BRPI0006633B1 - método e relé para a derivação de dados de um sistema de potência a partir de pontos de fonte configuráveis - Google Patents

Abstract

patente de invenção: <b>"método e aparelho para a derivação de dados de um sistema de potência a partir de pontos de fonte configuráveis"<d>. um relé de proteção, que deriva e processa dados de sistema de potência a partir de múltiplos pontos de fonte de dados configuráveis por usuário. os dados a partir de múltiplos pontos de fonte podem ser combinados no relé como uma fonte de dados única, útil para a realização de uma ampla variedade de tarefas de monitoração e proteção. múltiplos módulos de processamento de sinal digital podem ser usados, para a provisão de recursos adicionais de processamento, incluindo a capacidade de prover proteção e medição de classe de consumo em um dispositivo único.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E RELÉ PARA A DERIVAÇÃO DE DADOS DE UM SISTEMA DE POTÊNCIA A PARTIR DE PONTOS DE FONTE CONFIGURÁVEIS”.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a sistemas para a distribuição de energia elétrica. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a métodos e sistemas para a monitoração, a proteção e o controle de uma rede de distribuição de energia elétrica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO É importante monitorar, prover proteção e controlar sistemas os quais distribuem energia elétrica, e muitas técnicas foram usadas para a provisão dessas funções.

Com referência, agora, à FIG. 1, um grupo convencional de funções de proteção aplicadas a um transformador de potência e a dois disjuntores de circuito dispostos em uma configuração de sistema de disjuntor e meio é mostrado. O esquema de proteção inclui transformadores de corrente 14, 16 e 18 e transformadores de voltagem 20. Deve ser apreciado que a FIG. 1 é uma representação em linha única de um sistema trifásico. O esquema da FIG. 1, assim, provê os seguintes valores de corrente alternada (AC) disponível: correntes trifásicas (a partir de cada conjunto de transformadores de corrente 14, 16 e 18) e voltagens trifásicas (a partir dos transformadores de voltagem 20), A FIG. 1 ainda inclui indicações de proteção e medição desejadas, incluindo uma proteção de falha de disjuntor (so breco r-rente instantânea) 50BF, para os disjuntores nos pontos 24 e 26, uma proteção de transformador (diferencial de corrente) 87T através do transformador principal 22 (representado como 28), proteção de transformador (sobrecor-rente de fase instantânea) 50P no ponto 30, e uma medição de Watts no ponto 32. A FIG. 2 mostra uma aplicação de relé convencional para a obtenção das metas desejadas de proteção e medição da FIG, 1, A aplicação de relé inclui um primeiro e um segundo relé de proteção 50BF 34 e 36, os quais recebem entradas dos transformadores de corrente 14 e 16, respectivamente, e os quais provêem saídas para um meio de soma 38. Os relés de proteção 50BF provêem a proteção desejada de falha de disjuntor. Também é provido um relé de proteção de transformador de função múltipla 40, o qual recebe entradas do meio de soma externo 38, do transformador de corrente 18 e de uma fonte de voltagem 20. O meio de soma externo 38 extrai uma soma dos valores de corrente AC derivados dos transformadores 14 e 16. O relé diferencial de transformador 40 recebe um dado de voltagem do transformador de voltagem 20, através de um sensor de voltagem 42, recebe os valores somados de corrente do meio de soma externo 38, através do sensor de corrente 44, e recebe os valores de corrente do transformador de corrente 18, através do sensor de corrente 46. Como mostrado na FIG. 2, o relé diferencial de transformador 40 provê a medição de potência desejada por meio do processamento da voltagem recebida no sensor de voltagem 42 com os valores somados de corrente do meio de soma externo 38. Ainda, o relé de proteção de transformador provê a proteção de sobre-corrente de fase instantânea de fase desejada, com base nos valores de corrente somados do meio de soma externo 38, e provê a proteção diferencial de transformador desejada com base nos valores de corrente somados a partir do meio de soma externo 38, através do sensor de corrente 44, bem como a partir do transformador de corrente 18, através do sensor de corrente 46. O relé diferencial de transformador 40, tipicamente, inclui um único processador de sinal digital, para a execução dos cálculos necessários e para a provisão de funções de controle de proteção. Deve ser notado que, pela soma dos dados do sistema de potência em um meio de soma externo, o relé é incapaz de determinar os componentes individuais dos valores de dados somados.

