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1. EEE 00 oo Too po oo oo joo We m for oo 00 foz foz foo Figura 2 22 Configura o dos par metros do controlador 1 Ajustes da press o de comando hidr ulico Este par metro considerado em cada manobra do disjuntor j que se a press o estiver alta o disjuntor opera mais r pido e vice versa Para que o controlador corrija o tempo de opera o perante este par metro a tabela de compensa o deve ser configurada corretamente conforme mostrado na tela acima 2 Corre o da temperatura Em locais onde h grande varia o de temperatura pode ser necess rio compensar os tempos de comando do controlador Para isso sensores instalados no disjuntor coletam esta informa o e os valores medidos s o avaliados pelo software do equipamento 3 Tens o nas bobinas do disjuntor Nos comandos executados pelo controlador tamb m s o consideradas as tens es nas bobinas do disjuntor Os n veis de tens o afetam a velocidade de opera o do disjuntor N veis de tens o mais altos aceleram o comando enquanto que n veis baixos o tornam mais lento Assim a tabela de configura o do software do controlador cont m a Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 36 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 37 informa o de
2. Mare eU FON ee aede E ee EE ebd A Fe be E 33 RA 2 20 INSTANTE IDEAL PARA FECHAMENTO DE DISJUNTOR EM BANCOS DE 34 RA 2 21 EXEMPLO MONOF SICO DE FECHAMENTO DE BANCO DE CAPACITORES UTILIZANDO CONTROLADOR DEEECHAMEN TO O NR ED DAR PRO iR POR SRA ARE 35 RA 2 22 CONFIGURA O DOS PAR METROS DO CONTROLADOR eren nnne nnn nennen enne nnns 36 RA 2 23 DEMONSTRA O DA OPERA O DO DISJUNTOR VIA COMANDO 37 3 1 REPRESENTA O DE UM SISTEMA DE ISOLA O 42 VII FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU RA 3 2 ENSAIO DE ISOLACAO EM C MARA DE DISJUNTOR DELLE PK4 UTILIZANDO DOBLE M2H DE 10 KV 43 RA 3 3 ENSAIO DE CAPACITORES EM DISJUNTORES DE ALTA TENS O UTILIZANDO DOBLE M2H 45 RA 3 4 MEDI O DE RESIST NCIA DE CONTATOS EM DISJUNTORES DE ALTA TENS O eee 47 RA 3 5 MEDI O DE ESTANQUEIDADE DE SF USANDO O M TODO DE ACUMULACAO ecce 48 RA 3 6 MODELO DE DISJUNTOR SEM ACESSO AO CIRCUITO RESISTIVO eeeeeeeeee nee 50 RA 3 7 MODELO DE DIS
3. 625r ee eoe e eeP Roa PER espa REPRE Gea RRRS a eara aea D 7 4 23 1 Comunica o pela porta paralela 4 ceeeee sees eee ee eee eee eene eres ere eres setas etna etas e tns secs taste soo 58 4 2 1 1 Modos de transmiss o da porta paralela erre nene 58 4 2 1 2 Endere os da porta na mem ria esses 59 4 2 1 3 5 1 1 nennen enne nennen trennen 60 4 2 1 4 Comunica o entre software e hardware IMTD24 atrav s da porta 62 4 2 2 Desenvolvimento de um driver IMTD24 S YS e eeee eee e eee eese eene eee seen netto seen sesto setas aeta 63 4 2 2 1 Acessando o espa o de I O pelo uso de um device driver serere 64 4 2 3 Escrita do c digo do projeto 4 cerei eee esee teste enses teen atota taste tasas tne ta taste tasas 69 4 2 3 1 Comunica o com o driver via rotinas da do Windows 70 4 2 3 2 Configura o da prioridade Tempo Real para o processo eterna 72 4 amp 23 3 Escritaje leitira m porta iecore tme btt b C a o Ce i a E or b cn dag 76 5 METODOLOGIA DO ENSAIO USANDO A APLICACAO DESENVOLVIDA 78 5 1 APRESENTA O 4 eotit steeetebet pet sib ano UM bere or eese QUARO E pre serena Een nen padis abas condados eteen estis
4. 16 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Disjuntor MITSUBISHI a SF6 Tipo Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 101 300 SFM 50A 17 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Disjuntor MITSUBISHI a SF6 Tipos 120 SFL 20 e 120 SFM 40 18 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Disjuntor a ar comprimido Brown Boveri Tipos DHVF E DCVF 19 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Disjuntor a ar comprimido GE ATB 345 kV 20 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Disjuntores a ar comprimido Delle PK4 PK6 e PK8 21 Furnas Centrais El tricas S A 2002 Manual T cnico de Campo Disjuntores a SF6 Merlin Gerin Tipo FA 22 Jan Axelson Parallel Port Complete Programming Interfacing amp Using PC s Parallel Printer Port 2000 23 Dale Roberts Direct Port O and Windows NT 1996 24 Intel 80x86 Programmer s Reference Manual 25 Art Baker amp Jerry Lozano The Windows 200 Device Driver Book A guide for programmers Second Edition ed Microsoft 26 Microsoft Corporation Service Functions Online http msdn microsoft com en us library ms685942 VS 85 aspx 27 Microsoft Corporation Process and Thread Functions Online http msdn micr
5. uma maior agilidade e confiabilidade ao processo Os trechos do c digo a destacar s o e Comunica o com o driver via fun es da do Windows e Configura o da prioridade Tempo Real para o processo e Escrita e leitura na porta 4 2 3 1 Comunica o com o driver via rotinas da do Windows Uma vez compilado o arquivo IMTD24 S YS necess rio carreg lo na mem ria para que o mesmo configure o CPL do processo do aplicativo para 0 As rotinas de manipula o do driver s o mostradas a seguir 26 Informa es completas sobre estas rotinas podem ser encontradas no MSDN da Microsoft CreateFile uma fun o utilizada para manipular dispositivos de I O criar ou abrir sejam eles arquivos diret rios pipes drivers etc A fun o retorna um handle para acessar o dispositivo que neste caso o arquivo IMTD24 S YS HANDLE CreateFile LPCTSTR lpFileName Nome do driver DWORD dwDesiredAccess Leitura escrita ou ambos DWORD dwSharedMod Compartilhamento LPSECURITY ATTRIBUTES lpSecurityAttributess Atributos de seguran a DWORD dwCreationDisposition Modo de criac o abertura DWORD dwFlagsAndAttributes Atributos do arquivo oculto sistema etc HANDLE hTemplateFile Atributos adicionais OpenSCManager Open Service Control Manager Estabelece a conex o com o gerenciador de controle de servi os da m quina Se a fun o tiver sucesso retorna um handle
6. CP04 FASE A 7 09 47 54 BOB FECHAMENTO BOB ABERTURA Divis o ms 20 P gina atual 1 Energizado pelo canal 21 Gr fico atual ms 0 100 N mero de p ginas 10 Tempo do teste ms 1000 Figura 5 8 Gr fico do ensaio Caso o usu rio queira poss vel tanto salvar o ensaio em arquivos quanto imprimir o relat rio do mesmo para guardar na pasta do equipamento como hist rico da manuten o A Figura 5 9 mostra o relat rio completo do ensaio do disjuntor com valores fict cios Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Medi o de tempos em disjuntores Furnas Centrais El tricas S A Dados do Disjuntor Local USFU O Localiza o UG 05 Fabricante Brown Boveri Num S rie 111111 XXXX Tipo DHVF Dados do teste Nome do teste Fechamento simples Motivo do teste MANUTENCAO PREVENTIVA Data do teste 22 10 2009 gr fico do teste 01 CP 01 FASE A 75 96 02 CP 02 FASE A 03 CP 03 FASE A 04 CP 03 FASE A Jo os o Do os To io o n o o o e Ep q o o o 1s D o o o 21 FECHAMENTO cdJo p 22 ABERTURA _ a o u Io Valor atual ms 73 6 Divis
7. Ricardo Tozzi de Lima Ke386QueryIoAccessMap copia o IOPM atual da TSS para um buffer passado como par metro BOOL Ke386QueryIoA ccessMap Int nFunction Deve ser 1 0 preenche todo IOPM com 1 negando o acesso LPVOID lpBuffer Ponteiro para o buffer que receber os dados Ke386IoSetAccessProcess habilita ou desabilita um processo de utilizar as portas Se par metro nAccessRights for 0 o IOPM Offset aponta para al m do final da TSS desabilitando o uso dos valores copiados do array Sendo 1 o offset aponta para 0x88 e os direitos de acesso s o obedecidos BOOL Ke386SetloAccessProcess PEPROCESS pCurrentProcess Ponteiro para o processo corrente retornado pela fun o PsGetCurrentProcess int nAccessRights 1 garante acesso 0 nega o direito de acesso 5 Assim estas tr s fun es para uso em device drivers s o um meio de se modificar a prote o implementada pelas plataformas NT e permitir que um processo rodando em modo usu rio tenha direitos de acesso ao hardware da m quina O papel do driver fazer com que estas rotinas sejam executadas liberando assim o acesso ao programa que o chamou Uma vez que o ponteiro para o in cio do IOPM foi configurado a apontar para 0x88 e o mapa de bits foi carregado corretamente o driver pode ser finalizado e o programa que o carregou continua tendo seu acesso liberado s instru es de baixo n vel que rodam em kernel mode Outras dua
8. o 13 Basicamente dois tipos de par metros s o considerados e Fixos e Din micos 2 4 1 Par metros fixos Os par metros fixos como o pr prio nome indica s o par metros que n o s o frequentemente modificados Um exemplo disso s o as configura es dos instantes ideais de opera o dos controladores em cada fase onde o tempo de abertura e fechamento dos contatos do disjuntor dever o ser conhecidos e altamente confi veis n o podendo variar mais que 1 milissegundo A configura o destes par metros depende do tipo de carga chaveada ou seja em que momento o controlador deve emitir o sinal de comando ao disjuntor para que o mesmo feche ou abra Dois exemplos de utiliza o de controladores para chaveamentos especiais s o demonstrados a seguir Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 31 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima a Abertura controlada para bancos de reatores A possibilidade de ocorr ncia de surtos de tens o em aberturas de bancos de reatores tem sido estudada exaustivamente nos ltimos anos por v rios grupos de estudos da rea A ocorr ncia de sobretens es pode ser causada tanto como resultado de excessivas correntes de chopping pelo disjuntor quanto pelas reigni es ocorridas durante a opera o de abertura Acredita se que as sobretens es ocasion
9. podem ser visualizados no cap tulo 6 A dificuldade de implementar sistemas de tempo real nos sistemas operacionais Windows deu in cio ao desenvolvimento de um novo circuito medidor para a IMTD24 Neste circuito um microcontrolador PIC16F8774 realiza o ensaio grava as leituras em uma mem ria RAM est tica somente depois do ensaio envia os dados ao PC para que o software monte o gr fico do teste e permita ao usu rio verificar a condi o dos contatos do disjuntor ensaiado Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 98 Outro circuito foi desenvolvido para permitir a medi o dos tempos de opera o de contatos auxiliares sem que haja a necessidade de desconex o dos links que os interligam aos contatos principais do disjuntor Com esta nova metodologia o tempo total gasto para realizar o ensaio fica bastante reduzido quando comparado ao projeto original O projeto final do desenvolvimento da aplica o apresentada neste trabalho juntamente com as novas implementa es que est o sendo desenvolvidas tem um valor real em torno de 10 a 20 do custo dos equipamentos similares dispon veis no mercado Tomando por base que a empresa FURNAS possui hoje 46 subesta es e 14 usinas e cada uma destas entidades necessita de pelo menos 1 ensaiador de tempos de disjuntores
10. THREAD PRIORITY BELOW NORMAL 9 1 1 Tabela 4 5 Tabela de prioridades da plataforma NT Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 74 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima No software desenvolvido aqui apresentado utilizou se o n vel de maior prioridade REALTIME PRIORITY CLASS THREAD PRIORITY TIME CRITICAL 31 no momento do ensaio no disjuntor de modo a garantir a melhor exatid o poss vel na obten o das leituras 4 2 3 2 4 Escalonamento Round Robin O escalonamento Round Robin possui um algoritmo implementado para agendar o uso do CPU a cada processo que aguarda na fila de execu o um dos algoritmos mais simples antigos f ceis de implementar e mais amplamente utilizados A cada processo atribu do um intervalo de tempo chamado de time slice ou quantum tempo este em que o processo estar sendo executado pelo processador Terminado o quantum h uma preemp o do processo atual para que o pr ximo da fila ganhe o processador e este processo suspenso vai para final da fila aguardando sua pr xima vez de ganhar o processamento 29 O escalonamento Round Robin implicitamente sup e que todo processo igualmente importante mas os Sistemas Operacionais definem prioridades diferentes dependendo da import ncia de cada tarefa agrupando v rios tipos de processamentos em
11. o desta medida de tempo h no mercado alguns equipamentos projetados para esta tarefa Seus custos s o altos e a assist ncia t cnica prestada pelos representantes muitas vezes n o atende por completo as necessidades dos clientes Pensando nisso a empresa FURNAS Centrais El tricas S A empresa de energia do Sistema ELETROBRAS resolveu desenvolver seu pr prio equipamento para realizar o ensaio de medi o dos tempos de opera o dos seus disjuntores A este equipamento foi dado o nome de IMTD24 Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais onde 20 canais monitoram o estado dos contatos do disjuntor e 4 canais o estado das bobinas de acionamento Esta disserta o tem o prop sito de apresentar os passos do desenvolvimento de um software para Microsoft Windows capaz de se comunicar com IMTD24 pela porta paralela do computador Ser mostrado tamb m o estado atual do hardwarelsoftware e as novas implementa es que est o sendo desenvolvidas Palavras chave Disjuntores Interface IMTD24 Microsoft Windows tempos de opera o de disjuntores Alta Tens o usinas subesta es Abstract The high voltage circuit breakers are protective devices of extreme importance in electrical circuits of power plants substations and industries In the presence of failures they must operate in due time to protect equipment and transmission lines within its area of operation Among the tests carried out p
12. o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 58 e Desenvolvimento de um driver IMTD24 SYS para permitir o programa se comunicar com a IMTD24 crit rio necess rio nas plataformas NT para ganhar acesso s portas rodando aplicativos em modo usu rio e Escrita do c digo do projeto e Testes realizados para verificar a efic cia do software descrito no cap tulo 6 4 2 1 Comunica o pela porta paralela A porta paralela presente nos computadores uma interface de comunica o entre o PC e dispositivos externos Neste trabalho a comunica o entre o aplicativo desenvolvido e a IMTD24 realizada atrav s desta porta pois a Interface foi originalmente implementada para comunica o por esta via A porta paralela possui diferentes modos de trabalho podendo ser configurada para transmiss o uni ou bidirecional possui endere os na BIOS e no espa o de I O permitindo a manipula o de seus registradores Estes conceitos s o comentados nos t picos a seguir 4 2 1 1 Modos de transmiss o da porta paralela Quanto aos modos de transmiss o a porta paralela pode ser configurada para transmiss o unidirecional e bidirecional 22 Transmiss o unidirecional e A porta configurada como SPP Standard Parallel Port com uma taxa m xima de transmiss o de 150kB s e comunica o com o processador
13. podem agora ser realizadas com sucesso O cap tulo 5 apresenta a metodologia do ensaio de medi o de tempos de opera o dos disjuntores de alta tens o pelo uso da aplica o desenvolvida Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima mente que se abre a uma nova id ia jamais voltar ao seu tamanho original Albert Einstein Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 77 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 78 5 Metodologia do ensaio usando a aplica o desenvolvida Este cap tulo apresenta a metodologia da medi o dos tempos de opera o dos disjuntores de alta tens o atrav s do uso do software desenvolvido para se comunicar com a interface IMTD24 5 1 Apresenta o A Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais IMTD24 mostrada na Figura 5 1 INTERFACE PARA MEDIR TEMPOS DE DISJUNTORES H Medi o de contatos Medi o de bobinas e rel s Figura 5 1 Interface para Medir Tempos de Disjuntores de 24 canais IMTD24 Conforme mostrado este equipamento tem a capacidade de ensaiar 20 contatos principais e auxiliares fechamento e ou abertura e 4 bobinas ou rel s auxiliares A
14. As caracter sticas que podem ser levantadas neste ensaio s o e Perdas totais em mVA e Perdas ativas em mW e Fator de pot ncia e ngulo das perdas diel tricas e Capacit ncia entre elementos condutores e Capacit ncia entre condutores e terra Um sistema de isola o ideal comporta se como um capacitor sem perdas onde ligado a uma fonte alternada percorrido por uma corrente de carga Ic adiantada da tens o em 90 n o havendo a presen a de correntes resistivas Ir Por outro lado em um sistema de isola o real a corrente resistiva tamb m est presente Esta corrente est em fase com a tens o aplicada originando fuga de pot ncia e causando assim aquecimento pelo efeito joule O sistema demonstrado na Figura 3 1 a representa o de um sistema real submetido a uma tens o alternada Em condi es ideais de isola o Ig seria nulo e consequentemente a rela o Ir Ic 0 Na pr tica Ir n o nulo portanto a rela o Ir Ic aparece em diferentes valores de acordo com a qualidade da isola o Esta grandeza Ip Ic denominada Fator de Perdas Diel tricas ou Fator de Dissipa o 15 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 41 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima IR E Figura 3 1 Representa o de um sistema de isola o real Da representa o acima o
15. Efeito do resistor de abertura na redu o da TRT Falta terminal Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Os cabos das linhas conectadas ao barramento em falta j s o por si um fator importante no amortecimento j que s o considerados como resist ncias no intervalo de tempo entre a abertura e a falta 6 2 Resistores de fechamento para chavear bancos de capacitores Utilizados para limitar as correntes de alta frequ ncia decorrentes do fechamento de bancos de capacitores em manobra isolada com valores t picos de 100 200 Q 6 3 Resistores de abertura para redu o de TRT na abertura de correntes capacitivas Para este tipo de aplica o muitas vezes as concession rias exigem do fabricante que seu disjuntor seja capaz de abrir circuitos de bancos de capacitores ou linhas a vazio sem que haja reacendimento durante a ocorr ncia de uma sobretens o da ordem de 1 5 pu 6 Se o disjuntor n o possuir capacidades equivalentes o fabricante pode optar por aumentar a quantidade de c maras interruptoras ou adicionar resistores de abertura ao equipamento cujo valor t pico da ordem de 100 Durante a inser o dos resistores de abertura o banco de capacitores ou linha a vazio descarrega parte da energia acumulada garantindo a redu o da TRT como mos
16. PVO A grande quantidade de leo utilizada nos disjuntores a GVO requer do t cnico uma manuten o peri dica realizando a filtragem devido carboniza o gerada durante as interrup es de corrente Por causa disso os fabricantes come aram a pesquisar uma forma de utilizar menos leo no equipamento Essas pesquisas resultaram em avan os que trouxeram grandes modifica es tais como redu o da quantidade de leo utilizado melhoramento das caracter sticas diel tricas e melhoramento do desempenho desses novos disjuntores chamados disjuntores a Pequeno Volume de leo Figura 2 6 15 Figura 2 6 Disjuntor a pequeno volume de leo AMA s f da AAA bi ASA DADAS w da 1 Respirador 2 Buj o 3 Cabe ote 4 Terminal superior 5 Flange 6 C mara de extin o 7 C mara de interrup o 8 Contato m vel 9 Guia da haste do contato m vel 10 Haste de acionamento do contato m vel 11 Isolador suporte 12 Flange 13 Eixo de acoplamento do mecanismo de opera o 14 Mecanismo de opera o 15 Terminal inferior 16 Suporte da c mara de extin o 17 Flange intermedi rio 18 V lvula de al vio Figura 2 7 Corte disjuntor PVO Alta tens o ASEA HLC ABB Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Fede
