padrao 7sd teoria 87l

5/11/2018 Padrao 7SD Teoria 87L - slidepdf.com

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Power Transmission and Distribution

Energy Automation7SD5 / 7SD61 Princípio e Algoritmo Diferencial




No. 1 withEnergy Automation

Energy Automation Março/11 Eng. Rafael Fernandes Pág. 2

Princípio da Proteção Diferencial Básico

Definição da corrente diferencial: N

i

i Diff I I 0

A corrente diferencial é a amplitude do somatório complexo de todas as

correntes (fasores da componente da frequência fundamental) de todos osterminais de uma dada linha.

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

IA=A e-j( t+ )

IB=B e-j( t+ )







00

N

i

i Diff I I

C

N

i

i Diff I I I

0

Para uma linha ideal, sem falta, acorrente diferencial é zero.

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

IA=A e-j( t+ )

IB=B e-j( t+ )

Em uma linha real a correntediferencial é igual à corrente de carga

capacitiva da linha (IC).

32 | LL

BC

U l C f I C`B = capacitância da linha [µF/km]

l = comprimento da linha [km]f = frequência da linha [Hz]ULL = tensão Fase-Fase [V]







N

i

i stra I I 0

intRe

Para um relé diferencial “clássico” a

corrente de restrição é calculadacomo :

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

Com a corrente de restrição ediferencial e a característica detrip, o relé pode tomar a decisãode trip, mas…..

|IA|=A |I

B|=B

PRECAUÇÃO:

O 7SD5 / 7SD61 é diferente !

trip

area

restraint

area

IDiff

IRestraint






Princípio da Proteção Diferencial Trip

O 7SD5 / 7SD610 tem umaoutra característica de trip:Se: IDiff > IRest então TRIP!!! Onde ΔIRest = P-IDiff>+ I

P-IDiff>= Parâmetro 1210

Ii = ICT-Err.+ ISignal-Err +ISync-Err Remarcação:IRestraint foi renomeado por IRest , apenas para ter

um nome diferente

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

N

i

i I I 0

trip

area

restraint

area

IDiff

f o r b i d

d e n

a r e a

P-IDiff> IRest






Princípio da Proteção Diferencial Fasor- I

O fasor- I pode ser desenhado como um fasor normal na

área complexa com um círculo no final. O círculo com o raioI está representando todos os erros do fasor.

O I é o somatório de:Ii = ICT-Err.+ ISignal-Err.+ ISync-Err.

Where:ICT-Err. = Erros do TC

ISignal-Err = Erro devido à distorção dosinal

ISync-Err = Erros de sincronismo

Im { I }

Re { I }

I =A e-j( t+ )

I






Princípio da Proteção Diferencial Fasor- I

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

Ambos os relés trocam o fasor-I pela Protection Data Interface(PDI). Cada relé “combina” osfasores (local e remoto).IDiff = IA + IB (somatório dos 2 valorescomplexos)

I = IA + IB (somatorio simples dos dois

valores)

O somatório é feito para as 3fases separadamente.A proteção diferencial no 7SD éfase segregada!

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

IA

IB

I IA

IB

IDiff

= IA+ I

B






Princípio da Proteção Diferencial Parâmetro P-IDIFF>

Como ver a componente diferencial que leva à gerar acomponente de restrição: I

RestIRest = P-IDiff>+ IP-IDiff>= Parâmetro 1210

O parâmetro P-IDiff> (1210) pode ser visto diretamente noregistro de falta.

IA = 0 para ambosos terminais

( IRest) iS1 IDiff>






Princípio da Proteção Diferencial Parâmetro P-IDIFF>

IRest = P-IDiff>+ IP-IDiff>Switch On= Parâmetro 1213

Se a condição de Switch On é reconhecida pelo relé oparâmetro P-IDiff>-Switch-On (1213) torna-se ativo por umdado tempo parametrizado no parâmetro: 1132A.