A Patente U.S. 5.224.011 mostra um sistema de relé de proteção de função múltipla, o qual implementa uma arquitetura de processamento dupla, usando um primeiro processador de sinal digital (DSP), para executar algoritmos de processamento de sinal, e usando um processador de sinal digital em separado para o processamento de dados de entrada / saída. Uma memória de acesso randômico de porta dupla (RAM) é usada para permitir que os DSPs separados se comuniquem um com o outro. O relé de proteção seletivamente abre e fecha um disjuntor de circuito em um local gerador ou co-gerador, ou em um local o qual o conecta a um sistema de utilidade elétrica. A Patente U.S. 5.828.576 mostra um aparelho e um método de monitoração de potência com uma estrutura orientada por objetos. Dispositivos de monitoração individuais são usados, cada um dos quais recebendo um sinal elétrico e gerando um sinal digital que representa o sinal elétrico. Os objetos em cada dispositivo incluem módulos funcionais e registradores, os quais contêm entradas, saídas de informação de configuração para os módulos. A função e a configuração de cada dispositivo de monitoração individual podem ser mudadas. Pelo menos um módulo no dispositivo recebe o sinal digital como uma entrada, e usa o sinal para a geração de parâmetros medidos, e módulos adicionais podem gerar outros parâmetros a partir dos parâmetros medidos.

Embora seja tipicamente desejável executar uma medição em um sistema de distribuição de energia, os relés de proteção convencionais não realizam adequadamente esta função. A exigência de faixa dinâmica para proteção de 0 a de 20 a 50 vezes a uma entrada de corrente nominal (tipicamente, de 1 A ou 5 A) resulta em uma redução da precisão do transformador de instrumento na faixa de medição normal a de 0 a 1,5 a 2 vezes a entrada de corrente nominal. A ampla faixa dinâmica também resulta em uma precisão e uma resolução reduzidas para o subsistema de dispositivo de medição (por exemplo, um microprocessador, um conversor analógico / digital, e circuitos de condicionamento analógico associados). Embora certos dispositivos de relé de proteção possam prover uma medição relativamente precisa através das entradas de transformador de corrente, na prática, essas entradas estão conectadas, tipicamente, a transformadores de corrente de classe de relé, para assegurar que o relé proveja uma proteção adequada. Os transformadores de corrente de classe de relé, tipicamente, têm uma precisão de aproximadamente 5 a 10%.

Segue-se a partir do dito acima que seria desejável ser capaz de derivar dados de sistema de potência a partir de muitos pontos em um sis- tema de distribuição de energia em um relé único, e seria mais desejável que os pontos a partir dos quais o dado de sistema de potência podería ser derivado fossem configuráveis por um usuário. Ainda, seria desejável ser capaz de prover uma medição de classe de consumo em um relé de proteção, para simplificar a instalação e a integração do sistema, e para prover a um usuário de relé de proteção a capacidade de facilmente executar a medição de classe de consumo, para verificar a precisão dos tributos da compa-nia de serviços. Os relés de proteção convencionais não provêem adequadamente essas capacidades.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção elimina as deficiências mencionadas acima, e obtém vantagens adicionais ao prover, em uma realização de exemplo, um dispositivo de relé de proteção com múltiplos processadores de sinal digital, os quais recebem comandos de configuração através de uma interface de usuário. Os comandos de configuração definem pontos de fonte em um sistema de distribuição de energia, a partir dos quais os parâmetros elétricos podem ser derivados. Os dados derivados podem ser combinados no relé, permitindo uma ampla variedade de parâmetros medidos e capacidades de proteção em um dispositivo único. Ainda, o uso de múltiplos processadores de sinal digital permite que o relé de proteção execute uma medição de classe de consumo, além das funções de proteção, implementando uma faixa dinâmica diferente.

De acordo com um método de exemplo da presente invenção, o dado pode ser derivado de um sistema de distribuição de energia pelas etapas de: configuração de um relé de proteção, através de uma interface de relé de proteção, para receber dados de sistema a partir de uma pluralidade de pontos de fonte; detecção de parâmetros de sistema nos pontos de fonte; e execução de uma monitoração de rede e de um controle no relé de proteção, com base nos parâmetros detectados do sistema. Os dados podem ser combinados com o relé de proteção, para a provisão de uma ampla variedade de opções de controle de proteção. Ainda, a faixa de medição dinâmica para um dado ponto de fonte pode ser modificada, permitindo que o relé de proteção execute uma medição de classe de consumo a partir de uma fonte, além das funçõês de proteção a partir de uma outra fonte.

