DESENVOLVIMENTO DE UM PROTÓTIPO DE RELÉ UNIVERSAL DE BAIXO CUSTO PARA EXECUÇÃO DE FUNÇÕES DE PROTEÇÃO EM TEMPO REAL

Abstract

RESUMO: Este trabalho apresenta uma plataforma protótipo de baixo custo capaz de executar as principais funções de um relé de proteção, utilizando como base o minicomputador Raspberry Pi 3B+, possibilitando que seus usuários possam implementar funções de proteção em hardware e realizar ensaios em tempo real. Foram realizados testes que comprovaram a capacidade do Raspberry Pi 3B+ em fornecer respostas em tempo real, através de configurações específicas em seu Sistema Operacional. Um circuito experimental foi construído para enviar os sinais de faltas elétricas de uma mala de testes de relés de proteção para o Raspberry Pi, através do condicionamento dos sinais de tensão e corrente e sua digitalização. Além disso, uma biblioteca de funções foi desenvolvida para executar algoritmos de proteção mais simples, como a detecção de faltas trifásicas simétricas, bem como um algoritmo de proteção mais complexo baseado em redes neurais, capaz de diferenciar faltas trifásicas de transitórios gerados por variações de grandes cargas. Os resultados obtidos mostram que o relé protótipo é capaz de executar funções de proteção simples e complexas dentro de um tempo de atuação pré-definido, além de realizar amostragem dos sinais de tensão e corrente de forma satisfatória.

ABSTRACT: This work presents a low-cost universal relay prototype capable of performing the main functions of a power grid protection relay, based on a Raspberry Pi 3B+ single-board computer. Its users will be able to implement power protection functions in hardware and carry out tests in real-time.Tests carried out proved the Raspberry Pi 3B+’s ability to provide real-time response, by specific settings in its Operational System. An experimental circuit was built to send electrical fault signals from a Relay tester to the Raspberry Pi, by conditioning the voltage and current signals and digitizing them. In addition, a library of functions was developed to run simple power protection algorithms, such as symmetrical three-phase fault detection, as well as a more complex power protection algorithm based on neural networks, capable of differentiating three-phase faults from transients created by large load variations. The results show that the developed relay is capable of running simple and complex protection functions within a pre-defined runtime, in addition to accurate sampling of voltage and current signals.