P1213P1210 P1132A

Como ver a componente diferencial que leva à gerar acomponente de restrição: IRest






Princípio da Proteção Diferencial Erros de TC

Como ver a corrente diferencial que leva à gerar acompondente de restrição: I

RestIRest = P-IDiff>+ I ; I = ICT-Errors + ISignal-Errors + ISync-Errors

Erros de TC:

A figura abaixo mostra a curva de erro real do TC (azul) euma possibilidade de aproximação desta curva (vermelho)

Erro real do TC

curva para carganominal

Aproximação da curvade erro do TC

ICT[A]

ICT[A]

IN-Sec

kscc IN-Sec







Como ver a componente diferencial que leva à gerar acomponente de restrição: I

RestIRest = P-IDiff>+ I ; I = ICT-Errors + ISignal-Errors + ISync-Errors

Erros de TC:

Os erros do TC são representados por 3 parâmetrosCT

[%]

ICT

/IN-Relay-sec

P253

P254

P251

CT[A]

IRelay-sec

[A]IN-Relay-sec

*P251

Slope P253

Slope P254

Os parâmetros 253 e 254 estão definindo dois “slopes”. O

parâmetro 251 define o „switching over‟ entre dois slopes.

P T i i d Di ib i







O erro de TC pode ser visto no registro de falta para acorrente de restrição (IS).Exemplo:Parâmetro 251 : K_ALF/K_ALF_N = 1Parâmetro 253 : E% ALF/ALF_N = 5%Parâmetro 254 : E% K_ALF_N = 10%Corrente secundária através do relé: 0.5A e 1.5A (P-IDiff>= 0.3 A)

312 mA+5% 0,5A=336 mA312 mA+10% 1,5A=462 mA

P T i i d Di t ib ti






Principle of the Differential Protection Signal-Errors

Como ver a componente diferencial que leva à gerar: IRest

ΔIRest = P-IDiff>+ I ; I = ICT-Errors + ISignal-Errors + ISync-Errors

__sinal medido

__fasor calc. além do sinal medido

desvio entre o sinal medido e o fasor calculado

Princípio:O 7SD mede o sinal da corrente i(t) (curva em vermelho). Além deste sinalo 7SD calcula o fasor da componente da frequência fundamentalI = A e-j( t+ ) (curva em azul) e compara ambos os sinais. O desvio entreambas as curvas (curva em verde) é um critério para a distorção do sinal(Erro do Sinal).Importante: A restrição contra o distúrbio do sinal não têm parâmetrode ajuste. Esta é uma medição adaptativa.

P T i i d Di t ib ti






Princípio da Proteção Diferencial Erros de Sinal

A restrição adicional devido ao distúrbio do sinal pode ser visto no registro de falta para a corrente diferencial ( I

Rest

).Exemplo:1st gráfico violeta : sinal senoidal sem distúrbio.1st gráfico verde : corrente com distúrbio (e.x.: devido saturação do TC).2nd gráfico violeta : apenas restrição devido aos erros de TC.2nd gráfico verde : restrição devido aos erros de TC mais a restrição

devido ao distúrbio do sinal.

Restrição adicional devido aodistúrbio do sinal







Princípio da Proteção Diferencial Erros de sincr

Para obter um melhor entendimento da necessidade doerro de sincronismo é importante o seguinte entendimento:

qual é causa principal deste erro, como a sincronização trabalha,

por quê a sincronização é necessária e,

quais são os lados afetados na falha de

sincronização o uso do GPS

Como ver a componente diferencial que leva à gerar: IRest

ΔIRest = P-IDiff>+ I ; I = ICT-Errors + ISignal-Errors + ISync-Errors







Princípio da Proteção Diferencial Erros-Sincr

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection DataInterface

(PDI)

Protection DataInterface(PDI)T

A->BTB->A

Com-Network

Erros de sincronismo apenas aparecem se a PDI do 7SDoperar através de uma rede de telecomunicação.A razão para o erro de sincronismo é uma transmissão detempo assimétrica, isto é: o tempo de transmissão de um

telegrama da estação A para a estação B (TA->B) não é omesmo tempo de transmissão da estação B para estação A(TB->A). TA->B não é igual à TB->A .

