पावर-सिस्टम स्वचालन
पावर-सिस्टम ऑटोमेशन इंस्ट्रूमेंटेशन और कंट्रोल डिवाइस के माध्यम से पावर सिस्टम को ऑटोमेटिकली कंट्रोल करने का कार्य है। सबस्टेशन ऑटोमेशन से तात्पर्य इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (आईईडी) से डेटा का उपयोग करना, सबस्टेशन के अंदर कंट्रोल और ऑटोमेशन क्षमताओं और पावर-सिस्टम डिवाइस को कंट्रोल करने के लिए रिमोट यूजर से कंट्रोल कमांड का उपयोग करना है।
चूंकि फुल सबस्टेशन ऑटोमेशन सबस्टेशन इंटीग्रेशन पर डिपेंड करता है, इसलिए टर्म्स का उपयोग प्रायः इंटरचेंजेबलीअली किया जाता है। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में पॉवर के उत्पादन और डिलीवरी से जुड़ी प्रोसेसेज इंक्लूड हैं। सबस्टेशन और पोल पर पॉवर डिलीवरी सिस्टम की मॉनिटरिंग और कंट्रोल आउटेज की ड्यूरेशन को रीडूस करता है। इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस, कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल और कम्युनिकेशन विधियां, पावर-सिस्टम ऑटोमेशन के लिए सिस्टम के रूप में साथ वर्क करते हैं। शब्द "पावर सिस्टम" उन डिवाइस के कलेक्शन को डिस्क्राइब करता है जो फिजिकल सिस्टम बनाते हैं जो पॉवर जनरेट, ट्रांसमिट और डिस्ट्रीब्यूट करते हैं। शब्द "इंस्ट्रूमेंटेशन एंड कंट्रोल (आई एंड सी) सिस्टम" उन डिवाइस के कलेक्शन को रेफर करता है जो पॉवर सिस्टम को मॉनीटर, कंट्रोल और प्रोटेक्ट करते हैं। कई पावर-सिस्टम ऑटोमेशन की मॉनीटर स्काडा (SCADA) द्वारा की जाती है।
ऑटोमेशन टास्क
पावर-सिस्टम ऑटोमेशन कई कार्यों से बना है। डेटा एक्वीजीशन: डेटा एक्वीजीशन का तात्पर्य डेटा एक्वायर करना या कलेक्ट करना है। यह डेटा मेजरड एनालॉग करंट या वोल्टेज वैल्यू या कांटेक्ट पॉइंटस की ओपन या क्लोज्ड स्टेटस के रूप में कलेक्ट किया जाता है। एक्वायर डेटा को कलेक्ट करने वाले डिवाइस के अंदर लोकल रूप से उपयोग किया जा सकता है, सबस्टेशन में किसी अन्य डिवाइस पर सेंट किया जा सकता है, या ऑपरेटरों, इंजीनियरों, प्लैनर्स और एडमिनिस्ट्रेशन द्वारा उपयोग के लिए सबस्टेशन से एक या कई डेटाबेस में सेंट किया जा सकता है।
- सुपरविजन
- कंप्यूटर प्रोसेसेज और पर्सोनल इस एक्वायर्ड डेटा का उपयोग करके पॉवर सिस्टम की कंडीशन और स्टेटस का सुपरविजन या मॉनीटर करते हैं। ऑपरेटर और इंजीनियर कंप्यूटर डिस्प्ले और ग्राफ़िकल वॉल डिस्प्ले पर या लोकल रूप से, डिवाइस पर, फ्रंट-पैनल डिस्प्ले और लैपटॉप कंप्यूटर पर इंफॉर्मेशन को मॉनीटर करते हैं।
- कंट्रोल
- कंट्रोल का तात्पर्य I&C और पावर-सिस्टम डिवाइस को ऑपरेट करने के लिए किसी डिवाइस पर कमांड मैसेज भेजने से है। ट्रेडिशनल सुपरविजनरी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन (स्काडा) सिस्टम को मॉनीटर करने और मास्टर कंप्यूटर पर ऑपरेटर कंसोल से कमांड स्टार्ट करने के लिए ऑपरेटरों पर डिपेंड करते हैं। फ़ील्ड पर्सोनल फ्रंट-पैनल पुश बटन या लैपटॉप कंप्यूटर का उपयोग करके भी डिवाइस को कंट्रोल कर सकते हैं।
इसके अतिरिक्त, अन्य कार्य पावर-सिस्टम इंटीग्रेशन है, जो I&C सिस्टम और रिमोट यूजर में आईईडी (IEDs) के मध्य डेटा कम्युनिकेशन करने का कार्य है। सबस्टेशन इंटीग्रेशन से तात्पर्य आईईडी के लोकल डेटा को सबस्टेशन में कंबाइन करना है जिससे सभी I&C डेटा के लिए सबस्टेशन में कांटेक्ट का सिंगल पॉइंट हो।
