1 - INTRODUÇÃO

A SEL possui recursos para realizar ensaios de modelo em sistemas de potência em seu Laboratório de Campinas, utilizando-se de simuladores digitais de tempo real – RTDS™.

A SEL modela o sistema de potência com dados reais dos equipamentos e através da simulação em tempo real, verifica o comportamento do sistema antes da entrada em operação, bem como realiza um estudo de adequacidade, funcionalidade e aplicabilidade dos ajustes e dos esquemas de proteção propostos e implementados.

Com a simplificação e redução de custos, este tipo de estudos encontra aplicação em sistemas de transmissão, distribuição, geração e industriais.

1.1 O que é um RTDS?

O Simulador Digital de Tempo Real (Real Time Digital Simulator – RTDS™) é um completo sistema de simulação digital para a realização de testes em Sistemas Elétricos  de  Potência  com  capacidade  de  operação contínua, em tempo real e em malha fechada com equipamentos de proteção e controle.

1.2 Utilização

O simulador em tempo real – RTDS™ permite que o comportamento dinâmico do sistema seja determinado e que as correntes e tensões para as diversas condições sejam aplicadas ao sistema de proteção real para determinar o seu desempenho através do monitoramento de sua resposta em tempo real.

O RTDS permite a realização de ensaios de modelo onde são simuladas várias centenas de faltas dos mais variados tipos e localizações para serem injetadas aos relés em tempo real. O ajuste do relé é exaustivamente testado para todas as condições reais de falta e situações anormais no sistema. Com este tipo de ensaio os ajustes calculados podem ser otimizados e/ou corrigidos e também os esquemas de proteção projetados podem sofrer modificações para atender plenamente aos requisitos de proteção

Assim sendo, é possível aferir e modificar os ajustes inicialmente propostos, o que é impossível através dos programas convencionais de curto-circuito.

1.3 Exemplos de utilização

O exemplo mais comum é a simulação de linhas de transmissão onde é realizada uma análise geral do todos os tipos de faltas nos circuitos tanto para faltas internas quanto externas.
Exemplos de estudos:

• Ajuste da Função de Perda de Sincronismo (ANSI 78) de Gerador
  
• Ajuste de sensibilidade do diferencial para faltas internas (entre espiras ou fase-terra) em transformadores de potência
• Ajuste da restrição de 2ª harmônica de relé diferencial de transformador
• Ajuste da unidade instantânea em relé de sobrecorrente em condições de saturação de TC´s
• Resposta dos elementos de falta a terra restrita (REF) em transformadores de alta tensão.
• Resposta do diferencial de sequência negativa para transformadores e linhas de transmissão.

2. BENEFÍCIOS DA UTILIZAÇÃO DE ESTUDOS AVANÇADOS COM RTDS

• Possibilidades de realizar estudos e simulações de sistemas elétricos em tempo real, em ambiente seguro, eliminando riscos no sistema elétrico e evitando interrupções no fornecimento de energia, provocadas, por exemplo, em situações não previstas nos estudos convencionais;
  
• Evitar ou minimizar as pesadas multas impostas pela parcela variável – O número de variáveis que influenciam no desempenho de sistemas de proteção é extremamente grande e com a parcela variável, torna-se cada vez mais importante evitar desligamentos indevidos no sistema de transmissão. Algumas razões que justificam ensaios de modelo estão listadas abaixo:
  
  a) Os estudos de coordenação de esquemas de proteção de linhas de transmissão utilizando programas de curto-circuito convencionais não garantem que o sistema de proteção estará funcionando corretamente para todas as condições de operação do sistema de potência, pois são incapazes de simular as condições dinâmicas do sistema de potência e as respostas dos sistemas de proteção em tempo real;
  
  b) Em muitos casos, o ajuste ideal dos relés de proteção é encontrado somente quando os mesmos são colocados em operação e após um disparo indevido ou uma recusa de disparo ter ocorrido. Após isto a ocorrência é analisada, utilizando os dados registrados pelos relés, e a modificação dos ajustes originais é proposta e implementada;
  
  c) Mesmo assim, isto não garante que os novos ajustes serão os ideais para futuras ocorrências que não puderam ser simuladas pelos programas convencionais de curto-circuito. Este fato faz com que a linha de transmissão esteja suscetível a novos disparos incorretos devido aos ajustes não adequados;
  
  d) O simulador em tempo real RTDS permite que o comportamento dinâmico do sistema seja determinado e que as correntes e tensões para as diversas condições sejam aplicadas ao sistema de proteção real para determinar o seu desempenho através do monitoramento de sua resposta em tempo real. Assim sendo, é possível aferir e modificar os ajustes inicialmente propostos, o que é impossível através dos programas convencionais de curto-circuito
  
  e) Ensaios de modelo dos sistemas de proteção com periodicidade anual garantem que o sistema de proteção será ajustado com os parâmetros ideais para a aplicação que se destina antes da entrada em operação, aferindo- e modificar os ajustes inicialmente propostos, o que é impossível através dos programas convencionais de curto-circuito.
  