Melhor: |TA->B - TB->A| > com < 50 s; precisão de medição do relé








Como o relé trabalha:A sincronização do 7SD é baseada em um princípio simples.

Exemplo “Piloto”:

Um piloto decola de Frankfurt para Nova Iorque. Enquanto o avião levanta vôo ele olha parao relógio do aeroporto e anota o tempo local. Aterrisando em Nova Iorque ele olha para orelógio do aeroporto e também anota o tempo local.

Depois de poucas horas ele decola para retornar à Frankfurt .

Durante a partida em Nova Iorque e aterrisagem em Frankfurt ele olha para o relógio doaeroporto e anota ambos os tempos locais.Assumindo que ambos os vôos têm o mesmo tempo é possível calcular o tempo de vôo e adiferença de tempo relativo ao fuso horário entre Frankfurt e Nova Iorque

Hora em Frankfurt : 6:00 Aterrisando em Nova Iorque: 7:00

Hora em Nova Iorque: 10:00 Aterrisando em Frankfurt : 23:00Diferença “Time zone” : ((6:00 – 7:00) + (23:00 – 10:00)) /2 = 6 H

Tempo de Vôo : ((7:00 – 6:00) + (23:00 - 10:00))/ 2 = 7 H

Comparação do relés 7SD:Diferença “time zone”

DTO : Device Time Offset, diferença entre duas bases de tempo (TB)Tempo de Vôo

TD : Atraso de transmissão = (TAB + TBA)/2








DTO

TD

DTO

TDDevice at

Station A

Device at

Station B

send

receive

A1 A2 A3

B1 B2 B3

B1 B2 B3

send

receive A1 A2 A3

TA->B T

B->A

A4

A4

B4

B4

Sync. Function

tAA1S

(tAA1S,

tAB1R

)

tAB1R

(tAA1S,

tAB1R

)

(tB

A1R,tB

B1S)

(tBA1R,

tBB1S

)

Sync. FunctiontBB1S

tBA1R

tB

tA

Visão funcional da sincronização no 7SDTodas ”timestamps” são consideradas na recepção e transmissão

do último bit do telegrama








Por quê a sincronização é necessária:Dois dispositivos, na Estação A e B, amostram de modo asssíncrono

o mesmo sinal. Além do sinal amostrado, ambos os dispositivoscalculam seus fasores e o I, com a diferença de janela de tempo(TWindowA e TWindowB). A diferença de tempo entre as janelas é tWindow .

SD

TWindow A

B tWindow

A

SD

Station A Station B

i(t)

=A sin( t+ )

i

t

TWindow B








Depois da computação dos fasores o dispositivo troca seus fasorespela PDI. Estação B recebe o fasor da estação A. Antes da estação B

computar a corrente diferencial ela tem que “transladar” a base detempo da estação A para a sua própria base de tempo e o dispositivotem que rotacionar o fasor para eliminar a janela de diferença detempo tWindow .

Mas o que acontececom o ???

Phasor receivedin B from A in

time base from A


time base from B

Shifting angle to eliminatethe window difference ( t)

shift= 2 f

signalt (rad)

Im { I }

Re { I }








O manuseio do I é um pouco mais difícil. O erro adicional devido àsincronização é shift |IA|. Onde no shift os mais importantes

componentes são: t e f signal.


time base from AFasor recebido

em B de A na

base de tempo de B

shift = 2 f signal t (rad)

Im { I }

Re { I }

IAno Tempo de A

IAno Tempo de B= IA

no Tempo de A+ shift*| IA|

shift = 2 f signal t + 2 f signal t (rad)

shift*|IA|




o e a s ss o a d st but o



Im { I }

Re { I }

IA

in Time of A

IA in Time of B = I

Ain Time of A+

shift*|I

A|

shift= 2 f

signalt + 2 f

signalt (rad)

shift*|I

A|


O f signal é a precisão que o dispositivo pode computar o sinal defrequência. Aqui está a razão porquê é necéssário conectar os TP´s no relé.

t principalmente depende do parâmetro 4506A para PDI 1 (4606A paraPDI 2).

