerg ncia previs o de tempo suporte de telecomunica es e atendimento a clientes por exemplo talvez torne se necess ria Figura 2 3 Perspectiva do centro de controle de terceira gera o com maior integra o e auto suficiente baseado em processamento distribu do Estes novos centros possu
185. essa forma o problema apontado na primeira gera o pois os equipamentos obsoletos podem ser substitu dos por outros com maior poder de processamento Estes por sua vez podem ser expans veis acompanhando as necessidades da empresa e a evolu o do sistema com impactos positivos no sistema de opera o Este fato possibilitou a informatiza o de centros de controle de n veis diferentes n o sendo mais restrito apenas aos principais 1 3 1 Similaridades entre a primeira e segunda gera es dos Centros de Controle Apesar das duas gera es de centros de controle informatizados diferirem na arquitetura computacional elas s o similares observando as desde o ponto de vista funcional pois ambas ainda 11 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido continuam sendo aut nomas A troca de informa es com outras empresas limita se apenas ao necess rio mantendo o controle absoluto sobre este fluxo Embora a tend ncia dos centros de controle de segunda gera o se encaminhe para sistemas abertos esta caracter stica restringe se aos equipamentos que a mesma utiliza e n o a uma abertura do mercado Esta restri o a principal caracter stica do setor el trico vendo os desde o conceito de sistemas abertos de mercado Portanto estes atuais centros de fim de mil nio precisar o modificar tal estrutura para poder acompanhar as mudan as em andamento nesse mbito Azevedo G P de amp Feij B e Cos
186. esta o prot tipo Para o caso de operar no primeiro modo aplicam se os seguintes intertravamentos de acordo com cada bay e BAY DO TRANSFORMADOR TF 01 Este bay independe do modo de opera o da subesta o devido a que o mesmo depende apenas do status da energiza o da linha Portanto o intertravamento deste bay depende do status da linha de transmiss o LT 01 isto se a mesma estiver energizada a condi o para o fechamento do disjuntor D152T1 estar liberada e a condi o para que o disjuntor D252T1 feche baseia se em que o D152T1 esteja FECHADO Para o caso mostrado o transformador designado como TF 01 depende do status de energiza o da linha de transmiss o LT 01 aplica o an loga ser feita futuramente para o transformador TF 02 na qual a condi o de fechamento dos disjuntores D15272 e D252T2 poder depender da energiza o da linha LT 02 A supervis o da prote o implementada para este equipamento que consiste de um rel de fun o 87 ou Prote o de Sobrecorrente Diferencial Isto os disjuntores representados 102 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia D152T1 e D252T1 s fechar o se este rel estiver no modo de supervis o da prote o ativo e BAY DO BARRAMENTOS O requisito para energizar os barramentos isto o fechamento dos disjuntores D52B1 ou D52B2 depende da condi o imposta pelo transformador de for a TF 01 Isto estes s se fechar
187. esults are here explained Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido CAP TULO E 1 INTRODU O INFORMATIVA Vis o Macrosc pica Esta Introdu o Informativa refere se a uma explana o macrosc pica do trabalho que ser desenvolvido ao longo dos seguintes cap tulos A compreens o dos cap tulos vindouros ser facilitada pela descri o da evolu o dos centros de controle fazendo se um relato sobre como se desenvolveram os mesmos at a atualidade e com uma previs o de como poder o ser em um futuro pr ximo Abordar se tamb m aspectos caracter sticos das subesta es el tricas seus principais componentes incluindo a automa o destas e seus benef cios Finalmente apresentar se o desenvolvimento do trabalho que consiste na implementa o da automa o de uma subesta o prot tipo e caracter sticas de funcionamento assim como as correspondentes propostas para trabalhos futuros 1 1 Descritivo Geral Sabe se que ao longo do tempo o homem tem buscado formas de energia para satisfazer suas necessidades b sicas como prote o abrigo alimenta o entre outras Fazendo uma analogia com esta necessidade de satisfazer os mencionados desde a poca das cavernas com a apari o do fogo dando um impulso evolu o humana passando pela cria o da roda at o invento da l mpada el trica e sua evolu o nos dias de hoje Dias tais em que o nome Automa o tradu
188. eto s ou n o atualizado s 48 E ND 1st IF s End about the relay parameters END Principal Function s End PRIVATE INT FUNCTION Setar5927 IF SWT5927L1 0 AND Blog27L1 0 AND Bloq59L1 0 THEN SWT592711 1 DspError Rel R5927L1 conectado e desbloqueado Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se conectado e desbloqueado 48 END IF SWT5927L1 0 AND Blog27L1 1 AND Bloq59L1 0 THEN SWT592711 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1I O rel R5927L1 encontra se conectado com a F27 bloqueada 48 END IF SWT5927L1 0 AND Blog27L1 0 AND Blog59L1 1 THEN SWT5927L1 1 e e ee e e DMD 188 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se conectado com a F59 bloqueada 48 END IF SWT5927L1 0 AND Blog271L1 1 AND Bloq59L1 1 THEN SWT5927L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5927 L1 O rel R5927L1 encontra se conectado com a F5927 bloqueada 48 END RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION Descx5927 IF SWT5927L1 1 AND Bloq2711 SWT5927L1 O AND 0 CTA5927L1 1 DspError Rel
189. falta considerada permanente sendo esta definida como temporizada ou instant nea uma segunda tentativa de religamento feita e o rel atua novamente desligando o circuito e desligando o bay inclusive desligando as seccionadoras e o rel a ele conectado com o fim que o mesmo seja verificado por uma Equipe de Manuten o e o bay liberado somente ap s a determina o da causa que levou a esta falta tornar se permanente e uma vez que o problema for resolvido restabelece se o fornecimento de energia A tela que apresentada quando este tipo de conting ncia acontece mostrada a seguir na figura abaixo 18 58 16 10 2002 REL DE PROTE O DIGITAL SUBTENS O E SOBRE TENS O INDICA O DE FALTA PERMANENTE RSG24L t DESLIGAMENTO DO BAY Lf POR FALTA PERMANENTE Cy PROTE O ELETRICA DIGITAL R5927 L1 SUBTENS O ACIONAR A EQUIPE DE MANUTEN O TENS O DE FALTA nga DE CICLOS 19 MPO DE ATUA O 27 a AES a TEMPO DE ATUA O 59 DURA O DA FALTA 59 9 a Ra Sd OIE 3 rr 2 Gr fico Falta 27 T Tr fico Falta 59 Bay L1 a a a aa a 420 490 166 Z210 240 270 Do Umifiar E Figura 4 13 Apresenta o da tela de falta de subtens o permanente no bay da carga L1 Por m assim que reconhecido o tipo de falta quer seja temporizada ou instant nea emitido um relat rio de faltas arquivo virtual apresentada de maneira r pida uma tela similar aquela
190. feito na mesma ordem como o realizado para o modo autom tico de acionamento por m um de cada vez Para esta 107 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia subesta o as nicas chaves seccionadoras que possuem acionamento manual s o as chaves seccionadoras 89 51 89 S2 e 89 53 isto devido implementa o restrita da prote o apenas para este bay e Opera o das chaves seccionadoras do bay do Barramento de Transfer ncia Analogamente aos acionamentos das chaves seccionadoras do bay das cargas sempre que for solicitada uma ou outra manuten o Este setor continua tendo acionamento autom tico e Opera o dos disjuntores Todos os disjuntores possuem acionamento autom tico com exce o dos disjuntores D52L1 que depende da escolha do usu rio para se autom tico ou manual e dos disjuntores D152T1 e D252T1 que possuem somente acionamento manual devido prote o 87 implementada neste setor de prote o Como nesta subesta o prot tipo n o h como acionar um equipamento representados por contatores a descri o de acionamento LOCAL ser omitida neste caso embora possua as mesmas caracter sticas de um acionamento remoto existem refer ncias bibliogr ficas que dar o maiores detalhes sobre outras caracter sticas de acionamento em campo 3 1 4 Vis o Geral do sistema para Monitoramento Remoto Como mencionado no Cap tulo 1 a base deste trabalho concentra se na utiliz
191. fertados por empresas especializadas no setor 2 7 1 General Electric GESA Caracter sticas da Rede de Subesta o Constitu do de muitos sistemas dentro do sistema a GESA oferece uma linha inteligente de software amig vel para o usu rio Em termos de operador de software ambos PMCS Power Management Control System e GE NESIS GE Network Substation Integration System s o poss veis de compor um nico equipamento Dentro dos sistemas GESA diferentes solu es podem ser aplicadas para diferentes requerimentos e aplica es de subesta es Deste modo uma perfeita compara o na funcionalidade de comunica o e sistema expansibilidade interface com o usu rio e custos podem ser obtidos para toda aplica o e ou necessidades do cliente Ambos sistemas PMCS e GENESIS podem providenciar uma completa integra o do sistema mas existem diferen as significantes na arquitetura e funcionalidade entre estes sistemas Desde o ponto de vista da arquitetura do sistema sistemas PMCS s o mais focalizados dentro do n vel de controle da subesta o enquanto que sistemas GENESIS atrav s do controle requerido da subesta o s o mais focalizados dentro do controle distribu do ao n vel de bay 2 7 1 1 Software O GUI do ingl s Graphical User Interface fornece uma interface interativa dentro do controle e opera o da subesta o Fig 2 10 A exibi o pode incluir Diagramas Unifilares Placas de Identifica o Anunciador Con
192. figur vel Registrador de Evento Monitoramento da performance do Sistema Oscilografia Visualiza o do Componente Standard Wizards Diagrama da Arquitetura do Sistema 2 1 1 2 Opera es de Supervis o e Controle O PMCS providencia chaves de controle manual circuitos de disjuntores e outros equipamentos O mesmo pode coordenar controle supervis rio de abertura e fechamento de disjuntores LTC subida e queda bloqueio desbloqueio pausa no refechamento e chaveamento de banco de capacitores Se for conveniente uma comunica o WAN poss vel o controle supervis rio pode ser estendido para refechadores de subcorrente chaves de linha e bancos de capacitores O controle de PC pode ser implementado atrav s de software Manualmente coordena se o controle supervis rio de v rias fun es dos disjuntores para um controle mais completo do sistema 48 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia PERASEO dice 17 50 26 LOGGED ON USER EOG OR Pee Tue 11 12 1955 i Figura 2 10 Apresenta o do GUI Graphical User Interface para um sistema el trico t pico 2 1 1 3 Tipos de Alarmes Ambos padr es e alarmes definidos pelo usu rio s o registrados em uma base de dados e podem tamb m ser programados para ajustar um sinal vis vel ou aud vel para o operador Estes alarmes podem tamb m estar dispon veis em um painel anunciador com capacidade de reconhecimento Pode tornar registros d
193. gem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 Par metro s de R5051 L1 incorreto s ou n o atualizado s Ajuste o s novamente 48 END Encerramento do loop do IF RPD5051L1 OU CTA5S051L1 E END Encerramento da Fun o principal Monitoring5051L1 1 B PROCEDIMENTOS INERENTES SUPERVIS O DA FUN O MONITORING5051L1 PRIVAT INT FUNCTION Setar5051 Em IF SWT5051L1 0 AND Bloqg50L1 SWT5051L1 1 DspError Rel R5051 Li conectado e desbloqueado O AND Bloq51L1 0 THEN Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051 L1 O rel R5051 L1 j encontra se conectado e desbloqueado 48 END IF SWT5051L1 0 AND Bloqgq50L1 1 AND Bloq51L1 0 THEN SWT5051L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051_L1 O rel R5051_L1 encontra se conectado com a F50 bloqueada 48 END IF SWT5051L1 O AND Bloq50L1 0 AND Bloq51L11 1 THEN SWT5051L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051_L1 O rel R5051_L1 encontra se conectado com a F51 bloqueada 48 END IF SWT5051L1 0 AND Bloq50L1 1 AND Bloq51L1 1 THEN SWT5051L1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Prote o El trica Digital R5051_L1 O rel R5051_L1 encontra se conectado com a F5051 bloqueada 48 END
194. gital R87T1 O rel R87T1 encontra se conectado e desbloqueado 48 END IF SWT87T1 O AND Blog87T1l 1 THEN SWT87T1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Digital R87T1 O rel R87T1 encontra se bloqueado 48 END RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION Descx87 IF SWT87T1 1 AND Blog87T1i O THEN SWT87T1 O CTA87T1 1 DspError Rel R87T1 desconectado e desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Digital R87T1 O rel R87T1 j encontra se desconectado 48 END IF SWT87T1 1 AND Blog87T1l 1 THEN SWT87T1 O CTA87T1 1 Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Digital R87T1 O rel R87T1 encontra se desconectado e bloqueado 48 END RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION BloqueioF87 FormNew Bloqueio do Rel 87 38 3 0 FormInput 1 0 a Deseja realmente bloquear a fun o 8 2 45 C sNome 0 202 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo FormButton 1 2 Qa 0OK 15 C 0 1 FormButton 18 2 t Cancelar 15 C 0 2 FormRead 0 RETURN O END PRIVATE INT FUNCTION OKOFF 87 IF Blog87T1i 0 THEN Blog8 T1l 1 DspError Rel R87T1 Bloqueado Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Digital R87T1 O rel
195. hos s o jumpeados curto circuitados com um cabo Cabe mencionar que entre duas partes da rede com acoplamento livre utiliza se um disjuntor com caracter sticas nominais reduzidas Apenas o disjuntor de acoplamento Fig 3 15 b barras duplas com acoplamentos transversais e longitudinais dimensiona se com capacidade para interromper totalmente a corrente de curto circuito Perante a ocorr ncia de uma falta o disjuntor de acoplamento recebe uma ordem para abrir bem antes do disjuntor do alimentador operar pi e Figura 3 15 a Acoplamento transversal ou disjuntor de transfer ncia Tor ESET Figura 3 15 b Acoplamento transversal e seccionamento longitudinal ii PR TER ne RR RR RS E Figura 3 15 c Acoplamento transversal e seccionamento longitudinal duplo As principais aplica es dos barramentos duplos s o citados a seguir 82 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Pontos importantes de alimenta o cuja sa da de servi o coloca um ou v rios consumidor es em situa o desfavor vel e Interliga es de dois sistemas importantes 3 4 5 Barra Dupla com Disjuntor Duplo Esta configura o a que apresenta maior confiabilidade por m a mais cara No caso de defeito no circuito 1 Fig 3 16 deve se abrir os disjuntores Da e Db Na manuten o de um dos dois disjuntores Da ou Db o circuito permanece ligado a barra atrav s do outro disjun
196. ic E E For Help press F1 Conte do do pasta contendo o projeto PowerNet da subesta o E PowerNet0O1 Citect Explorer REI ES File View Tools Help Fem E Bi zi al sie o ela SE Project List E My Projects Contents of PowemetO esa TR S Pome a Communic Graphics Cicode Files H A Example H E Powemet Ea Powemet0 Graphics G Pages E Templates E Symbols E Genies E Super Genies 0 Tags E amp lams HE System i Communications 9 Cicode Files Tags GH For Help press F1 183 Anexo Arranjo f sico da subesta o prot tipo e ambientes do sistema de supervis o Ambiente do Citect E xplorer P ginas implementadas dentro do projeto Es PowerNetO1 Citect Explorer e x File View Tools Help E My Projects a H G Example D gt D gt D gt E Powemet Create a new page larm Comunica o CP B E PowemetOl 2 Graphics Foi Templates D gt D gt D gt D gt Symbols Curvas Diagrama Falhas File 9 Genies 29 Super Genies 09 Tags D D D D 07 Alarms E System File RTF Hardware Home Informe E Communications 17 Cicode Files Informe Manobras Menul MenuZ PWT Sin tico Summary TempTrafo H X For Help press F1 Ambiente Citect Runtime Exemplo do modo de apresenta o do programa 1348 04 08 2000 o o A se o Eom Aelis Projser Pom Samoa Presos Toggle Dime Swit
197. idos pelo uso de vari veis de compensa o ou estimativa de estados desej vel que se tenha um indicador para cada tipo de seguran a O indicador pode ser representado por um ou mais crit rios de decis o os quais podem ser representados por fun es matem ticas denominadas de Fun es de Seguran a ou Indicadores de Seguran a Outro fator preponderante que colabora para que o sistema permane a o maior tempo poss vel na regi o denominada de segura consiste da especifica o correta dos equipamentos que ser o inseridos dentro do sistema cujas raz es ser o descritas a seguir 1 8 Modelo de Capacidade e Carga Conforme visto todos os racioc nios nos levam a considerar que um componente componentes ou sistemas podem ser analisados pela sua capacidade de absorver uma determinada solicita o de carga Portanto o modelo simples e pode ser resumido em um gr fico onde indica se capacidade C e a carga L de um componente ou sistema conforme mostrado a seguir 15 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido C Capacidade Cl Area de Seguran a L1 L2 L Carga Figura 1 2 Modelo de Capacidade de Carga Os limites dos modelos s o claramente identific veis no gr fico da figura acima Pode se dizer que a capacidade igual a carga onde as coordenadas situam se na regi o de transi o entre a rea de seguran a onde a capacidade maior que a carga e a
198. io portes pa ses de l ngua inglesa Curi M A e Negrisoli M M 1 990 amp J ardini J A 1 996 LE E Ed f Figura 3 22 Sistema de Barra Dupla com Acoplamento Transversal e By Pass Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 5 Benef cios da Automa o de Sistemas de Pot ncia Com o advento dos sistemas digitais e a alta tecnologia existente a automa o de sistemas n o s o el trico como outros como o industrial de seguran a de servi os entre outros tem ocupado um lugar de importante preponder ncia no desenvolvimento da economia e tecnologia de pa ses do primeiro mundo como Estados Unidos e Europa entre outros e que j v m sendo utilizados h mais de dez anos No Brasil estes sistemas j est o sendo implantados fazendo o up grade das usinas subesta es e sistemas de distribui o de maneira sutil mas com grande sucesso Aproximadamente no ano 1 992 o mercado de energia el trica brasileiro at ent o fechado para importa es conseguiu adquirir equipamentos importados e novas tecnologias para as principais usu rias usinas e concession rias de energia el trica A principal delas s o os sistemas de controle comando e prote o para subesta es que contemplam o processamento digital de informa es a partir dos equipamentos prim rios das subesta es contendo inclusive supervis o de dispositivos contra inc ndios e de seguran a contra intrusos
199. ionamento da opera o manuten o e supervis o de uma subesta o de energia el trica Obviamente os detalhes de um projeto real de uma subesta o envolvem um tempo consider vel e v rios estudos antes de sua aplica o propriamente dita tempo que este prot tipo pretende diminuir e trazer ao aluno de Engenharia El trica uma ferramenta com a qual ele possa analisar estudar melhorar e se aperfei oar como profissional dentro da rea de Sistemas El tricos de Pot ncia Considerando que o sistema supervis rio encontra se em execu o a primeira tela a aparecer corresponde a uma de apresenta o do sistema de supervis o que realizar as simula es das manobras e das prote es dentro da subesta o Para se ter acesso ao sistema preciso possuir um 155 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Nome de reconhecimento e uma senha a qual designamos pelo seu similar em ingl s de password tal como mostrado na figura abaixo Uma vez que o nome e o password do usu rio correspondam queles retidos no computador o sistema supervis rio d as boas vindas ao usu rio caracterizado com o nome ao qual teve acesso ao ambiente de supervis o PowerNet A GRUPO DE AUTOMA O E INFORM TICA INDUSTRIAL GA 4 LABORAT RIO DE AUTOMA O DE SISTEMAS EL TRICOS J Sistema de Seguran a de Acesso Aceder ao Sistema me Todo
200. ir o um elemento atualmente quase inexistente na arquitetura dos centros de controle a incerteza Nesta terceira gera o estes centros n o poder o controlar os seus parceiros sendo que no come o embora estes ltimos possuam graus de liberdades restritos com o passar do tempo evoluir o em n mero e import ncia de maneira tal que possam entrar e sair da rede de informa es de acordo com os pr prios interesses ou at recusar algumas solicita es Um fator 30 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia preponderante nas a es ser o da confiabilidade das informa es recebidas sem descartar a possibilidade de manipula o de informa es perniciosas Essa vis o futurista contrasta plenamente com o modelo atual pois os centros de controle possuem um controle total sobre a produ o e acesso informa es O que se espera que estes atuais centros se capacitem e evoluam de maneira suficiente para agir com efic cia e qualidade dentro deste novo e complexo cen rio Azevedo G P de amp Feij B e Costa M 2 2 3 An lise da Seguran a e Arquiteturas T picas em Sistemas El tricos de Pot ncia A Seguran a de Sistemas de Pot ncia n o deve ser omitida esta deve instalar equipamentos que permitam opera es do pessoal para monitorar e operar o sistema de maneira segura Os Sistemas de Seguran a podem ser classificados em tr s fun es que portam informa es para um
201. ira Filho Mamede J 1 994 e Temporizada Dada uma rela o ou m ltiplo de sobrecorrente do valor da corrente de pick up corrente m nima de disparo do rel que supere o valor parametrizado mas n o o par metro instant neo o rel aciona um contador de tempo de retardo para o comando de desligamento Isto se esta falta for do tipo intempestiva entenda se por intempestiva aquela falha tempor ria e de curta dura o em torno de d cimos de milissegundos posteriormente esta falta cessa antes do tempo ajustado e assim o rel retorna ao seu estado de repouso e fica preparado para o pr ximo evento Caso contr rio se esta falta permanecer e superar o valor parametrizado e o tempo para o qual foi determinado a atuar este enviar imediatamente o comando de desligamento do disjuntor correspondente Logo o rel atua com base em uma curva de tempo que dependendo do tipo pode ser do tipo Definido ou Inverso Fig 3 35 113 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 2 T 2 a Tempo Definido b Tempo Inverso Figura 3 35 Curvas de Tempo Definido e de Tempo Inverso de rel s de Sobrecorrente Baseando se no ajuste destas fun es torna se f cil executar um projeto de coordena o de um sistema utilizando v rios rel s em s rie Este tipo de configura o bastante utilizado em instala es industriais de m dio e grande portes onde s o constru das v rias subesta es de alta t
202. is familiarizadas com a World Wide Web Esta uma cole o de p ginas interrelacionadas e distribu das sobre a Internet via um protocolo de rede denominado HTTP pelas suas siglas em ingl s hyper text transfer protocol Este foi inventado por Tim Bemers Lee um f sico que trabalhando no CERN o Laborat rio de Part cula F sica da Europa queria um modo para cientistas compartilharem informa es sobre suas pesquisas o World Wide Web foi sua solu o Assim como a Web foi iniciada apenas que desta vez somente para texto Os gr ficos vieram mais tarde com um browser denominado NCSA Mosaic Ambos a Internet Explorer e o Netscape da Microsoft foram baseados no NCSA Mosaic A interface gr fica foi aberta na Internet para usu rios novatos e em 1 993 seu uso explodiu e assim as pessoas eram permitidas de fazer um dial up para a Internet usando seus computadores em casa e um modem para discar um ISP Intemet Service Provider para conseguir sua conex o para esta agora imensa rede Antes disso os nicos computadores conectados eram as Universidades e outras grandes organiza es que podiam bancar os custos de comprar cabos e coloc los entre outros para transferir dados mas agora qualquer um pode usar a Internet e se envolver dentro da Super Estrada de Informa es que conhecemos atualmente White S 1 999 2 4 Protocolos e Linguagens de Programa o Protocolos ou padr es de opera o t m emergido sobre as ltimas d cadas
203. isto esta sobretens o dever ser superior ao valor estipulado como Instant neo que corresponde aos seguintes valores Percentagem de Sobretens o Instant nea Temporiza es Qualquer valor de tens o superior a 120 da tens o 1 0 20 segundos nominal de opera o J a falta de Sobretens o Instant nea Permanente repete a dose dada para o caso de uma instant nea tempor ria fazendo com que a atua o do rel seja a mais r pida poss vel Assim como nos outros casos do tipo permanente efetua se o desligamento uma vez que a falta aparece pela segunda vez o que motiva o desligamento do bay e a interven o da Equipe de Manuten o tal como nos casos j apresentados 4 10 3 5 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Subtens o S obretens o Intempestiva Classifica se uma falta como intempestiva como falta s bita que pode fazer com que o rel atue ou n o Dessa maneira t m se duas op es Intempestiva Temporizada Tempor ria e Permanente Este caso v lido para ambas as simula es tanto de Subtens o como de Sobretens o A falta Intempestiva Temporizada Tempor ria serve apenas para excitar o temporizador do rel de subtens o temporizado Isto devido a que o tempo da falta t o curto e passageiro que n o suficiente para superar o valor parametrizado de subtens o J a falta Intempestiva Temporizada Permanente consiste de uma falta de subtens o de curto tempo mas que faz atuar o rel de
