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Qual o nível de eficiência dos seus processos de teste?
novembro 4, 2024
Relés de proteção
O papel essencial que os relés de proteção desempenham nos sistemas elétricos modernos exige que tenham uma confiança constante. Por isso, testá-los de forma eficiente é um dos principais desafios do setor.
O teste de relés de proteção é fundamental para a confiança das redes elétricas
Somente relés de proteção que funcionem corretamente protegem seu equipamento principal contra danos, ao mesmo tempo em que contribuem para a confiança da rede elétrica. É por isso que os relés de proteção devem passar por testes rigorosos ao longo de todo o seu ciclo de vida – desde o desenvolvimento e a fabricação até o comissionamento e a manutenção regular durante a operação. Nossas soluções de teste habilitam você a executar essas tarefas com facilidade, garantindo um sistema altamente confiável.
Desafios
Enfrente os desafios de hoje e de amanhã com confiança
Transformação digital
A rápida evolução dos relés de proteção e a crescente complexidade da rede elétrica colocam os engenheiros de proteção diante da transição para a norma IEC 61850, bem como de novos tipos e funções em dispositivos e esquemas de proteção modernos. Embora as abordagens de testes virtualizados possam ajudar a amenizar a situação, as regulamentações mais rigorosas de segurança cibernética exigem atualizações de firmware mais frequentes, o que leva a intervalos mais curtos entre os testes de proteção. Nossas soluções de testes permitem que você lide com essas oportunidades e desafios.
Escassez de mão de obra qualificada
O aumento da demanda por energia elétrica levou as linhas de transmissão e subestações existentes ao seu limite. Isso significa que as concessionárias estão enfrentando muitos novos projetos, grandes investimentos e um pico nos esforços de testes. Agravada pela escassez de especialistas, a eficiência dos testes passou a ser uma prioridade. Desde a elaboração de planos de teste de alta qualidade fora de campo até a realização de testes práticos no local e a documentação automatizada dos resultados, nossas soluções modernas de testes abrangem todo o espectro.
Uma ampla gama de desafios de testes
Os engenheiros de proteção de hoje enfrentam uma ampla gama de desafios ao testar relés convencionais, relés que utilizam Sampled Values ou relés com entradas de sensores – todos exigindo maior versatilidade nos testes. A validação de todo o sistema de proteção por meio de uma abordagem sistêmica, a avaliação minuciosa de dispositivos individuais por meio de testes baseados em configurações, a realização de injeção primária e a verificação de ativos críticos, como transformadores de corrente, contribuem diretamente para o aumento da confiabilidade da rede. Nossas soluções foram projetadas especificamente para atender a esses requisitos.
Segurança cibernética
À medida que as ameaças cibernéticas no setor de energia continuam a aumentar, as exigências regulatórias tornaram-se muito mais rigorosas nos últimos anos. Proteger eficazmente as infraestruturas críticas e garantir a conformidade exige a consideração de todos os vetores de ataque – incluindo os equipamentos de teste de relés de proteção. Nosso CMC 500 com proteção cibernética minimiza a vulnerabilidade da sua subestação às ameaças cibernéticas. Desenvolvemos o dispositivo no âmbito do nosso processo de gestão de riscos de segurança de produtos, abrangendo toda a empresa, garantindo também uma abordagem transparente e sistemática para o tratamento e a divulgação contínuos de vulnerabilidades.
Quando a eficiência é fundamental
Combinar uma abordagem de testes baseada em configurações com uma abordagem baseada no sistema é a maneira mais eficiente de garantir que seus sistemas de proteção funcionem de forma confiável e exatamente como pretendido.
As abordagens baseadas em configurações concentram-se nas funções de proteção do seu relé e nos valores definidos. Modelos flexíveis e opções abrangentes de automação são fundamentais, pois permitem padronizar seus fluxos de trabalho e realizar testes com alta eficiência. Essa abordagem garante que seus dispositivos de proteção sejam testados exaustivamente com o mínimo de esforço.
