INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS … PARA TESTES ELÉTRICOS Rua Visconde de Ouro Preto, 77 -...
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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
Rua Visconde de Ouro Preto, 77 - Bairro Custódio Pereira - Uberlândia – MG - CEP 38405-202 Fone (34) 3218-6800 Fax (34) 3218-6810
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Tutorial de Teste
Tipo de Equipamento: Relé de Proteção Marca: Siemens Modelo: 7SA Função: 68 - Bloqueio por Oscilação de Potência (PSB) & 78 - Out-of-Step (OoS) Ferramenta Utilizada: CE-6006 Objetivo: Teste do PSB e OoS em Condições de Oscilações de Potência tanto Síncrona como Assíncrona.
Controle de Versão:
Versão Descrições Data Autor
1.3 Adicionado ajustes da
proteção de distância
11/06/2012 M.R.C.
1.4 Adicionado logotipo
na primeira página
18/06/2014 M.R.C.
INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS
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Sumário 1. Conexão do relé ao CE-6006 ................................................................................................... 5
1.1 Fonte Auxiliar ...................................................................................................................... 5
1.2 Bobinas de Corrente e Tensão ............................................................................................. 5
1.3 Entradas Binárias ................................................................................................................ 6
2. Ajustes ...................................................................................................................................... 6
2.1 Abrindo o Software PSB_OoS .............................................................................................. 6
2.2 Configurando os Ajustes ...................................................................................................... 6
2.3 Salvando um arquivo .RIO no DIGSI ................................................................................... 7
2.4 Importando o arquivo ......................................................................................................... 11
2.5 Power System Data 2 ......................................................................................................... 12
2.6 Line Status .......................................................................................................................... 13
2.7 Trip 1/3-pole ...................................................................................................................... 14
2.8 21 Distance protection, general settings ............................................................................ 14
2.9 General ............................................................................................................................... 15
2.10 Ground faults ...................................................................................................................... 15
2.11 Time Delays ........................................................................................................................ 16
2.12 21 Distance zones (quadrilateral) ...................................................................................... 16
2.13 Zone Z1 ............................................................................................................................... 17
2.14 Zone Z2 ............................................................................................................................... 17
2.15 Zone Z3 ............................................................................................................................... 18
2.16 68 Power Swing detection .................................................................................................. 18
2.17 Ajustes 68 Power Swing detection ..................................................................................... 19
3. Configuração dos Testes ........................................................................................................ 19
4. Simulação do Sistema ............................................................................................................ 21
4.1 Teste Simulação do Sistema Oscilação Síncrona .............................................................. 21
4.2 Teste Simulação do Sistema Oscilação Assíncrona ........................................................... 25
4.3 Teste Simulação do Sistema Oscilação Assíncrona com Falta .......................................... 29
5. Simulação de Trajetória ......................................................................................................... 32
6. Relatório ................................................................................................................................. 40
APÊNDICE A ............................................................................................................................... 42
A.1 Detecção de Oscilação de Potência ........................................................................................ 42
A.2 Método de Operação .............................................................................................................. 42
A.2.1 Continuidade e Monotonia da Trajetória ............................................................................. 44
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A.2.2 Estabilidade da Trajetória .................................................................................................... 44
A.2.3 Simetria da Trajetória .......................................................................................................... 45
A.2.4 Detecção de Oscilação de Potência ..................................................................................... 45
A.2.5 Bloqueio por Oscilação de Potência .................................................................................... 47
A.2.6 Trip por oscilação de Potência ............................................................................................ 49
A.3 Notas de Ajustes ..................................................................................................................... 50
A.3.1 Ajustes ................................................................................................................................. 50
A.3.2 Lista de informações ........................................................................................................... 50
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Termo de Responsabilidade
As informações contidas nesse tutorial são constantemente verificadas. Entretanto, diferenças na
descrição não podem ser completamente excluídas; desta forma, a CONPROVE se exime de
qualquer responsabilidade, quanto a erros ou omissões contidos nas informações transmitidas.
Sugestões para aperfeiçoamento desse material são bem vindas, bastando o usuário entrar em
contato através do email [email protected].
O tutorial contém conhecimentos obtidos dos recursos e dados técnicos no momento em que foi
escrito. Portanto a CONPROVE reserva-se o direito de executar alterações nesse documento sem
aviso prévio.
Este documento tem como objetivo ser apenas um guia, o manual do equipamento a ser testado
deve ser sempre consultado.
ATENÇÃO!
