स्थैतिक VAR Compensator (SVC) को समझना

स्टेटिक VAR Compensator (SVC) लचीले एसी ट्रांसमिशन सिस्टम (FACTS) उपकरण हैं जो पावर ग्रिड को गतिशील प्रतिक्रियाशील शक्ति समर्थन प्रदान करते हैं। वे बिजली इलेक्ट्रॉनिक स्विचों के संयोजन से मिलकर बने हैं -आमतौर पर थाइरिस्टर - और रिएक्टरों और संधारित्र जैसे निष्क्रिय घटक। सबसे आम विन्यास में थाइरिस्टर-कंट्रोलेड रिएक्टर्स (TCR), थाइरिस्टर-स्विच्ड कैपेसिटर्स (TSC) और हार्मोनिक फिल्टर शामिल हैं। थिरिस्टर्स के फायरिंग कोण को समायोजित करके, एक SVC लगभग तात्कालिक रूप से प्रतिक्रियाशील शक्ति को इंजेक्ट या अवशोषित कर सकता है, जिससे वोल्टेज को विनियमित करने की क्षमता को कम करने या रेडियल वोल्टेज को कम करने की क्षमता को कम करने में सक्षम बनाता है।

रिमोट लोकेशन तैनाती की चुनौतियां

दूरस्थ क्षेत्रों में SVC स्थापित करने से इंजीनियरिंग चुनौतियों का एक सेट पेश होता है जो सिस्टम डिजाइन को नियंत्रित करने के लिए मूलभूत रूप से अलग दृष्टिकोण की मांग करता है। सार्वजनिक एसी पावर ग्रिड तक सीमित पहुंच का मतलब है कि नियंत्रण प्रणाली को अपनी खुद की शक्ति का स्रोत होना चाहिए, अक्सर बैटरी भंडारण के साथ नवीनीकरण से। संचार बुनियादी ढांचा स्पर्स है, इसलिए टेलीमेट्री और रिमोट कमांड उपग्रह लिंक, सेलुलर नेटवर्क, या कम शक्ति वाले चौड़े क्षेत्र नेटवर्क (LPWAN) पर निर्भर हैं। पर्यावरणीय चरमपंथों - व्यापक तापमान स्विंग, धूल, आर्द्रता, जंग और वन्यजीव-सुरक्षित बीहड़ बाड़ों और इलेक्ट्रॉनिक्स को नष्ट करना। इसके अतिरिक्त, रखरखाव यात्राएं लगातार और महंगा हैं, जिससे सिस्टम को आत्म-अस्तिमान ढंग से उजागर करना चाहिए।

स्वायत्त ऑपरेशन के लिए कुंजी डिजाइन विचार

बिजली की आपूर्ति और ऊर्जा हार्वेस्ट

नियंत्रण प्रणाली ग्रिड ब्लैकआउट के दौरान भी लगातार काम करना चाहिए। एक हाइब्रिड बिजली आपूर्ति सौर फोटोवोल्टिक पैनलों, छोटे पवन टरबाइन और कम से कम 72 घंटे की स्वायत्तता के लिए आकार का एक बैटरी बैंक आम है। अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (MPPT) चार्ज कंट्रोलर ऊर्जा कटाई को अनुकूलित करते हैं, जबकि बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS) तापमान-अनुमोदित चार्जिंग और राज्य-स्वास्थ्य निगरानी के माध्यम से दीर्घायु सुनिश्चित करती है। महत्वपूर्ण भार के लिए, एक अतिरेक बिजली आपूर्ति (जैसे दोहरी MPPT नियंत्रकों और बैटरी स्ट्रिंग्स) को विफलता के एक बिंदु से बचने की सलाह दी जाती है।

संचार संरचना

विश्वसनीय संचार दूरस्थ निगरानी, फर्मवेयर अद्यतन और ऑपरेटर ओवरराइड के लिए आवश्यक है। LTE / 4G सेलुलर मॉडेम पहली पसंद हैं जहां कवरेज मौजूद है, लेकिन कई दूरस्थ साइटों को उपग्रह लिंक (जैसे, इरिडियम या स्टारलिंक) की प्राथमिक या बैकअप की आवश्यकता होती है। बेहद कम बैंडविड्थ वाले साइटों के लिए, एक लोरा आधारित टेलीमेट्री लिंक कुंजी स्थिति संकेतकों को संचारित कर सकता है। नियंत्रण प्रणाली को मानक SCADA प्रोटोकॉल जैसे DNP3, IEC 60870-5-104, या Modbus TCP / IP, कई संचार पथ और स्वचालित विफलता के साथ समर्थन करना चाहिए। नेटवर्क समय प्रोटोकॉल (NTP) सिंक्रनाइज़ेशन सटीक घटना लॉगिंग सुनिश्चित करता है।