17. Veja na Figura 2 2 Interruptores Mecanismos Tanque desaterrado Tanque aterrado Figura 2 2 Representa o de disjuntores a leo com live tank e dead tank Dependendo da classe de tens o na qual o disjuntor instalado definem se a quantidade de interruptores instalados no equipamento A Figura 2 3 demonstra quatro tipos de disjuntores a leo live tank com um nico interruptor dead tank com dois interruptores live tank com quatro interruptores e dead tank tamb m com quatro interruptores respectivamente Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 14 a Tanque desaterrado com 1 interruptor b Tanque aterrado com 2 interruptores c Tanque desaterrado com 4 interruptores d Tanque aterrado com 4 interruptores a I Interruptores II Mecanismos III Transformadores de Corrente d Figura 2 3 Tipos de disjuntores a leo mineral live tank e dead tank Para extinguir o arco el trico em disjuntores a leo dois tipos de c maras s o empregadas c maras de sopro transversal cross blast e c maras de sopro axial axial blast mostradas na Figura 2 4 dA Um A a b a C mara de extin o de sopro transversal b C mara de extin o de sopro axial Figura 2 4 Tipos de c maras de extin o de
18. e Dao ECP 8 6 XB Dao 9 7 Dado Tabela 4 2 Registrador de dados da porta paralela Offset IN OUT Fun o do bit 9 Reservado Reservado nt Registrador Base 1 de Status Tabela 4 3 Registrador de Status da porta paralela Offset INOUT Fun o do bit eU mx ae Auto Linefeed Burro EUR OUT de Controle 4 Habilita IRQ via Ack Line 5 Habilita modo bidirecional 6 Ni ousdo 7 N ousado Tabela 4 4 Registrador de Controle da porta paralela Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 61 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 4 2 1 4 Comunica o entre software e hardware IMTD24 atrav s da porta paralela comunica o entre o software e o hardware realizada pela porta paralela no modo SPP Standard Parallel Port A porta no endere o 0x378 foi utilizada para habilitar os canais da IMTD24 em que deseja se realizar a leitura e em 0x379 receber a condi o do estado de cada canal habilitado A Figura 4 2 demonstra o circuito simplificado das entradas e sa das da IMTD24 A filosofia de funcionamento da IMTD24 se d da seguinte maneira Uma base de tempo de 10 kHz conectada ao pino 15 da porta para a realiza o da verifica o do estado dos
19. e Ensaios de suportabilidade dos componentes isolantes principais tens o de freq ncia industrial e Ensaios de isola o e capacit ncia e Ensaios de press o e Ensaios nos reservat rios de ar comprimido e Ensaios de estanqueidade e Ensaios nos resistores aquecedores e bobinas e Ensaios nos circuitos auxiliares e de controle e Ensaios de opera o mec nica e Ensaios dos sistemas de armazenagem de energia e Ensaios de resist ncia de contatos e Ensaios de emiss o de corona Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 40 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima e Ensaios dos tempos de opera o no fechamento e abertura sendo este o foco principal deste trabalho 3 5 Metodologia de alguns ensaios em disjuntores Alguns ensaios de rotina aplicados a disjuntores de alta tens o s o demonstrados nos t picos seguintes 3 5 1 Ensaio de isola o medi o do fator de pot ncia O objetivo deste ensaio verificar a qualidade da isola o diel trica do disjuntor analisando suas perdas em joule ocasionadas por correntes de fuga nas porcelanas e varetas de acionamento quando presentes Agentes como umidade impurezas sujeiras efeito corona entre outros contribuem para o aumento da corrente de fuga causando assim a redu o da rigidez diel trica do equipamento
20. e THREAD PRIORITY ABOVE NORMAL e THREAD PRIORITY HIGHEST e THREAD PRIORITY TIME CRITICAL Todos os threads s o criados usando n vel prioridade THREAD PRIORITY NORMAL 28 Ap s criar um thread poss vel modificar seu n vel de prioridade utilizando a fun o SetThreadPriority 4 2 3 2 3 Prioridade base A classe de prioridades do processo e o n vel de prioridade do thread s o combinados para formar a prioridade base de cada thread A Tabela 4 5 lista todas as prioridades bases poss veis de serem implementadas no NT Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 73 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Classe de prioridades do processo N vel de prioridade do thread oe IDLE PRIORITY CLASS BELOW NORMAL PRIORITY CLASS NORMAL PRIORITY CLASS ABOVE NORMAL PRIORITY CLASS HIGH PRIORITY CLASS REALTIME PRIORITY CLASS THREAD PRIORITY HIGHEST THREAD PRIORITY TIME CRITICAL THREAD PRIORITY IDLE THREAD PRIORITY LOWEST THREAD PRIORITY BELOW NORMAL THREAD PRIORITY NORMAL THREAD PRIORITY ABOVE NORMAL THREAD PRIORITY HIGHEST THREAD PRIORITY TIME CRITICAL THREAD PRIORITY IDLE THREAD PRIORITY LOWEST THREAD PRIORITY BELOW NORMAL THREAD PRIORITY NORMAL THREAD PRIORITY ABOVE NORMAL THREAD PRIORITY HIGHEST THREAD PRIORITY TIME CRITICAL THREAD PRIORITY IDLE THREAD PRIORITY LOWEST
21. o atende por completo as necessidades totais da empresa cliente O prop sito desta disserta o foi demonstrar o desenvolvimento de um aplicativo com a finalidade de medir com efici ncia tempos de opera o de disjuntores de alta tens o Este aplicativo utiliza a IMTD24 Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais como meio de conex o para os contatos e bobinas dos disjuntores A IMTD24 foi desenvolvida pela empresa de energia el trica FURNAS Centrais El tricas S A nos anos 90 de modo a suprir a car ncia por bons oscil grafos da poca No modo original o software se comunica com a IMTD24 via porta paralela Nas plataformas NT o acesso ao hardware negado para aplica es rodando em modo usu rio mostrado no t pico 4 2 2 1 por isso foi escrito um driver IMTD24 S YS para dar ao aplicativo o direito de executar as instru es IN e OUT fun es inp e outp da linguagem na porta Uma vez que o software ganhou acesso porta paralela implementou se um n vel de prioridade Tempo Real ao seu processo para que as instru es IN e OUT pudessem ser executadas no momento exato em que o programa necessitasse Depois a aplica o foi submetida a ensaios de modo a verificar sua efic cia em medir tempos de opera o de disjuntores Para o ensaio utilizou se o sistema microprocessado Doble mod F2253 para gerar n veis de tens o durante intervalos de tempos precisos Os resultados obtidos nos ensaios
22. 24 canais a cada 100 microssegundos Os pinos D0 D5 da porta 0x378 habilitam um grupo de quatro canais por vez de modo a verificar seu estado no momento desejado Por exemplo configurar o pino 2 DO em 0 habilita os canais 01 02 03 e 04 o pino 3 D1 em O habilita 05 06 07 e 08 e assim por diante Para desabilitar os outros grupos de canais coloca se 1 no pino correspondente As entradas marcadas como Canal xx est o conectadas fisicamente aos contatos e bobinas do disjuntor Os canais 01 a 20 monitoram a condi o dos contatos do disjuntor e os canais 21 a 24 monitoram os estados das bobinas de acionamento Contatos fechados e bobinas energizadas colocam as sa das referentes em n vel baixo Ao habilitar um grupo de canais poss vel capturar seus estados nos pinos 54 57 da porta 0x379 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 62 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 10kQ 10 0 10 10 Cani 1 cago gt gt Cangl 04 34 Cangl 05 o caas 1 Cani07 Cangl 08 Canal 09 Canal 10 Canal 11 l 12 T gt Canal 13 Canal 14 ll 15 16 ll 0 1 17 18 Ill gt Canal 19 Canal 20 Iil Canal 21 Canal 22 liil gt Canal 23 gt Canal 2
23. 3 17 Cpr 0 265 x I4 3 18 3 5 3 Ensaio de resist ncia de contatos Este ensaio realizado com o disjuntor fechado desenergizado e isolado de outros circuitos O prop sito do ensaio verificar se as resist ncias de cada contato c mara link e a resist ncia total por fase est o dentro dos limites especificados pelo fabricante Para disjuntores com muitos contatos muitas vezes os t cnicos envolvidos no ensaio realizam uma medi o por c mara ao inv s de realiz la por contato de modo a reduzir o tempo total gasto na medi o Se o valor encontrado no teste estiver dentro dos limites esperados para a c mara pode se dizer que as resist ncias dos contatos individualmente atendem aos valores esperados Havendo uma varia o grande realiza se o ensaio em cada contato dessa c mara individualmente Os valores de resist ncias de contatos de disjuntores de alta tens o variam entre modelos mas s o esperados geralmente em uQ A Tabela 3 1 demonstra valores t picos de resist ncias de contatos de alguns modelos de disjuntores 16 17 18 19 20 Os valores demonstrados s o esperados para cada contato individualmente Para se obter o valor total por fase deve ser levada em conta a somat ria das resist ncias de todos os contatos associadas s resist ncias dos links de interliga o dos p los Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o
24. 46 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 47 Valores t picos de resist ncia de contatos de disjuntores de Alta Tens o PK4 PK6 PK8 Tabela 3 1 Valores t picos de resist ncia de contatos de disjuntores de alta tens o Para se medir a resist ncia dos contatos de um disjuntor utiliza se equipamentos trabalhando com o princ pio da Lei de Ohm onde injetando uma corrente el trica conhecida mede se a queda de tens o em cima do contato do disjuntor A resist ncia pode ent o ser V encontrada atrav s de um c lculo simples R T V medido Microohm metro Figura 3 4 Medi o de resist ncia de contatos em disjuntores de alta tens o O exemplo demonstrado na Figura 3 4 utiliza um Microom metro aplicando 300 A Com a queda de tens o medida sobre o contato do disjuntor calcula se a resist ncia hmica em uQ Supondo V 0 0225 Volts tem se 1 3 19 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima _ 0 0225 ER 3 20 R 75 uQ 3 21 3 5 4 Ensaio de estanqueidade do SF Estanqueidade um neologismo que significa estanque herm tico sem vazamento ou seja a defini o dada a um produto que est isento de furos trincas ou porosidades que possam deixar sa
25. BOBINA T RETARDO T HAMEN lt gt FECHAMENTO DO CONTATO DO DISJUNTOR TRETARDO T FECHAMENTO e V CAPACITOR Lo Figura 2 21 Exemplo monof sico de fechamento de banco de capacitores utilizando controlador de fechamento 2 4 2 Par metros din micos Os par metros din micos s o aqueles levados em conta a cada comando e Press o do comando hidr ulico do disjuntor e Tens o de comando nas bobinas e Tempos m dios de comandos ou ltimos tempos de opera o e Temperatura Esses par metros afetam a velocidade da opera o do disjuntor portanto devem ser configurados criteriosamente A Figura 2 22 uma tela do software de um determinado controlador Nesta tela poss vel analisar os par metros din micos comentados acima Alguns par metros s o obtidos por sensores instalados no disjuntor outros s o configurados manualmente Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Manowatipol Manovatipo2 OpsoniManova Parametrismcroraz Funzioni inch Paramati proces Tabele 104 Compensazione GEP b C 00 oo o oo oo joo oo pes pes pe pa ps Rs fo fa EIE 2 os os oo fio pas
26. DURA O DE 10 CICLOS esee 88 TABELA 6 4 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 20 CICLOS essere 88 TABELA 6 5 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 30 CICLOS eeesseeeeeeeeeeennnenene 88 TABELA 6 6 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 40 CICLOS eeeeeeeeeeeeeneeenennennne 89 TABELA 6 7 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 50 CICLOS eese 89 TABELA 6 8 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 55 CICLOS essere 89 VI Lista de Figuras FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU FIGU RA 1 1 OSCIL GRAFO DE PAPEL YOKOGAW A MOD 2932 4 RA 2 1 CLASSIFICA O DOS DISJUNTORES sten ense nnns 10 RA 2 2 REPRESENTA O DE DISJUNTORES A LEO COM LIVE TANK E DEAD TANK eere 13 RA 2 3 TIPOS DE DISJUNTORES A LEO MINERAL LIVE TANK E DEAD TANK eere enne 14 RA 2 4 TIPOS DE C MARAS DE EXTIN O DE DISJUNTORES A LEO esee ener nnns 14 RA 2 5 CORTE DE UM P LO DE DISJUNTOR GVO GE FK 145 37000 GENERAL ELECTRIC 15 RA 2 6 DISJUNTOR A PEQUENO VOLUME DE LEO cec
27. Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 67 Em NT a rea reservada para o vai do endere o 0x88 at 0x2088 Modificar o offset para apontar para a posi o 0x88 n o resolve pois o offset real carregado da estrutura do processo que ganha o controle Utilizando um debugger poss vel verificar um bloco contendo OxFF s desde 0x88 at o final da TSS e verificar o valor do IOPM Offset conforme Figura 4 6 Estes valores de OxFF s demonstram inicialmente que o acesso a todas as portas est o negadas ao processo corrente TSS FF FF FF FF NT s IOPM 0x2088 Figura 4 6 Visualiza o da TSS atrav s de um debugger A maneira de resolver este problema utilizar algumas fung es de device drivers que se encarregam do trabalho de fazer com que o IOPM offset aponte para o endere o 0x88 e carregar um array de bits representando o mapeamento das portas e Ke386SetloAccessMap e Ke386QueryloAccessMap e Ke366IoSetAccessProcess Ke386SetloAccessMap faz a c pia do array de bits que representam as 65536 portas para o offset 0x88 da TSS BOOL Ke386SetIoAccessMap Int nFunction Deve ser 1 0 preenche todo IOPM com 1 negando o acesso LPVOID IpBuffer Ponteiro para o mapa de bits Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o
28. MM leo de B transformador MU ice a ue DES EE dicas eae 80 24 60 40 Rigidez diel trica kV pico 20 kV Press o em atm Figura 2 10 Compara o de rigidez diel trica entre leo mineral ar e g s SF6 2 2 5 3 Disjuntores a SF de dupla press o Estes fazem parte da 1 gera o de disjuntores a g s SFs Incorporam em seu interior dois circuitos com press es distintas Um circuito com alta press o 20 bar e outro com baixa press o 2 5 bar Esta diferen a de press o necess ria para que haja fluxo de g s do circuito de alta press o para o de baixa passando por entre os contatos do disjuntor Atrav s das v lvulas de descarga o g s injetado em um reservat rio intermedi rio de press o extinguindo o arco el trico Figura 2 11 Quem injeta o g s s o os pr prios mecanismos de transmiss o do disjuntor que se movimentam no momento da opera o Ap s a abertura dos contatos o g s descarregado para o circuito de baixa press o e assim bombeado de volta ao circuito de alta press o por meio de um compressor Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Neste tipo de disjuntores tamb m s o necess rios o uso de resistores de aquecimento em seus reservat rios de
29. Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 2 2 7 Conclus es sobre as t cnicas de extin o de arco na alta tens o Cada t cnica de extin o de arco el trico empregada em disjuntores tem suas vantagens e desvantagens cabe ao respons vel pelo projeto de uma determinada obra fazer a correta escolha do equipamento que melhor se adapte ao circuito Dentre os fatores a serem observados est o Escolher o equipamento correto de modo que ofere a maior seguran a ao pessoal e ao pr prio equipamento Escolher um equipamento que exija a menor manuten o poss vel O equipamento deve possuir uma margem de toler ncia em sua configura o de modo a suportar futuras amplia es nas cargas a serem interrompidas pelo mesmo Com rela o s t cnicas de extin o as seguintes compara es podem ser verificadas Disjuntores a ar comprimido e leo mineral praticamente j n o s o mais fabricados por utilizarem t cnicas j ultrapassadas quando comparados aos disjuntores a SFg e a v cuo mas ainda est o em uso nas instala es onde foram instalados no passado Enquanto suas vidas teis estiverem vigentes e suas capacidades de interrup o dentro dos n veis de pot ncia presentes nos seus circuitos provavelmente n o devem ser substitu dos j que a troca desses equipamentos apresenta alto custo
30. Termografia Infravermelha opera na faixa do infravermelho com comprimentos de onda mais longos que a radia o vis vel e Ambas formam respectivamente o limite inferior e superior da faixa vis vel ao olho humano O espectro vis vel a por o do espectro eletromagn tico composto por f tons cuja radia o pode ser percebida na forma de luz pelo olho humano Esta faixa situa se entre a radia o Infravermelha e Ultravioleta no comprimento de onda entre 400 e 750 nm conforme mostrado na Figura 3 8 RADIA O PTICA RADIA O T RMICA Raios X Vis vel Raios Gama UV infravermelho Microondas R dio 10 10 1 10 10 10 10 10 10 107 um RADIA O INFRAVERMELHA A B E sw um Mum 24 28 315 4 75 14 3 58 14 10 UV C UV B UV A VIS IR A IR B IR C Figura 3 8 Espectro eletromagn tico Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 52 Breves considera es sobre as duas t cnicas s o relatadas aqui e Termografia Infravermelha est em uso no Sistema El trico h mais de tr s d cadas e A detec o de corona por Ultravioleta uma t cnica relativamente nova e seus resultados no setor el trico v m crescendo com o aumento de estudos e pesquisas demonstrando suas possibilidades e O uso combinado dessas duas tecnolo
31. alta press o com a finalidade de reduzir o risco de liquefa o do g s quando submetidos a baixas temperaturas 5 Por causa de sua constru o complexa dois circuitos de press o o uso de compressor auxiliar e resistores de aquecimento praticamente n o s o mais fabricados nos dias de hoje dando lugar segunda gera o de disjuntores a SFs os disjuntores de press o nica 1 Unidade de interrup o 2 Capacitor de equaliza o 3 Cabe ote de distribui o 4 Reservat rio intermedi rio de SF6 em alta press o 5 V lvula de sopro 6 Mola de desligamento 7 Barra isolante RS c fi3 2424242444A4 Figura 2 11 Corte da unidade de interrup o de um disjuntor SF de press o dupla Siemens 2 2 5 4 Disjuntores a SF de press o nica Esta a 2 gera o de disjuntores a SF e tiveram o in cio do seu desenvolvimento em fins dos anos 60 com o intuito de simplificar o sistema de dupla press o Nesses disjuntores o g s est pressurizado a uma press o nica dentro de um sistema fechado 6 a 8 bar 8 A diferen a de press o necess ria para que ocorra o fluxo de g s conseguida criando se uma sobrepress o transit ria no momento da abertura dos contatos por meio de um pist o ligado haste do contato m vel que ao movimentar se comprime o g s dentro de uma c mara 5 O completo funcionamento da t cnica de extin o descrito a seguir Com o disjuntor na
32. assim perder leituras e Se outro processo de mesma prioridade estiver rodando em paralelo com o software aqui apresentado o algoritmo de escalonamento do processador deve trat los de forma igual executando cada um durante seu quantum permitido colocando o depois no final da fila de modo a processar o pr ximo Mesmo com estes dois problemas poss vel notar nas leituras obtidas que o erro m ximo foi de 200 microssegundos Este erro muito pequeno quando comparado com as toler ncias dos tempos de opera o dos disjuntores n o gerando incertezas no ensaio importante observar que at 30 ciclos n o houve nenhuma varia o nas leituras e geralmente os tempos de opera o dos disjuntores de alta tens o est o bem abaixo de 30 ciclos Na verdade os tempos de abertura e fechamento da maioria dos disjuntores est o abaixo de 100 milissegundos Uma tima alternativa para colher as leituras com 100 de efici ncia implementar um hardware com sistema microcontrolado dedicado a esta tarefa Como o processamento dos microcontroladores monotarefa poss vel fazer com que as instru es de leitura e escrita sejam realizadas exatamente quando necess rias O cap tulo 7 demonstra esta alternativa e tamb m outras novas implementa es que est o sendo desenvolvidas para melhorar o modo de medir tempos de opera o dos disjuntores de FURNAS Centrais El tricas S A Desenvolvimento de Software para Medi o do
