Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

1. Aspectos gerais sobre a estabilidade de sistemas elétricos de potência.
2. Transformação de variáveis e a equação de Park.
3. Modelagem dinâmica de uma máquina síncrona.
4. Sistemas de controle da excitação (“AVR - Reguladores Automáticos de Tensão”).
5. Sistemas de controle da velocidade (Reguladores Automáticos de Velocidade).
6. Sinais adicionais estabilizantes.
7. Simulações computacionais do comportamento dinâmico de sistemas elétricos de potência, enfocando principalmente os dispositivos de geração.

JUSTIFICATIVA

O conteúdo programático desta disciplina compreende a parte I do contexto geral de Dinâmica de Sistemas Elétricos, sendo de suma importância para os interessados em pesquisas afins ao tema. Nesta parte são examinadas inicialmente os vários aspectos teóricos concernentes a estabilidade de um sistema elétrico. Em seguida, trata-se de desenvolver uma modelagem completa (por meio de equações diferenciais) da máquina síncrona para estudos dinâmicos. Depois, são considerados os sistemas de controle dessa máquina, isto é, os reguladores automáticos de tensão e os reguladores automáticos de velocidade. Finalmente, examina-se os sinais adicionais estabilizantes dos sistemas elétricos de potência. A parte prática consiste em analisar o comportamento de um sistema de potência subsequente a diferentes tipos de perturbações .

OBJETIVO

PROGRAMA

I. Aspectos gerais sobre a estabilidade de sistemas elétricos

1.1 Requisitos para o sucesso da operação de um sistema elétrico

1.2 Transferência de potência entre duas máquinas síncronas

1.3 Descrição de um problema de estabilidade

1.4 Definição primitiva de estabilidade de um sistema de potência

1.5 Tipos de estabilidade

1.6 Representação clássica de uma máquina síncrona em estudos de estabilidade

1.7 Modelo clássico da máquina síncrona

1.8 Máquina síncrona durante um transitório

1.9 Análise de estabilidade pelo Critério de Áreas Iguais

1.10 Equação de oscilação de um sistema multi-máquinas

1.11 Análise de estabilidade pelo Método Passo-a-Passo

II. Transformação de variáveis e a equação de Park

2.1 Exemplo de transformação no domínio do tempo

2.2 Exemplo de transformação no domínio da frequência

2.3 Transformação a,b,c para a,b,0 (forma ortogonal)

2.4 Transformação a,b,c para 0,d,q (transformação de Park)

2.5 Relação entre o ângulo q e o ângulo de torque d

III. Modelagem dinâmica de uma máquina síncrona

3.1 Indutâncias próprias e mútuas da máquina síncrona

3.2 Equação dos fluxos concatenados

3.3 Equações das tensões (em função das correntes ou dos fluxos)

3.4 Equações da máquina síncrona no sistema “por-unidade” (pu)

3.5 Normalização das equações de tensão

3.6 Obtenção do circuito equivalente usando indutâncias de dispersão

3.7 Equações mecânicas da máquina síncrona – normalização

3.8 Modelos lineares da máquina síncrona

3.9 Inclusão da saturação magnética

IV. Sistemas de controle da excitação (“AVR”)

4.1 Introdução ao sistema de controle da excitação (“AVR”)

4.2 Razões para se usar um sistema de controle da excitação

4.3 Mecanismo de atuação de um AVR

4.4 Arranjo esquemático simplificado de um AVR

4.5 Tipos de sistemas de excitação

4.6 Resposta do sistema de excitação

4.7 Sistemas de regulação contínuos

4.8 Modelagem computacional de um AVR

V. Sistemas de controle da velocidade

5.1 Introdução ao regulador automático de velocidade

5.2 Funções da máquina primária e do regulador de velocidade

5.3 O mecanismo de atuação do regulador de velocidade

5.4 Tipos de máquinas primárias

5.5 Reguladores isócronos e com queda de velocidade

5.6 Arranjo típico de um sistema de regulação de velocidade

5.7 Considerações gerais sobre os modelos de máquinas primárias

5.8 Estratégia utilizada na modelagem computacional de reguladores

5.9 Modelagem computacional de um regulador de velocidade

VI. Sinais adicionais estabilizantes e PSS ("Power System Stabilizer")

6.1 Introdução

6.2 Descrição de amortecimento no sistema elétrico de potência

6;3 Fontes de amortecimento no sistema elétrico de potência

6.4 Estabilizador de sistema elétrico de potência – PSS

6.5 Outras fontes de amortecimento no sistema elétrico de potência

VII. Análise dinâmica de um sistema elétrico de potência sob diferentes distúrbios

7.1 Análise de curto-circuito trifásico sem/com controles de geradores

7.2 Análise de perda de geração

7.3 Análise de perda de carga

METODOLOGIA

O atual componente curricular será ministrado preferencialmente em formato presencial, às quintas-feiras, das 09:50 às 12:20 h.

