ERAC

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SISTEMAS ESPECIAIS DE PROTEÇÃO ERAC

O submódulo 11.4 dos Procedimentos de Rede do ONS estabelece as diretrizes básicas para a definição de projetos básicos de Sistemas Especiais de Proteção  – SEP. Os SEP são sistemas automáticos de controle e proteção implantados nas estações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica que: Permitem a utilização adequada dos sistemas de geração, transmissão e distribuição; Proporcionam maior confiabilidade à operação do Sistema Interligado Nacional  – SIN; Evitam que perturbações possam levar o sistema a perda de estabilidade ou a colapso de tensão;  Aumentam a segurança elétrica operacional do SIN, diminuindo a possibilidade de ocorrência de perturbações de grande porte ou restringindo a área de abrangência dessas perturbações. O Esquema Regional de Alívio de Carga  – ERAC é um SEP específico de corte de carga por subfreqüência e/ou taxa de variação de freqüência. fr eqüência. O ERAC é um dos mais importantes Sistemas Especiais de Proteção  – SEP, tendo evitado com a sua correta atuação, conforme diagnosticado pelas análises de perturbações, diversos blecautes no SIN ao longo dos anos. Isto tem sido possível graças à perfeita adequação do ERAC no que se refere à disponibilização de carga para corte em estágios dentro de valores recomendados por estudos. Os relés digitais possuem recursos que permitem a criação de ERAC utilizando-se tanto níveis de subfrequencia, e/ou taxa de variação de freqüência.  As lógicas foram desenvolvidas considerando-se a utilização de 2 estágios do ERAC (1º e 2º estágios) em um mesmo relé. Porém modificações podem ser feitas para a utilização de apenas um estágio. Para a configuração do relé para os estágios 3, 4 e 5 serão necessárias mudanças nos valores ajustados, porém sem necessidade de alteração das lógicas.  As lógicas de implementação indicadas neste documento são somente uma sugestão, podendo ser alteradas. Estas lógicas deverão ser testadas para validação antes da implementação definitiva.

Rod. Campinas/Mogi-Mirim (SP340), Km 118,5  – Pólis de Tecnologia  – Prédio 11  – 13086-902  – Campinas/SP Pág. - 1/ 11 Tel.: (19) 3515.2010 / Fax. (19) 3515.2011 - www.se www.selinc.com.br linc.com.br – suporte@selin [email protected] c.com

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1. RELÉS SEL-351, SEL-311C, SEL-311L, SEL-387E e SEL-300G:  As lógicas a seguir indicam a maneira de se implementar o esquema ERAC para relés da família SEL-3xx. As lógicas e os ajustes foram elaborados para aplicação nos relés SEL-351, SEL-311C, SEL-311L, SEL-387E e SEL-300G.  A janela de medição para a função df/dt terá como freqüência de partida a atuação do nível de subfrequência 81D1 e como freqüência de corte a atuação do nível de subfrequência 81D2. Uma variável lógica SEL (SVn) será acionado quando a freqüência atingir o nível de subfrequência 81D1, caso a freqüência chegue ao nível de subfrequência 81D2 em um tempo menor que o ajustado no temporizador da variável lógica (SvnPU), ocorrerá o disparo destes estágio por uma taxa de variação de freqüência maior que a ajustada. O ajuste 27B81P irá bloquear as unidades de freqüência para valores de subtensão. Neste exemplo serão utilizados e ajustados nos relés os seguintes parâmetros:

Ajuste para os elementos de frequência: 81D1P  – ajuste da freqüência de partida da janela de medição. 81D2P  – ajuste da freqüência de corte da janela de medição. 81D3P  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda temporizado 1º estágio. 81D4P  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 1º estágio. 81D5P  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda temporizado 2º estágio. 81D6P  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 2º estágio. 27B81P - bloqueio das unidades de freqüência por subtensão.