33. classes de prioridades conforme mostrado na Figura 4 8 Por exemplo aplicativos que gerenciam dados de I O devem ser tratados com uma prioridade maior do que um gerenciador de email que pode realizar seu trabalho em segundo plano Processos execut veis Classes A R A 1 Maior prioridade igrioriiade 4 00 00 Menor prioridade Figura 4 8 Algoritmo de escalonamento Round Robin com 4 classes No exemplo mostrado acima os processos da classe de prioridade 3 ganham o tempo de processamento somente quando os processos da classe 4 forem terminados e assim sucessivamente Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 75 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 76 A Figura 4 9 demonstra o modo de implementa o do escalonamento Round Robin Quando o quantum de terminar Pl ganha o controle depois P2 at que todos os processos sejam executados Ap s um ciclo de processamento volta a ganhar o processador caso ainda n o tenha sido terminado Processo que recebe a CPU Figura 4 9 Escalonamento Round Robin 4 2 3 3 Escrita e leitura na porta Ap s escrever o driver IMTD24 SYS o qual garante o acesso do aplicativo s instru es de I O e dar ao processo a prioridade m xima no sistema a escrita e leitura na porta paralela
34. diagn stico peri dico do equipamento Quando o fabricante dimensiona certo tipo de disjuntor a ser aplicado em determinado circuito ele tamb m especifica os resistores do circuito auxiliar quando necess rios no projeto de modo a realizar tarefas como reduzir as taxas de TRT A altera o do valor desses resistores pode comprometer o perfeito funcionamento do disjuntor no circuito Assim deve se verificar via medi o quais s o os valores das pastilhas que comp em cada resistor Alguns disjuntores como por exemplo os modelos DCVF e DHVF da Brown Boveri permitem acesso direto ao circuito resistivo para a medi o dos resistores sem a necessidade de desmontar o equipamento enquanto que em outros modelos somente se consegue medir o valor desses resistores quando o disjuntor estiver aberto para manuten o A Figura 3 6 demonstra um modelo de disjuntor cujas resist ncias do circuito dos contatos auxiliares n o podem ser medidas sem desmontar a c mara do circuito de comando auxiliar O fato dos contatos auxiliares sempre estarem abertos somente s o fechados no momento dos comandos voltando a serem abertos logo ap s n o permite acesso s extremidades das resist ncias Na Figura 3 7 demonstrado um modelo de disjuntor onde poss vel medir estas resist ncias sem a necessidade de desmontar partes do equipamento Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de
35. e Neuza pelos ensinamentos dedica o esfor os e por tudo que me ensinaram e o quanto me incentivaram para que eu pudesse chegar at aqui A minha esposa Telma pelo apoio compreens o e paci ncia durante todo este tempo Aos meus filhos Gabriel e Elias presentes de Deus na minha vida A Deus pois sem ele nada seria poss vel Agradecimentos Ao Prof Dr Manuel Lu s Barreira Martinez pelos ensinamentos e orienta o pela sua amizade e por tudo em que me ajudou permitindo me realizar um bom trabalho Ao superintendente da EM O Eng Ricardo Medeiros o qual possibilitou esta conquista dando me a oportunidade de cursar este mestrado Ao Gerente do Departamento CTE O Eng Luiz Antonio Gouv a de Albuquerque que sempre me incentivou e acreditou no meu trabalho Ao Gerente da Divis o LAME O Eng Juarez Neves Cardoso pela compreens o em me liberar do Laborat rio todos estes dias em que estive presente na UNIFEI Ao M Laerte dos Santos sem o qual esta conquista n o teria sido poss vel Aos companheiros do setor de Metrologia Eng Luiz Henrique Pereira Junqueira Marzano Carlos Lacerda Walter Venturini da Silva Maria do Carmo Faria e M Denize Azevedo da Silva Aos companheiros do setor de Desenvolvimento Eng Walter Latt Junior Eng Ulisses de Vasconcelos Ordones Marco Antonio Abi Ramia Roberto Obvioslo Carlos Augusto Pardini e rica Patr cia de Oliveira Silveira Ao Eng Adolfo Rib
36. feita por 8 bits sendo que entre perif ricos s o transmitidos 4 bits por vez Transmiss o bidirecional Para este modo de transmiss o h duas tecnologias empregadas e No modo EPP Enhanced Parallel Port ou porta paralela aprimorada a transmiss o conseguida com taxas bem mais elevadas podendo chegar a 2 MB s Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima no entanto um cabo especial necess rio A comunica o entre a porta e o processador via 32 bits e a comunica o entre perif ricos de 8 bits e No modo ECP Enhanced Capabilities Port a porta trabalha com as mesmas caracter sticas da EPP por m utilizando DMA Direct Memory Access Para tal existe um buffer FIFO de 16 bytes 4 2 1 2 Endere os da porta na mem ria Os endere os das portas paralelas presentes no computador n o s o fixos na verdade a BIOS tem um conjunto de instru es gravadas internamente para verificar a presen a destas descobrir seus endere os f sicos e gravar estas informa es em sua mem ria de dados 22 Quando o PC ligado uma rotina da BIOS verifica a exist ncia das portas nos endere os 0x3BC 0x378 e 0x278 respectivamente Para determinar a exist ncia destas a BIOS escreve um certo dado nestes endere os e tenta ler um valor de retorno Se obtiver sucess
37. grafos dispon veis no mercado A grande vantagem em desenvolver a pr pria tecnologia est no fato de n o ficar amarrado ao suporte externo o qual muitas vezes n o atendem por completo as necessidades da empresa Com isso pode se inserir modifica es e melhorias futuras bem como realizar manuten es dentro da pr pria empresa importante ressaltar que a abrang ncia desta disserta o est em apresentar o desenvolvimento de um software para ser utilizado com um hardware IMTD24 j implementado No entanto o conhecimento completo do circuito eletr nico da IMTD24 necess rio para se obter a comunica o entre as partes e por isso muitas vezes algumas caracter sticas deste equipamento s o demonstradas Dentre os principais aspectos motivadores para o desenvolvimento da aplica o est o e Tecnologia pr pria e Manuten o local e Possibilidade de implementar novas funcionalidades e Custos em torno de 10 a 20 em rela o a outros equipamentos dispon veis no mercado 4 2 Fases do desenvolvimento Tendo em vista que o hardware da aplica o j estava pronto este item do projeto pouco discutido neste trabalho sendo o foco principal o desenvolvimento de um aplicativo para se comunicar com a IMTD24 As fases principais do desenvolvimento do aplicativo s o e Estudo das entradas e sa das da IMTD24 para comunica o com o software atrav s da porta paralela Desenvolvimento de Software para Medi
38. hoje Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 19 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima SFs um g s n o t xico n o combust vel inodoro e extremamente est vel e inerte at temperaturas em torno de 5000 C devido sua estrutura molecular sim trica comportando se como um g s nobre Este g s possui peso espec fico de 6 14 g l em torno de cinco vezes mais pesado que o ar 1 2 g l Esta propriedade ligada ao fato de ser inodoro e incolor requer cuidados ao se trabalhar com grandes quantidades em instala es fechadas como por exemplo subesta es blindadas Caso ocorra vazamento num local assim o g s se acomoda em frestas e lugares baixos devido seu peso causando o deslocamento de todo o ar oxig nio podendo causar acidentes fatais por asfixia Outro aspecto importante a ser observado sua decomposi o perante descargas el tricas As descargas el tricas ocasionadas nos momentos das opera es tendem a decompor o g s SFs em intensidades proporcionais s energias geradas AE SF S 6 2 1 Quando a temperatura come a abaixar a rea o se d opostamente causando a recomposi o do g s A recomposi o n o completa pelo fato de haver rea es secund rias entre o g s decomposto e metais vaporizados oriundos dos contatos e outras partes do disjuntor Essas
39. inicial A t cnica que apresenta melhores resultados dentro da realidade dos circuitos de pot ncia de fato a extin o a v cuo por m os disjuntores s o ainda muito caros os n veis de tens o de trabalho ainda est o limitados m dia tens o Acredita se que em um futuro pr ximo esta t cnica deva estar altamente difundida para n veis de alta tens o com custos competitivos comparando aos custos da t cnica utilizando SFs Os disjuntores g s SFs s o os mais fabricados no momento apresentando o melhor custo benef cio Esta t cnica deve perdurar por longos anos por causa das boas propriedades f sicas do g s Outras t cnicas como disjuntores a semicondutores est o sendo estudas em laborat rios e j possuem aplica es em sistemas de pot ncia menores Esta t cnica a que mais se aproxima de um disjuntor ideal por m sua aplica o em sistemas Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 26 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima maiores ainda n o poss vel sendo um bom campo de pesquisa na rea de extin o de arcos el tricos nos sistemas de alta pot ncia 2 3 Resistores de abertura e pr inser o em disjuntores de alta tens o Os resistores de abertura e pr inser o instalados em c maras auxiliares s o configurados em paralelo aos contatos principais dos dis
40. met lica do potencial duas c maras de extin o conectadas na parte inferior das buchas os contatos m veis que fazem a liga o el trica entre as c maras o mecanismo de acionamento dos contatos m veis e quando necess rio transformadores de corrente conectados na parte inferior das buchas A Figura 2 5 esbo a um corte de um p lo de disjuntor GVO A 1 1 Parafusos de adaptac o da bucha 15 Porta de inspe o 4 2 Junta de adapta o 16 Contato m vel 3 Placa de adapta o 17 Travess o 4 Flange de montagem da bucha 18 Arruelas de trava 5 Parafuso da bucha 19 Mecanismos de acionamento 6 Juntas da bucha 20 Carter 7 Indicador de n vel de leo da bucha 21 Conex o da v lvula de enchimento 8 Bucha 22 Indicador do n vel de leo 9 Dispositivo dos TC s 23 Cal os guia 10 Estojos 24 Guia da haste de acionamento 11 TC s 25 Protetor anticorona superior 12 TC s 26 Haste de acionamento 27 Protetor anticorona inferior 28 Porcas de trava 29 V lvula de dreno 13 C maras de interrup o 14 Junta da porta de inspe o Figura 2 5 Corte de um p lo de disjuntor GVO GE FK 145 37000 General Electric Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 16 2 2 3 2 Disjuntores a Pequeno Volume de leo
41. normais os disjuntores est o fechados permitindo que a pot ncia necess ria aos circuitos conectados a este flua normalmente Com sua resist ncia de contatos na ordem de uQ o disjuntor visto pelo circuito como um caminho livre e n o representa uma carga ao sistema Em condi es de falta atuam de modo a elimin la protegendo os equipamentos e as linhas de transmiss o localizados dentro da sua rea de atua o A tarefa mais cr tica pela qual o disjuntor submetido a de interromper correntes de curto circuito Arcos el tricos gerados durante estas interrup es dissipam por efeito joule grandes quantidades de energia com temperaturas que podem atingir valores da ordem de 50000 e press es na ordem de 100 MPa para um volume menor que um litro 2 A severidade desta opera o de interromper correntes de curto circuito tem aumentado imensamente durante os ltimos anos como resultado do crescimento das conex es das redes el tricas de distribui o prim ria e secund ria As tens es passaram de 132 a 750 durante as ltimas cinco d cadas 3 sendo que linhas de transmiss o acima de 1000 kV j foram constru das em pa ses como Jap o e R ssia Enquanto os n veis de tens o aumentam o tempo total gasto pelo disjuntor na interrup o de curtos circuitos tem sido reduzido para adequar s necessidades da estabilidade do sistema Os projetos mais antigos com extin o a leo variavam de 10 a 20 cicl
42. novas combina es s o geralmente fluoretos de cobre CuF2 ou tungst nio WF6 sendo estes compostos n o condutores Assim a decomposi o desses elementos nas paredes da c mara do disjuntor n o causa problemas ao mesmo Pode haver outras rea es liberando compostos secund rios de enxofre como SF e S2F2 tamb m combina es n o condutoras Se houver umidade no SF6 os produtos mencionados acima reagem com gua liberando cido fluor drico g s altamente corrosivo para materiais a base de sil cio H 0 gt CuO 2HF 2 2 SF H 0 gt SOF 2HF 2 3 Nesses disjuntores a SFs principalmente nos de press o nica o g s encontra se em um ambiente fechado e praticamente isolado de umidades por toda a vida til do disjuntor Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 20 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 21 Existindo tamb m filtros com elementos desumidificadores para qualquer problema que venha ocorrer garantindo que a umidade no g s praticamente inexista As caracter sticas isolantes do SFs variam em fun o da press o pela qual o g s est submetido sendo bastante superior em rela o aos meios extintores como leo mineral e ar comprimido como mostrado na Figura 2 10 140 12454 120 k 0 O Arranjo dos eletrodos 100 LL mo
43. o ms 20 P gina 1 Energizado pelo canal 21 Refer ncia 10 0 gr fico atual ms 0 a 100 N mero de p ginas 10 Tempo do teste ms 1000 Equipe EQUIPE DO TESTE Data 22 10 2009 Legenda Canal fechado bobina energizada Canal aberto bobina desenergizada Canal n o usado no teste Figura 5 9 Exemplo de um relat rio completo de ensaio de medi o de tempos de opera o de disjuntores Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 85 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima matem tica o alfabeto com o qual Deus escreveu o universo Galileu Galilei Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 86 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 6 Ensaios realizados para verificar a efic cia do software Para verificar a efic cia do software em medir os tempos de opera o de disjuntores de alta tens o o sistema microprocessado Doble mod F2253 foi utilizado para gerar n veis de tens o durante intervalos precisos de tempos O sistema Doble F2253 possui uma exatid o de 5 ppm 5 partes por milh o na sua fun o de gera o de intervalos de tempos Isto garante a confiabilidade em ensaiar a aplica o desenvolvida e garantir sua efic cia Para ensaiar o co
44. rio normalizado para a fabrica o de disjuntores No entanto seus valores limite sobretens es suport veis corrente nominal suportabilidade din mica e t rmica diferem entre si pelas suas caracter sticas construtivas Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 10 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 11 Na ocorr ncia de um determinado cliente necessitar de um disjuntor para aplica es especiais com valores limites espec ficos ou onde os ensaios n o estejam ainda previstos pelas normas vigentes os fabricantes devem decidir se e Pequenas altera es no projeto b sico parte ativa ou mecanismo de opera o permitem que o disjuntor possa operar com os novos valores especificados e necess rio acrescentar elementos ao equipamento para que este possa atuar devidamente quando instalado na rede e Um novo projeto de disjuntor deve ser desenvolvido para atender s exig ncias do cliente pois o projeto b sico n o atende aos crit rios da aplica o A Tabela 2 1 demonstra alguns exemplos de aplica es que requerem estudos especiais por parte do fabricante do disjuntor Aplica es especiais com disjuntores 1 v Aplica o em manobras de banco de capacitores Y Abertura e fechamento de um nico banco de capacitores Y Fechamento de banco de capacitores em paralelo com outro
45. seen setas are seta neon noso nose co serae a 17 pF REMISE Rt 19 2 95 T HISIOTIGO atio neibian Reale ele DER RD PRP E AE RPE 19 2 2 52 Propriedades do SEG 51e noie ie Ei a CIR e E e rb EC e A LR ER 19 2 2 5 3 Disjuntores SFg de dupla press o sese enne trennen 21 2 2 5 4 Disjuntores SFg de press o nica essere enne emnes 22 pr MER UCM 23 2 2 0 1 ee e EE a teo a t da 23 2 2 6 2 Aplica es dos disjuntor s a V con er ien ie tne eb e rer e SL 25 2 2 7 Conclus es sobre as t cnicas de extin o de arco na alta tens o eere 26 2 3 RESISTORES DE ABERTURA E PR INSER O EM DISJUNTORES DE ALTA TENS O 27 2 4 SINCRONIZADORES CONTROLADORES eee ee eese esee eese se enssssseesee ee eeseseseseseeeeeeesees 2 4 1 Par metros BERI ETATE TEE 31 2 4 Par metros din micos seco sense canada 35 3 ENSAIOS EM DISJUNTORES e roseo prey on epo Fb enir separe 3 1 INTRODU O esr od PRA RV d oM ak Eee 3 3 ENSAIOS DE PROT TIPO 3 4 ENSATOS DE RO TINA diui edi neo bM ciatis cba dn eeu d Econ eS E iege eb duo robe MU 3 5 METODOLOGIA DE ALGUNS
46. um exemplo deste ensaio utilizando o equipamento Doble M2H Este equipamento n o mostra o valor de capacit ncia encontrado mas fornece o valor de corrente que circulou pelo capacitor sob ensaio Atrav s do valor da corrente e do valor da tens o aplicada 10 kV pode se calcular o valor do capacitor Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 44 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 45 Capacitor sob ensaio exieg opsua Figura 3 3 Ensaio de capacitores em disjuntores de alta tens o utilizando Doble M2H Para calcular o valor de capacit ncia do capacitor sob ensaio deve se levar em considera o que a corrente encontrada pelo Doble M2H pode ser encontrada em uA ou mA 3 5 2 1 C lculo da capacit ncia de capacitores utilizando Doble M2H 1 TA 3 11 el 3 12 Onde V 10 kV I pA ou mA f 60 Hz e C pF Para I em mA tem se 1 Corx102 3 13 377 x T1 Ima x10 Cpr 265 10 x 1012 x Ima x 10 x 1074 3 14 Cpr 265 Ima 3 15 Desenvolvimento de Software Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Para I em uA tem se 1 x10722 m 3 16 Iua 10 Cpr 265 10 102 x 1 4 x 1076 x 1074
47. 2 71 nsf veritydisplay 737de0b7f522f9b2c125728b00 474780 SFile 75 78 201M720 ENG72dpi pdf 3 Charles H Flurscheim Power circuit breaker theory and design Institution Of Engineering And Technology 1982 4 HEAVY ELECTRICALS LTD BHARAT Handbook of Switchgears MCGRAW HILL 2006 5 Furnas Centrais El tricas S A Disjuntores e Chaves Aplica o em sistemas de pot ncia Niter i RJ EDUFF 1995 6 Furnas Centrais El tricas S A Equipamentos El tricos Especifica o e Aplica o em Subesta es de Alta Tens o Rio de Janeiro RJ 1985 7 Franklin S Cooper Gas Dieletric Media SF6 usado como meio isolante em disjuntores USA 2221671 November 12 1940 8 Roberto Colombo Disjuntores de Alta Tens o S o Paulo Livraria Nobel S A 1986 9 J D Cobine Research and development leading to the high power vacuum interrupter an historical review 1962 10 Ross Vacuum power switches five years of application and testing 1961 11 Roberto Colombo Resistores de Abertura nos Disjuntores de Pot ncia 12 Roberto Colombo Resistores de pr inser o em Disjuntores de Alta Tens o 13 Furnas Centrais El tricas DEMA O Chaveamento controlado Sincronizadores Rio de Janeiro 14 Task Force 13 00 1 of Study Commitee 13 Controlled Switching A STATE OF THE ART Survey 162 1995 15 Furnas Centrais El tricas S A Manual T cnico de Campo Ensaiador de Isola o DOBLE