BREVE DESCRICÀQ DOS DESENHOS A presente invenção será mais completamente compreendida mediante uma leitura da Descrição Detalhada a seguir, em conjunto com as figuras em anexo, nas quais índices de referência iguais designam elementos iguais, e nas quais: a FIG. 1 é um diagrama de um esquema de proteção de sistema de potência convencional; a FIG. 2 é um diagrama de uma implementação de provisão de uma proteção desejada para o esquema da FIG. 1; a FIG. 3 é um diagrama de um esquema de proteção de sistema de potência, de acordo com uma realização da presente invenção; a FIG. 4 é um diagrama que mostra como um relê, de acordo com a presente invenção, pode prover o esquema de proteção da FIG. 3; a FIG. 5 é um diagrama que mostra os tipos de exemplo de módulos de processamento de sinal digital adequados para uso com a presente invenção; a FIG. 6 é um diagrama conceituai de um método de exemplo, para a definição de um ponto de fonte configurável, de acordo com um aspecto da presente invenção; a FIG. 7 é um diagrama conceituai, que mostra a definição de outros aspectos de um ponto de fonte configurável. a FIG. 8 mostra um exemlo de uma implementação modular do arranjo da Fig. 4; a FIG. 9 mostra um esquema de disjuntor e meio; a FIG. 10 mostra um esquema para a implementação de uma proteção no esquema da Fig. 9; a FIG. 11 mostra uma implementação de exemplo para a provisão de uma proteção de barra coletora; a FIG. 12 representa uma arquitetura modular para a comple-mentação do esquema de proteção de barra coletora da Fig. 11; e a FIG. 13 mostra um esquema de arquitetura distribuída modular de acordo com um aspecto da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE REALIZAÇÕES PREFERIDAS

Na aplicação de relés de proteção a vários elementos (por exemplo, transformadores, linhas, alimentadores, geradores, etc.) de um sistema de potência, freqüentemente, é necessário somar vários sinais de corrente de diferentes transformadores de corrente, para a obtenção de um sinal de corrente ac líquido que flui para o elemento a ser protegido. De acordo com um aspecto da presente invenção, a soma de certos sinais de corrente pode ser definida por um usuário como uma fonte. Neste contexto, fonte se refere a um agrupamento lógico de sinais de corrente e/ou voltagem, de modo que uma fonte contenha todos os sinais requeridos para se definir a carga ou uma falha em um ponto em particular no sistema de potência. Assim, uma fonte poderia conter um ou mais dos seguintes tipos de sinal: correntes trifásicas, corrente de aterramento de fase única, voltagens trifásicas, e uma voltagem auxiliar. De acordo com um aspecto da presente invenção, todos os sinais que constituem uma fonte podem ser providos para um único relé, o qual executa um agrupamento apropriado, uma correção de razão, uma soma e um outro processamento interno, de acordo com as regulagens de configuração providas por um usuário. Pelo uso de uma combinação interna e de um processamento de dados de sinal de fonte, ao invés de uma soma externa, os sinais individuais ainda estão disponíveis para o relé. A disponibilidade de sinais individuais permite que o relé execute cálculos adicionais (tais como o cálculo de uma corrente de restrição), ou para executar aspectos de proteção adicionais, os quais são baseados em correntes individuais.

