Grupo 9 - Teleproteção Oplat

5/26/2018 Grupo 9 - Teleproteo Oplat

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PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DO RIO GRANDE DO SULFACULDADE DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICAAPLICAES DE TELECOMUNICAES

TELEPROTEO DE REDES ELTRICAS


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As redes de telecomunicaespassaram por mudanas

significativas nos ltimos anos,

parcialmente devido aaplicabilidade / complexidade

nos sistemas de potncia.


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Em funo da complexidade dos Sistemas de Energiaa serem monitorados, ocorre a necessidade de exercer umcontrole sobre informaes crticas, como sinais deproteo dos sistemas eltricos e identificao da origem

de falhas.


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A soluo para estasquestes utilizar

equipamentos que nonecessitem de manuteno,

sejam fceis de operar eofeream alto nvel de

flexibilidade para a instalaona subestao.


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CONCEITO:

Telep ro teo um mtodo de pro teo

de linha, at ravs de rels de pro teo e

meios de comun icao, no qual um

defeito in terno detec tado edeterminado comparando-se as

co nd ies do Sis tema nos term inais do

circu i to protegid o, ut i l izando canal ou

canais de comun icao


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Trs fatores devem ser levados em conta para o

co rreto dimens ionamento de um sis tema de telepro teo:

1. Selet iv idade e Rap idez na Pro teo;

2. Con fiabi l idade;

3. Religamento Automtic o .


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1. Seletividade e Rapidez:

Muito se fala a respeito da palavra SELETIVIDADE.Porm tudo pode ser resumido na seguinte regra:Quando de uma falha ou defeito de um componente doSistema Eltrico de Potncia, o mesmo deve ser desligadoo mais rapidamente possvel, e somente estecomponente.


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O grande problema na Proteo de SistemasEltricos a determinao, pelos rels, do local dodefeito ou curto-circuito, para desligar somente ocomponente defeituoso. Esta seletividade alcanada

normalmente emdetrimento dotempo de atuao dapro teo.

Alguns esquemas de proteo soinerentementeselet ivos, isto , a prpria concepo da proteo

permite, estabelecer a localizao do defeito. o caso,por exemplo, das pro tees d iferen c iais .


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Para o caso de uma linha de transmisso, a

localizao de defeitos pelos rels de proteo torna-seproblemtica devido a:

Comprimento das linhas;

Curtos-circuitos com elevada resistncia de arco oude contato;Imprecises nas medias efetuadas, introduzidas porTPs, TCs e transitrios;Imprecises nos clculos tericos de curto-circuito econseqentes ajustes nos rels.


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A teleproteo um mtodo de proteode linha, atravs de rels de proteo e meios de

comunicao, no qual um defeito interno detectado edeterminado comparando-se as condies do Sistemanos terminais do circuito protegido, utilizando-se canalou canais de comunicao.


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Podemos citar algumas variaes da definioanterior, quando de solues especficas, como:

*Proteo de reatores shunt em linhas;*Desligamentos automticos para evitar condies

operacionais anormais;*Proteo dos transformadores conectados em linhas,

sem disjuntores;*Proteo de retaguarda na falta de disjuntores;


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2. Confiabilidade:

O simples fato de utilizar algum esquema de

teleproteo em uma linha, no implica em maiorconfiabilidade na proteo. A confiabilidade estestreitamente relacionada ao tipo do esquemaescolhido para cada linha, de acordo com ascaracatersticas particulares destas.


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A escolha adequada do esquema de teleproteodepende de alguns fatores:

* Comprimento da linha;* Tipo de proteo empregada;* Caractersticas do sistema de Potncia;* Tempo de desligamento exigido para a linha;* Tipo do canal de telecomunicao;

* Filosofia da Concessionria local de energia


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Na verdade, a confiabilidade a habilidade doSistema de Proteo para atuar corretamente quando

necessrio, e para evitar atuaes desnescessrias.A total confiabilidade nunca conseguida. Os

necessrios compromissos devem ser avaliados combase em riscos comparados.


