संख्यात्मक रिले

उपयोगिता और औद्योगिक विद्युत शक्ति संचारण और विद्युत वितरण प्रणालियों में, एक संख्यात्मक रिले एक कंप्यूटर-आधारित प्रणाली है जिसमें विद्युत दोष (विद्युत अभियांत्रिकी) का पता लगाने के लिए सॉफ़्टवेयर-आधारित सुरक्षा कलन विधि होते हैं। ऐसे रिले को माइक्रोप्रोसेसर प्रकार का रक्षात्मक रिले भी कहा जाता है। वे विद्युत यांत्रिकी सुरक्षात्मक रिले के लिए कार्यात्मक प्रतिस्थापन हैं और इसमें एक इकाई में कई सुरक्षा कार्य सम्मिलित हो सकते हैं, साथ ही माप, संचार और आत्म-परीक्षण कार्य भी प्रदान कर सकते हैं।

विवरण और परिभाषा
अंकीय सुरक्षात्मक रिले एक सुरक्षात्मक रिले है जो विद्युत प्रणाली या औद्योगिक प्रक्रिया प्रणाली में दोषों का पता लगाने के उद्देश्य से बिजली प्रणाली के वोल्टेज, धाराओं या अन्य प्रक्रिया मात्राओं का विश्लेषण करने के लिए एक माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करता है। एक अंकीय सुरक्षात्मक रिले को संख्यात्मक सुरक्षात्मक रिले भी कहा जा सकता है।  इसे संख्यात्मक रिले भी कहा जाता है।

इनपुट प्रोसेसिंग
कम वोल्टेज और कम विद्युत प्रवाह संकेत (यानी, एक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर और र्तमान ट्रांसफार्मर के माध्यमिक पर) को कम सफल निस्पंदन में लाया जाता है, जो नमूनाचयन आवृत्ति (रिले ए / डी) के लगभग 1/3 से ऊपर आवृत्ति प्रकरण को हटा देता है। परिवर्त्तक को निगरानी करने के लिए उच्चतम आवृत्ति के प्रति चक्र के दो बार से अधिक तेजी से प्रतिरूप लेने की आवश्यकता होती है)।  प्रत्यावर्ती धारा संकेत तब रिले के अनुरूप से अंकीय परिवर्तित करने वाले उपकरण द्वारा 4 से 64 प्रति शक्ति प्रणाली चक्र द्वारा प्रतिरूप लिया जाता है।  एक न्यूनतम के रूप में, आने वाली मात्रा का परिमाण, सामान्यत: फूरियर रूपांतरण अवधारणाओं (रूट माध्य वर्ग और औसत के कुछ रूप) का उपयोग एक साधारण रिले कार्य में किया जाएगा।  अधिक उन्नत विश्लेषण का उपयोग प्रतिक्रियाशील शक्ति, विद्युत प्रतिबाधा, तरंग विरूपण, और अन्य जटिल प्रणाली मात्राओं को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

अधिकांश सुरक्षा कलन विधि के लिए केवल मूलभूत घटक की आवश्यकता होती है, जब तक कि एक उच्च गति कलन विधि का उपयोग नहीं किया जाता है जो तेजी से बदलते अभिप्रायों की निगरानी के लिए उपचक्र आंकड़े का उपयोग करता है। प्रतिरूप किए गए आंकड़े को फिर एक कम उत्तीर्ण निस्पंदन के माध्यम से पारित किया जाता है जो संख्यात्मक रूप से उस आवृत्ति सामग्री को हटा देता है जो ब्याज की मौलिक आवृत्ति (यानी, नाममात्र प्रणाली आवृत्ति) से ऊपर है, और मौलिक आवृत्ति परिमाण और कोण को निकालने के लिए फूरियर रूपांतरण कलन विधि का उपयोग करता है।

तर्क प्रसंस्करण
रिले परिणामी ए/डी परिवर्तक उत्पादन का विश्लेषण करता है जिससे यह निर्धारित किया जा सके कि उसके सुरक्षा कलन विधि के तहत कार्रवाई की आवश्यकता है या नहीं। संरक्षण कलन विधि तर्क समीकरणों की एक श्रेणी है जो सुरक्षा अभियंता द्वारा रचित की गई है, और आंशिक रूप से रिले निर्माता द्वारा रचित की गई है।