204. ita a manuten o das seccionadoras que est o conectadas barra principal Esta situa o poss vel de se evitar ou minimizar com a utiliza o de elos remov veis pr ximos a estas seccionadoras ou na barra principal Destacam se os dois principais tipos de chaves mais utilizadas em sistemas el tricos de alta tens o seccionadoras e chaves ou facas de terra As fun es desempenhadas pelas chaves em redes el tricas classificam se pelas suas fun es nas subesta es de alta tens o dentre elas t m se a Seccionadoras 70 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Fazer o desvio el trico by pass de equipamentos tais como disjuntores e capacitores s rie com objetivos de manuten o ou por raz es operativas e isolar equipamentos como disjuntores capacitores s rie barramentos transformadores reatores geradores ou linhas com fins de manuten o e Manobrar circuitos para transferir entre os barramentos de uma subesta o Como observa o cabe mencionar que as seccionadoras podem operar apenas quando houver uma varia o de tens o insignificante entre seus terminais ou em casos de restabelecimento ou interrup o de correntes insignificantes b Chaves de Terra e Aterramento de componentes do sistema em manuten o tais como linhas de transmiss o barramentos ou banco de capacitores em deriva o c Chaves de Opera o em Carga e Abertura Fechamento de dete
205. its ei e e EE desde um lugar para outro dentro da Internet Conezdes Cones SLPePPP Cones SLPePPP Epp Aplica o O software que permite o interc mbio de informa es Mosaic Netscape Navigator etc Recurso Informa o de Recursos constru dos com N veis de Uso Resultados impactos e m todos em empregos de Curr culo recursos Tabela 2 1 Modelo de Lankes Eisenberg de quatro camadas 1 996 2 4 8 1 O n vel de Engenharia As regras e m todos usados pela Internet para buscar informa es de um lugar para outro s o denominados de TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protocol O protocolo TCP IP meramente uma estenografia para protocolos muitos menores que comunicam informa es por exemplo o e mail informa o de conex o informa o de gerenciamento entre outros Para aceder a todos os recursos dentro da Internet por exemplo gr ficos e sons um computador ter de se comunicar com outro atrav s do TCP IP Se um computador n o possuir o TCP IP qualquer modo de conex o direta ou software especial por exemplo Linha Serial IP ou PPP protocolo de ponto a ponto o mesmo pode ainda aceder a muitos dos recursos da Internet por conex o a um protocolo TCP IP 40 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia por exemplo um computador ligado diretamente a Internet que utilize o TCP IP atrav s de uma conex o terminal 2 4 8 2 O n vel de Aplica o O pod
206. izada em dois est gios O primeiro a sele o de caracter sticas e o segundo a modula o do classificador ou vetor de pondera o Assim dado o estado de um sistema o que interessa dele saber se seguro ou inseguro Ambos os eventos s o mutuamente exclusivos Este fato essencial ao reconhecimento de modelos Este ltimo m todo o do reconhecimento de modelos possui caracter sticas bem apropriadas para sua utiliza o na avalia o de seguran a pois utiliza informa es do atual estado do sistema para computar o valor da fun o que se constitui em uma medida de seguran a Conforme denominada anteriormente essa fun o chamada de Fun o de Seguran a O tempo de computa o muito pequeno comparativamente an lise feita por operadores trazendo como benef cio custos reduzidos Al m disso os m todos computacionais s o mais adequados para processos de avalia o da seguran a em tempo real ou on line Se as fun es de seguran a podem ser obtidas com uma porcentagem aceit vel de classifica o correta ent o a avalia o de seguran a atrav s de aux lios computacionais preenche os requisitos para uma ampla gama de casos Al m do mais tendo as fun es de seguran a como condi es adicionais aos programas de despacho econ mico e escolha adequada de unidades geradoras o sistema de pot ncia estar consequentemente restringido a operar no estado seguro a maior parte do tempo Pode se concl
207. izar este barramento Se estes requisitos forem cumpridos o intertravamento das chaves semelhante aqueles descritos para a cargas L1 e L2 assim quando a manuten o de D52L1 for solicitada o procedimento para energizar este barramento exige que as chaves seccionadoras sejam fechadas com a condi o de que o disjuntor D52BP esteja aberto isto pela mesma raz o descrita anteriormente Logo a chave seccionadora 89 S10 fechar se e somente se o disjuntor DS2BP e as chaves seccionadoras 89 58 e 89 59 estiverem ABERTOS Posteriormente satisfeita esta condi o procede se ao fechamento da chave seccionadora 89 54 que requer que a seccionadora 89 S 10 esteja FECHADA e o disjuntor D52BP ABERTO Quando as chaves seccionadoras 89 S10 e 89 S4 estiverem fechadas a permiss o para o fechamento do disjuntor D52BP ser liberada por m este disjuntor ser fechado se e somente se o disjuntor estiver ABERTO sem manuten o em andamento Analogamente este intertravamento aplica se quando da manuten o do disjuntor D52L2 ou seja a chave seccionadora 89 S9 fechar se e somente se o disjuntor D52BP e as chaves seccionadoras 89 S4 e 89 S10 estiverem ABERTOS Assim que satisfeita esta condi o procede se ao fechamento da chave seccionadora 89 58 que requer que a seccionadora 89 59 esteja FECHADA e o disjuntor D52BP ABERTO Quando as chaves seccionadoras 89 59 e 89 58 estiverem fechadas a permiss o para o fechamento do disjuntor D52BP ser libera
208. jos encontrados em uma rede interligada desde o mais simples como o Barramento Simples ou Singelo at algum dos mais complexos como o Barramento Duplo com Barra de Transfer ncia entre outros 1 10 1 Barramento Simples Assim como o pr prio nome diz o mais simples de todos os barramentos existentes em um sistema el trico E composto de um bay de entrada um bay de sa da e de um bay de transforma o td ns an Y a T Figura 1 3 Diagrama Unifilar de um t pico arranjo de barramento simples 17 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido Este arranjo utilizado onde se requer um grande n mero de subesta es de uma nica tens o e frequ ncia ou em pontos n o relevantes do sistema As caracter sticas mais ressaltantes deste Barramento Simples ou Singelo s o citadas a seguir e Boa visibilidade de instala o e Reduzida flexibilidade operacional e Baixo custo de investimento e Possibilidades adicionais de opera o A sua maior desvantagem a manuten o do disjuntor pois toda a subesta o fica desligada Por esse motivo este utilizado em subesta es de pequena import ncia subesta es de m dia tens o subesta es industriais onde a carga alimentada por circuitos independentes Entre outras utiliza es pode se citar e Subesta es transformadoras e de distribui o e Em pontos da rede onde n o haja necessidade de fornecimento cont nuo Uma t
209. l s Request for Comments e tomar de 33 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia cada pessoa al m de l lo As pessoas observaram e melhoraram suas id ias em novos RFC s O primeiro RFC RFC0001 foi escrito em 7 Abril de 1 969 que provavelmente o objeto mais fechado para um dado inicial para a Internet Existem agora refer ncias sobre 2000 RFC s descrevendo aspectos de como a Internet funciona White S 1 999 A ARPANET foi aberta para usu rios n o militares mais tarde na d cada de 1 970 e os primeiros foram as grandes universidades apesar de que a este est gio n o se assemelhava em nada com a Internet que conhecemos atualmente Conex es internacionais por exemplo fora dos Estados Unidos foram iniciadas em 1 972 mas a Internet era ainda apenas um modo para computadores para falar com outro e para pesquisar dentro da rede n o existia o World Wide Web e n o havia e mail como se conhece na atualidade O mesmo n o era at pr ximo dos meados dos anos 80 o servi o que usamos mais agora iniciado dentro da Internet O conceito de dom nios de nomes pensa se como www microsoft com Servidor Web da Microsoft n o foi totalmente introduzido at 1 984 antes todos os computadores eram apenas endere ados pelos seus endere os IP n meros Mais protocolos para e mail e outros servi os apareceram depois As partes da Internet mais populares est o provavelmente ma
210. la o deste rel pode se escolher a simula o em uma das tr s rampas que este tipo de equipamento apresenta e que s o Slope Zero Slope Prim rio e Slope Secund rio Neste tipo de simula o a aplica o diretamente feita a partir do tipo de escolha feita n o sendo necess ria maior aquisi o de dados que poderiam ser fornecidos pelo operador 165 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 4 10 5 1 Simula o relativa ao Slope Zero do rel de prote o Diferencial Como explicado nas caracter sticas de atua o do rel Diferencial a atua o deste rel no Slope Zero poder ser simulada escolhendo se a op o Slope Zero e este automaticamente executar um comando que levar a corrente Diferencial Id para um valor superior ao valor da corrente de pick up selecionado pelo usu rio e cujo valor correspondente de corrente de Restri o Ir esteja entre os valores definidos como maior que zero e o ponto inicial correspondente ao Slope Zero Seguidamente aparecer uma mensagem questionando se a Equipe de Manuten o efetivou a permiss o para poss vel energiza o que em um caso real n o seria imediata obviamente Esta mensagem s desaparecer uma vez que o bot o de confirma o seja acionado Este fato ocorrer em qualquer uma das rampas subsequentes portanto esta descri o n o ser feita para as restantes 4 10 5 2 Sim
211. la 3 11 Caracter sticas t cnicas gerais de opera o de rel s diferenciais de mercado 3 9 4 Rel T rmico Fun o ANSI 49 A fun o 49 destinada prote o de grandes m quinas tais como transformadores de pot ncia motores de indu o e geradores 118 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Os rel s eletromec nicos est o providos de um disco de indu o do tipo wattim trico de forma a serem utilizados junto com um RTD Resistance Temperature Detector Sua utiliza o encaminhada para prote o de m quinas quando submetidas a sobrecargas pesadas que inerentemente provocam uma eleva o de temperatura consider vel A atua o do rel baseia se na temperatura real do equipamento e n o atrav s da eleva o de temperatura Devido a sua import ncia s o empregados em geradores com pot ncia nominal igual ou superior a 500 KVA em motores com pot ncia nominal da ordem dos 700 CV e em transformadores de pot ncia igual ou superior a 1000 kVA Este rel pode acionar a bobina de abertura do disjuntor ativar alarmes ou agir sobre dispositivos que fa am o respectivo corte seletivo de cargas n o priorit rias com o objetivo de aliviar a carga do mencionado equipamento A seguir mostra se um esquema de liga o t pico de um rel t rmico Detector de Termperatura Reostato de Ajuste de Sobretemperatura Figura 3 39 Esquema t pico de liga o de um Rel T
212. lguns dos seus componentes dentro do SEP Dentro das subesta es el tricas existem in meras maneiras de se promover as liga es entre v rios componentes Estas liga es definem o arranjo ou a topologia da subesta o que agregam a rela o confiabilidade custo tra os tais que delineiam a qualidade de fornecimento de energia el trica em diversas condi es de opera o As caracter sticas operativas de uma subesta o s o definidas pelos equipamentos de manobra e pelo seu arranjo de barra Cada arranjo possui suas vantagens e desvantagens mostrados ainda neste cap tulo sendo cada um deles adequado a cada tipo de implementa o O condicionamento dos arranjos das subesta es para atender a premissa de maior confiabilidade do sistema el trico deve abranger tamb m as caracter sticas que permitam absorver os impactos das condi es normais de opera o 3 3 1 Subesta es Fun es dentro do Sistema El trico A fun o ou tarefa mais importante das subesta es garantir a m xima seguran a de opera o e servi o a todas as partes componentes dos SEP As partes defeituosas ou sob falta devem ser desligadas imediatamente e o abastecimento de energia deve ser restaurado por meio de 62 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia comuta es ou manobras Consequentemente a escolha das liga es quando do planejamento da subesta o assume um significado especial e deve se
213. lhidos pelo usu rio como caracter stica default REL DE PROTE O DIGITAL DE SOBRECORRENTE Caracter stica Normalmente Inversa PARAMEIRZA O R5051 T 0 PAR METROS DE AJUSTES F 50 51 FREQU NCIA DE OPERA O Hz CORRENTE DE TAPE DE OPERA O A CORRENTE M XIMA DE OPERA O a PAR METROS DE CORRENTES DE PICK UP PICK UP INSTANT NEA EH IPICK UP TEMPORIZADA A PAR METROS DE CURVA NORMALIZADA TIPO DE CURVA CARACTER STAidimalmente inversa DIAL DE TENPO QUNMDEGTLO Tempo s L5 C tela OOOO PSO Figura 4 15 Tela de parametriza o do rel 50 51 para a prote o do bay L1 4 9 5 Rotina de Prote o El trica de Sobrecorrente 50 51 do relativo bay Como foi mencionada anteriormente a corrente el trica atravessa por v rios n veis e mais suscept vel a este tipo de varia es que o caso da tens o Portanto o rel tende a ser um pouco mais complexo do que o rel de 59 27 embora o objetivo de ambos seja o mesmo isolar o ponto de falta evitando que o mesmo se expanda para outros bays e acabe prejudicando o funcionamento de toda a subesta o O loop de supervis o da corrente n o difere muito do de prote o contra varia es no referente Chamada de rotina visto anteriormente Uma vez alimentado o rel com os dados pertinentes este somente chamar o programa uma vez que esteja ativo o comando de supervis o do rel
214. lquer como uma aplica o nativa ou como um plug in o qual pode ser facilmente adicionado para o browser Alguns dos protocolos que t m sido amplamente aceitos est o se expandindo o tempo todo e est o sujeitos a novas vers es a cada poucos meses Davis M amp O Sullivan D 1 998 Eis aqui um resumo dos recursos mais significativos utilizados para comunica o da rede Internet HTTP VRML gt mm IO MSG QN La ll DD tora OS Tabela 2 2 Principais protocolos utilizados por redes de comunica o sobre a Internet 2 4 10 Intranets mais complexas As Intranets s o mais utilizadas quando s o sistemas de dois modos Existe um novo n vel de tecnologia recentemente avaliado que pode real ar as caracter sticas da Intranet grandemente As caracter sticas tecnologicamente avan adas da Intranet incluem e Password e checagens de seguran a de cada usu rio O sistema mant m um registro de onde o usu rio tem estado e quanto tempo tem gasto Este pode ser bem sucedido usando v rias t cnicas diferentes Alguns softwares avan ados d o esta op o Alternativamente um programa CGI pode ser escrito o qual registra o usu rio atual data e tempo e o armazena dentro de um registro no servidor ao tempo em que eles se conectam p gina e A capacidade para executar perguntas para bases de dados dentro de um servidor principal Isto pode ser feito usando uma Conex o de Base de Dados J ava ou CGI usualmente usando PERL ou um separad
215. lta para cada regi o s o as mesmas esclarece se que para qualquer regi o as decis es autom ticas s o baseadas na compara o das correntes diferencial Id e a de restri o Ir Portanto o software prev o c lculo destas correntes previamente e a partir da tomada destes valores provenientes dos secund rios dos transformadores de corrente que protegem o equipamento neste caso o transformador de for a Em primeira an lise o rel deve estar supervisionando a rea protegida isto conseguido uma vez que os par metros estejam corretamente definidos devido a que a supervis o do rel n o liberada uma vez que existam par metros errados Se esta condi o for satisfeita o la o de controle estabelecido e o rel encontra se apto para a vigil ncia permanente desta rea at a ocorr ncia de uma falta ou at o desligamento da subesta o ou desligamento do pr prio rel Segue a este procedimento o c lculo das equa es de P1 e P2 que representam as equa es das retas das rampas prim ria e secund ria respectivamente assim P1 I87NPLCT1 I0p8 PLCT1 0 01 IPIPLC IP2PLC 0 5 MR187PLCT1 Dec1l01PLCT1 0 01 P2 I87NPLCT1 I10p87PLCT1 0 01 IPIPLC IP2PILC 0 5 MR287PLCT1 Dec1l02PLCTI 0 01 Lo Onde cada item destas equa es representam P1 e Equa o da reta do Slope Prim rio dependente de par metros P2 pgs Equa o da reta do Slope Secund rio dependente de par me
216. lvido e Manuten o e substitui o simples A maioria dos dispositivos atuais s o do tipo definido como plug amp play isto incide diretamente na diminui o do tempo de manuten o ou poss veis paradas de determinados setores que podem ser considerados essenciais para o sistema e Capacidade de Integra o Esta integra o representada atrav s da flexibilidade de comunica o entre os pr prios dispositivos e o sistema de controle que pode ser centralizado ou n o de acordo com cada projeto Lorito F amp Mariani M amp Viaro F 1 996 Demais est dizer que estas caracter sticas trazem consigo uma s rie de vantagens quando implantadas em um sistema tal como o el trico podendo ser ent o citadas as seguintes e Tomada r pida de decis es autom tica ou n o Dependendo de cada caso algumas decis es que n o precisem do operador tais como impress o de relat rios acionamentos de travas eletr nicas e anunciadores de alarmes otimizaria a opera o colocando o operador para fun es mais espec ficas e Diminui o de espa os Os espa os que eram utilizados em sistemas convencionais devido ao uso de equipamentos de propor es aumentadas se comparados aos dispositivos eletr nicos atuais que possuem alta capacidade de armazenamento e dimens es reduzidas e Rela o Custo Benef cio aceit vel Devido ao crescente uso de equipamentos que tendam a melhorar o sistema em quest o o custo est acess vel e
217. m Rel Diferencial e Satura o dos transformadores de corrente em diferentes n veis provocando correntes circulantes no circuito diferencial 21 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido 1 12 4 Principais Caracter sticas das unidades instaladas e Correntes Nominais de uso dos rel s Faixas de correntes nominais devem estar dispon veis para que possam ser ajustadas de acordo com cada sistema j que estes n o s o id nticos e Faixas de ajustes da Unidade Temporizadas A temporiza o das unidades ocorre principalmente para dar lugar hierarquiza o ou coordena o da prote o e Faixas de ajustes da Unidades Instant nea Embora as unidades instant neas n o sejam completamente instant neas vezes torna se necess ria sua temporiza o para efeitos de retardo com o fim de evitar desligamentos intempestivos Filho Mamede J 1 994 Caminha A C 1 977 1 12 5 Temporiza o para efeitos de Coordena o da Prote o e prov veis causas Os rel s temporizados ou n o obedecem a curvas padronizadas denominadas de Curvas Caracter sticas IEC IEEE etc com o prop sito de atender a uma melhor coordena o dos tempos de atua o dos rel s Estas curvas caracter sticas s o denominadas de tempo inverso devido a que a vari vel localizada no eixo das ordenadas responde a uma faixa de tempo que varia de d cimos de segundos at centenas de segundos e no eixo das abcissas o
218. m alta seguran a de alimenta o e Conex es com barramentos m ltiplos Conectados a barramentos duplos os barramentos auxiliares oferecem uma grande seguran a contra interrup es de fornecimento Dessa maneira quase todas as partes da instala o podem ser 18 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido consequentemente comutadas sem interrup o no fornecimento Por outro lado em conex o com um barramento singelo esta solu o frequente e tecnicamente mais vantajosa do que uma barra dupla Estas vantagens citadas acima refletem se principalmente na disposi o dos equipamentos na subesta o apresentando facilidades de manobra e boa visibilidade da instala o 1 10 3 Barramento Em Anel No caso de um disjuntor sair de servi o sem prejudicar o funcionamento normal da instala o s o necess rios n disjuntores para n circuitos No caso de um barramento em anel os disjuntores devem ser dimensionados para uma maior corrente de anel aproximadamente o dobro do valor da corrente derivada O sistema apresentado impr prio para grandes subesta es porque caso dois disjuntores sejam desligados partes completas da instala o podem deixar de operar A principal desvantagem de pouca visibilidade e de fluxo de corrente com o consequente inconveniente para manobras e poss veis erros Este tipo de barramento aplic vel em regi es onde existe predomin ncia de t cnica nor
219. ma A corrente el trica passa por v rios n veis a saber transit ria de energiza o elevada ou n o corrente nominal sobrecorrente superior a 1 p u e at 7 ou 8 p u no caso de partida de motores e n veis elevados como os de curto circuito As sobrecargas em geral n o constituem uma falta mas em geral em procedimentos incorretos de opera es ou manobras tais como aumento de carga el trica no sistema ou aumento da carga mec nica nos eixos dos motores entre outros diferen a consiste em que as sobrecargas s o prolongadas enquanto que o curto circuito de curta dura o Para emular um rel de prote o contra sobrecorrente similarmente ao caso do rel de sub e sobretens o tem se uma p gina exclusiva para efetuar a parametriza o deste equipamento virtual A divis o dos par metros feita em quatro partes Controle Ajustes Correntes de Pick up e de Curva Normalizada Como pode ser observada na Fig 5 15 existem bot es de comando que abrem janelas de comunica o com o usu rio e que tamb m permitem a es direta ou indiretamente na subesta o Neste caso temos os seguintes comandos Ajustar Par metros Introduz os dados referentes Frequ ncia Corrente de Tape do rel Corrente de Pick up Instant nea Tempo M ximo de falta para o referido bay Tipo de Curva Caracter stica de Tempo Inverso Normalmente Inversa Muito Inversa Extremamente Inversa e Tempo Longo e por ltimo Dial de Tempo da c
220. ma de informa es original tem sido acentuado e estendido dando in cio a uma velha id ia de utilizar modem baseado na comunica o ponto a ponto e substituindo o pela Internet baseado no conceito cliente servidor A id ia de vis o remota para monitorar a subesta o tamb m empregada para integra o com o sistema baseado na Internet Chang W L So A T P Lai L L 1 999 2 6 Trabalhos Pioneiros no Setor El trico Brasileiro Alguns dos trabalhos pioneiros feitos no Brasil s o realizados para concession rias de energia el trica O principal deles trata do monitoramento de equipamentos das subesta es de alta tens o brasileiras enquanto que outro trata de t cnicas de monitora o de subesta es isoladas g s SF6 Entre outras pode se mencionar tamb m os estudos realizados referentes aos aspectos t cnicos e econ micos da digitaliza o de subesta es automa o de subesta es e de sistemas de distribui o industriais assim como a integra o da supervis o controle e prote o em usinas e subesta es Reda o da Revista Eletricidade Moderna J ulho de 1 998 O monitoramento de equipamentos das subesta es de alta tens o brasileiras trata do diagn stico em tempo real do estado f sico do equipamento antecipando se aos colapsos no fornecimento de energia el trica As vantagens que ressaltam s o redu o dos custos de manuten o aumento da confiabilidade e prolongamento da vida til dos equipamen
221. ma funcionando normalmente Fundamenta se que estes programas servir o apenas para representar o funcionamento b sico de um rel de prote o sendo este ltimo um equipamento dedicado que utiliza programas de n vel baixo que permitem a an lise el trica em rela o ao tempo e desta forma uma atua o mais r pida e eficaz do rel que a do proposto aqui neste trabalho baseia se em leituras de valores eficazes E importante ressaltar que podem existir falhas ou atrasos no momento do comando e como qualquer sistema operante em um sistema el trico este tamb m n o considerado 100 isento de falhas por m com uma boa manuten o podem ser obtidos resultados bastante satisfat rios tanto do ponto de vista t cnico como financeiro 4 7 Algoritmo para a Simula o de Correntes e Tens es do sistema As tens es e correntes do sistema prot tipo PowerNet s o feitas atrav s de chamadas de programas do tipo Cicode Desta forma o sistema apresenta se e comporta se como uma subesta o podendo se efetuar todas as manobras normalmente executadas em uma subesta o real Estes valores s o obtidos como se fossem lidos a partir dos secund rios dos transformadores de medi o virtuais instalados no p tio da subesta o e decorrentes dos transdutores que estariam fazendo estas leituras e como se fossem transmitidas ao PLC e lidos a partir do sistema supervis rio Citect Basicamente o sistema funciona da seguinte maneira uma vez en