O usuário tem que saber o máx.tempo de transm. (0.250.. 0.500ms é suficiente para muitasredes SDH/PDH).







Última questão é como o usuário pode ver o adicional: ISync-Error

,devido ao parâmetro 4506A no relé, no registro de falta.

Exemplo: -- Dois relés 7SD estação A P4506A = 0.4ms e estação B P4506A = 0ms-- corrente fluindo = 1 A-- todos os outros parâmetros, ex.: IDIFF>; Erro de TC etc. são assumidosidênticos em ambas as estações.

Estação A Estação B

SDSD

IA=1Ain Phase A

IB=1Ain Phase A

Protection DataInterface(PDI)

Protection Data

Interface(PDI)

Rede Comunicação

P4506A =0msP4506A=0.4ms







No registro de falta a restrição adicional devido à sincronização(parâmetro 4506A) pode ser visto.

126 mArestrição adicional

Verificação da medição:Estação A P4506A= 0.4ms e EstaçãoB P4506A = 0

0

|IA| 2 f signal t = 1A 2 50Hz 0.4ms= 0.1256 A

shift*|IA| onde shift = 2 f signal t + 2 f signal t







Lados Afetados:Para calcular a corrente diferencial deve-se somar os doisfasores (IA and IB). Os fasores devem ter a mesma frequênciae o mesmo tempo. Um erro na sincronização (t0) leva paraum deslocamento na fase do fasor (IB) e no final à umacorrente diferencial (IDiff ) se os fasores são adicionados. Se o7SD não se restringe contra o erro de sincronismo o relé

emitirá um trip!

IA=A e-j( t+ )

IB=B e-j( t+ )

IB=B e-j( t+t0)+ )

IDiff







Como ver qual o efeito no 7SDExemplo:

O resultado dos tempos detransmissão assimétricos é mostradono diagrama vetorial.A razão para a corrente diferencial é oresultado da sincronização errada no

relé.CUIDADO: Este foi um teste delaboratório. Não tente fazê-lo em umcaso real, porquê não pode-sedistinguir entre a corrente de cargacapacitiva e a sincronização errada.


SDSD

IA=1Ana Fase A

IB=1Ana Fase A



Rede-Comunicação

P4506A=0msP4506A=0.4ms

TA->B=0 TB->A= 0.7ms







O uso do GPS

Em algumas redes de telecomunicação aonde o tempo detransmissão assimétrico não é conhecido, extremamente alto ou avariação é muito alta um outro método adicional de sincronizaçãoé necessário.

Este método é baseado em uma fonte independente externa derelógio com possibilidade de gerar um pulso fisicamente aomesmo tempo com uma precisão de microsegundo, isto é; naborda de subida do pulso há o reconhecimento da posição dafonte do relógio. Uma solução como fonte de relógio é um GPScom uma saída 1PPS.

*1PPS one pulse per second


SDSD

IA IB


Protection DataInterface(PDI)TA->B TB->A

Rede-Comunicação







O uso do GPS

O diagrama acima mostra o hardware básico montado para o usoda sincronização com o GPS.

Uma antena de GPS e um relógio é necessário em cadainstalação. O 1 PPS deve ser conectado na Port A do relé.


SD

IA IB

Protection DataInterface(PDI)TA->B TB->A

Rede -ComunicaçãoGPS -Clock

Port A

1 PPS

GPS Antenna

SD

Protection DataInterface

(PDI)Port A

GPS -Clock

GPS Antenna

1 PPS







Como a sincronização trabalha com o GPS:Voltando ao exemplo do “piloto”:

Exemplo do “piloto”:

Um piloto decola de Frankfurt para Nova Iorque. Enquanto o avião levanta vôo ele olha parao relógio do aeroporto e anota o tempo local. Aterrisando em Nova Iorque ele olha para orelógio do aeroporto e também anota o tempo local.Depois de poucas horas ele decola para retornar à Frankfurt .

Durante a partida em Nova Iorque e aterrisagem em Frankfurt ele olha para o relógio doaeroporto e anota ambos os tempos locais....

