No decorrer deste capítulo foram brevemente apresentados os motivos que levaram a escolha da linguagem de programação “C++” e as estratégias utilizadas para maximizar o desempenho dos algoritmos em suas implementações, as quais incluem a adoção da POO e do processamento paralelo. Conforme apresentado, após a definição dos aspectos de implementação adotados, desenvolveu-se uma interface gráfica por meio da biblioteca Qt, cujas principais características são a disponibilidade multiplataforma e a possibilidade de incluir diversos elementos visuais.
Com o software TrafoAnalyzer implementado, e com a verificação dos algoritmos desenvolvi- dos, foi realizado uma série de testes com as diversas situações operativas dos transformadores de potência, cujos resultados são apresentados no capítulo seguinte. Os resultados, além das respostas obtidas pelos métodos propostos, ilustram também o comportamento de um relé co- mercial usualmente empregado para a proteção diferencial de transformadores, o que permitirá uma comparação de desempenho entre os mesmos.
Capítulo 8
Resultados dos Algoritmos para o
Monitoramento e a Proteção de
Transformadores de Potência
Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos da aplicação dos algoritmos de proteção e de monitoramento para transformadores de potência em diversas condições operativas.
As metodologias desenvolvidas possuem o objetivo de classificar e avaliar se a situação ope- rativa à qual o equipamento protegido estava submetido é adversa, uma vez que a ocorrência de correntes diferenciais é apenas um indício de uma possível ocorrência de defeito interno, mas não um fator determinante, já que existem situações na qual a corrente diferencial é observada mesmo sem faltas.
Os testes realizados utilizaram dados gerados através das simulações computacionais com o software ATP (Etapa A - Figura 8.1), como apresentado no capítulo 5. A figura 8.1 ilustra o fluxograma com a sequência de ações usadas para gerar os resultados apresentados neste capítulo. Os resultados dos módulos de proteção e de monitoramento serão apresentados conjunta- mente, o que permitirá a comparação dos resultados de ambos os algoritmos. Desta forma, o aplicativo deve discernir e informar a que situação operativa o transformador está submetido, seja esta adversa ou não. Assim, os testes foram reunidos em cinco grupos principais, a saber: defeitos internos, faltas externas com saturação de TC, sobreexcitação, energização e energização sob defeito.
Após a obtenção das simulações, os arquivos resultantes foram convertidos para o padrão COMTRADE (IEEE, 1999) e inseridos em um banco de dados. Desse conjunto de dados, quinze casos foram selecionados para cada um dos seis cenários de teste anteriormente apresentados.
Relé Digital Comercial
Resultado dos Algoritmos Registro sequencial de eventos
e oscilografias 6 Correntes Analógicas Algoritmos Propostos Simulador de SEP Sinal de Trip Estação de Trabalho D
Figura 8.1: Esquema laboratorial desenvolvido.
A escolha dos casos em análise contemplou os ângulos de inserção (do defeito e/ou da ener- gização) à 0, 45 e 90 graus tendo a fase “A” como referência, e as partições dos enrolamentos do transformador a ser protegido em 5%, 10%, 30%, 50% e 80% a partir do neutro para o en- rolamento em estrela, e a partir da fase para o enrolamento em delta, formando o conjunto de dados supracitado. Tais definições permitiram a caracterização de vários fenômenos, uma vez que tanto a influência do ângulo de inserção do defeito, quanto a sua localização foram verificados. A Figura 5.17, apresentada anteriormente, ilustra as partições dos enrolamentos para a aplicação de faltas internas.
algoritmos e do relé comercial obtidas no período total da simulação, ou seja, 0,60s. Tal fato, por- tanto, não considera grandes atrasos na atuação, uma vez que para tempos superiores, sistemas retaguardas de proteção já terão sido sensibilizados.
8.1
Ensaio laboratorial
A Figura 8.1 apresenta a metodologia de trabalho aplicada para o procedimento laborato- rial proposto. Este arranjo experimental foi utilizado também para verificar o comportamento operativo da função ANSI 87T disponível em um relé digital comercial, em relação aos diversos eventos simulados a partir do sistema elétrico modelado. A partir destes resultados será possível uma comparação entre o relé comercial e as técnicas propostas.
Os equipamentos utilizados neste procedimento foram um simulador de sistemas elétricos de potência, um relé digital comercial e um microcomputador do tipo IBM PC. Este último foi responsável pela configuração, coleta e análise das informações processadas.
A metodologia de trabalho foi composta, basicamente, por quatro etapas distintas (Bernardes, 2006):
• Etapa A: modelagem e geração dos casos de interesse via aplicação do sofware ATP, bem como a formatação das situações de interesse para o padrão COMTRADE;
• Etapa B: importação das situações de interesse pelo dispositivo simulador de sistemas de potência (caixa de teste) com a consequente aplicação dessas situações ao equipamento sob teste (relé comercial);
• Etapa C: aplicação das situações aos algoritmos propostos (os dois de proteção e o de monitoramento); e
• Etapa D: avaliação das respostas decorrentes do relé comercial e dos algoritmos desenvol- vidos.
O relé digital com a função ANSI 87T utilizado nos ensaios laboratoriais possui dois slopes na característica diferencial percentual, conforme ilustrado pela Figura 4.3 (função de sobrecorrente e esquema de proteção por terra restrito (ANSI 87G)), além dos registros oscilográficos e de eventos. Todavia, a fim de verificar o desempenho apenas da função diferencial, os seguintes ajustes foram utilizados:
Tabela 8.1: Ajustes do relé comercial diferencial. Parâmetro Ajuste (Un.) Parâmetro Ajuste (Un.)
RTCp 400:1 RTCs 40:1
Ipkp 0.3 (p.u.) Idinst 8.0 (p.u.)
SLP1 25 (%) SLP2 50 (%)
I2h
bl 15 (%) I
5h
bl 35 (%)
REF off Iinst off
Tslp 3.0 (p.u.)
Na Tabela 8.1, RTCp e RTCs representam a relação de transformação dos TCs do lado primário e secundário do transformador de potência, Ipkp é o valor de Pick-up (de sensibilização) do elemento diferencial, Tslpé o ponto de transição entre os dois slopes, I2hbl e I5hbl são as restrições de segunda e quinta harmônica, respectivamente, REF é a proteção de terra restrito, Idinst é o
ajuste da corrente diferencial irrestrita, SLP1 e SLP2 são os ajustes do primeiro e segundo slope e Iinst é o ajuste do elemento instantâneo de sobrecorrente.