Cigré/Brasil CE B5 – Proteção e Automação

1. Cigré/BrasilCE B5 – Proteção e Automação Seminário Interno de Preparação para o Colóquio de Madri 2007 Rio de Janeiro, outubro/07 105 - DLellys

2. Dados do Artigo • Número: 105 • Título: Numerical Busbar Protection: Benefits of the Numerical Technology and IEC 61850 • Autoria: Damien Tholomier, Henri Grasset, Mark Stockton – AREVA T&D • País: Canadá, França e Inglaterra,

3. Objetivo • O trabalho apresenta o avanço ocorrido no campo das proteções de barras no tocante a melhoria da performance, estabilidade e a confiabilidade com o uso da tecnologia digital. • Em especial destaca os novos algoritmos de deteção da saturação de TC e a adaptabilidade destes sistemas a qualquer arranjo de barras da subestação. • Descreve ainda o impacto da norma IEC 61850 nos esquemas de proteção de barras e aplicações avançadas para prover proteção de barras por comparação direcional para subestação de distribuição e sub-transmissão.

4. Destaques • Estabilidade: Destaca os avanços das modernas técnicas digitais aplicadas nas proteções de barras em comparação a tecnologia convencional, permitindo agora alto grau de estabilidade da proteção evitando trip indevido em face de os novos algoritmo possuir lógicas internas que emite disparo após atender multicritérios de trip, por ex. Pick up da corrente diferencial, curva de atuação Idif x Ibias, check de zona, não saturação do TC e/ou TC Aberto.

5. Destaques • Saturação de TC: Destaca o uso de algoritmos ultra rápidos para deteção da saturação do TC com tempo de resposta inferior a 2ms após a incidência da falta para qualquer tipo de TC, baseado na variação instantanea da magnitude dos valores modelados e do fluxo magnético;

6. Destaques • Adaptabilidade do sistema de proteção de barras a qualquer arranjo (complexo ou simples): Arquitetura com capacidade de processar em tempo real a configuração da subestação com permanente medição de todas as correntes nodais, identificação de cada zona gerada dinamicamente e identificação do status de cada elemento do bay (disj, e secionadoras).

7. Destaques

8. Destaques • IEC 61850: Através da comunicação peer-to-peer de alta velocidade usando mensagem GOOSE e valores analógico amostrados de corrente e tensão permitirá novas aplicações de proteção de barras com uso da norma IEC61850 como também eliminação de fiação para esquemas de falha de disjuntor, tranfer trip, bloqueio,hoje implementados entre a proteção de barras e a proteção de linha (diferencial, distância, etc.) • Testes recentes mostram que em determinados IED a mensagem GOOSE é mais rápida (2,4ms) do que conexões convencionais (fiação).

9. Destaques • IEC 61850: Proteção de Barras por comparação Direcional: • Cita um exemplo da vantagem da norma IEC61850 usando mensagens peer-to-peer para realizar esquema de comparação direcional para proteção de barras (arquitetura distribuida) com aplicação em subestações de distribuição com tempo de atuação em torno de 1 ciclo.

10. Destaques

11. Destaques • Proteção de barras baseada em valores analogicos amostrados pelas “Merging Units”: • Define “merging units” como interfaces para processamento de sinais conectados aos TC/TP e entradas binárias com status de equipamentos e produzem saída sincronizada para comunicação de dados via interface lógica (serial, multi-drop digital point-to-point), sendo 80 amostras/ciclo para proteção e 256 amostras/ciclo para medição.

12. Destaques

13. Line Protection other protection Ia,Ib,Ic,Io,Ua,Ub,Uc,Uo Ia,Ib,Ic,Io,Ua,Ub,Uc,Uo Digital Interface IEC 61850-9-2 Ia,Ib,Ic,Io,Ua,Ub,Uc,Uo 1 pps Digital FO Merging Unit (CVCOM 400) Digital FO NCIT : measurement concept CTOE VTCE

14. Dúvidas • Proteções de barras e IEC 61850: A Interoperabilidade entre fabricantes ainda não é possível (futuro! Merging Unit).

15. Conclusões • Tecnologia digital permitiu aumento consideravel da performance, estabilidade e segurança das proteções de barras; • Novos algoritimos de deteção de saturação de TC e processamento da topologia podem evitar trip indevido como ocorrido no passado; • A norma IEC 61850 no campo das proteçõers de barras permitirá implementar esquemas de proteção já existentes sem o uso de fiações convencionais e novas filosofias de proteção de barras (comparação direcional) e através de Merging Unit.

16. Respostas às questões do REP • Question #5: • What are the main conditions to select one of the two available types of busbar protection arrangements? What are the operational experiences with one or another arrangement? Is there any differences regarding engineering, installation, testing, commissioning and operation of these two types of busbar protection arrangements? How is the DC power supply arranged for these two solutions? • Question #6: • What is the user view regarding busbar protection engineering (i.e. standardised solution or a dedicated solution based on the single line diagram of the station)? What are advantages/disadvantages of one or another approach? • Question #7: • Are there any statistics or probability calculations which show that the fault in-between CB and CT in a bus-coupler bay happens much more often than the fault in the bus-coupler breaker itself during the closing operation in order to justify the “Switch onto fault logic for Bus Coupler”? Would such solution be applied to all types of switchgear?

17. Respostas às questões do REP • Question #17: • What are the practical experiences with use of IEC 61850 standard as a communication protocol in order to connect the busbar protection with the substation control system? What are the advantages of such solution in comparison with the older protocols? • Question #18: • What is the experience of using GOOSE messages for busbar protection applications? Is the performance satisfactory during fault conditions? Are there any actual faults records which can prove fast and secure operation of GOOSE messages in such application? • Question #19: • Are there any planned installations where process bus in accordance with IEC 61850-9-2 will be used? Will the process bus be used for the busbar protection? Is there any practical experience with busbar protection applied together with any other type of process bus?