Aumento da Confiabilidade de Esquemas de Proteção e Controle em IEC 61850
com o uso de Message Quality
Douglas Oliveira - SEL Geraldo Rocha - SEL Paulo Franco - SEL
Introdução – Norma IEC 61850
• Estabelece as funcionalidades dos protocolos de comunicação vertical e horizontal dentro de uma subestação
Relé de Proteção
Relé de Proteção
Relé de Proteção
Relé de Proteção
Relé de Proteção
Relé de Proteção
Controlador de
Automação
Programável
Switch A Switch B
Gateway B
Switch C
Gateway A
Web
Centro de
Operação
Remoto
Acesso de
Engenharia
GPS
IHM
Operação Local
Antena
Firewall
Características da Norma IEC 61850
• Comunicação de alta velocidade em rede Ethernet
• Interoperabilidade de equipamentos de diferentes fabricantes
• Significativa redução da quantidade de cabos utilizados
• Menor possibilidade de obsolescência no futuro
Arquiteturas de Redes de Comunicação Ethernet
• Estrela Simples
IED 01
A B
IED 02
A B
IED 03
A B
SWG SWITCHGERENCIÁVEL
Arquiteturas de Redes de Comunicação Ethernet
• Estrela Dupla
IED 01
A B
IED 02
A B
IED 03
A B
SWGSWG
MaxTime
Mensagens GOOSE
Mudança de estado de uma das variáveis
• Relacionadas a um DataSet
• Messagens repetidas em intervalos de tempo pré-determinados
• Intervalos menores entre mensagens na ocorrência de mudança de estado de uma das variáveis
MaxTime 4 8 16 ms
...
Seletividade Lógica
• Princípio de funcionamento:
– Proteção de sobrecorrente
– Existência de comunicação (inputs / outputs ou via rede) entre os relés
• Resposta praticamente instantânea – intervalos de coordenação de 50 a 150 ms tipicamente
11 Copyright SEL® 2013
Coordenação de Sobrecorrente Típica
Tem
po
Corrente
Geral
Alimentador
Fusível
13 Copyright SEL® 2013
Disjuntor Geral Opera Com Temporização Para Falta na Barra
Tempo
Corrente
Geral
Alimentador
tmin
Imax
tmax
Imin
15 Copyright SEL® 2013
17 Copyright SEL® 2013
Seletividade Lógica Com Falha de Disjuntor
SEL-351
SEL-351
SEL-351
SEL-351
Ifalta
Ifalta
Seletividade Lógica
19 Copyright SEL® 2013
IN + -
50 50/51
Partida Bloqueio
Carga
F A
G
I
Relé
Relé
Carga
Carga
Seletividade Lógica
20 Copyright SEL® 2013
52 BA
52a
+
-
IN1 GERAL
Disjuntor Geral
OUT2 ALIM.
OUT1 GERAL
Bloqueio 50/51
Disjuntor do Alimentador
52 BA
52a
+
-
OUT1 ALIM.
86B (BF)
86 (BF)
OUT3 ALIM.
Trip 50BF
+
-
Aplicação com IEC 61850
• O uso da IEC 61850 permite que o sinal de bloqueio seja transmitido via rede de comunicação, dispensando os contatos de saída e entradas digitais físicas
• A comunicação entre os IEDs é ainda constantemente monitorada (bit quality), podendo o esquema ser desabilitado em caso de falha na rede
21 Copyright SEL® 2013
Seletividade Lógica com IEC 61850
22 Copyright SEL® 2013
52 BA
52a
+
-
IN1 GERAL
Disjuntor Geral
OUT2 ALIM.
OUT1 GERAL
bloqueio 50/51
Disjuntor do Alimentador
52 BA
52a
+
-
OUT1 ALIM.
86B (BF)
86 (BF)
OUT3 ALIM.
Trip 50BF
+
-
Falha do Disjuntor
Falha do Disjuntor
Bloqueio por Seletividade
Lógica
Relé Geral: VB02, VB04
Relé Geral: VB01, VB03
50BF PKP_OC
Seletividade Lógica com IEC 61850
23 Copyright SEL® 2013
52 BA
52a
+
-
IN1 GERAL
Disjuntor Geral
OUT2 ALIM.
OUT1 GERAL
bloqueio 50/51
Disjuntor do Alimentador
52 BA
52a
+
-
OUT1 ALIM.
86B (BF)
86 (BF)
OUT3 ALIM.
Trip 50BF
+
-
Seletividade Lógica com IEC 61850
24 Copyright SEL® 2013
SW
ITC
H A
Bay Controller
Proteção
Ifalta
Ifalta+carga
SW
ITC
H B
Bay Controller
Proteção
Bay Controller
Proteção
Bay Controller
Proteção
TRIP (HARDWIRED)
GOOSE(Sinal de Bloqueio = 1)
GOOSE(Sinal de
Bloqueio = 1)
Aberto com sucesso
A
A
AB
B
B
BA
Conexão Ethernet
SWITCHES REDUNDANTES
SW
ITC
H A
Bay Controller
Proteção
Ifalta
Ifalta+carga
SW
ITC
H B
Bay Controller
Proteção
Bay Controller
Proteção
Bay Controller
Proteção
TRIP (HARDWIRED)
GOOSE(Sinal de Bloqueio = 1)
GOOSE(Sinal de
Bloqueio = 1)
Aberto com sucesso
A
A
AB
B
B
BA
Conexão Ethernet
SWITCHES REDUNDANTES
Seletividade Lógica com IEC 61850
25 Copyright SEL® 2013
50P2
CCOUTnn Comunic
Ethernet
B
A Relé do Alimentador
100 ms
0 50P2
CCINnnn Comunic
Ethernet
A
B
Relé do Transformador
SWITC
H A
SW
ITCH
B
50G2
Sinal de Bloqueio (Alimentadores)
Message Quality (Falha na Comun.= 1;
Comunic. OK = 0)
TRIP
50G2