Ajuste para os temporizadores: 81D3D  –  ajuste de tempo de atuação freqüência temporizado 1º estágio. 81D4D  –  ajuste de tempo de atuação freqüência instantâneo 1º estágio. 81D5D  –  ajuste de tempo de atuação freqüência temporizado 2º estágio. 81D6D  –  ajuste de tempo de atuação freqüência instantâneo 2º estágio. SV1PU - ajuste do tempo de atuação do 1º estágio. SV2PU - ajuste do tempo de atuação do 2º estágio.

absoluta de retaguarda absoluta de retaguarda absoluta de retaguarda absoluta de retaguarda

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Fig. 01  – Elementos de Freqüência

SV1 SV1PU

NOT1

81D1 SV1DO

AND1

81D1T

OR1 81D2

81D3T

S

81D4T

Q

ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT1

R

SET

CLR

Q

NOT2 81D1

SV2 SV2PU

NOT3

81D1 SV2DO

AND2

81D1T

OR2 81D2

81D5T

81D6T

Q

ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT2 S

R

SET

CLR

Q

NOT4 81D1

Fig. 02  – Lógica ERAC para 02 estágios  – relé SEL-3xx

Rod. Campinas/Mogi-Mirim (SP340), Km 118,5  – Pólis de Tecnologia  – Prédio 11  – 13086-902  – Campinas/SP Pág. - 3/ 11 Tel.: (19) 3515.2010 / Fax. (19) 3515.2011 - www.selinc.com.br – [email protected]

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2. RELÉ SEL-751A: Para implementação do ERAC com o relé SEL-751A, elementos que calculam a variação de freqüência no tempo (df/dt) podem ser utilizados para a definição da atuação dos estágios. Esse relé possui 04 elementos df/dt ajustados separadamente dos 06 elementos de freqüência, permitindo a criação de uma função para acionamento dos estágios que considere tanto variação de freqüência como subfrequência. Neste exemplo serão utilizados e ajustados no relé os seguintes parâmetros:

Ajustes para elementos de variação de freqüência: 81RVSUP  –  habilita os elementos df/dt para um nível de tensão de sequência positiva superior ao ajustado 81R1TP  – ajuste da janela de tempo (dt) para 1º estágio. 81D1TRND  – ajuste para definição da atuação por incremento no valor da variação da freqüência (INC) ou por decremento (DEC) para 1º estágio. 81R2TP  – ajuste da janela de tempo (dt) para 2º estágio. 81D2TRND  – ajuste para definição da atuação por incremento no valor da variação da freqüência (INC) ou por decremento (DEC) para 2º estágio.

Fig. 03  – Lógica para elementos df/dt

Ajustes para elementos de frequência: 81D1TP  – ajuste da freqüência absoluta para reset automático do ERAC 81D2TP  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda temporizado 1º estágio. 81D3TP  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 1º estágio. Rod. Campinas/Mogi-Mirim (SP340), Km 118,5  – Pólis de Tecnologia  – Prédio 11  – 13086-902  – Campinas/SP Pág. - 4/ 11 Tel.: (19) 3515.2010 / Fax. (19) 3515.2011 - www.selinc.com.br – [email protected]

SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, COMERCIAL LTDA. 81D4TP  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda temporizado 2º estágio. 81D5TP  – ajuste da freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 2º estágio.

Ajustes para os temporizadores: 81D1TD  – ajuste de tempo de do ERAC. 81D2TD  –  ajuste de tempo temporizado 1º estágio. 81D3TD  –  ajuste de tempo instantâneo 1º estágio. 81D4TD  –  ajuste de tempo temporizado 2º estágio. 81D5TD  –  ajuste de tempo instantâneo 2º estágio.

atuação freqüência absoluta para reset automático de atuação freqüência absoluta de retaguarda de atuação freqüência absoluta de retaguarda de atuação freqüência absoluta de retaguarda de atuação freqüência absoluta de retaguarda

Fig. 04  – Lógica para elementos de frequência

81R1T

OR1

81D2T

SET

S

81D3T

Q

ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT1

R

CLR

Q

NOT1 81D1T

81R2T

OR2

81D4T

S

81D5T

Q

ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT2

R

SET

CLR

Q

NOT2 81D1T

Fig. 05  – Lógica ERAC para 02 estágios  – relé SEL-751A Rod. Campinas/Mogi-Mirim (SP340), Km 118,5  – Pólis de Tecnologia  – Prédio 11  – 13086-902  – Campinas/SP Pág. - 5/ 11 Tel.: (19) 3515.2010 / Fax. (19) 3515.2011 - www.selinc.com.br – [email protected]

