CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM SISTEMAS ELÉTRICOS - CESE/2024

O Curso de Engenharia de Sistemas Elétricos-CESE, hoje Curso de Especialização em Sistemas Elétricos, teve início em 1973, através de Convênio firmado entre a EFEI, hoje UNIFEI, e a ELETROBRÁS. Este Convênio se deu ao reconhecimento do padrão de qualidade no ensino de Sistemas Elétricos de Potência, na UNIFEI, que desde então vem qualificando especialistas para empresas do setor, nacionais e de outros países sul-americanos.

Este intercâmbio de cooperação entre Empresa e Universidade com o apoio da FUPAI, permite a troca de experiências, fazendo com que a Universidade desenvolva pesquisas pioneiras e estimule, nos profissionais do setor elétrico, a aplicação dos conhecimentos adquiridos nas suas Empresas de origem, como atestam os mais de 30 anos de experiência do CESE na UNIFEI.

A Engenharia Elétrica da UNIFEI sempre teve uma grande tradição em sistemas elétricos de potência, com renomados profissionais que já atuaram e que ainda atuam na área, ensinando alunos de graduação e pós-graduação, sempre em consonância com os anseios do setor empresarial.

Objetivo Geral:

O CESE, como Curso de Especialização, tem o objetivo geral de promover, na sua área de atuação, o aprimoramento dos conhecimentos e habilitações dos participantes. O CESE destina-se a capacitar profissionais em assuntos pertinentes as áreas de sistemas elétricos de potência em nível avançado, a saber: análise, geração hidráulica, operação, economia, estabilidade, eletrônica de potência, entre outras.

Público Alvo:
 

O Curso de Especialização em Sistemas Elétricos - CESE é um curso de Especialização realizado pela UNIFEI, aberto a graduados em Engenharia Elétrica ou em outra área das Ciências Exatas, que atuam, ou venham a atuar nas áreas de estudos, análise e planejamento da operação ou da expansão de sistemas de geração de energia elétrica, tanto em concessionárias de energia, órgãos de fiscalização e/ou regulamentação (ANEEL, ONS, etc.), empresas de consultoria, indústrias e fabricantes, universidades e centros de pesquisa.

Coordenação do CESE

Nome: Zulmar Soares Machado Júnior

Titulação: Doutor pela Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ

Contato: zulmar@unifei.edu.br

Carga Horária:

O CESEé ministrado em 10 (dez) módulos online com 40 horas, totalizando ao todo uma carga horária de 400 horas. 

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO (Edição 2024):
 

O conteúdo programático para a edição de 2024 está organizado da seguinte maneira:

Considerando a ênfase ao curso voltado para Transmissão:

1° Módulo - MÉTODOS COMPUTACIONAIS EM SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Introdução ao MATLAB.
• Métodos numéricos aplicados à álgebra linear.
• Equações lineares simultâneas. Métodos diretos e interativos.
• Técnicas de esparsidade. Autovalores e autovetores.
• Métodos numéricos de otimização.
• Programação linear. Métodos Simplex e de pontos interiores. Programação não-linear.
• Estatística básica.

2° Módulo - ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIA

Conteúdo:

• Modelos matriciais de componentes e redes em regime permanente.
• Técnicas de esparsidade.
• Curto-circuito.
• Fluxo de potência: Métodos de Newton e desacoplado rápido; controles; representação de cargas especiais e de elos de corrente contínua; análise de sensibilidade.
• Equivalentes estáticos. análise de contingências.
• Introdução a paralelização e vetorização dos algoritmos de análise de redes em regime permanente.