O equipamento gera valores de correntes e tensões elevadas durante sua operação.
O uso indevido do equipamento pode acarretar em danos materiais e físicos.
Somente pessoas com qualificação adequada devem manusear o instrumento. Observa-se que o
usuário deve possuir treinamento satisfatório quanto aos procedimentos de manutenção, um bom
conhecimento do equipamento a ser testado e ainda estar ciente das normas e regulamentos de
segurança.
Copyright
Copyright © CONPROVE. Todos os direitos reservados. A divulgação, reprodução total ou
parcial do seu conteúdo, não está autorizada, a não ser que sejam expressamente permitidos. As
violações são passíveis de sansões por leis.
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Sequencia para testes do relé 7SA no software PSB_OoS
Nota: Caso o usuário possua dúvidas quanto às funções de Power Swing e de
Out-of-Step aconselha-se que consulte o Apêndice A.
1. Conexão do relé ao CE-6006
1.1 Fonte Auxiliar
Ligue o positivo (borne vermelho) da Fonte Aux. Vdc ao pino F1 do relé e o negativo
(borne preto) da Fonte Aux Vdc ao pino F2 do relé.
Figura 1
1.2 Bobinas de Corrente e Tensão
Ligue os canais de corrente I4, I5 e I6 do CE-6006 aos pinos Q1, Q3 e Q5 do relé
respectivamente, ligue os três comuns do CE-6006 ao pino Q2 do relé formando
então a ligação para as bobinas de corrente. Da mesma maneira, para estabelecer a
conexão das bobinas de tensão, ligue os canais de tensão V1, V2 e V3 aos pinos R15,
R17 e R18 do relé respectivamente, ligando os três comuns ao pino R16.
Figura 2
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1.3 Entradas Binárias
Ligue as Entradas Binárias do CE-6006 às saídas binárias do relé, BI1 a R1 e R4, BI3
a R3 e R4 e BI5 a R5 e R4 conforme a figura-3
Figura 3
2. Ajustes
2.1 Abrindo o Software PSB_OoS
Na pasta CE-600X Aplicativos dê um duplo clique no ícone do PSB_OoS.
Figura 4
2.2 Configurando os Ajustes
Ao abrir o software a tela de "Ajustes" irá se abrir automaticamente (caso a opção
Abrir Parâmetros ao Inicializar (menu Editar) estiver selecionada). Se não para
acessá-la, basta ir ao menu editar e na opção Ajustes como é mostrado abaixo.
Figura 5
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Após abrir a tela de Ajustes, preencha as informações gerais do Teste (selecionando a
opção Geral) como demonstra a figura abaixo e siga para o ajuste da proteção de
distância selecionando a opção Distância.
Figura 6
Na tela de ajustes da proteção de distância a intenção é de configurar o software da
maneira com que o relé está ajustado. Neste teste não entraremos com os ajustes das
zonas de maneira a desenhar cada uma das características. Utilizaremos para o teste,
um arquivo RIO, que é salvo pelo relé e nele estão contidos todos os ajustes. Dessa
maneira, iremos então abrir o DIGSI e salvar os ajustes.
2.3 Salvando um arquivo .RIO no DIGSI
Primeiramente iremos abrir o DIGSI e nos conectar com o relé. Ao abrir o programa,
selecione o relé em questão, 7SA, que deverá estar dentro da subestação. Após
selecionado o relé, clique com o botão direito e selecione a opção Open Object e
depois selecione o modo de conexão, conforme é apresentado na figuras seguintes.
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Figura 7
Figura 8
Após ter sido estabelecida a conexão, para acessarmos os ajustes da proteção de
distância deve-se clicar com o botão direito no Setting Group A que se encontra
dentro da pasta Settings e selecionar Open Object.
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Figura 9
A tela de ajustes aparecerá como abaixo e os ajustes da proteção de distância se
encontrarão na opção descrita como 21 Distance zones (quadrilateral) e para acessá-
la deveremos selecioná-la e clicar em Customize como apresentado abaixo
Figura 10
Dentro dos ajustes das zonas da proteção de distância, basta clicar no botão Export,
verificar os limites, as tolerâncias e os fatores das impedâncias de terra e da fonte e
confirmar em OK
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Após essa etapa, basta escolher o nome do arquivo e selecionar o local onde o mesmo
deverá ser salvo.
Figura 11
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Figura 12
2.4 Importando o arquivo
Após ter sido salvo o arquivo RIO, para abri-lo no software PSB_OoS, basta clicar no
botão Importar, localizado no canto inferior esquerdo da tela de ajustes e selecionar o
arquivo como mostrado abaixo.