पावर-सिस्टम ऑटोमेशन प्रोसेस डेटा एक्वीजीशन पर डिपेंड करती हैं; पावर-सिस्टम सुपरविजन और पावर-सिस्टम कंट्रोल सभी कोऑर्डिनेटेड आटोमेटिक फैशन से एक साथ वर्क करते हैं। कमांड ऑटोमेटिकली जनरेट होते हैं और फिर ऑपरेटर द्वारा स्टार्ट किए गए कमांड के समान ही इनिसियेट होते हैं।
पावर-सिस्टम ऑटोमेशन का हार्डवेयर स्ट्रक्चर
डेटा एक्वीजीशन सिस्टम
प्रोटेक्टिव रिले वाले डिवाइस ट्रांसफार्मर का उपयोग पावर-सिस्टम वोल्टेज और करंट को सेंस करने के लिए किया जाता है। वे फिजिकल रूप से पावर-सिस्टम डिवाइस से जुड़े होते हैं और एक्चुअल पावर-सिस्टम सिग्नल्स को कन्वर्ट करते हैं। ट्रांसड्यूसर डिवाइस ट्रांसफार्मर के एनालॉग आउटपुट को एक मैग्नीट्यूड से दूसरे मैग्नीट्यूड में या एक वैल्यू टाइप से दूसरे में, जैसे एसी करंट से डीसी वोल्टेज में कन्वर्ट करते हैं। इसके अतिरिक्त इनपुट डेटा स्विच गियर और पावर-सिस्टम कंट्रोल डिवाइस के ऑक्सीलियरी कांटेक्टों से लिया जाता है।
मेन प्रोसेसिंग इंस्ट्रूमेंटेशन और कंट्रोल (आई एंड सी) डिवाइस
माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करके निर्मित I&C डिवाइस को सामान्यतः इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (IEDs) के रूप में जाना जाता है। माइक्रोप्रोसेसर एकल चिप कंप्यूटर होते हैं जो उन डिवाइस को डेटा प्रोसेस करने, कमांड एक्सेप्ट करने और कंप्यूटर के जैसे इंफॉर्मेशन कम्युनिकेट करने की अनुमति देते हैं जिनमें वे बिल्ट हुए हैं। आईईडी में ऑटोमेटिक प्रोसेसेज रन की जा सकती हैं। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में उपयोग किए जाने वाले कुछ आईईडी हैं:
- रिमोट टर्मिनल यूनिट (आरटीयू)
- रिमोट टर्मिनल यूनिट आईईडी है जिसे किसी रिमोट लोकेशन पर इनस्टॉल किया जा सकता है, और फ़ील्ड कांटेक्टों के लिए टर्मिनेशन पॉइंट के रूप में कार्य करता है। कॉपर कंडक्टरों की डेडिकेटेड पेयर का उपयोग प्रत्येक कांटेक्ट और ट्रांसड्यूसर वैल्यू को सेंस करने के लिए किया जाता है। ये कंडक्टर पावर-सिस्टम डिवाइस से जनरेट होते हैं, ट्रेंचेज या ओवरहेड केबल ट्रे में इनस्टॉल होते हैं, और फिर आरटीयू के विथिन पैनलों पर टर्मिनेट हो जाते हैं। आरटीयू कलेक्टेड डेटा को अन्य डिवाइस में ट्रांसफर कर सकता है और अन्य डिवाइस से डेटा एक्वायर कर सकता है और कमांड कंट्रोल कर सकता है। यूजर प्रोग्रामेबल आरटीयू को "स्मार्ट आरटीयू" कहा जाता है।
- मीटर
- मीटर आईईडी है जिसका उपयोग पावर-सिस्टम करंट, वोल्टेज और पावर वैल्यू का एक्यूरेट मेजरमेंट क्रिएट करने के लिए किया जाता है। पॉवर सिस्टम की एक्टिविटी के विषय में हिस्टोरिकल इंफॉर्मेशन क्रिएट करने के लिए मीटर के अंदर डिमांड और पीक जैसे मीटरिंग वैल्यू सेव किए जाते हैं।
- डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर
- डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर (डीएफआर) आईईडी है जो पॉवर-सिस्टम की डिस्टर्बैंसेस के विषय में इंफॉर्मेशन रिकॉर्ड करता है। यह पॉवर सिस्टम पर पाई गई कंडीशन के कारण ट्रिगर होने पर डेटा को डिजिटल फॉर्मेट में स्टोर करने में सक्षम है। हार्मोनिक्स, फ्रीक्वेंसी और वोल्टेज डीएफआर द्वारा कैप्चर किए गए डेटा के उदाहरण हैं।
