Compensation d`énergie réactive et filtrage d`harmoniques

Especificação para Relés
Digitais de Protecção de
Média Tensão
Esta especificação define:
Requisitos para o Fabricante
Requisitos base para o Relé Digital de Protecção
Descrição funcional do Relé Digital de Protecção
Documentos para concurso
Requisitos de ensaios, comissionamento e manutenção
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
Índice
Pág.
1. Apresentação
1
2. Requisitos para o Fabricante
1
2.1. Certificações
2.2. Experiência
2.3. Suporte Local
3. Requisitos Base para o Relé Digital de Protecção
2
3.1. Requisitos Gerais
3.2. Características de Concepção
3.2.1. Tecnologia e funcionalidade
3.2.2. Segurança e confiabilidade
3.2.2.1. Fiabilidade (Reliability)
3.2.2.2. Disponibilidade (Availability)
3.2.2.3. Manutenção (Maintainability)
3.2.2.4. Segurança (Safety)
3.2.3. Configuração e parametrização
3.2.4. Arquitectura do hardware e software
3.3. Requisitos de Operação
3.4. Regras de Instalação
4. Descrição do Relé Digital de Protecção
6
4.1. Protecção
4.2. Controlo e Supervisão
4.3. Medidas
4.4. Diagnóstico da Rede, da Máquina e do Órgão de Corte
4.4.1. Diagnóstico da rede
4.4.2. Diagnóstico da máquina
4.4.3. Diagnóstico do órgão de corte
4.5. Diagnóstico do Relé
4.6. Software de Configuração e Parametrização
4.7. Interface Homem - Máquina
4.8. Comunicação
4.9. Arquitectura de Hardware
5. Documentos a Apresentar com a Proposta
12
6. Ensaio, Comissionamento e Manutenção
12
6.1. Ensaios
6.2. Comissionamento
6.3. Manutenção
Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
1. Apresentação
O objectivo do presente documento é apresentar uma descrição dos aspectos gerais de um Relé Digital de
Protecção, por forma a satisfazer as normas Nacionais, IEC, EN, CSA e NEMA, e poder ser utilizado em
compartimentos de baixa tensão de quadros de média tensão, ou em painéis de controlo separados.
Este documento também define três níveis de soluções (simples, de médio nível e de elevado nível), que
deverão ser aplicadas em consonância com a importância do equipamento de média tensão a proteger.
As aplicações disponíveis deverão ser:
 Subestação (protecção de entradas e saídas);
 Transformador;
 Motor;
 Gerador;
 Jogo de barras;
 Bateria de Condensadores.
2. Requisitos para o Fabricante
2.1. Certificações
O fabricante do Relé Digital de Protecção deverá possuir certificação ISO 9001 (versão 2000), assim como
um sistema de controlo de qualidade válido.
O fabricante do Relé Digital de Protecção deverá possuir certificação ambiental ISO 14001, e ser capaz de
facultar o Product Environmental Profile (P.E.P) quando solicitado.
2.2. Experiência
O fabricante do Relé Digital de Protecção deverá possuir elevada experiência e conhecimento no âmbito
da concepção e produção de Relés Digitais de Protecção, assim como apresentar um volume de negócios e
referências relevantes que credibilizem os seus compromissos e a capacidade de suporte a longo prazo.
2.3. Suporte Local
O fabricante deverá possuir uma estrutura de suporte permanente, dotada de uma equipa de
colaboradores competentes, no país ou região onde os Relés Digitais de Protecção serão instalados, por forma
a assegurar o suporte local e um canal de comunicação adequado.
A equipa de suporte deverá ser formada e certificada pelo fabricante, estando esta qualificada para,
quando solicitado pelo cliente, proceder ao comissionamento e colocação em serviço do Relé Digital de
Protecção.
O fabricante deverá assegurar a disponibilidade de peças de reserva num espaço de tempo compatível
com o bom funcionamento da instalação.
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
3. Requisitos Base para o Relé Digital de Protecção
3.1. Requisitos Gerais
O Relé Digital de Protecção deverá cumprir as normas e recomendações nacionais e internacionais mais
relevantes (IEC, EN, UL, CSA), de acordo com o disposto na tabela 1.
Requisitos
Relés de Protecção
Normas
Ensaios de emissão
emissão de campo perturbado
emissão de campo conduzido
IEC 60255-25
EN 55022
IEC 60255-25/EN 55022
Ensaios de imunidade
perturbações radiadas
campos radiados
Compatibilidade
Electromagnética
(EMC)
IEC 60255-22-3
IEC 61000-4-3
ANSI C37.90.2
IEC 60255-22-2, ANSI
descarga electrostática
C37.90.3
campo magnético à frequência da rede IEC 61000-4-8
Perturbações conduzidas
perturbações RF
ondas de choque
ondas oscilatórias amortecidas
transitórios
golpes de tensão
Em serviço
vibrações
Constrangimentos
Ambientais e
Mecânicos
Nível
IEC 60255
choques
tremores de terra
Fora de serviço
vibrações
choques
golpes
Invólucro
grau de protecção mecânico
resistência ao fogo
IEC 60255-22-6
IEC 60255-22-4
IEC 61000-4-4
ANSI C37.90.1
IEC 60255-22-1
ANSI C37.90.1
IEC 61000-4-5
IEC 60255-11
A
III
4
III
AeB
V
III
IEC 60255-21-1
IEC 61000-2-6
IEC 60255-21-2
IEC 60255-21-3
2
Fc
2
2
IEC 60255-21-2
IEC 60255-21-2
IEC 60255-21-2
2
2
2
IEC 60529
NEMA
IEC 60695-2-11
IP52
Tipo 12
Segurança
Constrangimentos
Climáticos
Ensaios eléctricos
continuidade de terra
onda de choque1.2/50µs
frequência industrial
Em operação
frio
calor seco
calor húmido
IEC 61131-2
IEC 60255-5
IEC60255-5, ANSI C37.90
IEC 61068-2-1
IEC 61068-2-2
IEC 61068-2-78
Ad
Bd
Cab
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
ambiente salino
corrosão
Constrangimentos
Climáticos
Armazenado
variação de temperatura
frio
calor seco
calor húmido
CE
Certificação (*)
UL
CSA
GOST
Instalações eléctricas de baixa tensão
Segurança funcional de sistemas electrónicos de segurança
Protocolo de comunicação: Modbus RTU
Entre Relés de protecção e sistemas de
Comunicação
controlo
Para automação de subestações
IEC 61068-2-52
IEC 61068-2-60
Kb/2
IEC 61068-2-14
IEC 61068-2-1
IEC 61068-2-2
IEC 61068-2-78
IEC 61068-2-30
EN 50263 harmonised standard
European directive
UL508
CSA C22.2
Nb
Ab
Bb
Cab
Db
IEC 60364
IEC61508
IEC 61158 Field Bus foundation
EC 870-5 series e
IEC 870-5-103 - DNP3
IEC 61850
Tabela 1
(*) O Relé Digital de Protecção deverá possuir marcação:
 CE, de acordo com as directivas Europeias (73/23 EEC e 93/68 EEC) e EMC (89/336/EEC);
 UL/CSA, de acordo com a directiva UL 508C;
 GOST, para a Rússia e Europa de Leste.
3.2. Características de Concepção
3.2.1. Tecnologia e funcionalidade
O Relé Digital de Protecção deverá recorrer à tecnologia microprocessador, e apresentar uma
arquitectura, ao nível do hardware e software, constituída por plataformas multifuncionais de protecção e
controlo.
O Relé deverá apresentar funções de Protecção, Medida, Controlo e Supervisão e possuir:
 entradas e saídas lógicas/analógicas;
 interface Homem - Máquina com visor alfanumérico;
 interface de comunicação;
 funcionalidades de diagnóstico da rede, do equipamento e do Relé.
3.2.2. Segurança e confiabilidade
A concepção do Relé Digital de Protecção deverá integrar um processo de segurança e confiabilidade
realizado pelo fabricante, associando os quatros parâmetros RAMS (Reliability, Availability, Maintainability e
Safety).
3.2.2.1. Fiabilidade (Reliability)
Para definir um MTTF predictivo, proveniente de cálculos e comprovado no terreno, é determinada uma
taxa de avaria  e estabelecido o tempo de vida útil do Relé Digital de Protecção.
3.2.2.2. Disponibilidade (Availability)
Para prevenir a ocorrência de qualquer disparo não desejado, através da selecção da configuração
adequada e da melhoria da continuidade de serviço.
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
3.2.2.3. Manutenção (Maintainability)
Para definir o tempo de reparação e a exigência de peças de reserva necessárias ao processo de
manutenção.
3.2.2.4. Segurança (Safety)
Para aumentar o nível da segurança sem reduzir a disponibilidade do processo, de acordo com as
recomendações da norma IEC 61508, e para determinar os valores dos índices S.I.L (Safety Integrity Level),
P.F.D (Probability of Failure on Demand) e S.F.F (Safe Failure Fraction), medindo a percentagem de falhas
detectadas pelo Watchdog.
O Relé Digital de Protecção deverá, consequentemente, ser dotado de um sistema interno de supervisão e
auto-teste (Watchdog). Este sistema supervisiona a fonte de alimentação do Relé, a cadeia de aquisição de
medidas, a unidade de processamento, as entradas e saídas e demais hardware e software.
Na ocorrência de uma falha interna que torne o Relé inoperante, este deverá evoluir para uma posição de
segurança, inibindo a possibilidade do órgão de corte equipado com bobina de abertura por emissão de tensão
disparar indevidamente. Todas as saídas e entradas deverão ser desactivadas e bloqueadas.
A função Watchdog deverá ser capaz de funcionar numa arquitectura vertical de protecção redundante,
podendo activar a protecção de backup. Nesta arquitectura, o Relé redundante assegura as funções de
protecção desempenhadas pelo Relé a jusante defeituoso.
A ocorrência de falhas internas de segurança de reduzida importância, não deverá impedir que o Relé
desempenhe as funções de protecção, mas em condições de operação limitadas.
3.2.3. Configuração e parametrização
O Relé Digital de Protecção deverá poder ser configurado por intermédio de um software de
parametrização convivial, executável em ambiente Windows e podendo ser instalado num PC standard.
A configuração do Relé deverá ser realizada localmente através de uma porta RS232, ou remotamente
com recurso a uma rede de comunicação, nomeadamente uma E-LAN (Engineering LAN) com passwords que
impeçam o acesso a pessoas que não possuam autorização.
Deverá ser possível criar um ficheiro de configuração e parametrização em modo off-line, para posterior
download no Relé.
3.2.4. Arquitectura do hardware e software
A arquitectura do hardware e do software deverá ser modular, por forma à unidade de protecção e controlo
adaptar-se ao nível de complexidade da aplicação de média tensão.
A arquitectura deverá permitir futuras expansões através de simples actualizações do hardware e firmware
da unidade de protecção e controlo, e assegurar a compatibilidade entre diferentes gerações de Relés Digitais
de Protecção do mesmo fabricante.
A alteração de módulos deverá ser simples e de baixo custo.
O Relé Digital de Protecção deverá ser dotado de entradas e saídas.
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
As entradas deverão ser utilizadas para supervisionar o estado do painel de média tensão assim como
receber informação externa proveniente de outros equipamentos. As saídas deverão ser utilizadas, entre outras
funções, para o controlo do órgão de corte e envio de alarmes.
3.3. Requisitos de Operação
O Relé Digital de Protecção deverá funcionar de acordo com as seguintes condições:
Temperatura
Tensão auxiliar de alimentação
soluções/aplicações simples e de nível médio
soluções/aplicações complexas
Sensores de corrente
Sensores de tensão
- 25°C a +70°C
24 Vdc a 250 Vdc e 110 Vac a 240 Vac (50Hz/60Hz)
24 Vdc a 250 Vdc
Transformadores de corrente In/1A ou In/5A, LPCT( Low
Power Current Transformer), Toros homopolares ou
Interface de adaptação
100V, 110V, 100V/3, 110V/3 ou tensões de acordo
com a norma IEC 60 255-6
Tabela 2
A saída do Relé utilizada para o comando do órgão de corte deverá ser capaz de suportar uma corrente
de 30 A DC, durante 200 milisegundos e 2000 ciclos de operação, de acordo com o artigo 6.7. da norma ANSI
C37.90.
Os restantes contactos de saída do Relé deverão ser capazes de suportar uma corrente de 8 A DC/AC,
em permanência.
O secundário dos sensores de corrente deverão ser automaticamente curto-circuitados quando o módulo
for desligado da unidade base.
Deverão ser instalados equipamentos adicionais na cela do órgão de corte que possibilitem o ensaio e
calibração do Relé, através da injecção de corrente, sem necessidade de se proceder à alteração da
electrificação permanente.
O Relé deverá possuir um sistema de supervisão da cadeia de medida (TI e TT) e do circuito de disparo,
que alerte o operador para a existência de anomalias.