Com a sincronização-GPS alguém que esteja em Nova Iorque anota otempo local. Faz-se o mesmo em Frankfurt e agora há a possibilidadede se calcular a diferença de tempo entre as duas cidades.

Os relés 7SD estão fazendo o mesmo. Cada relé captura o pulso-GPSe troca a estampa de tempo através da PDI. Com este princípio ostempos de transmissão assimétricos podem ser eliminados.






Princípio da Proteção Diferencial somatório total

A figura mostra osomatório total incluindotodas as operações nolado A.

Vamos detalhar:

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

IA

IB

I = IA+ I

B

IDiff

= IA+ I

B

IB

receive

shift

Parameter:

IDIFF>


SDSD

IA IB









Lado A calcula seu fasor local I e recebe o fasor Ido lado B.

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

IB

receive


SDSD

IA IB








Princípio da Proteção Difrencial somatório total

Lado A tem quesincronizar os doisfasores I, entretanto eletem que deslocar o fasor recebido I do lado B como ângulo:

shift.

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

IB

receive

shift


SDSD

IA IB









Depois dos dois fasores Iserem sincronizados, elespodem ser adicionadospara o fasor complexo: IDiff

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

IDiff

= IA+ I

B

IB

receive

shift


SDSD

IA IB









Após, a componente derestrição I é adicionadapara o fasor IDiff .

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

IA

IB

I = IA+ I

B

IDiff

= IA+ I

B


SDSD

IA IB









Para tomar a decisão detrip o parâmetro 1210P-IDIFF> deve ser adicionado.Se a origem é parte doúltimo círculo ao redor do

fasor Idiff o relé estáestável.Se a origem não é partedo relé então o mesmodispara.

Im { I }

Re { I }

IA

IA

=A e-j( t+ )

IB

=B e-j( t+ )IB

I = IA+ I

B

IDiff

= IA+ I

B

Parameter:

IDIFF>


SDSD

IA IB








Princípio da Proteção Diferencial Vantagens

N

i

i stra I I 0

intRe

Comparando a característica

clássica e a nova da linhadiferencial.A vantagem da nova característica é que todoo erro é considerado independentemente.

Esta é uma vantagem se diferentes TCs são

usados na instalação, onde um TC podesaturar antes que outro (ex.: devido adiferença de fluxo remanescente).

trip

area

restraint

area

IDiff

IRestraint

trip

area

restraint

area

IDiff

f o

r b i d

d e n

a r e a

P-IDiff>

IRest

ΔIRest = P-IDiff>+ I


SDSD

IA IB








Princípio da Proteção Diferencial Vantagens

N

i

i stra I I 0

intRe

Comparando as duascaracterísticas.A característica clássica é derivada dos reléseletromecânicos.O segundo slope foi criado para cobrir asaturação do TC. Investigações e registro de faltade relés digitais tem mostrado que a saturação doTC deve acontecer sempre para correntes abaixo

de duas vezes a corrente nominal do TC (ex.:condição de falta com grande decaimentoexponencial), onde o segundo slope não afeta arestrição. Para cobrir este problema a proteçãodiferencial deve ser sensível abaixo dascondições normais com o primeiro slope (então aproteção deve “blindar” para baixas correntes de

falta interna).

trip

area

restraint

area

IDiff

IRestraint

trip

area

restraint

area

IDiff

f o

r b i d

d e n

a r e a

P-IDiff>

IRest

ΔIRest = P-IDiff>+ I


SDSD

IA IB








Princípio da Proteção Diferencial 3 e mais

Até agora a proteção diferencial foi apenas para explanar dois terminais. A questão é:

Como a proteção diferencial opera para três ou maisterminais.

A figura mostra uma instalação

para três terminais em „chaintopology‟.

Cada estação mede a sua correntelocal, computa o fasor I etransmite este fasor via PDI.


SD SD

PDI 1

Estação C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1






Princípio da Proteção Diferencial 3 e maise

O fato importante acontece na estação B. A estação B recebeda PDI 2 o fasor I da estação A e a adiciona computando aofasor local I antes dela enviar o „somatório parcial‟ para a

estação C via a PDI 1.Station C recebe o somatório parcialda estação B e pode computar acorrente diferencial I.

