एकीकृत सबस्टेशन स्वचालन की विकास स्थिति और रुझान

विद्युत व्यवस्था में सबस्टेशन एक अपरिहार्य एवं महत्वपूर्ण कड़ी है। यह बिजली रूपांतरण और बिजली पुनर्वितरण के भारी कार्यों के लिए जिम्मेदार है, और पावर ग्रिड के आर्थिक संचालन में निर्णायक भूमिका निभाता है। सबस्टेशनों के स्थिर संचालन स्तर में सुधार करने, संचालन और रखरखाव की लागत को कम करने, आर्थिक लाभ में सुधार करने और उपयोगकर्ताओं को उच्च गुणवत्ता वाली विद्युत ऊर्जा सेवाएं प्रदान करने के लिए, सबस्टेशनों के लिए व्यापक स्वचालन तकनीक उभरने लगी है और व्यापक रूप से उपयोग की गई है।

व्यापक सबस्टेशन स्वचालन का तात्पर्य सबस्टेशन के द्वितीयक उपकरणों (नियंत्रण, सिग्नल, माप, सुरक्षा, स्वचालित उपकरणों और रिमोट कंट्रोल उपकरणों आदि सहित) में कंप्यूटर प्रौद्योगिकी और आधुनिक संचार प्रौद्योगिकी को लागू करना और सबस्टेशन की स्वचालित निगरानी और माप को लागू करना है। कार्यात्मक संयोजन और अनुकूलित डिज़ाइन नियंत्रण और समन्वय, साथ ही प्रेषण संचार जैसी व्यापक स्वचालन प्रणाली। सबस्टेशनों के व्यापक स्वचालन को साकार करने से पावर ग्रिड के आर्थिक संचालन स्तर में सुधार हो सकता है, बुनियादी ढांचे में निवेश कम हो सकता है और अप्राप्य सबस्टेशनों को बढ़ावा देने का साधन मिल सकता है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, सूचना प्रौद्योगिकी और नेटवर्क प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास से सबस्टेशनों में व्यापक स्वचालन प्रौद्योगिकी की प्रगति हुई है। हाल के वर्षों में, डिजिटल विद्युत माप प्रणाली (जैसे फोटोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर या इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर), बुद्धिमान विद्युत उपकरण और संबंधित संचार प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, सबस्टेशनों की एकीकृत स्वचालन प्रणाली डिजिटलीकरण की ओर बढ़ रही है।

I. सबस्टेशन एकीकृत स्वचालन प्रणाली के मुख्य कार्य

सबस्टेशन एकीकृत स्वचालन प्रणाली के बुनियादी कार्य निम्नलिखित छह उपप्रणालियों के कार्यों में परिलक्षित होते हैं:

1. निगरानी उपप्रणाली;

2. रिले सुरक्षा उपप्रणाली;

3. वोल्टेज और प्रतिक्रियाशील शक्ति व्यापक नियंत्रण उपप्रणाली;

4. बिजली प्रणाली की कम आवृत्ति लोड शेडिंग नियंत्रण उपप्रणाली;

5. स्टैंडबाय बिजली आपूर्ति स्वचालित स्विचिंग नियंत्रण सबसिस्टम;

6. संचार उपप्रणाली.

यह भाग सामग्री में अपेक्षाकृत समृद्ध है, और ऐसे कई दस्तावेज़ हैं जो इसे विस्तार से समझाते हैं, इसलिए यह लेख विस्तार में नहीं जाएगा।

द्वितीय. पारंपरिक सबस्टेशन स्वचालन प्रणाली

1. सिस्टम संरचना

वर्तमान में, देश और विदेश में एकीकृत सबस्टेशन स्वचालन प्रणालियों की संरचनाओं को डिजाइन विचारों के आधार पर निम्नलिखित तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है [1]:

(1) केन्द्रीकृत

अपने परिधीय इंटरफ़ेस सर्किट का विस्तार करने के लिए विभिन्न ग्रेड के कंप्यूटरों का उपयोग करें, सबस्टेशन की एनालॉग, स्विचिंग और डिजिटल जानकारी को केंद्रीय रूप से एकत्र करें, केंद्रीकृत प्रसंस्करण और गणना करें, और माइक्रो कंप्यूटर निगरानी, ​​माइक्रो कंप्यूटर सुरक्षा और कुछ स्वचालित नियंत्रण कार्यों को पूरा करें। इसकी विशेषताएं हैं: उच्च कंप्यूटर प्रदर्शन आवश्यकताएं, खराब स्केलेबिलिटी और रखरखाव, और मध्यम और छोटे सबस्टेशनों के लिए उपयुक्त।

