Tecnologias

Detecção de falhas com a tecnologia Arc Sense

A Tecnologia Arc Sense (AST, Arc Sense technology) da SEL é uma solução inovadora de detecção de falhas de alta impedância (HIF, high-impedance faults) em um sistema de distribuição. Uma falha de alta impedância ocorre quando um condutor entra em contato com a superfície do solo, mas não produz uma corrente significativa de falha. A AST patenteada pela SEL detecta e elimina falhas que não podem ser detectadas por elementos de sobrecorrente convencionais. Os algoritmos da AST proporcionam uma detecção de falhas aprimorada em relação aos métodos tradicionais, bem como maior segurança se comparados aos das tecnologias existentes. Os relatórios de eventos dedicados fornecem informações sobre atividades de falha de alta impedância para análise de eventos. 

• Minimização das interrupções 
• Detecção de falhas de alta impedância 
• Melhoramento da confiabilidade nos sistemas

Possíveis causas de HIF:

• Condutores que são rompidos ao solo em superfícies com pouca condutividade 
• Galhos de árvores que se apoiam nos fios de energia 
• Isoladores sujos

Esses eventos geralmente ocorrem em um sistema de distribuição, enfatizando a necessidade de integração da solução AST em relés de distribuição da SEL e também nas unidades de Proteção e Controle Avançado de Religadores SEL-651R.

O algoritmo foi projetado para aprimorar a precisão de detecção dos dispositivos. Para garantir a precisão e confiabilidade de detecção de HIFs, o algoritmo reúne diferentes dados para tomar a decisão mais adequada possível. O método patenteado “Soma das Diferenças de Corrente” (SDI, Sum of Difference Current) usa a taxa de variação da corrente para detectar ocorrências com arco, como condutores rompidos ao solo.

A resina de proteção “conformal coating” foi especialmente desenvolvido para a proteção das placas internas dos equipamentos em ambientes severos. Isso melhora e aumenta a vida útil das placas e garante segurança e confiabilidade. O revestimento de proteção é feito de acordo com a forma da placa e de seus componentes, criando uma camada protetora leve e flexível. 

Essa camada protetora é duradoura e garante a proteção das placas de riscos inerentes ao ambiente aplicado, como produtos químicos (por exemplo, combustíveis, gases de refrigeraçao, etc.), vibração, maresia, umidade, alta temperatura, fungos, corrosão e choque térmico.

Características principais

• Proteção ambiental
  Proteção das placas dos efeitos dos contaminantes suspensos no ar. Os componentes da placa de circuito integrado são isolados de contaminantes como o sulfureto de hidrogênio (H2S), cloro (Cl) ou sais. 
• Proteção mecânica
  Proteção das placas contra poeira, insetos, parafusos que possam cair, raspas provenientes de perfurações, e abrasão. 
• Maior resistência a falhas na placa
  Resistência à formação de falhas entre os condutores do circuito integrado. O revestimento é feito de acordo com os picos e desníveis da placa, oferecendo cobertura completa dos componentes críticos.
• Proteção contra umidade
  Oferece uma barreira resistente à umidade, impedindo caminhos de condução indesejados e danos na placa.
• Aplicação robótica de precisão
  Aplicada precisamente em superfícies específicas e não a outras áreas que não se deseja revestir. A aplicação do revestimento é controlada tridimensionalmente por computador, garantindo revestimento uniforme em dimensões exatas, o que resulta em maior confiabilidade.

Testado e aprovado

Os produtos da SEL com “conformal coating” foram testados e aprovados por laboratórios independentes para as especificações a seguir, no que diz respeito a fluxo de gás misto, poeira higroscópica e vapor: 

• Telcordia Technologies GR-63-CORE, edição 2, abril de 2002, System Network Equipment-Building (NEBS) Requisitos: proteção física (modificado - duração do teste estendida) 
• EIA 364-65A Classe IIIA (modificado - duração do teste estendida) 
• IEC 60068-2-30 - 1980, 1985, Procedimentos básicos de teste ambiental, parte 2: Testes - Teste de banco de dados e orientação: vapor, cíclico (ciclo 12 + 12 horas), nível de gravidade 25 a 55 °C, 6 ciclos, umidade relativa de 95%.

O fluxo de gás misto inclui os contaminantes Cl₂, H₂S, NO₂ e SO₂.

A poeira higroscópica inclui sais solúveis em água, sulfato, nitritos, compostos orgânicos voláteis, SO₂, H₂S, amônia, NO, NO₂, HNO₂, ozônio e cloro gasoso.