रिले उन्नत तर्क को लागू करने में सक्षम है। यह विश्लेषण करने में सक्षम है कि क्या उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित मापदंडों के आधार पर रिले को घूमने से रोकना चाहिए, इसके अनुरूप संकेत निविष्ट, रिले संपर्क निविष्ट,समय-निर्धारण और घटना दृश्यों के कई कार्यों की तुलना में सक्षम है।

यदि किसी खराबी की स्थिति का पता चलता है, तो उत्पादक संपर्क संबंधित परिपथ भंजक को घुमाने के लिए कार्य करते हैं।

पैरामीटर सेटिंग
तर्क उपयोगकर्ता-विन्यास योग्य है और सैकड़ों किलोमीटर दूर दूसरे कंप्यूटर पर संचार लिंक के माध्यम से रिले के आंतरिक पैरामीटर सेटिंग वेबपेज तक पहुंचने के लिए केवल अग्र अभियुक्त स्विच बदलने या परिपथ फलक उछलनेवाले को स्थानांतरित करने से भिन्न हो सकता है।

रिले में सेटिंग्स का एक व्यापक संग्रह हो सकता है, जो कि अग्र अभियुक्त दस्ता और अंकपट्ट के माध्यम से दर्ज किया जा सकता है, और इन सेटिंग्स को एक पीसी (निजी कंप्यूटर) के साथ एक अंत:फलक के माध्यम से रिले में स्थानांतरित किया जाता है, और रिले से घटना रिपोर्ट एकत्र करने में इसी निजी कंप्यूटर अंत:फलक का उपयोग किया जा सकता है।

घटना रिकॉर्डिंग
कुछ रिले में, ऑसिलोग्राफिक अभिलेख के लिए पूरे प्रतिरूप किए गए आंकड़े का एक छोटा इतिहास रखा जाता है। घटना के अभिलेखन में उपयोगकर्ता के लिए प्रमुख तर्क निर्णयों के समय को देखने के लिए कुछ साधन सम्मिलित होंगे, रिले आई/ओ (इनपुट/आउटपुट) परिवर्तन, और एक ऑसिलोग्राफिक विधान में, कम से कम आने वाले अनुरूप मापदंडों के मूलभूत घटक को देखें।

आंकड़े प्रदर्शन
अंकीय/संख्यात्मक रिले अग्र अभियुक्त प्रकाशन प्रदान करते हैं, या संचार अंत:फलक के माध्यम से टर्मिनल पर प्रकाशन करते हैं। इसका उपयोग रिले सेटिंग्स और सही-समय वर्तमान/वोल्टेज मान इत्यादि प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है।

अधिक जटिल अंकीय रिले में मापन और संचार संलेख द्वार होंगे, जिससे रिले पर्यवेक्षी नियंत्रण और डाटा अधिग्रहण (SCADA) प्रणाली में एक तत्व बन जाएगा। संचार बंदरगाहों में RS-232/RS-485 या ईथरनेट (कॉपर या फाइबर-दृष्टिपरक) सम्मिलित हो सकते हैं।  संचार भाषाओं में मॉडबस, DNP3 या IEC61850 संलेक सम्मिलित हो सकते हैं।

अन्य प्रकारों के साथ तुलना
इसके विपरीत, एक विद्युत रक्षात्मक रिले वोल्टेज और प्रवाह को चुंबकीय और विद्युत बल और टॉर्क में परिवर्तित करता है जो रिले में कमानी तनाव के खिलाफ दबाते हैं। स्प्रिंग का तनाव और रिले में विद्युत चुंबकीय कुंडल पर टैप मुख्य प्रक्रियाएं हैं जिनके द्वारा उपयोगकर्ता इस तरह के रिले को निश्चित करता है।

ठोस अवस्था रिले में, आने वाले वोल्टेज और विद्युत धारा तरंग को अनुरूप परिपथ द्वारा निगरानी किया जाता है, अभिलेख या अंकीय नहीं किया जाता है। अनुरूप मूल्यों की तुलना उपयोगकर्ता द्वारा रिले में तनाव नापने का यंत्र के माध्यम से की गई सेटिंग्स से की जाती है, और कुछ प्रकरणों में, ट्रांसफॉर्मर पर टैप करता है।