Com referência, agora, à FIG. 3, um arranjo para a derivação de dados de sistema de potência a partir de pontos de fonte, de acordo com uma realização da presente invenção, é mostrado. O arranjo, e a proteção e a medição desejadas, é similar ao arranjo mostrado nas FIG. 1 a 2; entretanto, de acordo com um aspecto da presente invenção, uma pluralidade de pontos de fonte configuráveis é definida por um usuário de sistema. Como descrito acima, cada ponto de fonte configurável pode ser definido como um ponto no sistema de potência a partir do qual é desejado derivar certos dados de sistema de potência, tais como valores de corrente, valores de voltagem, dados de potência, valores de frequência, harmônicos, distorção harmônica total, ou qualquer outro dado útil para a monitoração ou para a provisão de um controle de proteção em um sistema de potência. No exemplo mostrado na FIG. 3, o ponto de fonte configurável por usuário 50 é baseado em um transformador de corrente 14 e em um transformador de voltagem 20, o ponto de fonte configurável por usuário 52 é baseado no transformador de corrente 16 e no transformador de voltagem 20, o ponto de fonte configurável por usuário 54 é baseado nos transformadores de corrente 14 e 16, bem como no transformador de voltagem 20, e o ponto de fonte configurável por usuário 56 é baseado no transformador de corrente 18. A maneira pela qual os pontos de fonte configuráveis por usuário podem ser definidos pelo usuário será explicada em maiores detalhes abaixo. A FIG. 4 mostra uma aplicação de um relê de proteção, de acordo com um aspecto da presente invenção, para a provisão da proteção e da medição desejadas no arranjo da FIG. 3. No relê 60, há um sensor de voltagem 62, para o recebimento de valores de voltagem do transformador de voltagem 20, e três sensores de corrente 64, 66 e 68, para o recebimento dos valores de corrente dos transformadores de corrente 14, 16 e 18, respectivamente. O relê 60 inclui um circuito de processamento, adequado para a realização de uma soma interna dos dados de corrente a partir dos transformadores de corrente 14 e 16, para a geração dos dados para o ponto de fonte configurável por usuário 54, e este dado é combinado com os valores de voltagem do transformador de voltagem 20, para a realização da medição de potência desejada. O dado de corrente somado para o ponto de fonte configurável por usuário 54 também é usado para a realização da proteção 50P desejada, e é combinado com o dado de corrente do transformador de corrente 68 (ponto de fonte configurável por usuário 56), para a realização da proteção de transformador 87T desejada. Os dados de corrente dos transformadores de corrente 14 e 16 (pontos de fonte configuráveis por usu- ário 50 e 52, respectivamente) são usados pelos recursos de processamento do relé 60 para a provisão da proteção desejada de falha de disjuntor 50BF. Deve ser apreciado que a implementação da invenção mostrada na FIG. 4 obtém numerosas vantagens em relação à implementação convencional da FIG. 2. Por exemplo, na implementação mostrada na FIG. 4, um dispositivo único (o relé 60) realiza a proteção de transformador e de falha de disjuntor. Ainda, a implementação da FIG. 4 evita uma soma externa de dados de corrente, permitindo, assim, que o relé 60 use valores de dados de sistema individuais, bem como suas combinações. Mais ainda, qualquer ponto no sistema de potência pode ser configurado como um ponto de fonte para uso na medição e na proteção, como será descrito, agora, em maiores detalhes.

De acordo com uma realização da presente invenção, o relé 60 inclui pelo menos dois módulos de processador de sinal digital, cada um dos quais sendo limitado, tipicamente, a oito entradas, devido a limitações no empacotamento e no processamento de recursos. Cada módulo de processador de sinal digital inclui um banco de canais, cada banco consistindo em quatro canais consecutivos (por exemplo, 1 a 4 ou 5 a 8). Nesta realização, cada banco é usado para o processamento de dados a partir de transformadores de corrente, de transformadores de voltagem ou é deixado vazio. De acordo com uma realização da presente invenção, os módulos de processador de sinal digital múltiplos são conectados por meio de um barramento de comunicações de par a par, e cada DSP está, ainda, em comunicação com uma unidade de processamento central (CPU) do relé 60, o que provê uma interface para um usuário. De acordo com uma outra realização da presente invenção, os relés diferentes estão em comunicação uns com os outros por uma rede de comunicações, permitindo que os benefícios da presente invenção sejam aplicados a uma rede de relé de proteção.