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 Através da utilização das funções lógicas de data e hora disponíveis nos relés SEL751A, torna-se possível a criação de atuação por estágios levando em consideração os períodos de cargas e os dias da semana. Para exemplo, utilizando-se a variável MINSM (minutes since midnight), que retorna a quantidade de minutos do dia desde as 00:00h, defini-se os períodos de carga em uma variável lógica SEL (SVn) e direcionar a atuação do 1º estágio do ERAC para saída digital ou alarme correspondente. Definição dos períodos de carga: 03:00h às 15:00h  – carga leve 15:00h às 19:00h  – carga média 19:00h às 03:00h  – carga pesada 81R1T

OR1

81D2T

81D3T

AND1 SV1

LT1 SET

S

MINSM >= 180 AND MINSM < 900

R

AND2 SV2

CLR

SET

R

AND3 SV3 MINSM >= 1140 OR MINSM < 180

NOT1

Q

OUTxxx

Q

Q

ATUAÇÃO  – CARGA MÉDIA 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT2 S

MINSM >= 900 AND MINSM < 1140

Q

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE 1º ESTÁGIO

CLR

Q

Q

ATUAÇÃO  – CARGA PESADA 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT3 S

R

SET

CLR

Q

81D1T

Fig. 06  – Lógica ERAC para 01estágio por períodos de carga

Para a implementação de um esquema que utilize dias da semana, utiliza-se a variável DAYW (day of week), que retorna o dia da semana correspondente, sendo 1 utilizado para domingo seguindo até o numero 7 para a representação do sábado.  A lógica demonstrada abaixo exemplifica a criação de um ERAC baseado nos períodos de carga e nos dias da semana.

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81R1T

OR1

81D2T

81D3T

AND1

SV1 MINSM >= 180 AND MINSM < 900

SET

SV4 R

AND2

SV1 MINSM >= 180 AND MINSM < 900

SV5 DAYW ≠

1 AND DAYW ≠ 7

Q

OUTxxx

LT1 S

DAYW = 1 OR DAYW = 7

Q

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE SÁB e DOM 1º ESTÁGIO

CLR

Q

Q

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE SEG, TER, QUA, QUI e SEX 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

LT2 S

R

SET

CLR

Q

NOT1 81D1T

Fig. 07  – Lógica ERAC para 01 estágio por períodos de carga e dias da semana

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3. RELÉS SEL-421 e SEL-451: Para implementação do ERAC com utilizando-se os relés SEL-421 e SEL-451, devese utilizar as variáveis disponíveis: DFDT e FREQ para criação de esquemas de acionamento dos estágios que considere tanto variação de freqüência como subfrequência. Esses relés possuem duas regiões para programação de lógicas (SELogic), sendo elas: região de proteção e região de automação. As lógicas exemplificadas nesse documento foram desenvolvidas na região de proteção que possui 64 relés auxiliares, 48 temporizadores, 32 biestáveis, 32 contadores, 64 equações matemáticas. Neste exemplo serão utilizados e ajustados no relé os seguintes parâmetros:

Ajuste para as variáveis lógicas de proteção SEL (PSVnn): PSV01  –  variável lógica para ajuste do nível (dfdt_1est) do elemento df/dt do 1º estágio. PSV02 - variável lógica para ajuste da freqüência absoluta para reset automático do ERAC (F_reset) PSV03 - variável lógica para ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizada 1º estágio (Ftemp_1est) PSV04 - variável lógica para ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantânea 1º estágio (Finst_1est) PSV05  –  variável lógica para ajuste do nível (dfdt_2est) do elemento df/dt do 2º estágio. PSV06 - variável lógica para ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizada 2º estágio (Ftemp_2est) PSV07 - variável lógica para ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantânea 2º estágio (Finst_2est)

Ajuste para os temporizadores (PCTnn): PCT01PU  – ajuste da janela de tempo (dt) para 1º estágio. PCT02PU  – ajuste de tempo de reset do ERAC. PCT03PU  –  ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta temporizado 1º estágio. PCT04PU  –  ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta instantâneo 1º estágio. PCT05PU  –  ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta temporizado 2º estágio. PCT06PU  –  ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta instantâneo 2º estágio.

