SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, COMERCIAL LTDA.
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.
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
Tel.: (19) 3515.2010 / Fax. (19) 3515.2011 - www.selinc.com.br – [email protected]
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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
81D4T
Q
ATUAÇÃO
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT1
S
R
SET
CLR
Q
NOT2
81D1
SV2
SV2PU
NOT3
81D1
SV2DO
AND2
81D1T
OR2
81D2
Q
ATUAÇÃO
2º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT2
81D5T
S
81D6T
R
SET
CLR
Q
NOT4
81D1
Fig. 02 – Lógica ERAC para 02 estágios – relé SEL-3xx
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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
do ERAC.
81D2TD – ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de
temporizado 1º estágio.
81D3TD – ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de
instantâneo 1º estágio.
81D4TD – ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de
temporizado 2º estágio.
81D5TD – ajuste de tempo de atuação freqüência absoluta de
instantâneo 2º estágio.
automático
retaguarda
retaguarda
retaguarda
retaguarda
Fig. 04 – Lógica para elementos de frequência
81R1T
OR1
81D2T
81D3T
Q
ATUAÇÃO
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT1
SET
S
R
CLR
Q
NOT1
81D1T
81R2T
OR2
Q
ATUAÇÃO
2º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT2
81D4T
S
81D5T
R
SET
CLR
Q
NOT2
81D1T
Fig. 05 – Lógica ERAC para 02 estágios – relé SEL-751A
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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
SET
MINSM >= 180 AND MINSM < 900
R
AND2
SV2
Q
ATUAÇÃO – CARGA LEVE
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT1
S
CLR
Q
Q
ATUAÇÃO – CARGA MÉDIA
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT2
SET
S
MINSM >= 900 AND MINSM < 1140
R
AND3
SV3
CLR
Q
ATUAÇÃO – CARGA PESADA
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT3
S
SET
MINSM >= 1140 OR MINSM < 180
NOT1
Q
R
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
S
SV4
R
DAYW = 1 OR DAYW = 7
AND2
SV1
MINSM >= 180 AND MINSM < 900
SV5
DAYW ≠ 1 AND DAYW ≠ 7
Q
ATUAÇÃO – CARGA LEVE
SÁB e DOM
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
LT1
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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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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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
SET
THR >= 3 AND THR < 15
R
AND2
PSV06
CLR
R
AND3
ATUAÇÃO – CARGA LEVE
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
Q
Q
ATUAÇÃO – CARGA MÉDIA
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
PLT2
S
SET
THR >= 15 AND THR < 19
PSV07
Q
PLT1
S
CLR
Q
Q
ATUAÇÃO – CARGA PESADA
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
PLT3
S
SET
THR >= 15 AND THR < 19
R
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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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
Q
ATUAÇÃO – CARGA LEVE
SEG, TER, QUA, QUI e SEX
1º ESTÁGIO
Q
OUTxxx
PLT2
THR >= 3 AND THR < 15
PSV08
DAYW ≠ 1 AND DAYW ≠ 7
S
R
SET
CLR
Q
PCT02
PSV02
PCT02PU
FREQ > F_reset
PCT02DO
Fig. 10 – Lógica ERAC para 01 estágio por períodos de carga e dias da semana
Rod. Campinas/Mogi-Mirim (SP340), Km 118,5 – Pólis de Tecnologia – Prédio 11 – 13086-902 – Campinas/SP
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