Com referência, agora, à Fig. 5, uma representação conceituai de várias configurações de módulo de DSP 70, 72, 74, 76 e 78 é mostrada. No módulo 70, os canais 1 a 4 são atribuídos a dados de transformador de corrente, e os canais 5 a 8 são atribuídos a dados de transformador de voltagem. No exemplo da FIG. 4, os canais 1 a 3 podem ser usados para as três fases dos dados de transformador de corrente do transformador de corrente 14 (ponto de fonte configurável por usuário 50), e o canal 4 pode ser usado como um terra ou um canal auxiliar para um dado adicional de transformador de corrente. Um esquema de uso de canal similar pode ser implementado para os quatro canais de transformador de voltagem no módulo 70, e para cada bando de canais de DSP nos outros módulos. O módulo 72 atribui todos os canais como canais de transformador de corrente, o módulo 74 atribui todos os canais como módulos de transformador de voltagem, e os módulos 76 e 78, cada um, têm apenas um banco de módulos usados, o módulo 76 usando seus quatro canais como canais de transformador de corrente, e o módulo 78 usando seus quatro canais como módulos de transformador de voltagem. Nas configurações de exemplo da FIG. 5, virtualmente qualquer configuração de hardware possível, para se obter virtualmente qualquer combinação desejada de fontes configuráveis por usuário, pode ser acomodada. Por exemplo, três módulos de DSP, cada um do módulo diretiva de atualização 72, do módulo 70 e do módulo 78, podem ser usados para um transformador de três enrolamentos, ou para um transformador de dois enrolamentos, onde um dos enrolamentos tem um arranjo de disjuntor e meio. Deve ser apreciado que muitas aplicações podem requerer menos ou mais de três módulos de DSP. O canal auxiliar pode ser usado, por exemplo, para a coleta de dados a partir de um transformador de corrente em uma conexão de transformador de potência de neutro para terra. Esta informação pode ser usada para a provisão de proteção contra eventos de falha de terra. Um canal de entrada de voltagem auxiliar pode ser usado para prover uma voltagem para uso em um esquema de verificação de sincronismo. Uma forma de definição de fontes configuráveis por usuário será explicada com referência à FIG. 6. As entradas de corrente e voltagem podem ser programadas selecionando-se várias regulagens, através do uso de uma interface de usuário no relé 60 em si, ou através de uma interface de usuário de um computador em comunicação com o relé 60. Neste exemplo, a cada módulo de DSP contendo canais numerados de 1 a 8 é atribuído um indicador de fração (por exemplo, "F"). Os oito canais são, então, agrupados em quatro conjuntos, que são, então, definidos como F1, F4, F5 e F8. O conjunto F1 consiste nos canais 1, 2 e 3. O conjunto F4 consiste no canal 4. O conjunto F5 consiste nos canais 5, 6 e 7. O conjunto F8 consiste no canal 8. Como mostrado na FIG. 6, cada conjunto de canal (por exemplo, F1, F4, F5, F8) pode ter parâmetros (por exemplo, valores de corrente primária e secundária, tipos de conexão, valores de voltagem, relações, etc.) atribuídos em várias faixas. Os parâmetros e as faixas mostradas na FIG. 6 são apenas a título de exemplo.

Com referência, agora, à FIG. 7, uma fonte pode ser configurada atribuindo-se um nome (por exemplo, fonte 1), uma entrada de transformador de corrente de fase (por exemplo, F1), uma entrada de transformador de corrente de terra (por exemplo, F4), uma entrada de transformador de voltagem de fase (por exemplo, F5) e uma entrada auxiliar (por exemplo, F8). Será apreciado que também é possível definir uma fonte como a soma de qualquer combinação de transformadores de corrente.

Deve ser apreciado, ainda, que valores diferentes podem ser selecionados ou exibidos através do relé ou de uma rede de comunicações associada ao relé. Por exemplo, quantidades calculadas associadas a entradas reais de corrente podem ser exibidas com quantidades de fasor. Ainda, quantidades calculadas associadas a cada fonte configurada, incluindo todas as quantidades relacionadas à fonte (tais como correntes de fase e voltagens, corrente de neutro, quantidades de seqüência, potência, energia, fre-qüência, conteúdo harmônico) também podem ser exibidas. As configurações requeridas para vários elementos, tais como elementos de sobrecor-rente de tempo de fase, elementos de subfreqüência, elementos de verificação de sincronização, diferencial de transformador, etc., são consideradas como estando na habilidade da técnica e, portanto, não são apresentadas aqui.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, a inclusão de múltiplos DSPs em um único relé de proteção pode obter vantagens adicionais significativas, incluindo a obtenção de uma medição de classe de consumo em um relé de proteção. Em particular, o relé 60 pode ser provido com entradas dedicadas, para conexão aos transformadores de corrente de classe de consumo para medição, além de entradas para conexão a transformadores de corrente de classe de proteção, para proteção. Assim, um único relé de proteção pode ser usado para todas as aplicações trifásicas (alimentador, linha, transformador, motor, gerador, etc.), e pode prover uma medição precisa e uma proteção apropriada em um único dispositivo. Uma vez que a faixa dinâmica do transformador de voltagem é a mesma para a medição e a proteção, um conjunto de entradas pode ser usado para ambas.

