I.HISTÓRICO O relé de proteção é um dispositivo destinado a detectar anormalidades no sistema elétrico atuando diretamente sobre um equipamento ou sistema, podendo atuar como um interruptor, neste caso quando a corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé criando um campo magnético, fazendo com que haja mudança no estado dos contatos e também pode atuar no acionamento de circuitos de alarmes quando necessário. Uma das mais importantes aplicabilidades do relé de proteção é utilizar-se de baixas correntes para o comando no primeiro circuito, protegendo o operador das possíveis altas correntes que irão circular no segundo circuito, quando uma corrente originada no primeiro circuito passa pela bobina, um campo eletromagnético é gerado, acionando o relé e possibilitando o funcionamento do segundo circuito. Os primeiros estudos realizados a cerca dos relés foi em 1830, pelo cientista Joseph Henry, mas na mesma época outro cientista também fazia pesquisas sobre os fenômenos eletromagnéticos e com isso a descoberta do relé foi atribuída a Michael Faraday por ele ter publicado primeiro as suas conclusões a respeito do relé eletromagnético. Nos últimos 30 anos, os relés sofreram uma evolução substancial em seus aspectos construtivos, dimensionais e operacionais. Tudo isso em busca de equipamentos com maior análise de qualidade e unidades com mais aplicações em uma mesma plataforma. Na década de 90 houve um grande avanço da tecnologia de informática voltada à medição, proteção e supervisão de sistemas elétricos, esse avanço foi fundamental para a modernização dos relés. Podemos classificar os relés em três gerações: Na 1° geração encontram-se os relés eletromecânicos baseados nos princípios das leis de eletromagnetismo, onde um disco metálico sujeito a forças magnéticas obtidas pela passagem da corrente elétrica pelas bobinas propicia o fechamento dos contatos, este relé é totalmente mecânico, utilizado ainda em sistemas de proteção mais antigos e a maioria permite apenas uma função. Figura 1 Relés Eletromecânicos Na 2° geração estão os relés estáticos que utilizam dispositivos eletrônicos em sua montagem como (diodos, transistores, resistores e capacitores), eles contém características que simulam o funcionamento dos reles eletromecânicos mas utilizando de componentes eletrônicos deixando o processo mais silencioso. Eles são mais flexíveis, menores e possuem maior sensibilidade comparado aos eletromecânicos e também já possuíam sistemas multifunção. Figura 2 Relés Estáticos principalmente os relés numéricos. a instrumentação de proteção. mas nessa época o desenvolvimento tecnológico dos computados ainda não atendia às necessidades exigidas no sistema de proteção.Chegando na 3° geração encontramos os relés numéricos ou microprocessados. da microeletrônica e dos circuitos integrados os sistemas de reles microprocessados surgiram com força total. É certo que. Porém. Dentre tais fatores citam-se: o baixo nível de integração dos circuitos integrados. Mas com a evolução rápida na década de 90 dos computadores. foi possível um salto no desenvolvimento de equipamentos microprocessados. comunicação. . proteção e controle dos sistemas elétricos. a elevada taxa de falhas dos sistemas digitais e a baixa velocidade dos processadores. também numéricos. e a tecnologia digital empregada nos relés os leva a atuar na área de medição. junto com uma série de outros dispositivos de medição e controle.Intelligent Electronic Devices. Embora a primeira publicação que se tem conhecimento propondo a utilização do computador como elemento de proteção ser datada de 1969. tardava a entrar em operação. enquanto a instrumentação de medição numérica evoluía mais rapidamente. com o desenvolvimento mais elaborado da microeletrônica e dos circuitos integrados. denominados aqui de terceira geração alguns dos quais ilustrados na Figura 3. II. esse tipo de relé começou a surgir na década de 80.os denominados relés numéricos (microprocessados) que. RELÉS DIGITAIS E MICROPROCESSADOS (NUMÉRICOS) ASPECTOS GERAIS DA EVOLUÇÃO No final da década de 80 . alguns fatores retardavam o uso intensificado dessa ferramenta. têm recebido nos dias atuais a alcunha de IEDs . reset. tanto em nível de software quanto em nível de hardware (CPU. memórias. bem como enviar informações aos usuários ou a outros dispositivos