O objetivo desta disciplina é fornecer aos estudantes os conceitos avançados associados aos sistemas eletrônicos e digitais embarcados utilizados na automação, controle, proteção e medição de sistemas elétricos. Através de aulas teóricas e atividades de projeto espera-se que os alunos possam verificar os novos requisitos destes sistemas, além de poder realizar a seleção e a aplicação de componentes modernos e tecnologias de ponta associadas à automação de sistemas elétricos de potência e à automação industrial. A disciplina também oferece subsídios para que os alunos possam criar, desenvolver e empreender novos equipamentos, dispositivos embarcados e serviços para estes setores.
As aulas dessa disciplina são teóricas e demonstrativas, com a apresentação do contexto moderno relacionado com a temática de automação de sistemas elétricos, seus novos requisitos , equipamentos e tecnologias. Nas aulas são utilizados vários conceitos multidisciplinares para que o aluno tenha contato com novos aspectos relacionados ao projeto moderno desses sistemas, com novos requisitos de entradas e saídas analógicas e digitais para os equipamentos, novos requisitos de capacidade computacional e gerenciamento de recursos em tempo real para os dispositivos inteligentes, e do uso extensivo de redes de dados, informações estruturadas, protocolos e interfaces abertas e padronizadas, como aquelas definidas nas normas IEC 61850, IEC61131 e IEEE 1588. Com tais informações, o futuro engenheiro pode compreender o funcionamento e projetar qualquer dispositivo eletrônico inteligente embarcado, nos mais diversos cenários de redes elétricas e fábricas inteligentes.
aulas são distribuídas ao longo de todo o semestre, com o apoio de atividades e trabalhos extra-classe, de análise, projeto e simulação. Os tópicos abordados são: Novas estrutura hierárquicas para os sistemas de proteção, automação, controle e supervisão das redes elétricas de potência e sistemas industriais. Modificações dos conceitos para os novos cenários da indústria 4.0: estrutura em pirâmide se torna uma estrutura complexa interligada. Novos sistemas cyberfísicos de sensores, transdutores, instrumentações, acionamentos e atuadores usados em redes elétricas inteligentes e na indústria 4.0. Uso de redes de comunicação de dados de forma fundamental para o estabelecimento de sistemas de informação em tempo real, de alta disponibilidade e confiabilidade. Arquitetura e especificação dos novos dispositivos eletrônicos e digitais embarcados de automação, controle e proteção. Particularidades de conectividade, interoperabilidade, dispositivos lógicos, físicos e virtualizados, redundância, responsividade em tempo real, sincronismo de alta precisão. Descentralização de funções e centralização de serviços. Projeto avançado de um dispositivo eletrônico inteligente. Entradas e saídas virtuais, múltiplos canais de comunicação, fontes redudantes. Sinais de entradas e saídas digitais em coleções de dados, transportadas por mensagens orientadas a eventos. Novos tipos de entradas e saídas analógicas, eletrônicas e ópticas. Aplicações em campo com transformadores de instrumentação de baixa potência (LPIT). Sinais de grandezas primárias em coleções de dados digitalizados, transportados por streaming de mensagens em barramento de processo. Teoria da amostragem. Análise dos efeitos do recobrimento espectral em sinais para o sistema elétrico. Novos requisitos para os filtros analógicos em sistemas modernos de alta taxa de amostragem. Novos sinais em sistemas elétricos de potência: pacotes de dados de uma rede de barramento de estação e de processo. Captura e análise. Geração de pacotes. Sincronismo. Conversores AD e DA modernos. Questões de atraso e latência do pipeline de processamento digital de sinais. Escalonamento de rotinas com interrupções em microprocessadores. Noções de sistemas operacionais em tempo real, sinalização e sincronização de tarefas e processos. Aritmética inteira e de ponto flutuante. Sistemas de tempo discreto em aplicações com DSPs. Síntese de sistemas digitais dedicados em alto nível com FPGAs. Otimizações e aproximações para operações transcendentais (seno, coseno, raiz quadrada, rotação CORDIC). Filtros digitais tipo FIR e IIR. Particularidades de implementação em sistemas digitais. Convergência, estabilidade, precisão e acúmulo de resíduos. Exemplos com sistemas IIR em controladores tipo PI. Aproximação de IIR por FIR. Algorítimos otimizados para cálculo fasorial, normas e técnicas usadas em qualidade de energia, eletrônica de potência e acionamentos. Algorítimos para tratamento de dados no domínio do tempo. Técnicas de teste, depuração, modelagem e simulação de sistemas embarcados destinados aos sistemas elétricos de potência.
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