Para prover uma medição de classe de consumo em um relé de proteção, um dos múltiplos módulos de DSP no relé 60 pode ser provido com um conjunto de três submódulos de entrada de transformador de corrente com uma faixa dinâmica adequada para medição (por exemplo, amplificador de potência de 0 a 1,5 a 2 vezes a entrada nominal). A faixa dinâmica apropriada pode ser implementada, por exemplo, usando-se uma capacidade mais alta, ou usando-se um transformador de corrente de interposição apropriado. O circuito adicional permanece substancialmente o mesmo para o relé 60. Os pontos de fonte configuráveis por usuário do relé 60 podem ser usados, então, para a seleção da entrada de faixa dinâmica reduzida para uma medição de classe de consumo, e a entrada de faixa mais larga padrão para as aplicações de proteção. Desta maneira, a medição de classe de consumo e a proteção podem ser providas em um único dispositivo. A FIG. 8 mostra um exemplo de uma implementação modular do arranjo da FIG. 4. Na FIG. 8, um relé 60 inclui uma pluralidade de módulos, incluindo um módulo de suprimento de potência 82, uma unidade de processamento central (CPU) 84, módulos de processamento de sinal digital (DSP) 86 e 88, módulos digitais de entrada / saída (l/O) 92, e um módulo de comunicações 94. A CPU 84 é o processador principal do relé, os DSPs 86 e 88 provêem o processamento de sinal adequado para a implementação do esquema de proteção, os módulos de l/O 92 trocam entradas e saídas relativas a uma informação de status e controle, e o módulo de comunicações 94 suporta a comunicação, usando formatos de comunicações tais como Ethernet, HDLC e UART. Neste exemplo, cada módulo é operativamente conectado a um barramento de dados de alta velocidade 96, que provê uma comunicação entre os módulos. Na implementação da FIG. 8, o transformador de voltagem 20 (veja a FIG. 4) e o transformador de corrente 14 estão associados ao módulo de DSP 86, e os transformadores de corrente 16 e 18 estão associados ao módulo de DSP 88. A implementação modular da FIG. 8, assim, é capaz de suportar o esquema de proteção da FIG. 4 em um único relê.

Deve ser apreciado, ainda, que, embora as realizações de exemplo acima tenham sido descritas em relação a um esquema de proteção de transformador de disjuntor e meio, a presente invenção não está limitada a este esquema de proteção. De fato, os benefícios da presente invenção podem ser aplicados para a obtenção de uma proteção de linha, de uma proteção de barramento, ou outros tipos de monitoração e controle de sistema de potência elétrica. Para a obtenção de certos tipos de proteção, tal como uma proteção de linha, pode ser desejável sincronizar os dados de sistema de potência, particularmente a partir de fontes remotas. Uma sincronização como essa pode ser obtida usando-se técnicas conhecidas. Uma dessas técnicas é descrita em Mills, "Internet Time Synchronization: The NetWork Time Protocol", IEEE Transactions on Communications, vol. 39, n9 10, outubro de 1991, páginas 1482-93 (uma assim denominada técnica de "pingue-pongue", a qual usa mensagens de rótulo de tempo de volta completa para sincronizar os relógios, os quais calculam os atrasos de comunicações). Uma outra técnica é descrita na Patente U.S. 5.809.045, de Adami-ak et al., intitulada "Digital Current Differential System", a qual usa uma informação nas correntes medidas a partir de duas ou três linhas de transmissão, e uma comunicação digital.

