ERAC

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SISTEMAS ESPECIAIS DE PROTEÇÃO

ERAC

O submódulo 11.4 dos Procedimentos de Rede do ONS estabelece as diretrizes 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 básicas para a definição de projetos básicos de Sistemas Especiais de Proteção_–_– SEP.

SEP.

Os SEP são sistemas

Os SEP são sistemas automáticos de controle e automáticos de controle e proteção implantados nas proteção implantados nas estaçõesestações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica que:

de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica que:

Permitem a utilização adequada dos sistemas de geração, transmissão e Permitem a utilização adequada dos sistemas de geração, transmissão e distribuição;

distribuição;

Proporcionam maior confiabilidade à operação do Sistema Interligado Proporcionam maior confiabilidade à operação do Sistema Interligado Nacional

Nacional_–_– SIN; SIN;

Evitam que perturbações possam levar o sistema a perda de estabilidade ou a Evitam que perturbações possam levar o sistema a perda de estabilidade ou a colapso de tensão;

colapso de tensão; Aumentam

Aumentam a a segurança segurança elétrica elétrica operacional operacional do do SIN, SIN, diminuindo diminuindo aa possibilidade de ocorrência de perturbações de grande porte ou restringindo a possibilidade de ocorrência de perturbações de grande porte ou restringindo a área de abrangência dessas

área de abrangência dessas perturbações.perturbações. O Esquema Regional de Alívio de Carga

O Esquema Regional de Alívio de Carga_–_– ERAC é um SEP específico de corte de ERAC é um SEP específico de corte de carga por subfreqüência e/ou taxa de variação de fr

carga por subfreqüência e/ou taxa de variação de freqüência.eqüência.

O ERAC é um dos mais importantes Sistemas Especiais de Proteção

O ERAC é um dos mais importantes Sistemas Especiais de Proteção_–_– SEP, tendo SEP, tendo evitado com a sua correta atuação, conforme diagnosticado pelas análises de evitado com a sua correta atuação, conforme diagnosticado pelas análises de perturbações, diversos blecautes no SIN ao longo dos anos. Isto tem sido possível 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 graças à perfeita adequação do ERAC no que se refere à disponibilização de carga para corte em estágios dentro

para corte em estágios dentro de valores recomendados por estudos.de valores recomendados por estudos.

Os relés digitais possuem recursos que permitem a criação de ERAC utilizando-se Os relés digitais possuem recursos que permitem a criação de ERAC utilizando-se tanto níveis de subfrequencia, e/ou taxa de

tanto níveis de subfrequencia, e/ou taxa de variação de freqüência.variação de freqüência. As lógicas foram desenvolvidas considerando-se a utilização de 2

As lógicas foram desenvolvidas considerando-se a utilização de 2 estágios do ERACestágios do ERAC (1º e 2º estágios) em um mesmo relé. Porém modificações podem ser feitas para a (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 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 5 serão necessárias mudanças nos valores ajustados, porém sem necessidade de alteração das lógicas.

alteração das lógicas. As

As lógicas lógicas de de implementação implementação indicadas indicadas neste neste documento documento são são somente somente umauma sugestão, podendo ser alteradas. Estas lógicas deverão ser testadas para validação sugestão, podendo ser alteradas. Estas lógicas deverão ser testadas para validação antes da implementação definitiva.

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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 absoluta de retaguarda temporizado 1º estágio.

81D4D _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 1º estágio.

81D5D _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizado 2º estágio.

81D6D _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 2º estágio.

SV1PU - ajuste do tempo de atuação do 1º estágio. SV2PU - ajuste do tempo de atuação do 2º estágio.

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Fig. 01 – Elementos de Freqüência 81D1 SV1 NOT1 AND1 81D3T 81D4T 81D1T 81D2 SV1PU SV1DO OR1 Q Q SET CLR S R Q 81D1 NOT2 OUTxxx ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO 81D1 SV2 NOT3 AND2 81D5T 81D6T 81D1T 81D2 SV2PU SV2DO OR2 Q Q SET CLR S R Q 81D1 NOT4 OUTxxx ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO LT2 LT1

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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.

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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 atuação freqüência absoluta para reset automático do ERAC.

81D2TD _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizado 1º estágio.

81D3TD _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 1º estágio.

81D4TD _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizado 2º estágio.

81D5TD _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 2º estágio.