222. ma quantidade de itens e informa es sobre os recursos que poderiam ser aplicados a uma subesta o por m o custo embutido nestes seria muito alto para implement los com o objetivo de aprimorar a forma o t cnica de futuros engenheiros Entretanto tendo estes uma informa o semelhante a estes equipamentos faria com que a informa o fosse a eles repassada antes de sua inser o no mercado de trabalho e com um custo relativamente baixo para a institui o de ensino superior neste caso a UNIFEI No cap tulo 3 Filosofia da Automa o Supervis o e Prote o de Subesta es contemplou se a descri o de equipamentos configura es dos arranjos t picos de subesta es os que foram aplicados nesta implementa o tendo se desse modo um prot tipo representativo de uma subesta o de Barramento Duplo com Barra de Transfer ncia Obviamente foram respeitadas todas as indica es relativas a Seguran a do Sistema Avalia es Operativas e o correspondente Modelo de Capacidade e Carga dentro dos limites de tens o aplicados A escolha da configura o de Barramento Duplo com Barra de Transfer ncia o qual encontrava se implantado fisicamente no laborat rio possui algumas desvantagens tais como apresentar descontinuidade do fluxo energ tico para a carga quando da manuten o de um dos disjuntores D52L1 ou D52L2 custo relativamente alto dependendo do n vel de tens o em que ser aplicado para um caso real complexidade d
223. mentada Cada bot o de comando interage com o usu rio ou operador de uma maneira amig vel e de f cil visualiza o Estes pequenos programas denominados de arquivos Cicode facilitam ainda mais a intera o entre o sistema supervis rio e o usu rio do sistema Os comandos de supervis o alarmes sinaliza o etc est o ativos enquanto o supervis rio estiver no seu modo RUN isto quando o programa se comunicar com o PLC Se o supervis rio for desligado todos os comandos ser o inativos valores ser o zerados e a parametriza o dos rel s ser apenas a dos ltimos par metros selecionados Isto se s o supervis rio for desconectado e o PLC continuar ativo como na maioria dos casos j que o controle do sistema concentrado amp vezes em um ou mais de um PLC os valores ser o armazenados dentro do loop de controle do controlador 4 9 1 Parametriza o do Rel R27 59 Sub e Sobretens o Temporizado e Instant neo Devido a que o prot tipo monof sico apresenta se a caracter stica deste rel como de tempo definido Isto a principal causa de trip do disjuntor que energiza esta carga feita em rela o a um tempo e de acordo com uma percentagem de sub ou sobretens o de uma fase ambos valores definidos pelo usu rio A parametriza o do rel feita com a entrada de dados na p gina relativa aquele dispositivo e para cada carga Por exemplo para o rel de prote o digital 59 27 da carga L1
224. mentos de Controle e Monitoramento Equipamentos Anunciadores ABB Automation 1 999 Estes reas e fun es podem ser aplicadas atrav s dos seguintes equipamentos 52 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia DR COM M dulo Software REPORT M dulo Software SMS 010 Sistema de Monitoramento de Subesta o SMS BASE Programa Plataforma do SMS 010 2 1 3 3 GE Harris General Electric Harris Automa o A seguir apresentam se Itens que fazem refer ncia aos produtos GE Harris 2 1 3 4 iSCS Integrated Substation Control System O sistema ISCS ou Sistema de Controle Integrado para Controle de Subesta o possui uma boa caracter stica de confiabilidade com controle executa uma colheita de dados remota a partir de IED s atrav s de um sistema integrado e fun es automatizadas de chaveamento da subesta o O iSCS possui interface direta para sistemas SCADA e incorpora interface gr fica de subesta o para controle local e remoto aplica es no gerenciamento de desenvolvimento de base de dados e conectividades com outras empresas O GE Harris iSCS oferece uma rede Ethernet de alta velocidade para comunica o LAN Funcionalmente a subesta o de rede de rea local utiliza interfaces de rede padronizadas e oferece um protocolo aberto A Subesta o LAN utiliza o protocolo DNP 3 0 para proporcionar facilidades SCADA permitindo distribuir dados colhidos em programas de aut
225. mesmo formato apresentado para o controle local 108 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Para a Internet ou Rede Intranet N vel da Computador Esta o Gateway para controle local utilizado como servidor N vel de Bay PLC n N vel de Processo Figura 3 33 Representa o da rede de comunica o e sistema de aquisi o de dados para a implementa o do envio de dados e controle via Internet de uma subesta o el trica digital 3 8 Sistema de Prote o El trica Rel s de Prote o Previamente introduzir se a teoria das fun es de prote o restringindo se apenas aquelas fun es que ser o efetivamente implementadas no sistema supervis rio do prot tipo e que servir o de simulador destas prote es Esclarece se que as mesmas n o substituir o fisicamente um rel de prote o em um sistema real devido a que estes equipamentos s o projetados para executar tais fun es com melhor precis o e desempenho por m estas fun es podem servir como prote o de retaguarda caso queira se implementar em uma subesta o real Os equipamentos ou dispositivos el tricos encarregados de executar fun es de prote o el trica s o identificados nos diagramas el tricos com uma numera o normalizada Esta normaliza o geralmente corresponde a um padr o aceito internacionalmente tais como ANSI IEC DIN entre outras Por ser a mais utilizada e a mais aceit
226. mostrada anteriormente para finalmente apresentar a tela mostrada acima Seguidamente o usu rio considerado como o operador da subesta o ter que ter uma comunica o que pode ser via r dio ou celular com a Equipe de Manuten o em campo para que eles possam dar uma avalia o sobre a situa o e dar a ordem para liberar o restabelecimento da energia ap s a retirada desta equipe do p tio de manobras da subesta o O segundo dos tipos de faltas aqui apresentados denominado de falta temporizada consiste em comparar a tens o com um valor definido como limiar sendo este valor pr definido e n o escolhido pelo usu rio por m pass vel de ser modificado no programa As condi es que ativam o processo de desligamento por subtens o temporizada s o duas e s o dadas a seguir como IF ULIPLC lt TN5927PLCLI 0 95 AND Aux01 1 AND ULIPLC gt TN5927PLCLI PercsubPLCLI THEN 138 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Esta condi o caracteriza uma subtens o temporizada ou seja uma subtens o considerada abaixo dos limites normais de opera o vezes causada por exemplo pela demora no tempo de energiza o de motores de grande porte por m n o conseguindo ser inferior subtens o definida como instant nea Portanto o que leva a atua o de um rel temporizado resultante de uma subtens o suave mas por um per odo de tempo considerado longo Este tempo
227. mportamento do sistema el trico perante as cargas escolheram se apenas tr s tipos de cargas diferentes para simula o um conjunto de cargas um gerador e um motor Quando acontece uma falha na carga quer seja por motivos el tricos ou mec nicos a mesma ser desacoplada do sistema atrav s do respectivo disjuntor ao qual estiver ligado no momento de conting ncia tentando evitar preju zo aos bays circunvizinhos e permitindo o funcionamento normal do restante da subesta o Ou seja partindo do princ pio de que h uma falta na carga L1 os bays L1 e Bay Auxiliar n o estar o aptos a serem manobrados em nenhuma circunst ncia at que a falta desapare a quer seja por motivos de religamento autom tico ou ap s atua o da Equipe de Manuten o Corretiva no campo da subesta o Responsabilidade esta que cabe ao operador da subesta o no pr prio local ou do COR Centro de Opera o Regional ou em seu defeito do COS Centro de Opera o do Sistema 128 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 4 6 Emuladores para implementa o da Prote o El trica do sistema Estes emuladores concentram se no pr prio software do sistema supervis rio Citect implementa o feita atrav s dos denominados arquivos Cicode do mesmo A filosofia de prote o adotada a prote o por bays assim quando acontecer alguma falta relativa aquele bay somente este isolado mantendo o resto do siste
228. mpreens o carinho e muito amor brindado durante esse tempo todo n o apenas nos bons momentos sen o nos lapsos de dificuldades que enfrentei e tamb m a toda grande fam lia Freitas pela confian a depositada AGRADECIMENTOS Antes de mais nada agrade o a Deus por ter me iluminado nas horas mais dif ceis e por ter encontrado nele a paz e a for a necess rias para impulsionar as minhas a es e decis es Ao Eng Luiz C Benante coordenador do Departamento de Engenharia de Pequenas Centrais Hidroel tricas PCH da Alstom Power Taubat pela compreens o espont nea recebida e o apoio assim como aos meus caros colegas de trabalho Claudemir Correia Tobias Pinheiro M rio Silva Carlos Eduardo Santos e Everton Carravieri Aos engenheiros S lvio F Coura e Eduardo C Pereira do Departamento de Engenharia de Pequenas Centrais Hidroel tricas da Alstom Power Taubat pelas suas orienta es e recomenda es efetuadas e aplicadas neste trabalho Ao Eng Maur cio Passaro pelas dicas dadas a respeito de programa o e simula es e pela amizade cultivada no curto per odo em que trabalhamos na Alstom Aos professores Luiz E dival de Souza e Edson Da Costa Bortoni pela constante boa vontade para orientarem o meu trabalho apoio e amizade semeadas durante esses anos Aos meus amigos do Departamento de Engenharia de Sistemas Alstom Power Abaet Correia Filho Adauto Hanaoka Jos Marins F bio Firmino Marcelo Mu oz Mara F
229. n a do sistema condi es podem ser impostas por exemplo no ngulo de tens o de barramento atrav s das linhas N veis de tens o dever o estar dentro de uma faixa de varia o aceit vel Quase todas as condi es acima poderiam ser expressas por equa es matem ticas mas como este assunto foge do escopo deste trabalho as mesmas n o ser o detalhadas Existem basicamente os seguintes estados operativos de um sistema el trico de pot ncia que s o exemplificados na seguinte figura ESTADO DE OPERA O NORMAL Controle Preventivo Controle de Recupera o ESTADO DE ESTADO DE OPERA O EM OPERA O EM PROCESSO RESTAURATIVO EMERG NCIA Controle de Emerg ncia Transi es resultantes de conting ncias Transi es resultantes de a es de controle Figura 3 1 Rela es entre Estados de Opera o de Sistemas de Pot ncia A Fig 3 1 mostra como os denominados estados de opera o interagem dentro de um sistema el trico onde normalmente opera no seu estado normal seguro Algumas conting ncias simples podem levar o sistema em uma regi o insegura entretanto controles preventivos adequados podem 56 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia trazer novamente regi o segura com certa tranquilidade S o relativamente raras as ocorr ncias que levam o sistema ao estado de emerg ncia geralmente causadas por conting ncias m ltiplas graves os denominados
230. nadas para cada tipo de dist rbio Com isso poder se destacar se algum dos dist rbios considerados acarretaria inseguran a Fun es de Seguran a mostrando o tipo de inseguran a tais como viola o dos limites de tens o e sobrecarga de componentes podem ser usadas para auxiliar na decis o dos controles que dever o ser iniciados Essa s rie de fun es de seguran a invariavelmente dar a necess ria assist ncia aos operadores para manter o sistema de pot ncia no estado preferido A seguir ser o citadas quatro aproxima es para avalia o de seguran a 59 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia a Avalia o por Operadores At h bem pouco tempo dispunha se somente de operadoras dos sistemas para poder avaliar a seguran a dos mesmos Muita responsabilidade para os operadores manterem o sistema o mais seguro poss vel Normalmente um operador aprende o comportamento do sistema pela experi ncia Consequentemente ele dever conhecer muito bem o sistema Para isso ele deve ter experi ncia necess ria o que implica muito tempo sendo uma grande desvantagem para sistemas que mudam rapidamente Posto este motivo pode se lan ar m o de computadores para avaliar o sistema e aliviar o operador de muitos problemas complexos b Avalia o por Fatores de Distribui o Algumas companhias concession rias est o utilizando o chamado m todo de fatores de distribui o para avaliar
231. nda de carga variam constantemente consequentemente o estado do sistema de pot ncia nunca est tico Por isso algum tipo de avalia o de seguran a ou an lise deve ser feito para verificar se o sistema est em uma regi o segura ou n o Poder o ser feitos ent o dois tipos de avalia es uma direta que poder revelar aos operadores a necessidade ou n o de controles mais estritos de forma a garantir o funcionamento do sistema no estado seguro de opera o e outra indireta de seguran a que poder auxiliar em muitas rotinas de opera o e planejamento os quais podem ser de vital import ncia aseguran a do sistema 14 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido EMERG NCIA Figura 1 1 Exemplifica o das reas de opera o definidas como Normal Emerg ncia e Recupera o Pelos motivos descritos acima qualquer esquema de avalia o de seguran a deve possuir certas caracter sticas que podem ser listadas como seguem Preciso Consistente R pido F cil implanta o Adapt vel a mudan as do sistema Custo razo vel Capaz de fornecer resultados que possam ser facilmente interpretados De modo a obter uma avalia o de seguran a de sistemas de pot ncia preciso e consistente as medidas das diversas vari veis obtidas devem ser exatas Em geral estas medi es n o s o muito precisas elas possuem um grau vari vel de imprecis o Entretanto estes desvios podem ser reduz
232. ndo houver uma diferen a superior a um determinado valor ajustado o rel ser sensibilizado e enviar o sinal de disparo para o disjuntor correspondente De forma a evitar desligamentos desnecess rios tais como os comentados acima e por causa do casamento incorreto de transformadores de corrente estes n o devem apresentar erros superiores a 20 at uma corrente correspondente a oito vezes a corrente do tape ao qual o rel est ligado A liga o do TC dever ser executada de forma que n o circule nenhuma corrente pela bobina de opera o Mantendo o objetivo de evitar interrup es intempestivas de um equipamento considerado de muita import ncia para o sistema el trico como o caso do transformador deve se empregar certa restri o aos rel s quando da ocorr ncia de faltas externas ao circuito permitindo se um ajuste mais sens vel e de maior rapidez em opera es de faltas internas por tal motivo as unidades de restri o BR 01 e BR 02 se ocupam da fun o de restringir correntes que n o sejam representativas de uma falta interna Estabelece se ent o uma porcentagem da corrente solicitada pela bobina de opera o como restri o imposta ao rel para vencer o conjugado resistente ou de restri o denominado normalmente de inclina o caracter stica e cujo valor pode variar de 15 a 50 Fig 3 38 Esta inclina o caracter stica aumenta quando o rel se aproxima do limite de opera o isto deve se ao efeit
233. nectar bloquear as fun es 27 59 ou ambas assim como a de cancelar essa fun o caso o usu rio desista de ativar o rel 132 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Gr fico 59 e Gr fico 27 Permitem a visualiza o dos gr ficos com os par metros selecionados pelo usu rio Estes gr ficos s o caracterizados de com acordo com os dados selecionados e os apresenta de forma linear devido a que o tipo de rel parametrizado neste caso de tempo definido Controle R5927L1 Leva ao usu rio p gina onde aparecem todas as fun es referentes a este rel e aquele bay Esta tela apresenta status do rel assim como os valores dos temporizadores bot es de comando para outras telas etc O mesmo ser oportunamente detalhado Informa es Apresenta as devidas caracter sticas inerentes tela apresentada em quest o e tamb m algumas dicas de como bem utiliz la 19 27 15 10 2002 Sjepsjelo is REL DE PROTE O DIGITAL SUBTENS O E SOBRETENS O PARAME IRIZA O R 924 47 PAR METROS DE AJUSTE FREQU NCIA 60 0 Hz TENS O NOMINAL 115 0 4 PAR METROS DE SUBTENS O PERCENTAGEH PERHITIDA STARTUP 85 0 UNIDADE TEMPORIZADA 00 00 01 s PAR METROS DE SOBRETENS O PERCENTAGEM PERMITIDA START UP 112 0 UNIDADE TEMPORIZADA 00 00 01 s 7 Par metro
234. ng ncia A curva combinada apresentada de maneira completa tal como mostrada na figura abaixo parte A e nela aparece uma parte da curva temporizada NORMALMENTE INVERSA com os seguintes valores Corrente de pick up temporizada 5 A Corrente de pick up instant nea 30 A Dial de Atua o 0 3 Dessa maneira resulta um m ltiplo instant neo de valor 6 portanto uma vez atingido este valor o comando de desligamento dado Como pode ser observado no segundo gr fico na parte B tem se que a curva apresenta um m ltiplo instant neo igual ou superior a 30 portanto deixando completa a amostra da curva caracter stica temporizada praticamente sem a restri o instant nea Embora n o apare a esta restri o existe e o m ltiplo instant neo atuar quando a condi o acima for satisfeita 147 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Figura 4 18 Amostra da curva NORMALMENTE INVERSA com restri o instant nea Start up da subesta o Consiste dos mesmo tipos de falta temporizada e instant nea com a diferen a de que a falta dada logo ap s o fechamento do disjuntor que alimenta as cargas Assim inicia se simula o seguindo todos os processos descritos acima para cada tipo de falta escolhida Neste ltimo caso tem se que a escolha deste tipo de falta deve ser feita previamente energiza o da subesta o de forma tal que o processo seja inici
235. nsagens EDIFACT Ent o pode se possuir a op o de gatilho da cadeia de processos EDI sobre a Internet ou atrav s de um VAN oferecendo maior seguran a recep es documentadas e respostas mais r pidas A maioria destes problemas com sistemas baseados em Intranet s o com padr es e estes talvez ser o resolvidos nos anos vindouros Durante este lapso de tempo a solu o ideal para muitas companhias uma que combina os poderes de ambos Fig 2 9 por exemplo entre o Notes correio eletr nico comercial como ferramenta de aplica es e a Web Davis M amp O Sullivan D 1 998 45 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia O RDBMS cont m partes de E informa es n mero de ordens detalhes pre os disponibilidade e assim por diante Firewall Servidor Servidor de Notes com Internotes HTTP 0 servidor extrai dados relacionados com o RDBMS O servidor ent o insere o dado dentro de documentos Notes convertendo os para HTML e colocando as p ginas dentro de um servidor Web Firewall Um dos quais serve para proteger Notes e o RDBMS Clientes Web vendo partes das informa es Figura 2 9 Incorporando a web dentro de sistemas de baseado em um Lotus Notes 2 5 Trabalhos Principais realizados no setor de Controle e Automa o de Sistemas El tricos Apresentado na Exposi o amp Confer ncia T amp D da IEEE Institute of Electronic and El
236. ntes cada vez mais superiores Nesta aplica o tem se que como o tempo n o efetivamente contabilizado o tempo de abertura depende da rapidez da contagem do somat rio do computador ou em seu defeito da velocidade de atua o do controlador l gico program vel Instant nea Atendendo o caso de uma sobrecorrente instant nea tem se que a opera o independe de qualquer contagem de tempo apenas depende da velocidade do processador que esteja enviando os respectivos comandos de desligamento e comandos paralelos tal como abertura de p ginas alarmes entre outros Basicamente a caracter stica de atua o do rel instant neo difere da do rel temporizado em rela o condi o de desligamento Esta condi o adv m da seguinte express o IF IL PLC gt Itape51PLCL1I AND Mnormal gt Multinst AND AuxDl 1 AND R511L1 0 THEN Dis01 0 R50L1 1 Isto obviamente que se o m ltiplo da corrente for superior ao m ltiplo instant neo um motivo mais do que suficiente para que o rel seja obrigado a desligar por m necess rio que o valor da corrente medida seja positiva e que o rel temporizado n o esteja atuado de forma tal a evitar um procedimento desnecess rio ou indevido a n o comprova o desta condi o necess ria Uma vez satisfeita esta condi o o rel ou o programa envia o comando de desligamento e outras a es de maneira tal que o operador seja avisado sobre a ocorr ncia de uma conti
237. nto e controle da subesta o prot tipo PowerNet Estas caracter sticas concentraram se na descri o dos seguintes dispositivos utilizados no desenvolvimento da subesta o PowerNet CLP Controlador L gico Program vel da GE FANUC 9070 GENIUS POWER TRAC GE e o Sistema de Supervis o Citect Vers o 5 31 Como pode ter sido observado apresentaram se as caracter sticas da prote o e as l gicas implementadas para os bays da carga L1 e do bay do transformador TF 01 Estes se mostraram para o objetivo desejado de treinamento educativo em sistemas de prote o el trica satisfat rios e dentro da expectativa planejada entretanto existem alguns ajustes a serem feitos que poder o eventualmente melhorar as atua es destes dispositivos de prote o que ser o detalhados como seguem gt Rel de Prote o El trica contra Subtens o e Sobretens o R5927L1 Este rel apresentou poucas desvantagens devido a sua simplicidade de opera o portanto a desvantagem encontrada refere se especificamente na sensibiliza o do contador implementado no programa de supervis o Citect este poderia vezes come ar a contagem de uma forma err nea induzindo um ligeiro atraso para uma implementa o real embora servindo de forma adequada como um rel de retaguarda Apesar de possuir uma ampla varia o de percentagem de subtens o e sobretens o este rel pode ser modificado por simples altera es no programa de controle do mesmo
238. ntos existem v rios n veis poss veis de profundidade e tempos de resposta dessas fun es assim como a possibilidade de incorporar v rias fun es avaliadas dependendo da rela o custo benef cio embutida Dessa maneira para obter uma melhor ou adequada filosofia de automa o a cada caso deve se efetuar um levantamento das fun es a serem automatizadas e correspondentes requisitos acompanhada da defini o de arquitetura de hardware e software utilizados e a an lise de compatibilidade dos m dulos para sua total integra o As fun es b sicas de um sistema digital de automa o s o as seguintes 97 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Fun o Monitora o Apresenta ao operador desenhos esquem ticos valores das medi es realizadas status dos disjuntores chaves e outros equipamentos tentando agir como um verdadeiro painel por m em v rias telas ou alguns computadores e substituindo um arm rio el trico As medidas s o obtidas a partir de transdutores UTR Unidades Transdutoras Remotas CLP Controlador L gico Program vel ou equipamentos dedicados transdu o digital conectados sa das anal gicas e Fun o Prote o Realizada por componentes aut nomos e redundantes devido import ncia e velocidades envolvidas Os rel s podem ser digitais ou convencionais eletromec nicos ou de estado s lido O sistema de supervis o somente monitora a opera o
239. nuten o 4 10 4 3 Simula o da Prote o de Sobrecorrente Start up Consiste das mesmas simula es acabadas de descrever com a diferen a de que as mesmas s ser o implementadas quando da energiza o da subesta o O principal requisito para a implementa o desta simula o que a configura o a ser definida seja feita de forma pr via energiza o da subesta o e que nenhuma outra simula o de start up esteja sendo configurada ao mesmo tempo Este ltimo requisito vale para todos as outras simula es independentemente do tipo em que sejam implementadas quer dizer em regime energizado ou no startup da subesta o A modo de exemplo de atua o do rel temporizado mostra se a Fig 4 30 em que s o apresentados os valores de falta 164 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 7 l l a i Rs 2201 j1770 2002 REL DE PROTE O DIGITAL DE SQBRECORRENTE INDICA O DE FAL TA FEIIPORZADA RIVST ET EARE elo psd em CORRENTE DE PICK UP DO REL O TEMPO PARA ATUA O DO REL NESSA A M LTIPLO DA CORRENTE DE TAPE HERE 11 TEMPO DEATUA O DO REL EEE i o N MERO DE CICLOS CONTAGEM EH 11 LINITE TEMPORAL DE FALTA ESRZH i TENPO DE ATUA O CALCULADO EES s a Gr fico F 51 Estado de Falta E ESSE NE Display the alarm summary page o Atua 51 1 Figura 4 30 Tela repre
240. nuten o Manuten o Preventiva ou quando menos se espera os mesmos param de funcionar ocasionado uma sobrecarga nos outros equipamentos mais pr ximos Portanto definem se os seguintes modos de opera o Normal Emerg ncia e Restaurativo Um SEP opera na maior parte do tempo no estado que denomina se de Normal regi o segura Algumas conting ncias simples podem lev lo para uma regi o insegura entretanto controles preventivos adequados podem conseguir reverter esta situa o e colocar o sistema numa regi o segura Dessa forma s o raras as ocorr ncias que levam o sistema ao estado de Emerg ncia geralmente causadas por conting ncias m ltiplas graves Por m quando isto acontece o sistema sofre um colapso que pode afetar uma grande parte o que requer a exist ncia de controles de emerg ncia e de recupera o para recompor o sistema e retorn lo denominada regi o segura Sendo assim um destes controles preventivos est o constitu dos pelo que denomina se de Seguran a do Sistema onde s o monitoradas as condi es em que o sistema est funcionando e mediante indicadores pode ser feita uma avalia o que ser descrita Sato F 2 002 1 7 Avalia o de Seguran a Sendo o objetivo principal atender satisfatoriamente a todos os consumidores essencial para o sistema de pot ncia permanecer numa regi o segura em todas as circunst ncias As condi es do meio ambiente como as condi es atmosf ricas e a dema