Os testes de proteção baseados no sistema complementam perfeitamente essa abordagem, pois se concentram em como os recursos do sistema de proteção interagem em condições realistas. Isso habilita você a detectar facilmente erros ocultos nas configurações, na lógica e no projeto do seu sistema de proteção, garantindo que os requisitos definidos sejam atendidos.
Soluções recomendadas
Encontre a solução certa para a sua aplicação
Versatilidade inigualável
Recomendamos nossa solução CMC 500 por sua versatilidade incomparável em testes e comissionamento de relés de proteção modernos. Seu design modular e multifásico – combinado com compatibilidade com a norma IEC 61850, segurança cibernética integrada e poderosos recursos de automação – torna-a a solução completa ideal para testes de relés altamente eficientes, seguros e preparados para o futuro, bem como para a validação completa de sistemas de proteção.
Produto principal
Novo
CMC 500
Um equipamento de teste modular para relés de proteção multifásicos e uma ferramenta de comissionamento que está estabelecendo novos padrões de referência em termos de eficiência, segurança e cibersegurança
Software
RelaySimTest
O RelaySimTest é uma solução de software para testes de proteção baseados em sistemas, independente do tipo de relé ou do fabricante, que valida sistemas de proteção completos em condições realistas.
Precisão excepcional
O CMC 430 é a nossa recomendação se você precisar de uma solução de teste ultraportátil e de alta precisão para tarefas modernas de proteção e medição. Com apenas 8,7 kg (19,2 lb), ele oferece saídas potentes de corrente e tensão, gravação híbrida e precisão excepcional. É ideal para testar relés e realizar a calibração de medidores, transdutores, medidores de qualidade de energia (PQ) e unidades de medição fasorial (PMUs) com eficiência.
Produto principal
CMC 430
Um equipamento de teste de proteção e calibrador portátil que combina alta precisão com um design leve para testar dispositivos de proteção e medição com eficiência.
Software
RelaySimTest
O RelaySimTest é uma solução de software para testes de proteção baseados em sistemas, independente do tipo de relé ou do fabricante, que valida sistemas de proteção completos em condições realistas.
Testes manuais flexíveis
O CMC 310 é a solução que recomendamos se você estiver procurando um equipamento de teste de relés leve, capaz de realizar testes trifásicos básicos e rápidos. Otimizado para fluxos de trabalho manuais ágeis, ele realiza testes confiáveis em sistemas de distribuição, industriais e SCADA. Além disso, simplifica os testes anti-ilhamento em instalações fotovoltaicas, fornecendo relatórios de teste em conformidade com as normas de certificação.
Produto principal
CMC 310
Testes trifásicos simples e rápidos. O CMC 310 é uma solução intuitiva para testes de eficiência durante o comissionamento e a manutenção. Ele oferece ferramentas de teste fáceis de usar, otimizadas para testes manuais rápidos em campo.
Software
CMCheck RE
O software CMCheck RE habilita a realização de testes rápidos e automatizados de proteção anti-ilhamento em sistemas fotovoltaicos. Seus fluxos de trabalho e funções de geração de relatórios são otimizados para garantir a conformidade com os padrões nacionais.
Tendências atuais em testes de proteção
Flexibilidade para todas as gerações de relés
A rotina diária de muitos engenheiros de proteção inclui o teste de relés de proteção de todas as gerações. Embora os relés de proteção eletromecânicos e estáticos ainda estejam em uso, o projeto de subestações totalmente digitais vem ganhando força gradualmente. Cada tipo de relé exige diferentes recursos de um equipamento de teste de proteção.