O Relé Digital de Protecção deverá se capaz de suportar a corrente de saída dos transformadores de
intensidade associados, correspondendo a uma corrente primária igual à corrente de curto-circuito especificada
(4 In em permanência e 100 In durante 1 segundo).
O Relé Digital de Protecção deverá apresentar um valor MTTF de concepção mínimo de 150 anos durante
a sua vida útil, a qual não deverá ser inferior a 15 anos, sob condições de operação adequadas (climáticas e
ambientais).
A substituição de um componente obsoleto não deverá afectar a compatibilidade entre os Relés em
serviço.
3.4. Regras de Instalação
O Relé Digital de Protecção deverá poder ser montado na porta do compartimento de baixa tensão, ou no
interior deste, e apresentar um índice de protecção IP52 de acordo com a norma IEC 60529.
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
Para funcionar correctamente e obter-se uma qualidade de operação adequada, o Relé Digital de
Protecção deverá ser instalado por forma a estar protegido contra EMC, e os seguintes pontos deverão ser
respeitados:
 um único sistema de terra equipotencial, utilizado como referência de potencial da instalação;
 separação dos diferentes tipos de cabos (potência, alimentação auxiliar, dados, medidas);
 protecção da alimentação (filtragem e sobretensão);
 protecção do equipamento e da instalação contra os efeitos indirectos das descargas atmosféricas.
4. Descrição do Relé Digital de Protecção
4.1. Protecção
O Relé Digital de Protecção deverá integrar todos os códigos de protecção ANSI necessários, de acordo
com os diferentes níveis de aplicação (à imagem do indicado no guia de selecção em anexo), disponibilizar
escalas de parametrização alargadas, principalmente para as protecções de corrente, e um número
considerável de curvas de disparo, nomeadamente:
 curva a tempo definido (DT);
 curvas IDMT definidas por Time Delay T ou factor TMS, incluindo:
o
curvas IEC (SIT, VIT/LTI, EIT);
o
curvas IEEE (MI, VI, EI);
o
curvas usuais (UIT, RI, IAC).
 curvas personalizáveis disponíveis para as funções de protecção de máximo de intensidade de fase
e homopolar e de máximo de intensidade de fase e homopolar direccional.
Código ANSI
Curva disparo
50/51 (Soluções/aplicações de
DT
elevado nível)
IDMT
50N/51N (Soluções/aplicações
DT
de elevado nível)
IDMT
50/51
(Soluções/aplicações
DT
simples e de nível médio)
IDMT
50N/51N (Soluções/aplicações
DT
simples e de nível médio)
IDMT
Parametrização
0,05 a 24 In
Is set point
0,05 a 2,4In
0,01 a 15 In0 (min 0,1A)
Is0 set point
0,1 a 1 In0 (min 0,1A)
0,1 a 24 In
Is set point
0,1 a 2,4In
0,1 a 15 In0
Is0 set point
0,1 a 1 In0
Temporização
Inst: 0,05 s a 300 s
0,1 s a 12,5 s a 10 Is
Inst: 0,05 s a 300s
0,1s a 10 Is0
Inst: 0,05 s a 300 s
0,1 s a 12,5 s a 10 Is
Inst: 0,05 s a 300 s
0,1s a 10 Is0
Tabela 3
A função de protecção contra sobrecargas deverá ser baseada no valor RMS de corrente (considerando
no mínimo até a 13ª harmónica) e deverá ter em linha de conta a temperatura ambiente.
As funções de protecção de máximo de intensidade de fase e homopolar deverão possuir um timer hold,
por forma a permitir a detecção de defeitos recorrentes.
A função de protecção de máximo de intensidade homopolar deverá possuir um filtro para os harmónicos
H2, associados à corrente de arranque dos transformadores, que possa ser activado ou inibido.
As funções de protecção diferenciais deverão integrar filtros para os harmónicos H2 e H5, por forma a
evitar o disparo indesejado durante o período de energização dos transformadores.
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
O grupo de parâmetros de protecção alternativo deverá poder ser seleccionado através de entradas
lógicas, por forma a adaptar automaticamente o plano de protecção às condições de exploração da instalação.
O Relé Digital de Protecção deverá possibilitar a implementação de selectividade lógica num esquema de
cascata ou em aplicações em anel fechado.
4.2. Controlo e Supervisão
O Relé Digital de Protecção deverá realizar todas as funções de controlo e supervisão, necessárias ao
controlo do órgão de corte, definidas pelas normas ANSI, nomeadamente:
 comando disjuntor / contactor - ANSI 94/69
o
comando de abertura/fecho independentemente do tipo de bobina de disparo (emissão de
tensão ou mínimo de tensão);
o
inibição de disparo;
o
comando remoto.
 bloqueio / aceitação - ANSI 86
o
bloqueio individual de todas as saídas de disparo e entradas lógicas;
o
utilizado como “Lock-out relay”.
 indicação luminosa - ANSI 30
o
indicação LED (estado do Relé);
o
indicação local no visor do Relé (eventos, alarmes, mensagens);
o
processamento de alarmes.
 selectividade lógica - ANSI 68
o
assegurando discriminação integral e rápida actuação das protecções próximas da fonte de
alimentação, num esquema em cascata;
o
envio e recepção de ordens de bloqueio entre os Relés Digitais de Protecção integrados
num esquema em cascata.
 comutação do grupo de protecções (normal para backup) através de entrada lógica;
 verificação dos relés de saída (cada relé deverá ser activado por 5 segundos, por forma a verificarse as ligações e o funcionamento do equipamento associado);
 funções de automação (os Relés Digitais de Protecção de nível intermédio e de nível elevado
deverão disponibilizar funções especificas de controlo e supervisão, definidas a partir do Editor de
Equações Lógicas ou de programação Ladder).
4.3. Medidas
O Relé Digital de Protecção deverá incluir funções exactas de processamento de medidas e apresentar as
medidas no visor do interface Homem - Máquina, de acordo com o apresentado na tabela 4.
Designação
Corrente de fase I1, I2, I3 RMS
Corrente residual calculada I0Σ
Corrente pedida I1, I2, I3
Corrente máxima pedida IM1, IM2, IM3
Corrente residual medida I0, I’0
Tensão U21, U32, U13, V1, V2, V3
Tensão residual V0
Tensão directa Vd / sentido de rotação
Tensão inversa Vi
Frequência
Soluções simples
Corrente
Tensão








