Testes de Proteção Baseados no Sistema ou Testes Dinâmicos de Proteção

 O Panorama dos Testes de Proteção: Da Evolução Tecnológica à Avaliação Funcional

O funcionamento correto da proteção é vital para a integridade do sistema elétrico. Historicamente, acompanhamos uma evolução tecnológica profunda, partindo dos relés eletromecânicos, passando pelos estáticos e microprocessados, até chegarmos aos modernos IEDs (Intelligent Electronic Devices). Com essa evolução, as funções de proteção tornaram-se significativamente mais complexas, exigindo metodologias de testes que simulem situações reais de operação para garantir a segurança dos ativos.

Nesse contexto, normas como a IEC 60255 estabelecem os requisitos mínimos para a avaliação funcional e documentação, promovendo uma padronização de resultados essencial para a engenharia. Essa rigorosidade é aplicada tanto em testes de tipo e validações de alteração de firmware, quanto na homologação de novos equipamentos. Fundamentalmente, essa avaliação se divide em dois pilares: os testes estáticos, voltados para a precisão dos ajustes, e os testes dinâmicos, focados no desempenho global frente às solicitações do sistema elétrico.

Comparação: Testes Estáticos (Baseados no Ajuste) x Testes Dinâmicos (Baseados no Sistema)

A garantia de confiabilidade de um IED exige duas abordagens complementares. O teste estático foca na verificação da parametrização e na precisão das funções de proteção. Utiliza injeções de sinais de corrente e tensão para avaliar se a atuação do IED está dentro das tolerâncias definidas, focando apenas no dispositivo sob teste.

Por outro lado, o teste dinâmico foca no desempenho do sistema. Reproduz as condições reais da rede elétrica, incluindo variações de frequência, mudanças de carga e a dinâmica da falta. Enquanto o teste estático diz se o IED está “bem calibrado”, o teste dinâmico responde se o IED irá “operar corretamente” diante da complexidade do sistema elétrico.

Testes Estáticos: Precisão e Produtividade com o CTC

Para a validação das características de ajuste e precisão dos IEDs, apresentamos o CTC – Conprove Test Center. Este software é a plataforma definitiva para ensaios automatizados, consolidando diversas funções de proteção em um único ambiente.

– Versatilidade de Funções: Realiza testes automáticos para funções de Sobrecorrente (50/51), Distância (21), Diferencial (87), Sincronismo (25), entre outras.

– Relatórios dos Testes: O software permite a criação de relatórios completos e editáveis de forma bem amigável, facilitando a documentação dos ensaios para o usuário.

– Eficiência Operacional: Reduz drasticamente o tempo de ensaio ao automatizar o levantamento de curvas e zonas de atuação, avaliando de forma confiável se o dispositivo sob testes irá operar exatamente conforme parametrizado.

Testes Dinâmicos: Abordagem Holística com o PS Simul

Quando o objetivo é avaliar o desempenho da proteção frente ao sistema elétrico real, a solução é o PS Simul. Este software é dedicado à modelagem do sistema de potência e simulação de transitórios eletromagnéticos.

– Modelagem Detalhada: Permite a estruturação de sistemas complexos através de uma vasta biblioteca de blocos, incluindo linhas de transmissão, máquinas síncronas, transformadores com saturação e fontes ideais.

– Simulação de Transitórios: Diferente dos testes estáticos, o PS Simul reproduz fenômenos como offset, frequências variáveis e o efeito da saturação de TCs na proteção.

– Análise Holística: Avalia a visão sistêmica da falta, garantindo que a proteção atue corretamente mesmo sob condições extremas que sinais senoidais puros não conseguem representar.

A Importância da Visão Holística

Uma proteção robusta exige uma visão holística, onde o IED não é visto de forma isolada, mas como parte integrante de um sistema complexo. A análise da falta não pode ignorar os transitórios eletromagnéticos, como a saturação de transformadores de corrente (TCs) e as oscilações de alta frequência causadas por manobras ou descargas.

Esses fenômenos podem causar atuações indevidas. Ignorar a contribuição dos transitórios significa realizar um teste incompleto, pois o comportamento do relé sob regime senoidal puro é drasticamente diferente de sua resposta a uma forma de onda distorcida por uma saturação de TC, por exemplo.

Simulação em Malha Fechada com o PS Simul

Um grande avanço nos ensaios de proteção ocorre com os testes em malha fechada que utilizam o software de simulação de transitórios eletromagnéticos CONPROVE PS Simul e as malas de testes CONPROVE. Diferente dos testes em malha aberta, a malha fechada permite uma interação em tempo real entre a mala de testes e o IED.

Neste setup, o software PS Simul, em conjunto com as malas de testes, simula o sistema desejado, controlando a geração de sinais e leitura das respostas do IED, via contato binário ou GOOSE. A principal característica desses testes é a realimentação: o dispositivo sob teste (IED) não apenas recebe sinais simulados (tensões e correntes), mas também interage com o sistema modelado, influenciando seu comportamento e sendo influenciado de volta.

Para tornar viáveis os testes com essa abordagem avançada, a CONPROVE disponibiliza soluções completas que integram hardware e software com alto desempenho, flexibilidade e precisão. Conheça os principais produtos recomendados:

– CE-MNET4:  ferramenta versátil capaz realizar testes e diagnósticos de rede em subestações digitais baseadas nas normas IEC-61850 / IEC-61869;

– CE-6707: Instrumento portátil, ideal tanto para campo quanto para laboratório;

– CE-6710: Testador universal multifuncional com 6 canais de corrente e 4 canais de tensão;

– CE-7012: Testador universal multifuncional com 6 canais de corrente e 6 canais de tensão. Capaz de realizar testes de níveis primários;

– PS Simul: Software para Modelagem do Sistema de Potência e Simulação de Transitórios Eletromagnéticos.

Ensaios Ponta a Ponta com o CE-7012: Inovação em Bancada

Tradicionalmente, testes de proteção de linha que envolvem dois terminais (ponta a ponta) exigem sincronização via GNSS (GPS) para garantir sincronicidade entre as malas de testes no trigger do ensaio. No entanto, o uso de soluções avançadas como o CE-7012 permite uma alternativa disruptiva para ensaios em bancada.

Devido à sua arquitetura de hardware, que disponibiliza 6 canais de tensão e 6 canais de corrente, o CE-7012 consegue simular simultaneamente os dois terminais de uma linha de transmissão em laboratório. Como as saídas são geradas pelo mesmo clock interno do equipamento, a necessidade de sincronização externa é eliminada. Isso simplifica drasticamente a logística de testes de esquemas de teleproteção e lógicas diferenciais de linha, permitindo que a engenharia valide a interoperabilidade e o desempenho de dois IEDs dentro de um ambiente controlado de bancada, com erro de sincronismo zero entre as pontas.

Este conjunto de metodologias, do ajuste fino à simulação dinâmica em malha fechada, eleva o padrão de segurança das subestações, garantindo que o PACS responda com precisão aos desafios impostos pelo avanço tecnológico dos sistemas de proteção, automação e controle.