As implementações adicionais da presente invenção serão descritas agora. A FIG. 9 mostra um esquema de disjuntor e meio, o qual inclui um transformador de três enrolamentos 23, o qual substitui o transformador 22 das FIG. 1 a 4. Ainda, o transformador de três enrolamentos 23 alimenta duas linhas separadas, uma para o transformador de corrente 18 e uma outra para o transformador de corrente 19. Caso contrário, o esquema da FIG. 9 é substancialmente similar aos esquemas mostrados nas FIG. 1 a 4. A FIG. 10 mostra uma solução de arquitetura modular, para a implementação de uma proteção no esquema da FIG. 9 em um relé único. No relé 60 da FIG. 10, um módulo de DSP adicional 90 substituiu um dos módulos digitais de l/O 92 da FIG. 8. Nesta implementação, o transformador de corrente 19 está associado ao DSP adicional 90, e o dado de corrente do transformador 19 é usado como uma entrada adicional, para prover uma proteção de transformador para o transformador de três enrolamentos 23. A FIG. 11 mostra uma implementação de exemplo para a provisão de uma proteção de barra coletora em uma barra seção de alimentador 6 de uma barra coletora. Na implementação mostrada na FIG. 11, uma porção de uma barra coletora 100 é mostrada como tendo seis alimentadores 101 a 106. Cada alimentador está associado a um transformador de corrente 107 a 112. A porção da barra coletora 100 ainda é mostrada como tendo um transformador de voltagem 114. Na implementação mostrada na FIG. 11, os transformadores de corrente 107 a 112 são configurados como pontos de fonte, e proveem medições de corrente para um relé 60. Também, o transformador de voltagem 114 é configurado como um ponto de fonte, e provê medições de voltagem para o relé 60. Essas medições de voltagem e corrente são usadas pelo relé 60 para a implementação de um controle de proteção, incluindo uma proteção de falha de disjuntor de sobrecorrente instantânea (50BF), uma proteção de barramento diferencial (87B), e uma proteção de subvoltagem (27G). A FIG. 12 mostra uma solução de arquitetura modular para a implementação do esquema de proteção de barra coletora da FIG. 11. Na FIG. 12, o relé 60 é configurado substancialmente similar àquele mostrado na FIG. 10, mas o relé da FIG. 12 recebe entradas das fontes 114 e 107 em um primeiro módulo de DSP, recebe entradas das fontes 108 e 109 em um segundo módulo de DSP, recebe entradas das fontes 110 e 111 em um terceiro módulo de DSP, e recebe uma entrada da fonte 112 em um quarto módulo de DSP. O relé 60 processa a informação, como mostrado, e executa uma proteção diferencial de barramento 87B com base nos dados usa- dos para a provisão de uma proteção contra falha de disjuntor 50BF para os transformadores de corrente 107 a 112. A FIG. 13 mostra uma solução de arquitetura distribuída modular, para provisão de uma proteção de barra coletora de 12 alimentadores, de acordo com um aspecto da presente invenção. Nesta implementação, o primeiro e o segundo relés 60 são conectados substancialmente como mostrado na FIG. 12, e o primeiro e o segundo relés se comunicam por uma ligação de comunicações 130, a qual pode ser uma conexão de Ethernet de 10 megabits por segundo (Mbps) entre os módulos de comunicações dos relés 60. Obviamente, será apreciado que outras conexões adequadas podem ser usadas. Ainda, na implementação da FIG. 13, cada um dos relés 60 se comunica com um dos relés remotos 132 pelas ligações de comunicações 134, as quais podem ser uma conexão RS485 de 115 kilobit por segundo (Kbps), ou uma outra conexão adequada.

Deve ser aparente a partir da descrição precedente que a presente invenção permite que fontes sejam configuradas por um usuário para entrada em um relé ou em um outro dispositivo eletrônico inteligente (IED), e, desse modo, pode prover esquemas de proteção grandemente aumentados. Uma vez que uma fonte é configurada, os aspectos de medição, proteção ou controle do relé (tipicamente de codificação rígida no relé) podem usar uma fonte como uma quantidade de entrada. Assim, qualquer fonte que inclua uma voltagem trifásica e uma corrente trifásica automaticamente será capaz de prover uma medição de potência para aquela fonte. Um elemento de proteção poderia ter seus elementos de sobrecorrente no tempo (TOCs), os quais podem ser usados para a proteção de seus pontos no sistema de potência, ou três elementos de TOC podem ser atribuídos para a proteção de dois pontos no sistema de potência, ou dois elementos de TOC podem ser atribuídos para a proteção de três pontos no sistema de potência, ou os elementos de TOC podem ser distribuídos adequadamente de outra forma. Ainda, uma oscilografia pode ser configurada para medir dados brutos ou dados derivados de uma dada fonte. A presente invenção permite que essas e outras vantagens sejam obtidas.