241. o 117 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia cumulativo de restri o da mola e da restri o el trica para rel s eletromec nicos Para o caso de rel s digitais este valor parametrizado em percentagem do valor da corrente nominal de opera o do equipamento OPERA O OPERA O RE BLOQUEIO Ipick up lop BLOQUEIO Irl i2 Ir a Sem Restri o b Com Restri o Figura 3 38 Caracter stica de Opera o e Bloqueio de um Rel Diferencial com respectivas restri es Este tipo de prote o pode ser empregada na prote o de transformadores de dois ou tr s enrolamentos em autotransformadores em barramentos de subesta o etc Na implementa o para a subesta o aplica se esta fun o ao transformador de for a TF 01 cujas caracter sticas ser o apresentadas no Cap tulo 5 Apresentam se a seguir algumas caracter sticas t cnicas gerais de alguns rel s existentes no mercado Descri o Valores Dispon veis 0 1 0 4 A 0 5 2 0 A Faixa de Ajuste do elemento temporizado 1 0 4 0 A 2 5 10 A 4 0 16 A 1 05 1 20 x Is Faixa de ajuste do elemento instant neo 2 0 10 0 x Is 4 0 20 0 x Is Consumo em opera o 13 W 0 1 1 0 Ts 0 2 2 0 s 0 3 3 0 s 0 4 5 0 s Faixas de Ajuste de temporiza o 1 0 10 Ts Resist ncia externa ohms a 0 Alimenta o auxiliar V PT E Tabe
242. o ANSI X 12 e o UN EDIFACT O ANSI X 12 um padr o americano ainda amplamente utilizado nos EUA O Com rcio e as Transa es est o definidas na 1509733 com escritas cobertas sobre 172 tipos de mensagens diferentes Estes tipos de mensagens cobrem pelo menos todas as estruturas conceb veis de transa es Basicamente uma mensagem EDIFACT tem sido constru da para todo documento de neg cios os quais podem ser impressos Usualmente o X 400 utilizado como um transportador para a mensagem enquanto o EDIFACT utilizado para estruturar a mensagem Conceitualmente o X 400 pode ser pensado como o envelope enquanto o EDIFACT como o conte do dentro da carta Outro ponto importante para notar sobre o VAN EDI que legalmente obrigat rio em muitos pa ses Isto 38 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia poss vel devido aos altos n veis de padroniza o e seguran a associadas com o sistema VAN EDI Uma transa o EDI por exemplo vezes muito mais seguro que uma assinatura pessoal 2 4 6 Software EDI O software EDI deve executar um n mero de fun es b sicas A Fig 2 7 ilustra como um sistema de software EDI poderia ser estruturado Como pode ser visto um sistema de software EDI compreende um n cleo conversor comunica es internas para a aplica o enlaces para a rede uma fun o de gerenciamento e recursos de entrada e sa da Mais sistemas de software EDI est o
243. o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Ajuste da Unidade Instant nea Esta unidade efetua sua atua o sem nenhum retardo de tempo intencional ou programado e depende somente da pr pria in rcia do dispositivo de prote o Sua equa o dada pela seguinte f rmula cs Ki KrxinrxK Onde Ics Corrente de Curto circuito Ki Constante do M ltiplo Instant neo Kr Constante de Multiplica o Variando de 1 a 2 em incrementos de 0 2 K Fatorde Sobrecarga permanente do rel geralmente de 1 a 1 2 Inr Corrente Nominal do rel A corrente de acionamento da unidade instant nea dada em m ltiplos da corrente ajustada para a unidade temporizada e Ajuste da Temporiza o Este ajuste depende do estudo de coordena o que se deseja com os demais dispositivos de prote o localizados a jusante ou montante do equipamento que quer se proteger com o objetivo de que a atua o seja na ordem do mais pr ximo da falta e caso este falhar o pr ximo rel dever atuar e assim por diante 3 9 2 Rel de Prote o contra Varia es de Subtens o e Sobretens o Fun o ANSI 27 59 Estes rel s geralmente possuem duas unidades de prote o quer seja eletromec nico quer seja est tico que s o definidas como e Unidade de sobretens o temporizada e Unidade de subtens o temporizada Nas unidades eletromec nicas se apresentam com discos de indu o e em unidades monof sicas e extra veis Exi
244. o ODBC servidor condescendente da Internet por exemplo o Assistente de Base de Dados Intranet e A capacidade para adicionar para uma base de dados desde uma p gina web Isto pode tamb m ser bem sucedido em v rios modos pensar talvez o melhor seja usar J ava para manusear as conex es da base de dados isto toma sem press o para o servidor A habilidade para escrever para uma base de dados permite aplica es por exemplo caixa de sugest es projeto de foros ordena o de produtos internos submiss o de l minas de tempo aplica es para servi os internos etc Este n vel de intera o faz a Intranet muito mais interessante e mais utilizada para o usu rio 42 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia e A capacidade de adicionar para a Intranet tendo um conjunto de p ginas web que se tenha direito a mudar A nova faixa de browsers por exemplo Netscape Navigator Gold 3 0 tem embutido ferramentas autorizadas somente que pode ser editado e escrito qualquer p gina da web em um formato WYSIWYG Se possuir os direitos por exemplo se estiver envolvido em um certo projeto em alto n vel poder ter acesso a mudar o conte do daquele projeto da p gina web a partir do seu browser e A facilidade de novos grupos Todos os browsers tem novos pacotes embutidos e Discuss o de grupos dentro de v rios resultados e problemas s o um m todo provado de efetivos recursos e acertando o problema
245. o com o religamento autom tico ou acionamento manual daquele equipamento ou quando da escolha de uma falta permanente ap s a confirma o da Equipe de Manuten o que o equipamento encontra se liberado para seu religamento 3 1 3 3 Transfer ncia da Prote o para o bay do Barramento Auxiliar ou de Paralelo Proposta A subesta o PowerNet tal como mostrada no Diagrama Unifilar Geral dotada de duas barras principais e uma de transfer ncia n o estar provida inicialmente de uma chave denominada de chave de transfer ncia da prote o feita a partir do bay da carga L1 para o barramento auxiliar Este ser um dos itens a serem propostos como poss veis trabalhos a serem implementados nesta subesta o Fazendo uma descri o breve desta chave tem se que a mesma possui tr s posi es que s o NORMAL INTERMEDI RIA e TRANSFERIDA A posi o NORMAL indica que a prote o est supervisionando a prote o el trica implementada 59 27 50 e 51 podendo serem outras no futuro atuando diretamente no disjuntor D52L1 Na posi o INTERMEDI RIA a prote o pode atuar tanto no disjuntor D52L1 como no disjuntor D52BP e finalmente na posi o TRANSFERIDA a prote o somente atua no disjuntor D52BP devido a que o disjuntor D52L1 encontra se agora desligado e isolado do resto da subesta o Existem condicionamentos para a utiliza o deste barramento auxiliar Um deles que o mesmo seja utilizado para a substitui
246. o contra varia es de tens o 162 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o STATUS SIMULA O Sem Simula o TIPO DE SUBTENS O N o escolhido TIPO DE SOBRETENS O N o escolhido S TIPO DE SOBRECORI Sobrecorrente Tempa TENS O CORRENTE POT NCIA ATIVA Y 160 200 150 200 Y 100 20 a s0 Escolha o Tipo de Sobrecorrente Mo DE go Temporizada Instant nea Start up N o definido 1 Simular Subtens o Simular Sobretens o Simular Sahranamentel imula o de Sobrecorrente em LI Gjejolejo s SUBTENS O SOBRECORRENTE Unifilar Menu Principal EH Controle R5927L1 Controle R5051L1 o Dados Adicionais Figura 4 29 Apresenta o da janela de op es para Simula es de Sobrecorrente Tiro ESPECIFICADO Indutivo FATOR DE POT NCIA 0 80 ACIONAMENTO MEC NICO Manual tela1 Carga_L1 Nas simula es de faltas Temporizada e Instant nea solicita se o valor do m ltiplo de corrente com o qual deseja se efetuar a respectiva simula o sendo este requisito imprescind vel para a simula o devido a que o mesmo deve possuir uma refer ncia Assim as poss veis combina es de m ltiplos que podem ser solicitados s o M ltiplos da Corrente de Falta M ltiplos da Corrente de Falta Condi o Temporizada Condi o Ins
247. o de providenciar protocolos de comunica o que as empresas poderiam seguir para assegurar que seus computadores se comunicassem A funcionalidade do EDI consiste de tr s partes componentes os quais s o necess rios para algum sistema de comunica es da cadeia de supridores e Q link de comunica es que permitem mensagens serem transmitidas e Protocolos padr es para transportar esta comunica o e Software para converter desde sistemas propriet rios para os protocolos padr es Cada um destes tr s elementos fundamental para a descri o do EDI 2 4 4 O Link de Comunica o As op es de enlace de comunica es para a implementa o de um sistema EDI pode ser resumido como segue e Meio f sico Os dados podem ser salvos em um disco e colocados para seu destino Isto eliminaria alguns dos erros da entrada de dados mas poucos para auxiliar a condu o dos problemas de tempo 36 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Redes P blicas de Telefones Chaveados Uma rede telef nica p blica pode ser usada para enviar os dados via link modem fax voz Linhas Dedicadas Esta mais cara mas um link de comunica o altamente seguro Isto tamb m permite uma comunica o mais r pida e segura com as restri es de comprimento de banda sob o controle dos parceiros E DI Correio X 400 Este um sistema de envio alternativo para o familiar e mail da Internet O mesmo foi design
248. o e a falta persistir o disjuntor ser desligado e a equipe de Manuten o Corretiva entrar em campo para verificar e eliminar a causa da falha Caso contr rio isto se a falta for tempor ria o sistema restabelecer a energia no bay numa nica tentativa de religamento por outro lado o rel continuar sua fun o de supervis o at que o rel verifique outra falta ou at que o mesmo seja desconectado pelo pr prio usu rio ou com o desligamento do sistema supervis rio A equipe de Manuten o Corretiva comunicar sala de controle o momento oportuno para o religamento do disjuntor uma vez corrigida a causa da falta neste bay Enquanto isto ocorre nenhum comando de manuten o dos outros bays pode ser efetuado e fica sob responsabilidade do operador a n o energiza o do bay enquanto durarem os trabalhos de manuten o corretiva Ap s o t rmino 131 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o destes trabalhos e a retirada da equipe do campo da subesta o o operador d o comando de religamento do bay reiniciando o ciclo de opera o e prote o Cabe mencionar que o bay n o ser religado em momento algum enquanto o rel que o protege estiver em estado ativo 4 9 Algoritmos dos respectivos rel s para a Prote o El trica via Sistema Supervis rio Os algoritmos que ser o descritos a seguir explanar o o conceito que existe referente a cada tipo de prote o imple
249. o estabelecimento de uma comunidade EDI Isso dif cil por exemplo para uma fonte exaustiva de fornecedores EDI ou um sistema adverso a ser estabelecido Finalmente apesar da possibilidade para conectar a outras redes tais conex es possuem altos custos associados Em suma pode ser dif cil manter certos servi os por exemplo Correio X 400 atrav s de uma rede de transmiss o que n o os suporta Pode ser enfatizado entretanto que at mesmo se os VAN s podem ser substitu dos pela Internet uma parte ampla dos provedores dos servi os VAN bastante utilizados tornam se provedores que ajudam as companhias a migrar para o EDI em primeiro lugar Independentemente do desenvolvimento ou evolu o da Internet antecipa se que estes provedores manter o uma regra preferencial na implanta o E DI 2 4 5 Padr es de Mensagem EDI Quando se utilizam comunica es eletr nicas n o necess rio que parceiros comerciais utilizem id nticos sistemas de processamentos de documentos Este o caso do EDI Quando um parceiro comercial envia um documento o software tradutor EDI converte o formato propriet rio dentro de um acordo sobre o padr o Quando o segundo parceiro recebe o documento o software tradutor EDI automaticamente muda o formato padr o dentro do formato propriet rio do seu pr prio software de processamento de documento Mas como s o definidos estes padr es sobre um acordo Correntemente os dois maiores padr es EDI globais s
250. o falta trif sica fase fase ou fase terra sendo este ltimo tipo de falta mais comum na maioria dos sistemas el tricos existentes Para o caso do prot tipo simulada uma falta em qualquer um dos barramentos e dessa forma o rel parametrizado para atuar perante o defeito dar o comando para o desligamento do respectivo barramento atrav s dos seus disjuntores por m previamente ser feita a transfer ncia da carga que estava conectada a este barramento para o outro sem defeitos com o que se evita a interrup o no fornecimento de energia el trica Na transi o entre o momento de falta e a transfer ncia da carga para o outro barramento existe um lapso de tempo pequeno em que o fornecimento interrompido por m o usu rio final acaba n o percebendo este desligamento tempor rio e evitando dessa forma uma interrup o por um per odo mais longo Este caso de interrup o tempor ria acontece quando existe uma falta na carga e durante a opera o denominada de Normal tornando se necess rio este pequeno per odo de tempo em que os barramentos poderiam ocasionar um curto circuito entre as barras 4 5 3 Bay das Cargas As cargas podem ser divididas em v rios tipos isto dependendo do tipo e dos par metros com os quais dever o ser simulados a resposta do rel ter de certa forma uma aplica o diferente Para n o acarretar em uma maior complexidade do sistema o que consequentemente levaria a um estudo mais profundo do co
251. o mercado de energia para outras empresas o que as faria mais competitivas utilizando recursos tecnol gicos avan ados e atuais tais como a Internet 4 2 Objetivos do trabalho a ser implementado Com o intuito de continuar o trabalho efetuado no Laborat rio do GAI UNIFEI Grupo de Automa o e Inform tica Industrial da Universidade Federal de Itajub realizado pelos engenheiros Alexandre R Aoki atual professor da UNIFEI e Anderson M Dutra ambos formados em engenharia el trica pela UNIFEI em 1 996 e com a orienta o do professor Marconi P B de Menezes DON Departamento de Eletr nica da UNIFEI 1 996 adota se o sistema automatizado de controle e 121 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o supervis o de manobras em subesta es el tricas SE s implementado em um prot tipo de subesta o como base de in cio deste trabalho O objetivo consiste em utilizar o prot tipo mencionado para monitorar dados da subesta o e atrav s de um sistema supervis rio permitir a disponibiliza o de dados telas de supervis o e controle curvas caracter sticas imagens entre outros via Internet com o determinado fim de apresent los e informar a operadores engenheiros e pessoal envolvido neste setor das opera es de manobra de uma subesta o automatizada ou n o de maneira on line 4 3 Caracter sticas gerais do prot tipo e elementos componentes Este prot tipo utiliza um
252. o mostrando os dados principais de uma subesta o digitalizada para uma usina hidr ulica COMANDOS BARRAGEM kya DA G Diguntar do matar 2 VAC Diqunior des matar 1 0A Hode des Gpeca o da Horta s Ar Hodo ds Qgesa o da Dorda 1 s UAC Figura 3 25 Diagrama unifilar de supervis o de uma subesta o digitalizada utilizando recursos da GE l 3 6 3 Algumas T cnicas empregadas na automa o de sistemas el tricos Para automatizar sistemas sejam estes industriais mec nicos hidr ulicos ou de pot ncia exige se o uso de t cnicas comprovadas de supervis o e controle Existem v rios tipos por m classificam se em dois grandes grupos centralizado e distribu do A complexidade de um sistema digital a ser implementado em uma subesta o el trica depende do tamanho e das fun es que esta deva exercer Com o advento de novas tecnologias como transformadores de corrente tens o pticos sensores e transdutores inteligentes a concep o destes sistemas ter uma certa varia o Um sistema que pode ser considerado como completo e aplic vel a grandes sistemas e por conseq ncia a importantes subesta es de grande porte o seguinte 93 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia SUBSISTEMA CONTROLE DE IHM SUBSISTEMA SUBSISTEMA DE OPERA O DE DADOS HIST RICOS Figura 3 26 Sistema digital modelo para uma subesta o de grande porte Este
253. objetivo a opera o dos sistemas de pot ncia envolve muitos estudos interrelacionados Esses estudos incluem e Estudos de fluxo de carga Load Flow e Estudos de estabilidade e An lise de Conting ncias e Despacho econ mico e Escolha adequada das m quinas a serem colocadas em servi os e Planejamento de manuten o e Requisitos de seguran a e reserva flutuante e Controle de carga e frequ ncia e Previs o de cargas e Sensibilidades 55 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Um sistema de pot ncia consiste em um n mero de n s ou barramentos os quais est o interligados por linhas Conectadas a alguns barramentos est o as unidades geradoras enquanto que em outros est o as cargas componentes tais como transformadores e condensadores que podem ser encontrados igualmente em alguns barramentos Pot ncia transferida de n para n atrav s de linhas de conex o Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 O fluxo de pot ncia estritamente governado pelas equa es do sistema el trico O modelo padr o de fluxo depende principalmente da carga da distribui o da gera o e da configura o da rede A quantidade de pot ncia gerada por cada unidade condicionada pela sua capacidade A quantidade de pot ncia que cada linha pode transferir limitada pelas suas caracter sticas o mesmo acontecendo com cada transformador Com o objetivo de estudar a segura
254. odos os comandos de supervis o dos rel s que consiste em obrigar ao usu rio a previamente parametrizar estes dispositivos de prote o quer seja com as caracter sticas particulares ou na escolha default antes de efetuar o comando de supervis o propriamente dito que permite a energiza o da subesta o automaticamente ap s o pulso de Start up Para o caso espec fico da carga L1 al m de fazer a parametriza o o programa exige que sejam fornecidos dados adicionais da carga tais como tipo de carga indutivo ou capacitivo fator de pot ncia e modo de acionamento mec nico Autom tico ou Manual Com a energiza o efetivada pode se partir para as simula es em regime permanente por m pode ser configurada tamb m uma simula o no Start up da subesta o caso assim o usu rio o desejar O acesso tela de controle destas simula es encontra se na p gina denominada de Carga L1 Fig 4 27 qual pode se ter acesso atrav s da tela do Diagrama Unifilar Geral ou atrav s do cone do motor que representa a carga Ji 21 54 17710 2002 DO FM STATUS SIMULA O Sem Simula o Simular Subtens o TIPO DE SUBTENS O N o escolhido Simular Sobretens o TIPO DE SOBRETENS O E x Simular Sobrecorrente N o escolhido Franaka TIPO DE SOBRECORRENTE Sem simular Gr fico da Carga TIPO DE CONTING NCIA E N o definido Cancelar Simula o Bene DARA EA i i
255. odos os resultados numa transa o para EDI O mesmo providencia ambas infra estruturas de informa es e a intelig ncia requerida para se relacionar com sistemas para o mundo EDI A Fig 2 6 ilustra como um t pico provedor VAN utilizado em t pico processo de ordens EDI entre duas companhias Davis M amp O Sullivan D 1 998 Manufatura l i e Ordens de Pagamento e Desligamentos Entrada EDI e Reconhecimento de Ordens SP l i N e Desligamentos Fornecedores 37 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Figura 2 6 Um t pico relacionamento EDI e o ciclo de ordem O provedor VAN conecta ambas companhias e providencia um software de protocolo de comunica o Em retorno cargas para as companhias conectadas podem ser quase alta O sistema VAN possui as seguintes vantagens e F cil conectividade e Menos recursos de gerenciamento e Flexibilidade para expans o e Transi o para EDI s menos complexos e Protocolos de comunica o correspondendo perfeitamente Estas vantagens podem ser pesadas novamente a partir das seguintes desvantagens e Custos relativamente altos e Fator limitador dentro da comunidade e Ponte limitada entre redes Os custos do EDI baseado no VAN s o vezes muito grandes para pequenas e m dias empresas o que define a maioria dos fornecedores em uma rede de cadeia fornecedora Ambos os altos custos e a natureza da localiza o da VAN dificultam
256. olador L gico Program vel PLC 2 1 3 7 Principais aplica es em Automa o de Subesta es A GE Harris oferece abrange uma variedade consider vel de aplica es em automa o de subesta es Esta variedade pode satisfazer os requerimentos necess rios para a automa o de subesta es tais como Acumulador Frio Sele o de Frequ ncia Autom tica Controle de Tens o Autom tico Controlador de Banco de Capacitores Sistema de Reporte de Carga Corte Seletivo de Cargas PID Controle de Loop Fechado Controlador ProLogic Goft Programmable Logic Controller Detec o de Balanceamento Trif sico entre outros DDS DS 54 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia CAP TULO II 2 3 FILOSOFIA DE AUTOMA O SUPERVIS O E PROTE O DE SUBESTA ES Os arranjos t picos de subesta es el tricas ser o objetivo deste cap tulo adicionalmente configura es de barras equipamentos de manobra sistemas de medi o e algumas opera es necess rias opera o e prote o do sistema Algumas subesta es convencionais possuem algumas fun es automatizadas como comando de disjuntores comandos de abertura fechamento de chaves seccionadoras e intertravamentos na opera o de equipamentos fun es estas via rel s Com os sistemas digitais estas fun es e outras realizam se atrav s de equipamentos como microprocessadores e l gica estabelecida em softwares n o trazendo no
257. oma o em tempo cr tico possui uma direta intera o com qualquer componente usando uma configura o par a par ou cliente servidor dentro da rede LAN Este sistema apresenta uma especialidade em rela o Interface Gr fica de Usu rio GUI Graphical User Interface de Subesta o denominada de Power Link este funciona dentro de plataformas de computador baseados em processadores Intel usando Windows NT Possui gr ficos avan ados gr ficos de tend ncias alarmes e manuseio de eventos poss vel adicionar v rias interfaces de base de dados permitindo ao usu rio integrar informa o hist rica da subesta o Utilizando se um software WebClient propriedade GE o usu rio pode ter acesso remoto subesta o atrav s de redes Internet ou Intranet 2 1 3 5 Fam lia de Produtos oferecidos pela GE e Produtos da classe D20 Possui como caracter sticas mais relevantes as seguintes Arquitetura distribu da aberta Plataforma de Automa o de Subesta o distribu da para a ind stria concession ria el trica Gerenciamento e Controle de dados entre componentes de campo local remoto Monitoramento controle automa o e comunica es de subesta es de distribui o de pequeno porte e at plantas de gera o D20 S D20 C Painel Monitor de Dados D20 A D20 M Harris D10 D20 K D20 AC Harris D200 Tabela 2 4 Produtos da GE Harris classificados como D20 53 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa
258. omunica es de computadores a Organiza o Internacional de Padr es desenvolveu a arquitetura Interconex o de Sistemas Abertos referidos como a arquitetura de 7 camadas ISO OSI Esta arquitetura especifica sete camadas de interfaces e protocolos para interc mbio de dados entre dois locais de comunica o numa rede de computadores Este o mais fundamental protocolo de comunica o poss vel e um ponto inicial cr tico para qualquer discuss o de tecnologias vinculadas O modelo ISO OSI descreve comunica o computacional servi os e protocolos sem assumir as linguagens de programa o concernentes sistemas de opera o aplica o e de interfaces de usu rio O modelo simplesmente um modo de organiza o do conhecimento e providenciar a base comum para discuss o e defini o O modelo ISO OSI um modelo hierarquicamente encamado com cada camada providenciando certamente servi os e chamadas sobre os servi os de outras camadas imediatamente acima ou abaixo dela Poderia ser notada que a arquitetura ISO OSI muito usada quando do projeto em sistemas de informa o integrada mas insuficiente quando da realiza o em sistemas de informa o distribu dos V rios padr es de comunica o industrial t m sido baseados dentro do ISO OSI incluindo os protocolos MAP Manufacturing Automation Protocol e o MMS Manufacturing Messaging Services Ele dividido em duas reas EDI Electronic Data Interchange e a Internet Davi