- प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी)
- प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर को लॉजिकल कंट्रोल करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। आरटीयू के जैसे, प्रत्येक कांटेक्ट और ट्रांसड्यूसर वैल्यू के लिए कॉपर कंडक्टर की डेडिकेटेड पेयर पीएलसी के अंदर पैनलों पर टर्मिनेट हो जाती है। यह वर्क-हॉर्स के जैसे है जो अपने मास्टर द्वारा दिए गए आर्डर पर वर्क करता है।
प्रोटेक्टिव रिले: प्रोटेक्टिव रिले आईईडी है जिसे पॉवर-सिस्टम की डिस्टर्बैंसेस को सेंस करने और पर्सोनेल और डिवाइस को प्रोटेक्ट करने के लिए I&C सिस्टम और पॉवर सिस्टम पर ऑटोमेटिकली कंट्रोल एक्शन्स करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिले में लोकल टर्मिनेशन होता है जिससे प्रत्येक कांटेक्ट के लिए कॉपर कंडक्टरों को आरटीयू से जुड़े सेंट्रल टर्मिनेशन पैनल पर रूट न करना पड़े।
(आउटपुट) डिवाइस को कंट्रोल करना
लोड टैप (ट्रांसफार्मर) चेंजर (एलटीसी) लोड टैप चेंजर ऐसे डिवाइस हैं जिनका उपयोग ट्रांसफार्मर पर टैप की स्टेटस को परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। ये डिवाइस ऑटोमेटिकली वर्क करते हैं या इन्हें किसी अन्य लोकल आईईडी या रिमोट ऑपरेटर या प्रक्रिया से कंट्रोल किया जा सकता है।
- रिक्लोजर कंट्रोलर
- रिक्लोजर कंट्रोलर ऑटोमेटेड रिक्लोजर और स्विच के ऑपरेशन को दूर से कंट्रोल करते हैं। ये डिवाइस पॉवर-सिस्टम की कंडीशन को मॉनीटर और स्टोर करते हैं और यह भी डेटरमाइन करते हैं कि कंट्रोल एक्शन्स कब करनी हैं। वे किसी रिमोट ऑपरेटर या प्रक्रिया से आर्डर भी एक्सेप्ट करते हैं।
कम्युनिकेशन डिवाइस
- कम्युनिकेशन प्रोसेसर
- कम्युनिकेशन प्रोसेसर सबस्टेशन कंट्रोलर है जो कई अन्य I&C डिवाइस के कार्यों को आईईडी में सम्मिलित करता है। इसमें एक साथ कई कम्युनिकेशन लिंक का सपोर्ट करने के लिए कई कम्युनिकेशन पोर्ट हैं। कम्युनिकेशन प्रोसेसर अन्य सबस्टेशन आईईडी का डेटा एक्वीजीशन और कंट्रोल करता है और सबस्टेशन के इनसाइड और आउटसाइड एक या कई मास्टर्स को ट्रांसमिशन के लिए एक्वायर डेटा को केंद्रित भी करता है।
अनुप्रयोग
ओवरकरंट प्रोटेक्शन
सभी लाइनों और सभी इलेक्ट्रिकल डिवाइस को लंबे समय तक ओवरकरंट से संरक्षित किया जाना चाहिए। यदि ओवरकरंट का कारण निकट हो तो स्वतः ही वह करंट शीघ्र इंटरप्ट हो जाती है। परन्तु यदि ओवरकरंट का कारण लोकल फील्ड के बाहर है तो बैकअप प्रोविजन उपयुक्त समय की देरी के पश्चात सभी अफेक्टेड इलेक्ट्रिकल नेटवर्क को ऑटोमेटिकली डिस्कनेक्ट कर देता है।
ध्यान दें कि डिस्कनेक्शन, कास्केड इफेक्ट डाल सकता है, जिससे अन्य सर्किटों में ओवरकरंट हो सकता है और फिर ऑटोमेटिकली डिस्कनेक्ट हो जाना चाहिए।
यह भी ध्यान दें कि ऐसे इलेक्ट्रिकल जनरेटर जो सडनली इस प्रकार के प्रोटेक्ट ऑपरेशन के कारण अपना लोड लॉस्ट कर देते हैं, उन्हें शीघ्र ऑटोमेटिकली क्लोज्ड करना होगा, और सिस्टम में सप्लाई और डिमांड के मध्य प्रॉपर बैलेंस रिस्टोर करने में कई घंटे लग सकते हैं, क्योंकि उचित सिंक्रनाइज़ेशन होना चाहिए इससे पूर्व कि सिस्टम के किन्हीं दो पार्ट्स को पुनः कनेक्ट किया जा सके।