Fig. 04 – Lógica para elementos de frequência

81D2T 81D3T OR1 Q Q SET CLR S R Q 81D1T NOT1 OUTxxx ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO 81R1T LT1 81D4T 81D5T OR2 Q Q SET CLR S R Q 81D1T NOT2 OUTxxx ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO 81R2T LT2

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Através da utilização das funções lógicas de data e hora disponíveis nos relés SEL-751A, 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 81D2T 81D3T OR1 81D1T NOT1 81R1T OUTxxx

ATUAÇÃO_– CARGA LEVE

1º ESTÁGIO

MINSM >= 180 AND MINSM < 900

MINSM >= 1140 OR MINSM < 180

OUTxxx

ATUAÇÃO_– CARGA MÉDIA

1º ESTÁGIO

OUTxxx

ATUAÇÃO – CARGA PESADA

1º ESTÁGIO SV1 SV2 SV3 AND1 Q Q SET CLR S R Q LT1 AND2 AND3 Q Q SET CLR S R Q LT2 Q Q SET CLR S R Q LT3

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

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81D2T 81D3T OR1 81D1T NOT1 81R1T

SV1 AND1 Q Q SET CLR S R Q LT1 AND2 Q Q SET CLR S R Q LT2 DAYW = 1 OR DAYW = 7 SV4

SV1

DAYW ≠₁ AND DAYW ≠₇

SV5

OUTxxx

ATUAÇÃO – CARGA LEVE

SÁB e DOM 1º ESTÁGIO

OUTxxx

ATUAÇÃO_– CARGA LEVE

SEG, TER, QUA, QUI e SEX 1º ESTÁGIO

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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, deve-se 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 de retaguarda temporizado 1º estágio.

PCT04PU _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 1º estágio.

PCT05PU _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda temporizado 2º estágio.

PCT06PU _– ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de retaguarda instantâneo 2º estágio.

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Q Q SET CLR S R Q OUTxxx DFDT> dfdt_1est PLT01 OR1 PSV01 PCT01PU PCT01DO PCT01 FREQ < Ftemp_1est PSV03 PCT03PU PCT03DO PCT03 PSV04 PCT04PU PCT04DO PCT04 PSV02 PCT02PU PCT02DO PCT02 ATUAÇÃO 1º ESTÁGIO Q Q SET CLR S R Q OUTxxx PLT02 OR2 PSV05 PCT05PU PCT05DO PCT05 PSV06 PCT06PU PCT06DO PCT06 PSV07 PCT07PU PCT07DO PCT07 FREQ > F_reset PSV02 PCT02PU PCT02DO PCT02 ATUAÇÃO 2º ESTÁGIO FREQ > F_reset FREQ < Finst_1est DFDT> dfdt_2est FREQ < Ftemp_2est FREQ < Finst_2est 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 SEL-421 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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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 OR1 PSV01 PCT01PU PCT01DO PCT01 PSV03 PCT03PU PCT03DO PCT03 PSV04 PCT04PU PCT04DO PCT04 PSV02 PCT02PU PCT02DO PCT02 THR >= 3 AND THR < 15 PSV05 THR >= 15 AND THR < 19 PSV06 THR >= 15 AND THR < 19 PSV07 OUTxxx

1º ESTÁGIO

OUTxxx

ATUAÇÃO – CARGA MÉDIA

1º ESTÁGIO

OUTxxx

ATUAÇÃO – CARGA PESADA

1º ESTÁGIO Q Q SET CLR S R Q PLT1 Q Q SET CLR S R Q PLT2 Q Q SET CLR S R Q PLT3 AND2 AND1 AND3 DFDT> dfdt_1est FREQ < Ftemp_1est FREQ > F_reset FREQ < Finst_1est 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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OR1 PSV01 PCT01PU PCT01DO PCT01 PSV03 PCT03PU PCT03DO PCT03 PSV04 PCT04PU PCT04DO PCT04 PSV02 PCT02PU PCT02DO PCT02 THR >= 3 AND THR < 15 PSV05 THR >= 3 AND THR < 15 PSV07 OUTxxx

SÁB e DOM 1º ESTÁGIO

OUTxxx

SEG, TER, QUA, QUI e SEX 1º ESTÁGIO Q Q SET CLR S R Q PLT1 Q Q SET CLR S R Q PLT2

DDOW = 1 AND DDOW = 7

PSV06

DAYW ≠1 AND DAYW ≠7

PSV08

DFDT> dfdt_1est

FREQ < Ftemp_1est

FREQ > F_reset FREQ < Finst_1est