259. ontrole de Subesta es de Energia UAC concentram seus dados em um processador de comunica o que os envia ao sistema central Por outro lado existem outras alternativas que se apresentam como PROCESSADOR rel s Rede token SOE sequ ncia de eventos UAC vari veis lentas a Rel s em redes separadas b Com separa o das entradas digitais r pidas SOE e lentas UAC DIS UNTOR 4 UAC bay 1 bay n c Esquema de prote o convencional d Separa o de rel e UAC ligados ao sistema central Figura 3 28 Outras configura es do sistema de aquisi o de dados e interface com o processo Para sistemas operacionais n o obrigat ria a utiliza o do UNIX outros como OS 2 Windows NT ou eventualmente o DOS podem ser usados dependendo a sua escolha do tamanho do sistema Sendo ultimamente muito aplicadas as PCH s Pequenas Centrais Hidrel tricas as dimens es das subesta es associadas a estas tamb m s o relativamente pequenas podendo possuir as seguintes configura es Comunica o Serial UAC a Micro e UAC para pequenas subesta es b V rias UAC e baixa flexibilidade de opera o 95 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia a Para outros sistemas UAC c Esquema para subesta es de porte m dio d Diagrama t pico de subesta o desassistida Figura 3 29 Poss veis esquemas alternativos de sistemas para subesta es de pequeno e
260. oquear e desbloquear esta fun o Devido a que o rel s possui uma fun o a op o bloquear equivalente de desconectar Gr fico 87 Apresenta o gr fico desta fun o com os par metros de entrada do rel Este gr fico apresenta a percentagem de corrente de opera o do rel em 3 regi es e possui dois eixos na vertical corresponde corrente diferencial Id e na horizontal corrente restritiva A primeira regi o limitada pela corrente diferencial que indica o valor da corrente de opera o percentagem de corrente nominal e pela corrente restritiva o ponto de declividade da regi o 2 A segunda regi o limitada na corrente diferencial pelo produto da diferen a entre as correntes da regi o 2 pela regi o 1 vezes o ngulo de declividade da regi o 1 Analogamente a terceira regi o limitada na corrente diferencial pelo produto da diferen a entre as correntes da regi o 3 pela regi o 2 vezes o ngulo de declividade da regi o 2 Controle R87L1 Este controle consiste em uma tela que apresenta dados do rel em quest o informa es sobre os par metros selecionados links para outras telas de supervis o assim como status dos dados e par metros do rel em rela o a se estes est o atualizados ou n o se existem erros nos dados dos par metros etc 149 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Informa es Cont m informa es sobre a tela de super
261. or 5 e 8 rela o de 40 por 5 se escolhe se um m ltiplo entre 1 2 2 4 3 4 at 7 9 o rel aceitar efetuar a simula o caso contr rio emitir uma mensagem informando ao usu rio que o m ltiplo escolhido encontra se incorreto e n o efetuar a simula o Uma falta do tipo Sobrecorrente Temporizada Permanente acontece de igual maneira que uma falta do tipo tempor ria sendo que a diferen a encontra se na reincid ncia deste tipo de falta o que obrigaria novamente ainterven o da Equipe de Manuten o em campo 4 10 4 22 Simula o da Prote o de Sobrecorrente Instant nea ou fun o 50 A simula o da prote o de Sobrecorrente Instant nea Tempor ria assemelha se ao seu correspondente temporizado por m o valor do m ltiplo escolhido ser ou dever no m nimo ser igual ou superior ao valor parametrizado como o m ltiplo Instant neo que consiste na rela o entre o valor da corrente fornecida como instant nea e a corrente de opera o Por exemplo se a corrente de opera o escolhida for 4 A e definir se o valor da corrente instant nea como de 32 A o m ltiplo de atua o instant nea ser de 8 Portanto qualquer valor superior ou igual a este far com que o rel atue imediatamente Para o caso de uma Sobrecorrente Instant nea Permanente tal como nos casos anteriores a falta reaparece e desliga se o respectivo disjuntor e bay para a correspondente verifica o atrav s da Equipe de Ma
262. ormance do programa devido ao uso paralelo de v rios loops executados para efeitos de supervis o da prote o Caso o rendimento seja reduzido talvez sejam necess rios outros tipos de programa o com o objetivo de manter precisos os tempos de atua o e para n o se afastar do objetivo que se baseia no treinamento em reas de prote o el trica Em um modo de vis o global do presente trabalho pode se dizer que a implementa o feita apresentou resultados positivos que poder o servir de base ou refer ncia para outras aplica es dentro do setor el trico objetivando sempre um modelo que possa ser aprimorado e melhorado na medida do avan o e das condi es poss veis de executar Finalmente neste cap tulo Conclus es e Sugest es apresentaram se as conclus es referentes a cada um dos cap tulos desenvolvidos e fazendo se as devidas sugest es e autocriticas cab veis e correspondentes para cada caso Como indicado no primeiro cap tulo a seguir ser o apresentadas as propostas de prov veis implementa es indicando as respectivas reas de poss vel explora o para complementar melhorar e aperfei oar o trabalho implementado 5 2 Implementa es para Sistemas de Automa o Poder o ser realizados trabalhos em rela o a automa o de fun es como acionamentos de mecanismos para chaves seccionadoras e demais disjuntores os quais n o foram implementados nos bays da carga L2 Bay dos Barramentos Automa o de
263. os Azevedo G P de amp Feij B e Costa M 10 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido 1 2 Primeira Gera o de Centros de Controle Informatizada Tradicional Em torno da d cada de 70 a rela o custo benef cio tornou se aceit vel surgindo ent o a primeira gera o de centros de controle informatizados cuja arquitetura baseou se nos recursos dispon veis na poca As principais caracter sticas destes centros do tipo mainframe centralizados eram o alto custo de aquisi o e manuten o e capacidade de processamento muito pequeno se comparado aos equipamentos atuais Portanto seu uso restringia se aos centros estrat gicos e principais Devido a esta ltima caracter stica tornava se necess rio a m xima otimiza o das caracter sticas particulares de cada equipamento e do sistema operacional Apesar de todas estas limita es conseguiu se com sucesso uma profunda interliga o entre todos esses componentes o que permitiu avan os significativos e de qualidade na rea de supervis o e controle Por m com o passar dos anos a r pida evolu o da inform tica tornou obsoletos os equipamentos e softwares destes centros de controle sendo que a pr pria din mica do mercado os eliminou e junto a eles uma grande parte dos fornecedores E somando se o agravante da profunda interliga o entre tais componentes impedia a evolu o ou at mesmo sua substitui o Dessa maneira
264. ou Sobretens o em um bay gen rico Para a simula o de uma falta sem que esta ocorra eletricamente disp e se de um programa que l a base de dados de acordo com o tipo de falta que o usu rio deseja simular Dessa maneira o programa diminui ou aumenta gradualmente a tens o ou corrente at o rel atuar e comandar o disjuntor respectivo para isolar o bay desta falta Existem 4 tipos de faltas que podem ser simuladas em um determinado bay e para um caso de subtens o s o estas Falta Tempor ria Este tipo de falta pode ser Temporizada ou Instant nea isto uma subtens o sobretens o que supera o valor de temporiza o isto o m nimo m ximo daquele valor parametrizado pelo usu rio para o caso por m ap s um determinado per odo de tempo a tens o volta a assumir seus valores nominais em outros pontos do sistema O disjuntor possui um sistema de religamento que pode ser autom tico ou manual fazendo com que o disjuntor que estava desligado seja religado Sendo uma falta 130 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o classificada como tempor ria em uma tentativa seja autom tica ou manual o disjuntor restabelece a energia no bay e normaliza o fluxo de pot ncia Falta Tipo Permanente Esta falta corresponde a um tipo mais extremo isto a falta acontece o rel atua e ap s um determinado tempo de espera executa uma tentativa de religamento por m ap
265. outros protocolos ser o descritos mais adiante 2 4 8 3 O n vel de Recurso Este tamb m denominado de n vel de fonte de informa o Adiciona a informa o para as aplica es e providencia o conte do para a rede Tamb m envolve os m todos e procedimentos utilizados para organizar aquele dado exemplo disso inclui s tios na World Wide Web ou mais conhecida como Internet 41 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 4 8 4 O n vel de Uso O n vel de uso a camada que determina como utilizar os dados por completo onde est o e para onde os mesmos est o sendo colocados para usar E a camada de n vel do topo no qual o mesmo determina como as camadas abaixo delas podem ser configuradas Como s o as pessoas para encontrar informa o e por qu elas est o olhando para esta informa o Cada segmento de informa o deve ser um contexto espec fico e engrenado atrav s da tarefa em m os Desde uma perspectiva de empresa estendida permanece ent o muito trabalho a ser feito dentro do recurso e n veis de uso da Internet particularmente na rea de padr es de pr tica 2 4 9 Atuais e emergentes recursos utilizados pela Internet Mais e mais protocolos e recursos da Internet est o emergindo cada um novo adicionando se para a flexibilidade e pot ncia do meio de comunica o Quando um novo protocolo desenvolvido o mesmo incorporado dentro de um novo grupo de browsers qua
266. pamento dedicado esteja dentro do campo espec fico da falta e de forma tal que n o haja atua es indesej veis e nem retardo na atua o Por m do o ponto de vista did tico eliminam se certas an lises que fogem ao escopo deste trabalho e s o as seguintes an lise da corrente ponto a ponto e como consequ ncia 151 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o n o foi implementada a verifica o da polaridade das correntes e tamb m a da defasagem de fase Isto devido ao fato de que a obten o dos valores para a correta an lise feita atrav s de valores instant neos e n o eficazes tal como implementado Em primeira an lise e ap s a completa parametriza o obt m se a curva de atua o do rel isto as regi es de opera o e bloqueio em que esta fun o deve agir caracterizada pelos eixos de Id Corrente Diferencial e Ir Corrente Restritiva Assim a curva caracter stica divide se em 3 regi es a saber Slope Zero Slope Prim rio e Slope Secund rio Estas rampas servem de orienta o e indicam a fronteira entre as denominadas reas de opera o e de bloqueio O Slope Zero Fig 4 21 possui as seguintes fronteiras de bloqueio na vertical no eixo da corrente diferencial Id define se o valor percentual da corrente de opera o a denominada corrente de pick up isto qualquer valor acima deste valor constante resulta positivo
267. para a opera o desta fun o desde que na horizontal ou eixo da corrente restritiva esteja entre os valores nulo e ponto de joelho da rampa denominada de Slope Zero REL DIFERENCIAL 87 SLOPE INICIAL Figura 4 21 Slope Zero do Rel Diferencial 87 para a prote o de um equipamento Neste caso por exemplo escolheu se uma corrente nominal do rel de 5 A e uma percentagem de 20 para a corrente de pick up resultando em um valor constante de 1 A e delimitado pelo ponto de joelho do Slope Prim rio escolhida com um valor de 4 A Seguidamente qualquer valor de corrente que seja inferior aos 20 da corrente nominal ou em seu defeito inferior ou igual a 1 A o rel n o atuar pois estar dentro da regi o denominada de BLOQUEIO caso contr rio o rel entrar na regi o denominada de OPERA O e efetuar o comando de desligamento dos respectivos disjuntores que protegem o equipamento Semelhante ao caso anterior apresenta se o Slope Prim rio que juntamente com a primeira formam uma regi o menor de opera o ampliando a de bloqueio Portanto o limite da regi o de opera o passa a ser diferente de uma constante e o par metro do processo de atua o do rel agora n o depende apenas de um valor constante sen o de uma reta medida que o valor da corrente de restri o Ir aumentar a rea de bloqueio aumenta Logo para correntes diferenciais que sejam superiores ao valor de pi
268. para uma IF Id gt P1 AND Ir gt MR187PLCT1I 1I87NPLCTI AND Ir lt MR287PLCT1 I87NPLCT1I AND D SM01T1 1 THEN 152T1 1 AND D252T1 1 AND Bloq87T1 0 AND R87T1 1 IS1F_T1 IS1_T1 IS2F Tl IS2 T1 IdFPLCT1I IS1F T1 IS2F T1 IrFPLCT1I IS1F Tl IS2F T1 0 5 D152T1i O D252T1i O RIT1 1 Sleep 1 END ARA A ED Procedimento de atua o do rel 87 para uma sobrecorrente na rampa R2 IF Id gt P2 AND Ir gt MR287PLCT1 I87NPLCT1 AND Ir lt 300 AND D152T1 1 AND D252T1 1 AND Bloq87T1 0 AND SM01T1 1 THEN END Fim do ELSE END R87T1 1 IS1F Tl IS1 T1 IS2F Tl IS2 T1 IdFPLCT1 IS1F Tl IS2F T1 IrFPLCT1 IS1F Tl IS2F T1 0 5 D152T1 0 D252T1 0 R2T1 1 Sleep 1 END Fim do loop While loop Formread Digital R87T1 Par metro s atualizado s Corrija o s Message Mensagem PowerNet I R l de Prote o de R87T1 incorreto s ou n o novamente 48 S END Fim do loop Erros de par metros ou de atualiza o END MAIn Program NH 201 Anexo Il Linhas de programa o do sistema de prote o el trica da subesta o prot tipo PRIVATE INT FUNCTION Setar87 IF SWT87T1 0 AND Blog87T1i O THEN SWT87T1 1 DspError Rel R87T1i conectado e desbloqueado ELSE Beep 1 Message Mensagem PowerNet I Rel de Prote o Di
269. pera o para todas ou quaisquer fases tempos de retardo ajust veis permitir coordena o da prote o com outros dispositivos de prote o alarmes e dispositivos de bloqueios 1 13 1 Tipos de unidades e fun es caracter sticas aplic veis Existem dois tipos de unidades principais em um rel do tipo prote o contra varia es de tens o e estas s o as denominadas unidades temporizada e instant nea respectivamente A unidade temporizada tem por objetivo a vigil ncia constante do comportamento da tens o em fun o de uma temporiza o estipulada pelo usu rio e analisada previamente pelo pessoal de planejamento de uma empresa do setor de energia el trica Enquanto que uma unidade instant nea se encarrega de observar a ultrapassagem de valores de tens o limites Ambos devem agir quando os valores parametrizados s o superados e servem para reconhecimentos de limites superiores como inferiores As fun es caracter sticas al m dos tipos de unidades mencionadas s o caracterizadas como seguem e 27 Subtens o Temporizada e Instant nea e 59 Sobretens o Temporizada e Instant nea Embora seja poss vel obter todas as caracter sticas e fun es citadas acima nem todos os sistemas as utilizam dessa forma uma determinada fun o anula a atua o da outra e vice versa isto dependendo das necessidades que o pr prio sistema el trico exigir Seguidamente ser feita uma an lise geral dos conceitos desenvolvi
270. pica combina o do barramento singelo com seccionamento ao longo do mesmo podendo ser executado por um disjuntor com seccionadora longitudinal denominado de barramento singelo com disjuntor de acoplamento longitudinal o que amplia a flexibilidade de opera o Curi M A e Negrisoli M M 1 990 amp J ardini J A 1 996 1 10 2 Barra Principal e de Transfer ncia ou Barramento Auxiliar Quando o requisito o de fornecimento cont nuo de energia el trica de determinados consumidores por exemplo durante a manuten o do disjuntor pode se optar pelo arranjo de uma combina o de barra principal com uma de transfer ncia Este arranjo permite a possibilidade de continuar alimentando uma determinada carga enquanto feita a manuten o de um disjuntor sem preju zo no fornecimento Logicamente que este arranjo por permitir essa possibilidade inclui mais equipamentos estruturas e outros controles que est o embutidos no seu custo mas que satisfaz a principal condi o exigida por este tipo de consumidor A conex o normal dos barramentos auxiliares ao barramento principal feita por interm dio de um disjuntor e oferece as seguintes vantagens adicionais e Livre possibilidade de manobra e Conex o de deriva es sem disjuntor e sem a utiliza o dos barramentos principais e Aumento de custos relativamente reduzido As aplica es deste tipo de barramentos mais comum nos seguintes casos e Pontos de rede que exija
271. po CONTROLADOR PROGRAMAVEL GE FANUC 90 70 i SISTEMA COM PROCESSO EL TRICO SISTEMA DE SUPERVIS O E CONTROLE CITECT Figura 4 2 Conex o dos equipamentos para supervis o e controle da subesta o prot tipo As caracter sticas dos m dulos de entrada e sa da do CP s o descritas como seguem o M dulo de entradas GFK 0379A ___ lt M dulo de sa das GFK 0384A 32 Pontos divididos em 4 grupos isolados de 8 pontos cada E E E E E Pontos com 8 deles isolados em forma de C e 2 grupos de 4 pontos Ee E ema e com l gica positivanegativa e chaves delle Capacidade de chaveamento de 2 A por ponto Filtro de SE selecion vel de 1 a 10 E e a fus vel e circuito RC snubber por ponto Uma entrada eme a como interrup o eme m de cabeamento de campo remov vel Tabela 4 1 Caracter sticas dos m dulos de entrada e sa da do CP GE FANUC 90 70 A placa de sa da do CP utiliza pontos de sa da a rel Com isso consegue se controlar as manobras das chaves que simulam a abertura ou fechamento das seccionadoras e disjuntores da subesta o prot tipo Souza L E de amp Vermaas L G 1 999 4 3 1 Controlador L gico Program vel CLP Um Controlador L gico Program vel CLP ou Controlador Program vel CP devido evolu o que estes equipamentos ganharam nos ltimos anos um equipamento industrial que possui entradas fornecidas por chaves e sensores anal gicos e digitais um programa arma
272. pot ncia de 0 95 Dessa forma os valores de tens o e corrente se mant m dentro da percentagem considerada como par metros admiss veis de opera o para a subesta o Quer dizer o valor da corrente se mant m abaixo do valor de 5 A para os transformadores de corrente e em torno do valor de 115 V para os transformadores de potencial O loop do processo mantido ativo o tempo todo em que o comando da chave de supervis o desta prote o SWT5927L1 estiver ativo Duas s o as condi es que ativam o processo de desligamento por subtens o sobretens o e estas se referem condi o de subtens o sobretens o instant nea e a temporizada Por m existe uma condi o que define se esta pode ser considerada como Instant nea ou Temporizada A condi o denominada de instant nea aquela que satisfaz a condi o dada abaixo e que tem como refer ncia a tens o nominal do rel vezes a percentagem escolhida pelo usu rio IF ULIPLC lt TN5927PLCLl PercsubPLCLI THE Esta condi o caracteriza uma subtens o instant nea ou seja uma subtens o considerada fora dos limites admiss veis de opera o que faz com que a tens o caia abruptamente o que caracteriza uma falta instant nea Assim este tipo de falta considera se como no gr fico a seguir TRANSIT RIO EST VEL FALTA ATUA O Figura 4 11 Comportamento do valor eficaz da tens o perante uma varia o instant nea de subtens o 136
273. que permitam a visualiza o de manobras praticadas normalmente em subesta es de energia el trica assim como a parametriza o destes equipamentos para o ensino de aulas pr ticas nos cursos de Engenharia El trica e Automa o aplicados na UNIFEI Universidade Federal de Itajub Utilizando se de um prot tipo instalado no Laborat rio de Sistemas de Automa o pertencente ao Grupo de Automa o e Inform tica Industrial juntamente com um Controlador L gico Program vel CLP da GE Fanuc 90 70 um sistema de supervis o Citect efetuou se a elabora o das respectivas telas de supervis o aplica o das manobras intertravamentos e programa o dos rel s de prote o cujos resultados ser o aqui expostos ABSTRACT In a modern society it is well known that the electrical energy turns in a preponderant factor and of fundamental importance for the people industries and for the national economy of a country at all and moreover for the world with the crescent globalization It is well known also that the loss of this input can result in great prejudices Nowadays the processes and switching of the systems responsible to generate transmit and distribute the electrical energy makes use of automation to accomplish some of this tasks in order to facilitate the work of operators in these areas This process sometimes are independent of the way as the energy is obtained as steam turbines gas wind hydraulics and others In some
274. r realizada estritamente de acordo com o planejamento do sistema el trico Em sistemas el tricos interligados como o caso do setor el trico brasileiro que possuem uma rede de distribui o secund ria a falta de uma subesta o de distribui o n o resulta em uma falta de alimenta o Para tais subesta es n o necess rio despender muito na sua constru o Por outro lado em redes radiais puras todos os consumidores ficariam simultaneamente sem energia quando a subesta o de alimenta o principal sair de servi o Deve se considerar ainda o fato da rede possuir circuitos singelos duplos ou at triplos como se mostrar no item 3 4 nas configura es de subesta es com maiores detalhes No caso de circuitos singelos a seguran a das subesta es alimentadoras deve ser particularmente considerada com a poss vel instala o de um barramento auxiliar Outros fatores que influenciam a escolha de diagrama de liga es s o e A possibilidade de divis o da rede por exemplo para reduzir a pot ncia de curto circuito e A possibilidade de rea o dos consumidores no caso de interrup o no fornecimento de energia el trica e A influ ncia m tua de consumidores em caso de flutua es de tens o subesta es acima de 30 kV e N mero de v rias altas tens es de alimenta o reguladas e n o reguladas assim como consumidores distantes subesta es acima de 30 kV Deve se lembrar que nem sempre os
275. ra as f cil aplica o Apresentam a vantagem de dispensar transformadores de prote o pois est o diretamente conectados ao circuito a ser protegido e tamb m por dispensarem fontes auxiliares que promovem o disparo do disjuntor Aponta se como desvantagem a manuten o preventiva como o caso dos rel s fluidomec nicos 112 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e A o Indireta Seu uso mais abrangente em instala es de m dio e grande portes e s o denominados vezes de rel s secund rios O custo destes rel s tamb m mais elevado porque precisam de transformadores redutores e fontes auxiliares de corrente continua mais utilizada ou de corrente alternada Seu emprego justificado para instala es que possuam transformadores com pot ncia igual ou superior a 2 MVA para 13 8 kV ou 5 MVA para 69 kV e ainda para motores com pot ncia superior a 500 CV T m como principal vantagem a de propiciar maior confiabilidade devido a o indireta e alimenta o auxiliar n o depender de fontes exclusivamente alternadas ajustes mais precisos e curvas de temporiza o bem mais definidas assim como unidades de atua o instant nea 3 9 Rel s de Prote o utilizados no sistema supervis rio PowerNet A implementa o b sica de tr s tipos de rel s de prote o el trica para o sistema supervis rio PowerNet foi considerada como condi o satisfat ria pa
276. ra o treinamento em rel s especificamente no que se refere sua parametriza o e modos de atua o assim como os resultados a serem obtidos perante uma falha no sistema Primeiramente alguns detalhes te ricos das respectivas fun es que estas representam dentro do padr o americano ANSI 3 9 1 Rel de Prote o de Sobrecorrente Fun o ANSI 50 51 O rel de sobrecorrente dotado geralmente mas nem sempre das unidades de Sobrecorrente Instant nea 50 e uma Unidade Temporizada 51 A unidade Instant nea ajustada para um valor elevado de corrente cujo valor sempre referido ao secund rio do TC utilizado no projeto por m s o de aplica o limitada por favorecer opera es intempestivas do sistema e de acordo com as seguintes causas principais e Corrente de magnetiza o elevada do transformador durante a sua energiza o eventualmente poder ser utilizado um Rel Diferencial e Satura o dos transformadores de corrente em diferentes n veis provocando correntes circulantes no circuito diferencial A principal caracter stica deste rel a de atuar quando um determinado valor de corrente superar o valor parametrizado e dessa forma enviar o comando de desligamento do disjuntor ao qual o circuito est conectado com o objetivo de evitar que a falta se expanda pelo sistema Como mencionado anteriormente o rel possui duas unidades uma Instant nea e outra Temporizada as quais funcionam da seguinte mane
277. ram crescendo na medida em que a eletr nica aprimorou se e embutiu se aos poucos dentro das fun es de prote o estabelecidas por outros tipos de mecanismos de acionamento e Sensibilidade De forma a atuar dentro de sua faixa de opera o e evitando opera es indevidas do mecanismo de atua o em tempos n o desejados e Rapidez Principalmente para evitar maiores danos ao sistema el trico ou ao equipamento que est querendo se proteger condicionando o ao menor tempo poss vel na condi o de defeito e Confiabilidade Neste aspecto os rel s devem ser extremamente confi veis j que de responsabilidade dos mesmos atuar em todas as condi es que o sistema el trico possa apresentar 1 12 2 Formas Construtivas S o v rias as formas construtivas que estes equipamentos foram tomando ao longo do tempo e da evolu o da tecnologia que lhes foi atribu da at os dias atuais Dentre eles destacam se as seguintes formas Fluidodin micos E letromec nicos De indu o T rmicos Eletr nicos entre outros Maiores detalhes sobre os aspectos construtivos e de acionamentos destes dispositivos de prote o ser o desenvolvidos em cap tulos posteriores 1 12 3 Causas Prov veis de Faltas de Sobrecorrente Algumas das causas que propiciam sobrecorrentes em um sistema el trico podem ser caracterizadas como e Corrente de magnetiza o elevada do transformador durante a sua energiza o eventualmente poder ser utilizado u