Portanto, um equipamento de teste flexível com múltiplas saídas de corrente e de tensão, bem como a potência necessária, é um pré-requisito para testes de proteção eficientes. As múltiplas funções encontradas nos relés de proteção representam um desafio adicional. Em muitos casos, nossas sofisticadas soluções de teste podem evitar desativações demoradas das funções dos relés durante os testes. Oferecemos opções para testar sistemas de proteção completos, a fim de verificar se todo o conceito de proteção está funcionando.
IEC 61850: Preparado para um futuro digital
A norma IEC 61850 foi implementada com sucesso em Sistemas de potência. Por meio de protocolos padronizados, como GOOSE, Sampled Values e MMS, dispositivos e sistemas podem trocar dados, comandos e valores de medição de forma integrada. Assim, quando dispositivos de diferentes fabricantes são conectados a uma rede comum, eles podem se comunicar diretamente entre si. Não é necessário nenhum esforço adicional para sinais binários com fiação, e é possível reconfigurar facilmente o sistema, se necessário. A padronização da norma IEC 61850 também facilitou os testes de manutenção programada. É quase impossível evitar essa norma ao implementar subestações totalmente digitais.
A OMICRON é pioneira na IEC 61850, fornecendo soluções para testes em subestações híbridas e totalmente digitais há mais de 20 anos.
Nossas soluções habilitam a integração fácil e perfeita da IEC 61850 em modelos de teste existentes para relés convencionais. A redução das conexões exigidas por nossas soluções torna seus testes mais eficientes do que nunca.
Teste de relés de proteção com entradas de sensores
Como os relés de proteção e os equipamentos primários nas subestações de média tensão estão localizados próximos uns dos outros, é possível utilizar em conjunto relés de proteção digitais e transformadores de medida de baixa potência (LPITs).
Também oferecemos o acessório LLX1, que permite testar facilmente relés com entradas de sensor. O LLX1 simula sensores de corrente e tensão, como divisores de tensão, Bobinas de Rogowski ou transformadores de corrente de baixa tensão, fornecendo o sinal de teste por meio de suas saídas de baixo nível.
Desafios das energias renováveis
Com o aumento da participação das energias renováveis no mix energético, as concessionárias de energia enfrentam novos desafios. A geração distribuída, os fluxos de carga bidirecionais e o aumento do número de participantes no mercado de energia representam as condições atuais do cenário. Esse aumento da complexidade exige conceitos de proteção mais avançados, o que requer capacidades de teste muito mais sofisticadas de um equipamento de teste.
Métodos de teste padronizados e automatizados facilitam a realização dos testes de configuração necessários para elementos de proteção individuais. Embora isso torne o número crescente de testes mais gerenciável, testes adicionais do sistema são essenciais para garantir a estabilidade e a confiança de todo o sistema de proteção. A abordagem baseada no sistema habilita você a levar em conta interações complexas dentro dos sistemas de proteção, melhorando significativamente a qualidade dos testes.
Integração da automação nos fluxos de trabalho de testes existentes
A automação eficiente de testes economiza tempo, reduz a carga de trabalho dos engenheiros de proteção e evita interações manuais propensas a erros. O Test Universe e o RelaySimTest oferecem amplos recursos para testes automatizados. O CMEngine fornece uma interface de programação flexível para personalizar fluxos de trabalho automatizados e integrá-los às suas aplicações de teste existentes, por exemplo, ensaios de tipo e de rotina para fabricantes de relés.
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Por que preciso testar os relés de proteção?
A principal função do relé de proteção é detectar falhas ou sobrecargas no lado primário o mais rapidamente possível. Ele utiliza disjuntores para isolar seletivamente os equipamentos afetados ou partes da rede do restante da rede ou da subestação. Isso protege equipamentos afetados ou adjacentes e as pessoas, mantém as interrupções no mínimo e desempenha um papel fundamental no fornecimento de energia altamente confiável e na garantia de alta disponibilidade. Também habilita uma operação econômica, já que a perda de equipamentos e interrupções prolongadas acarretam custos enormes. Os relés de proteção devem ser testados regularmente para garantir que funcionem corretamente durante uma emergência.