de retaguarda de retaguarda de retaguarda de retaguarda

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SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, COMERCIAL LTDA. PCT01 PCT01PU

PSV01 DFDT> dfdt_1est

PCT01DO

PCT03 PCT03PU

PSV03

OR1

PLT01 S

SET

FREQ < Ftemp_1est R

PCT03DO

CLR

Q

ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

Q

PCT04 PCT04PU

PSV04 FREQ < Finst_1est

PCT04DO

PCT02 PCT02PU

PSV02 FREQ > F_reset

PCT02DO

PCT05 PCT05PU

PSV05 DFDT> dfdt_2est

PCT05DO

PCT06 PCT06PU

PSV06

OR2

PLT02 S

SET

FREQ < Ftemp_2est PCT06DO

R

CLR

Q

ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

Q

PCT07 PCT07PU

PSV07 FREQ < Finst_2est

PCT07DO

PCT02 PSV02

PCT02PU

FREQ > F_reset PCT02DO

Fig.

08  – Lógica ERAC para 02 estágios  – relé SEL-421 e SEL-451

 Através da utilização das funções lógicas de data e hora disponíveis nos relés SEL421 e SEL-451 torna-se possível a criação de atuação por estágios levando em consideração os períodos de cargas e os dias da semana. Para exemplo, utilizando-se a variável THR (time hour), que retorna a quantidade de horas do dia, defini-se os períodos de carga em uma variável lógica SEL (PSVnn) e

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SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, COMERCIAL LTDA. direcionar a atuação do 1º estágio do ERAC para saída digital ou alarme correspondente. Definição dos períodos de carga: 03:00h às 15:00h  – carga leve 15:00h às 19:00h  – carga média 19:00h às 03:00h  – carga pesada PCT01 PCT01PU

PSV01 DFDT> dfdt_1est

PCT01DO

PCT03 PCT03PU

PSV03

OR1

FREQ < Ftemp_1est PCT03DO

PCT04 PCT04PU

PSV04 FREQ < Finst_1est

PCT04DO

AND1

PSV05 THR >= 3 AND THR < 15

R

AND2 PSV06

R

AND3 PSV07 THR >= 15 AND THR < 19

SET

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE 1º ESTÁGIO

CLR

Q

OUTxxx

Q

Q

ATUAÇÃO  – CARGA MÉDIA 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

PLT2 S

THR >= 15 AND THR < 19

Q

PLT1 S

SET

CLR

Q

Q

ATUAÇÃO  – CARGA PESADA 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

PLT3 S

R

SET

CLR

Q

PCT02 PSV02

PCT02PU

FREQ > F_reset PCT02DO

Fig.

09  – Lógica ERAC para 01estágio por períodos de carga

Para a implementação de um esquema que utilize dias da semana, utiliza-se a variável DDOW (day of the week), que retorna o dia da semana correspondente, sendo 1 utilizado para domingo seguindo até o numero 7 para a representação do sábado.  A lógica demonstrada abaixo exemplifica a criação de um ERAC baseado nos períodos de carga e nos dias da semana.

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SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, COMERCIAL LTDA. PCT01 PCT01PU

PSV01 DFDT> dfdt_1est

PCT01DO

PCT03 PCT03PU

PSV03

OR1

FREQ < Ftemp_1est PCT03DO

PCT04 PCT04PU

PSV04 FREQ < Finst_1est

PCT04DO

PSV05

Q

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE SÁB e DOM 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

PLT1

THR >= 3 AND THR < 15

PSV06

S

R

SET

CLR

Q

DDOW = 1 AND DDOW = 7

PSV07 THR >= 3 AND THR < 15

PSV08 DAYW ≠

Q

ATUAÇÃO  – CARGA LEVE SEG, TER, QUA, QUI e SEX 1º ESTÁGIO

Q

OUTxxx

PLT2 S

R

SET

CLR

Q

1 AND DAYW ≠ 7

PCT02 PSV02

PCT02PU

FREQ > F_reset PCT02DO

Fig. 10  – Lógica ERAC para 01 estágio por períodos de carga e dias da semana

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