3° Módulo - ECONOMIA DO SETOR ELETRO-ENERGÉTICO

Conteúdo:

• Conceitos básicos de Análise de Investimentos.
• Microeconomia e Custo Marginal.
• Mercado e monopólio natural.
• Reestruturação do Setor Elétrico.
• Regulação econômica.
• Tarifas de uso da Transmissão e da Distribuição.
• Mercado de Energia Elétrica.
• Coordenação Hidrotérmica, Energia Assegurada e CMO.
• Ofertas de venda de energia no mercado regulado (ACR) e mercado livre (ACL).
• Teoria de Leilões e os leilões do CCEE.
• Gerenciamento de Risco em Mercados de Energia Elétrica.
• Derivativos de Energia Elétrica.
• Interação do Mercado de Gás Natural no Setor Elétrico.

4° Módulo - ESTABILIDADE E DINÂMICA DE SISTEMAS ELÉTRICOS I

Conteúdo:

• Indutâncias e Circuitos Magnéticos da Máquina Síncrona;
• Máquina Síncrona em Coordenadas de Fase;
• Transformação de Park;
• Conceitos Básicos de Estabilidade;
• Modelos Básicos de Elementos Componentes;
• Equação de Oscilação da Máquina Síncrona;
• Modelos Matemáticos da Máquina Síncrona em Regime Permanente;
• Operação em Regime Permanente da Máquina Síncrona em um Sistema Radial;
• Estudo de Estabilidade Angular de Regime Permanente de um Sistema Radial;
• Estudo de Estabilidade Angular Transitória de um Sistema Radial;
• Melhorias da Estabilidade.

5° Módulo - ESTABILIDADE E DINÂMICA DE SISTEMAS ELÉTRICOS II

Conteúdo:

• Representação Matemática do Sistema de Potência Multimáquina;
• Estudo de Estabilidade Angular de Regime Permanente de um Sistema Multimáquina;
• Estudo de Estabilidade Angular Transitória de um Sistema Multimáquina;
• Modelos Matemáticos das Máquinas Síncronas;
• Modelos Matemáticos Padronizados;
• Sistemas de Excitação e Reguladores de Tensão;
• Sinais Adicionais Estabilizantes (PSS);
• Modelos Matemáticos Padronizados;
• Turbinas Térmicas a Vapor e a Gás;
• Turbinas Hidráulicas;
• Operação em Ciclo Combinado Gás-Vapor;
• Regulador de Velocidade Isócrono;
• Regulador de Velocidade com Queda e Estatismo Permanente; Regulador de Velocidade com Queda e Estatismo Transitório;
• Regulação Primária.
• Modelo Matemático de Máquina Assíncrona - Gerador de Indução
• Geração Eólica: Análise de Oscilação Eletromecânica e Simulações em um Sistema Radial
• Geração Solar: Análise Dinâmica da Energia Solar e Dispositivos Armazenadores de Energia
• Estabilidade e Colapso de Tensão: Análise estática: conceitos básicos, modelo de sistema, autovalores, valores singulares, determinante, funções-teste e vetor tangente, métodos da continuação e direto, colapso de tensão e perdas elétricas, índices, análise de contingências.
• Análise dinâmica: Análise no domínio do tempo: revisão de conceitos, proposta de análise de longo termo, afeitos dinâmicos de ações de controle, programação simbólica em matlab.

6° Módulo - ELETRÔNICA DE POTÊNCIA APLICADA A SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Semicondutores de potência (Diodos, Tiristores, GTO, MOSFET, IGBT e IGCT);
• Conversores de Potência (Retificadores Controlados e Não Controlados, Controlador de Tensão CA, Conversores CC-CA, Retificador Ativo PWM, Conversores Multiníveis);
• Conversores aplicados em energia fotovoltaica, eólica e sistemas de armazenamento;
• Flexible AC Transmission Systems – FACTS (SVC, TCSC, STATCOM, UPFC e Filtros Ativos de Potência);
• Sistemas de Transmissão em Corrente Contínua – HVDC (CSC-HVDC, VSC-HVDC e Sistema HVDC Multi-Infeed).

7° Módulo - CONFIABILIDADE DOS SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Sistemas de geração: método baseado em probabilidades; método baseado nos conceitos de freqüência e duração da falha.
• Sistemas interligados.
• Reserva operativa.
• Análise probabilística de sistemas: curto-circuito; fluxo de potência; estabilidade transitória.
• Sistemas compostos de geração e transmissão: aspectos estáticos e dinâmicos; valor da confiabilidade.
• Sistemas de distribuição. Subestações.

