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INSTRUMENTOS PARA TESTES ELÉTRICOS

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1

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.




2

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




3

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




4

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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5

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




6

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




7

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.




8

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.




9

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




10

Após essa etapa, basta escolher o nome do arquivo e selecionar o local onde o mesmo

deverá ser salvo.

Figura 11




11

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




12

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




13

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




14

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




15

2.9 General

Figura 20

2.10 Ground faults

Nessa aba ajustam-se alguns critérios para verificação de falta a terra.

Figura 21




16

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




17

2.13 Zone Z1

Figura 24

2.14 Zone Z2

Figura 25




18

2.15 Zone Z3

Figura 26

2.16 68 Power Swing detection

Figura 27




19

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.




20

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




21

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.




22

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




23

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.




24

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




25

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




26

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.




27

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




29

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




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




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.




32

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”.




33

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.




34

Figura 55

A seguir são mostradas a trajetória da impedância de terra e a forma de onda com a sua

atuação binária.

Figura 56




35

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




36

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.




37

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




38

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




39

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.




40

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




41

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




42

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




43

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




44

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.




45

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.




46

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




47

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

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