सर्किट ब्रेकरों के पुनः क्लोज्ड करने के ऑपरेशन का प्रयास सामान्यतः ऑटोमेटिकली किया जाता है, और उदाहरण के लिए, तूफान के समय प्रायः सफल होते हैं।
सुपरविजनरी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन
सुपरविजनरी कंट्रोल और डेटा एक्वीजीशन सिस्टम (स्काडा) प्रक्रिया डिवाइस और डिवाइस से कमांड या डेटा ट्रांसमिट और एक्वायर करती है। पोल-माउंटेड स्विच से लेकर संपूर्ण पॉवर प्लांट्स तक की पॉवर सिस्टम के एलिमेंट्स को लंबी दूरी के कम्युनिकेशन लिंक पर दूर से कंट्रोल किया जा सकता है। रिमोट स्विचिंग, इलेक्ट्रिकल ग्रिडों की टेलीमीटरिंग (वोल्टेज, करंट, पॉवर, डायरेक्शन, kWh में कंजम्पशन आदि ), यहां तक कि कुछ पॉवर सिस्टम में ऑटोमेटेड सिंक्रनाइज़ेशन का भी उपयोग किया जाता है।
ऑप्टिकल फाइबर
पॉवर यूटिलिटी कंपनियाँ हाई वोल्टेज लाइनों को निरंतर मॉनीटर करके उनको प्रोटेक्ट करती हैं। इस सुपरविजन को प्रत्येक अलार्म और फेलियर को कंट्रोल करते हुए करेक्ट ऑपरेशन सुनिश्चित करने के लिए इलेक्ट्रिकल सबस्टेशन के मध्य सूचना के ट्रांसमिशन की आवश्यकता होती है। प्राचीन टेलीकॉम नेटवर्क मैटेलिक वायर्स से जुड़े हुए थे, परन्तु इलेक्ट्रिकल सबस्टेशन वातावरण की विशेषता हाई लेवल की इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड हैं जो कॉपर वायर्स को डिस्टर्ब कर सकते हैं।
हाई वोल्टेज लाइन, ट्रांसफार्मर, रिएक्टर्स, और इलेक्ट्रिकल प्लांट्स के अन्य एसेंशियल एलिमेंट्स पर फॉल्ट्स को आइसोलेट करने के लिए सबस्टेशनों को एक-दूसरे के साथ कम्युनिकेशन करने में इनेबल बनाने के लिए अधिकारी टेली-प्रोटेक्ट स्कीम का उपयोग करते हैं। इस कार्यक्षमता के लिए करेक्ट ऑपरेशन सुनिश्चित करने के लिए एसेंशियल डेटा के निरंतर आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है। ऑपरेशन की वारंटी देने के लिए टेलीकॉम नेटवर्क सदैव अवैलबिलिटी, परफॉरमेंस, क्वालिटी और डिले के विषय में करेक्ट स्टेटस में होना चाहिए।
प्रारंभ में ये नेटवर्क कंडक्टिव मीडिया से बने थे, चूँकि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस, सिग्नल ग्राउंड लूप (पॉवर) और ग्राउंड पोटेंशियल राइज के लिए 56-64 kbit/s चैनलों की वल्नेरेबिलिटी ने उन्हें पॉवर इंडस्ट्री के लिए बहुत अविश्वसनीय बना दिया। इलेक्ट्रिकल सबस्टेशनों में हाई वोल्टेज और करंटओं के कारण होने वाले स्ट्रांग इलेक्ट्रोमैग्नेटिक क्षेत्र नियमित रूप से जनरेट होते हैं।
इसके अतिरिक्त, फाल्ट स्टेट के समय इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिस्टर्बैंसेस अधिक बढ़ सकता है और कॉपर वायर्स पर आधारित कम्युनिकेशन चैनलों को डिस्टर्ब कर सकती है। प्रोटेक्ट रिले को आपस में जोड़ने वाले कम्युनिकेशन लिंक की रिलायबिलिटी क्रिटिकल है और इसलिए हाई फ्रीक्वेंसी इंडक्शन और ग्राउंड पोटेंशियल राइज जैसे हाई वोल्टेज क्षेत्रों में आने वाले प्रभावों के प्रति रेसिस्टेंट होनी चाहिए।
