क्या है?

Aphasor एक संक्षिप्त गणितीय प्रतिनिधित्व है, जैसे कि वैकल्पिक वोल्टेज या वर्तमान - जो दोनों परिमाण और चरण कोण को एन्कोड करता है। समय डोमेन में, एक साइनसॉइडल संकेत को वी (टी) = V ]m] cos(\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

चूंकि phasors स्थिर-राज्यीय साइनसोइडल स्थितियों के तहत स्थिर रहते हैं, वे समान आवृत्ति पर वोल्टेज और धाराओं की प्रत्यक्ष तुलना की अनुमति देते हैं। उनके चरण अंतर इंगित करता है कि क्या एक लोड प्रतिरोधक, प्रेरक या कैपेसिटिव है - अक्षय ऊर्जा प्रणालियों में बिजली की गुणवत्ता और दक्षता को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक संपत्ति।

ग्रिड-कनेक्टेड रिन्यूएबल सिस्टम में Phasors की भूमिका

अक्षय ऊर्जा स्रोतों - मुख्य रूप से पवन और सौर - इनवर्टरों के माध्यम से एसी पावर ग्रिड के साथ इंटरफेस। इन बिजली इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स को एक साइनसोइडल आउटपुट उत्पन्न करना चाहिए जिसका आवृत्ति, चरण और आयाम ग्रिड की नाममात्र स्थितियों से मेल खाते हैं। Phasor सिद्धांत लगभग हर नियंत्रण एल्गोरिदम और इस सिंक्रनाइज़ेशन को प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली निगरानी तकनीक को रेखांकित करता है।

पावर फ्लो और दक्षता विश्लेषण

किसी भी एसी सिस्टम में, वास्तविक शक्ति (P) और प्रतिक्रियाशील शक्ति (Q) को phasors का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है: P = |V |I | cos θ और Q = |V |I | sin ; θ θ वोल्टेज और वर्तमान के बीच का चरण कोण है। अक्षय जनरेटर के लिए, वास्तविक बिजली उत्पादन को अधिकतम करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति परिसंचरण को कम करते हुए (या जानबूझकर वोल्टेज समर्थन के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति को इंजेक्ट करते हुए) एक सतत परिचालन लक्ष्य है। Phasor प्रतिनिधित्व इन व्यापार-बंद पारदर्शी बनाते हैं। इंजीनियर जटिल शक्ति S = V I ] को ठीक कर सकते हैं, फिर से एक माप को बहाल कर सकते हैं।

इन्वर्टर कंट्रोल और फेज-लॉक्ड लूप्स

ग्रिड-बंधी इनवर्टर उपयोगिता वोल्टेज के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए चरण-लॉक लूप (पीएलएल) पर निर्भर करते हैं। एक पीएलएल लगातार ग्रिड वोल्टेज के फासोर का अनुमान लगाते हैं - इसके चरण कोण और आवृत्ति - और इन्वर्टर के आउटपुट के लिए एक संदर्भ संकेत उत्पन्न करता है। कोई भी गलत संरेखण वर्तमान वृद्धि, हार्मोनिक इंजेक्शन या यहां तक कि द्वीप जोखिम की ओर जाता है। आधुनिक पीएलएल एल्गोरिदम, जैसे कि सिंक्रोनस संदर्भ फ्रेम पीएलएल (SRF-PLL), phasor परिवर्तन (Clarke और पार्क के रूप में) का उपयोग करते हैं जो वाल्टिक टरबाइन सिद्धांत के प्रत्यक्ष विस्तार हैं। ये एल्गोरिदम तेजी से, सटीक ट्रैकिंग प्रदान करते हैं।

विद्युत ग्रिड के साथ सिंक्रनाइज़ेशन

ट्रांसमिशन या वितरण ग्रिड के लिए एक अक्षय संयंत्र को कनेक्ट करने के लिए आवश्यकता है कि जनरेटर के वोल्टेज फासोर को सामान्य युग्मन के बिंदु पर ग्रिड के फासोर के साथ संरेखित किया जा सकता है। यदि दो फासोर्स परिमाण, आवृत्ति या चरण में काफी भिन्न होते हैं, तो बड़े परिसंचारी धारा प्रवाह कर सकती हैं, सुरक्षात्मक रिले या हानिकारक उपकरण की यात्रा कर सकती है। Phasor माप इकाइयों (PMUs)] के लिए एकदम सही ढंग से एक दूसरे के लिए एक सकारात्मक परिणाम प्रदान करता है।

