Impacto das métricas de comunicação na atuação da proteção diferencial de linha baseada em IEC 61850

Abstract

A digitalização de subestações utilizando a norma IEC 61850 se tornou comum nas empresas do setor elétrico, dividindo a rede de comunicação em dois barramentos: processo e estação. O barramento de processo realiza a comunicação dos equipamentos de nível de processo, incluindo transformadores e dispositivos eletrônicos inteligentes. A inserção de redes de comunicação nesse barramento leva a redução de custos, pois permite a substituição de uma complexa malha de fios de cobre para troca de informações por uma rede Ethernet, na qual as funções de proteção e monitoramento passam a operar através dos protocolos Sampled Values (SV) e GOOSE. A confiabilidade da rede de comunicação nos sistemas de proteção é um item essencial uma vez que estes são sensíveis a perdas de mensagens e atrasos. O desempenho de uma rede pode ser analisado através de suas métricas de latência, perda de pacote e vazão, e suas respectivas influências no serviço a ser transmitido. Nos últimos anos, alguns estudos têm focado na avaliação dessas métricas com o protocolo SV, porém esses estudos são focados em cenários muito específicos, não permitindo uma visão mais ampla da aplicação de SV nas redes de subestação. Este trabalho de conclusão de curso realiza uma análise progressiva do impacto da variação de cada métrica sobre a comunicação Sampled Values de um sistema de proteção diferencial, através de um barramento de processos montado em laboratório. O testbed foi automatizado para que a variação das métricas e o processamento dos dados fosse acelerada. Os testes revelaram uma interrupção da operação imediata do sistema de proteção durante os cenários no qual o tráfego total estava próximo ou superior a vazão de gargalo da rede. Verificou-se também que a distância máxima permitida entre duas subestações para que a operação da proteção diferencial não seja afetada é de 400 km. Por fim, os equipamentos demonstraram boa eficiência em cenários de perda de pacote