Conhecimentos de Base Recomendados
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.
Métodos de Ensino
As metodologias de ensino baseiam-se na Aprendizagem Baseada em Projetos (PBL), privilegiando a aprendizagem ativa, colaborativa e autónoma. O estudante adquire os conceitos teóricos fundamentais e aplica-os no desenvolvimento de projetos relacionados com a prática profissional, através dos quais desenvolve as competências técnicas associadas aos resultados de aprendizagem da unidade curricular. Paralelamente, é incentivada a aquisição de competências essenciais, como o pensamento crítico, a criatividade e a capacidade de trabalhar em equipa.
Resultados de Aprendizagem
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.
Programa
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
Docente(s) responsável(eis)
Carlos Manuel Borralho Machado FerreiraMétodos de Avaliação
A avaliação poderá ser realizada ao longo do semestre (avaliação contínua/periódica) ou em exame final. Todos os estudantes inscritos na unidade curricular têm acesso às provas de avaliação individual (testes escritos), desde que o número de faltas não justificadas às aulas (teóricas e práticas) não ultrapasse 25% das aulas efetivamente lecionadas. As faltas dadas pelos estudantes no decorrer da atividade letiva, nomeadamente as faltas dos estudantes abrangidos pelos regimes especiais, caso se enquadrem nas situações previstas no artigo 12.º do Regulamento Académico do 1.º Ciclo de Estudos do Instituto Politécnico de Coimbra e na restante legislação e regulamentação em vigor, podem ser justificadas, não sendo contabilizadas para efeitos de obtenção de frequência na unidade curricular.
Avaliação contínua/periódica
a) Projeto 1: 30%, sem nota mínima. Permitido o uso de Inteligência Artificial (IA) na pesquisa, estruturação e redação do trabalho. Deve ser explicitamente indicada e citada a utilização de IA.
b) Primeiro teste intermédio: 20% (mínimo de 25%). Não é permitido qualquer uso de IA.
c) Projeto 2: 15%, sem nota mínima. Permitido o uso de IA na pesquisa, estruturação e redação do trabalho. Deve ser explicitamente indicada e citada a utilização de IA.
d) Segundo teste intermédio: 20% (mínimo de 25%). Não é permitido qualquer uso de IA.
e) Projeto 3: 15%, sem nota mínima. Permitido o uso de IA na pesquisa, estruturação e redação do trabalho. Deve ser explicitamente indicada e citada a utilização de IA.
Classificação Final (CF) da avaliação periódica/contínua:
CF = Projeto 1 x 30% + Teste 1 x 20% + Projeto 2 x 15% + Teste 2 x 20% + Projeto 3 x 15%
Avaliação por exame
a) Exame - Parte Teórica: 50% (mínimo de 25%)
b) Exame - Parte Prática: 50% (mínimo de 25%)
Não é permitido qualquer uso de IA. Na parte prática, é permitida a utilização de máquina de calcular e a consulta de formularios fornecidos pelo docente.
Classificação Final (CF) da avaliação por exame:
CF = Parte Teórica x 50% + Parte Prática x 50%
As provas de avaliação são classificadas numa escala de 0 a 20 valores. Para obter aprovação, é necessário alcançar uma classificação final igual ou superior a 9,5 valores, tanto na avaliação periódica/contínua como na avaliação por exame.
Estágio(s)
NAO
Bibliografia
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
– Kirschen, D. S. (2024). Power systems: Fundamental concepts and the transition to sustainability. Wiley.
– Glover, J. D., Sarma, M. S., Overbye, T. & Birchfield, A. (2022). Power System Analysis and Design (7th Ed.). Cengage Learning.
– Gómez-Expósito, A., Conejo, A. J., & Cañizares, C. (Eds.). (2018). Electric Energy Systems: Analysis and Operation (2nd Ed.). CRC press.
– Castro, R. & Pedro, E. (2014). Exercícios de Redes e Sistemas de Energia Elétrica. IST Press.
– Delgado, M. (2011). Protecção das Redes Eléctricas de Distribuição, Transporte e Interligação. Publindústria, Edições Técnicas.
Material de apoio disponível
Apontamentos das aulas teóricas; apontamentos das aulas práticas; caderno de exercícios.