quando solicitados.. bloqueio ou desbloqueio. atualizações. DSP. • Rotinas de comunicação que são necessárias para que o relé se comunique com o mundo externo de modo a receber informações dos usuários ou de outros dispositivos para fins de parametrização. De modo mais abrangente o software de um relé de proteção possui diferentes rotinas dentre as quais estão: • Rotinas de proteção compostas pelos algoritmos que envolvem todo o processo de medição e obtenção dos sinais digitalizados seguido do processamento destes sinais e da obtenção das grandezas de interesse que podem ser valores eficazes. tais como: valores atuais. como núcleo principal.Figura 3 – Relés Numéricos Ao longo da evolução dos relés numéricos dois elementos foram de capital importância: o software e a comunicação. dentre outros. etc. módulos I/O.. dependendo do tipo de proteção. etc. alarme. o processo de comparação com os valores de referência para a tomada de decisão (trip. Finalmente. etc. mudanças de estado.) • Rotinas de auto-monitoração que são incorporadas aos relés para uma averiguação constante da integridade dos mesmos. etc. registros de eventos. . fasores de tensão e/ou corrente. impedância.). Com isto. potência. Figura 4 – Seletividade com Flex-Curve.Estes equipamentos de terceira geração permitem uma maior flexibilidade nos esquemas de proteção pela aplicação das seguintes características principais descritas abaixo e não presentes nos equipamentos das gerações anteriores: • Seletividade Lógica: Permite que as unidades instantâneas dos relés de sobrecorrente a jusante e a montante sejam ajustadas e que os tempos de coordenação entre estas unidades sejam reduzidas de 400 ms nas gerações anteriores. • Medição. facilita muito a comunicação entre PLCs e remotas. sem a necessidade de drivers e/ou equipamentos ou . para os atuais 60 ms. energia e demanda. eliminando com isso qualquer possibilidade da não seletividade entre sistemas. além de controle de religamento por subtensão ou subfreqüência. monitoramento de falhas de disjuntor e falha de TPs. Controle e Monitoramento: Com os relés de terceira geração. os relés de terceira geração tornam-se uma automação pontual. Existe a possibilidade de criar a própria curva do usuário. • Flex-Curve: Permite que seja obtida a seletividade em sistemas onde existem motores com grande tempo de partida. motores que partem com tensão reduzida e com tempos de partida maiores que os tempos de rotor bloqueado ou motores acoplados a cargas de grande inércia. é possível integrar medição completa por fase e total de corrente. controle de banco de capacitores em 2 ou mais estágios. concentrando todas as informações vitais daquele alimentador de carga. • Protocolo ModBUs RTU: Este protocolo por ser universal. Uma ilustração disso é mostrada na Figura 4. tensão. transformadores. Yokogawa. dentre outros. permitindo a engenharia de aplicação adequar estes parâmetros em função de sua aplicação. os fabricantes e os pesquisadores têm especulado sobre a viabilidade dos ‘open’ systems relaying. Fischer Rosemont. principalmente pelo fato de que as complexidades das aplicações eram. desde que os relés numéricos se tornaram uma realidade tecnológica. e ainda são. capacitores. linhas. relés que podem ser acrescidos. • Hardware Versátil e Software Amigável: Com o uso dos relés de terceira geração. Com o uso deste tipo de memória. Este protocolo está disponível em quase todos os equipamentos como Allen Bradley Rockwell. alterados. é possível acrescentar novas funções sem a necessidade de troca de hardware. Siemens. • Oscilografia: Permite que seja determinado o tipo de falta em função da característica das formas de onda dos sinais de falta. No entanto. III. muito variadas e cada tipo de proteção tinha que ser implementado em configurações proprietárias. Do mesmo modo que o computador pessoal tem sido uma ferramenta de propósito geral. a indústria da energia elétrica. GE. GE-Fanuc. ajustados pelo usuário ou outro especialista e. • Custos de Implementação: O custo do relé de terceira geração é maior unitariamente mas. realizando . sem a necessidade de alteração de hardware ou uso de acessórios especiais. geradores. • Memória Flash EEPROM: Permite que seja construído um equipamento que sempre esteja atualizado tecnicamente (produto não acabado). etc. tradicionalmente os fabricantes