48. 4 HUI gt I I mus ans as Lr 7 DI 2 D2 SE D5 o s4 2 S5 57 LO JUUULUN Base de tempo 10 kHz Figura 4 2 Entradas e sa das da IMTD24 4 2 2 Desenvolvimento de um driver IMTD24 SYS Instru es de I O permitem todos os processadores 80x86 se comunicarem com outros dispositivos de hardware no sistema O controle direto desses dispositivos realizado atrav s das instru es C inp e out implementadas para executar as instru es IN e OUT dos CPU s 80x86 Nas plataformas NT o uso destas instru es devolve ao programa rodando em modo usu rio uma exce o Privileged Instruction Isto n o um bug na verdade a tecnologia das plataformas NT foi desenvolvida com o prop sito de restringir o acesso de programas rodando em modo usu rio de acessar o hardware diretamente Com acesso irrestrito programas maliciosos ou em bug poderiam tomar o controle do sistema acessar toda a mem ria para escrita e leitura e causar pane geral no sistema Esta restri o boa e ruim ao mesmo tempo O lado bom que o sistema fica bastante est vel e dificilmente trava Geralmente poss vel terminar o processo de um aplicativo Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 63 Universidade Federal de Itajub Laborat ri
49. 4 canais Pela cor mostrada no circulo de cada canal poss vel verificar a exist ncia de falhas a condi o do contato aberto fechado energizado ou desenergizado e tamb m verificar uma poss vel falha na conex o Verifique as configura es dos canais e se os mesmos est o funcionando corretamente Dados do Disjuntor Cabe alho Local USFU O Fabricante Brown Boveri Localiza o UG 05 Num S rie 111111 XXXX Status dos canais de medi o 01 CPo1 FASEA 02 Q CP02 FASEA 04 cPo4 FASEA o Q0 0 O oO 0 Q 10 O 20 30 0 i60 17 18 O 200 Status dos canais de tens o 21 BOB FECHAMENTO 22 BOB ABERTURA o Motivo do teste MANUTEN O PREVENTIVA Equipe de trabalho EQUIPE DO TESTE Figura 5 5 Tela de verifica o O bot o Legenda mostra uma tela com a explica o de cada cor Interface IMTD24 Legenda Legenda Q Canal aberto ou bobina sem tens o Canal fechado ou bobina com tens o O Interface desligada ou n o conectada Figura 5 6 Legendas dos estados dos canais Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 83 5 3 4 Tela para escolha do canal de disparo Nesta tela o usu rio escolhe o canal que ser utilizado para dar o sinal de in cio do ensaio de oscilografia no disjuntor Os canais
50. 7 VM Virtual 8086 mode flag X 2 PF Parity flag S 18 AC Alignment check X 3 0 Reserved 19 VIF Virtual interrupt flag X 4 AF Adjust flag S 20 VIP Virtual interrupt pending X 5 0 Reserved 21 ID Identification X 6 ZF Zero flag S 22 0 Reserved 7 SF Sign flag S 23 0 Reserved 8 TF Trap flag X 24 0 Reserved 9 IF Interrupt enable flag X 25 0 Reserved 10 DF Direction flag e 26 0 Reserved 11 OF Overflow flag S 27 0 Reserved 28 0 Reserved 14 NT Nested task flag X 30 0 Reserved 15 0 Reserved 31 0 Reserved S Status Flag C Control Flag X System Flag Figura 4 4 Registrador EFLAGS Intel 80x86 H ainda uma segunda prote o implementada pelo SO que determina quais portas est o liberadas para processos com CPL 0 Na arquitetura Intel 80x86 existem 65536 portas de 8 bits sendo cada porta mapeada por 1 bit contido em um array de 8192 posi es de 8 bits 8192 x 8 65536 portas Cada bit com valor igual a O d ao processo corrente o acesso porta correspondente A este array dado o nome de I O Permission bitMap IOPM Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 65 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Este mapa de bits armazenado no Task State Segment TSS na mem ria principal O registro Segment Selector contido no Task Register TR do processador cont m o endere o de um descritor localizado no G
51. ANDLE CreateService SC HANDLE hSCManager Ponteiro para o handle retornado pela fun o OpenSCManager LPCTSTR Nome do servi o IMTD24 LPCTSTR IpDisplayName Nome a ser mostrado DWORD dwDesiredAccess Tipo de acesso desejado DWORD dwServiceType Tipo do servico DWORD dwsStartType Tipo inicializa o IMTD24 Inicia com o Windows DWORD dwErrorControl Tipo de controle de erro LPCTSTR IpBinaryPathName Caminho do arquivo SYS LPCTSTR IpLoadOrderGroup Grupo em que o servico faz parte LPCTSTR IpdwTagld 1 Tag s LPCTSTR IpDependencies Depend ncias LPCTSTR IpServiceStartName Nome da conta do servico LPCTSTR IpPassword Senha para acessar o servico 5 OpensService abre um servi o existente que neste caso o servi o do driver Se a fun o tiver sucesso ir retornar um handle para StartService SC HANDLE OpenService SC HANDLE hSCManager Ponteiro para o handle retornado pela fun o OpenSCManager LPCTSTR IpServiceName Nome do servi o 24 DWORD dwDesiredAccess Tipo de acesso desejado StartService inicia servi o IMTD24 BOOL StartService SC HANDLE bService Ponteiro para o servico aberto por OpenService DWORD dwNumsServiceArgs N mero de argumentos LPCTSTR pServiceArgVectors Ponteiro para argumentos Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disj
52. Alta Tens o 49 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 50 R Resist ncias dos circuitos dos contatos auxiliares CA Contatos Auxiliares CP Contatos Principais Figura 3 6 Modelo de disjuntor sem acesso ao circuito resistivo R Resist ncias dos circuitos dos contatos auxiliares CA Contatos Auxiliares CP Contatos Principais Figura 3 7 Modelo de disjuntor com acesso ao circuito resistivo Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 51 3 5 6 Ensaios de Termografia Infravermelha e detec o de corona por UV Os ensaios de Termografia Infravermelha e detec o de corona por UV possibilitam uma inspe o dos equipamentos a uma dist ncia segura sem haver necessidade de contato com o equipamento Estes ensaios nos permitem ver al m do espectro eletromagn tico vis vel os problemas de aquecimento pontos quentes e a quantidade de emiss o de corona do equipamento sem a necessidade de retirar o equipamento de trabalho A diferen a b sica entre as t cnicas est na faixa de comprimento de onda da radia o em que elas operam e Detec o de Corona por Ultravioleta opera na faixa do ultravioleta do espectro eletromagn tico e com comprimentos de onda mais curtos que a faixa vis vel e A
53. C copia os dados da RAM e envia ao PC via porta serial para que o software monte o gr fico do teste Com este novo projeto a aquisi o tem efici ncia comprovada de 100 j que o sistema consegue realizar todas as suas tarefas necess rias para cada leitura em 84 microssegundos ficando ocioso por 16 microssegundos at o pr ximo evento Estes tempos foram medidos utilizando o oscilosc pio Fluke mod 199 TT Serial p computador Comunica o Paralela p Interface o A a Processamento microcontrolado Mem riaRAM Tm QU AAA Figura 7 1 Placa microcontrolada por PIC 16F877A para comunica o com a IMTD24 7 3 Capacidade de medir contatos auxiliares sem necessidade de desconex o dos links Quando a IMTD24 foi desenvolvida inicialmente n o foi implementada nesta a capacidade de medir os tempos de opera o dos contatos auxiliares fechamento e ou abertura sem a necessidade de desconectar os links que os interligam aos contatos principais do disjuntor Levando em considera o que a desconex o e re conex o destes links para o ensaio gastam em torno de 50 do tempo da manuten o e isto associado aplica o da Parcela Vari vel por indisponibilidade do equipamento 30 um novo circuito est sendo desenvolvido para dar Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de
54. ENSAIOS EM DISJUNTORES ee ee eeeeeeeesesssssscseeeeeeeese 1 3 5 1 Ensaio de isola o medi o do fator de pot ncia srs rsrsr eee eee eee eese eene eene 41 3 5 1 1 Montagem do ensaio utilizando Doble M2H de 10 KV sss 43 3 5 1 2 C lculo do fator de pot ncia percentual utilizando Doble M2H 43 3 5 2 Ensaio nos capacitores e eene sees ee ee eese neenon setas ssns issiro es 44 3 5 2 1 C lculo da capacit ncia de capacitores utilizando Doble M2H see 45 3 5 3 Ensaio de resist ncia de contatos eere e eee ee eee eene eese nts tn seta tuse aen 46 3 5 4 Ensaio de estanqueidade do SF e eres sees seen seen estos stone eaae sono once secs 48 3 5 5 Ensaio dos resistores dos contatos auxiliares eee eee eee eee eee ente eene notes neta sensn sten tn aen 49 3 5 6 Ensaios de Termografia Infravermelha e detec o de corona por 51 3 5 7 Ensaio de oscilografia eee eee eee esee testen tuse eta ne ta sens suas sacada ecoa ta sone 53 4 DESENVOLVIMENTO DA APLICA O paus sangue 4 1 ASPECTOS MOTIVADORES PARA O DESENVOLVIMENTO ccesesesesesesesesesesesesesesenase D 7 4 2 FASES DO DESENVOLVINMEN TO
55. Figura 5 2 demonstra a filosofia do ensaio utilizando o programa desenvolvido para a IMTD24 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 79 Instru es e leituras Contato do disjuntor Bob Fechamento Disjuntor ti Base de tempo 10 kHz amp Figura 5 2 Filosofia do ensaio utilizando a IMTD24 5 2 Princ pio de funcionamento Os canais da interface IMTD24 que monitoram o estado dos contatos do disjuntor sensibilizam uma sa da correspondente quando o circuito conectado aos mesmos for fechado enquanto que os canais que monitoram as bobinas de comando do disjuntor s o sensibilizados pela presen a de uma tens o de 28 a 140 Vcc Partindo do princ pio de que o tempo de opera o de abertura ou fechamento do disjuntor inicia se quando a bobina de comando correspondente for energizada o software dispara o ensaio somente quando o devido canal de tens o for sensibilizado canais 21 22 23 ou 24 O ensaio realizado durante 1 segundo verificando a condi o dos 24 canais da Interface a cada 100 microssegundos Quem determina este per odo um clock de 10 kHz conectado ao pino 15 da porta paralela A cada subida deste clock o software recebe a condi o de todos os canais e salva estes dados em uma matriz de valores que ser ut
56. IVER ADICIONADA AO REGISTRO DO WINDOWS Io Od 71 RA 4 8 ALGORITMO DE ESCALONAMENTO ROUND ROBIN COM 4 CLASSES eese enne 75 RA 4 9 ESCALONAMENTO ROUND ROBIN seslen reee a eatea eaS 76 RA 5 1 INTERFACE PARA MEDIR TEMPOS DE DISJUNTORES DE 24 CANAIS 1 24 78 RA 5 2 FILOSOFIA DO ENSAIO UTILIZANDO 2 79 RA 5 3 TELA INICIAL DO SORTWARE ed eame e PED ee Yo Tide an voee Nada se ee Eve eR Lose re 80 RA 5 4 TELA DE CONFIGURA O DE NOVO enne enne entere 81 RAS 2 DE VERIFICA O rinse ce eid iu o e eH tse rne eap aset boe ede pb did vn edad 82 RA 5 6 LEGENDAS DOS ESTADOS DOS CANAIS 82 RA 5 7 TELA PARA ESCOLHA DO CANAL DE DISPARO DO ENSAIO eene nennen ennt en tenente nnne 83 VII FIGURA 5 8 GR FICO a a aaa a aanere 84 FIGURA 5 9 EXEMPLO DE UM RELAT RIO COMPLETO DE ENSAIO DE MEDI O DE TEMPOS DE OPERA O DE DISIUNTORES ette eo rente ee ed eb e edet te eam cedo vede e en 85 FIGURA 7 1 PLACA MICROCONTROLADA POR PIC 16F877A PARA COMUNICA O COM A IMTD24A 93 FIGURA 7 2 MODELO DO CIRCUITO DE MEDI O ORIGINAL DA IMTD24 seeseseeeeeeenenen nennen enne enn 94 FIG
57. Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 94 IMTD24 a capacidade de medir contatos auxiliares e principais sem a necessidade da desconex o de ambos No modo de constru o original da IMTD24 a sa da dos canais que medem contatos sensibilizada tanto para o fechamento dos contatos auxiliares quanto para o fechamento dos contatos principais ou seja mesmo havendo uma resist ncia no circuito auxiliar a corrente que circula por este circuito capaz de sensibilizar a sa da correspondente veja Figura 7 2 AIL AM Nu hou 2 Circuito Sa da gt Original 40 Vec IMTD24 Corrente atrav s do contato principal Corrente atrav s do contato auxiliar Figura 7 2 Modelo do circuito de medi o original da IMTD24 Como as intensidades das correntes I e s o diferentes j que h no circuito auxiliar resist ncias de inser o e o contato principal possui uma resist ncia de contato baix ssima poss vel tratar as duas correntes I e D com circuitos comparadores e colocar duas sa das distintas conforme Figura 7 3 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 95 40 Vcc 1 Corrente atrav s do contato principal 1 Corrente atrav s do contato auxiliar Comparador isis Circu
58. JUNTOR COM ACESSO AO CIRCUITO RESISTIVO rennen enhn enne enne 50 RA 3 8 ESPECTRO ELETROMAGN TICO cessent nnne enne nnns taie rasa raster 51 RA 3 9 ENSAIO DE TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA NA COLUNA DE ISOLADORES DO DISJUNTOR ANTES E DBPOIS DA LIMPEZA tisse Gl aa nen alas FERAT EIER UR FARO aaa Dera ERE ASTRA AV EE ILIA 52 RA 3 10 ENSAIO DE DETEC O DE CORONA POR UV NA COLUNA DE ISOLADORES DO DISJUNTOR ANTES E DEPOIS DA LIMPEZA 4 2 tite Enn Pe a Er eU e an rro e na LARES e ERR ENS EARS FRA Ee DERE SNR Fes exten 53 RA 3 11 MODELO SIMPLIFICADO DO CIRCUITO MEDIDOR DE CONTATOS DO DISJUNTOR 54 RA 3 12 MODELO SIMPLIFICADO DO CIRCUITO MEDIDOR DAS BOBINAS DO DISJUNTOR 55 RA 4 1 ASSOCIA O ENTRE REGISTRADORES E PINOS DA PORTA PARALELA enne 60 RA 4 2 ENTRADAS E SA DAS DA IMTD24 iissesseeeeeeeenee nennen 63 RA 4 3 N VEIS DE PRIVIL GIOS DA ARQUITETURA ENTER BOXI sema ca a ARM mE C E ME EA 64 RA 4 4 REGISTRADOR EFLAGS INTEL 80 86 65 RA 4 5 MODELO DE ENDERE AMENTO PARA A REA IOPM NO TSS essessesseeeeeenenerener ener 66 RA 4 6 VISUALIZA O DA TSS ATRAV S DE UM DEBUGGER eceeerenee nnne nnns nnns 67 RA 4 7 CHAVE DO SERVICO DO DR
59. LO 5 2 PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO eeeeeeeees seen seen sese ense ense ense eese se esse esse en seeeseeeeeeessess TO 5 3 TELAS PRINCIPAIS DO SOFTWARE eeeecocecceeeeeeeesess sse eese eeeesesosess esee eeeeeesesesssseeeeeeee SO 5 3 1 Tela inicial neret irpoc ee trop ces Resp Manias FL sao onos oessa DON osoo otot ooo oins 80 5 3 2 Tela de configura o de novo teste eese e eee esses tn seta tuse ta sens 81 5 3 3 Tela de verifica o das configura es e estado dos canais 82 5 3 4 Tela para escolha do canal de disparo eere eee eee esee eese setenta tns 83 5 3 5 com o gr fico do ensaio eeeeeeee eres eee ee eene neta thats stata asma tasa eta tasas tata stat tns 84 6 ENSAIOS REALIZADOS PARA VERIFICAR A EFIC CIA DO SOFTWARE 87 7 NOVAS IMPLEMENTA ES EM ANDAMENTO ccceeereemermeeerserersersereerseroe 92 7 1 MUDAN A DO MODO DE COMUNICA O ENTRE SOFTWARE HARDWARE 02 7 2 AQUISI O DAS LEITURAS VIA SISTEMA MICROCONTROLADO eeeeeeeeeseeeee 92 7 3 CAPACIDADE DE MEDIR CONTATOS AUXILIARES SEM NECESSIDADE DE 85 JCONCLEUSOES as ass Sa eee tUe oet ee a Nomenclaturas e Simbologias A API BIOS C CO Cos CPL CPU CS CTE O DMA ECP EFLAGS EM O E
60. PP f F FIFO FP GDT GVO I O IMTD IN IOPL IOPM LAME O MCC MSDN Corrente el trica Amp re Application Programming Interface Basic Input Output System Capacit ncia Close Open Cosseno Current Privilege Level Computer Processor Unit Registrador Code Segment Centro T cnico de Ensaios e Medi es FURNAS Direct Access Memory Enhanced Capabilities Port Registrador de Status nos microprocessadores Intel 80 86 Superintend ncia de Engenharia de Manuten o FURNAS Enhanced Parallel Port Frequ ncia em Hertz Faraday Algoritmo First In First Out primeiro a entrar primeiro a sair Fator de Pot ncia Global Descriptor Table Grande Volume de leo Entrada e sa da Interface para Medir Tempos de Disjuntores Instru o de hardware entrada I O Privilege Level I O Permission bitMap Laborat rio de Medidas El tricas e Eletr nicas FURNAS Mili Manuten o Centrada na Confiabilidade icrosoft Developer Network MSDOS MTC NT OUT PC PIC PPM PVO Sen SFs SO SPE SSP Tan TR TRT TSS UG UNIFEI UV V VA W WDK o E D Microsoft Disk Operating System Manual T cnico de Campo FURNAS New tecnology Instru o de hardware sa da Personal Computer Programmable Interface Controller Parte Por Milh o Pequeno Volume de leo Pot ncia aparente Seno Hexafluoreto de enxofre Sistema Operacional Sociedade de prop sito espec fico Standard Parallel Port Tangen
61. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Itajub abril de 2010 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB PROGRAMA DE P S GRADUA O EM ENGENHARIA EL TRICA Ricardo Tozzi de Lima Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Disserta o submetida ao Programa de P s Gradua o em Engenharia El trica como parte dos requisitos para a obten o do T tulo de Mestre em Ci ncias em Engenharia El trica Area de concentra o Sistemas El tricos de Pot ncia Orientador Prof Dr Manuel Lu s Barreira Martinez Abril de 2010 Itajub MG Ficha catalogr fica elaborada pela Biblioteca Bibliotec ria Margareth Ribeiro CRB 6 1700 Lima Ricardo Tozzi de Desenvolvimento de software para medi o dos tempos de opera o durante ensaios em disjuntores de alta tens o Ricardo Tozzi de Lima Itajub MG s n 2010 101 p il Orientador Prof Dr Manuel Lu s Barreira Martinez Disserta o Mestrado Universidade Federal de Itajub 1 Software 2 Disjuntores 3 Alta tens o 4 Tempos de ope ra o I Martinez Manuel Lu s Barreira orient II Universidade Federal de Itajub III T tulo Aos meus pais Jos
62. URA 7 3 MODELO DO NOVO CIRCUITO DE MEDI O DA IMTD24 sees ener ener 95 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 1 Introdu o 1 1 Apresenta o Este trabalho visa apresentar o desenvolvimento de um software para medi o dos tempos de opera o de disjuntores de alta tens o da empresa FURNAS Centrais El tricas S A empresa de energia do grupo ELETROBRAS O software foi escrito para se comunicar com a IMTD24 Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais Esta Interface foi desenvolvida por FURNAS nos anos 90 para suprir a car ncia de oscil grafos da poca A Interface IMTD24 possui 24 canais Destes 20 monitoram o estado dos contatos principais e auxiliares abertura e ou fechamento e 4 monitoram a energiza o e desenergiza o das bobinas de comando do disjuntor Este monitoramento realizado a cada 100 microssegundos para garantir uma boa exatid o das leituras uma vez que os tempos de opera o de disjuntores de alta tens o s o da ordem de milissegundos 1 ciclo 16 7 milissegundos O software para se comunicar com a IMTD24 foi escrito em linguagem C e se comunica com a Interface pela porta paralela em modo unidirecional SSP Standard Parallel Port enviando comandos porta e recebendo de volta as respostas contendo as leituras dos 24 canais Nas plataformas Windows 9x e Me a comunica o com a Interface realiz
63. a s sendo 7 971 MW instalados em usinas pr prias e 1 939 MW em parceria com a iniciativa privada ou em Sociedade de Prop sito Espec fico SPE Conta ainda com 19 277 5 km de linhas de transmiss o e 49 subesta es Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima garantindo o fornecimento de energia el trica em uma regi o onde est o situados 51 dos domic lios brasileiros e que responde por 65 do PIB brasileiro 1 3 Hist rico do desenvolvimento da aplica o Nos anos 60 quando FURNAS come ou atuar como empresa de energia no pa s os equipamentos utilizados na poca para realizar a medi o dos tempos de opera o de seus disjuntores eram equipamentos com princ pios de funcionamento eletromagn ticos que gravavam as leituras em pap is fotossens veis conforme mostrado na Figura 1 1 Esses oscil grafos tinham alguns problemas tais como e Equipamentos pesados e grandes causando dificuldades para o manuseio e fato de trabalhar com papel deixavam os ensaios com algumas restri es o O medidor deveria estar abrigado da luz solar devido ao papel ser fotossens vel o que nem sempre poss vel em uma subesta o o Ambientes com altas umidades relativas poderiam causar danos ao papel e final do teste o t cnico utilizava uma r gua para medir o g