(2) वितरित

सबस्टेशन की निगरानी की गई वस्तुओं या सिस्टम फ़ंक्शंस के अनुसार विभाजित, कई सीपीयू समानांतर में काम करते हैं, और सीपीयू के बीच डेटा संचार को लागू करने के लिए नेटवर्क तकनीक या सीरियल तरीकों का उपयोग किया जाता है। वितरित प्रणाली का विस्तार और रखरखाव करना आसान है, और स्थानीय विफलताएं अन्य मॉड्यूल के सामान्य संचालन को प्रभावित नहीं करती हैं। इस मोड का उपयोग इंस्टॉलेशन के दौरान केंद्रीकृत स्क्रीन ग्रुपिंग या स्प्लिट-स्क्रीन ग्रुपिंग के लिए किया जा सकता है।

(3) विकेन्द्रीकृत वितरण

बे लेयर में प्रत्येक डेटा अधिग्रहण, नियंत्रण इकाई (आई/ओ यूनिट) और सुरक्षा इकाई स्थानीय रूप से स्विच कैबिनेट पर या अन्य उपकरणों के पास स्थापित की जाती है। प्रत्येक इकाई एक दूसरे से स्वतंत्र है और केवल संचार नेटवर्क के माध्यम से आपस में जुड़ी हुई है और मुख्य सबस्टेशन-स्तरीय माप और नियंत्रण इकाई से जुड़ी है। संचार। वे कार्य जो बे स्तर पर पूरे किए जा सकते हैं, वे संचार नेटवर्क पर निर्भर नहीं होते हैं, जैसे सुरक्षा कार्य। संचार नेटवर्क आमतौर पर ऑप्टिकल फाइबर या मुड़ जोड़ी है, जो इंजीनियरिंग निर्माण निवेश को बचाते हुए, माध्यमिक उपकरण और माध्यमिक केबलों को अधिकतम सीमा तक संपीड़ित करता है। इंस्टॉलेशन को या तो प्रत्येक डिब्बे में फैलाया जा सकता है, या इसे नियंत्रण कक्ष में स्क्रीन का केंद्रीकृत या श्रेणीबद्ध समूह बनाया जा सकता है। ऐसा भी हो सकता है कि एक हिस्सा कंट्रोल रूम में हो और दूसरा हिस्सा स्विच कैबिनेट पर बिखरा हो.

2.मौजूदा समस्याएं

सबस्टेशन एकीकृत स्वचालन प्रणाली ने अच्छे अनुप्रयोग परिणाम प्राप्त किए हैं, लेकिन इसमें कमियां भी हैं, जो मुख्य रूप से परिलक्षित होती हैं: 1. प्राथमिक और माध्यमिक के बीच सूचना का आदान-प्रदान अभी भी पारंपरिक केबल वायरिंग मोड जारी है, जो निर्माण और रखरखाव में उच्च लागत और असुविधाजनक है; 2. द्वितीयक डेटा संग्रह भाग को बड़े पैमाने पर दोहराया जाता है, जो संसाधनों को बर्बाद करता है; 3. सूचना मानकीकरण अपर्याप्त है, सूचना साझाकरण कम है, कई प्रणालियाँ सह-अस्तित्व में हैं, और उपकरणों के बीच और उपकरणों और प्रणालियों के बीच अंतर्संबंध कठिन है, जिससे सूचना द्वीपों का निर्माण होता है और सूचना को व्यापक रूप से लागू करना मुश्किल हो जाता है; 4. जब कोई दुर्घटना होती है, तो बड़ी मात्रा में इवेंट अलार्म जानकारी दिखाई देगी, जिसमें प्रभावी फ़िल्टरिंग तंत्र का अभाव होता है, जो ऑन-ड्यूटी ऑपरेटरों द्वारा गलती के सही निर्णय में हस्तक्षेप करता है।

तृतीय. डिजिटल सबस्टेशन

सबस्टेशन स्वचालन के विकास में डिजिटल सबस्टेशन अगला चरण हैं। "पावर ग्रिड कंपनी की "ग्यारहवीं पंचवर्षीय योजना" विज्ञान और प्रौद्योगिकी विकास योजना" में स्पष्ट रूप से कहा गया है कि "ग्यारहवीं पंचवर्षीय योजना" अवधि के दौरान, डिजिटल सबस्टेशनों का अध्ययन किया जाएगा और प्रदर्शन स्टेशन बनाए जाएंगे। 2, और वर्तमान में डिजिटल सबस्टेशन हैं। फ़ूज़ौ कन्वेंशन और प्रदर्शनी परिवर्तन 110 केवी डिजिटल सबस्टेशन को पूरा किया गया और परिचालन में लाया गया।