produzia e ofertava no mercado diferentes relés numéricos que eram específicos para a proteção dos diferentes componentes do sistema. ou seja. que se comunica com qualquer outro IED de diferentes fabricantes. A PADRONIZAÇÃO DOS RELÉS NUMÉRICOS Apesar dos inúmeros benefícios citados a pouco. tais como motores. barras. é muito menor em termos de conjunto. Esta abordagem era uma herança adquirida na era da fabricação dos eletromecânicos e dos estáticos analógicos.softwares especiais. existe a possibilidade de se utilizar entradas e saídas digitais e entradas e saídas analógicas totalmente configuráveis. ABB. oferecendo uma solução efetiva de custo com pouca diferença entre as diferentes aplicações. Lógicas complexas de intertravamento são possíveis pelo uso da tecnologia de Flex Logic. que permite o uso de informações oriundas de diferentes relés para a tomada de decisões de um outro relé. E. Eles são concebidos para rodar diferentes programas de proteção para as diferentes partes do sistema elétrico – de um simples relé de sobrecorrente a um relé de distância de alta velocidade. somente com o uso da comunicação entre eles via fibra ótica redundante. em função de sua modularidade. somente trocando-se o módulo de CPU que está inserido em gavetas padronizadas. os mais modernos relés numéricos já podem ser construídos sobre uma plataforma comum concebida para funcionar como um dispositivo de proteção de caráter universal. Veja. . Assim. Idealizados para concessionárias e hoje amplamente utilizadas também nas indústrias. a transformação de uma unidade de proteção de alimentadores em unidade de proteção de transformadores. Figura 5 – Modularidade de Hardware nos Relés de 4a Geração. os relés de quarta geração (como o ilustrado na Figura 5) vieram para universalizar as aplicações dos relés de terceira geração e criar a possibilidade da engenharia de aplicação criar lógicas de bloqueio cada vez mais complexas. Estas unidades utilizam barramento de dados em Ethernet com os módulos que compõe o equipamento comunicando em velocidades muito altas (High Speed LAN ou 100 Mbps). sem o uso de fiação complexa e desnecessária. por exemplo.numerosas tarefas com diferentes aplicativos de software. a comparação de tempo na Figura 6. o que é mais importante. Permite também. permitem upgrade de hardware sem a necessidade de substituir o equipamento ou retirá-lo do painel. a universalização das ocorrências na mesma base de tempo entre relés é possível via o uso de sinais IRIG-B provenientes de um GPS (Global System Positioning). mas . relés para aplicação diferencial em linhas de transmissão (Figura 7) e relés de comparação direcional. O uso destes intertravamentos via LAN de alta velocidade.Figura 6 – Tempo de Resposta com Rede Ethernet. a forte sinalização para isto. Pode-se citar como fatores desta redução os seguintes pontos: • Multifunção. pelo menos. Além disso. Figura 7.ao passo que a tecnologia eletromecânica convencional consegue integrar apenas algumas poucas funções de proteção. Aspectos Relevantes da Tecnologia Numérica O principal trunfo desta tecnologia é indubitavelmente a redução da relação custo/benefício ou. a tecnologia numérica permite agrupar centenas de funções envolvendo não somente funções de proteção. permite aplicações de seletividade lógica a grandes distâncias.Proteção diferencial de linhas com relés de 4º geração IV. os relés clássicos necessitam ser ajustados. fazendo com que essas unidades de gerenciamento se tornem extremamente compactas se comparadas com uma montagem clássicas com função eletromecânicas stand-alone. etc. Devido a isto. uma subestação) e lá serem instalados. tem atingindo valores extremamente baixos. Por outro lado. . para as funções de proteção. • Espaço Físico. portanto ocupação de espaço físico. de estatística. pois retrata mais fielmente a sua finalidade.as unidades numéricas podem ser levadas até ao local definitivo de utilização (por exemplo.uma vez instalados nos painéis. de supervisão. permitindo-se rápida e segura coordenação e seletividade entre as proteções. • Velocidade de atuação . o tradicional jargão “relé” tem sido substituído por unidade de supervisão. outras. Neste sentido. o tempo necessário para uma tomada de decisão correta. demandando mão de obra especializada colocada no campo. as unidades numéricas podem utilizar os