पावर-सिस्टम स्वचालन

पावर-सिस्टम ऑटोमेशन उपकरण और नियंत्रण उपकरणों के माध्यम से पावर सिस्टम को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने का कार्य है। बिजली उपकेंद्र  ऑटोमेशन से तात्पर्य बुद्धिमान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (आईईडी) से डेटा का उपयोग करना, सबस्टेशन के भीतर नियंत्रण और स्वचालन क्षमताओं और पावर-सिस्टम उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए दूरस्थ उपयोगकर्ताओं से नियंत्रण आदेशों का उपयोग करना है।

चूंकि पूर्ण सबस्टेशन स्वचालन सबस्टेशन एकीकरण पर निर्भर करता है, इसलिए शब्दों का उपयोग अक्सर परस्पर विनिमय के लिए किया जाता है। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में बिजली के उत्पादन और वितरण से जुड़ी प्रक्रियाएं शामिल हैं। सबस्टेशन और पोल पर बिजली वितरण प्रणालियों की निगरानी और नियंत्रण आउटेज की घटना को कम करता है और होने वाले आउटेज की अवधि को कम करता है। इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, संचार प्रोटोकॉल और संचार विधियां, पावर-सिस्टम स्वचालन करने के लिए एक प्रणाली के रूप में एक साथ काम करते हैं। शब्द "पावर सिस्टम" उन उपकरणों के संग्रह का वर्णन करता है जो भौतिक सिस्टम बनाते हैं जो बिजली उत्पन्न, संचारित और वितरित करते हैं। शब्द "इंस्ट्रूमेंटेशन एंड कंट्रोल (आई एंड सी) सिस्टम" उन उपकरणों के संग्रह को संदर्भित करता है जो बिजली प्रणाली की निगरानी, ​​​​नियंत्रण और सुरक्षा करते हैं। कई पावर-सिस्टम स्वचालन की निगरानी SCADA द्वारा की जाती है।

स्वचालन कार्य
पावर-सिस्टम स्वचालन कई कार्यों से बना है। डेटा अधिग्रहण: डेटा अधिग्रहण का तात्पर्य डेटा प्राप्त करना या एकत्र करना है। यह डेटा मापा एनालॉग करंट या वोल्टेज मान या संपर्क बिंदुओं की खुली या बंद स्थिति के रूप में एकत्र किया जाता है। प्राप्त डेटा को एकत्रित करने वाले डिवाइस के भीतर स्थानीय रूप से उपयोग किया जा सकता है, सबस्टेशन में किसी अन्य डिवाइस पर भेजा जा सकता है, या ऑपरेटरों, इंजीनियरों, योजनाकारों और प्रशासन द्वारा उपयोग के लिए सबस्टेशन से एक या कई डेटाबेस में भेजा जा सकता है। इसके अलावा, एक अन्य कार्य पावर-सिस्टम एकीकरण है, जो I&C सिस्टम और दूरस्थ उपयोगकर्ताओं में IEDs के बीच, से या उनके बीच डेटा संचार करने का कार्य है। सबस्टेशन एकीकरण से तात्पर्य आईईडी के स्थानीय से डेटा को एक सबस्टेशन में संयोजित करना है ताकि सभी I&C डेटा के लिए सबस्टेशन में संपर्क का एक ही बिंदु हो।
 * पर्यवेक्षण: कंप्यूटर प्रक्रियाएं और कर्मी इस अर्जित डेटा का उपयोग करके बिजली प्रणाली की स्थितियों और स्थिति का पर्यवेक्षण या निगरानी करते हैं। ऑपरेटर और इंजीनियर कंप्यूटर डिस्प्ले और ग्राफ़िकल वॉल डिस्प्ले पर या स्थानीय रूप से, डिवाइस पर, फ्रंट-पैनल डिस्प्ले और लैपटॉप कंप्यूटर पर जानकारी की निगरानी करते हैं।
 * नियंत्रण: नियंत्रण का तात्पर्य I&C और पावर-सिस्टम उपकरणों को संचालित करने के लिए किसी डिवाइस पर कमांड संदेश भेजने से है। पारंपरिक पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण (एससीएडीए) सिस्टम सिस्टम की निगरानी करने और मास्टर कंप्यूटर पर ऑपरेटर कंसोल से कमांड शुरू करने के लिए ऑपरेटरों पर निर्भर करते हैं। फ़ील्ड कर्मी फ्रंट-पैनल पुश बटन या लैपटॉप कंप्यूटर का उपयोग करके भी उपकरणों को नियंत्रित कर सकते हैं।