1. डिजिटल सबस्टेशन की अवधारणा

डिजिटल सबस्टेशन एक ऐसे सबस्टेशन को संदर्भित करता है जिसमें सूचना संग्रह, ट्रांसमिशन, प्रोसेसिंग और आउटपुट प्रक्रियाएं पूरी तरह से डिजिटल होती हैं। इसकी बुनियादी विशेषताएं बुद्धिमान उपकरण, संचार नेटवर्क और स्वचालित संचालन और प्रबंधन हैं।

डिजिटल सबस्टेशनों में निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं हैं:

(1) बुद्धिमान प्राथमिक उपकरण

डिजिटल आउटपुट का उपयोग करते हुए बुद्धिमान प्राथमिक उपकरण जैसे इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर और बुद्धिमान स्विच (या बुद्धिमान टर्मिनलों के साथ पारंपरिक स्विच)। प्राथमिक उपकरण और द्वितीयक उपकरण डिजिटल रूप से एन्कोडेड जानकारी के ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन के माध्यम से नमूना मूल्यों, स्थिति मात्रा, नियंत्रण आदेश और अन्य जानकारी का आदान-प्रदान करते हैं।

(2) माध्यमिक उपकरण नेटवर्किंग

संचार नेटवर्क का उपयोग एनालॉग मान, स्विचिंग मान और द्वितीयक उपकरणों के बीच नियंत्रण आदेशों जैसी सूचनाओं के आदान-प्रदान के लिए किया जाता है और नियंत्रण केबल को समाप्त कर दिया जाता है।

(3) संचालन प्रबंधन प्रणाली स्वचालन

स्वचालन के स्तर में सुधार लाने और संचालन और रखरखाव की कठिनाई और कार्यभार को कम करने के लिए स्वचालित दोष विश्लेषण प्रणाली, उपकरण स्वास्थ्य स्थिति निगरानी प्रणाली और प्रोग्राम नियंत्रण प्रणाली जैसे स्वचालन प्रणालियों को शामिल किया जाना चाहिए।

2. डिजिटल सबस्टेशनों की मुख्य तकनीकी विशेषताएँ

(1) डेटा संग्रह का डिजिटलीकरण

डिजिटल सबस्टेशन का मुख्य संकेत प्राथमिक और माध्यमिक प्रणालियों के प्रभावी विद्युत अलगाव को प्राप्त करने और गतिशीलता को बढ़ाने के लिए वर्तमान और वोल्टेज 3 जैसे विद्युत मापदंडों को इकट्ठा करने के लिए डिजिटल विद्युत माप प्रणालियों (जैसे फोटोइलेक्ट्रिक ट्रांसफार्मर या इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर) का उपयोग है। विद्युत मात्राओं की माप सीमा और माप सटीकता में सुधार, इस प्रकार पारंपरिक सबस्टेशन डिवाइस अतिरेक से सूचना अतिरेक और सूचना एकीकरण के अनुप्रयोग में परिवर्तन को साकार करने के लिए एक आधार प्रदान करता है।

(2) सिस्टम पदानुक्रमित वितरण

सबस्टेशन स्वचालन प्रणालियों के विकास ने केंद्रीकृत से वितरित तक संक्रमण का अनुभव किया है। दूसरी पीढ़ी के अधिकांश पदानुक्रमित वितरित सबस्टेशन स्वचालन सिस्टम परिपक्व नेटवर्क संचार प्रौद्योगिकी और खुले इंटरकनेक्शन प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं, जो उपकरण की जानकारी को अधिक पूरी तरह से रिकॉर्ड कर सकते हैं और सिस्टम प्रतिक्रिया की गति में काफी सुधार कर सकते हैं। डिजिटल सबस्टेशन स्वचालन प्रणाली की संरचना को भौतिक रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, अर्थात् बुद्धिमान प्राथमिक उपकरण और नेटवर्क माध्यमिक उपकरण; तार्किक संरचना के संदर्भ में, इसे IEC61850 संचार मानक की परिभाषा के अनुसार "प्रक्रिया परत" और "बे परत" में विभाजित किया जा सकता है। "," स्टेशन नियंत्रण परत" तीन स्तर। उच्च गति नेटवर्क संचार का उपयोग प्रत्येक स्तर के भीतर और बीच में किया जाता है।

