Análise de Sistemas Elétricos

Sistema por unidade (p.u.). Análise de trânsito de potências: construção da matriz de admitâncias; equações básicas do trânsito de potências; método de Newton-Raphson; método do desacoplamento rápido; modelo de corrente contínua.

As metodologias de ensino, baseadas na aprendizagem ativa e colaborativa, seguem uma sequência temporal que possibilita a aquisição dos conceitos teóricos fundamentais, a realização de exercícios de aplicação e ao estudo de casos práticos.

Objetivos:
Compreender e aplicar as técnicas necessárias para analisar os efeitos da ocorrência de curto-circuitos em Sistema de Energia Elétrica (SEE). Adquirir conhecimentos para analisar a segurança de um SEE e propor/implementar medidas para a sua melhoria. Conhecer os princípios de funcionamento e dimensionar sistemas de proteção em redes elétricas.

Competências:
Conhecer os sistemas de produção, transporte e distribuição de energia elétrica; Gerir e manter sistemas de energia elétrica; Projetar, executar e manter redes elétricas. Capacidade de aplicação dos conhecimentos para a resolução de problemas e de adaptar-se a situações novas. Capacidade para garantir na sua profissão a saúde e a segurança pública e compreender o impacto das soluções de Engenharia no contexto social. Capacidade de comunicar corretamente por escrito e oralmente. Desenvolver hábitos de autoaprendizagem. Capacidade de trabalhar autonomamente e em grupo.

1. Estudo e Análise de Curto-circuitos em Sistemas de Energia Elétrica
1.1 Introdução
1.2 Intensidade de corrente e potência de curto-circuito
1.3 Evolução temporal da corrente de curto-circuito
1.4 Modelos dos componentes de um Sistema de Energia Elétrica: Geradores, Transformadores, Linhas e Cargas
1.5 Curto-circuitos trifásicos simétricos: redução da rede e impedância equivalente a montante, formulação matricial baseada na matriz das impedâncias nodais
1.6 Curto-circuitos assimétricos
1.6.1 Decomposição em componentes simétricas
1.6.2 Modelos dos componentes de um Sistema de Energia Elétrica (sistemas Direto, Inverso e Homopolar)
1.6.3 Métodos de medição das componentes simétricas
1.6.4 Algoritmo de construção direta da matriz de impedâncias nodais
1.6.5 Formulação matricial com base na decomposição em componentes simétricas e no princípio da sobreposição
1.7 Efeito e limitação das correntes de curto-circuito

2. Análise da Segurança em Sistemas de Energia Elétrica
2.1 Panorâmica dos estudos de segurança em Sistemas de Energia Elétrica
2.2 Fatores que afetam a segurança de um Sistema de Energia Elétrica
2.3 Análise de contingências
2.3.1 Avaliação do impacto e das consequências para o sistema
2.3.2 Fatores de sensibilidade
2.3.3 Algoritmo de análise de contingências utilizando fatores de sensibilidade
2.3.4 Metodologia de análise de contingências utilizando modelos AC para o trânsito de potências
2.3.5 Comparação dos diferentes métodos para a análise de contingências

3. Estudos de estabilidade em Sistemas de Energia Elétrica
3.1 Introdução
3.2 Estabilidade Estática e Transitória
3.3 Gerador Ligado a um Barramento de Potência Infinita
3.4 Critério da Igualdade das Áreas
3.5 Solução no Domínio do Tempo por Integração Numérica
3.6 Técnicas para Aumentar a Estabilidade Transitória
3.7 Análise da estabilidade de tensão

4. Proteções
4.1 Introdução
4.2 Relés e sistemas de proteção
4.3 Sistemas de proteção de alternadores, transformadores, conjunto alternador-transformador, linhas aéreas e cabos subterrâneos, motores

5. Introdução ao sistema SCADA e Centros de Controlo, EMS/DMS, importância e funções

NAO

Bibliografia principal/obrigatória (disponível na biblioteca do ISEC):
– Paiva, J. P. (2007). Redes de Energia Eléctrica, uma Análise Sistémica (2ª ed.). IST Press.
Cotas: 1-2-262 e 1-2-264 (dois exemplares disponíveis)
– Saadat, H. (1999). Power System Analysis. McGraw-Hill.
Cotas: 1-2-153 e 1-2-394 (dois exemplares disponíveis)

Bibliografia Complementar
– Gómez-Expósito, A., Conejo, A. J., & Cañizares, C. (Eds.). (2018). Electric Energy Systems: Analysis and Operation (2nd Ed.). CRC press.
– Glover, J. D., Sarma, M. S., Overbye, T. & Birchfield, A. (2022). Power System Analysis and Design (7th Ed.). Cengage Learning.
– Delgado, M. (2011). Protecção das Redes Eléctricas de Distribuição, Transporte e Interligação. Publindústria, Edições Técnicas.
– Castro, R. & Pedro, E. (2014). Exercícios de Redes e Sistemas de Energia Elétrica. IST Press.

Material de apoio disponível
Apontamentos das aulas teóricas; apontamentos das aulas teórico-práticas; caderno de exercícios.