8° Módulo - PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Filosofia geral da proteção.
• Características de transformadores de corrente e de potencial.
• Desempenho destes equipamentos em regime permanente e transitório.
• Princípio de funcionamento dos relés de proteção convencionais e numéricos.
• Principais funções (50, 51, 27, 59, 67, 87, 21).
• Visão básica de algoritmos e filtros digitais para proteção.
• Proteção de geradores.
• Proteção de transformadores.
• Proteção de linhas de transmissão.
• Proteção de barramentos.
• Sistemas de Automação de Subestações - Aspectos Básicos da IEC 61850
• Exemplos práticos demonstrativos em laboratório.

9° Módulo - QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA

Conteúdo:

• Visão Geral da Qualidade da Energia Elétrica (QEE). Breves Definições. Retrospectiva.
• Conceituação da QEE.
• A Questão Econômica. Relevância Estratégica. Perspectiva.
• Tópicos de QEE no CESE.
• Variações de Tensão de Longa Duração.
• Variações de Tensão de Curta Duração.
• Desequilíbrios de Tensão.
• Flutuação de Tensão.
• Distorções Harmônicas.

• Exemplos práticos demonstrativos computacionais e em laboratório.

10° Módulo - OPERAÇÃO E PLANEJAMENTO DE SISTEMAS DE POTÊNCIA

Conteúdo:

• Operação em tempo-real: centros de operação, sistema SCADA, estimação de estado e recomposição após perturbações.
• Planejamento da operação: previsão de carga, despacho econômico; coordenação da geração hidrotérmica, controle automático de geração, intercâmbio de energia, fluxo de potência ótimo.
• Previsão de demanda: modelos econométricos; consumo por classe; requisitos de energia; demanda máxima anual.
• Expansão da geração; conceitos básicos de produção; critérios determinísticos e probabilísticos; dimensionamento das fontes; expansão ótima.
• Expansão da transmissão: algoritmos básicos de análise de redes; critérios determinísticos; confiabilidade composta-geração e transmissão; expansão ótima.
• Planejamento sob incertezas.

Considerando a ênfase ao curso voltado para Geração:

1° Módulo - MÉTODOS COMPUTACIONAIS EM SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Introdução ao MATLAB.
• Métodos numéricos aplicados à álgebra linear.
• Equações lineares simultâneas.
• Métodos diretos e interativos.
• Técnicas de esparsidade.
• Autovalores e autovetores.
• Métodos numéricos de otimização. Programação linear. Métodos Simplex e de pontos interiores. Programação não-linear.
• Estatística básica.

2° Módulo - ANÁLISE DE SISTEMAS DE POTÊNCIA

Conteúdo:

• Modelos matriciais de componentes e redes em regime permanente.
• Técnicas de esparsidade.
• Curto-circuito.
• Fluxo de potência: Métodos de Newton e desacoplado rápido; controles; representação de cargas especiais e de elos de corrente contínua; análise de sensibilidade.
• Equivalentes estáticos. análise de contingências.
• Introdução a paralelização e vetorização dos algoritmos de análise de redes em regime permanente.

3° Módulo - ECONOMIA DO SETOR ELETRO-ENERGÉTICO

Conteúdo:

• Conceitos básicos de Análise de Investimentos.
• Microeconomia e Custo Marginal.
• Mercado e monopólio natural.
• Reestruturação do Setor Elétrico.
• Regulação econômica.
• Tarifas de uso da Transmissão e da Distribuição.
• Mercado de Energia Elétrica.
• Coordenação Hidrotérmica, Energia Assegurada e CMO.
• Ofertas de venda de energia no mercado regulado (ACR) e mercado livre (ACL).
• Teoria de Leilões e os leilões do CCEE.
• Gerenciamento de Risco em Mercados de Energia Elétrica.
• Derivativos de Energia Elétrica.
• Interação do Mercado de Gás Natural no Setor Elétrico.