O momento e os intervalos dos testes dependem das regulamentações específicas de cada país e das estratégias individuais definidas por um operador do sistema.
Quando devo testar os relés de proteção?
De modo geral, o ciclo de vida de um relé de proteção é composto por quatro fases, em cada uma das quais são realizados diferentes tipos de ensaio:
- Os ensaios de tipo e os testes de aceitação de fábrica são realizados durante as fases de produção e desenvolvimento pelos fabricantes de relés de proteção
- Os testes de laboratório são realizados quando novas subestações estão sendo planejadas
- Os testes de aceitação no local e os testes de comissionamento são realizados nas subestações
- Testes funcionais e de manutenção recorrentes são realizados no local durante a operação
As condições gerais para testes durante o comissionamento e a manutenção regular que as concessionárias devem cumprir são especificadas por diretrizes específicas de cada país, como o Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) na Alemanha ou a North American Electric Reliability Corporation (NERC) nos EUA. Os fabricantes de relés de proteção então os testam quanto à conformidade, por exemplo, com a norma IEC 60255, que define regras e requisitos para relés de medição e equipamentos de proteção.
Com que frequência preciso testar os relés de proteção?
Essa questão só pode ser respondida caso a caso pelos operadores de cada sistema. Em certa medida, ela pode ser determinada por diretrizes ou regulamentações específicas de cada país. Em princípio, é aconselhável realizar testes se, após os testes de comissionamento inicial, for emitido um alerta sobre uma alteração no sistema de proteção, como uma atualização de firmware. No entanto, os relés de proteção permanecem em operação por longos períodos, e podem ocorrer alterações não detectadas. Os intervalos de manutenção e os respectivos escopos de teste são definidos para detectar esses tipos de alterações.
Vários fatores devem ser considerados ao definir os intervalos de teste, tais como:
- A criticidade da seção da rede protegida para a segurança geral do fornecimento
- A idade e o tipo do relé de proteção
- Leis, regulamentos ou diretrizes específicas do país
- O número de engenheiros de proteção disponíveis e seu nível de treinamento
- O nível de experiência deles com determinados tipos de dispositivos
Como esses fatores são variáveis, os intervalos de teste também podem mudar dinamicamente. Portanto, deve-se estabelecer uma estratégia de teste uniforme com documentação integrada a um sistema geral de gestão da qualidade.
O que devo levar em consideração ao testar relés de proteção?
Ao testar relés de proteção, a prioridade número um é a sua própria segurança. Ao se preparar para testar relés de proteção, todas as medidas de segurança e proteção relevantes devem ser respeitadas antes do início dos testes.
Aspectos do teste de relés de proteção
- Avaliação visual do estado do relé
- Verificação da conexão após o comissionamento ou refiação
- Teste e ajuste das configurações de relé de proteção de acordo com requisitos predefinidos
- Verificação da funcionalidade do relé por meio do teste de funções de proteção individuais
- Verificação se os valores de tempo de pick-up e de tempo de disparo estão dentro dos limites definidos
- Verificação do comportamento do relé do ponto de vista do sistema
Posso reutilizar meus planos de teste existentes em ambientes IEC 61850?
Sim, os planos de teste podem ser facilmente ajustados em ambos os sentidos. Basta dispor das licenças para os respectivos módulos do Test Universe.
Para adaptar com eficiência os planos de teste a uma configuração de teste IEC 61850, use os dados da Linguagem de Configuração do Sistema (SCL) como ponto de partida. Isso agiliza a configuração e evita erros.
No Test Universe, a alternância entre GOOSE e E/S binária convencional pode ser feita simplesmente adicionando/removendo o módulo de GOOSE Configuration. Depois, você pode simplesmente reutilizar os planos de teste existentes criados para relés de proteção convencionais em suas subestações digitais, substituindo a conexão física por mensagens GOOSE.