Figura 13
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Ao importar o arquivo todos os ajustes serão carregados automaticamente, dentre esses
ajustes temos a impedância da linha, tempo e forma das zonas de atuação. A figura a
seguir mostra esses ajustes.
Figura 14
Caso o leitor queira repetir esse teste do tutorial é necessário conhecer os ajustes da
função de distância, cujos valores estão nas figuras a seguir.
2.5 Power System Data 2
Clique em “Setting Group A” e em seguida “Power Data System 2”
Figura 15
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Na tela a seguir mostra os ajustes do ângulo da linha, o ângulo da característica ajustada e
os fatores de compensação de sequencia zero.
Figura 16
2.6 Line Status
Figura 17
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2.7 Trip 1/3-pole
Figura 18
2.8 21 Distance protection, general settings
Nesse campo ajustam-se os parâmetros gerais da função de distância.
Figura 19
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2.9 General
Figura 20
2.10 Ground faults
Nessa aba ajustam-se alguns critérios para verificação de falta a terra.
Figura 21
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2.11 Time Delays
Ajuste os tempos de operação de cada zona tanto para faltas fase-terra como fase-
fase.
Figura 22
2.12 21 Distance zones (quadrilateral)
Nessa opção ajustam-se o tamanho das zonas e se há direcionalidade.
Figura 23
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2.13 Zone Z1
Figura 24
2.14 Zone Z2
Figura 25
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2.15 Zone Z3
Figura 26
2.16 68 Power Swing detection
Figura 27
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2.17 Ajustes 68 Power Swing detection
Figura 28
3. Configuração dos Testes
Na aba “Configurações dos Testes” deve-se fazer o correto direcionamento dos canais de
geração e a seleção da interface de parada do cronômetro para as funções alarme de
Power Swing, Trip de Distância e Trip do Out of Step (Oscilação Instável) com as
respectivas Entradas Binárias BI1, BI3 e BI5.
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Figura 29
No DIGSI devemos habilitar as Saídas Binárias de acordo com as configurações da figura
anterior. Na opção Masking I/O (Configuration Matrix) ajuste as funções com as
seguintes Saídas Binárias.
Figura 30
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4. Simulação do Sistema
Para o teste Simulação do Sistema, existem duas situações de Oscilações a primeira
Síncrona e a segunda Assíncrona.
4.1 Teste Simulação do Sistema Oscilação Síncrona
No primeiro exemplo temos uma situação de Oscilação Síncrona onde existe a atuação do
alarme da função Power Swing. Esse teste reproduz uma oscilação estável, em que a
trajetória da impedância entra nas zonas de atuação e retorna a condição normal sem
perder o sincronismo. Para realizar o teste clique em “Nova Oscilação”.
Figura 31
Na aba “Opções Gerais” foi escolhido “Tipo de Oscilação” como Síncrona, e o ângulo de
deslizamento no valor de 180°. (Para uma oscilação síncrona o ângulo de deslizamento
deve estar entre (-180° a 180°) ). O tempo de duração da oscilação é de 500ms. Caso seja
de interesse ao usuário pode-se limitar a corrente e definir o centro elétrico bastando
habilitar esses campos. Nesse teste específico não foi utilizado.
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Figura 32
Na aba “Sistema” o usuário deve entrar com os valores de tensões de cada fonte, assim
como a impedância de fase e de terra de cada uma. Nesse teste os seguintes ajustes foram
utilizados:
Figura 33
Para esse teste a aba “Falta” não pode ser ajustada. Apenas para oscilações assíncronas.
Na aba “Avaliação” habilite a atuação e escolha a interface de atuação “Alarme PSB”.
Figura 34
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A última aba “Local do Relé do Sistema” mostra o sistema equivalente que está sendo
testado e permite ainda que se escolha próximo a qual fonte de tensão o relé esta
localizado. Nesse teste o relé está próximo da fonte tensão n°1.
Figura 35
O passo seguinte é clicar no botão confirmar e iniciar a geração através do botão ou
pelo atalho “Alt + g”. Nessa situação a impedância entra na zona de atuação, entretanto o
relé bloqueia a atuação do trip da função distância. Após o término do testes pode-se
visualizar as formas de onda, atuação das entradas binárias e as trajetórias de impedância
e potência. Para isso clique em “Trajetória de Impedância e Potência”
Figura 36
Na tela abaixo é possível observarmos as formas de onda de tensão e corrente. Assim
como a atuação da Entrada Binária 1, BI1.