mais atuais recursos de informática disponíveis. como por exemplo: • Técnicas de inteligência artificial . ou de gerenciamento. minimizando-se estresses na rede elétrica e seus componentes.uma vez que as funções supracitadas são resultados de algoritmos. de comunicação. como acontece em faltas dentro de um sistema elétrico.devido ao constante aperfeiçoamento do hardware e das ferramentas matemáticas para a discriminação dos valores dos sinais e do tipo de falta ocorrida em um sistema elétrico.que permite um tratamento mais adequado de informações não tão exatas que podem surgir em situações de alto risco e que necessitam de decisões corretas. os numéricos aliviam sobremaneira os aspectos de custo de transporte relacionados ao peso. a interpretação e minimização de alarmes para correto diagnóstico. à cablagem. às conexões. de monitoramento. Além disto. de controle. • Montagem in-loco. • Parametrização . Os relés convencionais são normalmente montados em seus painéis e depois transportados ao local definitivo. as unidades numéricas podem ser parametrizadas à distância através de up-load feito com recursos de rede. não há.também de medição. Algumas aplicações típicas para esta ferramenta seriam: a restauração de sistemas elétricos após um colapso. etc. novas funções de proteção com filtragens numéricas complexas para discriminação dos valores dos sinais dinâmicos envolvidos em uma falta. Associada às informações disponibilizadas pelas unidades numéricas. Além de se apresentar como um excelente recurso didático para treinar operadores de sistemas e subestações. etc. registros de oscilografia. Pelo lado dos transformadores de corrente e potencial. fluxo de potência ativa e reativa na rede (desde que se tenham equipamentos de potência que permitam este controle). agilizando dessa forma o reparo do sistema e a redução da contingência. tensões. Em decorrência permite-se uma atualização constante e on-line dos programas. dados estatísticos. medição e controle. cita-se o relé de distância que pode ter sua característica de operação no plano R-X adaptada em função das condições de despacho existentes no momento ou. tornando-os bastante flexíveis. a utilização de satélites para sincronização de eventos dentro do sistema elétrico tem sido vislumbrada como uma forte ferramenta de localização de pontos faltosos. oscilografia como subproduto. o relé diferencial que pode alterar sua declividade em função das condições de operação de um equipamento protegido. uma vez que as unidades de proteção e medição e supervisão são incorporadas em um mesmo hardware. Cita-se como exemplo. potência. seletividade e coordenação lógica.que permite uma interação “amigável” entre o usuário e o sistema supervisionado. compartilhando-se de um mesmo banco de dados. auto-supervisão e auto-teste.consiste na propriedade em que uma função de proteção pode se auto-parametrizar em função de circunstâncias externas. Entre elas pode-se citar: a integração da proteção. e pelo fato de se utilizar recursos eletrônicos para o tratamento dos sinais de entrada a carga oferecida aos transformadores de .• Adaptabilidade da proteção . objetiva e eficaz possíveis. • Interface homem/máquina . • Rede de comunicação . interpretação de alarmes. dos programas. PI e PID) em suas unidades. bem como acessar dados momentâneos tais como correntes. As unidades de gerenciamento numéricas (ditos relés numéricos) têm permitido lançar mão de novas filosofias dentro da proteção. Como por exemplo. quando necessária.a atual tecnologia numérica pode permitir a inserção de funções de controle clássico (P. tornando sua intervenção. ainda. • Controle . o controle de tensão e de velocidade de geradores. energia. etc. módulo e ângulo das tensões de saída de transformadores.que permite acesso à distância e desta forma o usuário remoto poderá fazer atualizações da parametrização. a mais rápida. Sensibilidade a ruídos eletromagnéticos (EMI). Dado que a filosofia numérica lida com valores digitalizados. pois não possuem bobinas de corrente e potencial. algoritmos. a potência secundária exigida desses transformadores é mínima. transformadores opto . abriu-se a possibilidade da utilização de novos transdutores de corrente e potencial. as funções de proteção e medição numéricas não oferecem carga (burden) aos sensores. . Tão somente a manutenção de