Embora a descrição precedente inclua numerosos detalhes e especificidades, deve ser compreendido que eles são providos para fins de explanação apenas, e não se pretende que limitem o escopo da invenção. Aqueles versados na técnica facilmente serão capazes de fazer numerosas modificações às realizações de exemplo descritas acima, sem se desviar do escopo da invenção, como definido pelas reivindicações a seguir e por seus equivalentes legais.

Claims (19)

1. Método para a derivação de dados em um sistema de distribuição de energia, que compreende as etapas de: configuração de um relé de proteção (60), através de uma interface de relé de proteção, para o recebimento de dados de sistema a partir de uma pluralidade de pontos de fonte (50, 52, 54, 56); detecção de níveis de parâmetro de sistema em pontos de fonte (50, 52, 54, 56); e realização de monitoração e controle de rede no relé de proteção (60), com base nos níveis de parâmetro de sistema detectados, caracterizado pelo fato de que a etapa de configuração inclui a etapa de definição de, ao menos, um ponto de fonte e parâmetros associados com, ao menos, um ponto de fonte.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o relé de proteção (60) inclui uma pluralidade de processadores de sinal digital (86, 88).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dos parâmetros associados ao ponto de fonte (60) é uma faixa dinâmica.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a faixa dinâmica é definida para prover uma medição de classe de consumo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a faixa dinâmica é menor do que 1,5 a 2,0 vezes a entrada nominal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada ponto de fonte é definido com base em um ou mais transformadores de corrente (14, 16, 18) e transformadores de potencial (20) associados ao sistema de distribuição de energia.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de soma de múltiplos níveis de parâmetro de sistema no relé de proteção (60).

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de comunicação de níveis de parâmetro de sistema a um dispositivo remoto de relé de proteção por uma rede de comunicações.

9. Relé de proteção para a monitoração de uma rede de distribuição de energia, caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de interface, conectado para receber comandos de configuração de um usuário, os comandos de configuração definindo uma pluralidade de pontos de fonte (50, 52, 54, 56) na rede de distribuição de energia; uma pluralidade de unidades de processamento de sinal digital (86, 88) no relé de proteção (60), as unidades de processamento de sinal digital (86, 88) dispostas para receberem os comandos de configuração a partir da interface de usuário e para executarem os comandos de configuração para a monitoração de parâmetros de rede na pluralidade de pontos de fonte (50, 52, 54, 56).

10. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de processadores de sinal digital (86, 88) combina dados de sistema de potência a partir de dois ou mais da pluralidade de pontos de fonte (50, 52, 54, 56).

11. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o relé de proteção (60) executa uma proteção para um elemento de sistema de potência na rede de distribuição de energia, com base nos parâmetros de rede monitorados pelas unidades de processamento de sinal digital (86, 88).

12. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o relé de proteção (60) monitora uma falha de disjuntor de circuito, com base nos parâmetros de rede monitorados pelas unidades de processamento de sinal digital (86, 88).

13. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cada processador de sinal digital (86, 88) inclui uma pluralidade de bancos de canal, cada banco de canal armazena dados de processamento correspondentes a transformadores de corrente (14,16, 18) ou a transformadores de potencial (20) na rede de distribuição de energia.

14. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a interface é provida através de uma unidade de processamento central (84).

15. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pluralidade de processadores de sinal digital processa dados a partir de um ou mais pontos de fonte (50, 52, 54, 56) em uma faixa dinâmica, para a execução de uma medição de classe de consumo.

16. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a faixa dinâmica é menor 1,5 a 2,0 vezes a entrada nominal.

17. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de unidades de processamento de sinal digital (86, 88) se comunica com uma outra por um barramento dedicado de comunicações.

18. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que cada uma pluralidade de unidades de processamento de sinal digital (86, 88) se comunica com uma unidade de processamento central (84).

19. Relé de proteção, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento central (84) se comunica com uma unidade de processamento central remota de um relé de proteção remoto (132) por uma rede de comunicações.