278. ransformador TF 01 estes servir o de refer ncia para os outros bays nos quais poder o ser implementadas estas prote es ou outras que se desejarem no futuro Assim ser o detalhadas algumas caracter sticas implementadas e mostradas algumas telas que foram implementadas e que s o apresentadas pelo sistema supervis rio Citect Outras caracter sticas e telas n o apresentadas no decorrer deste cap tulo ser o inclu das nos anexos colocadas no final do presente trabalho Previamente explana o de todas as prote es implementadas deve se mencionar o procedimento de como aceder telas de supervis o portanto estas telas ter o uma descri o para que o futuro usu rio ou os futuros usu rios deste sistema de supervis o possam utiliz lo sem maiores inconvenientes As prote es apresentadas a seguir ser o as mesmas descritas anteriormente por m apresentadas como se o leitor estivesse frente ao computador localizado no Laborat rio de Automa o de Sistemas El tricos da UNIFEI Universidade Federal de Itajub Caso existam alguns detalhes n o apresentados aqui os mesmos poder o ser esclarecidos em demonstra es pr ticas feitas no pr prio laborat rio 4 10 1 Introdu o ao ambiente PowerNet Subesta o prot tipo Com o objetivo did tico de mostrar como funciona uma subesta o logicamente de maneira aproximada prop e se esta implementa o para que sirva de m dulo did tico para o ensinamento do func
279. reduzindo horas despendidas nos servi os de comissionamento e coloca o em servi o 3 5 2 3 Principais Benef cios Como pode ter se observado com os custos bem inferiores em termos absolutos os sistemas digitais apresentam benef cios tanto para o sistema el trico a ser protegido e controlado tanto como para o analista o operador pontos estes sem par em sistemas convencionais Resumindo ent o apresentam se os benef cios destes sistemas tais como e Fun o de automonitoramento cont nuo e Redu o da estat stica de falhas devido pequena quantidade de cabos e equipamentos e Possibilidades de automatismos via software sem a necessidade de adicionar hardware e Oscilografias de faltas a partir de rel s digitais de prote o as quais podem ser armazenadas em mem ria de massa ou enviadas via modem para seus locais de an lise e Carga menor impostas a baterias de alimenta o de corrente cont nua e Personaliza o do sistema poss vel atrav s de parametriza o ou reparametriza o entre outros e Visualiza o de todas as grandezas supervisionadas de uma maneira simples e consistente atrav s de diagramas unifilares din micos coloridos lista de eventos alarmes todos estes personaliz veis e apresentados na tela de um microcomputador Marchetti N B amp Wochler W S 1 996 90 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 6 T cnicas utilizadas na Automa o de
280. res e isolar o dispositivo que est protegendo Bortoni E amp Edival L amp Osorio A 2 002 Rel s de Prote o Diferencial de Sobrecorrente ANSI 87 ESQUEMA T PICO DE MONTAGEM UNIFILAR Barramento A E quipam ento a ser protegido e Comunica o Figura 1 7 Esquema de prote o diferencial utilizando um rel digital Existem logicamente outros equipamentos de dedica o exclusiva para prote o em sistemas el tricos por m como seria muito abrangente e fora do escopo aqui estabelecido poder se observar outro dos tipos implementados 1 13 Rel de Prote o contra Varia es de Tens o Como tinha se mencionado anteriormente duas das principais grandezas el tricas s o a tens o e a corrente portanto como existem prote es contra sobrecorrentes existem tamb m prote es contra varia es de tens o Algumas das raz es que causam estas varia es de tens o dentro de um sistema el trico podem ser advindas de problemas de regula o de tens o varia es bruscas de cargas rejei es condi es de falta manobras indevidas entre outras Com o objetivo de obter uma prote o contra estas varia es existem alguns requisitos que dependem da aplica o que estas prote es precisam para agirem da melhor maneira poss vel e estas 23 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido podem ser citadas como medi es da tens o de linha ou de fase o
281. rias faixas de tens es utilizadas nos principais setores do SEP Esta enorme flexibilidade obtida gra as a equipamentos tais como transformadores e compensadores est ticos de alta efici ncia e grande confiabilidade O princ pio de funcionamento do transformador dado a partir da Fig 3 5 onde o circuito magn tico formado de chapas de a o sil cio enrolam se duas bobinas com N1 e N2 espiras respectivamente N cleo 2 V2 Fluxo Magn tico Figura 3 5 N cleo de um transformador de pot ncia Supondo que o fluxo circule apenas no circuito magn tico e desprezando se as resist ncias a tens o por espira ser constante e igual a seguinte rela o V1 V2 N1 N2 Analogamente desprezando se a relut ncia magn tica e as perdas do n cleo os amp re espiras dos dois enrolamentos ser o iguais rela o 11 12 N2 N1 Estas simples rela es bastante pr ximas das encontradas na pr tica mostram como poss vel transformar tens es e correntes e interligar dessa forma as v rias partes de um sistema el trico de transmiss o Classificam se os transformadores das subesta es de alta tens o de acordo com as fun es que os mesmos desempenham e Transformadores elevadores Encarregam se de elevar a tens o de gera o para a tens o de transmiss o e Transformadores de interliga o O pr prio nome o diz ocupam se em interligar partes do sistema de transmiss o e Transformadores
282. rica Apostila da Universidade Estadual de Campinas Departamento de Sistemas de Energia El trica Editado pela pr pria Unicamp Ano 2 002 SIEMENS Setor de Marketing na Internet da Siemens para seus produtos de automa o P gina da Internet constantemente atualizada Ano 1 999 Endere o na Internet http www siemens com SILVA FILHO M N DA Sistema de Gerenciamento de Informa es Informativo Operacional INFO OPR Tese de Mestrado apresentado na UNIFEI Ano 2 002 SILVA J M M amp J NIOR J A T LAC UFPR COPEL T cnicas de monitora o de subesta es isoladas a g s SF 6 Eletricidade Moderna Edi o do m s de J aneiro p ginas 120 129 Ano 1 998 176 Bibliografia utilizada na Integra o de Sistemas de Supervis o Prote o e Controle SOUZA L E de amp VERMAAS L G Automa o de Processos Industriais Apostila de disciplina ministrada na EFEI nos 8 e 9 per odos da gradua o Ano 1 999 TORRES G L amp SILVA A P IS A P 99 The International Conference on Intelligent System Application to Power Systems Proceedings Confer ncia Internacional sobre Aplica o de Sistemas inteligentes para Sistemas de Pot ncia patrocinado pela UNIFEI Rio de J aneiro Ano 1 999 WHITE S A Brief History of Computation P gina da Internet sobre uma breve resenha hist rica sobre o surgimento da Internet Ano 1 999 E mail swhite ox compsoc net WOLLENBBERG F amp WOOD AJ Power Generation Op
283. rminados circuitos em carga como reatores capacitores e geradores d Chaves de Aterramento R pido e Aterramento de componentes energizados do sistema em caso de defeito de reatores n o manobr veis ligados a linhas de transmiss o sem esquemas de prote o com transfer ncia de disparo ou em casos de linhas terminadas por transformadores sem disjuntores nos outros terminais de linha e para prote o de geradores contra sobretens es e auto excita o Estas chaves necessitam de tempos de opera o extremamente r pidos exigindo vezes o acionamento com o aux lio de explosivos sendo pouco utilizado em redes el tricas e por tal motivo este n o ser aprofundado 3 3 2 7 Disjuntores Estes equipamentos t m por principal objetivo a interrup o de correntes de falta t o rapidamente quanto poss vel de forma a limitar a um m nimo os prov veis danos causados aos equipamentos pelos curtos circuitos Al m de interromper correntes de falta os disjuntores Fig 3 9 devem interromper correntes nominais de carga correntes de magnetiza o de transformadores e reatores e as correntes capacitivas de bancos de capacitores e linhas em vazio Estes tamb m devem ser capazes de operar em circuitos el tricos n o s durante condi es normais de opera o de cargas quanto na presen a de curto circuito 71 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia E To E aram liad TES Misra
284. rmita uma maior confiabilidade Com o intuito de colaborar nesta empreitada de todos aqueles que se consideram profissionais a favor do uso da Ci ncia e do conhecimento para e em benef cio da humanidade e por que n o do nosso meio ambiente espera se que este trabalho tenha dado sua quota de participa o e que o mesmo possa servir de incentivo para os que ainda n o fazem parte desta comunidade mas que compartilham o mesmo anseio DD DAS 173 Bibliografia utilizada na Integra o de Sistemas de Supervis o Prote o e Controle REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS ABB AUTOMATION Setor de Marketing na Internet da companhia Asea Brown Boveri para seus produtos de automa o P gina da Intemet constantemente atualizada Endere o http www abb com Extensivo a automation AMJAD U Distributed Computing and Client Server Systems Livro da Editora Prentince Hall Prentince Hall Inc New J ersey Ano 1 993 AOKI A R Planejador Inteligente para o Restabelecimento de Subesta es El tricas Disserta o de Tese de Mestrado Ano 1 999 AOKI A R amp DUTRA A M amp Menezes M P B Sistema Automatizado de Controle de Manobras e Supervis o de Subesta es El tricas Um Prot tipo Did tico Artigo informativo apresentado no ISA SHOW 97 Ano 1 997 AOKI A R amp DUTRA A M Sistema Automatizado de Controle de Manobras e Supervis o de Subesta es El tricas Artigo dos anais dos trabalhos de diploma dos formandos de
285. ro caso o de sobretens o nos secund rios de TC s Apesar de que o valor das tens es induzidas nos secund rios dos transformadores de corrente seja limitado pela satura o do n cleo valores elevados de tens o poder o ocorrer Estas tens es elevadas acontecem quando a carga secund ria deste TC seja grande e a corrente prim ria seja muitas vezes o valor nominal da corrente prim ria deste equipamento As tens es elevadas acontecem quando a taxa de varia o do fluxo no n cleo for m xima Isto ocorre quando o fluxo no n cleo estiver passando por zero A m xima densidade de fluxo que pode ser atingida n o afeta a magnitude de tens o que se ter no secund rio A magnitude da tens o no secund rio depende da rela o de transforma o nominal do TC Cabe lembrar que as tens es suport veis pelos equipamentos ligados aos secund rios dos transformadores de corrente rel s medidores cabos de controle etc s o normalmente os indicados na tabela mas o mais baixo destes n o dever ser ultrapassado VALORES MAXIMOS SUPORTAVEIS PELOS EQUIPAMENTOS DE MEDI O VALOR MAXIMO EM VOLTS rms VALOR MAXIMO EM VOLTS PICO 1500 2121 2415 3500 Tabela 3 3 Caracter sticas m ximas admiss veis para equipamentos de medi o e prote o 3 3 2 4 Transformadores de Potencial TP Para sistemas acima de 600 V as medi es s o feitas analogamente aos TC s a partir de equipamentos redutores de tens o denominados de transforma
286. rote o por Sobrecorrente Diferencial R87T1 UH 4 Ld O REL DE PROTE O DIFERENCIAL CORRENTE M NIMA DE OPERA O oo O Ri 8 COM A CARACTER STICA DE OPEROU SUA UNIDA De amp equipe est retirada R 2 8 CURVA DA FA Retirada N o Retirada f 122 00 Confirmar Cancelar LALOKA CA EA Gr fico F_87 Estado de Falta elal AT 87 TI Atua o do Rel de Prote o por Sobrecorrente Diferencial R87T1 REL DE PROTE O DIGITAL DE SOBRECORRENTE PARAME RE RETI ret er PROTE O DIFERENCIAL DE CORRENTE PAR METROS DE AJUSTE FS FREQU NCIA DE OPERA O Prote o El trica Diferencial de Sobrecorrente Supervisionar 87 Bloquear 87 ayman CORRENTE NOHINAL DO REL CORRENTE N NIMA DE OPERA O ET Desbloquear 87 100 DK Cancelar RAMPA PRIMAS PONTO DE DECLIVIDADE SL TR NGULO DE DECLIVIDADE 61 nn RANPA SECUND RIA PONTO DE DECLIVIDADE SL2 eum NGULO DE DECLIVIDADE 52 lann Teste2 par Tm 212 Notas 213 Notas 214 Notas 215
287. s em tempo real de cada equipamento conectado ao IED tal como auto diagnose de falhas contatos de sa da manuten o e controle local Eventualmente rel s reportes de faltas e integridade do disjuntor se necess rios s o poss veis de serem capturados no IED e mostrados na tela 2 7 1 7 Armazenamento Hist rico de Dados O PCMS cria e arquiva m ltiplos dados hist ricos baseados em sele es de v rios valores presentes O usu rio pode selecionar as vari veis tempos de captura e intervalos de arquivo Este equipamento possui uma sele o de ferramentas de aplica o para an lise incluindo um visor de oscilografia para arquivos l gica de sequ ncias de eventos entre outras ferramentas Os dados hist ricos podem ser vistos no formato gr fico assim como a sele o de vari veis e intervalos para efeitos de coordena o GESA General Electric 1 996 50 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia 2 1 2 Siemens Energia amp Automa o O Sistema de Controle de Energia PSC Power System Control possui as seguintes caracter sticas Sistema de Gerenciamento de Energia EMS Sistema de Gerenciamento de Distribui o DMS Controle Supervis rio e Aquisi o de Dados SCADA Aplica es de Sistemas Abertos Opera es de Dados entre outros 2 1 2 1 Solu es de Controle A fam lia de produtos de controle para concession rias el tricas oferece capacidades de automa
288. s o considerado normal quando o comando de simula o encontra se inativo e o referido bay da subesta o energizado ou seja as condi es de tens o e corrente est o dentro das caracter sticas de pot ncia da carga Isto facilmente mostrado no gr fico dado abaixo que ap s o fechamento do disjuntor e passado o transit rio de tens o e corrente observa se o comportamento destas grandezas em rela o ao tempo Estes valores s o os lidos pelos secund rios dos transformadores de medi o localizados estrategicamente nos pontos onde queiram ser amostrados tais comportamentos e em valores RMS ou valores eficazes Figura 4 9 a Caracter sticas de Tens o eficaz na Carga L1 em fun o do tempo N OB O 0O Figura 4 9 b Caracter sticas de Corrente eficaz na Carga L1 em fun o do tempo 135 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o O comportamento acima descrito corresponde ao de um sistema semelhante ao do prot tipo onde a carga definida como de caracter stica tipo resistivo indutivo por exemplo com um fator de pot ncia de 0 95 isto quer dizer que do total da carga 95 constitui se do tipo resistivo e 5 do tipo indutivo graficamente pode ser desenhado no tri ngulo de pot ncias como S 28 42 MVA Q 8 87 MVAr pe P 2 MW Figura 4 10 Exemplo de refer ncia para compara o no tri ngulo de pot ncias das rela es entre as pot ncias para um fator de
289. s 59_27 Supervisionar 5927 Controle R5927L1 Metrun o2 Plot Fun o 59 20 g ag 120 180 18 210 240 210209 tela P5927L1 4 9 2 A supervis o por parte do rel de prote o el trica feita atrav s da constante vigil ncia por parte deste dispositivo da tens o do referido bay qualquer que seja este o rel parametrizado observar o comportamento da tens o No caso do sistema supervis rio uma vez que o comando de supervis o dado ativa se o loop de supervis o da tens o atrav s de um arquivo Cicode onde armazenada a l gica de supervis o assim quando houver uma conting ncia com rela o tens o ou seja uma subtens o ou sobretens o um comando de desligamento do disjuntor ligado ao bay em conting ncia desligado e seguidamente acionado um alarme e a ativa o de uma p gina indicando o Figura 4 7 Tela de parametriza o do rel 59_27 para a prote o do bay L1 bay e pertinentes dados de falta Esta rotina pode ser expressa em um fluxograma resumindo as principais caracter sticas do funcionamento Este fluxograma ser representado apenas para a fun o de subtens o por m serve por analogia para a prote o contra sobretens o 133 Rotina de Prote o El trica de Subtens o e Sobretens o 27 59 do relativo bay Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o LEITURA DO VALOR EFICAZ DE TENS O Figura 4 8 Fluxograma de supervis o do
290. s M amp O Sullivan D 1 998 2 4 2 EDI Interc mbio Eletr nico de Dados O Interc mbio Eletr nico de Dados EDI exporta transa es de neg cios eletronicamente Ele comumente definido como a transfer ncia de documentos de neg cios aplica o para aplica o entre diferentes computadores de companhias Muitas empresas escolhem o EDI como um r pido e seguro m todo de envio de ordens de pagamento not cias de navega o e outros documentos de neg cios frequentemente usados Tradicionalmente o EDI tem estado associado com o interc mbio de informa es de com rcio e portanto seu primeiro uso com o nome de TDI Trade Data Interchange Isto frequentemente utilizado como uma substitui o eletr nica para tradicionais documentos comerciais por exemplo ordem de pagamento entre outros Como sempre desde que aplica es EDI sejam desenvolvidas nas reas financeiras administrativas de sa de etc um guia visor precisa ser tomado para que constitua rela es comerciais e documentos comerciais Em ess ncia o EDI considerado para o interc mbio de mais estruturas de dados entre os emissores e o receptores das informa es entre companhias Na verdade um n mero de pessoas visionam que o termo Electronic Data Interchange muito restrito para abranger todos os com rcios eletr nicos e ent o utilizar o nome Electronic Commerce est ganhando grande aceita o Este alto n vel de estudo do EDI examinar a raz o
291. s itens a saber Plataforma comum para controle monitoramento e prote o Arquitetura distribu da Hardware modular software e controle coordenado monitoramento e funcionalidade da prote o Controle Local e Remoto Intera o com outros sistemas de acordo com padr es internacionais Comunica o com fun es distribu das 2 7 3 1 N veis do Sistema Automatizado e N vel de Esta o IHM Interface Homem M quina para apresenta o monitoramento e controle locais V rios IHM e op es de gateway Gateway para centros de controle de rede fun es autom ticas de esta o e N vel de Bay Controle monitoramento e prote o do relativo bay Processo de Interface Unidades de I O nas unidades de bay Unidades remotas de I O fechadas para o disjuntor Sensores avan ados e atuadores integrados no disjuntor e Comunica o Comunica o bay a bay comunica o independente do n vel de esta o Controle independente de comunica o remota Processo de comunica o de barra Diagn sticos remotos 2 1 3 2 Alguns produtos oferecidos pela ABB Automa o Existem produtos relativamente a cada rea de interesse dentre estes destacam se as seguintes fun es Monitoramento Registro de Dist rbios e An lise Comunica o Controle e Prote o Engenharia e Ferramentas Rel s de Prote o Transformadores Geradores e Rel s de Prote o do Motor Rel s de Multifinalidade e Aplica es especiais de Prote o Equipa
292. s os direitos resevados Ano 2 002 Figura 4 24 Tela de apresenta o do sistema de supervis o da Subesta o PowerNet I Posteriormente ao acesso apresenta se a tela de Menu Fig 4 25 onde encontram se todos os bot es de acesso para as telas implementadas Neste Menu poder o ser escolhidas as telas em que o usu rio quiser navegar ou partir diretamente para o menu do Unifilar Geral onde se encontra o principal comando de manobras e monitoramento da subesta o 156 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o ka Menu ME E MENU DE INFORMA ES DA POVIERNET O mms G EE E DEE U Joanna unia TS E e fu ga M O OP Tamtama GD QD QP Q sunsoone Pua G QEP Figura 4 25 Tela do Menu de navega o para as telas implementadas De forma a reduzir os caminhos de navega o partir se para a tela do Diagrama Unifilar Geral da subesta o de modo a encaminhar a descri o do processo de energiza o atrav s dos comandos inseridos nesta tela Esta tela apresentada anteriormente possui algumas caracter sticas que devem ser mencionadas Considera se a linha de transmiss o LT 01 como sempre energizada isto a energiza o da linha poder eventualmente possuir algum comando para energiza o mas nesta aplica o foi omitida Fo 21 51 16 10 2002 2 o Z MN S POWERNET 1
293. s para reparos e restabelecimento de sistemas digitais s o curtos uma vez que por meio do automonitoramento em m dia ap s 5 segundos alarmes s o acionados indicando uma falha com sua localiza o e identifica o Desta forma as equipes de manuten o s o ativadas Alguns fabricantes j possuem softwares analisadores de defeito de forma a permitir a identifica o da placa avariada Os m dulos das unidades de E S e central s o extra veis a atividade a n vel de campo substitui o de m dulos e ou n cleos avariados realizada de maneira simples e r pida A manuten o destes m dulos e n cleos feita em laborat rios com recursos de microeletr nica sendo que alguns fabricantes possuem condi es de assist ncia t cnica de m dulos no Brasil 3 5 2 Rela o Custo Benef cio dos sistemas Na compara o dos custos e benef cios de sistemas de controle e prote o digitais para subesta es e os de um sistema convencional devem ser observados pontos como os indicados a seguir 89 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 5 2 1 Variedade de Equipamentos e Cabos Um dos grandes avan os da tecnologia digital a possibilidade de integra o de um grande n mero de fun es de controle e prote o em poucas unidades Atrav s da utiliza o de fun es via software tornou se poss vel por meio de um nico rel de prote o realizar toda a prote o de uma linha d
294. se apenas a condi o para a chave seccionadora 89 S1 consistindo do seguinte a seccionadora 89 S2 fechar se e somente se o D52L1 e a seccionadora 89 51 estiverem ABERTAS Neste modo de opera o Inverso o fechamento da seccionadora 89 53 se dar se e somente se a chave 89 52 estiver FECHADA e o disjuntor D52L1 ABERTO Finalmente uma vez confirmados os fechamentos das chaves seccionadoras 89 51 Normal ou 89 52 Inversa e 89 53 a permiss o final para o fechamento do disjuntor D52L1 somente liberada desde que o disjuntor D52B1 esteja FECHADO e a fun es de prote o implementadas para este bay fun es 59 27 50 e 51 estiverem SUPERVISIONANDO e BAY DA CARGA L2 Devido a que o bay das cargas s o semelhantes as condi es operativas tanto para o modo NORMAL como INVERSO s o refletidas neste bay Assim a condi o para que o bay L2 seja energizado possui intertravamentos descritos a seguir escolhida a opera o NORMAL o fechamento da seccionadora 89 S6 feita ou permitida para acionamento manual se e somente se o disjuntor D52L2 e a seccionadora 89 57 estiverem ABERTAS Satisfeito este requisito procede se ao fechamento da seccionadora 89 57 que possui como exig ncia a mesma imposta para a seccionadora 89 S6 adicionando tamb m a condi o do status desta seccionadora ou seja a chave 89 57 fechar se e somente se o disjuntor D52L2 estiver ABERTO e a seccionadora 89 56 estiver FECHADA Caso o modo de opera o es
295. se o sistema est em seguran a ou n o Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 58 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Uma avalia o direta on line revelar aos operadores a necessidade ou n o de controles para assegurar o funcionamento do sistema no estado seguro de opera o Para prop sitos off line a avalia o de seguran a poderia auxiliar em muitas rotinas de opera o e planejamento as quais podem ser de vital import ncia seguran a do sistema Esses objetivos incluem a escolha adequada de unidades geradoras manuten o dos componentes despacho econ mico e edi o de novos componentes ou qualquer expans o do sistema Qualquer informa o incorreta pode acarretar a es err neas as quais podem ocasionar a sa da de servi o de componentes e interrup o de fornecimento aos consumidores Muitos fen menos acontecem t o rapidamente que tanto as decis es como as a es restaurativas devem ser levadas a efeito no m nimo tempo poss vel Logicamente fatores econ micos est o sempre presentes em quaisquer decis es At que todos os sistemas de pot ncia possam ser completamente automatizados operadores humanos estar o envolvidos na manuten o da seguran a do sistema Devido a sa das de servi o for adas ou previstas de componentes e do cont nuo aumento da demanda o sistema est sujeito a frequentes mudan as Por esses motivos qualquer esquema de
