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ENGENHEIRO DE
ELTRICA
SISTEMAS
INTEGRADOS DE
AUTOMAO E
PROTEO DE
SUBESTAES
JOS RAIMUNDO LIMA JNIOR
PLANO AULA 6 06/05/2015
Apresentar os tipos de IEDs utilizados no sistema integrado de automao e proteo em subestaes;
Apresentar conceitos bsicos para o entendimento das lgicas de automao da proteo em IEDs;
Discutir a lgica de intertravamentos de equipamentos manobra de ptio: seccionadoras e disjuntores;
Apresentar um exemplo prtico do esquema discutido;
Discutir a lgica de SOTF (Switch-onto-fault).
IED
IED
Automao a ao de controlar automaticamente os sistemas eltricos de potncia com o auxilio de dispositivos de controle,
proteo, medio (monitoramento) e superviso. (Schweitzer
Laboratories, INC);
Um sistema de automao, portanto, basicamente composto por elementos que fazem a proteo dos equipamentos, o controle de
chaves seccionadoras e disjuntores, a medio (monitorao) de
grandezas eltricas e a superviso do estado de todos os
equipamentos presentes em campo (SE ou Usina);
IED
IEDs (Intelligent Electronic Devices)
DISPOSITIVO ELETRNICO INTELIGENTE (IED) um
dispositivo microprocessado (ou microcontrolado) com
funes de processamento digital de sinais (DSP), proteo
(comparadores), controle (PLC), medio, registro de ocorrncias (buffer de grandezas monitoradas), comunicao, entre outras.
IED
IEDs principais em subestaes ;
Rels Digitais;
Unidades de Controle ou Controladoras de Bay;
Registradores Digitais de Perturbao.
IED
Rels Digitais ou Numricos
So IEDs que tm a funo de perceber condies anormais no sistema eltricos e tomar decises, mediante ajustes pr-definidos pelo engenheiro de proteo, de modo a automaticamente controlar dispositivos em campo (disjutores, normalmente) e enviar informao da ocorrncia a outros IEDs (controladoras e RDPs).
IED
Rels Digitais ou Numricos
Principais Funes de Proteo
- Proteo de Sobrecorrente: 50/51-A/B/C/N (+67)
- Proteo de Distncia: 21-A/B/C/N (+85, +67)
- Proteo Diferencial: 87-T, 87-G, 87-L e 87-B
Outras funes:
- Teleproteo;
- Religamento Automtico;
- SOTF (Switch-onto-Fault) ou Line-check: Fechamento manual sob falta; e
- Weak-Infeed;
IED
Controladoras de Bays (vos) e RTU (Remote Terminal Units)
So IEDs que recebem sinais do campo, traando uma imagem do estado dos contatos auxiliares e sensores. Possuem capacidade de programao, a fim de gerar lgicas de comando e intertravamento, principalmente. So equivalentes aos CLPs da automao industrial. As RTU tornaram-se obsoletas com o advento das controladoras.
IED
Controladoras de Bays (vos) e RTU (Remote Terminal Units)
Principais Funes:
- Controle (predominantemente);
- Check de Sincronismo (25);
- Medio;
Arquitetura
Semelhante ao rel digital de proteo no que diz respeito ao processamento digital e estimao fasorial. Realiza as funes de verificao de sincronismo, comando e controle dos equipamentos de ptio e medio de grandezas (Potncia, fator de potncia, etc).
IED
Controladoras de Bays (vos) e RTU (Remote Terminal Units)
Funo de Controle
As UCs so os dispositivos que garantem a automao da subestao. Possuem funes de controle como:
Intertravamento de chaves seccionadoras;
Seleo de Comando (Local/Remoto);
Manobra do Disjuntor de Transferncia
Bloqueio/Liberao do Religamento Automtico (A/R);
Disjuntor Pronto (Presso e SF6 OK); e
Lgica de Bloqueio
IED
Controladoras de Bays (vos) e RTU (Remote Terminal Units)
Funo de Check de Sincronismo para Fechamento Manual
As UCs so os dispositivos que garantem que o disjuntor comandado pelo sistema de proteo, do qual faz parte, feche por comando manual respeitando diferenas adequadas de tenso, ngulo e frequncia (entre seus terminais).
IED
Controladoras de Bays (vos) e RTU (Remote Terminal Units)
Exemplo:
A flexibilidade das UC digitais
permite que correes de
defasagem angular e erros dos
Tis sejam compesandos via
software, substituindo os antigos
transformadores auxiliares.
