Sistemas de Proteção e Medição

Teleproteção de Redes Elétricas

Em função da complexidade dos Sistemas de Energia a serem

monitorados, ocorre a necessidade de exercer um controle sobre

informações críticas, como sinais de proteção dos sistemas elétricos e

identificação da origem de falhas.

CONCEITO:

Teleproteção é um método de proteção de

linha, através de relés de proteção e meios

de comunicação, no qual um defeito interno

é detectado e determinado comparando-se

as condições do Sistema nos terminais do

circuito protegido, utilizando canal ou canais

de comunicação

A teleproteção é um método de proteção de linha, através de relés de

proteção e meios de comunicação, no qual um defeito interno é detectado

e determinado comparando-se as condições do Sistema nos terminais do

circuito protegido, utilizando-se canal ou canais de comunicação.

Podemos citar algumas variações da definição anterior, quando de

soluções específicas, como:

*Proteção de reatores “shunt” em linhas;

*Desligamentos automáticos para evitar condições operacionais

anormais;

*Proteção dos transformadores conectados em linhas, sem disjuntores;

*Proteção de retaguarda na falta de disjuntores.

A escolha adequada do esquema de teleproteção depende de alguns

fatores:

* Comprimento da linha;

* Tipo de proteção empregada;

* Características do sistema de Potência;

* Tempo de desligamento exigido para a linha;

* Tipo do canal de telecomunicação;

* Filosofia da Concessionária local de energia

Para se efetivar um religamento automático quando da abertura

de um terminal de linha, várias condições devem ser observadas:

• A atuação da Proteção deve ter ocorrido em condições de defeitona linha protegida, isto é, o religamento automático nào deve serpermitido para atuações de retaguarda;

• Natureza do defeito. Às vezes exige-se que o religamento ocorraapenas para defeitos fase-terra, evitando religamentos para defeitosfase-fase. A probabilidade de que defeitos fase-terra sejam fugitivos(e não permanentes) é maior.

• O disjuntor deve ser adequado para religamento automático, sematingir limite de potência de interrupção.

• Tentativas de Religamento. Geralmente utiliza-se apenas umatentativa de religamento para linhas de alta tensão, bloqueando o mesmo após a segunda abertura do disjuntor.

• Tempo de extinção do arco. O tempo necessário para extinção apósabertura da linha depende do comprimento, tensão e demaiscaracterísticas. Este tempo conta-se da abertura do último disjuntoraté o fechamento automático do primeiro.

• Tempo morto. O intervalo em que a linha fica sem transportarenergia. Este influi diretamente na estabilidade do Sistema de Potência.

A Teleproteção deve executar

a supervisão/comando do sistema,

por intermédio de um meio de

comunicação .

A Comunicação entre os

equipamentos de teleproteção é

bidirecional e do tipo ponto a ponto.

Para atender essa função, é necessária a monitoração dos relés, dimensionando-se

essas informações para as unidades de aquisição de dados, com o objetivo do levantamento

da "seqüência de eventos" e análise das ocorrências, bem como o conhecimento da atuação

das proteções, uma vez que é necessário a identificação dos detalhes da contingência.

No esquema da figura, para sermos seletivos, a proteção de

“A” seria ajustada para alcançar em torno de 90% da linha, neste caso,

para defeito em 1, o mesmo somente será eliminado após um tempo

razoavelmente longo, perdendo-se portanto em rapidez.

Na prática, dispõe-se de seis esquemas básicos de teleproteção, definidos de

acordo com a característica da zona de impedância (subalcance ou sobrealcance)

que fará a partida da transmissão do sinal no relé. Na tabela abaixo (ORDAGCI,

2010), apresenta várias nomenclaturas comumente usadas na literatura técnica para

descrição desses esquemas.

Transferência Direta de Disparo por Subalcance

A lógica do esquema de Transferência Direta de Disparo por Subalcance é

mostrada na Figura. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de

subalcance FZ1 em cada terminal da LT e apresenta uma interface de

telecomunicação com duas funcionalidades de transmissão (TX1 e TX2) e duas

funcionalidades de recepção (RX1 e RX2).

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

A aceleração no disparo do disjuntor local não terá sucesso para faltas além do

alcance de zona 1 se o disjuntor remoto estiver aberto ou o canal de

telecomunicação inoperante. Neste caso, as unidades de medida stand alone de

sobrealcance temporizadas, fornecerão a respectiva proteção de retaguarda.

Porém, existe a probabilidade de disparo errôneo para faltas externas ainda

dentro do alcance de zona 2.

Transferência Permissiva de Disparo por Subalcance

A lógica do esquema de Transferência Permissiva de Disparo por Subalcance é

apresentada na Figura 2.2. Observa-se que esta lógica utiliza duas unidades

de medida em cada terminal da LT, uma de subalcance FZ1 e outra de

sobrealcance FZ2. Este esquema apresenta uma interface de telecomunicação

com uma única funcionalidade de transmissão (TX) e recepção (RX).