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Figura 37
A figura a seguir possibilita a visualização da trajetória da impedância de fase, de terra e
de potência. Por simplicidade será mostra a trajetória da impedância de fase. A figura 21
representa um zoom (basta clicar com o botão esquerdo e arrastar o mouse na região
desejada) da figura 20 mostrando a variação da impedância entrando e saindo das zonas.
Figura 38
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Figura 39
4.2 Teste Simulação do Sistema Oscilação Assíncrona
No segundo exemplo teremos uma situação de Oscilação Assíncrona onde ocorre o trip
da função Out-of-Step, pois será produzida uma oscilação instável, onde o sincronismo é
perdido, fazendo com que a trajetória da impedância atravesse toda a característica. Para
testarmos essa função primeiramente clique no botão “Nova Oscilação” e em seguida na
opção Assíncrona:
Figura 40
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Espera-se que ocorra a atuação da função Out-of-Step, pois ajustando 1 giro já existe a
perda de sincronismo (o ângulo varia de 0 a 360°). A freqüência de deslizamento foi
ajustada em 1Hz (esse parâmetro determina a velocidade da oscilação). Esses ajustes são
mostrados na figura a seguir:
Figura 41
Existe ainda a possibilidade de se definir o deslizamento da frequência de acordo com os
ajustes das fontes de tensão. Quando essa opção esta habilitada na aba “Sistema” surge
um campo para cada fonte onde pode ser inserido os valores de frequências.
Neste teste não foi habilitado a falta de modo que nada pode ser ajustado na aba “Falta”.
Outra modificação que deve ser feita é na aba “Avaliação” onde a opção “Atuação” deve
ser configurada como “sim” e na “Interface” altera-se para “Trip OoS” conforme figura a
seguir:
Figura 42
A última aba “Local do Relé do Sistema” mostra o sistema equivalente que está sendo
testado e permite ainda que se escolha próximo a qual fonte de tensão o relé esta
localizado. Nesse teste o relé está próximo da fonte tensão n°1.
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Figura 43
Em seguida clique em confirmar e mande gerar o teste através do atalho “Alt + g” ou
pelo ícone . Após o término do teste pode-se visualizar as formas de onda, atuação das
entradas binárias e as trajetórias de impedância e potência. Para isso clique em
“Trajetória de Impedância e Potência”
Figura 44
Na tela abaixo é possível observarmos as formas de onda de tensão e corrente. Assim
como a atuação da Entrada Binária 5, BI5.
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Figura 45
A figura a seguir possibilita a visualização da trajetória da impedância de fase, de terra e
de potência. Por simplicidade será mostrado apenas a trajetória da impedância de fase e
um zoom mostrando que a variação da impedância altera o sinal do “eixo x”, ou seja, o
valor da resistência fica negativo indicando uma oscilação assíncrona.
Figura 46
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Figura 47
4.3 Teste Simulação do Sistema Oscilação Assíncrona com Falta
No próximo teste durante uma oscilação assíncrona ocorre uma falta na fase A para terra.
Para isso habilite em “Opções Gerais” o campo “Habilitar Falta”, os demais parâmetros
são os mesmos do teste anterior.
Figura 48
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30
Quando se habilita a falta na aba “Sistema” mais duas linhas são inseridas, devendo ser
ajustado seus valores de impedância de fase e de terra. (Essas duas linhas podem
representar a impedância entre o gerador e o relé). Os ajustes para esse teste são os
seguintes:
Figura 49
Na aba “Falta” o usuário escolhe o tipo de falta entre monofásica-terra, bifásica-terra ou
trifásica. Escolhe a linha e o local onde ocorre a falta. Pode controlar o ângulo de
deslizamento para início da falta, o ângulo de falta, a fase de referência, inserir uma
resistência de falta e retirar a componente DC da corrente e tensão na simulação. Nesse
teste os seguintes ajustes para “Falta” foram utilizados:
Figura 50
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31
No item “Avaliação” o a opção “Atuação” deve ser configurada como “Sim” e na
“Interface” altera-se para “Trip Dist” conforme figura a seguir:
Figura 51
A aba “Local do Relé do Sistema” mostra o sistema equivalente que está sendo testado e
permite ainda que se escolha próximo a qual fonte de tensão o relé esta localizado. Nesse
teste o relé está próximo da fonte tensão n°1.
Observando a trajetória da impedância de fase percebe-se que a impedância entra na zona
1 e permanece, caracterizando uma situação de falta. A próxima figura mostra a trajetória
da impedância de terra entrando na zona de atuação e ali permanecendo.
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Figura 52
5. Simulação de Trajetória
O teste simulação de Trajetória possibilita criar os mesmos testes da Simulação do
Sistema, entretanto possui a grande vantagem de não ser amarrado às configurações reais
do sistema, de modo que o usuário possui total liberdade para controlar a trajetória de
impedância. No teste a seguir temos uma oscilação síncrona, onde a atuação do Alarme
do Power Swing é esperada.
Para realizar o teste clique em “Nova Trajetória” em seguida escolha um ponto inicial
clique com o botão esquerdo e mantenha pressionado arrastando o mouse na direção
desejada. O passo seguinte é inserir a taxa de variação da impedância no tempo que deve
ser diferente de “0” (nesse caso foi escolhido 10Ω/s). Por fim escolha interface de
atuação o “Alarme do PSB”.
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Figura 53
Figura 54
Em seguida clique no botão confirmar e inicie o teste. Caso o resultado esteja correto as
linhas de trajetórias ficam na cor verde de acordo com a próxima figura.
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Figura 55
A seguir são mostradas a trajetória da impedância de terra e a forma de onda com a sua
atuação binária.
Figura 56
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Figura 57
O próximo passo consiste em fazer uma oscilação assíncrona. Para isso basta criar uma
trajetória que passe pelas zonas de atuação aproximando-se de uma paralela ao eixo “x”
(resistência). Ajuste a interface de atuação para “Trip OoS”. Neste caso foi utilizada uma
taxa de variação de impedância dZ/dt igual a 5Ω/s
Figura 58
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Na figura a seguir podemos perceber inicialmente atuação do Power Swing e apenas
quando o relé “entende” que se trata de uma oscilação assíncrona ele libera o bloqueio e
atua o trip do out-of-step.
Figura 59
No próximo teste iremos avaliar o tempo de atuação. O teste começa com uma oscilação
de potência e acaba com uma falta. O objetivo é avaliar o tempo que leva para ocorrer o
Trip da função distância. O primeiro passo é clicar em nova trajetória e escolher um
ponto fora da zona de atuação e que termine na zona 2. O ajuste da variação da
impedância é de 5Ω/s.
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Figura 60
Os ajustes da aba “Sistema” são mostrados a seguir, sendo importante o usuário tomar
cuidado com os valores, pois dependendo do ajuste pode-se criar uma situação onde os
limites de geração dos canais da caixa de teste podem ser superados.
Figura 61
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O próximo passo é ajustar a falta, portanto clique na aba “Falta” e em seguida em
“Habilitar Falta”. Ajuste o valor da “Corrente Constante” para 10A e o tempo de duração
da falta para 500ms. O tempo da falta deve ser sempre maior que a temporização da zona
de proteção. Nesse caso o tempo de atuação para zona 2 é de 300ms. Outro detalhe é o
“Local da Falta” que deve ser ajustado para 0,9 garantindo que a falta ocorra na zona 2.
Figura 62
Agora é necessário o ajuste da aba “Avaliação”. Habilite a atuação, escolha como
“Interface” a opção “Trip Dist.”. O tempo para avaliação começa a partir da falta. O valor
do tempo nominal é de acordo com ajuste da temporização da zona. Existe uma
“Tolerância de Tempo Positivo” cujo ajuste é de 70ms. Esse valor é devido ao atraso
dado pelo fabricante (30ms) para atuação do trip, somado com tempo que demora a
desbloquear o power swing (40ms).
Figura 63
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A seguir é mostrada a avaliação do teste e do tempo.
Figura 64
Nas telas abaixo é possível observarmos as formas de onda de tensão e corrente. Assim
como a atuação da Entrada Binária 1 e 5.
Figura 65
A próxima figura mostra a falta da fase A para terra na zona 2.
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Figura 66
6. Relatório
Após a realização de qualquer teste os relatórios ficam disponíveis, e a sua visualização é
feita a partir do botão ou pelo menu Opções -> Relatório ou simplesmente pelo atalho
“Ctrl + R”.
A apresentação do relatório é totalmente configurável em relação aos dados apresentados
como pode ser visualizado na Figura abaixo.