A SEL atende aos requisitos de revestimento da Mil-1-46058C tipo UR. O material utilizado para o revestimento é aprovado de acordo com as seguintes especificações:

• IPC-CC-830, Qualificação e desempenho de compostos de isolamento elétrico para montagem de placas de circuito impresso.
• UL 746E, Materiais poliméricos - laminados industriais, tubulação envolta por filamentos, fibra vulcanizada, e materiais utilizados em placas de circuito impresso.
• IEC 60664-3, Coordenação de isolamento para equipamentos em sistemas de baixa tensão, parte 3: Uso de revestimentos para obter isolamento coordenação de placas de circuito impresso.

Os produtos com terminais conectorizados oferecem a vantagem de conexões robustas, minimizando, ao mesmo tempo, o tempo de instalação e substituição. A instalação ou remoção de um dispositivo da SEL com terminais conectorizados leva apenas alguns minutos. Toda a fiação permanece conectada aos blocos terminais. Cada bloco terminal corresponde a um conector no dispositivo da SEL. Cada conector apresenta parafusos de retenção para evitar desconexão acidental devido ao peso dos feixes de fios, à vibração ou ao choque físico. 

A SEL fornece os seguintes estilos de terminais de alta confiabilidade comprovada. 

• Terminais de corrente e tensão conectorizados: crimpe os fios nos conectores que se encaixam no bloco terminal; o bloco de terminais é classificado para suportar entradas de corrente e tensão CA. Para entradas de corrente, o bloco inclui o curto-circuito automático dos condutores do secundário do TC.
• Terminais de parafuso de compressão: os fios são inseridos nos terminais e apertados através dos parafusos
• Terminais de parafusos conectorizados (STC, Screw-Terminal Connectorized): o bloco de terminais é do tipo plugue e os terminais em si são de parafuso padrão (patente D0492,653).

Cada um desses conectores foi exaustivamente testado por seu fabricante e comprovado ao longo do tempo em muitas aplicações industriais. Além disso, a SEL testou esses conectores para verificar a conformidade com os padrões SEL na aplicação de relés de proteção. 

Características principais

• Eliminação de circuitos expostos 
• Substituição sem verificações 
• Remoção do relé intacto, garantindo a ordem dos fios 
• Feixes de cabos
• Conectores de corrente e tensão com pré-fiação 
• Comprimentos do cabo pré-cortado

A norma IEC 61850 foi criada para ser um método internacionalmente padronizado de comunicação e integração e para suportar sistemas construídos a partir de dispositivos inteligentes eletrônicos (IEDs, intelligent electronic devices), de vários fornecedores, que estão em rede para execução de proteção, monitoramento, automação, medição e controle. A combinação da tecnologia da norma IEC 61850, da rede Ethernet e da alta confiabilidade da SEL pode ser aplicada às plataformas computacionais das subestações e aos sistemas de proteção, automação e telecomando das linhas de transmissão, distribuição, transformadores, barras, motores, controle de bay, entre outros.

Produtos compatíveis com IEC 61850

Características e benefícios

• Configuração com o software acSELerator Architect SEL-5032 
  Facilidade de configuração e documentação de projetos com comunicação IEC 61850 entre dispositivos de vários fornecedores. 
• Facilidade na alteração da configuração de mensagens GOOSE
  Os relés da SEL aceitam modificação dos arquivos CID (Configured IED Description) e edição da configuração das mensagens GOOSE, conforme norma IEC 61850.
• Combinação de várias tecnologias Ethernet
  Utilização de novas tecnologias Ethernet, apropriadas às práticas recomendadas de engenharia existentes e comprovadas. 
• Aprimoramento do fluxo de informações 
  Aumento da confiabilidade através de IEDs de missão crítica, integrados no bay e em toda a estação via redes Ethernet.. 
• Redução dos custos com manutenção
  Redução do custo inicial e de manutenção com a utilização de dispositivos altamente confiáveis com mecanismos sofisticados e automáticos de auto-diagnose.

Exemplos de instalações

La Venta II, subestação no México
O parque eólico La Venta II é a primeira subestação do mundo a mostrar o IEC 61850 em ação nos relés de proteção para uma ampla variedade de fornecedores e a provar a interoperabilidade entre esses dispositivos.

Projeto de modernização de trinta subestações no Brasil
Esse projeto inclui a total modernização de 30 subestações de distribuição pertencentes à Elektro Eletricidade e Serviços S.A., uma grande distribuidora elétrica brasileira.