Isto acontece em ambas as direçõesem paralelo, então cada relé podetomar a sua própria decisão de trip.

Station A Station B

SD SD

PDI 1

Station C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1

IC

IC

IB+ I

C

IB

IA+ I

BIA

IA

IA+ I

B+ I

CIA+ I

B+ I

C

IA+ IB+ IC

Se uma outraestação éadicionada para aconstelação, aestação adicionadaapenas faz osomatório parcial.







A figura mostra uma topologia em aneal com 4 terminais. Se todosos outros links estão sem falha a conexão da estação D PDI 1 para

a estação A PDI 2 está em “hot standby” isto é, não é necessáriapara a proteção diferencial. Se um dos links falharem asinformações são re-roteadas e o link assume “diferencial em

serviço”.

Station A Station B

SD SD

PDI 1

Station C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1

IC

IB

IA

IA

IA+ I

B+ I

C+ I

D

SD

PDI 1 PDI 2

Station D

ID

PDI 2

IA+ IB+ IC+ ID IA+ IB+ IC+ ID

IA+ I

B+ I

C+ I

D

IB+ I

C+ I

DIA+ I

B

IC+ I

DIA+ I

B+ I

C

H o t s t a n d b y

H o t

s t a n d b y

H o t s t a n d b y

IC







A figura abaixo mostra a reação do 7SD5 quando um link falha paraum topologia em anel com 4 terminais.

A reação é similar para cada topologia em anel.

Station A Station B

SD SD

PDI 1

Station C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1

IC

IB

IA

IA

IA+ I

B+ I

C+ I

D

SD

PDI 1 PDI 2

Station D

ID

PDI 2

IA+ I

B+ I

C+ I

D

IA+ I

B+ I

C+ I

D

IA+ I

B+ I

C+ I

D

IB

IA+ I

C+ I

DIB+ I

CIC

broken link broken link broken link

IB+ I

C

+ ID

IA+ I

D







Comparando um topologia chain em três terminais com umatopologia em anel a mesma trabalha um pouco diferente. Aqui

todos os relés “conversam” entre si e podem tracar os fasores Idiretamente. Se um link falhar o relé retorna para a topologia chaintrocando agora, somatórios parciais.

Station A Station B

SD SD

PDI 1

Station C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1

IC

IC

IB

IB

IB

IA

IA

IA+ I

B+ I

CIA+ I

B+ I

C

IA+ IB+ IC

PDI 2

IC

IA






Princípio da Proteção Diferencial I-DIFF>

Até agora o primeiro algoritmo

da proteção diferencial(I-DIFF>)foi explanado.

Agora é o momento de seiniciar com o segundo algoritmo(I-DIFF>>)

trip

area

restraint

area

IDiff

f o

r b

i d d e n

a r e

a

P-IDiff>IRest


SDSD

IA IB








Princípio da Proteção Diferencial I-DIFF>>

O segundo algoritmo da proteção diferencial (I-DIFF>>) ébaseado no „somatório de carga‟. O princípio aqui é que

pode-se aplicar a 2ª Lei de Kirchhoff não apenas para osfasores. Esta lei é também aplicada para cargas (integraçãono tempo das correntes).

Ambos algoritmos rodam absolutamente independente eem paralelo no 7SD. --- Vamos ver como o segundoalgoritmo trabalha:

Station A Station B

SDSD

IA

IB

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)







A figura abaixo mostra o princípio da computação da carga.O comprimento da janela de carga é 5ms (janela de

integração). O deslocamento entre duas janelas é 2.5 ms. Otempo de início e fim da janela não dever síncrono para as janelas do relé. Em geral a janela de carga consiste de trêssub-janelas Q1, Q2 e Q3.