64. a economia real fica em torno de 3 5 milh es de reais Este valor come a a aumentar quando levarmos em conta os custos com suporte t cnico compras de pe as e manuten es Como conclus o Este trabalho mostrou que poss vel desenvolver com tecnologia nacional equipamentos de qualidade e com custos reduzidos Quando se desenvolve a pr pria tecnologia fica se livre para realizar melhorias futuras que se ad q em s necessidades da empresa Com o suporte e manuten o realizados internamente dispensa se a contrata o de servi o de outras empresas agilizando o processo e reduzindo os custos Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 99 A felicidade n o depende do que nos falta mas do bom uso que fazemos do que temos Thomas Handy Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 100 Bibliografia 1 Furnas Centrais El tricas S A 1983 Manual T cnico de Campo Instru o de Opera o do Oscil grafo YOKOGAWA modelo 2932 2 ABB Review 2007 PERPETUAL PIONEERING Circuit breakers are critical to the safe operation of an electrical grid Online http library abb com global scot scot
65. ada atrav s do uso das instru es IN e OUT fun es inp e outp da linguagem em modo nativo Nos sistemas operacionais Windows NT 2000 XP e Vista baseados na tecnologia NT New Tecnology doravante tratados simplesmente como plataformas NT a execu o destas rotinas causa uma exce o Privileged Instruction informando a n o autoriza o do acesso porta Isto acontece porque as plataformas NT trabalham com dois n veis de privil gio O e 3 As aplica es de usu rio rodam por defini o no n vel de privil gio mais baixo n vel 3 Enquanto que para acessar as portas do computador a aplica o deve rodar no n vel de privil gio mais alto n vel 0 Isto implementando pelo Sistema Operacional para aumentar a seguran a e estabilidade Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Para permitir que o software desenvolvido possa ter privil gio suficiente para executar as instru es IN e OUT na porta paralela foi desenvolvido um driver IMTD24 SYS que carregado na mem ria para realizar a comuta o entre os n veis de privil gio da aplica o mudando do n vel 3 para 0 Como o software foi desenvolvido para suprir as necessidades de FURNAS Centrais El tricas S A o t pico 1 2 mostra a hist ria da Empresa com seu papel s cio econ mico
66. adas por corrente de chopping s o significativamente menores em disjuntores a SFg provavelmente menor que 1 4 pu n o sendo t o prejudiciais As sobretens es por chopping podem conduzir a altas sobretens es devido s reigni es estas reigni es podem ocorrer em n veis altos de tens o como resultado de altas TRT s atrav s do disjuntor Assim o chaveamento controlado resulta em um controlado tempo de arco de modo a n o somente eliminar as reigni es mas tamb m reduzir o tempo de arco para o m nimo necess rio para a interrup o reduzindo se assim os n veis de chopping A ocorr ncia de reigni o durante as manobras de circuitos n o acontece para uma nica classe particular de dispositivos comutadores Na verdade a reigni o acontece sempre variando somente o grau de amplitude sendo alguns n veis esperados A severidade da sobretens o claro depende da tens o na qual a reigni o ocorreu e as caracter sticas do circuito conectado em ambos os lados do disjuntor V rios estudos sugerem que a m xima tens o causada pela reigni o n o ultrapasse 2 0 pu ou talvez 2 5 pu em dispositivos com tend ncia para ocorr ncia de correntes de chopping 14 A Figura 2 18 demonstra a janela de tempo autorizada para abertura de bancos de reatores utilizando controlador de abertura O espa o denominado M nimo tempo de arco um trecho n o permitido para abertura de modo que n o haja reigni es Desen
67. aios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 6 No cap tulo 6 s o apresentados os resultados dos testes aos quais o programa foi submetido de modo a declarar sua exatid o O cap tulo 77 trata das novas implementa es que est o sendo desenvolvidas para que o conjunto softwarelhardware se ad q em s novas necessidades da Empresa no quesito medi o de tempos de opera o de disjuntores de alta tens o E por fim no cap tulo 8 s o levantadas algumas conclus es sobre este trabalho Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Nossas d vidas s o traidoras e nos fazem perder o que com fregii ncia poder amos ganhar por simples medo de arriscar William Shakespeare Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 2 Disjuntores de alta tens o 2 1 Introdu o aos disjuntores de alta tens o Disjuntores s o dispositivos utilizados nos circuitos el tricos com a finalidade de proteger equipamentos linhas de transmiss o e outros circuitos conectados jusante do ponto de sua instala o Em condi es
68. al Ensaios de descarga parcial e Ensaios de interrup o e estabelecimento de correntes de curto e Ensaio de corrente cr tica e Ensaio de interrup o de curto monof sico e Ensaio de interrup o de falta quilom trica e Ensaio de abertura em discord ncia de fases Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima e Ensaio de suportabilidade corrente de curta dura o admiss vel e Ensaio de abertura em linhas a vazio e Ensaio de manobra abertura e fechamento de bancos de capacitores 3 3 Ensaios de Prot tipo Os ensaios de prot tipo s o realizados em unidades protot picas unidades essas que n o s o vendidas aos clientes mas demonstram a efic cia e garantia dos equipamentos desenvolvidos pelo fabricante A priori os relat rios dos ensaios nessas unidades podem ser aceitos pelo cliente desde que os resultados obtidos em testes atendam s especifica es Os ensaios contemplados aqui s o e Ensaio de interrup o de faltas envolventes e Ensaio de interrup o de faltas com opera o de disjuntores em paralelo e Ensaio de abertura de transformador a vazio e Ensaio de abertura de corrente de falta 3 4 Ensaios de Rotina Os seguintes ensaios de rotina s o especificados pela norma ANSI C37 09 1969 e seu suplemento C37 09a 1970
69. bservamos tan Fator de perdas 3 1 p ngulo entre tens o e corrente cos Fator de pot ncia 3 2 cos p sen 90 qy sen 3 3 Considerando que um ngulo trigonometricamente pequeno podemos dizer que sen tan Isto quer dizer que o fator de pot ncia do isolamento equivale ao fator de perdas da isola o Com isso al m de se poder verificar a qualidade da isola o pode se tamb m acompanhar o desempenho do equipamento durante sua vida til atrav s das varia es ocorridas em sua isola o A considera o de equival ncia entre fator de perdas e fator de pot ncia v lida para um ngulo at 5 15 onde os valores de sen tan s o equivalentes sen 5 0 0872 e tan 5 2 0 0875 Tendo em vista estes valores pode se dizer que para fatores de perdas percentuais de at 8 7 perfeitamente aceit vel a utiliza o do princ pio de medi o das perdas pela determina o de tan ou cos Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 42 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 43 3 5 1 1 Montagem do ensaio utilizando Doble M2H de 10 kV O circuito de medi o de isola o de disjuntores de alta tens o utilizando o ensaiador Doble de 10 kV demonstrado na Figura 3 2 x gt 5 x D 2 9 o lt Figura 3 2 E
70. das vezes possuem poucos canais O fato de que a compra de novos oscil grafos gera altos custos para a Empresa muitas vezes n o atende por completo suas necessidades associados ao fato de uma assist ncia t cnica que algumas vezes n o satisfazem o real desejo da Empresa levou FURNAS a desenvolver seu pr prio equipamento para esta finalidade cujo software desenvolvido o tema deste trabalho No pr ximo cap tulo s o demonstrados todos os aspectos motivadores para a elabora o do projeto bem como o desenvolvimento da aplica o propriamente dita Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 55 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima coragem a primeira das qualidades humanas porque garante todas as outras Arist teles Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 56 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 4 Desenvolvimento da aplica o 4 1 Aspectos motivadores para o desenvolvimento O foco principal deste trabalho demonstrar que poss vel desenvolver o hardware e software de um equipamento capaz de realizar o ensaio de oscilografia em disjuntores de alta tens o com 100 de efici ncia nos resultados com um custo em torno de 10 a 20 do valor dos oscil
71. dem ser tiradas do circuito acima demonstrando a TRT que aparece atrav s do disjuntor A escolha da equa o depende dos seguintes crit rios o valor de R resist ncia de abertura ser maior igual ou menor que o valor da resist ncia de amortecimento cr tico Rd dada pela equa o 2 4 3 L cod Rd 24e 2 4 As equa es descrevendo as tr s condi es s o dadas por Lackey 19512 1 Para R Rd underdamping e E sin wst 1 exp cos mt sin mt 2 5 Onde m 127 amc 2 Para R Rd i em 58 14559 a 3 Para R Rd overdamping e Esinw t 1 2 14 2 exp 27 t 2 1 2 exp 2 eD Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 29 A Figura 2 15 demonstra a compara o entre o valor de R resistor de abertura adicionado ao disjuntor com Rd resist ncia que produziria o amortecimento cr tico oco DE RESTABELECIMENTO P u ooo oo NN TEMPO EM C CLOS DA ONDA AMORTECIDA Figura 2 15 Efeito do resistor de abertura no amortecimento da TRT Falta terminal A rela o entre a taxa de crescimento da TRT no circuito com amortecimento e a taxa no circuito sem amortecimento demonstrada na Figura 2 16 0 8 0 6 0 4 FATOR DE AMORTECIMENTO 0 2 Figura 2 16
72. disjuntores a leo Tanto nas c maras de sopro axial quanto nas de sopro transversal a press o dos gases gerados pelo arco provoca um fluxo de leo passante pelas paredes frias da c mara Este fluxo retira os gases ionizados da regi o entre os contatos causando assim o alongamento do arco at ser completamente extinto A c mara de sopro axial foi desenvolvida como um upgrade da t cnica de sopro transversal para melhorar caracter sticas como qualidade de extin o e resfriamento dos contatos sendo portanto mais amplamente utilizadas 5 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Existem dois tipos de disjuntores a leo disjuntores a grande volume de leo e disjuntores a pequeno volume de leo 2 3 1 Disjuntores a Grande Volume de leo GVO S o disjuntores que possuem uma alta capacidade de interrup o compostos basicamente por um grande tanque met lico conectado ao potencial de terra Dentro deste tanque est o instalados os contatos principais o mecanismo de acionamento e a c mara de extin o Disjuntores GVO de alta tens o possuem unidades individuais por fase conectadas mecanicamente pelo mecanismo de opera o de abertura e fechamento Cada fase constitu da por um tanque contendo duas buchas externas com a fun o de isolar a parte
73. e de leo e Pequeno Volume de leo e V cuo SFe Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 12 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 13 Vale lembrar que a vida til dos disjuntores s o de v rias d cadas e assim uma t cnica caracterizada como inferior em rela o s t cnicas presentes no momento pode continuar vigente por longos anos Mesmo com os acidentes registrados pelo uso dos GVO s n o implica necessariamente que os equipamentos ser o trocados j que esta substitui o demanda tempo indisponibilidade do sistema e altos custos em adquirir um novo disjuntor O que acontece muitas vezes um aumento da aten o com o equipamento no sentido de realizar manuten es peri dicas mais frequentes de modo a evitar tais problemas 2 2 3 Disjuntores a Oleo Nos disjuntores a leo os dispositivos de interrup o est o mergulhados em leo isolante No momento da opera o gases como hidrog nio s o liberados devido s altas temperaturas desenvolvidas no meio e esta libera o de gases d in cio a um grande fluxo de leo que alonga o arco el trico criado resfriando os contatos e deionizando o diel trico H duas categorias consideradas uma onde o recipiente contendo o leo met lico e aterrado dead tank e outra onde este recipiente isolado de terra live tank
74. eeeeeeneee nennen enne nhe nnne nnne nns tnn eene tnn teens en nen 16 RA 2 7 CORTE DISJUNTOR PVO ALTA TENS O ASEA HLC ABB eese enne 16 RA 2 8 C MARA DE DISJUNTOR A AR COMPRIMIDO TIPO es 18 RA 2 9 C MARA DE DISJUNTOR A AR COMPRIMIDO TIPO DUO BLAST esee nnns 18 RA 2 10 COMPARA O DE RIGIDEZ DIEL TRICA ENTRE LEO MINERAL AR E G S 21 RA 2 11 CORTE DA UNIDADE DE INTERRUP O DE UM DISJUNTOR SFs DE PRESS O DUPLA SIEMENS 22 RA 2 12 DISJUNTOR SF DE PRESS O NICA OPERA O DE ABERTURA E EXTIN O DO ARCO SIEMENS 23 RA 2 13 CORTE DE UMA C MARA DE DISJUNTOR A V CUO eerie en 25 RA 2 14 CIRCUITO EQUIVALENTE COM RESISTOR DE ABERTURA PARA AMORTECIMENTO 27 RA 2 15 EFEITO DO RESISTOR DE ABERTURA NO AMORTECIMENTO DA TRT FALTA TERMINAL 29 RA 2 16 EFEITO DO RESISTOR DE ABERTURA NA REDU O DA TRT FALTA TERMINAL cene 29 RA 2 17 INTERRUP O DE CORRENTE CAPACITIVA COM USO DE RESISTOR DE 30 RA 2 18 JANELA AUTORIZADA PARA ABERTURA DE BANCOS DE REATORES UTILIZANDO CONTROLADOR DE ABERTURA nado ia E Nee Ld Do SE VOIE VELA VT ASIE des a do da gu YES 33 RA 2 19 EXEMPLO MONOF SICO DE ABERTURA DE BANCO DE REATORES UTILIZANDO CONTROLADOR DE ABERTURA
75. eiro Junior pelas informa es sempre fornecidas Ao amigo Alisson Maria da Silva por todo apoio prestado A todos os companheiros de trabalho que me prestaram grandes ajudas Aos grandes amigos Danilo Vaz Figueiredo Gleisson Carlos da Silva Marcelo Assis de Faria Ribeiro e Ailton de Lima Ribeiro pela amizade e companheirismo sempre presentes Aos Engenheiros Jos Morvan Faria Brasileiro e Roberto Teixeira Siniscalchi companheiros de jornada em FURNAS Obrigado a todos aqueles que de forma direta ou indireta me ajudaram Um pouco de ci ncia nos afasta de Deus Muito nos aproxima Louis Pasteur Resumo Os Disjuntores de Alta Tens o s o equipamentos de prote o de extrema import ncia nos circuitos el tricos de usinas subesta es e ind strias Na presen a de falhas estes devem operar no tempo devido protegendo equipamentos e linhas de transmiss o dentro da sua rea de atua o Dentre os ensaios realizados periodicamente para garantir uma opera o confi vel destes equipamentos est o os ensaios de medi o dos tempos de opera o de abertura e fechamento dos seus contatos ap s energiza o das respectivas bobinas de acionamento Este ensaio visa verificar se todos os contatos est o abrindo e fechando dentro do tempo estipulado pelo fabricante e se os dispositivos associados prote o do disjuntor bobinas de abertura e fechamento e rel s de prote o est o operando corretamente Para a realiza
76. elocidade do fluxo de ar determinam a efici ncia do disjuntor 6 H duas t cnicas usuais empregadas para extinguir o arco el trico por meio de ar comprimido sopro de nica dire o mono blast e sopro de duas dire es duo blast sendo que a segunda t cnica mais eficiente e mais utilizada no momento Nos disjuntores com sopro de nica dire o o fluxo de ar passa pelo centro do contato m vel somente Nos disjuntores de sopro de duas dire es o fluxo passa pelo centro dos contatos m veis e fixos Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 17 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 18 A Figura 2 8 demonstra a t cnica de sopro de nica dire o VALVULA DE SOPRO A MONTANTE AR 9 COMPRIMIDO X M V LVULA DE EXAUST O A JUSANTE Figura 2 8 C mara de disjuntor a ar comprimido tipo monoblast Com o sistema mostrado na Figura 2 8 fica dif cil alcan ar os valores timos para extens o do arco condi es de fluxo de ar di metro das passagens entre outros Por isso muitas vezes necess rio instalar resistores de abertura no equipamento para diminuir as taxas de crescimento da TRT Tens o de Restabelecimento Transit ria para n o exceder a suportabilidade diel trica do equipamento O melhoramento destes quesitos foi conseguido ao se desenvolver c
77. er A configura o m nima deste arquivo mostrada abaixo o TARGETNAME IMTD24 Nome do driver o TARGETPATH Diret rio onde o driver criado o TARGETTYPE DRIVER Tipo do produto final podendo ser DRIVER GDI DRIVER MINIPORT LIBRARY DYNLINK para DLL s o INCLUDES c lwinddkvinciddk Inclui o caminho das bibliotecas necess rias neste caso foi necess ria a biblioteca ntddk h o SOURCES IMTD24 C Arquivo fonte contendo todas as rotinas necess rias ao driver Para compilar o driver a Microsoft disponibiliza gratuitamente um pacote completo contendo todas as ferramentas e bibliotecas necess rias compila o O pacote utilizado neste trabalho foi o Windows Driver Kit WDK vers o 7 0 0 disponibilizado para download no site da Microsoft 4 2 3 Escrita do c digo do projeto Uma vez conhecidas as entradas e sa das da IMTD24 definido o modo de trabalho da porta paralela e ter desenvolvido o device driver IMTD24 SYS o pr ximo passo foi escrever o c digo do aplicativo em si Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 69 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima O software foi escrito em linguagem de modo a obter uma maior efici ncia na aquisi o x P 2 gt dos dados Em C as chamadas s fun es contidas do Windows s o nativas e isto d
78. ercado 7 2 Aquisi o das leituras via sistema microcontrolado A dificuldade de implementar e gerenciar com precis o sistemas de tempo real utilizando processamento multitarefa pode ser contornada pelo uso de sistemas microcontrolados Um sistema microcontrolado planejado e bem implementado pode ser a garantia da efici ncia de projetos que tratam eventos com tempos cr ticos A aquisi o das leituras da IMTD24 realizada a cada 100 microssegundos Garantir que o software obtenha estas leituras num sistema multitarefa com precis o n o algo trivial V rios fatores influenciam no gerenciamento deste tipo de processador tais como e Quantos processos rodam com prioridade m xima e Qual o quantum de tempo para cada processo e Velocidade do processador e Pedidos de interrup o podem pausar a execu o do processo corrente e Oescalonador pode interromper um processo quando for necess rio Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 93 Por estes e outros motivos uma placa microcontrolada foi desenvolvida para aquisitar as leituras da Interface Nesta placa h um microcontrolador PIC16F877A programado para enviar as instru es IMTD24 receber as leituras dos canais e salv las numa mem ria RAM est tica WS62256 32kB Figura 7 1 Ap s o ensaio o PI