पावर-सिस्टम स्वचालन प्रक्रियाएँ डेटा अधिग्रहण पर निर्भर करती हैं; पावर-सिस्टम पर्यवेक्षण और पावर-सिस्टम नियंत्रण सभी एक समन्वित स्वचालित तरीके से एक साथ काम करते हैं। कमांड स्वचालित रूप से उत्पन्न होते हैं और फिर ऑपरेटर द्वारा शुरू किए गए कमांड के समान ही प्रसारित होते हैं।

डेटा अधिग्रहण प्रणाली
सुरक्षात्मक रिले वाले उपकरण ट्रांसफार्मर का उपयोग पावर-सिस्टम वोल्टेज और करंट को समझने के लिए किया जाता है। वे भौतिक रूप से पावर-सिस्टम उपकरण से जुड़े होते हैं और वास्तविक पावर-सिस्टम संकेतों को परिवर्तित करते हैं। ट्रांसड्यूसर एक उपकरण ट्रांसफार्मर के एनालॉग आउटपुट को एक परिमाण से दूसरे परिमाण में या एक मूल्य प्रकार से दूसरे में परिवर्तित करते हैं, जैसे एसी करंट से डीसी वोल्टेज में। इसके अलावा इनपुट डेटा स्विच गियर और पावर-सिस्टम नियंत्रण उपकरण के सहायक संपर्कों से लिया जाता है।

मुख्य प्रसंस्करण उपकरण और नियंत्रण (आई एंड सी) उपकरण
माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग करके निर्मित I&C उपकरणों को आमतौर पर बुद्धिमान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (IEDs) के रूप में जाना जाता है। माइक्रोप्रोसेसर एकल चिप कंप्यूटर होते हैं जो उन उपकरणों को डेटा संसाधित करने, कमांड स्वीकार करने और कंप्यूटर की तरह जानकारी संचार करने की अनुमति देते हैं जिनमें वे बनाए गए हैं। IEDs में स्वचालित प्रक्रियाएँ चलाई जा सकती हैं। पावर-सिस्टम ऑटोमेशन में उपयोग किए जाने वाले कुछ IED हैं: सुरक्षात्मक रिले: एक सुरक्षात्मक रिले एक IED है जिसे बिजली-प्रणाली की गड़बड़ी को समझने और कर्मियों और उपकरणों की सुरक्षा के लिए I&C प्रणाली और बिजली प्रणाली पर स्वचालित रूप से नियंत्रण क्रियाएं करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिले में स्थानीय समाप्ति होती है ताकि प्रत्येक संपर्क के लिए तांबे के कंडक्टरों को आरटीयू से जुड़े केंद्रीय समाप्ति पैनल पर रूट न करना पड़े।
 * सुदूर टर्मिनल इकाई (आरटीयू): रिमोट टर्मिनल यूनिट एक आईईडी है जिसे किसी दूरस्थ स्थान पर स्थापित किया जा सकता है, और फ़ील्ड संपर्कों के लिए समाप्ति बिंदु के रूप में कार्य करता है। तांबे के कंडक्टरों की एक समर्पित जोड़ी का उपयोग प्रत्येक संपर्क और ट्रांसड्यूसर मूल्य को समझने के लिए किया जाता है। ये कंडक्टर पावर-सिस्टम डिवाइस से उत्पन्न होते हैं, खाइयों या ओवरहेड केबल ट्रे में स्थापित होते हैं, और फिर आरटीयू के भीतर पैनलों पर समाप्त हो जाते हैं। आरटीयू एकत्रित डेटा को अन्य उपकरणों में स्थानांतरित कर सकता है और अन्य उपकरणों से डेटा प्राप्त कर सकता है और कमांड नियंत्रित कर सकता है। उपयोगकर्ता प्रोग्राम योग्य आरटीयू को "स्मार्ट आरटीयू" कहा जाता है।
 * मीटर: फुर्तीला मीटर  एक आईईडी है जिसका उपयोग पावर-सिस्टम करंट, वोल्टेज और पावर वैल्यू का सटीक माप बनाने के लिए किया जाता है। बिजली प्रणाली की गतिविधि के बारे में ऐतिहासिक जानकारी बनाने के लिए मीटर के भीतर मांग और शिखर जैसे मीटरिंग मान सहेजे जाते हैं।
 * डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर: डिजिटल फॉल्ट रिकॉर्डर (डीएफआर) एक आईईडी है जो बिजली-प्रणाली की गड़बड़ी के बारे में जानकारी रिकॉर्ड करता है। यह बिजली प्रणाली पर पाई गई स्थितियों के कारण चालू होने पर डेटा को डिजिटल प्रारूप में संग्रहीत करने में सक्षम है। हार्मोनिक्स, आवृत्ति और वोल्टेज डीएफआर द्वारा कैप्चर किए गए डेटा के उदाहरण हैं।
 * निर्देशयोग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी): एक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर को तार्किक नियंत्रण करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। आरटीयू की तरह, प्रत्येक संपर्क और ट्रांसड्यूसर मूल्य के लिए तांबे के कंडक्टर की एक समर्पित जोड़ी पीएलसी के भीतर पैनलों पर समाप्त हो जाती है। यह एक कार्य-घोड़े की तरह है जो अपने मास्टर द्वारा दिए गए आदेश पर काम करता है।