Para alguns conteúdos poderá ser utilizado a forma remota sendo as aulas expositivas ministradas por meio de plataformas digitais tais como o Google Meet e Microsoft Teams.

O material didático será disponibilizado no Google Drive ou enviado por e-mails e aplicativos de mensagens.

O atendimento ao(s) aluno(s) será realizado tanto de forma presencial quanto remota, sendo que nesta última modalidade poderá ser empregado e-mails, aplicativos de mensagens ou reuniões individuais através das plataformas Google Meet ou Microsoft Teams, em horários específicos a serem definidos.

A prova será feita de forma presencial e com consulta permitida.

Para o pleno acompanhamento das atividades a serem desenvolvidas, o discente necessitará:

1. Participar das aulas presenciais e/ou online ministradas com auxílio de datashow;
2. Utilizar de computador para realização de simulações computacionais;
3. Utilizar de calculadora científica para resolução de exercícios propostos ao longo do curso e para resolução de problemas da prova.

OBS: A validação da assiduidade dos discentes será realizada a partir de controle específico da presença destes nas aulas, sejam estas presenciais, sejam remotas.

AVALIAÇÃO

O processo de avaliação individual será baseado em duas estratégias:

• Prova Com Consulta.

Todos os alunos receberão uma prova com questões propostas pelo professor referentes ao conteúdo dos capítulos I, II e III acima. As resoluções das questões serão individuais.

Valor da prova: 50,0 pontos

Duração da prova: 2,5 h ou 150 minutos

Data da prova: A ser marcada com os alunos.

• Trabalho de Simulação Computacional (usando o software PSP-UFU):

Todos os alunos deverão fazer o download do software PSP-UFU e seguir as orientações do professor para realização deste trabalho de Trabalho de Dinâmica de Sistemas Elétricos I.

Salienta-se que cada aluno terá casos específicos para simular e analisar. No final, cada aluno deverá montar um relatório com todo seu trabalho, gerar um arquivo em pdf e enviar para o professor por meio eletrônico, havendo posteriormente uma entrevista individual com o professor.

Valor do trabalho: 50,0 pontos

Data de entrega do trabalho: A ser marcada com os alunos.

Data de entrevista individual: A ser marcada com cada aluno.

BIBLIOGRAFIA

Básica

[1] ANDERSON, P.M. & FOUAD, A.A. Power System Control and Stability. 2nd Edition IEEE Press Series on Power Engineering, A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2003.

[2] KUNDUR, Prabha S.; MALIK, OM P. Power System Stability and Control. Second Edition, McGraw-Hill Education, 2022.

[3] PAI, M. A. Power System Stability. N. Holland, Amsterdam, 1981.

Complementar

[1] IEEE Committee Report. Proposed terms and definitions for power system stability. IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-101, pp.1894-1897, July 1982.

[2] 421.5-2016 - IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies. Revision of IEEE Std 421.5-2005 (Revision of IEEE Std 421.5-1992) 26 August 2016.

[3] 1110-2019 - IEEE Guide for Synchronous Generator Modeling Practices and Parameter Verification with Applications in Power System Stability Analyses. IEEE Std 1110-2019 (Revision of IEEE Std 1110-2002) Published: 2020.

[4] IEEE Committee Report. Dynamic Models for Steam & Hydro Turbines in Power System Studies. IEEE, Trans. Power App. Syst., Vol. PAS-92, pp 1904-1915, June 1973.

[5] Nikhil Pathak; T. S. Bhatti; Ashu Verma. Discrete Data AGC of Hydrothermal Systems Under Varying Turbine Time Constants Along With the Power System Loading Conditions IEEE Transactions on Industry Applications. Volume: 53, Issue: 5, Sept.-Oct. 2017.

[6] Software PSP-UFU. Plataforma de Sistemas de Potência - Universidade Federal de Uberlândia. Link para download: https://github.com/Thales1330/PSP/releases/download/2020w24a-beta/PSP-UFU_x86_32_VC.exe

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Pós-graduação: _________________________

---

Documento assinado eletronicamente por Geraldo Caixeta Guimarães, Professor(a) do Magistério Superior, em 18/11/2023, às 09:46, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

---

A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 4978119 e o código CRC AB229919.

---