अतिरेक और दोष सहिष्णुता

स्वायत्त ऑपरेशन दोष सहिष्णुता के एक उच्च स्तर की मांग करता है। नियंत्रक (पीएलसी या आरटीयू) को स्वचालित असफलता के साथ एक गर्म-स्टैंडबी जोड़ी में कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए। वॉचडॉग टाइमर और स्वास्थ्य-जांच दिनचर्या सॉफ़्टवेयर हैंगर का पता लगाते हैं और एक हार्ड रीसेट या स्विचओवर को ट्रिगर करते हैं। क्रिटिकल सेंसर (वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर, वर्तमान ट्रांसफॉर्मर) को डुप्लिकेट किया जाना चाहिए, और नियंत्रक को रीडिंग और फ्लैग डिस्क्रिप्शंस की तुलना करनी चाहिए। बिजली आपूर्ति की अतिरेक (N+1) और अनावश्यक संचार चैनल अनिवार्य हैं। सभी असफल घटनाओं को लॉग किया जाना चाहिए और संचार लिंक के माध्यम से सूचना दी जानी चाहिए।

पर्यावरण संरक्षण

रिमोट SVC कंट्रोल सिस्टम के लिए बाड़ों को उच्च प्रवेश संरक्षण (IP65 या NEMA 4X, कभी-कभी धूल भरे वातावरण के लिए IP66) से मिलना चाहिए। सक्रिय शीतलन (जैसे, थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर) या निष्क्रिय गर्मी सिंक और उच्च परिवेश तापमान के लिए गिरावट की आवश्यकता होती है। ठंडे मौसम, हीटर और थर्मोस्टेट नियंत्रण में संघनननन और बैटरी जमने को रोकने के लिए। सर्किट बोर्डों को नमी और संक्षारक गैसों का विरोध करने के लिए अनुरूप रूप से लेपित किया जाना चाहिए। बिजली प्रेरित क्षणिक के खिलाफ सभी आने वाली शक्ति और सिग्नल लाइनों पर सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस (SPD) की आवश्यकता होती है।

साइबर सुरक्षा

रिमोट एसेट भौतिक और साइबर हमलों के प्रति संवेदनशील हैं। नियंत्रण प्रणाली को सभी दूरस्थ पहुंच के लिए भूमिका-आधारित प्रमाणीकरण को लागू करना चाहिए, टीएलएस 1.2 या उससे अधिक के साथ संचार को एन्क्रिप्ट करना चाहिए, और फर्मवेयर छेड़छाड़ को रोकने के लिए एक सुरक्षित बूट श्रृंखला बनाए रखना चाहिए। एक आभासी निजी नेटवर्क (वीपीएन) या समर्पित निजी एपीएन सेलुलर नेटवर्क सार्वजनिक इंटरनेट से एसवीसी को अलग करता है। नियमित सुरक्षा पैच और अलार्म संपर्कों के साथ एक छेड़छाड़-अलग संलग्नक जोखिम को और कम करता है। एनआईएस एसपी 800-82 या आईईसी 62443 जैसे मानकों के दिशानिर्देशों के बाद अनुशंसित है।

कोर हार्डवेयर घटक

स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली कई हार्डवेयर मॉड्यूल को एकीकृत करती है। सेंसर में वोल्टेज और वर्तमान माप के लिए संभावित ट्रांसफार्मर (पीटी) और वर्तमान ट्रांसफार्मर (सीटी) शामिल हैं, साथ ही साथ तापमान, आर्द्रता और उपकरण स्वास्थ्य निगरानी के लिए कंपन सेंसर। केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई आम तौर पर एक प्रोग्राम करने योग्य लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) या वास्तविक समय नियंत्रण लूपों में सक्षम एक बीहड़ रिमोट टर्मिनल यूनिट (आरटीयू) है। उच्च अंत प्रणाली अंत में एम्बेडेड एज कंप्यूटर का उपयोग करती है जो कि टर्मिनलिक निष्पादन वातावरण के साथ लिनक्स चल रहा है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स इंटरफ़ेस में थाइरिस्टर, स्नोबर सर्किट, और सुरक्षा सर्किट (ओवरकरंट, ओवरवोल्टेज, डीवी / डिबेट) के लिए गेट ड्राइव सर्किट शामिल हैं।

नियंत्रण एल्गोरिथ्म और स्वचालन

स्वायत्त प्रणाली का मूल नियंत्रण एल्गोरिथ्म है जो एसवीसी के प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पादन को निर्धारित करता है। एक क्लासिक दृष्टिकोण एक आनुपातिक-एकल (पीआई) नियंत्रक है जो सामान्य युग्मन (पीसीसी) के बिंदु पर वोल्टेज को नियंत्रित करता है। पीआई लूप विशिष्ट प्रणाली प्रतिबाधा के लिए देखते हैं, जो स्विचिंग घटनाओं के साथ भिन्न हो सकते हैं। अधिक उन्नत तकनीक मापा प्रणाली मापदंडों के आधार पर वास्तविक समय में लाभ को समायोजित करने के लिए अनुकूल नियंत्रण का उपयोग करती है। फ़ज़ी लॉजिक कंट्रोलर को दूरस्थ साइटों में लागू किया गया है क्योंकि वे मॉडल अनिश्चितताओं के लिए मजबूत हैं। तंत्रिका नेटवर्क आधारित पूर्वानुमान लोड परिवर्तन का पूर्वानुमान कर सकते हैं और एसवीसी को पूर्व-स्थिति दे सकते हैं।