दोष जांच और संरक्षण

Phasor विश्लेषण तेजी से, चयनात्मक दोष का पता लगाने में सक्षम बनाता है। सुरक्षात्मक रिले प्रकार, स्थान और लाइन-to-ground दोष या खुले कंडक्टर जैसे गड़बड़ी की गंभीरता को निर्धारित करने के लिए पूर्व-आपत्ति और पोस्ट-फॉल्ट स्थितियों के phasors की तुलना में आसानी से पहचान की जाती है जब उनके परिमाण और चरण कोण नाममात्र phasor मान से अलग होते हैं। अक्षय समृद्ध नेटवर्क में, गलती धाराओं को चालू करने के कारण पारंपरिक ग्रिड से कम किया जा सकता है, पारंपरिक अतिवर्ती सुरक्षा कम विश्वसनीय बना सकता है। Phasor आधारित अंतर संरक्षण, जो वर्तमान में अंतर्निहितता के लिए एक निश्चित रूप से संशोधित करने वाले बिंदुओं की तुलना करता है।

सोलर फोटोवोल्टिक सिस्टम में Phasor

सौर फोटोवोल्टिक (PV) सिस्टम - छत के ऊपर की जगहें या उपयोगिता पैमाने पर पौधे - इनवर्टरों के माध्यम से काम करते हैं जो DC पावर को AC में परिवर्तित करते हैं। इनवर्टर की नियंत्रण प्रणाली आउटपुट वोल्टेज और आवृत्ति को विनियमित करने के लिए फासर माप का उपयोग करती है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, पीवी इनवर्टर को सक्रिय शक्ति ( विकिरण पर आधारित) की एक निर्दिष्ट राशि इंजेक्शन देने और प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करके वोल्टेज का समर्थन करने की आज्ञा दी जाती है। इनवर्टर के आउटपुट फासर और ग्रिड फासर के बीच संबंध में यह भूमिका क्यों निर्धारित करता है कि विद्युत हस्तांतरण क्लासिक समीकरण P = (FLT) = (F[FLT]]]

Phasor माप भी विरोधी islanding का पता लगाने में सहायता करता है। जब उपयोगिता डिस्कनेक्ट हो जाती है, तो स्थानीय पीवी इन्वर्टर वितरण लाइन के एक खंड को सक्रिय रूप से चालू कर सकता है। एक संदर्भ के साथ इन्वर्टर वोल्टेज के चरण कोण की तुलना करके (जैसे, सबस्टेशन पर एक synchrophasor से), इन्वर्टर जल्दी से द्वीपसमूह का पता लगा सकता है और ऑपरेशन बंद कर सकता है, लाइन वर्कर्स और उपकरण की रक्षा कर सकता है।

पवन ऊर्जा प्रणालियों में Phasor

पवन टरबाइन, विशेष रूप से उन लोगों के साथ सुसज्जित दोगुना-fed प्रेरण जनरेटर (DFIGs) या पूर्ण-शक्ति परिवर्तक, जो कि फासोर नियंत्रण पर भारी भरोसा करते हैं। टरबाइन का रोटर ग्रिड आवृत्ति से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के माध्यम से अलग हो जाता है। ग्रिड-साइड कनवर्टर को वोल्टेज phasors का उत्पादन करना चाहिए जो नेटवर्क के phasors से मेल खाते हैं। कनवर्टर का वर्तमान phasor को प्रतिक्रियाशील शक्ति की सही मात्रा देने के लिए विनियमित किया जाता है, या तो एक पावर फैक्टर सेटपॉइंट से मिलने या वोल्टेज विनियमन में भाग लेने के लिए।

कम वोल्टेज सवारी के दौरान घटनाओं (जैसे, पास में एक गलती), फासोर नियंत्रण प्रणाली को ग्रिड वोल्टेज वसूली का समर्थन करने के लिए प्रतिक्रियाशील चालू करना चाहिए। IEEE 1547 जैसे मानक को वोल्टेज विचलन के अनुपात में सटीक प्रतिक्रियाशील वर्तमान इंजेक्शन की आवश्यकता होती है - एक आवश्यकता जो केवल निरंतर फासोर प्रतिक्रिया के साथ संभव है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि पवन ऊर्जा पवन गति के साथ उतारती है, फासोर आधारित राज्य अनुमानकर्ता ऑपरेटरों को बिजली प्रवाह मार्जिन ट्रैक करने में मदद करते हैं और लोड केंद्रों के लिए पवन समृद्ध क्षेत्रों को जोड़ने वाली ट्रांसमिशन लाइनों पर थर्मल ओवरलोड की उम्मीद करते हैं।