(आउटपुट) उपकरणों को नियंत्रित करना
लोड टैप करें (ट्रांसफार्मर)  चेंजर (एलटीसी): लोड टैप चेंजर ऐसे उपकरण हैं जिनका उपयोग ट्रांसफार्मर पर टैप की स्थिति को बदलने के लिए किया जाता है। ये उपकरण स्वचालित रूप से काम करते हैं या इन्हें किसी अन्य स्थानीय आईईडी या रिमोट ऑपरेटर या प्रक्रिया से नियंत्रित किया जा सकता है।
 * स्वतः पुनः बंद करने वाला नियंत्रक: रिक्लोजर नियंत्रक स्वचालित रिक्लोजर और स्विच के संचालन को दूर से नियंत्रित करते हैं। ये उपकरण बिजली-प्रणाली की स्थितियों की निगरानी और भंडारण करते हैं और निर्धारित करते हैं कि नियंत्रण क्रियाएं कब करनी हैं। वे किसी दूरस्थ ऑपरेटर या प्रक्रिया से आदेश भी स्वीकार करते हैं।

संचार उपकरण

 * संचार प्रोसेसर: एक संचार प्रोसेसर एक सबस्टेशन नियंत्रक है जो कई अन्य I&C उपकरणों के कार्यों को एक IED में शामिल करता है। इसमें एक साथ कई संचार लिंक का समर्थन करने के लिए कई संचार पोर्ट हैं। संचार प्रोसेसर अन्य सबस्टेशन आईईडी का डेटा अधिग्रहण और नियंत्रण करता है और सबस्टेशन के अंदर और बाहर एक या कई मास्टर्स को ट्रांसमिशन के लिए प्राप्त डेटा को केंद्रित भी करता है।

अतिवर्तमान सुरक्षा
सभी लाइनों और सभी विद्युत उपकरणों को लंबे समय तक ओवरकरंट से संरक्षित किया जाना चाहिए। यदि अतिप्रवाह का कारण निकट हो तो स्वतः ही वह धारा तुरंत बाधित हो जाती है। लेकिन यदि ओवरकरंट का कारण स्थानीय क्षेत्र के बाहर है तो एक बैकअप प्रावधान उपयुक्त समय की देरी के बाद सभी प्रभावित विद्युत नेटवर्क को स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट कर देता है।

ध्यान दें कि वियोग, दुर्भाग्य से, एक व्यापक विफलता प्रभाव डाल सकता है, जिससे अन्य सर्किटों में ओवरकरंट हो सकता है और फिर स्वचालित रूप से डिस्कनेक्ट होना चाहिए।