पॉवर इंडस्ट्री सबस्टेशनों में इनस्टॉल विभिन्न आइटम्स को आपस में जोड़ने के लिए ऑप्टिकल फाइबर की ओर बढ़ गया। फाइबर ऑप्टिक्स को ग्राउंड (पॉवर) की आवश्यकता नहीं है और यह इलेक्ट्रिकल नॉइज के कारण होने वाले इंटरफेरेंस से इम्यून है, जिससे इलेक्ट्रिकल कनेक्शन के साथ सामान्यतः देखी जाने वाली कई एरर टर्मिनेट हो जाती हैं। आईईईई C37.94 द्वारा वर्णित पावर रिले से मल्टीप्लेक्सर्स तक पूर्ण रूप से ऑप्टिकल लिंक का उपयोग स्टैंडर्ड बन गया है।
प्रोटेक्ट स्कीम के लिए अधिक सोफेस्टिकेटेड आर्किटेक्चर फॉल्ट टोलेरंट नेटवर्क की धारणा पर जोर देती है। डायरेक्ट रिले कनेक्शन और डेडिकेटेड फाइबर का उपयोग करने के अतिरिक्त, रिडक्टेंट कनेक्शन एसेंशियल डेटा इंटरचेंज की उपलब्धता को बढ़ाकर प्रोटेक्ट प्रक्रिया को अधिक विश्वसनीय बनाते हैं।
C37.94
आईईईई C37.94, फुल टाइटल टेलीप्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर डिवाइस के मध्य एन टाइम्स 64 किलोबिट प्रति सेकंड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफेस के लिए आईईईई स्टैंडर्ड, 2002 में प्रकाशित आईईईई स्टैंडर्ड है, जो टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर डिवाइस को आपस में जोड़ने के नियमों को डिफाइन करता है। पॉवर यूटिलिटी कंपनियों की. स्टैंडर्ड ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन के लिए डेटा फ्रेम फॉर्मेट को डिफाइन करता है, और मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर के लिए फिजिकल कनेक्टर के लिए स्टैंडर्डों का रिफरेन्स देता है। इसके अतिरिक्त, यह लिंक की फेलियर पर जुड़े डिवाइस के बिहेवियर और समय और ऑप्टिकल सिग्नल (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) विशेषताओं को डिफाइन करता है।
नेटवर्क को होने वाले नुकसान और पॉवर आउटेज को रोकने के लिए टेलीप्रोटेक्शन सिस्टम को फॉल्ट (पावर इंजीनियरिंग) को शीघ्र आइसोलेट करना चाहिए। आईईईई कमेटी ने C37.94 को 2 किमी तक की दूरी के लिए टेलीप्रोटेक्शन रिले और मल्टीप्लेक्सर्स के मध्य ट्रांसपेरेंट कम्युनिकेशन प्रदान करने के लिए प्रोग्रामयोग्य nx 64 kbit/s (n=1...12) मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस के रूप में परिभाषित किया है। लंबी दूरी तक पहुँचने के लिए, पॉवर इंडस्ट्री ने पश्चात में सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस को भी स्वीकार किया है।
स्टैंडर्ड ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके सबस्टेशन के अंदर प्रोटेक्ट और कम्युनिकेशन डिवाइस को परिभाषित करता है, क्लॉक रिकवरी की विधि, सिग्नल में जिटर टॉलरेंस, फिजिकल कनेक्शन विधि, और किसी भी प्रकार की नेटवर्क अनोमालिएस और फॉल्ट्स के समय प्रोटेक्ट डिवाइस को जिन कार्यों का पालन करना चाहिए। C37.94 पूर्व में कई प्रोटेक्ट रिले निर्माताओं जैसे एबीबी, एसईएल, आरएफएल और आरएडी और नेट रिसर्च (नेटप्रोब 2000), एल्बेडो और वीईईएक्स जैसे परीक्षक निर्माता द्वारा इम्प्लीमेंट किया गया था। टेलीप्रोटेक्शन डिवाइस एक बार ट्रांसमिशन इंटरफेस के विकल्प, जैसे कि फाइबर पेयर पर ट्रांसमिशन के लिए आईईईई C37.94 अनुरूप ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस, और G.703, 64kbit/s को-डायरेक्शनल और E1 इंटरफेस ऑफर करते थे।
रिफरेन्स
यह भी देखें
- ऑटोमेटेड जनरेशन कंट्रोल
- समार्ट ग्रिड
- स्मार्ट मीटर
- लार्ज इलेक्ट्रिक सिस्टम पर इंटरनेशनल काउंसिल (सीआईजीआरई)
- स्काडा