Adaptar um plano de teste existente para Sampled Values também é simples, já que todas as saídas analógicas são configuradas em uma única localização. No Test Universe, algumas adaptações no Objeto de Teste podem ser necessárias, pois a maioria dos planos de teste no Test Universe se baseia em valores secundários, enquanto os Sampled Values são definidos como valores primários. Em aplicações típicas, recomendamos alterar a relação do transformador de medida para 1 e verificar os fatores residuais definidos e os valores máximos.
O que é o teste de proteção de ponta a ponta?
Nos testes de ponta a ponta, todas as extremidades de um trecho de uma linha protegida ou de uma área de instalação elétrica protegida são testadas simultaneamente. As rotinas de teste em todas as extremidades devem estar sincronizadas entre si. Um teste de ponta a ponta baseado em sistema pode se concentrar tanto na verificação de funções de proteção individuais quanto no comportamento correto do sistema de proteção como um todo.
O maior desafio nos testes de ponta a ponta é a coordenação dos testes. Soluções de teste de proteção que facilitam a execução dos testes e documentam os resultados a partir de um único lado reduzem consideravelmente a complexidade dos testes e os custos com pessoal. O uso de testes de ponta a ponta baseados em sistema com o RelaySimTest permite executar o teste a partir de uma única extremidade e fazer ajustes conforme necessário.
Como posso testar um relé de proteção de ondas viajantes?
Até recentemente, o teste das funções de proteção de ondas viajantes não era realizado durante o comissionamento dos relés, pois se mostrava muito difícil. Por isso, a OMICRON desenvolveu o acessório TWX1, a primeira solução do mundo para testar as funções de proteção de ondas viajantes de maneira simples, mesmo com equipamentos de teste de proteção convencionais.
A configuração do teste é a mesma de um teste de ponta a ponta, com a adição de dois acessórios TWX1. Com o RelaySimTest, o teste pode ser realizado a partir de um único lado, e os resultados são documentados automaticamente. Para isso, os dados do sistema e da linha são inseridos no RelaySimTest. Os casos de teste desejados são definidos colocando-se diferentes tipos de falha nas posições desejadas no modelo do Sistema de potência. A simulação calcula então automaticamente o sinal transiente e os pulsos de onda viajante. Durante a execução, o equipamento de teste CMC fornece o sinal transiente, e o acessório TWX1 sobrepõe os pulsos trifásicos de tensão e corrente de onda viajante com precisão de nanossegundos. O sinal gerado pode ser usado para testar efetivamente tanto a proteção de ondas viajantes quanto a função de localização dos relés de proteção de ondas viajantes.
Testando relés de proteção de ondas viajantes com facilidade
O que são ensaios de tipo de acordo com a norma IEC 60255?
As normas IEC 60255-1xx especificam os requisitos funcionais para funções de proteção. Nesta série de normas, o “xx” representa o número da função de proteção IEEE/ANSI C37.2; por exemplo, a IEC 60255-151 especifica os requisitos para a proteção de sobrecorrente (51), mas também abrange funções relacionadas, como a proteção contra subcorrente (37) e a proteção contra sobrecorrente de sequência negativa (46).
As normas IEC 60255-1xx também especificam requisitos para a precisão em estado estacionário e o desempenho transiente da função de proteção. Normalmente, o Test Universe é adequado para verificar a precisão em estado estacionário, enquanto o RelaySimTest abrange o desempenho transiente.
Muitos fabricantes de relés confiam em nossa solução para realizar ensaios de tipo abrangentes em seus relés e IEDs, a fim de verificar a conformidade com essas normas. As concessionárias podem realizar um subconjunto desses ensaios para comparar e selecionar tipos de relés adequados (ensaios de aceitação).
A OMICRON Engineering Services oferece suporte para essas tarefas de teste.
Quais são as diversas abordagens para testes de proteção?