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3. Religamento Automtico

Para se efetivar um religamento automtico

quando da abertura de um terminal de linha, vriascondies devem ser observadas:


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A atuao da Proteo deve ter ocorrido emcondies de defeito na linha protegida, isto , oreligamento automtico no deve ser permitido paraatuaes de retaguarda;

Natureza do defeito. s vezes exige-se que o

religamento ocorra apenas para defeitos fase-terra,evitando religamentos para defeitos fase-fase. Aprobabilidade de que defeitos fase-terra sejamfugitivos (e no permanentes) maior.

O disjuntor deve ser adequado para religamentoautomtico, sem atingir limite de potncia deinterrupo.


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Tentativas de Religamento. Geralmente utiliza-seapenas uma tentativa de religamento para linhas de

alta tenso, bloqueando o mesmo aps a segundaabertura do disjuntor.

Tempo de extino do arco. O tempo necessrio

para extino aps abertura da linha depende docomprimento, tenso e demais caractersticas. Estetempo conta-se da abertura do ltimo disjuntor at ofechamento automtico do primeiro.

Tempo morto. O intervalo em que a linha fica semtransportar energia. Este influi diretamente naestabilidade do Sistema de Potncia.


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Para que as cond ies anterio res sejam

cumpridas , h a necess idade de u ti li zao de

esquemas de TELEPROTE O SEGUROS.

Estes perm item rpido desligamento em todasas extremidades da l inha, qualquer que seja a

lo cali zao do defeito , dando cond ies

bsicas para a efet iv ao do rel ig amen to.


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A Teleproteodeve executar a

superviso/comandodo sistema, porintermdio de um

meio decomunicao .


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A Comunicaoentre os

equipamentos deteleproteo

bidirecional e do tipoponto a ponto.


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Para atender essa funo, necessria amonitorao dos rels, dimensionando-se essasinformaes para as unidades de aquisio de dados, como objetivo do levantamento da "seqncia de eventos" eanlise das ocorrncias, bem como o conhecimento daatuao das protees, uma vez que necessrio aidentificao dos detalhes da contingncia.


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Podemos definir melhor a teleproteo como a

transferncia de comandos de um extremo ao outroda Linha, caracterizando-se pela transmisso de umcomando na ocorrncia de uma dada lgica deproteo. Esse sinal, decodificado no outro extremo,poder dar partida a atuao da proteo no terminalremoto.


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Um dos objetivos dos circuitos de proteo arapidez na eliminao de defeitos dentro do circuito.Assim, o mesmo poder ser rapidamente isolado, de forma

que as instalaes no fiquem expostas a correntes defalhas por um tempo superior a sua capacidade.O circuito de proteo associado ao sistema

proteger deve ser rpido e seletivo.


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No esquema da figura, para sermos seletivos, aproteo de A seria ajustada para alcanar em torno

de 90% da linha, neste caso, para defeito em 1, omesmo somente ser eliminado aps um temporazoavelmente longo, perdendo-se portanto emrapidez.


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A teleproteo a soluo inteligente que visa aliar arapidez de atuao de uma proteo seletividaderequerida.

Em um sistema teleprotegido dispomos de umaunidade remota que ter funo de colher as informaesdos rels, envi-las para o centro de controle e decidir asaes nas zonas de interesse.

Utiliza-se de inmeros meios de comunicao para

esquemas de Teleproteo.


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Os equipamentos de teleproteo de mercadopodem ser interligados a diversos meios decomunicao analgica ou digital.

Podem ser utilizados canais de voz (analgicos),ou canais de dados com diferentes taxas detransmisso.


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Meios de Comunicao:

1. Fio Piloto (Conexo por cabos de cobre);2. Carrier (OPLAT);3. Radio Micro-Ondas;4. Radio UHF;5. Fibra ptica em cabo OPGW;6. Fibra ptica em cabo dieltrico;

7. Rede de comunicao pblica ou privada,geralmente digital.


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A rapidez de atuao, aliada seletividade conseguida porque o terminal remoto, possuindo sensoresadequados para "sentirem" a direo do fluxo de correntede defeito, fornece quase que instantaneamente estainformao ao outro terminal.