79. eriodically to ensure reliable operation of these equipments are the measuring the operation times of opening and closing of its contacts after energization of their drive coils This test is to verify that all contacts are opening and closing within the time stipulated by the manufacturer and that the devices associated with the protection circuit is operating properly such as coils of opening and closing and protective relays For carrying out this test there is some equipment on the market designed to accomplish this task Their costs are high and technical assistance provided by representatives often does not meet customer needs With this in mind the company FURNAS Centrais El tricas S A energy company of ELETROBRAS system decided to develop its own equipment to perform these tests measuring the times of operation of the its circuit breakers This equipment received the name IMTD24 Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais With 20 channels to monitor the state of the breaker s contacts and 4 channels to monitor the state of the coil drive This volume aims to present the steps of development of a software for Microsoft Windows able to communicate with the IMTD24 through computer s parallel port Will also be shown the current state of hardware and software and the new implementations being developed Keywords Circuit breakers Interface IMTD24 Microsoft Windows operating times of circuit breakers hig
80. es Comrela o tens o B Baixa 1 M dia 1kVa52kV Alta ExtraAlta 66 765 UltraAlta Acima de 765 kV J EN Comrela o localiza o 95 Uso interno Uso externo Comrela o constru o f sica Tanque aterrado Tanque quente M A Comrela o ao meio de interrup o Ar natural Ar comprimido Pequeno Volume de leo Grande Volume de leo G s SF V cuo Figura 2 1 Classifica o dos disjuntores 2 2 Aspectos b sicos e construtivos 2 2 1 Introdu o x As decis es necess rias constru o de disjuntores que sejam capazes de cumprir suas fun es nas redes el tricas exigem uma s rie de defini es dos fabricantes Em primeiro lugar devem ser definidas as caracter sticas nominais s quais o disjuntor deve atender A mais importante dessas sua capacidade nominal de interrup o das correntes de curto circuito Em segundo plano deve ser definido seu meio de extin o o meio isolante e o tipo de mecanismo de opera o 5 Ap s ter passado pelo processo de fabrica o os disjuntores s o submetidos a ensaios de tipo executados geralmente em um laborat rio espec fico seguindo as normas vigentes O disjuntor ent o colocado venda com a garantia de sua qualidade confirmada nos ensaios At este ponto pode se dizer que todos os fabricantes seguem o mesmo crit
81. es a cada modelo espec fico Dentre as caracter sticas est o os valores dos tempos de opera o com suas toler ncias Veja este exemplo e Tempo de fechamento dos contatos principais 33 3 ms 5 ms e Tempo de fechamento dos contatos auxiliares 28 0 ms 3 ms Cabe empresa realizar manuten es peri dicas no disjuntor para verificar se estes tempos est o ocorrendo dentro do esperado utilizando para isso equipamentos capazes de realizar uma medi o confi vel A periodicidade do ensaio geralmente estipulada pela empresa cliente No caso de FURNAS esta possui documentos como o Manual T cnico de Campo MTC com crit rios de Manuten o Centrada na Confiabilidade MCC para estipular quando um disjuntor deve ser ensaiado ou seja dois disjuntores exatamente iguais ter o periodicidades diferentes dependendo do local de sua instala o e import ncia no sistema Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 53 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 54 Basicamente os equipamentos medidores destes tempos possuem canais sens veis s mudan as de n veis de tens o para monitorar a energiza o e desenergiza o das bobinas de comando e canais de contatos secos para monitorar a mudan a de estado dos contatos dos disjuntores Os circuitos internos simplificados dos oscil grafos s
82. gias possibilita estender o espectro da vis o humana e visualizar fen menos indicativos de defeito que antes n o podiam ser percebidos a olho nu e Amplia se assim a gama dos defeitos que podem ser detectados e por conseq ncia aumenta se a confiabilidade do Sistema Abaixo s o demonstrados respectivamente os ensaios reais de Termografia Infravermelha e detec o de corona por Ultravioleta em um disjuntor Delle da subesta o de Campos FURNAS Centrais El tricas S A antes e depois da limpeza das colunas isoladoras do equipamento Antes Depois Figura 3 9 Ensaio de Termografia Infravermelha na coluna de isoladores do disjuntor antes e depois da limpeza Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Antes Figura 3 10 Ensaio de detec o de corona por UV na coluna de isoladores do disjuntor antes e depois da limpeza 3 5 7 Ensaio de oscilografia O ensaio de oscilografia em disjuntores tem por finalidade verificar a velocidade das opera es de abertura e fechamento de seus contatos principais e auxiliares ap s energiza o das respectivas bobinas de acionamento Quando uma empresa compra um determinado tipo de disjuntor adquire juntamente ao equipamento um manual com as caracter sticas declaradas pelo fabricante sendo estes dados pertinent
83. h voltage power plants substations SUM RIO NOMENCLATURAS E SIMBOLOGIAS cease eee eee ee seen seen e sense sees sess se esseessseeses LV 1 INTRODU O rd ed AED Di ae Da dca Dose cauto 1 1 APRESENTA O nec EM T 1 2 HIST RIA DE FURNAS CENTRAIS EL TRICAS S A eeeeeeeeeeeeeee eene ee nenne 2 1 3 HIST RICO DO DESENVOLVIMENTO DA APLICAQAO eeee eee e eese eee sese ense esso sees eo sees J 1 4 ESTRUTURA D DISSERTA O essssesessseceessoceesscceesscoeceesseceessoceesscceesscseceesseceesseceesseseesss D 2 DISJUNTORES DE ALTA TENS O ccerereeneeenseneeensenensenserensensesensensesensensesensanos S 2 1 INTRODU O AOS DISJUNTORES DE ALTA TENS O eee esee eee eese sese eo sese ense sees sees 9 2 2 ASPECTOS B SICOS E CONSTRUTIVOS eeeeeee eese eo ee eo seen seen sees seen se essees sees seees sees pA EER rnit 10 2 2 2 T cnicas de interr pe o eene retten tret petto tati cn e PESE Haee 12 DDD HiSt riCO ire RR eie e ee ts 12 2 2 3 Disjuntores leo cio dn aet tested nm LE 13 2 2 3 1 Disjuntores a Grande Volume de Oleo GO iate 15 2 2 32 Disjuntores a Pequeno Volume de leo 16 2 2 4 Disjuntores a Ar Comprimido 4 eere eee ee eee ee esee ee
84. ilizada para montar o gr fico do ensaio ao final do teste 1 segundo um tempo suficiente para ensaiar a grande maioria dos disjuntores de alta tens o os quais abrem ou fecham seus contatos em alguns ciclos O t pico 5 3 demonstra as principais telas do software Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 80 5 3 Telas principais do software 5 3 1 Tela inicial As fun es principais contidas na tela principal s o e Verificar a conex o softwarelhardware antes do in cio de um novo teste e Abrir um teste anteriormente realizado e Iniciar um novo teste e Acessar as informa es do sistema e Acessar o arquivo de ajuda do programa IMTD24 Vers o Windows Oscilografia em disjuntores Arquivo Interface Computador Ajuda e EB Y Selecione os itens de menu ou barra de ferramentas Figura 5 3 Tela inicial do software Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 81 5 3 2 Tela de configura o de novo teste Nesta tela o usu rio informa as caracter sticas do disjuntor tais como Informe os dados do equipamento nos campos abaixo e ent amp o pressione pr ximo Local onde
85. in o Figura 2 12 Disjuntor SF de press o nica Opera o de abertura e extin o do arco Siemens 2 2 6 Disjuntores a V cuo 2 2 6 1 Hist rico Disjuntores a v cuo t m encantado seus projetistas por muitos anos por causa de suas grandes vantagens no quesito extin o de arco el trico Dentre estas vantagens as principais s o demonstradas a seguir 3 9 e S o completamente fechados e n o necessitam de fontes externas de g s ou leo e N o emitem gases nem chamas e requerem manuten o e em muitos casos sua vida til ser o pr prio per odo pelo qual o disjuntor atenda aos crit rios do circuito onde instalado e Podem ser usados na horizontal ou vertical Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 23 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima e Dispensa o uso de capacitores e resistores de pr inser o para interromper faltas e Requerem uma baixa energia para o acionamento de seus comandos e S o silenciosos em suas opera es A desvantagem desta t cnica est no alto custo no desenvolvimento do disjuntor no entanto com as tecnologias modernas este valor j come a a diminuir O fato de ter uma manuten o praticamente inexistente faz com que o custo final possa ser comparado ao das outras t cnicas com o decorrer dos anos de trabalho dos equipamentos j
86. ir ou entrar parte de seu conte do O ensaio de estanqueidade aplicado a disjuntores de alta tens o realizado para detectar vazamentos no circuito do g s 8 com ndices superiores aos de estanqueidade que garantem reenchimentos apenas uma vez por ano dos p los do disjuntor Detectam se com este teste os pontos de fuga para que se possam trocar as juntas defeituosas Para detectar vazamento de 8 campo deve se utilizar o m todo de acumula o o qual consiste em coletar fugas de um volume conhecido no qual se mede o aumento da concentra o devendo o equipamento estar sob press o nominal pelo menos 24 horas antes de serem medidos os n veis de estanqueidade 21 Ponto de fuga flange da porcelana Garrafa e mangueira para ac mulo de g s d Detector de g s SF Figura 3 5 Medi o de Estanqueidade de SF usando o m todo de acumula o Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 3 5 5 Ensaio dos resistores dos contatos auxiliares Neste cap tulo o foco principal est nos ensaios de rotina aplicados a disjuntores de alta tens o por m o ensaio de medi o dos valores de resist ncia dos resistores contidos nos circuitos dos contatos auxiliares do disjuntor n o pode deixar de ser comentado devido seu imenso valor no
87. ito L Principal Comparador Auxiliar Circuito Auxiliar Figura 7 3 Modelo do novo circuito de medi o da IMTD24 Com esta melhoria no modo de medi o a IMTD24 passa a apresentar a capacidade de medir um contato principal e seu s contato s auxiliar s quando houver em um nico canal ou seja 20 canais da Interface que monitoram o estado dos contatos do disjuntor t m agora a capacidade m xima de medir 60 contatos do disjuntor 20 contatos principais 20 contatos auxiliares de fechamento 20 contatos auxiliares de abertura Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Um aspecto essencial da criatividade n o ter medo de fracassar Dr Edwin Land Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 96 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 97 8 Conclus es Para realizar o ensaio de medi o dos tempos de opera o dos disjuntores de alta tens o as empresas do setor el trico na maioria das vezes compram equipamentos de determinados fabricantes para esta finalidade Estes equipamentos geralmente s o caros a interface gr fica do software muitas vezes confusa e em alguns casos o conjunto softwarelhardware n
88. j m energizado back to back Y Manobra de motores Y Manobra de fornos el tricos Y Manobra de reatores Tabela 2 1 Aplica es especiais com disjuntores Para aplica es especiais o fabricante pode modificar o projeto ou usar artif cios adicionais que permitam um funcionamento adequado nas condi es exigidas 5 Alguns exemplos dessas aplica es s o mostrados abaixo e Em projetos com energiza o de bancos de capacitores em paralelo back to back o fabricante pode solicitar a coloca o de imped ncias indutivas em s rie com o disjuntor para limitar a corrente e a freq ncia de energiza o transit ria e Para aumentar a capacidade de interrup o no caso de faltas na linha pode ser necess rio adicionar um capacitor em paralelo ao contato principal e Para reduzir as sobretens es no momento das manobras podem ser colocados contatos auxiliares de fechamento e ou abertura com resistores de pr inser o Isso reduz os esfor os sofridos pelos contatos principais Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Mais raramente o fabricante pode aumentar as exig ncias com rela o quantidade de manobras entre uma manutenc o e outra ou reduzir a quantidade de manobras permitidas dentro da vida til do disjuntor 5 2 2 2 T cnicas de in
89. juntores quando seu uso se faz necess rio pelas caracter sticas do circuito Sua utiliza o determinada para casos especiais onde se necessite reduzir sobretens es oriundas do fechamento de linhas em vazio e chaveamento de bancos de capacitores resistores de pr inser o ou aumentar a capacidade de interrup o do arco atrav s do controle das taxas de TRT e chaveamento do bancos de reatores resistores de abertura 11 12 Aqui s o descritas algumas aplica es de resistores de abertura e pr inser o em disjuntores de alta tens o 1 Resistores de abertura para redu o de TRT em faltas quilom tricas Quando as taxas de TRT excedem o valor de suportabilidade do disjuntor o fabricante pode escolher entre aumentar a quantidade de c maras interruptoras ou inserir resistores de abertura em paralelo s c maras principais O uso de resistores de abertura garante o aumento do amortecimento do circuito com o efeito principal de reduzir a amplitude do primeiro pico e a subsegiiente taxa de crescimento da TRT A Figura 2 14 demonstra um circuito equivalente com resistor de abertura associado ao disjuntor Figura 2 14 Circuito equivalente com resistor de abertura para amortecimento Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 28 Tr s equa es po
90. lobal Descriptor Table GDT que por sua vez cont m o endere o e o tamanho da TSS A localiza o do IOPM dentro do TSS flex vel sendo seu offset IOPM Offset armazenado nas posi es 0x66 e 0x67 Veja Figura 4 5 80x86 Processor TR TSS Segment Selector F System Memory GDT TSS Segment Descriptor Figura 4 5 Modelo de endere amento para a rea IOPM no TSS A arquitetura Intel 80x86 foi implementada de modo que cada tarefa possa ter sua pr pria TSS No entanto o TR que aponta para o descritor de segmento da TSS nunca modificado nas plataformas NT Assim todos os processos utilizam a mesma c pia do IOPM carregado 23 Nos SO s baseados na tecnologia NT o IOPM Offset original aponta para al m do final da rea da TSS e isto efetivamente nega o acesso a todas as portas para as aplica es rodando em modo usu rio Para garantir o acesso para estes processos deve se modificar o IOPM Offset para apontar para dentro da TSS ou estender a TSS para conter a rea ocupada pela IOPM Simplesmente estender a TSS para que a estrutura IOPM seja inclu da n o uma boa id ia j que isto permite acesso livre ao espa o de I O para qualquer aplica o rodando perdendo se assim a filosofia da prote o implementada pela tecnologia NT Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 66 Universidade Federal de Itajub
91. maras com sopro em duas dire es Figura 2 9 j que os gases ionizados s o soprados agora em duas dire es opostas para fora da regi o dos contatos O sopro em duas dire es aumenta a suportabilidade diel trica do disjuntor de forma que muitas vezes poss vel dispensar o uso dos resistores de abertura para a interrup o de faltas a longas dist ncias e outras faltas caracterizadas por altas taxas de crescimento de TRT 6 V LVULA DE SOPRO A MONTANTE VALVULAS DE EXAUST O A JUSANTE Figura 2 9 C mara de disjuntor a ar comprimido tipo duo blast Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Para manter os reservat rios destes disjuntores pressurizados utiliza se muitas vezes uma central de ar comprimido onde alguns compressores se encarregam da tarefa de manter tanto os reservat rios centrais quanto os reservat rios individuais de cada disjuntor com a press o nominal de trabalho No entanto algumas vezes encontra se disjuntores possuindo seu pr prio compressor A grande desvantagem deste modelo que se este compressor apresentar problemas e tiver que ser parado para manuten o o disjuntor fica limitado a operar algumas vezes at que o limite m nimo de ar do seu reservat rio seja atingido Este limite pr tica usual exigida por muit
92. njunto softwarelhardware o Doble F2253 gerou 125 Vcc durante 2 5 10 20 30 40 50 e 55 ciclos aplicando este n vel no canal 21 da Interface Estes tempos foram medidos pelo software Os valores esperados e reais obtidos s o apresentados nas tabelas a seguir 2 lo 333 dl 333 Dog boo go das Tabela 6 1 Resultados do ensaio com tempo de dura o de 2 ciclos Dura o do ensaio ciclos Tempo esperado ms Tempo medido ms Tabela 6 2 Resultados do ensaio com tempo de dura o de 5 ciclos Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 87 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 2 oo 16067 1667 Esses DA oo 1667 667 BEN CIEN EEUU INNEN Sa ONE 6 1667 1667 8 21667 1667 1 1667 1667 j Tabela 6 3 Resultados do ensaio com tempo de durag o de 10 ciclos 2 o o 333 1 333 7 Tabela 6 4 Resultados do ensaio com tempo de dura o de 20 ciclos 2 1500 2 500 3 500 ij 319500 DA 1500 500 5 500 340 sooo 6 500 500 J 8 0500 500 9 500 lil 500 Tabela 6 5 Resultados do ensaio com tempo de durag o de 30 ciclos Desenvolvimento de Software pa
93. no pa s e o t pico 1 3 o hist rico do desenvolvimento da IMTD24 com o aplicativo apresentado neste trabalho No t pico 1 4 demonstrada a estrutura da disserta o mostrando a abrang ncia de cada cap tulo 1 2 Hist ria de FURNAS Centrais El tricas S A FURNAS nasceu com o desafio de sanar a crise energ tica que amea ava em meados da d cada de 50 o abastecimento dos tr s principais centros socioecon micos brasileiros S o Paulo Rio de Janeiro e Belo Horizonte Com o objetivo de construir e operar no rio Grande a primeira usina hidrel trica de grande porte do Brasil a Usina Hidrel trica de FURNAS com capacidade de 1 216 MW foi criada em 28 de fevereiro de 1957 atrav s do Decreto Federal n 41 066 a empresa Central El trica de FURNAS Efetivamente come ou a funcionar em 1963 em Alpin polis MG Em 1 de junho de 1971 a sede foi transferida para o Rio de Janeiro e a Empresa ganhou um novo nome FURNAS Centrais El tricas S A que melhor expressa a proposta de constru o de um conjunto de usinas Hoje FURNAS est presente no Distrito Federal e nos estados de S o Paulo Minas Gerais Rio de Janeiro Esp rito Santo Goi s Tocantins Mato Grosso Paran e Rond nia onde funciona o Escrit rio de Constru o de Porto Velho Conta com um complexo de doze usinas hidrel tricas e duas termel tricas totalizando uma pot ncia de 9 910 MW o que representa aproximadamente 10 da gera o do p
94. nsaio de isola o em c mara de disjuntor Delle PK4 utilizando Doble M2H de 10 kV Este modelo M2H da Doble informa as amplitudes da corrente que circulou pelo circuito uA ou mA e da pot ncia em Watt dissipada O c lculo do fator de pot ncia da isola o demonstrado abaixo j que este modelo n o fornece esta informa o pronta Vale lembrar que os valores aceit veis para o fator de pot ncia encontrado nos ensaios de isola o devem estar abaixo de 1 15 3 5 1 2 C lculo do fator de pot ncia percentual utilizando Doble M2H FP x 100 3 4 S VI 3 5 x x100 3 6 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Onde V 10 kV e I pA ou Como a corrente mostrada no M2H em uA ou mA tem se duas novas equa es para o c lculo do fator de pot ncia percentual Para I em mA tem se W x 10 3 8 mA Para I em uA tem se W 10 1 10 68 100 3 9 FP E xy 104 3 10 Iua 3 5 2 Ensaio nos capacitores Este ensaio visa verificar se os valores de capacit ncia dos capacitores instalados no disjuntor est o corretos objetivo medir o valor do capacitor perante ensaio e comparar com o valor especificado pelo fabricante ou com os ltimos valores encontrados A Figura 3 3 demonstra