É possível distinguir entre a abordagem baseada em configurações para testes de proteção (atualmente a mais utilizada) e a abordagem baseada no sistema. Além disso, é possível diferenciar entre a execução manual e a automatizada.
Com um esforço mínimo, os testes de proteção baseados no sistema podem verificar se os componentes individuais de um sistema de proteção se comportarão corretamente como um grupo durante uma falha. Essa abordagem habilita a detecção de erros ocultos nas configurações, na lógica e no projeto dos sistemas de proteção, independentemente do tipo de relé ou do fabricante. O RelaySimTest fornece as ferramentas necessárias para preparar e executar testes de sistema de maneira ideal.
Os testes de proteção baseados em configurações concentram-se nas funções de proteção e nos valores de ajuste associados de cada relé de proteção. Os relés de proteção modernos oferecem milhares de configurações, razão pela qual os testes automatizados são muito superiores a uma abordagem manual. O Test Universe oferece uma ampla gama de opções para padronização e automação, incluindo a geração totalmente automática de relatórios de teste. Os planos de teste permitem que você teste com a máxima eficiência. Combiná-los com a imensa funcionalidade do nosso software de teste proporciona a flexibilidade necessária para testar relés de proteção e outros ativos secundários em detalhes.
Abordagens de teste
- Testes de proteção baseados em sistema: RelaySimTest
- Teste de proteção baseado em configurações: Test Universe
Para uma discussão aprofundada, ouça nosso podcast: Testes de Proteção – Abordagens baseadas em configurações e no sistema
Como posso automatizar os testes de proteção?
O termo “automação” é frequentemente utilizado de forma prematura, especialmente quando se trata de testes de proteção. Na realidade, os engenheiros de proteção se deparam com equipamentos de diversos fabricantes, o que torna muito mais difícil automatizar totalmente os procedimentos de teste. Em alguns casos, os fornecedores falam em automação quando sua solução automatiza apenas partes específicas dos testes de proteção. Por isso, recomenda-se cuidado.
Alcançar um alto grau de automatização nos testes de proteção requer modelos de teste adaptáveis para relés de proteção de diferentes fabricantes e a capacidade de combinar de forma flexível módulos de teste individuais nos planos de teste. A eficiência pode ser melhorada através da definição de padrões uniformes para o teste de relés de proteção. A documentação totalmente automatizada dos resultados dos testes também é um requisito básico, uma vez que envolve um esforço considerável quando realizada manualmente. Nossa Protection Testing Library (PTL) permite que você utilize procedimentos de teste automatizados para uma ampla gama de aplicações, tanto com o Test Universe quanto com o RelaySimTest. Além disso, esses modelos de teste podem ser facilmente personalizados para atender às suas necessidades específicas, aumentando ainda mais a automação. Em comparação com os esforços de testes de proteção manuais, é possível obter uma redução de até 80%.
Quais são as opções de software que a OMICRON oferece para o CMC 500 e o CMC 430?
Oferecemos um conjunto de poderosos softwares de teste e vários módulos adicionais, incluindo
- Test Universe
- RelaySimTest
- CMC CT-Check
- CMC Swift
- EnerLyzer
- CMEngine
Você pode adaptar essas opções às suas necessidades ou escolher um dos quatro pacotes de software disponíveis para a operação do CMC 500 e do CMC 430:
- O Essential
oferece funções e módulos básicos, que podem ser ampliados individualmente. - O Standard
fornece todos os módulos normalmente utilizados para testes de proteção baseados em configurações. - O Enhanced
amplia o pacote Standard com funções para testes baseados em sistema e simulação de transientes, além de uma interface de programação flexível. - O Complete
abrange todas as funções e módulos de software fornecidos para o equipamento de teste CMC.
Nossa ferramenta de configuração pode ajudar a selecionar a melhor combinação para suas aplicações.
Gostaria de receber um orçamento?