Soluções de nível
intermédio









Soluções de
elevado nível










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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
 (P)
 (Q)
 (S)
Potência activa P, P1, P2, P3
Potência reactiva Q, Q1, Q2, Q3
Potência aparente S, S1, S2, S3
Potência máxima pedida PM, QM
Factor de potência
Energia activa e reactiva calc. (±Wh, ±VARh)
Energia activa e reactiva por contagem de
Correntes de fase I’1, I’2, I’3 RMS
Corrente residual calculada I’0 Σ
Tensão U’21, U’32, U’13, V’1, V’2, V’3, V’d, V’i
Frequência
Tensão residual V’0
Temperatura
Velocidade de rotação
Tensão do ponto neutro Vnt
Diagrama vectorial




















Tabela 4
4.4. Diagnóstico da Rede, da Máquina e do Órgão de Corte
O Relé Digital de Protecção deverá disponibilizar funções de diagnóstico que permitam gerir o processo e
programar acções de manutenção, de acordo com o exposto na tabela 5.
4.4.1. Diagnóstico da rede
O Relé Digital de Protecção deverá disponibilizar funções de medida da qualidade de energia da rede,
assim como proceder ao registo de toda a informação associada à ocorrência de distúrbios, para posterior
análise destes.
4.4.2. Diagnóstico da máquina
Para efeitos de manutenção, o Relé Digital de Protecção deverá disponibilizar informação relativa ao
funcionamento das máquinas. Informação predictiva para optimizar a gestão do processo e informação
relevante para facilitar as funções de protecção.
4.4.3. Diagnóstico do órgão de corte
O Relé Digital de Protecção deverá disponibilizar informação sobre a situação mecânica do órgão de
corte, permitindo a manutenção preventiva do equipamento.
Designação
Diagnóstico do órgão de corte :
Supervisão TI/TT - ANSI 60/60FL
Supervisão do circuito de disparo - ANSI 74
Vigilância da alimentação auxiliar
Somatório dos amperes cortados
Número de manobras, tempo de manobra,
tempo de rearme, número de operações de
extracção do disjuntor
Diagnóstico da rede e da máquina :
Contexto de disparo
Corrente de disparo Trip I1, I2, I3, I0
Contador de disparos por defeitos de fase e de
terra
Taxa de desequilíbrio / corrente inversa Ii
Soluções simples
Soluções de
nível intermédio
Soluções de
elevado nível























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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos

Taxa de distorção harmónica (THD) da
corrente e da tensão, Ithd e Uthd
Desfasagem φ0, φ’0, φ0 Σ
Desfasagem φ1, φ2, φ3
Osciloperturbografia
Aquecimento
Tempo remanescente de funcionamento antes
de disparo devido a sobrecarga
Tempo de espera após disparo devido a
sobrecarga
Contador horário / tempo de funcionamento
Corrente e duração do arranque
Temporização de inibição do arranque
Número de arranques antes da inibição
Taxa de desequilíbrio / corrente inversa I’i
Corrente diferencial I diff1, I diff2, Idiff3
Corrente transversal It1, It2, It3
Desfasagem das correntes de fase θ
Impedância aparente directa Zd
Impedância aparente entre fases Z21, Z32,
Z13
Tensão harmónica 3, ponto neutro ou residual
Verificação das diferenças de amplitude,
frequência e fase das tensões, pelo módulo de
sincronismo
Corrente de desequilíbrio dos condensadores
e capacitância




