4° Módulo - ESTABILIDADE E MODELOS DE GERADORES

Conteúdo:

• Indutâncias e Circuitos Magnéticos da Máquina Síncrona;
• Máquina Síncrona em Coordenadas de Fase;
• Transformação de Park;
• Conceitos Básicos de Estabilidade;
• Modelos Básicos de Elementos Componentes;
• Equação de Oscilação da Máquina Síncrona;
• Modelos Matemáticos da Máquina Síncrona em Regime Permanente;
• Operação em Regime Permanente da Máquina Síncrona em um Sistema Radial;
• Estudo de Estabilidade Angular de Regime Permanente de um Sistema Radial;
• Estudo de Estabilidade Angular Transitória de um Sistema Radial;
• Melhorias da Estabilidade.

5° Módulo - INTERAÇÃO DO GERADOR AO SISTEMA ELÉTRICO

Conteúdo:

• Representação Matemática do Sistema de Potência Multimáquina;
• Estudo de Estabilidade Angular de Regime Permanente de um Sistema Multimáquina;
• Estudo de Estabilidade Angular Transitória de um Sistema Multimáquina;
• Modelos Matemáticos das Máquinas Síncronas;
• Modelos Matemáticos Padronizados; Sistemas de Excitação e Reguladores de Tensão;
• Sinais Adicionais Estabilizantes (PSS);
• Modelos Matemáticos Padronizados;
• Turbinas Térmicas a Vapor e a Gás; Turbinas Hidráulicas;
• Operação em Ciclo Combinado Gás-Vapor;
• Regulador de Velocidade Isócrono; Regulador de Velocidade com Queda e Estatismo Permanente;
• Regulador de Velocidade com Queda e Estatismo Transitório;
• Regulação Primária.
• Modelo Matemático de Máquina Assíncrona - Gerador de Indução
• Geração Eólica: Análise de Oscilação Eletromecânica e Simulações em um Sistema Radial
• Geração Solar: Análise Dinâmica da Energia Solar e Dispositivos Armazenadores de Energia
• Determinação de Parâmetros e Constantes de Tempo da Máquina Síncrona;
• Curvas de Capabilidade;
• Modelo E’q da Máquina Síncrona com Simulação em um Sistema Radial.
• Tópicos Especiais Sobre Máquinas Síncronas;
• Hidrogeradores e Turbogeradores Síncronos;
• Diagrama de potências P-Q para a Máquina Síncrona;
• Integração da Máquina Síncrona com o Sistema de Transmissão;
• Arranjo Gerador-Transformador em Bloco (Bloco G-T);
• Configurações Típicas dos Barramentos de AT para acoplamento do Bloco G-T;
• Proteção de Geradores;
• Relés Digitais para Proteção de Geradores;
• Exemplos e Aplicações.

6° Módulo - ELETRÔNICA DE POTÊNCIA APLICADA A SISTEMAS ELÉTRICOS

Conteúdo:

• Semicondutores de potência (Diodos, Tiristores, GTO, MOSFET, IGBT e IGCT);
• Conversores de Potência (Retificadores Controlados e Não Controlados, Controlador de Tensão CA, Conversores CC-CA, Retificador Ativo PWM, Conversores Multiníveis);
• Conversores aplicados em energia fotovoltaica, eólica e sistemas de armazenamento;
• Flexible AC Transmission Systems – FACTS (SVC, TCSC, STATCOM, UPFC e Filtros Ativos de Potência);
• Sistemas de Transmissão em Corrente Contínua – HVDC (CSC-HVDC, VSC-HVDC e Sistema HVDC Multi-Infeed).

