Protecções e Automação em Sistemas de Energia

1º Semestre 2018/2019

Relevância profissional da disciplina

Todos os equipamentos e sistemas de Energia eléctrica têm de ser protegidos contra curto-circuitos e outros incidentes, e as necessidades de protecção determinam, muitas vezes, a própria escolha e dimensionamento dos equipamentos e a estrutura das redes em que se inserem. Sendo uma disciplina que se apoia em muitos conceitos ensinados noutras, requer por isso uma razoável formação prévia, mas assegura elevada empregabilidade.

Objectivos

A disciplina visa desenvolver capacidades essenciais à concepção e parametrização de sistemas de protecção contra incidentes nos equipamentos e sistemas eléctricos de potência.

Começando pelos princípios e requisitos básicos das Unidades de protecção e controlo e das respectivas interfaces aos equipamentos de energia, são depois tratados aspectos fundamentais da protecção de equipamentos e de sistemas de Energia de Média, Alta e Muito Alta Tensão. Em particular, são abordados os comportamentos em defeito das redes de distribuição de tipo europeu, com referência aos seus regimes de neutro, e os relativos às redes de transmissão. Por fim, são discutidos aspectos relativos à protecção de transformadores e de máquinas rotativas.

Orientação pedagógica

O docente promove uma intensa e permanente interactividade sua com os alunos e destes entre si usando a Internet e em particular o fórum da disciplina.

O docente é Professor Associado com Agregação desde 1996, doutorou-se em Automação de Subestações (1988), foi responsável pela concepção e desenvolvimento das protecções digitais da EFACEC (1991-2000), estabeleceu na EDP muitas das práticas de utilização adotadas por ela (2001-2006), e tem uma larga experiência profissional como consultor de várias grandes empresas nacionais. Lecciona este tema no IST desde 1981.

Munido de equipamentos de protecção modernos usados nas redes eléctricas reais, o Laboratório funcionará integrado no projecto que os alunos desenvolverão ao longo do semestre, e no qual serão calculadas parametrizações a regular depois nos referidos equipamentos em laboratório.

Programa

1. Sistemas de Protecção e controlo: Hardware e compatibilidade electromagnética. Software e algoritmos básicos. Sistemas distribuídos em Subestações e protocolos de comunicação.

2. Transformadores de Medida para protecção e outros sensores.

3. Regulação coordenada de Protecções de Sobreintensidade em redes de Média Tensão.

4. Regimes de Neutro em Redes de Distribuição (Média Tensão): isolado, ressonante, resistivo e com reactância limitadora. Protecções específicas de linhas, cabos e barras contra defeitos fase-terra conforme o Regime de Neutro. Protecção de interligação às redes de Produtores independentes.

5. Protecção de linhas de redes de Transmissão (Muito Alta Tensão). Protecção de distância: princípios, características, regulação, coordenação e limitações. Teleprotecção. Tele-aceleração de protecções de distância e protecção diferencial de linhas.

6. Protecção de Máquinas Eléctricas de Média e de Alta Tensão. Protecção de transformadores de potência. Protecção de Máquinas Rotativas. Protecções específicas em Motores e em Geradores.

Metodologia de Avaliação

· Projecto obrigatório dividido em 3 partes, com as duas primeiras partes valendo 15% da avaliação total, e a 3ª parte valendo 10% (total 40%). O projecto tem componentes obtidas laboratorialmente, e é obrigatório. Embora contribua para a avaliação, a realização dos projectos deve ser vista principalmente como uma orientação para o trabalho de estudo próprio dos alunos.

· Exame escrito, com valia de 60% da valorização total, e classificação mínima de 9.5 valores. Os alunos podem ir livremente às duas datas de exame, valendo a melhor das classificações.

Bibliografia Principal

Apontamentos redigidos pelo responsável (José Luís C. Pinto de Sá).

Bibliografia Secundária

Cursos tutoriais do IEEE (em inglês);
E-book sobre Protecções editado pela AREVA.

Matérias precedentes

Embora sem obrigação formal, é fortemente recomendada a frequência prévia de disciplinas que tenham produzido nos alunos interessados na cadeira proficiência nos seguintes temas:

De importância primária:

· Análise em componentes simétricas de sistemas trifásicos; (sem este background muito dificilmente se faz a disciplina)

· Cálculo de curto-circuitos.

Recomendáveis: pelo menos dois dos três seguintes temas:

· Sistemas digitais e/ou processamento digital de sinais;

· Análise de Redes;

· Máquinas Eléctricas clássicas.