software através de atualizações.elétricos de potencial (EOVT).) . não há. Desta forma. Adaptação do perfil do recurso humano técnico. cita-se os divisores resistivos de potencial.instrumentação (burden) tornou-se praticamente desprezível. a ausência de partes mecânicas. portanto os seguintes pontos: • • • • • • A dependência com temperatura e a umidade (tropicalização). Necessidade de fonte auxiliar confiável. Como aspectos negativos destacam-se. Neste sentido. desde muitos tempos distanciados dos sistemas elétricos. etc. a rigor.magnéticos de corrente (MOCT) e a bobina de Rogowski. a necessidade de se ter os sinais de corrente e tensão envolvidos no processo de proteção ou medição. Em decorrência.compatibilidade entre fabricantes. Alguns Problemas desta Tecnologia Alguns pontos ainda são obscuros e necessitam de maiores investigações e observações para ser declarada satisfatoriamente confiável esta tecnologia. transformadores opto . Enfim. Protocolos (comunicação. Em outras palavras. Validação da confiabilidade do hardware e dos algoritmos. na maioria dos casos poderem utilizar apenas um tipo de transformador de corrente para servir tanto à proteção quanto à medição e à supervisão. além de. obtidas no tempo. reduzindo-se drasticamente seus custos. associada às técnicas de auto diagnóstico têm tornado as unidades de supervisão numéricas praticamente livres de manutenção de hardware. V. Há sim a necessidade dos valores das amostras desses sinais regularmente espaçadas. as variáveis analógicas de entrada para os relés de proteção microprocessados são os sinais de corrente e de tensão medidos através dos transformadores de corrente e de tensão. conforme seqüência indicada na Figura 1. . A Figura 2 apresenta um diagrama de blocos típico de um atual relé de proteção microprocessado. através de conversores A/D e armazenado em memórias voláteis. Um número fixo de amostras instantâneas por ciclo é convertido em quantidades digitais.VI. após serem filtrados analogicamente são digitalizados e filtrados digitalmente através da implementação de algoritmos das funções de proteção de equipamentos ou sistemas elétricos. O PROCESSAMENTO DE SINAIS EM UM RELÉ DE PROTEÇÃO MICROPROCESSADO Na aplicação de processamento digital de sinais na proteção de equipamentos e sistemas elétricos industriais. provenientes do sistema elétrico de potência. O cálculo do valor do sinal de entrada é realizado através da amostragem de correntes e tensões senoidais em intervalos de tempo discreto. Estes sinais. [1] [2] Figura 1. com entradas para medição de sinais de tensões e de correntes provenientes do sistema elétrico. para processamento. Diagrama de blocos do processamento digital de sinais aplicado nos relés de proteção microprocessados. que atualmente possuem resolução de 16 bits. de forma a minimizar o efeito de aliasing produzido por hamônicas e ruídos em faixas de elevadas freqüências acima da metade da freqüência de amostragem. adequados à faixa dinâmica de correntes normalmente existentes em sistemas elétricos de potência. realizada pelos algoritmos de medição dos sinais digitalizados de entrada. Os . Proteção térmica de motores de indução trifásicos industriais. O processador digital de sinais (DSP) processa os dados digitais convertidos e executa os algoritmos de proteção existentes. os sinais são então amostrados e convertidos em dados digitais através dos conversores A/D (Analógico/Digital). carregados em memórias do tipo FLASH. utilizando-se filtros analógicos. Diagrama de blocos de um relé microprocessado para proteção de motor. Os sinais analógicos isolados são filtrados através de filtros passa baixa. os quais são utilizados pelos algoritmos das funções de proteção. é o processo de combinar sucessivas amostras para obter os valores correspondentes à componente fundamental do fasor do sinal de entrada. [1] [2] Os sinais de entrada de corrente e de tensão são condicionados e isolados através de transformadores de potencial (TP) e transformadores de corrente (TC). A filtragem digital.Figura 2. de acordo com o Critério de Nyquist ou Teorema da Amostragem. [1] [3] Após a filtragem analógica. dados intermediários. VII. Freqüências de amostragem típica entre 16 e 128 amostras por ciclo (entre 960 Hz e 7680 Hz para um sistema de 60 Hz) são valores normalmente utilizados nos atuais relés de proteção