7° Módulo - GERAÇÃO HIDRÁULICA

Conteúdo:

•  Planejamento da geração de hidroenergia

• Tipos de arranjos;
• Obras civis;
• Equipamentos elétricos e mecânicos;
• Hidrologia aplicada à geração: Geração de escoamento na bacia hidrográfica, monitoramento e tratamento de dados hidrológicos, ,,transposição e correlação  de vazões, estatística das vazões, regularização das vazões, vazões extremas, modelos de simulação e previsão de vazões afluentes, impactos de mudanças climáticas.
• Análise econômico-financeira para viabilidade
• Estudo hidro-energético: níveis e quedas d’água, campo de funcionamento, benefício-custo, critérios de motorização, estudos complementares para motorização, potências.
• Especificação de componentes.
• Sistemas auxiliares.

8° Módulo - GERAÇÃO TÉRMICA

Conteúdo:

• O sistema elétrico brasileiro e a geração termelétrica.
•  Fundamentos teóricos da geração termelétrica e ciclos termodinâmicos.
• Turbinas a gás.
• Turbinas a vapor.
• Geradores de vapor convencionais e de recuperação.
• Centrais termelétricas a vapor e de ciclo combinado.
• Cogeração: conceito, vantagens econômicas e ambientais.
• Metodologia para a seleção e projeto de sistemas de cogeração.
• Exemplos de sistemas de cogeração.
• Economia de energia primária e critérios de eficiência.
• Métodos de alocação de custos em sistemas de cogeração.
• Introdução a avaliação exergoeconômica de sistemas de cogeração.
• Controle automático e instrumentação aplicados a geração termelétrica
• Operação de usinas termelétricas
• Impactos ambientais da geração termelétrica.

9° Módulo - GERAÇÃO: ENERGIAS RENOVÁVEIS

Conteúdo:

• Geração de eletricidade a partir da biomassa: disponibilidade, conceitos, processos de conversão,  pré-tratamento, eficiências e custos
• Energia Eólica: recursos eólicos, princípios de funcionamento, modelo de Betz, fundamentos aerodinâmicos, aspectos de projeto, aerogeradores na rede elétrica, aspectos ambientais.
• Geração Heliotérmica: princípios básicos,  coletores solares concentradores, tecnologias de conversão de energia, integração de sistemas heliotérmicos com usinas convencionais
• Energia Solar Fotovoltaica: princípios, tipos de células, eficiência e características elétricas, componentes para sistemas de geração fotovoltaica, sistemas fotovoltaicos isolados e/ou interligados a redes.
• Elementos Armazenadores de Energia e sua integração com geração intermitente.
• Uso de Hidrogênio em Usinas Termelétricas
• Energia Geotérmica: potencial geotérmico brasileiro, métodos de exploração dos recursos geotérmicos, análise termodinâmica dos ciclos térmicos usados em plantas geotérmicas, custos e impactos ambientais da geração geotérmica de eletricidade
• Energia dos Oceanos: potencial energético dos oceanos, aproveitamento da energia térmica dos oceanos (OTEC), aproveitamento da energia das ondas (WEC), aproveitamento da energia da correntes marinhas (MCEC), aproveitamento da energia das marés (TIDAL)
• Integração de Fontes Renováveis com o Sistema Elétrico.

10° Módulo - OPERAÇÃO E PLANEJAMENTO DE SISTEMAS DE GERAÇÃO

Conteúdo:

• Operação em tempo-real: centros de operação, sistema SCADA, estimação de estado e recomposição após perturbações.
• Planejamento da operação: previsão de carga, despacho econômico; coordenação da geração hidrotérmica, controle automático de geração, intercâmbio de energia, fluxo de potência ótimo.
• Previsão de demanda: modelos econométricos; consumo por classe; requisitos de energia; demanda máxima anual.
• Expansão da geração; conceitos básicos de produção; critérios determinísticos e probabilísticos; dimensionamento das fontes; expansão ótima.
• Expansão da transmissão: algoritmos básicos de análise de redes; critérios determinísticos; confiabilidade composta-geração e transmissão; expansão ótima.
• Planejamento sob incertezas.