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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia de Energia e Automação Elétricas
 
Disciplina: PEA3411 - Introdução à Automação de Sistemas Elétricos
Introduction to Electric Systems Automation

Créditos Aula: 2
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2018 Desativação: 31/12/2021

Objetivos
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.
 
The objective of this course is to provide students with the basic concepts associated with the equipment used in the automation, control, protection and measurement of electrical systems. Through theoretical classes and project activities, students are expected to be able to select and apply the basic components and technologies associated with the automation of power systems and industrial automation, as well as to provide subsidies for the creation and development of new equipment and devices for the sector.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
72828 - Eduardo Cesar Senger
466104 - Eduardo Lorenzetti Pellini
742530 - Giovanni Manassero Junior
6919284 - Milana Lima dos Santos
 
Programa Resumido
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.
 
The classes in this discipline are mainly theoretical, presenting the context of electrical systems automation, their typical equipment, technical specifications and functional characteristics. In the classes, several multidisciplinary concepts are used for the detailed design of a complete device for applications in protection, measurement, control and automation of electrical systems. Through demonstrative classes and support lectures, the student will also be able to familiarize himself with the concepts and technologies used in the sector.
 
 
Programa
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.
 
SYLLABUS The classes in this course have theoretical content on various topics. The classes are distributed throughout the semester, with the support of extra-class work and activities, about specification and design, carried out in the semester. Topics covered are: 1. Basic concepts of the hierarchical structure of the protection systems, automation, control and supervision of power electrical networks and industrial systems. Basic functionalities and features of the devices used in the protection, automation and control of electrical systems. 2. Basic concepts of sensors, transducers, instrumentation, drives and actuators used in the industry. Introduction to contact logics. Signaling, command and power circuits. 3. Architecture and specification of electronic and digital devices for automation, control and protection. Features of Intelligent Electronic Devices (IEDs) and Programmable Controllers (CPs). Requirements for dynamic range, frequency response, speed, communication and timing. 4. Basic design of an intelligent electronic device. Elementary concepts of input and output circuits, analog and digital, AD and DA converters, microprocessors, microcontrollers, DSPs and FPGAs, communication channels, human-machine interfaces and power supplies. Issues with electromagnetic compatibility and galvanic isolation. 5. Digital design basics and implementation techniques of transfer functions, Z transform, FIR and IRR filters, compensators and Phase Locked Loops (PLL). 6. Algorithms for digital filtering (lowpass, highpass, bandpass and band reject) and synthesis, deboucing, phasor measurement, calculation of effective values, frequency measurement, power, power factor and energy. 7. Applications of digital signal processing with information from electrical power systems. COMTRADE and COMFEDE files. Implementation and simulation of digital over/undervoltage and overcurrent protection algorithms. 8. Basic concepts of data communication systems for protection, control and automation of electrical systems. Communication networks and protocols. 9. Basic concepts of SCADA systems. 10. Lectures and classes demonstrating the various technologies.
 
 
Avaliação
     
Método
Provas e exercícios.
Critério
Média aritmética ponderada de avaliações, trabalhos e exercícios, cujos pesos são detalhados em cada oferecimento da disciplina.
Norma de Recuperação
Avaliação
 
Bibliografia
     
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.
 

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