माइक्रोग्रिड और द्वीपीय ऑपरेशन में Phasor

माइक्रोग्रिड्स - स्थानीयकृत शक्ति प्रणाली जो मुख्य ग्रिड से डिस्कनेक्ट हो सकती है - अद्वितीय phasor चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। ग्रिड से जुड़े मोड में, माइक्रोग्रिड का वोल्टेज और आवृत्ति उपयोगिता द्वारा निर्धारित की जाती है; द्वीपबद्ध मोड में, एक या अधिक वितरित जनरेटर संदर्भ बन जाते हैं। ड्रूप कंट्रोल, संचार के बिना समानांतर इनवर्टरों के बीच लोड साझा करने के लिए एक सामान्य तरीका, phasor रिलेशन का उपयोग करता है: प्रत्येक इनवर्टर का सक्रिय पावर आउटपुट अपने वोल्टेज आवृत्ति (P-f droop) को समायोजित करके नियंत्रित किया जाता है, जबकि प्रतिक्रियाशील शक्ति वोल्टेज परिमाण (Q-V droop) के माध्यम से नियंत्रित होती है। यह योजना अंतर्निहित रूप से एक phasor आधारित तकनीक है, क्योंकि आवृत्ति नियंत्रण आवृत्ति नियंत्रण आवृत्ति है।

ग्रिड से जुड़े और द्वीपबद्ध मोड के बीच संक्रमण को द्वीपसमूह कार्यक्रम (दो चक्रों के भीतर) का पता लगाने के लिए उच्च गति वाले फासोर माप की आवश्यकता होती है और जब मुख्य ग्रिड को बहाल किया जाता है तो फिर से सिंक्रनाइज़ करने के लिए। सामान्य युग्मन के माइक्रोग्रिड बिंदु पर रखा गया पीएमयू टाई स्विच बंद करने से पहले ग्रिड फासोर के लिए माइक्रोग्रिड फासोर से मिलान करके निर्बाध पुनर्संयोजन सक्षम बनाता है।

फायदे और भविष्य के रुझान

अक्षय ऊर्जा प्रणालियों में फासोर प्रौद्योगिकी के लाभ पर्याप्त हैं और बुनियादी सिंक्रनाइज़ेशन से परे विस्तार:

  • ]वर्धित ग्रिड स्थिरता और विश्वसनीयता - सिन्क्रोफैसर्स पर आधारित वाइड-एरिया निगरानी प्रणाली, अंतर-एरिया दोलनों और वोल्टेज अस्थिरता का पता लगाने से पहले वे एस्केलेटर को रोकने के लिए अनुमति देते हैं।
  • ]]पावर रूपांतरण की बेहतर दक्षता - Phasor आधारित अधिकतम शक्ति बिंदु ट्रैकिंग (MPPT) और प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रेषण एल्गोरिदम हानि को कम करते हुए ऊर्जा की फसल को अधिकतम करते हैं।
  • ]]] परिवर्तनीय अक्षय स्रोतों का बेहतर एकीकरण - Phasor डेटा उन्नत पूर्वानुमान और प्रेषण उपकरण को सूचित करता है, जिससे कि कर्टेलमेंट को कम किया जा सके और उच्च प्रवेश स्तर को सक्षम किया जा सके।
  • ]Real-time system Monitoring and control[ – ऑपरेटरों को चरण कोणों पर उप-सेकेंड अपडेट प्राप्त होते हैं, जिससे उन्हें पीढ़ी के पोर्टफोलियो को समायोजित करने और ट्रांसफॉर्मर को सक्रिय रूप से टैप करने की अनुमति मिलती है।

आगे देख रहे हैं, phasor डेटा concentrators और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम कि synchrophasor धाराओं को पचाने के लिए स्वयं हीलिंग ग्रिड सक्षम होगा की तैनाती। Predictive विश्लेषण क्षणिक स्थिरता समस्याओं की प्रत्याशा कर सकते हैं और स्वचालित रूप से नेटवर्क टोपोलॉजी को फिर से कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। इन्वर्टर निर्माताओं को सीधे परिवर्तकों में PMU कार्यक्षमता को एम्बेड किया जाता है, हर अक्षय जनरेटर को माप नोड में बदल दिया जाता है। चूंकि अक्षय की हिस्सेदारी बढ़ जाती है, तो phasors की भूमिका -अल्दी बुनियादी - लचीला, कार्बन-मुक्त शक्ति प्रणालियों के निर्माण के लिए अपरिहार्य हो जाएगी।

आगे पढ़ने के लिए, IEEE Power & Energy Society को सिन्क्रोफैसर अनुप्रयोगों के मानकों के लिए परामर्श दें, या ] से तकनीकी गाइड का पता लगाएं, राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला (NREL) ]]. एक नींव का संदर्भ पाठ्यपुस्तक ]Phasor मापन यूनिट्स फॉर पावर सिस्टम ] है, जो सिद्धांत और व्यावहारिक कार्यान्वयन दोनों को कवर करती है।