81R - Taxa de Variação de Frequência ou ROCOF

Em sistemas elétricos, a proteção 81R, também conhecida como Taxa de Variação de Frequência (ROCOF, do inglês Rate of Change of Frequency), desempenha um papel crucial na detecção precoce de distúrbios de frequência. É importante destacar que a proteção 81R aborda uma lacuna fundamental nas proteções de sobrefrequência e subfrequência: a zona de não detecção.

Diferentemente das proteções convencionais de sobrefrequência e subfrequência, que esperam que as condições da rede se deteriorem significativamente antes de agir, haja vista que sua atuação só ocorre após o término do ciclo (16,6 milissegundos) mais a temporização ajustada, a proteção ROCOF adota uma abordagem proativa. Ela analisa o comportamento dinâmico da frequência ao longo do tempo, permitindo uma detecção mais rápida e precisa de problemas no sistema elétrico.

Imagine uma situação de paralelismo permanente, operando normalmente a 60 Hz e ocorre uma queda súbita da concessionária e das cargas. Sem a proteção ROCOF, um disjuntor só seria acionado quando a frequência atingisse um nível crítico (a depender da temporização das proteções de subfrequência e sobrefrequência). No entanto, nesse ponto, a frequência pode ter diminuído tanto que o desligamento de carga não seja mais eficaz para restaurar a estabilidade do sistema.

Observe na figura abaixo que, em aproximadamente 10 milissegundos, a frequência subiu de 60 para 68 Hz. Variações bruscas como essa podem indicar problemas sérios no sistema. E ao detectar essas variações rapidamente, os disjuntores podem agir de forma mais ágil, evitando potenciais falhas catastróficas.

Num segundo cenário, onde ocorre a queda da concessionária, mas ainda há cargas consumindo 50% da geração, observe que a frequência também aumenta bruscamente, num curto intervalo de tempo (aproximadamente 10 milissegundos).

A importância da proteção ROCOF é ainda mais evidente em sistemas com alta penetração de geração renovável. Devido à sua baixa inércia, as fontes de energia renovável podem causar flutuações rápidas na frequência. Nesse cenário, a proteção ROCOF desempenha um papel vital, proporcionando uma resposta mais ágil e confiável para garantir a estabilidade operacional do sistema elétrico.

Em suma, a proteção 81R representa uma evolução significativa nas estratégias de proteção de sistemas elétricos, preenchendo uma lacuna crucial na detecção precoce de distúrbios de frequência e garantindo uma operação mais segura e confiável dos sistemas de energia elétrica.

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