A Q1 é a primeira

interpolação entre otempod e partida da janela e a primeiraamostra. Q2 é aintegração de todasas amostras na

janela e Q3 é ainterpolação daúltima amostra parao fim da janela detempo.

i(t)=A sin( t+ )

t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6 t

7t8

t9

i

1 sample

charge integration

window (5ms)

2,5mswindow offset

t10

t11

Q3

Q2

Q1

tstart

tend







)()(2

1

)(

) _ ()1(11

)0(0

01

)0()1(

) _ (

Start t t start

t Start

t t

Start t

iit t Q

it t t t

iii

A interpolação entre o tempo de início e a primeira amostra érealizada como:

t0

t1

t2

Q2

Q1

i(t start)

i(1)

tstart

Similarmente para Q3

Q2 é calculada como:

)5()4()3()2()1(2 2222

1t t t t t Sample iiiiiT Q

A carga total é o somatóriodas três “cargas parciais”

Qtotal=Q1+Q2+Q3







N

i

i Diff QQ

0

Depois da computação da carga os relés trocam suas“cargas” pela PDI. A carga “diferencial” e a carga de

“restrição” (QDIFF e Q) é calculada em analogia para acorrente diferencial.

e N

i

iQQ

0

Mas tome, cuidado pois a característica de trip édiferente!


SDSD

IA(QA)



IB(QB)







QQ Diff

A decisão de trip do somatório de carga é realizada como

descrito na seguinte fórmula:

Trip se:

Diff Diff Q P Qe

Onde Q é a carga de “restrição” e

P-QDiff>> é o parâmetro 1233

trip

area

restraint

area

QRest

QDIFF

P-IDIFF>>

(P-QDIFF>>

)


SDSD

IA(QA)



IB(QB)







Como a I-DIFF>> é restringida ( Q):

A I-DIFF>> é restringida contra erros de TC e erros desincronização.

Para os erros de TC apenas o parâmetro 254 é relevante.I-DIFF>> foi designado para ter rápida resposta para altas correntes de falta,entretanto apenas o maior erro é necessário.

O manuseio do erro de sincronização na I-DIFF>> é igual aomanuseio do erro de sincronização em I-DIFF>.

CUIDADO: I-DIFF>> bloqueia se o parâmetro 4506A (PDI1 e 4606APDI2) excederem 0.85 ms.


SDSD

IA(QA)



IB(QB)







Alguns fatos e comentários sobre o algoritmo de I-DIFF>> :

O somatório de carga não pode ser restringido contradistorção de sinal. O somatório de carga bloquearáautomaticamente após a corrente exceder um certo limite eo TC saturar.Aqui é a razão do7SD necessitar de 5 ms de tempo livre de saturação.

Se um transformador está no zona protegida oparâmetro 1233 deve ser maior que a máxima corrente deinrush do transformador.

A carga diferencial e de restrição não podem ser vistasno registro de falta.


SDSD

IA(QA)



IB(QB)







A última questão sobre o algoritmo de I-DIFF>> é:

A I-DIFF>> pode ser manuseada para uma instalação commais de 2 terminais ??

A resposta é: YES

Então vamos ver como

acontece! Estação A Estação B

SD SD

PDI 1

Estação C

SD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1







O algoritmo da I-DIFF>> usa o mesmo princípio do

somatório parcial.A figura abaixo mostra como o somatório parcial para

I-DIFF>> trabalha.

Station A Station B

SD SD

PDI 1

Station CSD

PDI 2

PDI 1PDI 2

PDI 1

IC

QC

QB+ Q

C

IB

QA

IA

QA+ QB+ QC

PDI 2

QB+ Q

A

QA+ QB+ QC

QA+ Q

B+ Q

C







Somatório de carga com alta-velocidade oferece altasvelocidades de disparo e uma rápida decisão para condiçõesde falta interna e externa. Somatório de carga não suprime as componentes DC e harmônicos.(integração simples) Entretanto o ajuste recomendado é > Icarga max (1.2 - 2 IN). Somatório de carga decide em 5mseg para faltas internas e externas

(janela de 5 mseg)Interna:Imediato comando de trip (tempo típico de trip 12 ms paratopologia com 2 ou 3 terminais) para correntes diferenciais IDiff >1.2-2 INExterna:Se IFalta > 2.5·P-IDiff>> ajuste: imediado bloqueio do somatóriode carga. Razão: Possível saturação do TC. Evita qualquer risco paraestabilidade devido a corrente diferencial da comparação de corrente.