  

3. LISTA DOS PRINCIPAIS DADOS DE EQUIPAMENTOS PARA MODELAGEM NO RTDS

Os principais dados necessários estão relacionados a seguir. Dependendo do tipo de estudo, por exemplo, aqueles que não exigem muito detalhamento, alguns dados não disponíveis poderão ser desprezados quando o modelo assim o permitir ou poderão ser estimados quando o modelo exigir. Normalmente os relatórios de ensaios dos equipamentos contem a maioria dos dados necessários.

3.1 Diagrama unifilar
Diagrama unifilar de proteção e controle detalhado, da instalação. Descrição das alternativas de operação.

 3.2 Gerador e motor síncrono (>100 HP)
Número de pólos. Potência nominal (MVA). Tensão nominal (kV). Curva de saturação à vazio. Resistência da armadura (Ra-pu). Reatância de dispersão (Xl-pu). Reatância síncrona de eixo.direto (Xd-pu). Reatância síncrona de eixo em quadratura (Xq-pu). Reatância transitória de eixo.direto (X'd-pu). Reatância transitória de eixo em quadratura (X'q-pu). Reatância subtransitória de eixo direto (X"d-pu). Reatância subtransitória de eixo em quadratura (X"q-pu). Constante de tempo transitória em circuito aberto (T'do-seg) e em curto-circuito (T'd-seg). Constante de tempo transitória de eixo em quadratura em circuito aberto (T'qo-seg) e em curto-circuito (T'q-seg). Constante de tempo subtransitória de eixo direto em circuito aberto (T"qo-seg) e em curto-circuito (T"q-seg). Constante de tempo subtransitória de eixo em quadratura em circuito em circuito aberto (T"qo-seg) e em curto-circuito (T"q-seg). Reatância de sequência zero (Xo-pu). Resistência de aterramento do neutro do gerador (Ohms ou pu referido ao primário). Constante de inércia (H em kWs/kVA ou W em WR2.ft-lb2)

3.3 Transformador elevador
Potência. Tensões dos enrolamentos. Impedância em %. Grupo de deslocamento angular. Perdas no cobre. Tipo de TF (monofásico ou trifásico do tipo envolvido ou envolvente).

3.4 Linha de transmissão
Impedância de sequência positiva. Impedância de sequência zero. Susceptância de sequência.positiva. Susceptância de sequência zero. Tipo de cabeamento, condutores por fase, estrutura geométrica da rede e comprimento.

3.5 TC
Relações de transformação. Resistência secundária. Curva de saturação. Classe de precisão.

3.6 TP
Relações de transformação.

3.7 Transformador de aterramento do neutro do gerador
Relação de transformação. Resistência conectada no secundário em Ohms.

3.8 Equivalente do sistema
Equivalente de sequência positiva e zero na barra da concessionária onde está conectada a indústria. Pode ser em por unidade referida a uma potência base.

3.9 Motor de indução (>100hp)
Tipo do Rotor. Frequencia do sistema. Tensão Nominal. Potência nominal (HP). Velocidade síncrona (rpm). Fator de potência. Escorregamento a plena carga (%). Eficiência a plena carga < 1-slip /0.75 (p.u). Corrente de partida (p.u.). Torque de partida (p.u.). Torque máximo (pu). Constante de inércia (H em kWs/kVA ou W em WR^2.ft-lb^2). Torque com escorregamento nominal (p.u.). Corrente de início de saturação (p.u.).

4.0 Resistor, reator e capacitor
Eventuais resistores de aterramento de neutro de TF’s em Ohms, reatores série ou em derivação em Ohms ou henries e banco de capacitores série ou paralelo em Ohms ou microfarads.

4.1 Disjuntores ou religadores
Disjuntores em caixa moldada com sua respectiva proteção (manual de instruções e ajustes), e religadores automáticos com seus respectivos manuais de ajustes das proteções.

4.2 Cabos secundários dos tc’s até os relés
Bitola e tipo dos cabos ou valores da resistência e indutância por unidade de comprimento. Comprimento aproximado.

4.3 Relés de proteção
Tipo dos relés e manuais de instrução. Ajustes implantados. Curva do “Burden” em relação a corrente quando se tratar de relé eletromecânico.

4. CRONOGRAMA

SEL solicita todos os dados para casos bases no RTDS com 2 meses de antecedência. Caso o cliente possua caso base disponível e que possa ser usado para gerar os testes, os mesmos devem ser enviados com 1 meses de antecedência.

O desenvolvimento da modelagem do sistema no software RSCAD, elaboração das macros para realização automática dos testes, montagem da plataforma de testes e realização dos pré-testes se iniciará quando todos os esclarecimentos e dados necessários estiverem nos arquivos da SEL.

SEL fornecerá descrição detalhada da sequência de testes para aprovação do cliente que deverá ser aprovada pelo antes do início dos testes. Se eventual alteração for necessária a SEL necessitará de mais 2 semanas para acertá-los.

Após os acertos e esclarecimento finais, os ensaios são realizados com a presença dos técnicos envolvidos, duração de 5 dias na sede da SEL-Brasil, em Campinas/SP. Durante a realização dos ensaios ocorrerá também a análise dos resultados.

O relatório final dos ensaios será fornecido ao cliente após 15 dias do término dos ensaios.

5. INFORMAÇÕES ADICIONAIS

Informações e preços, favor entrar em contato com a SEL: suporte@selinc.com

Para mais detalhes veja o folheto da SEL Inc abaixo: