cigré/brasil ce b5 – proteção e automação
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Cigré/Brasil
CE B5 – Proteção e Automação
Seminário Interno de Preparação para o Colóquio de Madri 2007
Rio de Janeiro, outubro/07
Dados do Artigo
• Número: 320
• Título: Transient Simulation Requirements for Testing of Transmission Line Protection Systems
• Autoria: Alexander Apostolov (OMICRON electronics),
Peter Meinhardt (OMICRON electronics)
Damien Tholomier (AREVA T&D Automation)
• País: USA, Austria e Canadá
Objetivo
• O trabalho trata da análise de falhas com componentes sobrepostos, falhas direcionais e oscilação de potência, bem como seleção da fase de falha e o impacto que os métodos de testes convencionais têm no comportamento IED de proteção de linha de transmissão.
• O desempenho de relés de proteção de linha da transmissão é afetado também por umas condições de falha mais complexas como falhas evolutivas, bem como saturação do TC e transitórios de CCVT. Esses dados são considerados também do ponto da vista do teste.
• Com os métodos teste “convencionais” não suprem adequadamente as exigências do teste para as funções acima mencionadas, o trabalho apresenta algumas abordagem de simulação de transientes baseados em: Waveform records from relays and specialized recording device Electromagnetic transient simulation programs output Direct transient simulation
Objetivo
• As vantagens e desvantagens dos métodos listados são discutidas no trabalho.
• Circuitos de transmissão com linhas paralelas apresentam diferentes desafios aos dispositivos de proteção e requerem testes apropriados. O acoplamento mútuo, diferentes modalidades de operação, as falhas cross-country, seqüenciamento de trip com a reversão de corrente e sua simulação como parte do processo de teste são descritos.
Funções Baseadas em Componentes Superpostos e os Requisitos para seu Teste
• Quando uma falta ocorre no SEP, tem-se a transição dinâmica entre a condição normal e a condição de falta.
• As correntes e tensões medidas pelo relé mudarão em função da configuração de sistema na pré-falha e dos parâmetros da falha – tipo de falta, a localização da falha, a resistência da falha, etc.
Faulted = Unfaulted + Superimposed
i rly =imem
+
i r
Pré-falta Falta
= Superimposed
Corrente:-
Faulted = Unfaulted + Superimposed
Funções Baseadas em Componentes Superpostos e os Requisitos para seu Teste
• O cálculo das componentes sobrepostas da fase das correntes e das tensões é baseado nas últimas amostras medidas e nas amostras armazenadas na memória do relé.
• Há abordagens diferentes à derivação dos componentes sobrepostos.
• O trabalho discute vários métodos de amostragem e cálculo das componentes.
• Uma vez os componentes sobrepostos das correntes e das tensões foram calculados, o relé podem funcionar na paralela que as funções diferentes basearam nestas quantidades:
– Detecção de Falta
– Seleção de fase
– Detecção direcionalidade
– Detecção Power swing
Directional Detection
• Métodos de detecção da direcionalidade convencionais são baseados na mudança de fase entre os fasores medido e um fasor de referência.
• Esta abordagem tem sido bem sucedida ao longo dos anos, entretanto, devido ao uso extensivo de filtragem para medidas, torna-se não aplicável quando altas velocidades são requeridas, como no caso de proteção de barra com aplicações distribuídas.
• A detecção da direcionalidade baseou-se em aplicações com componentes sobrepostos e usou a comparação da polaridade de corrente e de tensão após a falha para determinar o direcionalidade.
Directional Detection
• A vantagem dos componentes sobrepostos baseou a detecção direcional que é muito rápida (entre o ¼ ao ½ de um ciclo) e não requer ajustes.
Osclação de Potência - Power Swing
• A utilização de componentes sobrepostos oferece vantagens como: Will detect all power swings whether fast or slow, and ensure correct blocking of
zones. Detects, and remains stable for 3 and 2 phase swings - the latter is especially
important for the healthy phases swing during single pole autoreclose. Using this method the relay is able to operate for faults occurring during a power
swing
Testing Requirements
• Os métodos convencionais de teste das funções principais de relés de proteção na linha de transmissão - distância e o direcional - foram usados por muitos anos baseados nas exigências para testar de eletromecânicos ou estáticos. São influenciados também pela tecnologia disponível naquele tempo.
• Em conseqüência os métodos com corrente ou tensão constantes da tensão são geralmente aplicados. Um dos parâmetros é fixo e o segundo parâmetro é alterado até que uma operação dos elementos testados esteja detectada.
• Os relés são projetados para trabalhar em condições reais, isto é, quando há uma mudança simultânea na amplitude e no ângulo de correntes e tensões.
Testing Requirements
• As exigências para teste de funções avançadas apontam claramente para teste dinâmico.
• “Nós necessitamos ter cuidados no que diz respeito à compreensão deste termo.”
• Em alguns casos uma mudança do estado de pré-falha à condição de falha pode ser suficiente. Entretanto, se isto for representado por uma mudança de estado durante a injeção da falha no relé da distância sob o teste, pode resultar em uma atuação mais lenta do que previsto pois a forma de onda utilizada não corresponde à real.
• A melhor modo de teste do elemento de distância é o uso da simulação de transitório eletromagnético.
Teste baseado na simulação de transitórios
Teste baseado na simulação de transitórios
• A simulação deve incluir: Load flow da pré-falta definido pela amplitude e diferenças do
ângulo de fase das fontes usadas no modelo de sistema Definição da falta baseada na localização, ângulo, tipo e
resistência de falta. Chaveamento de DJ na extremidade da linha protegida ou em
linhas adjacentes. Faltas evolutivas.
• O teste de relés de distancia aplicados em circuitos com linhas paralelas requer a adição de componentes de modelo: Parallel line, mutually coupled with the protected transmission line Cross-country faults definition Switching of the breakers on the healthy line
Teste baseado na simulação de transitórios
Conclusões
• Modernos relés de proteção que operam com funções baseadas em componentes superpostos não podem ser testados adequadamente usando métodos com correntes e tensões constantes. Testes com simulações dinamicas e preferencialmente transitórias devem ser usados.
• A fim de conseguir uma simulação tão perto quanto possível das condições reais de operação ou falha, as ferramentas de teste devem permitir a simulação de:
– Load flow para pré-falta– Configuração da falta incluindo localização, ângulo, tipo e
resistência– Chaveamento de disjuntores nas extremidades das linhas
protegidas ou linhas adjacentes– Faltas evolutivas
• Teste dos relés de distância aplicados à circuito com linhas paralelas requer a adição de uma linha paralela, acoplada mutuamente com a linha protegida.
Dúvidas
Respostas às questões do REP
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