Tabela 5
4.5. Diagnóstico do Relé
O Relé Digital de Protecção deverá possuir funcionalidades de auto-diagnóstico para:
 detectar falhas internas, que possam provocar disparos acidentais ou impedir disparos quando em
presença de defeitos;
 colocar o Relé em posição de segurança, quando a ocorrência de um defeito interno importante
possa originar um disparo acidental. Deverá existir um relé Watchdog, que alerte estas situações e
que permita activar a protecção de backup;
 indicar a necessidade de proceder à realização de acções de manutenção;
 detectar conectores desligados, e consequentemente defeitos internos importantes;
 verificar a configuração do hardware
o
a ausência ou falha de um módulo remoto, configurado na unidade, será considerada uma
falha menor;
o
a ausência ou falha de um módulo de entradas/saídas será considerada uma falha
importante.
4.6. Software de Configuração e Parametrização
O Relé Digital de Protecção deverá possuir um software de configuração e operação multi-linguagem e
convivial, executável em ambiente Windows. Este deverá possuir menus e ícones de acesso rápido, guia de
apoio à navegação e gestor de ficheiros.
O software deverá permitir:
 em modo offline, criar ficheiros para configuração do Relé, nomeadamente:
o
configurar a unidade base e módulos adicionais;
o
activar/desactivar funções e definir parâmetros de protecção;
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Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
adaptar as funções predefinidas de controlo e supervisão;
criar diagramas mímicos específicos para visualização local.
 durante o comissionamento, estando o PC ligado à face frontal do Relé:
o
aceder a todas as funções disponíveis em modo offline, após validação da permissão de
acesso através de password;
o
transferir as configurações do Relé e os parâmetros das protecções, definidas em modo
offline, após inserção da password de edição;
o
visualização de todas as medidas e informações relevantes durante o comissionamento;
o
visualização do estado das entradas e saídas lógicas, e dos LED;
o
teste das entradas lógicas;
o
visualização das variáveis dos automatismos;
o
alteração das passwords.
o
o
 durante o comissionamento, estando o PC ligado a uma rede de comunicação E-LAN multiponto:
o
visualização das configurações e parâmetros de protecção do Relé, e possibilidade de
proceder à alteração destas após validação da password de acesso;
o
visualização das medidas realizadas pelo Relé;
o
visualização das mensagens de alarme;
o
visualização da informação de diagnóstico do Relé, do órgão de corte e da rede;
o
visualização dos registos de osciloperturbografia.
4.7. Interface Homem - Máquina
O Relé Digital de Protecção deverá incluir um interface Homem - Máquina (IHM) com um visor LCD
alfanumérico gráfico. Este deverá permitir visualizar:
 medidas;
 mensagens de operação, nas principais línguas internacionais (Inglês por defeito), sendo ainda
possível proceder à tradução destas;
 mensagens de manutenção do sistema.
O IHM deverá apresentar informação clara sobre as condições de alarme.
Deverão existir LED de sinalização para indicação de alarmes e de condições especificas de exploração,
nomeadamente: estado do órgão de corte (aberto/fechado), auto-teste do Relé, e alarmes de defeito de fase e
homopolar.
Deverá ser possível personalizar a atribuição de cada LED.
Deverá ser possível através do IHM:
 visualizar as medidas, alarmes, mensagens e dados de operação;
 limpar alarmes e reinicializar o equipamento;
 aceder aos parâmetros de configuração.
O acesso ao modo de edição dos parâmetros de configuração do Relé deverá ser protegido por duas
passwords constituídas por pelo menos quarto dígitos. A primeira password permite a alteração dos
parâmetros de configuração das funções de protecção. A segunda password permite a edição integral de todos
os parâmetros de configuração do Relé.
Deverão existir três opções de interface Homem - Máquina:
 IHM base, constituído por LED de sinalização;
 IHM avançado, integrado ou remoto, constituído por ecrã LCD para visualização local das medidas
e mensagens de operação;
Página 10
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
 IHM mímico (soluções de elevado nível), com comutador de modo de operação (distância, local,
ensaio) e diagrama mímico.
4.8. Comunicação
O Relé Digital de Protecção deverá comunicar através de uma, ou duas, portas de comunicação e ser
integrável numa rede de comunicação que permita o acesso remoto à informação.
Deverá ser possível integrar o Relé em duas redes de comunicação distintas, sendo a informação
disponibilizada através de cada porta de comunicação, via:
 a Supervisory Local Area Network (S-LAN) multiprotocolo, para supervisionar a instalação e a rede
eléctrica com recurso a um sistema SCADA ou RTU;
 a Engineering Local Area Network (E-LAN) baseada no protocolo Modbus, vocacionada para
configurar e parametrizar o Relé, recolher informação de operação e diagnóstico, supervisionar o
estado da rede eléctrica e registar possíveis ocorrência de incidentes na mesma.
O Relé Digital de Protecção deverá utilizar o protocolo de comunicação apropriado de acordo com a
aplicação, nomeadamente integração numa instalação industrial ou numa rede de distribuição eléctrica.
 Modbus RTU, protocolo de transmissão de informação industrial e Field bus, de acordo com a
norma IEC 61158, através de cabo RS485 Twister-Pair (2 fios ou 4 fios) ou fibra óptica;