Figura 67
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Ao definir os dados do relatório, o mesmo é apresentado e existe tanto a opção de
imprimi-lo quanto à opção de salvá-lo, bastando para isso clicar no botão . O relatório
será salvo com a extensão .rtf que é compatível com o Microsoft Office Word.
Figura 68
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APÊNDICE A Esse apêndice retirado do manual do 7SA6 da Siemens mostra os conceitos básicos envolvendo as oscilações de potência, bem como a metodologia e lógica utilizadas nos algoritmos do relé 7SA6. Salienta-se que a função de detecção de oscilação de potencia é uma função opcional de modo que não são todos os relés 7SA que a possuem.
A.1 Detecção de Oscilação de Potência
O 7SA6 tem um suplemento integrado de oscilação de potência que permite tanto o bloqueio de trips pela proteção de distância durante oscilações de potência ( bloqueio de oscilação de potência), quanto trip calculado durante oscilações de potência instáveis (trip out of step). Para evitar trip descontrolado os dispositivos de proteção de distância são suplementados com funções de bloqueio de oscilação de potência. Em locais particulares no sistema, dispositivos de trip out of step são também aplicados para dividir o sistema em redes ilhadas em localizações selecionadas, quando a estabilidade do sistema (sincronismo) é perdida devido a severas oscilações de potência (instáveis).
A.2 Método de Operação
Ao seguir eventos dinâmicos tais como saltos de cargas, curtos-circuitos, tempos mortos de
religamento ou ações de manobras, é possível que os geradores necessitem realinharem-se por si mesmos de uma maneira oscilatória, com a nova carga de equilíbrio do sistema. A proteção de distância registra grandes correntes transientes durante a oscilação de potência e especialmente no centro elétrico, pequenas tensões (Figura A.1). Pequenas tensões com largas correntes simultâneas aparentemente implicam em pequenas impedâncias, que novamente podem conduzir a trip pela proteção de distância. Em redes expansivas com grande transferência de potência, mesmo a estabilidade da transferência de energia poderia ser ameaçada, devido a essas oscilações de potência.
Figura A.1
Oscilações do sistema de potência são processos trifásicos simétricos. Sendo assim, em geral
um certo grau de valor medido simétrico pode ser assumido. Oscilações do sistema de potência podem, entretanto, ocorrer também durante processos assimétricos, por exemplo, durante curtos-circuitos bifásicos ou durante tempos mortos monopolares. A detecção de oscilação de potência no 7SA6 é dessa forma baseado em três sistemas de medições. Para cada fase está disponível um sistema de medição dedicado. Mesmo se uma oscilação de potência tiver sido detectada, qualquer curto-circuito subseqüente resultará no rápido cancelamento do bloqueio de oscilação de potência nas fases afetadas, permitindo assim o trip da proteção de distância.
Para detectar uma oscilação de potência, a taxa de mudança dos vetores de impedância é medida. A mensagem é disparada quando o vetor de impedância entra na faixa de medição da oscilação
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de potência PPOL (consulte Figura A.2) e o outro critério de detecção de oscilação de potência é encontrado. A faixa de detecção de falta APOL é feita para a característica poligonal dos valores ajustados mais altos para R e X, de todas as zonas ativadas. A zona de oscilação de potência tem uma
distância mínima ZDiff de 5 Ω (em IN = 1 A) ou 1 Ω (em IN = 5 A) em todas as direções da zona de
detecção de falta. No caso de um curto-circuito (1), o vetor de impedância muda abruptamente da condição de
carga para essa faixa de detecção de falta. Entretanto, no caso de uma oscilação de potência o vetor de impedância aparente inicialmente invade a faixa de oscilação de potência PPOL e só mais tarde entra na faixa de detecção de falta APOL (2). Também é possível que um vetor de oscilação de potência invada a área da faixa da oscilação de potência e deixe-a novamente sem entrar em contato com a faixa de detecção de falta (3). Se o vetor invadir o polígono de oscilação de potência e passar através dele para o lado oposto, então as seções da rede, vistas da localização do relé tem perda de sincronismo (4): A transferência de potência é instável.
Figura A.2
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A relação de mudança dos 3 vetores de impedância é monitorada em intervalos de 1/4 de ciclo.
Figura A.3
A.2.1 Continuidade e Monotonia da Trajetória
A relação de mudança do vetor de impedância é muito importante para a diferenciação entre faltas e condições de oscilação de potência. Isso é mostrado na Figura A-3. Durante a oscilação de potência, a impedância medida de uma amostra para a próxima tem uma mudança definida em R e X, referida como dR (k) e dX (k). É também importante o fato de que de uma amostra para a próxima a diferença é pequena: i.e. |dR(k) – dR(k+1)| < limite. Durante uma inserção (início) de falta, existe uma rápida mudança que não ocasionará pickup da função de oscilação de potência.