SDSD

IA(QA)



IB(QB)






O algoritmo de I-DIFF>> e I-DIFF>

Station A Station B

SDSD

IA

(QA)

Protection Data

Interface

(PDI)

Protection Data

Interface

(PDI)

IB

(QB)

Por quê a SIEMENS desenvolveu 2 algoritmos em um relé?No desenvolvimento dos relés 7SD52/53/610 o observadoconsistiu em não se ter a sensibilidade e rapidez um uma únicafunção de proteção diferencial. Entretanto a SIEMENSdesenvolveu duas funções diferenciais independentes

I-DIFF> e I-DIFF>>.

Como ambos os algoritmos cooperam juntos ?

Após o esclarecimento da operação de ambos osalgoritmos da proteção diferencial, uma questãopermanece:


O algoritmo de I DIFF>> e I DIFF>





O algoritmo de I-DIFF>> e I-DIFF>Como as duas funções trabalham juntas?

12

34

5

67

89

10

invalidinvalid

invalid

invalid

I-Diff>

I-Diff>>

1120ms

5ms

invalidinvalid

invalidinvalid

invalid

12

3 4

56

7 8

910

11 12

1314

15invalid 16

1718

19 20

i(t)

t

O fasor da função de I-DIFF> é computada à cada 5 ms(janela) e ocomprimento da janela é 20 ms@ 50Hz. A carga para a função de I-DIFF>> é computada à cada 2,5 ms. O intervalo de integração é 5 ms.

O gráfico mostra a evoluçãode I-DIFF> e I-DIFF>>

durante a falta...








12

34

5

67

89

10

invalidinvalid

invalid

invalid

I-Diff>

I-Diff>>

1120ms

5ms

invalidinvalid

invalidinvalid

invalid

12

3 4

56

7 8

910

11 12

1314

15invalid 16

1718

19 20

i(t)

t

No instante de uma falta na linha, poderá ocorrer uma descontinuaçãodo sinal (jump) de corrente. Tão longo este jump é parte da janela decomputação de I-DIFF> o fasor não pode ser calculado (janela 6 à 9estão inválidas).

A decisão de trip pode ser realizada com a janela 10!








12

34

5

67

89

10

invalidinvalid

invalid

invalid

I-Diff>

I-Diff>>

1120ms

5ms

invalidinvalid

invalidinvalid

invalid

12

3 4

56

7 8

910

11 12

1314

15invalid 16

1718

19 20

i(t)

t

A função I-DIFF>> trabalha em complemento à função I-DIFF>.I-DIFF>> está ativa no intervalo de tempo quando a função I-DIFF> nãoestá trabalhando.I-DIFF>> parte bloqueada devido à possibilidade de saturação do TC

quando I-DIFF> parte trabalhando também.








12

34

5

67

89

10

invalidinvalid

invalid

invalid

I-Diff>

I-Diff>>

1120ms

5ms

invalidinvalid

invalidinvalid

invalid

12

34

56

78

910

1112

1314

15invalid 16

1718

19 20

i(t)

t

A I-DIFF>> decide durante um janela de medição falta interna ouexterna e emitirá um trip ou não enquanto I-DIFF> deve aguardar para opróximo fasor válido.







O algoritmo de I DIFF>> e I DIFF>Como as duas funções trabalham juntas?

12

34

5

67

89

10

invalidinvalid

invalid

invalid

I-Diff>

I-Diff>>

1120ms

5ms

invalidinvalid

invalidinvalid

invalid

12

34

56

78

910

1112

1314

15invalid

16

1718

1920

i(t)

t

Através da experiência com o 7SD52/53 e 7SD610

(de mais que 20.000 relés em serviço) a I-DIFF>> consegue eliminar entre 80 a 85 % de todas as faltas na rede.

Mais fatos sobre I-DIF>>





Princípio da Proteção Diferencial

FIM!

padrao 7sd teoria 87l

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