95. nsaio no disjuntor e transfere em tempo real as leituras a um computador atrav s da porta paralela Na ocasi o foi desenvolvido um software rodando em MSDOS para tratar os dados obtidos e dar ao t cnico a possibilidade de verificar se os tempos encontrados estavam dentro do esperado Em Sistemas Operacionais tais como Windows 95 e 98 a aplica o desenvolvida na poca funcionava corretamente Quando a Empresa optou por utilizar Sistemas Operacionais da plataforma NT o software desenvolvido em MSDOS j n o funcionava corretamente devido s incompatibilidades entre os sistemas de processamentos Para dar continuidade ao uso da IMTD24 foi necess rio dar in cio ao desenvolvimento do c digo de um novo programa que permitisse o uso da Interface nos novos sistemas operacionais da tecnologia NT No ano de 2003 o c digo foi testado e aprovado e a empresa o disponibilizou para uso Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Esta disserta o descreve entre outros seu uso valida o e aplica es 1 4 Estrutura da disserta o O cap tulo 2 descreve os v rios tipos de disjuntores de alta tens o cobrindo os seguintes t picos e T cnicas de extin o do arco el trico e Aplica es de cada tipo de disjuntor e Partes construtivas e A evolu o das
96. o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 33 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Teoricamente o instante de fechamento ideal seria no zero da tens o pelo fato do banco de capacitores descarregado se comportar como um curto circuito mas para cada circuito deve se realizar um estudo para descobrir o momento de fechamento que menos transit rios sejam gerados no sistema A Figura 2 20 mostra o instante ideal do fechamento do disjuntor em bancos de capacitores Isso vale para a maioria dos casos Para disjuntores com contatos auxiliares de fechamento estes devem ser fechados no zero da onda e o fechamento do contato principal deve em alguns casos ser ajustado para pontos da onda que causam menos impactos no circuito chaveado DETALHE DO FECHAMENTO Instante do fechamento A Corrente Figura 2 20 Instante ideal para fechamento de disjuntor em bancos de capacitores Na Figura 2 21 mostrado um exemplo monof sico de fechamento de banco de capacitores utilizando controlador de fechamento Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 34 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 35 Vsistema EXEMPLO MONOF SICO VREF ORDEM DE FECHAMENTO VsisrEMA ORDEM DE FECHAMENTO T ESPERA ENERGIZA O
97. o de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima inconsistente sem prejudicar a execu o de outros aplicativos que est o rodando paralelamente V rias aplica es podem rodar concorrentemente sem afetar outras Por outro lado esta prote o n o permite que o hardware seja acessado direta e rapidamente na verdade a aplica o passa a necessitar de um device driver para executar estas instru es protegidas e estas chamadas ao driver gastam v rios ciclos de processamento em torno de 30 ciclos contra 10 no acesso direto 23 4 2 2 1 Acessando o espa o de I O pelo uso de um device driver Para acessar o espa o de mem ria reservado para os endere os de I O deve se entender como funciona o mecanismo de prote o das plataformas NT Primeiramente a arquitetura Intel 80x86 define quatro n veis de privil gio O a 3 sendo O o n vel com maior privil gio e 3 com o menor A CPU trabalha no n vel O e as demais aplica es nos n veis devidos para suas necessidades Os Sistemas Operacionais da Microsoft que rodam sob tecnologia NT utilizam somente os n veis e 3 Aplica es que podem ser executadas em n vel O s o tratadas como aplica es kernel mode e aplica es no n vel mais baixo de privil gio s o tratadas como aplica es user mode A Figura 4 3 mostra os n veis de privil gios definidos na arquitetura Intel 80x86 Os n veis mais internos possuem maior privil gio Least privileged Most pri
98. o demonstrados na Figura 3 11 e Figura 3 12 demonstrando a filosofia do circuito medidor de contatos e bobinas respectivamente Os pontos principais a ressaltar s o e Os circuitos de entrada e sa da devem ser isolados opticamente para garantir que problemas ocorridos da entrada n o venham a causar danos na sa da que geralmente est o conectados a uma porta do computador ou conectados a controladores l gicos e No circuito que monitora a mudan a de estado dos contatos do disjuntor h uma fonte de tens o ou corrente para haver sensibiliza o na sa da onde o respons vel pela mudan a de estado o pr prio contato do disjuntor e No circuito que monitora as bobinas a sa da sensibilizada pelas tens es presentes 5V nas pr prias bobinas do disjuntor Contato Disjuntor Sa da 125V Figura 3 11 Modelo simplificado do circuito medidor de contatos do disjuntor Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 5V Sa da juntor Bobina Dis o Figura 3 12 Modelo simplificado do circuito medidor das bobinas do disjuntor H no mercado alguns equipamentos oscil grafos de determinados fabricantes com a finalidade de medir os tempos de opera o de disjuntores Seus custos s o geralmente altos e na maioria
99. o disjuntor est instalado usina de Furnas usina de Marimbondo etc Localiza o do equipamento UG 05 barramento de interliga o Fabricante do disjuntor N mero de s rie para identificar o equipamento Tipo modelo do disjuntor Identifica o dos contatos principais e ou auxiliares que devem ser ensaiados Identifica o das bobinas de comando e ou rel s auxiliares Dados do Disjuntor Cabe alho Local Localiza o UG 05 Identifica o dos canais Canal 01 Canal 05 Canal 09 Canal 13 Canal 17 01 FASEA Canal02 CP 02 FASE Canal 06 Canal 10 Canal 14 Canal 18 Canais de tens o Canal 21 BOB FECHAMENTO Canal 22 BOB ABERTURA Informe o motivo do teste MANUTEN O PREVENTIVA Equipe de trabalho EQUIPE DO TESTE Fabricante Brown Boveri Num S rie 111111 XXxx Tipo pHyF 03 FASE A Canal04 CP 04 FASE A Canal 08 Canal 12 Canal 16 Canal 20 Canal 24 Pr ximo gt gt Figura 5 4 Tela de configura o de novo teste Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 82 5 3 3 Tela de verifica o das configura es e estado dos canais Esta tela permite que o usu rio verifique os dados entrados no programa assim como verificar as condi es dos 2
100. o na leitura a porta existe N o necess rio que haja algum dispositivo conectado porta para a realiza o desta verifica o pois na verdade a BIOS simplesmente l o valor no seu buffer interno Os endere os das portas encontradas ser o armazenados numa sec o de mem ria destinada a armazenar informa es do sistema chamada BIOS Data Area a partir do endere o 0x0408 come ando pela Cada endere o usa dois bytes necess rios para mapear todas as 65536 portas poss veis l gicas ou f sicas O endere o 0x3BC era utilizado antigamente por placas de v deo conectadas porta paralela Nos computadores modernos que possuem portas paralelas a LPT1 est conectada no endere o 0x378 e LPT2 quando presente em 0x278 A Tabela 4 1 demonstra os endere os associados s portas paralelas LPT1 e LPT2 Nome da porta Endere o na mem ria Endere o f sico Descri o LPT1 0000 0408 0x378 Endere o base LPT2 0000 040A 0x278 Endere o base Tabela 4 1 Endere os das portas paralelas Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 59 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 60 4 2 1 3 Registradores da porta paralela Os registradores utilizados para controlar a entrada e sa da de dados das portas paralelas s o e Registrador de dados Data Register e Registrador de S
101. os clientes a capacidade do disjuntor realizar o ciclo completo O CO CO 6 Ao utilizar um reservat rio central este deve ser capaz de suprir ar para todos os reservat rios individuais ap s uma opera o O CO simult nea em um tempo geralmente estipulado em 2 minutos 6 2 2 5 Disjuntores a SF 2 2 5 1 Hist rico A primeira aplica o de SFe em um meio isolante data de 1940 coberta pela patente USA 2221671 7 por m seu uso como meio extintor de arco el trico foi iniciado por volta de 1952 A partir destes primeiros estudos v rias patentes surgiram sobre as propriedades especiais do g s em pa ses da Europa como Su cia Alemanha Fran a e Su a No entanto sua aplicabilidade em disjuntores surge um pouco mais tarde 3 A aplicabilidade do SFs como meio extintor e isolante possibilitou aumentar os n veis de tens o e corrente em disjuntores j que suas propriedades qu micas garantem uma isola o bem mais alta em rela o ao ar n o necessitando portanto usar artif cios como instalar v rios interruptores em s rie nem aumentar exageradamente as c maras contendo o g s 3 Assim um disjuntor a g s SFs pode ser constru do em tamanho bem reduzido em rela o ao disjuntor a ar comprimido possuindo as mesmas capacidades diel tricas 2 2 5 2 Propriedades do SF As caracter sticas f sicas e qu micas do SFG o tornam um excelente meio isolante e extintor garantindo sua aplicabilidade at os dias de
102. os A fun o SetPriorityClass permite modificar o n vel de prioridade da classe de um determinado processo Processos que realizam rotinas peri dicas tais como protetores de tela ou aplica es que periodicamente atualizam o display devem usar n veis baixos da classe de modo a n o prejudicar o desempenho de outros que necessitam de mais tempo de processamento Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 72 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima O uso de HIGH PRIORITY CLASS deve ser implementado com cuidado pois se um thread estiver rodando neste n vel por muito tempo impede que outros threads de n vel mais baixo ganhem seu tempo de processamento classe de prioridade HIGH PRIORITY CLASS deve ser reservada para tarefas de tempos cr ticos por tempos curtos de modo a n o atrapalhar a estabilidade do sistema A classe de prioridade REALTIME PRIORITY CLASS praticamente n o deve ser utilizada j que interrompe threads que gerenciam mouse teclado e flushing de disco Esta classe no entanto apropriada para aplica es que falam diretamente ao hardware e realizam tarefas r pidas 4 2 3 2 2 N vel de prioridade Os n veis de prioridade poss veis dentro das classes de prioridade s o e THREAD PRIORITY IDLE e THREAD PRIORITY LOWEST e THREAD PRIORITY BELOW NORMAL e THREAD PRIORITY NORMAL
103. os em Disjuntores de Alta Tens o 38 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 39 3 Ensaios em disjuntores 3 1 Introdu o Ensaios realizados em disjuntores s o determinados como Ensaios de Tipo Ensaios de Rotina e Ensaios de Prot tipo sendo melhor classificados como a seguir e Ensaios de Tipo Escolhe se uma unidade espec fica sobre cada lote de disjuntores id nticos para a realiza o de ensaios de qualidade Isto na verdade realizar ensaios por amostragem de lote e Ensaios de Prot tipo Este tipo de ensaio realizado pelo fabricante em unidades de prot tipo ou seja s o unidades que n o s o comercializadas A finalidade deste ensaio demonstrar a efici ncia e qualidade dos equipamentos a serem vendidos baseando se nos resultados obtidos nas unidades utilizadas para este fim e Ensaios de Rotina S o ensaios realizados periodicamente em todas as unidades adquiridas Normas como IEC 56 4 e ANSI C37 09 1969 determinam alguns ensaios de rotina sendo que a periodicidade muitas vezes determinada pelo pr prio cliente 3 2 Ensaios de Tipo Os seguintes ensaios de tipo s o especificados pela norma IEC 56 4 e seus suplementos 6 e Ensaios mec nicos e Ensaios diel tricos O O O O Ensaios de aplica o de impulsos atmosf ricos Ensaios de aplica o de impulsos de manobra Ensaios de polui o artifici
104. os em decorr ncia da dura o do arco Com a introdu o do conceito de extin o a ar comprimido este tempo caiu para o patamar de 6 a 8 ciclos e com o melhoramento das t cnicas de interrup o este tempo baixou para 2 ciclos 3 Os aspectos construtivos a capacidade de interrup o o tipo de extin o e a capacidade m xima de condu o s o fatores important ssimos que devem ser levantados a partir das Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima caracter sticas f sicas da rede onde s o instalados Um mau dimensionamento pode acarretar s rios danos ao disjuntor e ao circuito protegido pelo mesmo Com o crescimento da demanda da energia el trica associada id ia de levar eletricidade a toda popula o para que todos tenham acesso s tecnologias dispon veis os sistemas tendem a ficar cada vez mais complexos Isso deve exigir um estudo mais profundo no momento do dimensionamento da m xima corrente de curto circuito e menores tempos de abertura e fechamento dos contatos dos equipamentos a serem instalados em novas usinas subesta es Este crescimento tamb m faz com que a maioria dos equipamentos instalados h mais tempo tenham que ser substitu dos por outros que sejam adequados s necessidades do sistema A id ia de interconectar os sistemas el t
105. osoft com en us library ms684847 VS 85 aspx 28 Microsoft Corporation Scheduling Priorities Online http msdn microsoft com en us library ms685100 VS 85 aspx 29 Andrew S Tanenbaum amp Albert S Woodhull Operating Systems Design and Implementation 2nd ed 30 ANEEL Ag ncia Nacional de Energia El trica 2006 Marco Qualidade do Servico P blico de Transmiss o de Energia El trica Regulamenta o da Parcela Vari vel Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o
106. para a fun o CreateService e OpenService para cria e abrir o servi o do driver IMTD24 SYS SC HANDLE OpenSCManager LPCTSTR IpMachineName Ponteiro para o nome da m quina NULL local LPCTSTR IpDatabaseName NULL Database Default DWORD dwDesiredAccess Tipo de acesso desejado Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 70 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 71 CreateService cria o objeto de servi o e o adiciona no banco de dados do gerenciador de controle de servi os Uma chave com o nome do servi o adicionada no registro do Windows no caminho HKEY LOCAL MACHINENSystemiCurrentControlSetServices conforme mostra Figura 4 7 2 Editor do Registro DER Arquivo Editar Exibir Favoritos Ajuda Imapi Nome Tipo Dados w Imapiservice ab Padr o REG SZ valor n o definido Sa ab ispla Name REG SZ IMTD24 C Enum amp S ErrorControl REG DWORD 0x00000001 1 ab ImagePath REG EXPAND Sz System32lDriversVIMTD24 sys 28 Security 09 inetaces fad a ini910u 88 REG DWORD 0 00000000 0 ot GB Inport REG DWORD 0 00000001 1 28 IntcazAudAddService A Meu computadoriHKEY LOCAL MACHINEISYSTEM CurrentControlSetServices IMTD24 Figura 4 7 Chave do servi o do driver adicionada ao Registro do Windows SC H
107. posi o fechada a corrente el trica flui naturalmente pelas partes condutoras Figura 2 12a Ao comandar o disjuntor para abertura o contato m vel e o cilindro come am a se movimentarem comprimindo o g s contra o mbolo fixo Figura Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 22 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 2 12b A press o neste compartimento vai aumentando com a redu o do volume at o momento da separa o dos contatos fixos e m veis Neste momento h o aparecimento do arco el trico e tamb m a libera o da sobrepress o transit ria sobre os contatos extinguindo se assim o arco Figura 2 12c E por fim tem se o disjuntor agora aberto sendo isolado eletricamente pelo g s SFs press o de trabalho 6 a 8 bar como mostrado na Figura 2 124 Com esta t cnica mais simples torna se desnecess rio o uso de todos aqueles dispositivos do sistema de dupla press o sistema de compressor v lvulas registros mecanismos de v lvulas de sopro reservat rios resistores de aquecimento etc arco a Disjuntor fechado Pr compress o Fluxo de g s durante Disjuntor aberto a extin o do arco 1 Placas de contato 4 Cilindro de sopro 2 Contatos fixos 5 Embolo 3 Segmentos de contato Tubo do contato m vel 6 Bocais de ext
108. que monitoram o estado das bobinas de comando s o 21 22 23 24 Somente s o habilitados para escolha os canais configurados na tela de configura o do ensaio Isto reduz a possibilidade de poss veis perdas de disparos Canal de disparo do teste Escolha o canal que ser energizado para a reliza o do teste 21 BOB FECHAMENTO 22 BOB ABERTURA Tempo para efetuar o teste 1 segundo Efetuar teste Figura 5 7 Tela para escolha do canal de disparo do ensaio Pressionando o bot o Efetuar teste o programa entra em um loop para aguardar a energiza o do devido canal de disparo Havendo a sensibiliza o do canal o software realiza o teste durante 1 segundo e monta um gr fico com as leituras obtidas EPE AO QA EPE EFE ESSES SS E EEE EEE EEE PESE ESPE EEE PS PPS Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 5 3 5 Tela com o gr fico do ensaio Ap s o ensaio de opera o do disjuntor montado um gr fico com as leituras dos canais configurados para o teste Neste gr fico poss vel verificar os tempos de opera o do disjuntor dura o da energiza o das bobinas discrep ncia entre contatos tempo de Close Open CO etc 777 1 e 1 gr fico do teste Fechamento simples 2 CP01 FASEA CP02 FASEA CP03 FASE
109. que muito dinheiro se gasta com horas trabalhadas e pe as substitu das em disjuntores a leo ar comprimido e g s SFs A possibilidade de extinguir arcos el tricos no v cuo come ou a ser analisada j no s culo XIX por m os primeiros estudos cient ficos datam de 1923 26 por Sorensen e Mendenhall no Instituto de Tecnologia da Calif rnia Naquela poca eles conseguiram interromper uma corrente de 900A em 40 kV mas este trabalho pioneiro n o foi capaz de impulsionar o desenvolvimento de equipamentos a v cuo por causa da precariedade das t cnicas dispon veis naquele momento O crit rio mais complicado de se atender nesta t cnica manter o v cuo em um ambiente totalmente fechado para n o haver entrada de ar 3 Ap s este grande feito v rios trabalhos e pesquisas foram realizados com o intuito de desenvolver equipamentos de extin o a v cuo que tivessem uma boa confiabilidade Nos anos 30 poucos equipamentos foram fabricados e conseguiam interromper baixas correntes a poucos quilovolts At o final dos anos 40 havia muitas aplica es utilizando a t cnica mas ainda n o aplicadas a disjuntores de pot ncia porque as correntes de falta tinham valores acima do suportado pelos interruptores sendo aplicados geralmente em sistemas de transmissores de sinais de r dio radares etc No in cio dos anos 50 o conceito come ou a se concretizar quando Ross colocando seis interruptores em s rie conseguiu chavear uma carga em sis
110. r fico gerado e calcular os tempos encontrados o que comprometia a exatid o dos resultados obtidos Algumas precau es para opera o desses oscil grafos eram tamb m declaradas em seus manuais de opera o 1 e l mpada de merc rio utilizada no instrumento para gravar o ensaio no papel emite raios ultravioletas muito intensos nunca olhe diretamente luz e Existem tens es fatais no circuito da l mpada de merc rio portanto nunca toque em nenhum ponto do circuito com o instrumento ligado e Operar o instrumento horizontalmente pois a l mpada pode explodir caso fique energizada muito tempo em posi o inclinada Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Dep sito de papel Cilindro de borracha Limitadores de largura Seletor de largura Face sens vel para cima Esquena de coloca o Figura 1 1 Oscil grafo de papel YOKOGAWA Mod 2932 Por causa dos problemas e restri es mostrados acima nos anos 90 foi desenvolvido no Laborat rio de Medidas Eletroeletr nicas LAME O centro tecnol gico de FURNAS Centrais El tricas S A um equipamento moderno para realizar o ensaio de medi o de tempos de opera o de disjuntores chamado IMTD24 Interface para Medir Tempos de Disjuntores 24 canais O equipamento realiza o e