Subestações de última geração da PPL
A substituição de cabeamento por comunicações digitais em redes Ethernet exige novas práticas de engenharia e teste. A PPL Electric Utilities Corporation projetou, instalou e testou uma nova subestação de alta tensão usando relés de última geração e equipamentos de controle. Essa subestação de última geração é baseada em IEDs em rede Ethernet que se comunicam via IEC 61850.

Substituição de RTUs nos Estados Unidos
Uma concessionária de distribuição de energia substituiu RTUs pelos controladores de automação programável SEL-2411 comunicando-se por links GOOSE IEC 61850.

O que é IEEE C37.94?

O padrão IEEE C37.94 é o único que fornece comunicações transparentes plug-and-play entre dispositivos de teleproteção e multiplexadores de diferentes fabricantes usando fibra óptica multimodo. O padrão define a recuperação do relógio, as tolerâncias a jitter, o método de conexão física e as ações em caso de falha do equipamento para todas as falhas de link nas comunicações.

Por que usar IEEE C37.94

Historicamente, os padrões de interface entre os equipamentos de teleproteção e os multiplexadores eram exclusivamente elétricos. Essas interfaces de sinal de baixa energia e alta velocidade (56–64 kbps) são vulneráveis à interferência eletromagnética e à radiofrequência (EMI/RFI) nas subestações, a ciclos de aterramento de sinal e à elevação do potencial de terra, reduzindo consideravelmente a confiabilidade das comunicações durante falhas elétricas.

Hoje, os esquemas de proteção de comunicação mais seguros e confiáveis na indústria dedicam fibras ópticas para os links de comunicações entre as subestações entre dispositivos de proteção (relés digitais) e de telecomunicações (multiplexadores). Fibras ópticas não têm caminhos de terra e são imunes à interferência de ruído, o que elimina erros de dados comuns nas conexões elétricas. A norma IEEE C37.94 permite a implementação de qualquer protocolo, pois não há restrições para o conteúdo do fluxo de dados. Com efeito, quaisquer fluxos de dados podem ser enviados, desde que os requisitos físicos e de tempo de sinal sejam satisfeitas.

A SEL desenvolveu comunicações com bits espelhados para fornecer comunicação segura, ponto-a-ponto e de alta velocidade de bits de status de contato reais ou virtuais. Entre as aplicações de proteção estão a proteção direcional de barramentos baseada em elementos e a substituição de equipamentos de canais de tom para esquemas assistidos por comunicação para bloqueio, desbloqueio, permissivos e desarme por transferência. As aplicações de automação incluem seccionamento de alta velocidade, esquemas de restauração e travamento, e substituição de grandes feixes de fiação de campo com várias fibras ópticas pequenas, reduzindo os custos e aprimorando a confiabilidade.

Características e benefícios

• Elimina os dispendiosos equipamentos de comunicações externas, fiação e manutenção.
• Fornece oito entradas e saídas "virtuais" que podem ser designadas​pelo usuário.
• Simplifica e consolida esquemas de proteção piloto.
• Conecta-se diretamente ao canal de comunicação em série.
• Fornece abrangentes dados de desempenho de canal.

Visão geral da tecnologia

A comunicação de bits espelhados é uma tecnologia de comunicação relé-a-relé inovadora e de baixo custo que troca o status de oito pontos lógicos internos, chamados bits espelhados, codificado em uma mensagem digital, de um dispositivo para outro. Essa tecnologia patenteada abre portas para inúmeras aplicações de proteção, controle e monitoramento que normalmente exigiriam equipamentos de comunicações externas mais caros e conectados por meio de contatos e entradas de controle. As aplicações para as comunicações de bits espelhados incluem esquemas piloto de proteção de linha, controle de dispositivo remoto e monitoramento, relé entre trips e muito mais.

Visão geral operacional

Os bits espelhados recebidos (RMBs, received Mirrored Bits) de um relé seguem o status, ou "espelham" o status, dos respectivos bits espelhados transmitidos (TMBs, transmit Mirrored Bits) enviados de outro relé. Cada um dos relés no esquema envia e recebe repetidamente a mensagem digital e, ao mesmo tempo, monitora e verifica continuamente a integridade da mensagem recebida. Um ponto de monitoramento interno afirma quando um bom sinal é recebido e nega imediatamente ao detectar uma mensagem negativa. Outros elementos também estão disponíveis para disponibilidade e alarme de canal.