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1. FIO PILOTO

realizada atravs da conexo fsica composta depar de cabos tranados e blindados, entre as duasextremidades da linha de trasnsmisso a ser protegida.

Atravs desta comunicao, um de vrios tipos de

esquemas pode ser escolhido, utilizando sinais DC, sinaisAC (60 Hz) dos TCs de linha, ou sinais de rdio

freqencia.Basicamente uma proteo diferencial aplicada

linha, portanto inerentemente seletiva. Utilizada paraproteo de linhas curtas ou curtssimas, at no mximo10 ou 12 km, e limitada pela atenuao (elevada)dosinal de comunicao.


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Este esquema apresenta, tambm, ndice

relativamente alto de manuteno, mdia confiabilidade(interferncias eletromagnticas) e fortemente sujeito afatores extenos como vandalismo e meio ambiente.

Desde que parte das desvantagens antes citadas

seja contornada, trata-se de uma proteo ainda em usopara distncias curtssimas no mundo todo, em ambientescontrolados.


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2. CARRIER

Tambm conhecido pela sigla OPLAT (OndaPortadora Sobre Linhas de Alta Tenso).

Em nosso pas, ainda o meio de comunicao

mais utilizado para esquemas de teleproteo, emvista do baixo custo. H o aproveitamento dos prprioscabos de energia da Linha de Transmisso como meiofsico de propagao do sinal, interligando subestaes

e usinas.


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Os transmissores e receptores so acoplados

linha atravs dos equipamentos de sintonia ecapacitores de acoplamento.

As bobinas de bloqueio so sintonizadas nafreqncia do sinal de RF dos transceptores elocalizados nos terminais da linha, possuindo umabaixa impedncia para a freqncia industrial e altapara a freqncia de rdio, com finalidade de

confinar os sinais de RF no interior da Linha deTransmisso.


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Este mtodo apresenta grande vantagem deser econmico, para pequeno nmero de canaise longas distncias, possuindo reduzido custo demanuteno e facilidade de acesso aos

equipamentos empregados.No necessrio uso de estaes repetidoras

para a transmisso a longa distncia, e pode-secontar com a segurana da Linhacomo suporte

fsico confivel.


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Como principal desvantagens, teremos a baixacapacidade de canalizao.Alm disso, a faixa doespectrode frequncias limitada, e o sistema

susceptvel a rudos do Sistema Eltrico de Potncia(gerado por curto-circuitos, manobras de disjuntores eseccionadoras de alta tenso).


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O sistema OPLAT geralmente opera sobre uma faixade freqncias entre 40 e 500 kHz. Abaixo de 40 kHz oacoplamento na linha torna-se impraticvel e acima dos 400kHz as perdas so maiores e pode haver interferncias comservios de rdio, devido irradiao de sinais no espao.


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Modos de Operao Carrier

Modo On Off:

O sinal transmitido somente quando de operaoda proteo (on), permanecendo normalmente sem sinal(off). Opera-se uma nica freqncia para transmitirinformaes de um ponto para outro.

Modo limitado a alguns esquemas de proteo.


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Modo de operao f requency-shi f t

Opera enviando duas freqncias no simultneas pelocanal. Normalmente transmite a freqncia de guarda. Nocaso da atuao da proteo, suprime a freqncia de

guarda e passa a transmitir a freqncia de comando. Afreqncia de guarda geralemente 100 Hz acima dafreqncia do canal, e a de comando 100 Hz abaixo dafreqncia nominal. Permite maior confiabilidade do sinal de

sinal, pois previne atuaes incorretas quando de rudos nosistema.


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Componentes do Sistema Carrier

Bobina de bloqueio;

Capacitor de acoplamento;

Grupo de acoplamento; Cabo coaxial;

Transmissor / Receptor (Tx/Rx)


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Bobina deBloqueio


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Componentes


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A bobina de bloqueio basicamente uma indutnciaconectada em srie com a linha de transmisso, possuindo

uma unidade de sintonia (RC) em paralelo. um circuitoressonante que se apresenta com alta impedncia para afreqncia operativa do Carrier, porm com impednciadesprezvel freqncia do sistema (50 ou 60 Hz).