यह भी ध्यान दें कि ऐसे विद्युत जनरेटर जो अचानक इस तरह के सुरक्षा ऑपरेशन के कारण अपना लोड खो देते हैं, उन्हें तुरंत स्वचालित रूप से बंद करना होगा, और सिस्टम में आपूर्ति और मांग के बीच उचित संतुलन बहाल करने में कई घंटे लग सकते हैं, आंशिक रूप से क्योंकि उचित होना चाहिए सिस्टम के किन्हीं दो हिस्सों को दोबारा कनेक्ट करने से पहले तादात्म्य

परिपथ तोड़ने वाले के पुनः बंद करने के संचालन का प्रयास आमतौर पर स्वचालित रूप से किया जाता है, और उदाहरण के लिए, तूफान के दौरान अक्सर सफल होते हैं।

पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण
एक पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण प्रणाली (एससीएडीए) प्रक्रिया उपकरणों और उपकरणों से कमांड या डेटा प्रसारित और प्राप्त करती है। पोल-माउंटेड स्विच से लेकर संपूर्ण बिजली संयंत्रों तक की बिजली प्रणाली के तत्वों को लंबी दूरी के संचार लिंक पर दूर से नियंत्रित किया जा सकता है। रिमोट स्विचिंग, विद्युत ग्रिडों की टेलीमीटरिंग (वोल्टेज, करंट, बिजली, दिशा, kWh में खपत आदि दिखाना), यहां तक ​​कि कुछ बिजली प्रणालियों में स्वचालित सिंक्रनाइज़ेशन का भी उपयोग किया जाता है।

प्रकाशित तंतु
बिजली उपयोगिता कंपनियाँ उच्च वोल्टेज लाइनों की लगातार निगरानी करके उनकी सुरक्षा करती हैं। इस SCADA को प्रत्येक अलार्म और विफलता को नियंत्रित करते हुए सही संचालन सुनिश्चित करने के लिए विद्युत सबस्टेशन के बीच सूचना के प्रसारण की आवश्यकता होती है। पुराने दूरसंचार नेटवर्क धातु के तारों से जुड़े हुए थे, लेकिन विद्युत सबस्टेशन वातावरण की विशेषता उच्च स्तर के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र हैं जो तांबे के तारों को परेशान कर सकते हैं।

विद्युत शक्ति संचरण, ट्रांसफार्मर, इंडक्टर#एप्लिकेशन और विद्युत संयंत्रों के अन्य महत्वपूर्ण तत्वों पर दोषों को चुनिंदा रूप से अलग करने के लिए सबस्टेशनों को एक-दूसरे के साथ संचार करने में सक्षम बनाने के लिए अधिकारी टेली-सुरक्षा योजना का उपयोग करते हैं। इस कार्यक्षमता के लिए सही संचालन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण डेटा के निरंतर आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है। परिचालन की वारंटी देने के लिए दूरसंचार नेटवर्क हमेशा उपलब्धता, प्रदर्शन, गुणवत्ता और देरी के मामले में सही स्थिति में होना चाहिए।

प्रारंभ में ये नेटवर्क धातु प्रवाहकीय मीडिया से बने थे, हालांकि विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, सिग्नल ग्राउंड लूप (बिजली) और पृथ्वी की संभावित वृद्धि के लिए 56-64 kbit/s चैनलों की भेद्यता ने उन्हें बिजली उद्योग के लिए बहुत अविश्वसनीय बना दिया। विद्युत पारेषण में उच्च वोल्टेज और धाराओं के कारण होने वाले मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत सबस्टेशनों में नियमित रूप से उत्पन्न होते हैं।

इसके अलावा, गलती की स्थिति के दौरान विद्युत चुम्बकीय गड़बड़ी काफी बढ़ सकती है और तांबे के तारों पर आधारित संचार चैनलों को परेशान कर सकती है। सुरक्षा रिले को आपस में जोड़ने वाले संचार लिंक की विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है और इसलिए उच्च आवृत्ति प्रेरण और जमीन संभावित वृद्धि जैसे उच्च वोल्टेज क्षेत्रों में आने वाले प्रभावों के प्रति प्रतिरोधी होनी चाहिए।