296. secund ria em oposi o af m m devido corrente prim ria Dessa forma toda a for a magnetomotriz prim ria atua na magnetiza o do n cleo Se a corrente prim ria tem um valor apreci vel o n cleo do transformador de corrente satura a cada meio ciclo e a alta taxa de varia o do fluxo enquanto a corrente prim ria passa por zero induz uma elevada for a eletromotriz f e m no enrolamento secund rio Com a corrente nominal fluindo esta for a eletromotriz poder atingir algumas centenas de volts para um pequeno transformador de corrente e muitos kV para o caso em que se tenha um TC para servi o de prote o com alta rela o Com a corrente de falta fluindo a tens o no secund rio poder crescer em propor o quase que direta com o valor da corrente Tais tens es s o perigosas n o apenas para o isolamento dos transformadores de corrente e equipamentos conectados aos seus secund rios rel s medidores fia o etc mas principalmente para as pessoas que eventualmente estiverem trabalhando com o transformador de corrente e com seus circuitos associados Dessa forma deve ser entendida que esta situa o deve ser evitada Se o circuito precisa ser aberto com corrente fluindo no prim rio essencial que sejam curto circuitados os terminais secund rios do TC Esse condutor necessita ser conectado de forma segura e ter capacidade suficiente para suportar a corrente de secund rio inclusive em casos de falta O out
297. sentativa da atua o apresentada por um rel de Sobrecorrente Temporizado 4 10 5 Simula o da Prote o Diferencial contra Sobrecorrentes ou fun o ANSI 87 no TF 01 A simula o do rel de Prote o Diferencial 87 implementada no transformador TF 01 localizado na entrada da linha que alimenta a subesta o pode ser realizada diferentemente das anteriores isto porque uma falta que este rel consiga visualizar no transformador ou em qualquer equipamento em que o mesmo seja localizado para proteger n o ser por causa de uma falta qualquer sen o uma falta que exija o imediato atendimento por parte de uma equipe de Manuten o que dever autorizar a permiss o posteriormente localizado e corrigido o problema para que este rel seja energizado novamente O programa apresenta ap s a verifica o de uma falta de Sobrecorrente Diferencial o imediato desligamento dos respectivos disjuntores localizados junto ao transformador TF 01 e como a alimenta o da subesta o depende exclusivamente da linha LT 01 tem se como principal consequ ncia a desenergiza o da subesta o Fica ent o mais uma vez sob a responsabilidade do operador energizar o transformador somente quando a mencionada equipe autorizar caso contr rio poderia colocar em risco a vida dos oper rios de manuten o ou danificar ainda mais este equipamento considerado como um dos itens mais caros dentro de uma subesta o A partir do menu de sele o de simu
298. ser dado somente atrav s de uma conting ncia manuten o do disjuntor ou desligamento da subesta o por outros motivos 139 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Quando da ocorr ncia de uma subtens o do tipo Permanente que o caso de uma desconex o do bay por falta mais severa isto uma falta que n o desaparece ap s uma tentativa de religamento o bay desconectado para que a Equipe de Manuten o possa entrar no campo da subesta o e descobrir o motivo da falta seguindo o mesmo procedimento mostrado anteriormente Dessa forma uma vez localizada a falta procede se ao religamento autom tico via Citect ou manual via operador do bay que se encontrava desligado por conting ncia e restabelece se a energia continuando o processo de alimenta o da respectiva carga e fechando o ciclo Ver Anexos 4 9 4 Parametriza o do Rel R50 51 Sobrecorrente Instant nea e Temporizada Em sistemas el tricos acontecem defeitos transit rios ou permanentes embora sejam tomados todos os cuidados e precau es na hora da elabora o de um projeto sua execu o nas instala es e seguindo estritamente todas as normas Estes defeitos poder o ser relevantes ou de consequ ncias irrevers veis que depender o do sistema de prote o instalado para o projeto em particular Existem v rios tipos de perturba es no que se refere ao comportamento da corrente el trica em um siste
299. sjuntor de Acoplamento Longitudinal Diagrama Unifilar Esta combina o oferece ao contr rio daquela apenas com o seccionamento longitudinal uma conex o mais simples f cil e com possibilidades de separa o das diversas partes sem interrup o de servi o semelhante em opera o ao da Fig 3 10 b Oferece ainda a possibilidade de conex o de uma bobina limitadora de corrente juntamente com o disjuntor Uma instala o deste tipo de conex o b sica determina portanto uma maior liberdade no que se refere diversas possibilidades de opera o Esta conex o encontra se frequentemente nas instala es de consumo pr prio de usinas el tricas e normalmente em instala es de m dia tens o de grande porte onde h necessidade imperiosa de se seccionar os barramentos por causa da presen a de altas correntes de curto circuito Esta separa o perfeitamente poss vel quando se disp e de um disjuntor de acoplamento transversal O uso de bobinas limitadoras de corrente tamb m bastante preferida em instala es existentes com projeto de amplia o Normalmente esta amplia o ocasiona o aumento excessivo das correntes de curto circuito tornando se desta maneira a sua limita o J ardini J A 1 996 78 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 4 2 Barra Principal e de Transfer ncia ou Barramento Auxiliar Sendo o requisito de n o perder o fornecimento de energia el trica dur
300. special O primeiro deles concentra se na defini o das caracter sticas nominais em que o futuro disjuntor ir a operar sendo dentre estas a capacidade nominal de interrup o de correntes de curto circuito Geralmente estas caracter sticas s o escolhidas a partir de valores normalizados Seguidamente tem se a defini o do meio de extin o do arco isto o meio isolante e tipo de mecanismo de opera o para atender caracter sticas exigidas que ser descrito mais adiante Dentre as aplica es especiais em disjuntores que requerem um certo estudo por parte do fabricante s o apresentadas as seguintes e Aplica o em manobras de banco de capacitores como a abertura e fechamento de um nico banco de capacitores ou fechamento de um banco de capacitores em paralelo com outro j energizado e Manobra de motores fornos el tricos e reatores n Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Nestes casos especiais o fabricante pode modificar o projeto ligeiramente ou aumentar as exig ncias quanto manuten o do disjuntor ou diminuir o n mero de opera es entre cada manuten o Existem v rias t cnicas de interrup o dos disjuntores podem ser mencionadas as seguintes utilizadas na atualidade Ar comprimido G s Hexafluoreto de Enxofre ou SF6 Tabela 3 4 Classifica o de disjuntores de acordo com suas respectivas t cnicas de interrup o Os disjuntores a ar
301. spondente barra auxiliar apresentada no sistema supervis rio Dada caracter sticas desta configura o cada sa da ligada optativamente a um barramento ou a outro Em cada uma das sa das existe um barramento intermedi rio onde o disjuntor tem a possibilidade de escolha de conex o atrav s das duas seccionadoras de isolamento Entre outras o arranjo dado acima oferece as seguintes vantagens e O barramento auxiliar ou de transfer ncia localizado entre as duas sa das utiliza se como circuito de ultrapassagem com total prote o e As duas sa das podem ser ligadas entre si sem a utiliza o do barramento e Assegura grande flexibilidade e facilidade de manobras 100 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 7 2 Opera o do sistema Em opera o normal o sistema alimentar as cargas L1 e L2 atrav s das barras e II respectivamente Considerando previamente que todos os componentes do P tio de Manobras est o em perfeito estado de funcionamento o procedimento para alimentar estas cargas efetua se na Opera o Normal modo principal de energiza o alimentando se a carga L1 a partir do Barramento passando pelas seccionadoras 8951 e 8953 e do disjuntor D52L1 Analogamente a carga L2 alimentada a partir do Barramento Il passando pelas seccionadoras 8956 e 8957 e do disjuntor D52L2 Para casos de falhas nos barramentos ou necessidade da manuten o de um dos disjuntores D52L1
302. stabilidade do sistema e Diminui o das necessidades da tens o propiciando menor queda de tens o ao longo da linha Melhor divis o de pot ncia entre linhas reduzindo as perdas globais do sistema Economia nos custos quando comparados com outras alternativas tecnicamente poss veis T m sido aplicados em diversos sistemas el tricos de v rios pa ses Estados Unidos Canad Su cia M xico Africa do Sul Argentina etc sendo que no Brasil h projetos para instala o no sistema de 750 kV de Itaipu e outros estudos para interliga o CHESF ELETRONORTE em 500 kV Curi M A amp Negrisoli M M 1 990 Como equipamento el trico o capacitor s rie apresenta a peculiaridade de ser na realidade um sistema composto por diversos outros equipamentos que t m a fun o exclusiva de proteger as unidades capacitivas contra sobretens es A necessidade dessa prote o dada por raz es de economia no projeto das unidades capacitivas e nos equipamentos do sistema el trico em geral uma vez que a reat ncia negativa do capacitor pode causar o aparecimento de correntes de curto circuito muito elevadas superiores aos padr es em consequ ncia sobretens es atrav s dos capacitores imporiam necessidades de isolamento invi veis Por se tratarem de equipamentos de aplica o restrita n o s o obrigat rios no sistema os bancos de capacitores s rie s o produzidos por um n mero reduzido de fabricantes e apresentam leves diferen
303. stem modelos que podem operar tanto na subtens o como na sobretens o como o caso do modelo implementado no prot tipo entretanto h outros modelos que s o espec ficos para cada fun o No caso de rel s est ticos de medi o de tens o a tempo independente possuem opera o nas unidades de subtens o e sobretens o instant nea ou temporizada tal o caso do rel de prote o da linha RVKE 1000 de fabrica o Schlumberger Filho Mamede J 1 994 Desta forma apresentam se as seguintes fun es e 27 Opera es Instant nea Temporizada por Subtens o e 59 Opera o Instant nea Temporizada por Sobretens o Estes rel s podem ser alimentados em tens o de 115 ou 1153 sendo que a alimenta o auxiliar se faz em tens o continua de 24 48 110 125 220 250 Vcc ou no caso de se utilizar uma fonte de corrente alternada em 24 48 127 e 220 Vca O consumo m ximo de cerca de 10 W para 250 Vcc ou 250 Vca A faixa de opera o em torno de 80 a 110 da tens o nominal O tempo de opera o da unidade instant nea de aproximadamente 50 ms sendo este um valor intr nseco O tempo de 115 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia ajuste definido pode variar entre 0 05 0 5 e 6 segundos A faixa de ajuste cont nua da tens o de partida varia entre uma e duas vezes o valor nominal de tens o Alguns dos rel s aplicados em instala es industriais ou em sistemas de pot ncia po
304. supere o valor de tempo parametrizado Posteriormente o processo similar aos j descritos e procede se ao envio do comando de desligamento Assim como no caso temporizado ap s o desligamento efetivado espera se pelo tempo de extin o da falta e ap s uma tentativa de religamento este dispositivo religa o disjuntor e retorna se ao estado inicial antes desta ocorr ncia Para o caso de uma falta de Sobretens o Temporizada Permanente procede se da mesma forma com a diferen a que ap s a primeira tentativa de religamento a falta aparece novamente e o rel atuado desligando o disjuntor e o bay correspondente caracterizando este tipo de falta a qual dever ser resolvida com a atua o da Equipe de Manuten o no p tio da subesta o Posteriormente esta dever dar autoriza o para o operador efetuar o religamento do bay que poder ser manual ou autom tico segundo a escolha do pr prio usu rio 4 10 3 4 Simula o da prote o Contra Varia es de Tens o Sobretens o Instant nea Como s o faltas praticamente semelhantes mas n o iguais a falta de Sobretens o Instant nea possui igualmente as condi es de falta Tempor ria e Permanente 161 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Uma falta do tipo Sobretens o Instant nea Tempor ria igual em termos de atua o ao de uma de Sobretens o Temporizada Tempor ria sendo apenas o par metro de desligamento diferente
305. ta M 1 4 Terceira Gera o de Centros de Controle no in cio do Mil nio Esta ser definida pelas pr prias transforma es do setor el trico Isto n o significa que as transforma es ou evolu o do setor da inform tica n o ter o influ ncia apenas que outros elementos al m destes ser o pr requisitos para as novas mudan as A forma e a intensidade em que as mudan as est o ocorrendo variam de acordo com cada pa s por m o objetivo comum busca a abertura de mercado e livre competi o o que implicar a inclus o de novos participantes tais como ag ncias reguladoras operadores mercados de energia produtores independentes de energia entre outros Devido ao objetivo encontrar se tra ado os centros de controle cuja participa o nas anteriores gera es considerava se ainda um tanto fraca estes novos horizontes dever o fortalecer la os comerciais e integra o com outros centros de controle O principal impacto desta abertura e integra o com outros centros de controle concentra se nos novos limites dos centros hoje claramente definidos passar o a ser difusos Isto porque os mesmos deixar o de ser entidades aut nomas e auto suficientes A conex o com outros tipos de centros de controle como os de presta o de servi os para uma manuten o de emerg ncia previs o de tempo suporte de telecomunica es e atendimento a clientes por exemplo talvez tome se necess ria Estes novos centros possuir o
306. tant nea Qualquer valor superior a 1 e inferior ao m ltiplo definido Qualquer valor que seja superior ou igual ao m ltiplo definido como m ltiplo Instant neo como m ltiplo Instant neo Caso um destes valores esteja incorreto n o ser poss vel realizar a simula o e o usu rio dever ajustar estes valores para os adequados 4 10 4 1 Simula o da Prote o de Sobrecorrente Temporizada fun o 51 A prote o por Sobrecorrente Temporizada apresenta dois modos de simula o apresentados para o usu rio atrav s de sua janela correspondente Uma destas op es a condi o de falta Tempor ria e a outra a falta Permanente Tem se que a falta de Sobrecorrente Temporizada Tempor ria um tipo de falta em que a sobrecorrente supera o valor parametrizado e posteriormente se extingue permitindo que ap s uma tentativa de religamento o sistema seja restabelecido Como mostrado na tabela acima para que este tipo de falta seja simulada deve ser escolhido um m ltiplo que se encontre entre os seguintes valores superior ou igual unidade e inferior ao m ltiplo definido como instant neo Para melhor entender tem se que para uma falta seja considerada 163 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o temporizada para uma corrente de opera o por exemplo de 5 A e um valor de corrente Instant neo de 40 A esta dever se encontrada entre os m ltiplos 1 rela o de 5 p
307. te americana para instala es de m dio porte e de no m ximo 6 deriva es Uma outra desvantagem deste tipo de configura o a da n o possibilidade de divis o da rede fato poss vel de se obter em arranjos de barramentos m ltiplos com deriva es 1 10 4 Barramento Duplo com Transfer ncia Um arranjo de barramento duplo com barra de transfer ncia aquele constitu do por duas barras principais e uma barra auxiliar denominada transfer ncia que possui quase o mesmo porte das principais Todas as vantagens citadas para o barramento principal com transfer ncia tamb m podem ser obtidas neste tipo de configura o assim como a ampla possibilidade de manobras que esta configura o permite mantendo o fornecimento cont nuo de energia As principais desvantagens deste arranjo s o os custos envolvidos e a visibilidade da instala o reduzida pelo grande n mero de equipamentos instalados Uma grande aliada na diminui o de alguns problemas existentes em subesta es a utiliza o da Automa o de Sistemas El tricos tal como ser abordado no pr ximo item Curi M A e Negrisoli M M 1 990 amp J ardini J A 1 996 1 11 T cnicas empregadas em Automa o de Sistemas El tricos Para automatizar sistemas sejam estes industriais mec nicos hidr ulicos ou de pot ncia exige se o uso de t cnicas comprovadas de supervis o e controle Existem v rios tipos por m classificam se em dois grandes grupos centr
308. te ou manuten o falha do Barramento Il ou manuten o ou falha do disjuntor D52L2 em andamento ou o disjuntor extra do o qual impossibilitaria a energiza o da carga L2 a partir do Barramento II mesmo na opera o Normal pode se efetivar a energiza o desta carga utilizando se tamb m do Barramento Paralelo Auxiliar desde que os mesmos n o estejam em manuten o Agora neste caso a energiza o da carga L2 ser feita a partir do Barramento e admitindo se que o mesmo n o possua falhas e a sequ ncia dada por 8959 8958 D52BP Alimenta o da Carga L2 8951 8953 D52L1 Alimenta o da Carga L1 Como descrito anteriormente ap s suprimida a falha ou t rmino da manuten o a configura o original dever ser reconstitu da Em alguns casos na reconfigura o do sistema opta se pelo modo de opera o Normal projetado para trabalhar neste a maior parte do tempo Aoki A R amp Dutra A M amp Menezes M P B 1 996 126 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o 4 5 Prote o do Sistema El trico e L gicas Implementadas A prote o de Sistemas El tricos um assunto tal como foi explanado no Cap tulo 2 bastante amplo e espec fico que requer conhecimentos dos princ pios de funcionamento de cada tipo de rel e sua devida aplica o no sistema em que estes sejam requeridos Por esse motivo restringir se apenas aqueles rel s cujas fun es ser o impl
309. tem optado pela instala o de grandes blocos de compensa o reativa capacitiva feita efetivamente pelos capacitores em deriva o O objetivo b sico da compensa o reativa capacitiva visa compensar o fator de pot ncia das cargas refletindo se principalmente nos seguintes pontos descritos abaixo 13 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Aumentar a tens o nos terminais da carga Melhorar a regula o de tens o desde que capacitores sejam manobrados adequadamente Reduzir as perdas na transmiss o Reduzir custos no sistema economizando na diminui o de linhas para transporte de reativos O fornecimento de reativos capacitivos para o melhoramento do sistema de transmiss o pode ser feito pelos seguintes equipamentos geradores linhas de transmiss o compensadores s ncronos compensadores est ticos controlados por tiristores ou banco de capacitores Dentre os elementos acabados de mencionar os bancos de capacitores levam grande vantagem isto devido aos menores custos de instala o e grandes facilidades de manuten o 3 3 2 9 Capacitores S rie Utilizados em sistemas de transmiss o com o objetivo de diminuir as reat ncias s rie das linhas os capacitores s rie t m por consequ ncia a diminui o da dist ncia el trica entre barras terminais e al m disso possuem as seguintes vantagens e Aumento da capacidade de transmiss o de pot ncia da linha e Aumento da e
310. tipo de sistema comp e se de 4 subsistemas que s o os seguintes a saber e Opera o e Base de Dados Hist ricos e Controle de IHM Interface Homem M quina e Sistema de Aquisi o de Dados e interface com o processo A interliga o destes subsistemas feita atrav s de uma rede LAN Local Area Network qualificado como tipo Ethernet As esta es de trabalho independentes workstations s o computadores utilizando um sistema operacional UNIX Cada console de opera o constitui se de uma esta o de trabalho No subsistema de IHM Interface Homem m quina o controle efetiva se atrav s de duas esta es de trabalho independentes conectadas no modo hot stand by com informa es duplicadas e analogamente no subsistema de aquisi o de dados Fig 3 27 por m no modo cold stand by tamb m com informa es duplicadas SISTEMA CENTRAL INTERTRAVAMENTO paralelo e entre bays INTERTRAVEMENTO NO BAY AQUISI O DE DADOS UAC AQUISI O DE DADOS UAC bayl bay de paralelo bay n Figura 3 27 Esquema do Subsistema de Aquisi o de dados e interface com o processo Para cada bay como pode ser observado na figura acima existe uma unidade inteligente constitu da de v rios m dulos assim como para o bay em paralelo que o que interrelaciona um bay com outro Por outro lado m dulos independentes como prote o digital unidade de intertravamento e 94 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e C
311. tiva Isto deve se a que a corrente de falta sofre altera es durante a falta e a rela o entre a mesma e a corrente de pick up pode n o representar um valor mais pr ximo da realidade podendo ocasionar desligamentos indevidos ou tardios e como consequ ncia o m ltiplo M temporizado ou instant neo tamb m ser afetado Dessa forma a equa o geral IEC 255 BS 142 que indica a contagem de tempo para qualquer tipo de curva selecionada dada por Kd xki K Mn 1 M 1 Onde Tempo definido para o rel operar d e Dial de tempo escolhido pelo usu rio Constante caracter stica dependente do tipo da curva escolhida M ltiplo entre a corrente de falta e a corrente de pick up Constante caracter stica dependente do tipo da curva escolhida Constante igual ao produto Kd x Ki a gt ZAAT Relembrando tem se que os valores dependentes das curvas caracter sticas escolhidas podem ser como dadas a seguir Curva Caracter stica EP MJ Normalmente Inversa 0 14 13 5 Loo O O 2 1 0 Extremamente Inversa 80 0 120 0 Tabela 4 2 Valores das constantes para as curvas caracter sticas da rela o M x t Dessa maneira a atua o de um rel de sobrecorrente dada a partir de condi es e c lculos pr vios que s o comparados efetivamente com os par metros selecionados pelo usu rio Estes c lculos s o simples e efetuados enquanto a l gica de supervis o do rel SWT5051L1 tag da chave definido para este caso estiver
312. to constante da temperatura atrav s de um sensor de temperatura com precis o em graus 127 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o cent grados que dever desligar os respectivos disjuntores do transformador para uma situa o de sobreaquecimento enquanto a implementa o da prote o feita para o transformador TF 01 trata da prote o Diferencial ou fun o ANSI 87 que ser descrita mais adiante No denominado bay de transformador est o inclu dos os seguintes elementos o transformador TF 01 de conex o Delta no lado de alta supondo um sistema de 138 kV e estrela aterrada no lado de baixa abaixando para 13 8 kV os disjuntores correspondentes D152T1 e D252T1 instalados virtualmente ir o proteger o bay do transformador perante um eventual situa o de falta que ser simulado neste bay A l gica de abertura destes disjuntores D152T1 e D252T1 ocasionar uma desconex o da subesta o devido a que o sistema somente alimentado por uma linha LT 01 enquanto que a linha LT 02 futura n o se encontra implementada O comando de desligamento destes disjuntores acionado devido a uma sobrecorrente diferencial fun o ANSI 87 neste equipamento e que exige a presen a de uma equipe de manuten o com o objetivo de verificar a causa do problema e restabelecer o sistema uma vez resolvido o motivo da falta 4 5 2 Bay dos Barramentos Os barramentos podem sofrer faltas do tip
313. tor Db ou Da Este tipo de arranjo utilizado em subesta es de UHV Ultra Alta Tens o siglas em ingl s p A ad A circuito 1 F P N Db EM Figura 3 16 Barramento Duplo com Disjuntor Duplo 3 4 6 Barra Disjuntor e Meio Na figura abaixo pode se observar a configura o denominada de disjuntor 1 1 2 disjuntor Isto deve se a que para cada dois circuitos utiliza se 1 5 disjuntor por circuito dus 7 La ZE 7E Figura 3 17 Barramento Disjuntor e Meio 83 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia As caracter sticas do sistema de barramento com 1 1 2 disjuntores s o as seguintes e A cada dois circuitos existe um disjuntor de reserva de maneira tal a garantir seguran a de servi o e A especifica o de disjuntores e seccionadoras deve ser pr pria para sustentar a corrente dupla do circuito derivado e Perigo de manobras err neas devido am visibilidade e Alto custo de constru o Na Am rica do Norte aplica se a pontos de redes com elevadas exig ncias no que se refere seguran a de servi o No Brasil utilizado em sistemas de 500 e 765 kV por ser mais econ mico que a configura o de barramento duplo ou disjuntor duplo al m de possuir praticamente a mesma confiabilidade 3 4 7 Barra Disjuntor 1 1 3 Este arranjo pode ser concebido para m ltiplos circuitos no mesmo v o Fig 3 18 Utiliza 3 circuitos no mesmo v o omitem se
314. tos 159 4 10 4 Simula o da Prote o contra Sobrecorrentes fun o ANSI 5051 rrreeeeeeeets 162 4 10 5 Simula o da Prote o Diferencial contra Sobrecorrentes ou fun o ANSI 87 no TF O1 165 A ICONCLUSOES miina a a O DRE a Rei GAR O Ra a 168 5 CONCLUS ES E SUGEST ES PARA O SISTEMA PROT TIPO isentos 169 51 CONCLUS ES E SUGEST ES us ii rodei concisa aos E E a 169 52 IMPLEMENTA ES PARA SISTEMAS DE AUTOMA O uun aunn anunua nunn ANAA KAAKAA aaa eee 172 53 SIMULA ES PARA O SISTEMA DE PROTE O EL TRICA sitemeter aerea eraerare rare EErEE nnen 172 5 4 APLICA ES PAR BANCOS DE DADOS ceusta nosiniai ara 173 5 5 OUTRAS IMPLEMENTA ES MAIS COMPLEXAS eererer error renomear rerrer re aa reter rente re renan EE 173 REFERENCIAS BIBUIDGRARICAS cases seas oro Coto A Ae a A a od O E 174 ANEXO ear a Sa E O a 178 ANEXO var nto ng sanada da n dt SS al E pe erga 185 ANEXO E pic ainda io Rn de AB a R MAR CA CAD li NARRA RSRSRS a Ra Pe EN 204 RESUMO Na sociedade moderna a energia el trica tem se tornado um elemento preponderante e fundamental no dia a dia das pessoas das ind strias enfim da economia de um pa s sem mencionar do mundo como um todo em termos de globaliza o Tem se a real consci ncia que a falta da mesma pode causar muitos preju zos Atualmente os processos de manobras de sistemas que s o encarregados de gerar transmitir e distribuir energia el trica utilizam se