de motores. ou seja. mesmo em situações de saturação de tráfego na rede. Os recentes relés de proteção (IED – Intelligent Equipment Device) incorporam os requisitos da nova série de Normas IEC 61850 . • Relés digitais (numéricos ou microprocessados) possuem características exclusivas devido à alta capacidade de comunicação tais como ajuste automático ou manual. medições de dados.Communication networks and systems in substations. Os circuitos das saídas digitais do relé executam as funções de alarme remoto e de trip do relé. . durante os eventos de faltas. sinais digitais de contatos e efetuam as ações de controle necessárias através do fechamento de contatos ou disparo de chaves eletrônicas. remoto ou local. que torna possível a utilização de redes de comunicação de dados no padrão Ethernet para o envio de mensagens de proteção. CONSIDERAÇÕES INICIAIS • Objetivos idênticos ao hardware dos relés convencionais. registro de faltas e outras informações. Os circuitos de entradas digitais fornecem ao processador de sinais o valor de status dos respectivos contatos. corrente e outros. tornam os filtros antialiasing simples e de fácil implementação e permitem funções de oscilografia com captura de sinais com freqüências suficientemente elevadas. para a sua adequada análise. através de priorização. • Manutenção reduzida e confiabilidade aumentando devido às facilidades de automonitoramento e auto teste. HARDWARE DOS RELÉS NUMÉRICOS 1. no formato GOOSE/GSSE. são armazenados em memórias do tipo SDRAM. O processador digital é o responsável pela execução das funções lógicas e de I/O. Estas freqüências de amostragem permitem medições suficientemente precisas de valores eficazes (rms) de sinais contendo componentes harmônicas. gerados durante os cálculos. recebem sinais analógicos de tensão. • Grande flexibilidade. DIAGRAMA FUNCIONAL DE BLOCOS 3. etc.1 FUNÇÕES PRINCIPAIS .1 ENTRADAS ANALÓGICAS: sinais analógicos dos transdutores primários de corrente e potencial (TC’s e TP’s) DIGITAIS: sinais discretos que refletem o estado de disjuntores.2 SISTEMA DE ENTRADAS ANALÓGICAS 3. sinais provenientes de outros relés. tais como localização de faltas. • Outros processamentos de dados podem ser incluídos facilmente sem prejudicar as funções de proteção. uma vez que um hardware básico pode ser utilizado para diversos tipos de relés. 2. registro de eventos. estimação de temperatura. 3. havendo diferenças apenas no software. medições de demanda.2. PRINCIPAIS COMPONENTES 3. etc. 3. amplificação e conversão A/D através de um sinal de clock que dita a frequência de amostragem.(a) isolamento elétrico entre os circuitos de entradas analógicas e os circuitos internos do relé. que fica disponível para o microprocessador.1 FUNÇÕES PRINCIPAIS Execução dos processos de amostragem.2 CIRCUITO BÁSICO .3. multiplexação. (d) filtragem anti-aliasing: limitação dos sinais analógicos a frequências até à metade da frequência de amostragem (denominada frequência de Nyquist). 3. (c) acondicionamento dos sinais analógicos a níveis adequados para a conversão A/D. (b) proteção dos relés contra sobretensões transitórias induzidas nos condutores de entrada por chaveamentos e outros processos transitórios.3 INTERFACE A/D 3. 3. Para cada sinal amostrado há a conversão do valor instantâneo do sinal analógico em uma palavra digital. 3.3. (b) Amostragem executada por amplificadores S/H • Um para cada canal analógico (mais comum) ou um para todos canais analógicos. Em geral são amplificadores de baixo custo. (b) Disponível no mercado com grande variedade e a baixo custo. .3 AMOSTRAGEM DOS SINAIS ANALÓGICOS (a) Necessidade de sinal de clock: • • Preservação da fase dos sinais amostrados Necessidade de se manter estável o sinal de entrada do conversor A/D por um certo período de tempo. • (c) Circuito Básico Saída = Entrada (estado TRACK) Saída = constante (estado HOLD) 3.4 MULTIPLEXAÇÃO DOS SINAIS ANALÓGICOS (a) Executada por um circuito denominado multiplexador analógico que consiste de um conjunto de chaves analógicas controladas por lógica digital.3. 5 AMPLIFICAÇÃO PARA AJUSTE DE ESCALA (a) Executada por um circuito denominado amplificador de ganho programável.3. (b) Permite o casamento do valor do sinal analógico à faixa ótima de operação do conversor A/D. amostrado. Um comando inicia a contagem do contador. . • • • Consiste em um conversor D/A ligado a um contador.