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Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Redes Elétricas Inteligentes

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Publicação em Diário da República: Despacho n.º 7795/2021 - 09/08/2021

6 ECTS; 3º Ano, 1º Semestre, 28,0 T + 42,0 PL , Cód. 911254.

Docente(s)
- Mário Helder Rodrigues Gomes (1)(2)

(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona

Pré-requisitos
ND

Objetivos
Compreender a constituição e exploração de sistemas de energia elétrica. Compreender as diferentes tecnologias utilizadas nas redes de distribuição, na produção distribuída e na microgeração, bem assim como em redes elétricas inteligentes.
Saber dimensionar e selecionar os meios de serviço em redes elétricas e compreender o impacto associado ao seu funcionamento integrado (eficiência/qualidade de energia).

Programa
1. Sistemas de Energia Elétrica (SEE): Cadeia de valor; Características das cargas; Capacidade de transmissão das linhas; Relação entre frequência e equilíbrio de potências reais; Efeito da potência reativa no valor da tensão; Caracterização dos componentes de um SEE (Transformadores, Máquinas elétricas, Linhas e cabos, Cargas). Funcionamento de um SEE e interligação com outros sistemas.
2. Fluxo de cargas (FC): Tipos de barramentos; Análise nodal de uma rede elétrica; Definição analítica do problema de FC. Sistema por unidade (PU). Métodos numéricos utilizados em problemas de FC.
3. Postos de transformação e Subestações AT/MT: Caracterização; Barramentos; Layouts; RSSPTS; Bases de dimensionamento; Características técnicas dos meios de serviço - aparelhagem e equipamentos de potência, medida e contagem; Exploração e conservação.
4. Redes de distribuição: Redes de AT, MT e BT; Redes radiais, redes em anel/bialimentadas e redes malhadas; Redes aéreas e subterrâneas; Proteções convencionais e proteções inteligentes; Normas regulamentares; Bases para o projeto de redes de distribuição - cálculos elétricos (fixação da tensão e da secção dos condutores, fórmula de Still e tabela de Starr, Lei de Kelvin e método de Frey), Cálculo Mecânico de linhas aéreas (apoios nivelados/desnivelados) -; Tipos de condutores; Traçado das linhas e vão mais económico.
5. Produção descentralizada: Noções sobre transição energética e descarbonização da produção de EE (PNEC2030) e de eficiência energética. Energias renováveis (solar, eólica, hídrica); Tecnologias de conversão (PV, WT, MT); Normas sobre micro/mini produção (UPAC, CER, UPP); Condições técnicas de interligação à rede elétrica; Indicadores característicos dos locais (irradiação, velocidade, caudal, utilização anual); Avaliação simplificada do potencial energético.
6. Redes elétricas inteligentes (REI): Caracterização - conceção, objetivos, benefícios e efeitos; Integração tecnológica - recursos distribuídos de produção e de armazenamento, veículos elétricos, sistemas de controlo e supervisão, sistemas de comunicação, contadores inteligentes; Prosumers. Diagramas de carga (redes passivas/ativas); Cargas flexíveis; Bidirecionalidade dos Fluxos de energia; Conceitos de mercado de eletricidade.
7. Dimensionamento de redes de distribuição: Método da secção constante; Método da densidade de corrente constante, Método do mínimo volume de cobre; Método de Coltri-Teischmüller; Fluxo de potências, energia reativa e proteções em redes de distribuição. Curtos-circuitos em redes de distribuição. Seleção de proteções convencionais e proteções eletrónicas/digitais.
8. Qualidade de energia: Enquadramento; Normas - EN 50160; Regulamento da Qualidade de Serviço (RQS) e a NPEN 5010. Continuidade de Serviço - indicadores TEIPI, SAIFI, SAIDI, END, FI, DI; Qualidade da Onda de Tensão - valor eficaz, tremulação, distorção harmónica, desequilíbrio, frequência, cavas de tensão; Qualidade Comercial.
9. Elaboração de estudos de planeamento e operação de redes elétricas inteligentes.

Metodologia de avaliação
Prova escrita (Exame / Recurso - 50%) e dois Trabalhos (50%; um trabalho de pesquisa 15% e um trabalho de simulação - Ponto 9 dos Conteúdos Programáticos - 35%).
A nota mínima para aprovação à UC é de 47,5%.

Bibliografia
- Bernd Buchholz, Zbigniew Styczynski, . (2020). Smart Grids: Fundamentals and Technologies in Electric Power Systems of the future. (Vol. 1 - 2nd edition). (pp. - ). : Springer, 2020. DOI: 10.1007/978-3-662-60930-9.
- DL, . (1977). Regulamento de Segurança de Subestações, Postos de Transformação e de Seccionamento (RSSPTS). (Vol. ). (pp. - ). Lisboa: Decreto-Lei n.º 42895 de 1960 e alterações do Decreto Regulamentar n.º 14/77 de 1977.
- DR, . (1984). Regulamento de Segurança das Redes de Distribuição de Energia Eléctrica em Baixa Tensão (RSRDEEBT). (Vol. ). (pp. - ). Lisboa: Diário da República n.º 297/1984, Série I de 1984.
- DR, . (1992). Regulamento de Segurança de Linhas Eléctricas de Alta Tensão (RSLEAT). (Vol. ). (pp. - ). Lisboa: Ministério da Indústria e Energia, Diário da República n.º 41/1992, Série I-B de 1992.
- José Sucena Paiva, . (2015). Redes de Energia Eléctrica. (Vol. 1). (pp. - ). Lisboa: IST Press, 2015. ISBN: 978-989-8481-41-2.
- Surya Santoso, Mark F. McGranaghan, Roger C. Dugan, H. Wayne Beaty, . (2012). Electrical Power Systems Quality. (Vol. 1- third Edition). (pp. - ). : McGraw-Hill Education, 2012. ISBN: 9780071761550.

Método de Ensino
Aulas teóricas expositivas e reflexivas com apoio de meios audiovisuais.
Aulas prático-laboratoriais para resolver exercícios com apoio do quadro e meios audiovisuais e para simulação de redes com apoio de software.

Software utilizado nas aulas
PowerWorld, SimPowerSystems ou PSS/E.

 

Aprovado em Conselho Técnico Cientifico: 22 de novembro de 2023

Download da Ficha da Unidade Curricular (FUC)

 

 


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