315. tos monitorados tais como transformadores e disjuntores das subesta es O trabalho de monitoramento de subesta es foi desenvolvido pela jun o de grandes concession rias paulistas CESP Eletropaulo e CPFL fornecedores e o IEE USP Instituto de Eletrot cnica e Energia da Universidade de S o Paulo e em conjunto tamb m com a EPUSP Escola Polit cnica de S o Paulo que desenvolveram o projeto de monitoramento dos equipamentos de uma subesta o Numa primeira fase o sistema est sendo instalado em algumas subesta es das concession rias citadas visando controlar e levantar as caracter sticas de opera o dos transformadores e disjuntores por serem os de maior custo da instala o Por exemplo quando um transformador quebra por colapso chega a custar em m dia 50 do valor de um novo Reda o da Revista Eletricidade Moderna J ulho de 1 998 Com rela o t cnicas de monitora o de uma SIG Subesta o Isolada a G s pode se dizer que algumas falhas internas neste tipo de subesta es est o normalmente associadas presen a de descargas parciais que se identificadas com anteced ncia permitem evitar falhas no sistema el trico Neste sentido diversas t cnicas de monitora o podem ser empregadas e seus resultados usados para orientar os programas de manuten o preventiva aumentando dessa maneira a confiabilidade das subesta es A monitora o uma t cnica que permite avaliar uma determinada
316. tricos que podem servir de refer ncia para a atua o de um rel de prote o Estes par metros s o os citados acima ou a combina o destes assim t m se os seguintes Rel s de Tens o Rel s de Corrente Rel s de Frequ ncia Rel s de Pot ncia U x Rel s de Imped ncia U I Os rel s de tens o aplicam a pr pria tens o do sistema e comparam no com aquele previamente ajustado para sua atua o Se o valor medido estiver acima ou abaixo deste valor origina se a denominada fun o Subtens o Sobretens o Fun es ANSI 27 59 respectivamente Devido a ampla faixa de valores em que a corrente pode variar os rel s de corrente s o de uso quase obrigat rio nos sistemas el tricos das instala es Estas varia es podem abranger estados a vazio onde a corrente praticamente nula carga nominal sobrecarga e finalmente alcan a seu m ximo valor em um curto circuito franco Caso que difere da tens o j que esta de modo geral considerada est vel podendo atingir valores elevados quando da ocorr ncia de descargas atmosf ricas externas instala o perturba es na gera o etc Algumas das exce es s o sobretens es advindas de curtos circuitos monopolares em sistemas isolados ou aterrados sob uma alta imped ncia ou sobretens es resultantes de manobras de disjuntores Um dos rel s mais utilizados para prote o contra curto circuitos o de Sobrecorrente Fun o 50 51 ou 50 51N Para o caso da fr
317. tros IBINPLCTI us Corrente nominal de opera o do rel para o transformador 1 lop87PLCTI Corrente de opera o ou de pick up do rel IPIPLC ad Corrente de montante do transformador lida do secund rio do TC IP2PLC TR Corrente de jusante do transformador lida do secund rio do TC MR187PLCT1 Ponto de inflex o do Slope Prim rio parametrizado pelo usu rio MR287PLCT1 Ponto de inflex o do Slope Secund rio parametrizado pelo usu rio Decl01PLCT1 Declividade do Slope Prim rio parametrizada pelo usu rio Decl02PLCT1 Declividade do Slope Secund rio parametrizada pelo usu rio Ap s isto s o comparados estes limites de opera o com os valores lidos das correntes diferencial Id e da corrente de restri o Ir definidas a seguir como Id IP1PLC IP2PLC Ir IPIPLC IP2PLC 2 Para o caso do Slope Zero o procedimento de desligamento consiste na confirma o da condi es necess rias e suficientes para que a atua o seja satisfeita para confirmar o envio do comando de desligamento do respectivo disjuntor neste caso dos disjuntores D152T1 e D252T1 Para esta rampa a condi o considerada como suficiente consiste em que a corrente Diferencial Id seja superior corrente de pick up definida como um valor percentual da corrente nominal de opera o Enquanto que a condi o necess ria para a atua o do rel neste setor definida pelo valor da corrente Ir de restri o est
318. ua evolu o ou substitui o Dessa maneira as empresas de energia el trica encontravam se com centros de controle que possu am equipamentos obsoletos com dificuldades de obter pe as de reposi o de baixo desempenho com crescentes custos de manuten o de confiabilidade decrescente e incapazes de acompanhar a pr pria evolu o dos requisitos operacionais Azevedo G P de amp Feij B e Costa M 2 2 2 2 Segunda Gera o Informatizada Processamento descentralizado A partir dos anos 80 a ind stria inform tica sofreu grandes transforma es O consequente surgimento de equipamentos computacionais de baixo custo e bom desempenho e a evolu o das redes incidiu na diminui o de custos do processamento distribu do Dessa maneira acaba a era da primeira gera o de mainframes para serem substitu dos por redes de microprocessadores e esta es de trabalho 28 Cap tulo 2 Revis o Bibliogr fica referente a Automa o de Sistemas de Pot ncia Com o novo conceito de descentraliza o do processamento as empresas se preocuparam em ganhar frentes e padroniz las pois a interliga o dos equipamentos era essencial Isto conduziu ado o de padr es de mercado tais como a linguagem C sistema operacional UNIX sistema gr fico X Window e v rios protocolos dentre eles o TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protocol No in cio dos anos 90 e com todas essas transforma es surge a segunda gera o de
319. ue poderiam colocar os barramentos e Il em curto circuito configura o aplicada neste sistema portanto em primeiro lugar o disjuntor D52BP deve desligar primeiro para posteriormente o disjuntor D52L1 ser fechado Abertura das seccionadoras 89 54 e 89 510 para o respectivo isolamento do disjuntor D52BP E por ltimo mudan a de posi o da chave de transfer ncia 43TL1 para a posi o NORMAL Condi es Individuais dos Equipamentos de Manobra da Subesta o Embora exista a possibilidade de automatizar um sistema por inteiro isto amp vezes n o desej vel devido a que n o existem sistemas de supervis o e controle completamente confi veis Deste modo permite se a opera o de algumas chaves seccionadoras com o objetivo de permitir manobras individuais sempre que seja respeitado o intertravamento definido para cada bay Estas opera es referem se opera es de ABERTURA e ou FECHAMENTO destes equipamentos e podem ser efetuadas a partir do sistema supervis rio ou quando habilitados no modo LOCAL somente no p tio da pr pria subesta o atrav s do trabalho manual do operador Assim nesta implementa o tem se Opera o das chaves seccionadoras do bay da Carga L1 ou L2 Estas chaves poder o ser operadas manualmente desde que o usu rio escolha a op o de acionamento manual o qual solicitado no mesmo momento de parametrizar o rel de prote o Isto o acionamento das chaves seccionadoras dever ser
320. uir que o utilizando se estes recursos para avaliar a seguran a de opera o de um sistema de pot ncia apresenta se bastante promissor 60 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia 3 2 3 Modelo de Capacidade e Carga Conforme visto todos os racioc nios nos levam a considerar que um componente componentes ou sistemas podem ser analisados pela sua capacidade em atender uma determinada solicita o de carga O modelo portanto simples e pode ser resumido em um gr fico onde indica se capacidade C e a carga L de um componente ou sistema conforme mostrado a seguir C Capacidade c l Area de Seguran a L1 L2 L Carga Figura 3 3 Modelo de Capacidade de Carga Os limites dos modelos s o claramente identific veis no gr fico da figura acima Se a capacidade igual carga situa se na regi o de transi o entre a rea de seguran a onde a capacidade maior que a carga e a rea de risco onde a capacidade menor quer a carga CARGA CAPACIDADE L1 C1 iguala L1 ou C 1 C1 C1 M Tabela 3 1 Exemplo do modelo de capacidade de carga Assim esse racioc nio nos leva a resultados muitos interessantes conforme exemplos abaixo a Gerador de 100 MW de capacidade fornecendo 80 MW C gt L ou 130 MW C lt L b Condutor isolado para 600 V operando em 380 V C gt L ou em 700 V C lt L c N vel b sico de isola o NBI de um equipamento d
321. ula o relativa ao Slope Prim rio do rel de prote o Diferencial Seguindo o racioc nio feito para o caso da simula o do Slope Zero tem se que para o caso do Slope Prim rio n o ocorre diferentemente Portanto a diferen a radica na localiza o da falta dada para uma falta cujo valor de corrente Diferencial Id seja superior do Slope Prim rio e cujo valor de corrente de Restri o Ir esteja no intervalo definido pelos pontos M1 e M2 descritos na atua o do rel Diferencial 4 10 5 3 Simula o relativa ao Slope Secund rio do rel de prote o Diferencial Finalmente para ao Slope Secund rio aplica se uma correspondente corrente Diferencial Id superior a qualquer ponto definido por esta de forma tal a satisfazer a condi o exigida para a atua o deste rel e que tamb m consiste em que o valor da corrente de Restri o seja pelo menos superior ou igual ao ponto de declividade M2 Como simples amostra apresenta se uma tela representativa de Controle das Simula es e da atua o de um rel de prote o Diferencial figuras 4 31 e 4 32 aplicado no transformador TF 01 Outras telas referentes aplica o em outras simula es para este e outros rel s poder o ser observados nas p ginas dos Anexos localizados no final deste trabalho 166 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o STATUS SIMULA O Sem Simula o RAM
322. um elemento quase inexistente na arquitetura atual dos centros de controle a incerteza Nesta terceira gera o estes centros n o poder o controlar os seus parceiros sendo que em um princ pio talvez estes ltimos possuam graus de liberdades restritos mas com o passar do tempo evoluir o em n mero e import ncia de maneira que possam entrar e sair da rede de informa es de acordo com os pr prios interesses ou at recusar a algumas solicita es Um fator preponderante nas a es ser o da confiabilidade das informa es recebidas sem descartar a possibilidade de manipula o de informa es perniciosas Essa vis o futurista contrasta plenamente com o modelo atual pois os centros de controle possuem um controle quase total sobre a produ o e acesso s informa es O que se espera que estes centros se capacitem e evoluam de maneira suficiente para agir com efic cia e qualidade dentro deste novo e complexo cen rio Azevedo G P de amp Feij B e Costa M 1 4 1 Sistemas El tricos Automatizados An lise Objetiva e Principais Vantagens A automa o de sistemas el tricos possui algumas caracter sticas que facilitam certas opera es dentro do sistema dentre estas se destacam e Aumento no desempenho de dispositivos Sistemas automatizados conversam entre eles permitindo um aumento de comunica o entre os dispositivos instalados 12 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvo
323. uma abertura atrav s do n cleo por onde passa um condutor formando o circuito prim rio e Tipo Bucha um TC tipo janela projetado para ser instalado sobre uma bucha de um equipamento el trico e Tipo com N cleo Dividido Neste tamb m tipo janela parte do n cleo separ vel ou basculante facilita o enla amento do condutor prim rio e Tipo de V rios Enrolamentos Prim rios Possui v rios enrolamentos prim rios distintos e isolados separadamente e Tipo de V rios N cleos Este TC tem v rios enrolamentos secund rios isolados separadamente e montados cada um em seu pr prio n cleo formando um conjunto com um nico enrolamento prim rio cujas espiras enla am magneticamente todos os secund rios Os transformadores de corrente garantem satisfatoriamente essas fun es mencionadas acima perfeitamente desde que se tomem certos cuidados pois possuem problemas de satura o resultantes das componentes cont nua e alternada da corrente de defeito e principalmente no que se refere ao seu enrolamento secund rio E o caso de abertura e sobrecorrente no secund rio de um TC 66 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia este equipamento n o pode permanecer aberto quando a corrente estiver fluindo no circuito prim rio portanto neste caso dever ser curto circuitado Quando isto acontece quer dizer quando o circuito secund rio est aberto n o h for a magnetomotriz f m m
324. ura o a da n o possibilidade de divis o da rede fato poss vel em arranjos de barramentos m ltiplos com deriva es f t Figura 3 19 Barramento em Anel 3 4 9 Barramento Triplo Este barramento muito custoso e somente aplica se a casos muito especiais Suas principais caracter sticas s o e Grande facilidade de flexibilidade de manobras e Altos custos e M visibilidade da instala o e adicionado de prov veis erros de manobras Aplica se somente em casos excepcionais tais como e Situa es onde exigida a opera o cont nua em grupo com quaisquer disposi es das alimenta es 85 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e O terceiro barramento constru do com objetivos de manuten o e Grande n mero de pontos de acoplamento e Instala es pr prias de usinas el tricas seguir mostra se o esquema el trico do barramento triplo nesta figura ca q Figura 3 20 Barramento Triplo 3 4 10 Sistemas com Disjuntor Extra vel Onde exige se economia de espa o o sistema com disjuntor extra vel Fig 3 21 bem aplic vel At a atualidade foi utilizado em subesta es de at 110 138 kV Possui os seguintes tra os e Evita o uso de chave seccionadora Com um simples intertravamento evita que o disjuntor se movimente e Pr prio para locais de espa os ou instala es reduzidas e No caso de barramentos duplos exige se a utiliza o de dois
325. urva escolhida Analogamente ao caso do rel anterior neste rel tamb m apresenta se um menu com a op o de escolha de parametrizar e outra definida como default portanto como os detalhes de armazenamento s o os mesmos por m referentes aos par metros de sobrecorrente Instant nea ou Temporizada n o ser mais detalhada Supervisionar 50 51 A fun o similar ao rel anterior e consiste em comandar o loop de supervis o da corrente bloqueio das fun es 50 Instant nea 51 Temporizada ou ambas e desconex o do rel do bay Quando acionado uma janela com estes comandos aparece e depende da decis o do usu rio de ativar ou n o este rel Ajustar Gr fico 50 51 Apresenta um gr fico com os par metros armazenados Este gr fico caracterizado como de tempo inverso e composto de duas se es uma parte com a caracter stica temporizada e outra com a caracter stica instant nea onde o tempo correspondente ao envio de desligamento menor 140 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Controle R5051L1 Mostra a p gina referente aos par metros escolhidos pelo usu rio e com links para outras telas de controle Outros detalhes a respeito desta tela poder o ser vistos nos Anexos Informa es Analogamente ao rel anterior esse comando apresenta dados em rela o a esta p gina Apresenta se a seguir uma amostra desta tela com os dados usualmente esco
326. usa do valor das correntes de curto circuito e Servi o de instala o cont nuo sem interrup es como exemplo tem se durante a manuten o dos equipamentos de instala o e Onde n o seja poss vel fixar previamente a disposi o das diversas deriva es entradas e sa das De uma forma geral chega se sempre a uma solu o empregando se barramentos duplos esta escolha depende da natureza da instala o tipo acoplamento dos barramentos etc Em alguns casos chega se conclus o da necessidade do emprego de 4 ou at 6 barramentos como exemplo tem se instala es para consumo pr prio de usinas el tricas pontos de uni o de redes reuni o de diversos consumidores com tarifas diferentes Detalham se a seguir as principais caracter sticas de barras duplas e Liberdade de escolha das conex es para manobras e Divis o racional dos circuitos em 2 grupos com o objetivo de limitar a corrente e dividir a rede 81 Cap tulo 3 Automa o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia e Fornecimento cont nuo de energia el trica aos consumidores quando da manuten o de um barramento os que s o transferidos para o outro barramento e Caso seja feita a manuten o dos aparelhos de um circuito torna se necess rio o desligamento dessa alimenta o Se a constru o for projetada pode se utilizar um disjuntor de acoplamento e o 2 barramento como disjuntor de reserva daquele circuito dessa forma os aparel
327. utoma o Supervis o e Controle de Subesta es de Energia Agora o objetivo do controle restaurar todo o fornecimento e retornar o sistema ao estado de opera o normal no m nimo espa o de tempo Todos os controles projetados para alcan ar os objetivos propostos s o denominados de controles restaurativos 3 2 2 Seguran a do Sistema Na pr tica n o suficiente s manter o sistema em estado de opera o normal Sob certas condi es a ocorr ncia de alguns dist rbios pode causar a transfer ncia do sistema para o estado de emerg ncia Por exemplo a sobrecarga das linhas e a viola o dos limites de tens o Um conjunto de dist rbios que poderiam levar transfer ncia de um estado para outro por exemplo de um estado normal para um de emerg ncia pode ser constitu do de o Sa da de servi o de uma linha Sa da de servi o de um gerador Sa da repentina de carga Mudan a repentina de fluxo de carga em uma interconex o Falta trif sica no sistema Suponhamos que um sistema de pot ncia no estado de opera o normal seja submetido a um conjunto de dist rbios um de cada vez Se para qualquer dist rbio isolado o sistema permanece no estado de opera o normal ent o o sistema qualificado como seguro De modo contr rio inseguro Aparentemente quanto maior for o conjunto de dist rbios mais severo ser o padr o de seguran a Os componentes dos conjuntos de conting ncia depender o do sist
328. valor correspondente ao m ltiplo da sobrecorrente existente no circuito a ser protegido Quando um destes rel s programado para que atue perante um determinado valor do m ltiplo de corrente e tempo este atua enviando um comando de abertura do disjuntor mais pr ximo do local da falta Curvas IEC Curvas IEEE EE wi h 10 100 Corrente M ltiplos de Is Corrente M ltiplos de Is Figura 1 6 Curvas de caracter stica Tempo Inverso padronizadas pelas normas internacionais IEC e IEEE Assim como foram apresentados os tra os caracter sticos dos rel s de Tempo Inverso existem outros tipos como o Rel de Prote o Diferencial cujo esquema apresentado no circuito abaixo 22 Cap tulol Informa o Macrosc pica referentes ao trabalho desenvolvido Basicamente a prote o do equipamento transformadores m quinas s ncronas outros elementos perante uma sobrecorrente dentro da rea de prote o dada atrav s do constante monitoramento dos valores de corrente aquisitados a jusante e montante do dispositivo Desta forma quando houver uma falha fora desta rea o rel de prote o n o enxerga anomalias dentro do circuito por ele protegido isto n o implica que outros dispositivos de prote o n o possam agir e desligar os disjuntores em volta Por outro lado se uma falta acontecer dentro da rea de prote o o rel de fun o 87 imediatamente ordenar a abertura dos respectivos disjunto
329. vas fun es mas sim modificando a maneira de faz las 3 1 Introdu o aos Sistemas El tricos de Pot ncia Uma ferramenta muito til no planejamento projeto e opera o de sistemas el tricos o estabelecimento de um modelo de capacidade e carga aplic vel a todos os componentes para todas as caracter sticas b sicas Definindo o objetivo do sistema el trico poderemos perfeitamente estabelecer rela es entre a capacidade dos componentes em desempenhar suas fun es pr estabelecidas e os limites suport veis de carga que dever o ser obedecidos Desta forma saberemos quais ser o os riscos estabelecidos para atender aos objetivos propostos Esses conceitos aparentemente filos ficos podem ser expressos matematicamente atrav s de equa es simples que auxiliam enormemente a escolha adequada dos componentes O modelo de capacidade de uma forma geral capacidade significa a robustez do componente e de carga em seu sentido mais amplo isto a solicita o que se imp e ao componente aplic vel a qualquer tipo de componente ou sistema el trico ou n o E claro que nossa an lise se restringe aos componentes de sistemas el tricos 3 2 Sistemas El tricos de Pot ncia SEP O objetivo primordial de um Sistema El trico de Pot ncia SEP propiciar o fornecimento de energia el trica fornecimento este que deve ser adequado confi vel sem interrup es e de uma forma determinada de qualidade Para atingir esse
330. vis o alguns t picos de ajuda a respeito do supervis rio etc 4 9 8 Rotina de Prote o El trica do Rel Diferencial 87 do relativo bay Para a prote o de transformadores autotransformadores barramentos etc pode ser utilizado este tipo de prote o devido a que o mesmo protege uma determinada rea O que se denomina de rea protegida pode compreender apenas o determinado equipamento ou ainda ir um pouco al m englobando para o caso do transformador os enrolamentos prim rios e secund rios Neste caso implementado no prot tipo PowerNet adotou se o Rel Diferencial com Restri o Percentual Implementando a l gica que apresenta um Rel Diferencial Percentual no sistema supervis rio Citect e uma vez terminada a parametriza o dos dados adicionados ativa o do rel o loop do programa que o representa aquisita as correntes lidas do prim rio e do secund rio do transformador Seguidamente calcula os valores das correntes Diferencial e Restritiva comparando as o tempo todo de supervis o dentro dos valores parametrizados para verificar em qual regi o estes valores se encontram e se estes ultrapassam as regi es de bloqueio estipulados por aqueles par metros Enquanto n o houver nenhuma conting ncia o rel permanece monitorando os valores das correntes prim ria e secund ria do transformador e paralelamente calculando os valores de correntes diferencial e restritiva Como foi explanado no item anterior exist
331. z de uma certa forma a complexidade dos sistemas el tricos permitindo que certas manobras e comandos sejam feitos sem a interven o do ser humano Assim a automa o de Sistemas El tricos de Pot ncia tem hoje em dia um papel de import ncia preponderante dentro de todo o sistema el trico Estes sistemas automatizados ou semi automatizados tiveram iniciada sua evolu o assim como a rela o custo benef cio tornou se aceit vel e tamb m devido anecessidade do aumento da confiabilidade e da seguran a do sistema permitindo se a possibilidade de operar mais pr ximo dos limites viabilizando a redu o da capacidade ociosa e a consequente otimiza o dos investimentos e aumento da lucratividade Os centros de controle de energia el trica tradicionais por serem monopolistas praticamente aut nomos fechados concorr ncia e pouco integrados a outras empresas ou com outras partes da mesma empresa permaneceram imut veis durante v rias d cadas ao redor do mundo inteiro sendo contrastada com o advento das primeiras gera es de centros de controle informatizados que deram in cio aos existentes e que se perfilam para um mercado aberto n o muito distante e promissor Paralelamente aos acontecimentos citados acima as ind strias de hardware e software experimentavam uma evolu o r pida intensa e cont nua o que caracterizou a exist ncia de duas gera es distintas de centros de controle informatizados os tradicionais e os avan ad
332. zenado via software na mem ria do CLP avalia estas entradas gerando sa das para controlar m quinas e processos figura a seguir mostra um diagrama de blocos b sico de um controlador program vel 123 Cap tulo 4 Implementa o do Sistema de Supervis o e Monitoramento da Prote o Terminal Micro Subsistema de de processador Entradas e Programa o Sa das Central E S Figura 4 3 Diagrama de blocos b sico de um CLP e correspondentes rela es A CPU gerencia e processa as informa es do sistema e ainda coordena as atividades do sistema interpretando e executando um conjunto de instru es conhecido como programa este pode possuir v rios tipos de linguagens pr prios das empresas que fornecem estes equipamentos No caso do prot tipo implementado o CLP da GE FANUC o qual admite a linguagem denominada de linguagem de chaves ou LADDER ou opcionalmente uma linguagem estruturada denominada de SFC Sequential Function Chart inseridas em um programa normalizado como o IsaGRAF o qual ser aqui utilizado O CLP possui uma forma peculiar de executar suas a es Fig 4 4 o que caracteriza o seu funcionamento O controlador opera executando uma sequ ncia de atividades definidas e controladas por um programa principal denominado de Executivo Este modo de opera o ocorre em um ciclo denominado de Ciclo de Varredura Scan consistindo de seguintes passos Leitura das entradas externas Execu o d

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