IED
Registradores Digitais de Perturbao (RDPs)
So IEDs com alta capacidade de amostragem de sinais analgicos (V e I) e digitais (estados de chaves, disjuntores, dos rels, etc), assim como de armazenamento, permitindo o registro, para anlise futura, de sinais gerados durante perturbaes;
IED
Registradores Digitais de Perturbao (RDPs)
Principal Funo:
Armazenar medies de grandezas analgicas e digitais antes, durante e, se possvel, aps a falta;
Sequencial de Eventos;
Localizao de Defeito;
Arquitetura
Diferentemente do rel digital de proteo, o RDP possui capacidade de processamento superior (tipicamente frequncias de amostragem entre 15 e 30 kHz), pois no divide seu processamento com outras funes que no sejam de medio/monitorao;
IED
Registradores Digitais de Perturbao (RDPs)
Funo de Registro de Oscilografia
parametrizado para disparar (trigger), registrando grandezas analgicas e digitais pr-determinadas;
Gera arquivos em formato padronizado (independente de fabricante) denominado COMTRADE.
O formato COMTRADE aberto em softwares proprietrios do fabricantes (visualizadores).
DIAGRAMAS LGICOS
(PARTE 1)
INTRODUO
A automao de sistemas eltricos, particularmente de subestaes, realizada atravs de lgicas integradas de proteo e controle
implantadas nos IEDs;
As lgicas dos IEDs so realizadas por equacionamentos booleanos em que as variveis so:
As entradas e sadas digitais;
Os pontos internos (flags) aos IEDs associados s funes de proteo e controle;
As sadas de comparadores (entre ajustes e medies).
INTRODUO
Os IEDs executam diversas lgicas suporte para os processos de proteo e controle, mas que possuem importncia vital nestes
processos;
Exemplo: Lgica de Plos Abertos (Plos Mortos)
INTRODUO
Lgica de Plos Mortos
Fonte: Manual SEL421
INTRODUO
A elaborao das lgicas de automao exige o conhecimento do controle, entradas e sadas binrias e das informaes que so
ativadas quando da partida das funes de proteo;
O projeto lgico de automao e proteo deve ser realizado tendo em conta as interaes com os diversos equipamentos que devem
constar no projeto executivo funcional;
necessrio o conhecimento prvio de anlise de projetos funcionais.
INTRODUO
As lgicas de controle so usadas para:
Substituir as tradicionais chaves de controle do painel;
Eliminar a fiao entre o rel e a Unidade Terminal Remota (UTR);
Substituir os tradicionais rels de selo biestveis (latching relays);
Substituir as tradicionais lmpadas de sinalizao do painel.
LGICA DE INTERTRAVAMENTO DE
SECCIONADORAS E DISJUNTOR
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Os intertravamentos so necessrios para evitar que as seccionadoras sejam comandadas sob condio de carga;
Para cada arranjo da subestao, h uma lgica especfica que contempla as diversas possibilidades de manobras;
Para cada equipamento do vo, existem condies diferentes que devem ser analisadas nas lgicas de intertravamento.
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Como referncia, considerar uma subestao de 138 kV, com arranjo de barra principal e transferncia, apresentada abaixo:
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Neste tipo de arranjo, fazem parte da lgica de intertravamento: as seccionadoras de barra, de linha, de aterramento e de transferncia,
alm dos disjuntores do vo e de transferncia;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora do lado da barra;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora do lado da barra
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora do lado da linha;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora do lado da linha;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora de bypass;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Seccionadora de bypass;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico Disjuntor;
LGICA DE INTERTRAVAMENTO
Diagrama Lgico
EXEMPLO
SE PIRIPIRI (CHESF)
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA
(SWITCH-ONTO-FAULT)
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF)
A lgica de fechamento sobre falta destinada s situaes de fechamento de um disjuntor sobre um defeito j existente [1];
Um exemplo de fechamento sobre falta o fechamento de um disjuntor com um aterramento temporrio, utilizado pelas equipes de
manuteno;
Este curto-circuito dever ser eliminado imediatamente, sem temporizao, e ainda bloquear o religamento automtico;
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF)
A lgica de SOTF permite selecionar os elementos de proteo que devem dar trip. Geralemnte so escolhidas as funes de distncia e sobrecorrente;
H um tempo associado deteco de linha aberta para a efetiva ativao do SOTF;
A lgica de SOTF habilitada atravs da abertura tripolar (monitoramento do contato auxiliar do disjuntor) e/ou pelo monitoramento do sinal de comando de fechamento do disjuntor.
OBS: a deteco da abertura pode ser realizada tanto por contato como por medio de grandezas.
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF)
Lgica de SOTF
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF)
Lgica de SOTF
LGICA DE FECHAMENTO SOBRE FALTA (SOTF)
Lgica de SOTF
[1] Tutorial de diagramas lgicos de esquemas de proteo e controle; SEL, reviso 2.
REFERNCIAS