कुछ ठोस अवस्था रिले में, एक साधारण माइक्रोप्रोसेसर कुछ रिले तर्क करता है, लेकिन तर्क निश्चित और सरल है। उदाहरण के लिए, कुछ समय के अधिक विद्युत प्रवाह ठोस अवस्था रिले में, आने वाली एसी विद्युत प्रवाह को पहले एक छोटे संकेत ए सी महत्व में परिवर्तित किया जाता है, फिर ए सी को एक सही करनेवाले और निस्पंदन में दर्ज किया जाता है जो प्रत्यावर्ती धारा को एसी वेवफॉर्म के अनुपात में एकदिश धारा वैल्यू में बदल देता है।  एक ऑप-एम्प और तुलनित्र का उपयोग एकदिश धारा बनाने के लिए किया जाता है जो यात्रा बिंदु पर पहुंचने पर उगता है।  फिर एक अपेक्षाकृत सरल माइक्रोप्रोसेसर एकदिश धारा संकेत की धीमी गति ए / डी रूपांतरण करता है, परिणामों को समय-अतिप्रवाह वक्र प्रतिक्रिया बनाने के लिए एकीकृत करता है, और जब एकीकरण एक निश्चित बिंदु से ऊपर उठता है तो यात्रा करता है।  हालांकि इस रिले में एक माइक्रोप्रोसेसर है, इसमें अंकीय/संख्यात्मक रिले के गुणों का अभाव है, और इसलिए माइक्रोप्रोसेसर रिले शब्द स्पष्ट शब्द नहीं है।

इतिहास
अंकीय/संख्यात्मक रिले का आविष्कार जॉर्ज रॉकफेलर ने किया था। जॉर्ज ने 1967-68 में नेवार्क कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग में अपने परास्नातक की प्रसंग में इसकी कल्पना की थी। उन्होंने एक अंकीय कंप्यूटर के साथ अपना मौलिक कागज़ फॉल्ट प्रोटेक्शन प्रकाशित किया 1969 में वेस्टिंगहाउस ने प्रोडर 70 के साथ पहला अंकीय रिले विकसित किया जो 1969 और 1971 के बीच विकसित किया जा रहा था। इसे फरवरी 1971 में पीजी&ई के टेस्ला उप-स्टेशन में 230kV संचरण लाइन पर चालू किया गया था और छह साल तक सेवा में रहा। 2017 में, जॉर्ज को IEEE हेल्परिन विद्युत संचरण और वितरण अवार्ड मिला। यह पुरस्कार वास्तविक समय अंकीय कंप्यूटर तकनीकों के साथ विद्युत शक्ति प्रणाली के सुरक्षात्मक प्रसारण के अग्रणी विकास और व्यावहारिक प्रदर्शन के लिए था।  जॉर्ज IEEE शक्ति प्रणाली प्रसारन और नियंत्रण (PSRC) समिति (1981-1982) के चेयरमैन होने के साथ-साथ बनाई गई कंप्यूटर प्रसारण उप-समिति के सदस्य भी थे 1971 में शक्ति प्रणाली प्रसारन और नियंत्रण द्वारा और 1978 में भंग कर दिया गया।

1971 में एम. राममूर्ति ने सबसे पहले वर्णन किया था असतत फूरियर विश्लेषण विश्लेषण का उपयोग करके दूरी सुरक्षा के लिए प्रतिबाधा की गणना।

1980 के दशक की प्रारंभ में पहला व्यावहारिक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध माइक्रोप्रोसेसर आधारित अंकीय/संख्यात्मक रिले एडमंड ओ. श्वित्जर, III द्वारा बनाया गया था। श्वित्ज़र अभियंत्रिकी प्रयोगशालाएँ, AREVA, और ABB समूह प्रारंभिक अग्रदूत थे, जो क्षेत्र में प्रारंभिक बाज़ार में कुछ प्रगति कर रहे थे, लेकिन क्षेत्र आज कई निर्माताओं से भरा हुआ है।  संचरण लाइन और जनित्र सुरक्षा में, 1990 के दशक के मध्य तक अंकीय रिले ने नए निर्माण में लगभग ठोस अवस्था और विद्युत यांत्रिकीय रिले को बदल दिया था।  वितरण अनुप्रयोगों में, अंकिय रिले द्वारा प्रतिस्थापन थोड़ा और धीरे-धीरे आगे बढ़ा।  जबकि आज नए अनुप्रयोगों में पोषक रिले का अधिकांश हिस्सा अंकीय है, ठोस राज्य रिले अभी भी कुछ उपयोग देखता है जहां आवेदन की सादगी सरल रिले की अनुमति देती है, जो अंकीय रिले की जटिलता से बचने की अनुमति देती है।