स्वचालन लॉजिक भी स्टार्टअप और बंद प्रक्रियाओं को शामिल करता है। ब्लैकआउट के बाद बिजली की बहाली पर, नियंत्रक को यह सत्यापित करना चाहिए कि एसी आपूर्ति एसवीसी को फिर से जोड़ने से पहले स्थिर है। इसे सभी घटकों का एक आत्म-परीक्षण करना चाहिए, जिसमें थाइरिस्टर ब्लॉकिंग टेस्ट शामिल हैं। सामान्य ऑपरेशन के दौरान, नियंत्रक लगातार असामान्य स्थितियों जैसे ओवरवोल्टेज, अंडरवोल्टेज, फ़्लिकर, या हार्मोनिक विरूपण की निगरानी करता है और सही कार्रवाई करता है - न तो एसवीसी आउटपुट को समायोजित करना या डिवाइस को अलग करना अगर गलती का पता लगाया जाता है। सभी घटनाएं समय-मुद्रांकित और स्थानीय रूप से संग्रहीत होती हैं, जिसमें संचार लिंक के माध्यम से भेजे गए अलर्ट होते हैं।

एयर (FOTA) पर फर्मवेयर अपडेट किसी साइट की यात्रा के बिना नियंत्रण तर्क को विकसित करने के लिए आवश्यक हैं। सिस्टम को अखंडता जांच और रोलबैक क्षमता के साथ सेगमेंटेड अपडेट का समर्थन करना चाहिए। फर्मवेयर छवियों के संस्करण नियंत्रण और क्रिप्टोग्राफिक संकेत अनधिकृत संशोधनों को रोकते हैं।

स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली के लाभ

दूरस्थ SVC के लिए एक स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली को तैनात करने से पर्याप्त परिचालन और वित्तीय लाभ होता है। साइट पर कर्मियों के लिए कम की जरूरत यात्रा लागत और सुरक्षा जोखिम को कम करती है, विशेष रूप से खतरनाक या राजनीतिक रूप से अस्थिर क्षेत्रों में। ग्रिड की गड़बड़ी के लिए स्वचालित प्रतिक्रिया - एक से कम बिजली चक्र में - वोल्टेज स्थिरता में सुधार करती है और कैस्केड आउटेज को रोकता है। रिमोट निदान ऑपरेटरों को इन्सिएटिव विफलताओं की पहचान करने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, एक डिग्रेडिंग संधारित्र बैंक या एक बढ़ती थैरिस्टर तापमान) और शेड्यूल रखरखाव ठीक है। समय के साथ, संचित डेटा का विश्लेषण एसवीसी की सेटिंग्स को अनुकूलित करने और यहां तक कि व्यापक ग्रिड की गति प्रदान करने की क्षमता है।

निष्कर्ष

दूरस्थ स्थानों में स्थैतिक VAR कम्पेंसेटर के लिए एक स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली को डिजाइन करने के लिए मजबूत हार्डवेयर, लचीला बिजली आपूर्ति, विश्वसनीय संचार और बुद्धिमान नियंत्रण एल्गोरिदम का समग्र एकीकरण की आवश्यकता होती है। इंजीनियर्स को पर्यावरणीय चरम सीमाओं, संचार ब्लैक स्पॉट, साइबर सुरक्षा खतरों और वास्तविक समय के प्रदर्शन को बनाए रखते हुए स्व-विज्ञापन की आवश्यकता को संबोधित करना चाहिए। किनारे की गणना, कम बिजली वाले इलेक्ट्रॉनिक्स और उपग्रह संचार में अग्रिमों को लगातार ऐसे सिस्टम को अधिक व्यवहार्य और लागत प्रभावी बनाने में सक्षम बनाया गया है। चूंकि अक्षय ऊर्जा दूरस्थ क्षेत्रों में विस्तार जारी रहती है, स्वायत्त एसवीसी ग्रिड स्थिरता के प्रमुख समर्थक होंगे। भविष्य के रुझानों में पूर्वानुमानात्मक रखरखाव, 5G आधारित डेटा के लिए डिजिटल जुड़वां का उपयोग शामिल है।

आगे पढ़ने के लिए, शंट पावर कैपेसिटर्स के लिए आईईईई मानक (]IEEE Std 18-2012] का उल्लेख करें, CIGRÉ कार्य समूह (]]] के SVC अनुप्रयोगों पर एक व्यापक गाइड।