O objetivo desta disciplina é fornecer aos estudantes os conceitos básicos associados aos equipamentos utilizados na automação, controle, proteção e medição de sistemas elétricos. Através de aulas teóricas e atividades de projeto espera-se que os alunos possam realizar a seleção e a aplicação dos componentes básicos e tecnologias associadas à automação de sistemas elétricos de potência e à automação industrial, bem como dar subsídios para a criação e desenvolvimento de novos equipamentos e dispositivos para o setor.
As aulas dessa disciplina são principalmente teóricas, com a apresentação do contexto de automação de sistemas elétricos, seus equipamentos típicos, especificações técnicas e características funcionais. Nas aulas são utilizados vários conceitos multidisciplinares para o projeto detalhado de um dispositivo completo para aplicações em proteção, medição, controle e automação de sistemas elétricos. Através de aulas demonstrativas e palestras de apoio o aluno também poderá se familiarizar com os conceitos e tecnologias utilizadas no setor.
As aulas desta disciplina possuem conteúdo teórico sobre vários tópicos. As aulas são distribuídas ao longo de todo o semestre, com o apoio de atividades e trabalhos extra-classe, de especificação e projeto, executadas ao longo de todo o semestre. Os tópicos abordados são: 1. Conceitos básicos da estrutura hierárquica dos sistemas de proteção, automação, controle e supervisão das redes elétricas de potência e sistemas industriais. Funcionalidades e recursos básicos dos dispositivos utilizados na proteção, automação e controle de sistemas elétricos. 2. Conceitos básicos de sensores, transdutores, instrumentação, acionamentos e atuadores usados no setor. Introdução à lógicas de contatos. Circuitos de sinalização, comando e potência. 3. Arquitetura e especificação de dispositivos eletrônicos e digitais de automação, controle e proteção. Particularidades de dispositivos eletrônicos inteligentes (IED, ou Intelligent Electronic Devices) e Controladores programáveis (CP). Requisitos de faixa dinâmica, resposta em frequência, velocidade, comunicação e sincronismo. 4. Projeto básico de um dispositivo eletrônico inteligente. Conceitos elementares dos circuitos de entrada e saída, analógicas e digitais, conversores AD e DA, microprocessadores, microcontroladores, DSPs e FPGAs, canais de comunicação, interfaces humano-máquina e fontes de alimentação. Cuidados com compatibilidade eletromagnética e isolação galvânica. 5. Técnicas básicas de projeto e implementação digital de funções de transferência, transformada Z, filtros FIR e IRR, compensadores e Phase Locked Loops (PLL). 6. Algoritmos para filtragem e síntese digital (passa-baixa, passa-alta, passa-faixa e rejeita-faixa), deboucing, medição fasorial, cálculo de valores eficazes, medição de frequência, potência, fator de potência e energia. 7. Aplicações de processamento digital de sinais com informações provenientes dos sistemas elétricos de potência. Arquivos COMTRADE e COMFEDE. Implementação e simulação de algoritmos digitais de proteção por sobre/subtensão e sobrecorrente. 8. Conceitos básicos de sistemas de comunicação de dados para proteção, controle e automação de sistemas elétricos. Redes de comunicação e protocolos. 9. Conceitos básicos de sistemas SCADA. 10. Palestras e aulas demonstrativas das várias tecnologias abordadas.
PELLINI, E. L.; SENGER E. C.; SANTOS, M. L.; MANASSERO JR., G. Notas de aula, exercícios e atividades. São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas, 2017. JARDINI, J. A. Sistemas elétricos de potência: automação. Disponível em: https://social.stoa.usp.br/articles/0015/9029/1997-Jardini-Livro-pp1-294-Sistemas-ElA_tricos-De-PotA_ncia-AutomaA_A_o.pdf. Acesso em: março de 2017. LEE, E. A., Seshia, S. A., Introduction to Embedded Systems, Second Edition: A Cyber-Physical Systems Approach, The MIT Press, 2nd Edition, 2016. Vahid, F. Givargis, T. D., Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction, Wiley; 2001. Chen, S., Ghaemi, E., Mazidi, M. A., STM32 Arm Programming for Embedded Systems, MicroDigitalEd, 1ª Edição, 2018. REBIZANT, W.; SZAFRAN, J.; WISZNIEWSKI. Digital Signal Processing in Power System Protection and Control. Londres: Springer – Verlag, 2011. OPPENHEIM, A. V., WILLSKY, A. S., NAWAS, S. H., Sinais e Sistemas, São Paulo: Pearson, 2010. TC57, I. E. C. IEC 61850: Communication networks and systems for power utility automation. International Electrotechnical Commission, 2016. TC65/SC 65B, I. E. C. IEC 61131: Programmable controllers. International Electrotechnical Commission, 2013. BLACKBURN, J. L.; DOMIN, T.J. Protective relaying – principles and applications. 4. ed. Boca Raton: CRC press, 2014. PHADKE, A. G.; THORP, J. S. Computer relaying for power systems. Chichester: John Wilen & Sons Ltd., 2009.