111. ra Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 88 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 8 26067 24 668 Z 9 206567 3 0568 Tabela 6 6 Resultados do ensaio com tempo de durag o de 40 ciclos 2 0 833 0 834 7 Tabela 6 7 Resultados do ensaio com tempo de durag o de 50 ciclos E GC MEC EEE ra El Essas ER EE ooo 967 0 E Esses Tabela 6 8 Resultados do ensaio com tempo de dura o de 55 ciclos Os valores aqui demonstrados foram obtidos pelo aplicativo rodando em um computador com processador Intel Core 2 Duo de 2 54 GHz e mem ria RAM de 2 GB Em computadores com 1 n cleo apenas as leituras tiveram valores bem pr ximos a estes Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 89 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima A declara o real da exatid o do software n o poss vel devido a dois fatores principais e Mesmo que um processo rode com a m xima prioridade o algoritmo de escalonamento pode interromp lo para garantir a integridade do sistema 29 evitando que um processo ganhe o processador por tempo infinito Assim n o garantido que o processo seja executado no devido momento de escrever ou ler na porta podendo
112. ral de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima As principais vantagens dos disjuntores PVO em rela o ao GVO s o mostradas na Tabela 2 2 Vantagens dos Disjuntores PVO em relac o GVO Redu o da quantidade de leo isolante utilizado Necessita cerca de 20 do leo utilizado em um GVO ili O isolamento para a terra garantido por isoladores de porcelana S o encontrados em todas as classes de tens o Tabela 2 2 Principais vantagens do disjuntor PVO sobre o GVO 2 2 4 Disjuntores a Ar Comprimido Os disjuntores a ar comprimido utilizam o ar natural comprimido em reservat rios como elemento de extin o do arco el trico gerado durante a abertura e fechamento dos contatos Esta t cnica est classificada como uma das mais limpas por utilizar o pr prio ar que respiramos por m comprimido em alta press o necessitando sempre de grandes cuidados com a qualidade dos reservat rios O princ pio de funcionamento se faz da seguinte forma ao comandar o disjuntor suas v lvulas de sopro e exaust o localizadas na c mara de comando se abrem permitindo a circula o do ar pelos contatos A v lvula de sopro permite a inje o do ar comprimido a passar pelos contatos resfriando e alongando o arco desenvolvido enquanto que a v lvula de exaust o conduz este ar que agora est ionizado para a atmosfera garantindo a isola o necess ria entre os contatos m veis e fixos A intensidade e a v
113. ricos faz com os n veis de corrente de curto circuito aumentem consideravelmente Linhas de transmiss o muito longas e que conduzem n veis muito altos de pot ncia exigem n veis de tens o maiores para se obter menos perdas na transmiss o e com isso disjuntores mais robustos e com capacidades de interrup o cada vez maiores O desenvolvimento de t cnicas de limita o de corrente de curto e a exig ncia de extin o de falhas com tempos cada vez menores em torno de 1 ciclo s o crit rios importantes no desenvolvimento dos disjuntores no presente momento O design dos disjuntores deve contemplar as fun es de controlar a corrente que passa no circuito em regime permanente e em condi es de falta Em condi es normais deve ser visto pelo sistema como um canal livre para a condu o de corrente com uma imped ncia da ordem de uQ e em condi es de falta deve interromper o circuito em um tempo dentro do seu ajuste extinguir o arco desenvolvido e ter uma imped ncia muito elevada para garantir a isola o do circuito Os disjuntores podem ser classificados em rela o tens o de trabalho localiza o design externo e o meio de extin o 4 como demonstrado na Figura 2 1 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Classificac o dos disjuntor
114. s Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 90 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 91 Aquele que persegue duas coisas de uma s vez n o alcan a uma delas e deixa a outra escapar Benjamin Franklin Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 92 7 Novas implementac es em andamento Este cap tulo aborda 3 novas implementa es que est o sendo desenvolvidas para atender as necessidades de FURNAS Centrais El tricas S A S o elas e Mudan a do modo de comunica o entre softwarelhardware e Aquisi o das leituras via sistema microcontrolado e Capacidade de medir contatos auxiliares sem necessidade de desconex o dos links 7 1 Mudan a do modo de comunica o entre software hardware IMTD24 foi desenvolvida inicialmente para se comunicar com o PC via porta paralela e este modo de comunica o atendeu e atende muito bem at hoje mas um inconveniente o fato de que a maioria dos computadores n o possui mais esta porta implementada fisicamente Por isso a comunica o deve ser alterada para o modo serial Neste novo modo o computador n o precisa necessariamente possuir uma porta serial pois poss vel utilizar adaptadores USB Serial facilmente encontrados no m
115. s rotinas importantes que s o implementadas no driver s o DriverEntry CreateDispatch as quais s o explicadas 25 Driver Entry uma rotina que chamada ap s o carregamento do driver na mem ria para alocar tudo que necess rio opera o do mesmo Seu papel dentro do driver IMTD24 SYS alocar mem ria para o array IOPM e criar um handle que pode ser acessado por aplica es rodando em modo usu rio permitindo a estas aplica es acessar o driver por meio da nota o WUMTD24 CreateDispatch cria um handle para a chamada CreateFile implementada no programa rodando em user mode Tudo que o processo em modo usu rio deve fazer invocar Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima CreateFile Dentro de CreateDispatch s o implementadas as rotinas Ke386xxx que mudam o n vel de acesso ao processo corrente de 3 para 0 Para desenvolver o driver IMTD24 S YS tr s arquivos foram necess rios e Imtd24 c Arquivo C contendo todas as rotinas necess rias ao driver e MAKEFILE Arquivo que cont m a linha nica INCLUDE NTMAKEENV Wnakefile def Esta linha invoca o arquivo makefile def necess rio cria o de qualquer device driver e SOURCES Arquivo que inclui todas as bibliotecas e arquivos necess rios compila o do driv
116. sses n veis para efetuar a corre o devida para que o disparo seja efetuado no momento correto Outro fator que tamb m interfere na velocidade do disjuntor seu envelhecimento Para isso o controlador possui o crit rio de avaliar a m dia dos tempos de opera o ou se basear no ltimo comando realizado Quando feita a troca ou instala o de um novo equipamento controlador de disparo pode ser necess ria a realiza o de ensaios de oscilografia para verificar os tempos m dios do disjuntor em quest o A Figura 2 23 mostra a opera o de um disjuntor via comando controlado Tens o Corrente Ordem de fechamento recebida pelo controlador Ordem enviada pelo controlador Contato principal do disjuntor Todas as considera es mostradas at agora sobre as corre es que o controlador tempo de funcionamento do disjuntor deve realizar perante os par metros colhidos do disjuntor s o para calcular este nico intervalo tempo Figura 2 23 Demonstra o da opera o do disjuntor via comando controlado Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima Nenhuma grande descoberta foi feita jamais sem um palpite ousado Isaac Newton Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensai
117. t cnicas e novos estudos em andamento e Vantagens e desvantagens do uso de cada t cnica comparando pre os efici ncia manuten o etc O cap tulo 3 descreve os principais ensaios realizados em disjuntores de alta tens o demonstrando caracter sticas dos ensaios de tipo prot tipo e rotina Para os ensaios de rotina foi apresentada uma cobertura mais completa das metodologias usadas pelas empresas do setor el trico mostrando algumas particularidades adotadas por FURNAS O cap tulo 4 apresenta os aspectos motivadores para o desenvolvimento do software Sendo as fases do desenvolvimento do projeto detalhadas como segue e Apresenta o do estudo das entradas e sa das da IMTD24 e Defini o do modo de trabalho da porta paralela de modo a garantir a melhor comunica o poss vel entre software e hardware e Apresenta o do desenvolvimento de um driver IMTD24 SYS que garante software o acesso porta paralela nas plataformas NT Uma vez que estas plataformas implementam um n vel de seguran a maior e n o permitem que um programa rodando em modo usu rio execute instru es de hardware e Apresenta o das fases principais da escrita do c digo do aplicativo O cap tulo 5 mostra a metodologia do ensaio de medi o de tempos opera o de disjuntores de alta tens o usando o software aqui apresentado em conjunto com a IMTD24 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ens
118. tatus Status Register e Registrador de Controle Control Register Estes registradores s o um elo para transformar um comando l gico em f sico ou seja ao emitir um comando de controle por exemplo primeiro este comando alcan a o registrador alvo para depois ser colocado fisicamente nos pinos da porta A Figura 4 1 apresenta o conector DB25 da porta paralela com a associa o de cada pino aos seus bits dentro dos registradores citados Esta a configura o da porta no modo SPP Nos modos EPP e ECP os bits de dados tem configura o bidirecional sendo o bit 5 do registrador de controle o respons vel pela dire o Se este bit for configurado em 0 o registrador de dados funciona como sa da e vice versa Data Output D7 06 Ds D3 D2 D DO Base 0x278 0x378 BSY PE SEL ERR Status Input 57 56 55 54 s3 Base 1 SEL INIT AUTO STR Control Output Base 2 Figura 4 1 Associa o entre registradores e pinos da porta paralela Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima As tabelas a seguir mostram a fun o de cada bit nos registradores acima citados relacionando estes com os pinos da porta quando presentes Offset INOUT Fun o do bit L3 EE cure _4__ 2 mo Registrador IN OUT EPP de Dados NOUT 6 4
119. te Task Register Tens o de Restabelecimento Transit ria Task State Segment Unidade Geradora Universidade Federal de Itajub Ultravioleta Volt Volt Amp re Pot ncia em Watt Windows Driver Kit Reat ncia Capacitiva Ohm Micro Phi Delta Pi Lista de Tabelas TABELA 2 1 APLICA ES ESPECIAIS COM DISJUNTORES eene 11 TABELA 2 2 PRINCIPAIS VANTAGENS DO DISJUNTOR PVO SOBRE GVO ssseseeeeeeeeeeeeeer enne nnne 17 TABELA 3 1 VALORES T PICOS DE RESIST NCIA DE CONTATOS DE DISJUNTORES DE ALTA 47 TABELA 4 1 ENDERE OS DAS PORTAS PARALELAS e eeeeeeeeeeeeee rennen seen nente eae near entes ente 59 TABELA 4 2 REGISTRADOR DE DADOS DA PORTA PARALELA enne nter tense erret 61 TABELA 4 3 REGISTRADOR DE STATUS DA PORTA PARALELA eene enne enne ena 61 TABELA 4 4 REGISTRADOR DE CONTROLE DA PORTA PARALELA esee eene enne enne enne nein nnns terree enn 61 TABELA 4 5 TABELA DE PRIORIDADES DA PLATAFORMA enne ener tense enne enne 74 TABELA 6 1 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 2 CICLOS cesses enne ener enne 87 TABELA 6 2 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE DURA O DE 5 CICLOS esee enne enne 87 TABELA 6 3 RESULTADOS DO ENSAIO COM TEMPO DE
120. temas de 230 kV 10 A companhia americana GE tamb m estava trabalhando nesse processo e em 1962 apresentou o desenvolvimento do primeiro disjuntor de pot ncia com extin o a v cuo com a capacidade de interrup o de 12 5 kA a 15 5 kV trabalhando com corrente nominal de 600 A 3 Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 24 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 25 2 2 6 2 Aplica es dos disjuntores a v cuo Disjuntores a v cuo para baixa e m dia tens o s o facilmente encontrados e seu uso est aumentando continuamente por m para alta tens o sua aplicabilidade est limitada a 145 kV e apenas um fabricante tem oferecido este equipamento 6 Apresentam uma tend ncia para aplica es em m dia tens o at 38 kV 8 As caracter sticas que garantem a for a desta tend ncia s o e Por causa do reduzido curso dos contatos pouca energia requerida para a opera o do disjuntor podendo se assim ser constru do em tamanho reduzido tornando os bem apropriados para uso em cub culos e Por n o usarem meios extintores gasosos ou l quidos podem fazer religamentos autom ticos m ltiplos 0 0 3s CO 15s CO 15s CO 15s CO A Figura 2 13 demonstra uma c mara de disjuntor a v cuo Figura 2 13 Corte de uma c mara de disjuntor a v cuo Desenvolvimento de Software para
121. terrup o 2 2 2 1 Hist rico Historicamente os disjuntores com interrup o ao ar livre foram os primeiros dispositivos a serem utilizados Por m para atender o crescimento das pot ncias de interrup o e eleva o dos n veis de tens o dos circuitos el tricos foram colocados no mercado os disjuntores a leo mineral isolante a Grande Volume de leo GVO Esta t cnica de isola o apresentou problemas s rios com acidentes graves registrados na poca provocados pela explos o e inc ndio dos disjuntores Estudos foram realizados para melhorar esta t cnica surgindo os disjuntores a Pequeno Volume de leo PVO Na d cada de 30 os disjuntores a ar comprimido apareceram como a melhor alternativa para extin o de arco el trico em sistemas de alta tens o Em 1953 os Estados Unidos constru ram seu primeiro prot tipo de disjuntor a SFs e no in cio dos anos 70 apareceram os primeiros disjuntores com extin o a v cuo Hoje as linhas de pesquisas sobre t cnicas de extin o apontam para o uso de disjuntores a semicondutores que j vem sendo testados em laborat rios O uso destes disjuntores no futuro promissor pois s o os que mais se aproximam do ideal No entanto seu uso ainda est restrito a n veis baixos de tens o As t cnicas de extin o de arco el trico mais comumente utilizadas em circuitos de alta tens o em vigor nos dias de hoje s o as seguintes e Ar comprimido e Grande Volum
122. tra a Figura 2 17 0000 Ta Tb 1 Tens o lado da fonte 2 Tens o no capacitor 3 Tens o de restabelecimento na c mara principal 4 Corrente no disjuntor Ta Instante da abertura da c mara principal Tb Instante da abertura da c mara auxiliar Figura 2 17 Interrup o de corrente capacitiva com uso de resistor de abertura Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 30 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 2 4 Sincronizadores controladores A utiliza o de sincronizadores hoje chamados de controladores tem como objetivo controlar o disparo dos disjuntores visando buscar a otimiza o da opera o dos mesmos pelo c lculo do instante ideal de chaveamento abertura e ou fechamento dos contatos Deve se considerar cada tipo de carga a ser chaveada de modo a parametrizar corretamente o momento de opera o do controlador Os comandos s o unipolares j que a id ia operar cada fase do disjuntor no ponto ideal dependendo da carga a ser chaveada A parametriza o do controlador n o algo simpl rio V rios fatores influenciam nestes ajustes Os par metros do disjuntor como tempo de abertura e fechamento dos contatos e tamb m par metros do sistema como temperatura umidade press o de comando devem ser considerados para se obter a melhor configura
123. untores de Alta Tens o Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima 4 2 3 2 Configura o da prioridade Tempo Real para o processo Nas plataformas NT um thread programado para rodar sob uma scheduling priority O SO associa a cada thread um n vel de prioridade que vai de O a 31 onde O o n vel de menor privil gio e 31 o de maior O sistema trata de modo igual todos os threads que possuem o mesmo n vel de prioridade associando Time Slices fatias de tempo em um escalonamento Round Robin o qual demonstrado mais a frente Enquanto os threads de mais altas prioridades estiverem sendo executados pelo processador os de prioridades inferiores ficam aguardando sua vez Quando um thread de n vel de prioridade mais alta fica dispon vel para rodar o SO suspende as tarefas atuais do processador e associa uma fatia de tempo completa para este colocando o em execu o Os n veis de prioridades s o determinados pelos dois crit rios seguintes e classe de prioridade do processo e n vel de prioridade do thread 4 2 3 2 1 Classe de prioridade Cada processo pertence a uma das seguintes classes de prioridades dentro do sistema 27 e IDLE PRIORITY CLASS e BELOW NORMAL PRIORITY CLASS e NORMAL PRIORITY CLASS e ABOVE NORMAL PRIORITY CLASS e HIGH PRIORITY CLASS e REALTIME PRIORITY CLASS Por padr o o sistema associa a classe NORMAL PRIORITY CLASS aos process
124. vileged Device drivers Device drivers Figura 4 3 N veis de privil gios da arquitetura Intel 80x86 Para entender como um programa rodando em user mode ganha acesso s portas f sicas do computador necess rio entender como a prote o de I O implementada nas plataformas NT O que determina se um processo roda em kernel mode ou user mode seu n vel de Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 64 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima privil gio corrente CPL armazenado nos dois bits menos significativos do registrador de segmento CS 23 CPU define o n vel de privil gio para acesso a I O IOPL que comparado ao valor do CPL para determinar se o processo pode ou n o acessar as entradas e sa das do computador O IOPL armazenado nos bits 12 e 13 do registrador EFLAGS conforme ilustrado na Figura 4 4 24 Se um processo possuir seu CPL maior que IOPL ele n o pode executar as instru es de I O Nas plataformas NT o valor do configurado em O e o CPL de cada processo inicialmente igual a 3 Assim para um processo ter acesso s instru es de baixo n vel seu CPL deve ser configurado em 0 Intel x86 EFLAGS Register Bit Abreviac o Descric o Categoria Bit Abrevia o Descri o Categoria EFLAGS EFLAGS 0 Carry flag S 16 RF Resume flag X 1 1 Reserved 1
125. volvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera o Durante Ensaios em Disjuntores de Alta Tens o 32 Universidade Federal de Itajub Laborat rio de Alta Tens o Ricardo Tozzi de Lima DETALHE DA ABERTURA Tens o A Corrente T Janela autorizada para tempo abertura 4 93 ms eee 0 7ms Faixa de seguran a Figura 2 18 Janela autorizada para abertura de bancos de reatores utilizando controlador de abertura A Figura 2 19 demonstra um exemplo monof sico de abertura de banco de reatores utilizando controlador de abertura VsisrEMA EXEMPLO MONOF SICO VREF CONTROLADOR ORDEM DE ABERTURA VsisteMa ORDEM DE ABERTURA T ESPERA ENERGIZA O BOBINA T BEDNPO T ABERTURA ABERTURA DO CONTATO DO DISJUNTOR T RETARDO T ABERTURA REATOR TINTA NE Figura 2 19 Exemplo monof sico de abertura de banco de reatores utilizando controlador de abertura b Fechamento controlado para bancos de capacitores O fechamento de banco de capacitores de um modo geral produz transit rios de corrente e tens o devido ao fato de que um banco descarregado ao ser colocado no circuito atua nos primeiros instantes como um curto circuito Estes transit rios v o se extinguindo com o carregamento do banco passando a acompanhar a tens o do barramento Desenvolvimento de Software para Medi o dos Tempos de Opera

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