A.2.2 Estabilidade da Trajetória
Quando o vetor de impedância invade a característica de impedância durante uma oscilação de potência, isso acontece em um ponto da curva elíptica que corresponde ao estado estacionário da instabilidade. Para liberar a detecção de oscilação de potência, um outro critério também é usado. Na Figura A-4 a faixa de instabilidade para estado estacionário é mostrada. Essa faixa é detectada no 7SA6. Isso é feito pelo cálculo do centro da elipse e verificado se o atual valor X medido é menor que esse valor.
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Figura A.4
A.2.3 Simetria da Trajetória
Além dessas medidas, faz-se uma comparação das três fases para assegurar que são simétricas. Durante uma oscilação de potência na condição de pólo simples aberto, apenas duas das três fases terão uma trajetória de impedância. Nesse caso, apenas essas duas trajetórias de fases remanescentes são verificadas para garantir que sejam simétricas.
A.2.4 Detecção de Oscilação de Potência
Para assegurar uma operação estável e segura da detecção de oscilação de potência, sem risco de bloqueio indesejado da oscilação de potência durante faltas do sistema de potência, é usada uma combinação lógica de um número de critérios de medição.
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Figura A.5
Na Figura A-5 um diagrama lógico é fornecido para a função de oscilação de potência. Essa
medição é feita em uma base por fase, apesar de a Figura A.5 só mostrar a lógica para uma fase. (Antes da geração de um sinal para a oscilação de potência, a impedância medida precisa estar dentro do polígono de oscilação de potência PPOL).
A seguir, 4 critérios de medição:
1. Continuidade da Trajetória Os valores R e X calculados precisam criar uma linha constante. Não deve haver um salto de um valor para o próximo. Consulte a Figura 2-55.
2. Monotonia da Trajetória A trajetória da impedância deve inicialmente não mudar a direção R. Consulte a Figura A-3.
3. Simetria de Trajetória
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A trajetória de cada fase é avaliada. Se não existir falta, essas três trajetórias devem ser simétricas.
Durante condições de abertura de um único pólo, as 2 trajetórias remanescentes devem ser simétricas.
4. Estabilidade da Trajetória
Quando a trajetória da impedância invade PPOL durante uma condição de oscilação, o sistema precisa estar na área de instabilidade de estado estacionário. Na Figura A.4 isso corresponde à metade inferior do círculo.
Todas essas condições precisam ser verdadeiras para a geração de uma condição de bloqueio de oscilação de potência. Uma vez ajustada essa condição de bloqueio, ela permanecerá em pickup até que o vetor de impedância deixe o polígono de oscilação de potência (PPOL). É isso a menos que ocorra uma falta durante essa fase. A detecção de um salto na trajetória ou assimetria das trajetórias irá resetar a condição de bloqueio da oscilação de potência. A detecção de oscilação de potência pode ser bloqueada por entrada binária.
A.2.5 Bloqueio por Oscilação de Potência
O bloqueio por oscilação de potência afeta a proteção de distância. Se o critério para detecção de oscilação de potência for preenchido em pelo menos uma fase, as seguintes reações são possíveis em relação à função de bloqueio por oscilação de potência (ajuste no endereço 2002 P/S Op. mode):
Bloqueio do comando de trip para todas as zonas (All zones block): O comando de trip da proteção de distância é bloqueado para todas as zonas durante uma oscilação de potência.
Bloqueio do comando de trip para a primeira zona somente (Z1/Z1B block): O comando de trip da primeira zona (Z1) e aquele da zona de sobrealcance (Z1B) são bloqueados durante uma oscilação de potência. Faltas em outras zonas dão trip com o tempo de graduação associado.
Bloqueio do comando de trip para as zonas mais altas somente (Z2 to Z5 block): as zonas mais altas (Z2 a Z5) são bloqueadas para trip durante uma oscilação de potência. Somente um pickup na primeira zona ou na zona de sobrealcance (Z1 e Z1B) pode conduzir ao comando de trip.
Bloqueio das duas primeiras zonas (Z1,Z1B,Z2 block): Os comandos de trip da primeira e segunda zonas (Z1 e Z2) e da zona de sobrealcance (Z1B), são bloqueados durante uma oscilação de potência. Um pickup em uma das zonas mais altas (Z3 a Z5) pode ainda levar a trip.