सुरक्षात्मक तत्व प्रकार
सुरक्षात्मक तत्व निगरानी की जा रही विद्युत स्थिति के आसपास के समग्र तर्क को संदर्भित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक विभेदक तत्व दो (या अधिक) धाराओं की निगरानी के लिए आवश्यक तर्क को संदर्भित करता है, उनका अंतर पाता है, और यदि अंतर कुछ मापदंडों से परे है तो यात्रा करता है।  शब्द तत्व और कार्य कई उदाहरणों में अधिक विनिमेय हैं।

एक-पंक्ति आरेखों पर सादगी के लिए, सुरक्षा कार्य को सामान्यत: [[एएनएसआई यंत्र संख्या]] द्वारा पहचाना जाता है। विद्युत यांत्रिकीय और ठोस अवस्था रिले के युग में, कोई भी रिले केवल एक या दो सुरक्षात्मक कार्यों को लागू कर सकता है, इसलिए एक पूर्ण सुरक्षा प्रणाली के द्वार पर कई रिले हो सकते हैं।  एक अंकीय/संख्यात्मक रिले में, माइक्रोप्रोसेसर कार्य निर्माण द्वारा कई कार्य कार्यान्वित किए जाते हैं।  कोई भी एक संख्यात्मक रिले इनमें से एक या सभी कार्यों को लागू कर सकता है।

यंत्र संख्याओं की एक सूची एएनएसआई यंत्र संख्याओं पर पाई जाती है।

अंकीय रिले में देखे जाने वाले कुछ सामान्य यंत्र संख्यओं का सारांश है:
 * 11 – बहु-कार्य यंत्र
 * 21 – दूरी
 * 24 – वोल्ट/हर्ट्ज़
 * 25 - तुल्यकालन
 * 27 – वोल्टेज के तहत
 * 32 – दिशात्मक शक्ति तत्व
 * 46 – नकारात्मक द्रश्य प्रवाह
 * 40 – उत्तेजना में कमी
 * 47 – नकारात्मक द्रश्य वोल्टेज
 * 50 - तात्कालिक उच्च प्रवाह (न्यूट्रल के लिए N, ग्राउंड करंट के लिए G)
 * 51 – व्युत्क्रम समय अतिप्रवाह (न्यूट्रल के लिए N, ग्राउंड करंट से G)
 * 59 – ओवर वोल्टेज
 * 62 - टाइमर
 * 64 - आधार फॉल्ट (64F = क्षेत्र आधार, 64G = जनित्र आधार)
 * 67 – दिशात्मक अतिप्रवाह (सामान्यत: 50/51 तत्व को नियंत्रित करता है)
 * 79 – रिक्लोजिंग रिले
 * 81 – कम/अधिक आवृत्ति
 * 86 – तालाबंदी रिले / ट्रिप परिपथ पर्यवेक्षण
 * 87 - प्रवाह अंतर (87एल=संचरण लाइन अंतर; 87टी=ट्रांसफॉर्मर अंतर; 87जी=जनित्र अंतर)

यह भी देखें

 * पॉलीपेज़ सिस्टम
 * ओवरहेड बिजली लाइन
 * बिजली चली गयी
 * तीन चरण विद्युत शक्ति

बाहरी संबंध

 * "Understanding Microprocessor-Based Technology Applied to Relaying" Working Group Report, IEEE Power System Relaying Committee
 * http://www.scielo.org.za/pdf/jesa/v25n2/10.pdf A review on protective relays' developments and trends
 * Video that explains overcurrent protection testing: https://www.youtube.com/watch?v=bQ6fZrrP0H4
 * Video that explains overcurrent protection testing: https://www.youtube.com/watch?v=bQ6fZrrP0H4