(3) सूचना संपर्क की नेटवर्किंग और सूचना अनुप्रयोगों का एकीकरण

डिजिटल सबस्टेशन उच्च वोल्टेज और उच्च धारा को सीधे डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए पारंपरिक ट्रांसफार्मर के बजाय कम-शक्ति, डिजिटल नए ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं। हाई-स्पीड नेटवर्क के माध्यम से साइट में उपकरणों के बीच सूचना का आदान-प्रदान होता है। द्वितीयक उपकरणों में डुप्लिकेट फ़ंक्शंस के साथ I/O इंटरफ़ेस नहीं होता है। पारंपरिक कार्यात्मक उपकरण डेटा और संसाधन साझाकरण प्राप्त करने के लिए तार्किक कार्यात्मक मॉड्यूल बन जाते हैं। वर्तमान में, IEC61850 को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सबस्टेशन स्वचालन संचार मानक के रूप में निर्धारित किया गया है।

इसके अलावा, डिजिटल सबस्टेशन जानकारी को एकीकृत करता है और मूल बिखरे हुए माध्यमिक सिस्टम उपकरणों के कार्यों को अनुकूलित करता है, इसलिए यह पारंपरिक सबस्टेशन समस्याओं की निगरानी, ​​​​नियंत्रण, सुरक्षा, गलती रिकॉर्डिंग, माप और मीटरिंग उपकरणों में हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन के दोहराव से प्रभावी ढंग से बच सकता है। जैसे कि जानकारी साझा न करना और उच्च निवेश लागत होती है।

(4) बुद्धिमान उपकरण संचालन

नया हाई-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर सेकेंडरी सिस्टम माइक्रो कंप्यूटर, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक और नए सेंसर का उपयोग करके स्थापित किया गया है। सर्किट ब्रेकर प्रणाली की बुद्धिमत्ता का एहसास माइक्रो कंप्यूटर-नियंत्रित माध्यमिक प्रणाली, आईईडी और संबंधित बुद्धिमान सॉफ्टवेयर द्वारा किया जाता है। सुरक्षा और नियंत्रण आदेश पारित किए जा सकते हैं. फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क अपरंपरागत सबस्टेशन के द्वितीयक सर्किट सिस्टम तक पहुंचता है, जिससे सर्किट ब्रेकर ऑपरेटिंग तंत्र के साथ एक डिजिटल इंटरफ़ेस सक्षम होता है।

(5) उपकरण रखरखाव की स्थिति

डिजिटल सबस्टेशनों में, संचालन और सिग्नल लूप स्थिति की प्रभावी निगरानी प्राप्त करने के लिए पावर ग्रिड ऑपरेटिंग स्थिति डेटा और विभिन्न आईईडी उपकरणों की गलती और कार्रवाई की जानकारी प्रभावी ढंग से प्राप्त की जा सकती है। डिजिटल सबस्टेशनों में लगभग कोई भी निगरानी रहित कार्यात्मक इकाइयाँ नहीं हैं, और उपकरण स्थिति विशेषताओं के संग्रह में कोई ब्लाइंड स्पॉट नहीं हैं। उपकरण रखरखाव रणनीति को पारंपरिक सबस्टेशन उपकरणों के "नियमित रखरखाव" से "सशर्त रखरखाव" में बदला जा सकता है, जिससे सिस्टम की उपलब्धता में काफी सुधार होगा।

(6) एलपीसीटी का माप सिद्धांत और निरीक्षण उपकरण की उपस्थिति

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एलपीसीटी वास्तव में कम बिजली आउटपुट विशेषताओं वाला एक विद्युत चुम्बकीय वर्तमान ट्रांसफार्मर है। आईईसी मानक में, इसे इलेक्ट्रॉनिक वर्तमान ट्रांसफार्मर के कार्यान्वयन रूप के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, जो विद्युत चुम्बकीय वर्तमान ट्रांसफार्मर का प्रतिनिधित्व करता है। व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ एक विकास दिशा। चूंकि एलपीसीटी का आउटपुट आम तौर पर सीधे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को प्रदान किया जाता है, इसलिए द्वितीयक भार अपेक्षाकृत छोटा होता है; इसका कोर आम तौर पर अत्यधिक चुंबकीय रूप से पारगम्य सामग्री जैसे माइक्रोक्रिस्टलाइन मिश्र धातु से बना होता है, और माप सटीकता को छोटे कोर क्रॉस-सेक्शन (कोर आकार) के साथ पूरा किया जा सकता है। आवश्यकताएं।