(c) Seu uso se justifica pois são mais baratos que os conversores A/D e devido à baixa taxa de amostragem necessária nas funções de proteção (em geral interesse apenas nos sinais de 60 Hz) 3. (b) Conversor A/D com emprego de contador. é dado o comando de fim de contagem o que define o equivalente digital ao sinal analógico. • No caso mais desfavorável (entrada analógica máxima) o contador tem que alcançar a contagem máxima. O sinal do contador é aplicado ao D/A que vai tendo um sinal em sua saída analógica proporcional a entrada. 3.3. selecionado e escalado é rapidamente transformado no conversor A/D em um número que pode ser lido pelo microprocessador.6 CONVERSÃO ANALÓGICA/DIGITAL (A/D) (a) O sinal filtrado. • É o mais simples e o menos usado dos métodos de conversão A/D devido à sua baixa velocidade. • Quando a saída analógica se compara ao sinal analógico que se deseja medir. (c) Conversor A/D por aproximação sucessiva • • É o método mais utilizado na conversão A/D. serão necessárias no máximo oito comparações. . A saída de um conversor D/A comanda a entrada de inversão de um comparador através de um operacional. A principal vantagem deste método de aproximação sucessiva é a velocidade de convergência. são necessários n pulsos de relógio para produzir resolução de n bits do sinal analógico. • É inicialmente acionando o bit mais significativo. Para um conversor de 8 bits. caso contrário. • • • Depois é feita a comparação para o segundo bit mais significativo e assim por diante. Se ele estiver abaixo do nível do nível do sinal analógico desejado. • Quando muito. como 0. ele é setado como 1. . 4. SISTEMA DE ENTRADAS DIGITAIS 4. com tempos médios de 25 μs.00) e oferecem boa precisão. pois são relativamente baratos (≈ US$ 40. 5. (b) isolamento elétrico entre os circuitos de entradas digitais e os circuitos internos do relé. (c) proteção dos relés contra sobretensões transitórias induzidas nos condutores de entrada por chaveamentos e outros processos transitórios no primário ou secundário. • Conversores de 16 bits: mais caros e utilizados quando se requer maior precisão (medição).1 FUNÇÕES PRINCIPAIS (a) acondicionamento dos sinais discretos para aplicação ao processador.(d) Notas Importantes • • Conversores de 8 bits: baratos e utilizados em relés de sobrecorrente. Conversores de 12 bits: os mais aplicados em proteção. MEMÓRIAS (a) RAM : necessária como buffer para armazenamento temporário dos valores de entrada. para acumular resultados intermediários dos programas de proteção e para armazenar dados a serem guardados posteriormente na memória não volátil. (b) ROM e PROM: utilizadas para armazenagem permanen-te de programas do relé digital. PORTAS DE COMUNICAÇÃO (a) PORTAS SERIAIS: permitem a troca de informações remotas ou locais para tarefas de ajustes dos valores dos parâmetros. que pode consistir de uma palavra digital em que cada bit pode ser utilizado para definir um estado de uma porta de saída. (b) PORTAS PARALELAS: permitem o intercâmbio de informações em tempo real. indo até os de dezesseis e trinta e dois bits. 7. PROCESSADOR (CPU) (a) executa os programas de proteção. SISTEMA DE SINALIZAÇÃO DA OPERAÇÃO . SISTEMA DE SAÍDAS DISCRETAS (a) processa a informação de uma porta de saída paralela do processador. Via de regra estes programas são executados diretamente da ROM (ou EPROM) ou através de uma memória RAM previamente carregada com o programa original. 6. 9. leitura de registros de faltas. 8. de dados de ajustes e outras. (b) são utilizados os mais diversos tipos de microprocessadores. desde os mais simples tipo single-chip. passando pelos de oito bits. (c) EPROM e EEPROM : utilizadas para armazenagem dos parâmetros de ajustes do relé ou outros dados vitais que não são modificados com grande frequência. o controle de diversas funções de tempo e realiza tarefas de autodiagnóstico e de comunicação com os periféricos. (a) executa a função de sinalização visual ou auditiva da operação do relé através de conjunto de leds e alarmes. geralmente do tipo comutada. Produz tensões dc necessárias aos circuitos do microprocessador (valores típicos de 5V e +15 V). 10. . que pode ser ligada às baterias da subestação. FONTE DE ALIMENTAÇÃO (a) fonte de tensão independente.
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