नतीजतन, बिजली उद्योग सबस्टेशनों में स्थापित विभिन्न वस्तुओं को आपस में जोड़ने के लिए ऑप्टिकल फाइबर की ओर बढ़ गया। फाइबर ऑप्टिक्स को ग्राउंड (बिजली) होने की आवश्यकता नहीं है और यह विद्युत शोर के कारण होने वाले हस्तक्षेप से प्रतिरक्षित है, जिससे विद्युत कनेक्शन के साथ आमतौर पर देखी जाने वाली कई त्रुटियां समाप्त हो जाती हैं। IEEE C37.94 द्वारा वर्णित पावर रिले से मल्टीप्लेक्सर्स तक पूरी तरह से ऑप्टिकल लिंक का उपयोग मानक बन गया।

सुरक्षा योजना के लिए एक अधिक परिष्कृत वास्तुकला दोष सहिष्णुता नेटवर्क की धारणा पर जोर देती है। प्रत्यक्ष रिले कनेक्शन और समर्पित फाइबर का उपयोग करने के बजाय, अनावश्यक कनेक्शन महत्वपूर्ण डेटा इंटरचेंज की उपलब्धता को बढ़ाकर सुरक्षा प्रक्रिया को अधिक विश्वसनीय बनाते हैं।

साह. 94
IEEE C37.94, पूर्ण शीर्षक टेलीप्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर उपकरण के बीच एन टाइम्स 64 किलोबिट प्रति सेकंड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफेस के लिए IEEE मानक, 2002 में प्रकाशित एक IEEE मानक है, जो टेली-प्रोटेक्शन और मल्टीप्लेक्सर उपकरणों को आपस में जोड़ने के नियमों को परिभाषित करता है। बिजली उपयोगिता कंपनियों की. मानक ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन के लिए डेटा फ्रेम प्रारूप को परिभाषित करता है, और मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर के लिए भौतिक कनेक्टर के लिए मानकों का संदर्भ देता है। इसके अलावा, यह लिंक की विफलता पर जुड़े उपकरणों के व्यवहार और समय और ऑप्टिकल सिग्नल (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) विशेषताओं को परिभाषित करता है।

नेटवर्क को होने वाले नुकसान और बिजली कटौती को रोकने के लिए टेलीप्रोटेक्शन सिस्टम को दोष (पावर इंजीनियरिंग)  को बहुत जल्दी अलग करना चाहिए। IEEE समिति ने C37.94 को 2 किमी तक की दूरी के लिए टेलीप्रोटेक्शन रिले और मल्टीप्लेक्सर्स के बीच पारदर्शी संचार प्रदान करने के लिए एक प्रोग्रामयोग्य nx 64 kbit/s (n=1...12) मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस के रूप में परिभाषित किया है। लंबी दूरी तक पहुँचने के लिए, बिजली उद्योग ने बाद में सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस को भी अपनाया।

मानक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके एक सबस्टेशन के अंदर सुरक्षा और संचार उपकरणों को परिभाषित करता है, घड़ी की पुनर्प्राप्ति की विधि, सिग्नल में अनुमत घबराहट सहनशीलता, भौतिक कनेक्शन विधि, और किसी भी प्रकार की नेटवर्क विसंगतियों और दोषों के दौरान सुरक्षा उपकरण को जिन कार्यों का पालन करना चाहिए। घटित होना। C37.94 पहले से ही कई सुरक्षा रिले निर्माताओं जैसे एबीबी, एसईएल, आरएफएल और आरएडी द्वारा लागू किया गया था; और नेट रिसर्च (नेटप्रोब 2000), एल्बेडो और वीईईएक्स जैसे परीक्षक निर्माता। टेलीप्रोटेक्शन उपकरण एक बार ट्रांसमिशन इंटरफेस के विकल्प की पेशकश करते थे, जैसे कि फाइबर जोड़े पर ट्रांसमिशन के लिए IEEE C37.94 अनुरूप ऑप्टिकल फाइबर इंटरफ़ेस, और G.703, 64kbit/s सह-दिशात्मक और ई-वाहक  इंटरफेस।

यह भी देखें

 * स्वचालित पीढ़ी नियंत्रण
 * समार्ट ग्रिड
 * फुर्तीला मीटर
 * बड़े इलेक्ट्रिक सिस्टम पर अंतर्राष्ट्रीय परिषद (CIGRE)
 * स्काडा

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