 Modbus RTU, através de cabo RS485 Twister-Pair (2 fios ou 4 fios), sobre Ethernet TCP/IP 10/100
Mbits. Base Tx ou base Fx, com recurso a gateway;
 IEC 870-5-103, pertencente à série de normas IEC 870-5, utilizado para comunicação entre o Relé e
o sistema de controlo (SCADA ou RTU) de uma companhia eléctrica, através de cabo RS485
Twister-Pair (2 fios) ou fibra óptica;
 DNP3, protocolo de comunicação para supervisão e controlo remoto de instalações pertencentes a
companhias eléctricas, de acordo com a norma IEC 870-5, através de cabo RS485 Twister-Pair (2
fios) ou fibra óptica;
 IEC 61850, para automação de instalações AT/MT pertencentes a companhias eléctricas, através
de Ethernet 10//100 Mbits, base Tx ou base Fx , e fibra óptica;
A informação veiculada entre o Relé Digital de Protecção e o sistema de supervisão deverá ser protegida
por password:
 fluxo de informação entre o Relé e o sistema de supervisão: dados sobre medidas e diagnóstico;
 fluxo de informação entre o Sistema de supervisão e o Relé: ordens de controlo remotas.
O Relé Digital de Protecção deverá disponibilizar:
 informação cronológica, datada ao milisegundo, sobre a alteração do estado das entradas lógicas e
das indicações remotas;
 funções de sincronização e ajuste temporal, por forma a assegurar a estabilidade do sistema a
longo prazo ou permitir a sincronização de diversos Relés através da rede de comunicação ou de
impulsos associados a uma entrada lógica.
Deverá ser possível aceder remotamente à informação do Relé Digital de Protecção, nomeadamente
parâmetros gerais de configuração e de protecção. Complementarmente, também deverá ser possível proceder
à edição dos mesmos.
O Relé Digital de Protecção deverá
disponibilizar ficheiros com informação sobre as condições de
exploração da rede, que possa ser transmitida através da rede de comunicação:
 registo de osciloperturbografia, gravados em formato COMTRADE, de acordo com a norma IEC
60255-23;
 contexto de disparo;
Página 11
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
 contexto das falhas de sincronização.
4.9. Arquitectura de Hardware
De acordo com o anexo A7.
5. Documentos a Apresentar com a Proposta
Para suportar a proposta técnica, o concorrente deverá submeter os seguintes documentos relativos ao
Relé Digital de Protecção:
 diagramas unifilares da arquitectura do Relé;
 folhetos técnicos;
 catálogos;
 manuais de utilização e guias de instalação;
 certificados de ensaio e de conformidade;
 lista de referências para aplicações similares.
6. Ensaio, Comissionamento e Manutenção
6.1. Ensaios
Os Relés Digitais de Protecção deverão ser testados antes da colocação em serviço destes, por forma a
maximizar a disponibilidade e minimizar o risco de ocorrência de anomalias.
Devido à utilização de tecnologia digital o Relé deverá garantir o reprodutibilidade ao longo do tempo dos
desempenhos anunciados, devendo ter sido submetido a uma bateria de ensaios de qualificação em fábrica.
O Relé Digital de Protecção deverá estar preparado para ser colocado em serviço, sem ser necessário
proceder à realização de ensaios de qualificação individuais.
6.2. Comissionamento
As acções de comissionamento a serem realizadas antes da colocação em serviço do Relé deverão
resumir-se a:
 verificação da conformidade das características dos equipamentos e dos esquemas de instalação
durante a verificação preliminar;
 verificação da conformidade dos parâmetros de configuração gerais e das funções de protecção;
 verificação das ligações dos circuitos de entrada das medidas de corrente e de tensão através da
injecção de sinais;
 verificação das ligações das entrada e das saídas através da simulação da alteração do estado das
entradas e actuação das saídas.
Todos os testes deverão ser realizados com a cela de média tensão isolada e o órgão de corte extraído,
em posição de ensaio.
Página 12
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
Todos os testes deverão ser realizados de acordo com as condições normais de operação. Não deverá
ser permitida a alteração de parâmetros de configuração ou de ligações eléctricas, mesmo que temporárias e
com o objectivo de facilitar os testes.
6.3. Manutenção
O Relé Digital de Protecção não deverá requerer nenhuma manutenção especifica ao longo do tempo.
Contudo, as ligações eléctricas deverão ser verificadas preventivamente, assim como o estado dos
contactos dos relés de saída, para assegurar que as bobinas de abertura/fecho são devidamente alimentadas e
que todas ordens provenientes do controlo lógico são transmitidas.
Página 13
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7. Anexos
7.1. Anexo A1
Guia de selecção de protecções para aplicações Subestação (Entradas / Saídas).
Código
ANSI
50/51
50N/51N
50G/51G
50BF
46
49RMS
67
67N/67NC
32P
37P
27D
27R
27
59
59N
47
81H
81L
81R
79
25
Designação
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
Máximo de intensidade homopolar
sensível
Falha de disjuntor
Desequilíbrio / componente inversa
Imagem térmica para cabos
Máximo de intensidade de fase
direccional
Máximo de intensidade homopolar
direccional
Máximo de potência activa direccional
Mínimo de potência activa direccional
Mínimo de tensão directa
Mínimo de tensão remanescente
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão residual
Máximo de tensão inversa
Máximo de frequência
Mínimo de frequência
Derivada de frequência
Religação automática (4 ciclos)
Verificação de sincronismo
Soluções simples
Corrente
Tensão

Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível













































Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.2. Anexo A2
Guia de selecção de protecções para aplicações Jogo de Barras.
Código
ANSI
50/51
50N/51N
50G/51G
50BF
46
27D
27R
27
59
59N
47
81H
81L
81R
25
Designação
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
Máximo de intensidade homopolar
sensível
Falha de disjuntor
Desequilíbrio / componente inversa
Mínimo de tensão directa
Mínimo de tensão remanescente
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão residual
Máximo de tensão inversa
Máximo de frequência
Mínimo de frequência
Derivada de Frequência
Verificação de sincronismo
Soluções simples
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível





















Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.3. Anexo A3
Guia de selecção de protecções para aplicações Transformador.
Código
ANSI
50/51
Designação
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
50N/51N
Máximo de intensidade homopolar
50G/51G
sensível
50BF
Falha de disjuntor
46
Desequilíbrio / componente inversa
49RMS
Imagem térmica para máquinas
64REF
Diferencial de terra restrita
Diferencial transformador (2
87T
enrolamentos)
Máximo de intensidade de fase
67
direccional
Máximo de intensidade homopolar
67N/67NC
direccional
32P
Máximo de potência activa direccional
24
Sobrefluxo (V/ Hz)
27D
Mínimo de tensão directa
27R
Mínimo de tensão remanescente
27
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
59
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
59N
Máximo de tensão residual
47
Máximo de tensão inversa
81H
Máximo de frequência
81L
Mínimo de frequência
26/63
Termóstato / Buchholz
38/49T
Supervisão de temperatura
25
Verificação de sincronismo
Soluções simples
Corrente

Tensão
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível






















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
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














Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.4. Anexo A4
Guia de selecção de protecções para aplicações Motor.
Código
ANSI
50/51
Designação
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
50N/51N
Máximo de intensidade homopolar
50G/51G
sensível
50BF
Falha de disjuntor
46
Desequilíbrio / componente inversa
49RMS
Imagem térmica para máquinas
Diferencial transformador (2
87T
enrolamentos)
87M
Diferencial máquina
Máximo de intensidade homopolar
67N/67NC
direccional
32P
Máximo de potência activa direccional
Máximo de potência reactiva
32Q/40
direccional
Perda de excitação (mínimo de
40
impedância
37
Mínimo de intensidade de fase
48/51LR/1 Arranque muito longo, bloqueio do
4
rotor
66
Limitação do número de arranques
78PS
Perda de sincronismo
12
Máximo de velocidade (2 níveis)
14
Mínimo de velocidade (2 níveis)
27D
Mínimo de tensão directa
27R
Mínimo de tensão remanescente
27
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
59
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
59N
Máximo de tensão residual
47
Máximo de tensão inversa
81H
Máximo de frequência
81L
Mínimo de frequência
26/63
Termóstato / Buchholz
38/49T
Supervisão de temperatura
Soluções simples
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível





















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









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












Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.5. Anexo A5
Guia de selecção de protecções para aplicações Gerador.
Código
ANSI
50/51
Designação
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
50N/51N
Máximo de intensidade homopolar
50G/51G
sensível
50BF
Falha de disjuntor
46
Desequilíbrio / componente inversa
49RMS
Imagem térmica para máquinas
64REF
Diferencial de terra restrita
Diferencial transformador (2
87T
enrolamentos)
87M
Diferencial máquina
Máximo de intensidade de fase
67
direccional
Máximo de intensidade homopolar
67N/67NC
direccional
32P
Máximo de potência activa direccional
Máximo de potência reactiva
32Q40
direccional
37P
Mínimo de potência activa direccional
Perda de excitação (mínimo de
40
impedância
78PS
Perda de sincronismo
12
Máximo de velocidade (2 níveis)
14
Mínimo de velocidade (2 níveis)
Máximo de intensidade de fase com
50V/51V
retenção de tensão
21B
Mínimo de impedância
Energização não intencional com o
50/27
gerador parado
27TN/64G
Mínimo de tensão residual harmónica
2
3 / 100% de defeito à terra do estator
64G
24
Sobrefluxo (V/ Hz)
27D
Mínimo de tensão directa
27R
Mínimo de tensão remanescente
27
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
59
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
59N
Máximo de tensão residual
47
Máximo de tensão inversa
81H
Máximo de frequência
81L
Mínimo de frequência
26/63
Termóstato / Buchholz
38/49T
Supervisão de temperatura
25
Verificação de sincronismo
Soluções simples
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível

















































Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.6. Anexo A6
Guia de selecção de protecções para aplicações Condensadores.
Código
ANSI
50/51
50N/51N
50G/51G
50BF
46
49 RMS
51C
24
27D
27R
27
59
59N
47
81H
81L
38/49T
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível
Designação
Soluções simples
Máximo de intensidade de fase
Máximo de intensidade homopolar
Máximo de intensidade homopolar
sensível
Falha de disjuntor
Desequilíbrio / componente inversa
Imagem térmica para condensadores
Desequilíbrio de bateria de
condensadores
Sobrefluxo (V/ Hz)
Mínimo de tensão directa
Mínimo de tensão remanescente
Mínimo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão (F-F ou F-N)
Máximo de tensão residual
Máximo de tensão inversa
Máximo de frequência
Mínimo de frequência
Supervisão de temperatura






























Anexos
Relés Digitais de Protecção
Especificação técnica para concursos
7.7. Anexo A7
Arquitectura do Relé Digital de Protecção
Designação
Soluções simples
Corrente
Tensão
Soluções de
Soluções de
nível intermédio elevado nível
Principais entradas analógicas:
– Correntes de fase: I1, I2, I3
– Corrente residual: Io
– Tensões de fase: V1, V2, V3
– Tensão residual: Vo
Entradas analógicas adicionais (protecção
diferencial)
– Correntes de fase: I’1, I’2, I’3
– Corrente residual: I’o
– Tensões de fase: V’1, V’2, V’3
– Tensão residual: V’o
Interface Homem - Máquina (IHM)
– IHM base
– IHM avançado
 integrado
 remoto
– IHM mímico
Cartucho de memória removível
Bateria de backup
Portas de comunicação
 (3)
 (1)
 (1)
 (1)
 (1)
Saídas lógicas a relé
 (4)
 (4)
 (4)
Entradas/saídas lógicas adicionais
– Entradas
– Saídas
Entradas de temperatura
Saída analógica
Verificação de sincronismo
Comunicação multiprotocolo
Software de programação e configuração
local/remoto
 ( 4)
 (10)
 ( 4)
 (10)
 ( 4)
 (10)
 (18)
 (42)
 ( 8)
 ( 1)
 ( 8)
 ( 1)
 (16)
 ( 1)



 (16)
 ( 1)






 (3)
 (1)
 (3)
 (1)
 (3)
 (1)
 (3)
 (1)
 (3)
 (1)
 (3)
 (1)
 (3)
 (1)














 (2)
 (5)
Anexos