(7) सिस्टम संरचना संघनन और मॉडलिंग मानकीकरण

डिजिटल विद्युत माप प्रणाली में छोटे आकार और हल्के वजन की विशेषताएं हैं। इसे बुद्धिमान स्विचगियर प्रणाली में एकीकृत किया जा सकता है, और कार्यात्मक संयोजन और उपकरण लेआउट को सबस्टेशन की मेक्ट्रोनिक्स डिजाइन अवधारणा के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है। हाई-वोल्टेज और अल्ट्रा-हाई-वोल्टेज सबस्टेशनों में, सुरक्षा उपकरणों, माप और नियंत्रण उपकरणों, गलती रिकॉर्डर और अन्य स्वचालित उपकरणों की I/O इकाइयाँ प्राथमिक बुद्धिमान उपकरणों का हिस्सा हैं, जो IEDs की प्रक्रिया-बंद डिज़ाइन को साकार करती हैं; मध्यम और निम्न-वोल्टेज सबस्टेशनों में सुरक्षा और निगरानी उपकरणों को छोटा, कॉम्पैक्ट और पूरी तरह से स्विच कैबिनेट पर स्थापित किया जा सकता है।

IEC61850 बिजली प्रणालियों के लिए मॉडलिंग मानक स्थापित करता है और सबस्टेशन स्वचालन प्रणालियों के लिए एक एकीकृत और मानक सूचना मॉडल और सूचना विनिमय मॉडल को परिभाषित करता है। इसका महत्व मुख्य रूप से बुद्धिमान उपकरणों की अंतरसंचालनीयता को साकार करने, सबस्टेशनों में सूचना साझा करने और सिस्टम रखरखाव कॉन्फ़िगरेशन और परियोजना कार्यान्वयन को सरल बनाने में परिलक्षित होता है।

3.IEC61850 मानक

IEC61850 अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन के TC57 कार्य समूह द्वारा तैयार "सबस्टेशन संचार नेटवर्क और सिस्टम" के लिए मानकों की एक श्रृंखला है। यह नेटवर्क संचार प्लेटफार्मों पर आधारित सबस्टेशन स्वचालन प्रणालियों के लिए एक अंतरराष्ट्रीय मानक संदर्भ है। यह प्रेषण केंद्रों से सबस्टेशनों तक, सबस्टेशनों के भीतर और वितरण प्रणालियों के लिए बिजली प्रणालियों के लिए एक मानक भी बन जाएगा। विद्युत स्वचालन के निर्बाध कनेक्शन के लिए संचार मानक भी सार्वभौमिक नेटवर्क संचार मंच के लिए औद्योगिक नियंत्रण संचार मानक बनने की उम्मीद है।

पारंपरिक संचार प्रोटोकॉल प्रणाली की तुलना में, तकनीकी रूप से IEC61850 में निम्नलिखित उत्कृष्ट विशेषताएं हैं: 1. ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड मॉडलिंग तकनीक का उपयोग करें; 2. वितरित और स्तरित प्रणालियों का उपयोग करें; 3. सार संचार सेवा इंटरफ़ेस (एसीएसआई) और विशेष संचार सेवा मैपिंग एससीएसएम प्रौद्योगिकी का उपयोग करें; 4 एमएमएस (निर्माण संदेश विशिष्टता) तकनीक का उपयोग करता है; 5 में अंतरसंचालनीयता है; 6 में भविष्योन्मुखी, खुली वास्तुकला है।

VI. निष्कर्ष

हमारे देश में सबस्टेशन ऑटोमेशन सिस्टम के अनुप्रयोग ने बहुत महत्वपूर्ण परिणाम प्राप्त किए हैं और पावर ग्रिड के आर्थिक संचालन स्तर को बेहतर बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। वर्तमान में, नई प्रौद्योगिकियों के निरंतर विकास के साथ, डिजिटल सबस्टेशन उभर रहे हैं। पारंपरिक सबस्टेशनों की तुलना में, डिजिटल सबस्टेशनों के निम्नलिखित फायदे हैं: सेकेंडरी वायरिंग को कम करना, माप सटीकता में सुधार करना, सिग्नल ट्रांसमिशन विश्वसनीयता में सुधार करना, विद्युत चुम्बकीय संगतता, ट्रांसमिशन ओवरवॉल्टेज और केबलों के कारण होने वाली दो-बिंदु ग्राउंडिंग जैसी समस्याओं से बचना और उपकरणों के बीच समस्याओं को हल करना। अंतरसंचालनीयता के मुद्दे, सबस्टेशन के विभिन्न कार्य एक एकीकृत सूचना मंच साझा कर सकते हैं, उपकरणों के दोहराव से बच सकते हैं, और स्वचालित संचालन और प्रबंधन के स्तर में और सुधार कर सकते हैं। डिजिटल सबस्टेशन सबस्टेशन स्वचालन प्रौद्योगिकी के विकास की दिशा है।

वेशाइन इलेक्ट्रिक मैन्युफैक्चरिंग कंपनी लिमिटेड