O efeito no bloqueio por oscilação de potência na proteção de distância será prolongado por um tempo definido (endereço 2007 Trip DELAY P/S). Então estados transientes (por exemplo, operações de manobra) são compensados, o que ocorre durante uma oscilação de potência e causa um salto nas quantidades medidas.
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Figura A.6
Somente comandos de trip naquelas fases são bloqueados, nos quais oscilações de potência
foram detectadas. As medidas associadas aplicam-se para todas as fases quando a oscilação de potência tiver sido detectada. Elas são ativas enquanto o vetor de impedância medido estiver dentro da faixa de oscilação de potência PPOL, ou se devido a uma abrupta mudança do vetor de impedância associado, o critério de oscilação de potência não for mais satisfeito. É possível com No. 4160 “>Pow. Swing BLK“ bloquear a detecção de oscilação de potência via entrada binária. A lógica mostrada na Figura A.7 aplica-se de modo similar para todas as outras zonas.
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Figura A.7
A.2.6 Trip por oscilação de Potência
Se for desejado trip no evento de uma oscilação de potência instável (condição “out of step”), o parâmetro PowerSwing trip = YES é ajustado. Se o critério para detecção de oscilação de potência for satisfeito, a proteção de distância é inicialmente bloqueada, de acordo com o programa configurado para bloqueio por oscilação de potência, para evitar trip da proteção de distância.
Quando os vetores de impedância identificados pela detecção de oscilação de potência saem da característica de oscilação de potência PPOL, o sinal dos componentes R nos vetores é verificado para ver se são os mesmos ao sair e ao entrar no polígono de pickup. Se esse for o caso, o processo de oscilação de potência é inclinado para estabilizar. Caso contrário, o vetor atravessou a característica de oscilação de potência (perda de sincronismo, caso (4) na Figura A-2). A transmissão estável passa a não ser mais possível. O dispositivo emite um alarme para esse efeito (No. 4163 “P.Swing unstab.“), desde que o parâmetro no endereço 2006 PowerSwing trip seja ajustado para NO. O alarme No. 4163 “P.Swing unstab.“ é um pulso com duração de aproximadamente 50 ms, que também pode ser processado via saída do relé, por exemplo, para um contador de ciclos ou de pulsos.
Uma vez detectada a instabilidade, o dispositivo emite um comando de trip tripolar, isolando os dois segmentos do sistema um do outro. Trip de oscilação de potência é alarmado.
Como a faixa de operação do suplemento de oscilação de potência depende dos ajustes da proteção de distância, o trip da oscilação de potência só pode estar ativo quando a proteção de distância tiver sido ativada.
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A.3 Notas de Ajustes
O suplemento de oscilação de potência só é ativo se tiver sido ajustado para Power Swing =
Enabled (endereço 120) durante a configuração. Para Power Swing nenhum outro parâmetro precisa ser ajustado.
Os quatro programas possíveis podem ser ajustados no endereço 2002 P/S Op. mode, como descrito na seção A.2.5: All zones block, Z1/Z1B block, Z2 a Z5 block ou Z1,Z1B,Z2 block.
Alem disso, a função de trip para oscilações instáveis (condição fora de passo, perda de sincronismo do sistema) pode ser ajustada com o parâmetro PowerSwing trip (address 2006), que deverá ser ajustado para SIM YES se necessário (pré-ajuste é NÃO NO). No caso de trip da oscilação de potência é recomendado ajustar para P/S Op. mode = All zones block para o bloqueio, da oscilação de potência, para evitar trip prematuro pela proteção de distância.
A temporização após o bloqueio da oscilação de potência pode ser ajustada no endereço 2007 Trip DELAY P/S.
Obs: De maneira a assegurar a melhor detecção de oscilação de potência, mesmo sob condições desfavoráveis, é recomendado ajustar uma zona de distância não direcional. Essa zona deverá incluir todas as outras zonas. Preferivelmente a zona 25 deverá ser usada para isso. Se o trip na zona Z5 não for desejado, a temporização T5 pode ser ajustada para infinito. A distância para as zonas incluídas em Z5 não é crítica e pode mesmo ser zero. O ajuste na direção X5 negativa não deverá ser
menor do que cerca de 50% do valor da direção positiva X5, isto é, endereço 1346 ≥50% endereço 1343.
A.3.1 Ajustes
Tabela 1
A.3.2 Lista de informações
Tabela 2