As unidades de medida FZ1 e FZ2 comumente utilizam as funções de proteção

de distância na detecção de faltas entre fases. Para detecção de faltas fase-terra

ambas unidades empregam tanto as funções de distância como as funções de

proteção direcional de sobrecorrente. A parametrização das unidades FZ1 deve

garantir a superposição de zonas no trecho central da LT.

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

Transferência Permissiva de Disparo por Sobrealcance

A lógica do esquema de Transferência Permissiva de Disparo por Sobrealcance é

mostrada na Figura. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de

sobrealcance FZ2 em cada terminal da LT e apresenta também uma interface de

telecomunicação duplex sem redundância.

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

As unidades de medida FZ2 comumente empregam as funções de proteção de

distância na detecção de todo tipo de falta. Porém, para obter maior sensibilidade na

detecção de faltas fase-terra, utilizam-se também as funções de proteção direcional

de sobrecorrente.

A lógica do esquema de Aceleração de Zona é apresentada na Figura 2.4.

Observase que esta lógica utiliza uma unidade de medida de subalcance FZ1

em cada terminal da LT, com capacidade de estender seu alcance quando

receber o sinal de TRIP do terminal remoto. Este esquema também apresenta

uma interface de telecomunicação duplex sem redundância.

Aceleração de Zona

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

As unidades de medida FZ1 comumente usam as funções de proteção de

distância na detecção de faltas entre fases e faltas fase-terra. A parametrização

destas unidades deve garantir a superposição de zonas no trecho central da LT.

Comparação Direcional por Bloqueio

A lógica do esquema de Comparação Direcional por Bloqueio é mostrada na

Figura .Observa-se que esta lógica utiliza duas unidades de medida em cada

terminal da LT, uma direta de sobrealcance FZ2 e outra reversa de bloqueio

FB. Este esquema também apresenta uma interface de telecomunicação

duplex sem redundância.

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

As unidades de medida FZ2 e FZB comumente utilizam as funções de proteção

de distância na detecção de faltas entre fases. Para detecção de faltas fase-terra,

ambas as unidades empregam tanto as funções de distância como as funções de

proteção direcional de sobrecorrente.

Comparação Direcional por Desbloqueio

A lógica do esquema de Comparação Direcional por Desbloqueio é apresentada na

Figura 2.6. Observa-se que esta lógica utiliza uma unidade de medida de

sobrealcance FZ2 em cada terminal da LT e apresenta também uma interface de

telecomunicação com uma funcionalidade para transmissão e outra para recepção.

Neste esquema destaca-se importante característica operacional que é detalhada

a seguir:

As unidades de medida FZ2 comumente empregam as funções de proteção de

distância na detecção de todo tipo de falta. Porém, para obter maior sensibilidade

na detecção de faltas fase-terra utilizam-se também as funções de proteção

direcional de sobrecorrente.

Meios de Transmissão

Os principais meios de transmissão empregados pelos sistemas de

telecomunicação nos esquemas de teleproteção são:

• Fio piloto.

• Onda portadora em linhas de potência (PLC – Power Line Carrier),

• Enlaces microondas.

• Enlaces de fibra ótica.

• Enlaces via satélite.

Historicamente, os enlaces de rádio microondas e PLC foram amplamente

utilizados na teleproteção baseada em sinalização. Porém, a preferência

pelos esquemas de teleproteção que possibilitam usar as próprias linhas de

transmissão como meio de comunicação permitiu aos enlaces PLC se

destacarem dentre essas tecnologias. No entanto, nos últimos anos a

evolução na tecnologia de proteção numérica e a substituição dos cabos

pára-raios convencionais por cabos OPGW (Optical Ground Wire) que

possuem em seu interior várias fibras óticas, é uma alternativa na

telecomunicação em sistemas elétricos. Como consequência disso, vem

ocorrendo uma substituição gradativa dos enlaces convencionais.

Estrutura do Esquema de Teleproteção

O CIGRÉ (2000) representa a estrutura geral do esquema de teleproteção

segundo ilustrado na Figura. Nesta estrutura destacam-se três níveis hierárquicos,

quais sejam: proteção, teleproteção e telecomunicação. Cada nível está associado

aos diferentes equipamentos e/ou componentes que interagem no funcionamento

do esquema de teleproteção.

Observa-se na Figura acima que as interfaces tipo (a) entre os níveis de

proteção e teleproteção de ambos extremos da estrutura, estabelecem as

fronteiras do sistema de teleproteção. Da mesma forma, as interfaces tipo

(b) entre os níveis de teleproteção e telecomunicação de ambos extremos

da estrutura, estabelecem as fronteiras do sistema de telecomunicação.

No entanto, considera-se importante enfatizar que, o arranjo de um

esquema de teleproteção e suas diferentes interfaces, dependerá se a

teleproteção é ou não uma função integrada ao equipamento de proteção.