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As bobinas evitam que a energia do sinal Carrierflua para as subestaes, delimitando o trecho que devepercorrer na linha. Evitam, tambm, que curto-circuitosou manobras fora do trecho, influenciem no sinal dotrecho.

Pelo fato de estar em srie com a linha, devemsuportar continuamente a corrente de carga, alm depossuir limites trmicos e dinmicos compatveis comas correntes de curto-circuito.

A indutncia pode variar de 0,1 mH a 2,0 mH,dependendo da faixa de freqncias a bloquear.


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CapacitordeAcoplamento

Este componente isola, junto com o grupo deacoplamento, o equipamento Tx/Rx da linha de altatenso.

O capacitor de acoplamento, o caminho de injeodo sinal Carrier linha de transmisso.

Uma alternativa normalmente utilizada para capacitorde acoplamento, o Transformador de PotencialCapacitivoTPC.


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Montagem de TPC emconjunto com bobinade bloqueio.


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Grupo de Acoplamento - GA

O conjunto chamado de Grupo de Acoplamentopossui no apenas os dispositivos de sintonia, comotambm bobina de drenagem, dispositivos de proteo etransformador de acoplamento, e tem a finalidade deefetuar o casamento de impedncias, com baixas perdas,entre a linha de transmisso e o cabo coaxial ligado aoTransmissor/Receptor Carrier (Tx/Rx).


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Cabo Coaxial

um cabo concntrico de baixas perdas,utilizado para conectar o Grupo de Acoplamento ao

Tx/Rx. As perdas (atenuao) no cabo coaxialaumentam com o comprimento do mesmo,dependendo da freqncia do sinal (40 a 500 kHz)


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Transmissor / Receptor

o equipamento terminal de Onda Portadora(Carrier). O transmissor deve ter potncia suficiente

para assegurar um mnimo de relao sinal/rudo noreceptor correspondente, mesmo em condiesadversas no meio de transmisso.

O receptor deve ter alta seletividade para minimizar

efeitos de fontes externas de rudos indesejveis ousinais interferentes de outros enlaces que utilizamfreqncias adjacentes.


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Os Rx/Tx para teleproteo devem ser de usoexclusivo para proteo. So associados aos modens deteleproteo, ou aos equipamentos de to ns de udio parateleproteo. Transformam sinais DC (on/off) em sinal HF

na faixa de servio, e vide e versa.Existem tambm Rx/Tx para telefonia, que efetuam

a translao de canais de freqncia de udio para a faixade freqncias de trasmisso e vice versa.


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3. RDIO MICRO-ONDAS (E UHF)

Tanto no Micro-ondas como no UHF, utiliza-seespao areo como meio de comunicao. O alcance limitado pelos enlaces (da ordem de 50 km por enlace.

Exigem espao livre de obstculos.Estas apresentam a vantagem de serem

independentes do Sistema Eltrico de Potncia, apesarde exigir infra-estrutura onerosa e serem sujeitas a

condies atmosfricas (fading).


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4. FIBRA PTICA

Atualmente, para teleproteo, o meiomais adequado de comunicao. Pode-se utilizarfibras pticas de :

Cabos dieltricos;

Cabos OPGW (Optical Ground Wire).


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A comunicao neste meio poder ser:

* Direta, de rel para rel (fibras dedicadas de cabodieltrico ou OPGW). Tem sido a soluo tecnicamentemais desejvel;

* Com modem de teleproteo, multiplex e tranceptor

de dados e cabos OPGW;* Com modem de teleproteo, multiplex e rede

digital;* Eventualmente atravs de rede de comunicaes,

privada ou pblica, sobre tons de udio ( norecomendvel).


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Gabinete utilizado na interligao Acre-Rondnia - Carrier


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Todo equipamento de teleproteo existentedeve atender no mnimo, aos critrios de segurana,confiabilidade e tempo de transferncia definidospela norma IEC 60834-1.


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SUBESTAO I SUBESTAO II


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LDER MUNDIAL EM SISTEMASDE TELEPROTE O

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