DC इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मर के लिए कलीब्रेशन टेक्नोलॉजी की चुनौतियाँ और उनके समाधान

आधुनिक विद्युत प्रणालियों में, डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे केवल उच्च-प्रेक्षण वाले करंट मापन के लिए उपयोग किए जाते हैं, बल्कि ग्रिड अनुकूलन, दोष निर्णय और ऊर्जा प्रबंधन के लिए भी महत्वपूर्ण उपकरण हैं। उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) प्रसारण प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास और इसके वैश्विक वितरण के साथ, डीसी करंट ट्रांसफॉर्मरों के लिए प्रदर्शन की आवश्यकताएँ दर्जनों सख्त हो गई हैं, विशेष रूप से मापन यथार्थता और सिस्टम संगतता के मामले में। इसलिए, डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मरों की कलिब्रेशन प्रौद्योगिकी विद्युत प्रणालियों के सुरक्षित, स्थिर और कुशल संचालन को सुनिश्चित करने की कुंजी बन गई है।

1 डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मरों की कलिब्रेशन प्रौद्योगिकी का विश्लेषण
1.1 कलिब्रेशन के मूल सिद्धांत

डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मरों की कलिब्रेशन चुंबकीय-मॉडुलेशन डीसी करंट कंपेयरेटर और ऑप्टिकल फाइबर डिजिटल सिंक्रोनाइजेशन प्रौद्योगिकी के सिद्धांत पर आधारित है। इनमें से, चुंबकीय-मॉडुलेशन डीसी करंट कंपेयरेटर चुंबकीय-मॉडुलेशन प्रौद्योगिकी का उपयोग डीसी करंट के परिमाण को मापने के लिए करता है। यह प्रौद्योगिकी विद्युत धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के लोहे के कोर की चुंबकीय गुणों पर प्रभाव के आधार पर निर्भर करती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, जब धारा मुख्य चालक से गुजरती है, तो यह आसपास के लोहे के कोर को चुंबकित करती है। चुंबकित लोहे का कोर अपने परिवर्तनों द्वारा द्वितीयक कुंडली में धारा पर प्रभाव डालता है, और यह प्रभाव मुख्य चालक में धारा के परिमाण को मापने का आधार बन सकता है।

1.2 कलिब्रेशन सिस्टम का संरचना

डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मरों के लिए कलिब्रेशन सिस्टम मुख्य रूप से डीसी करंट स्रोत, मानक उपकरण और परीक्षण के लिए उपकरण के कनेक्शन और सिंक्रोनाइजेशन विन्यास, और उच्च-प्रेक्षण वाली डेटा अधिग्रहण इकाई से बना होता है। प्रत्येक भाग का डिजाइन और कार्य कलिब्रेशन प्रक्रिया की यथार्थता और विश्वसनीयता में निर्णायक भूमिका निभाता है।

• डीसी करंट स्रोत कलिब्रेशन के लिए स्थिर और समायोज्य करंट प्रदान करने के लिए जिम्मेदार है। इसका डिजाइन विभिन्न करंट स्थितियों के अंतर्गत करंट ट्रांसफॉर्मर के प्रदर्शन की नकल करने के लिए उच्च स्थिरता और कम रिपल आउटपुट की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, करंट स्रोत आमतौर पर यथार्थ पावर इलेक्ट्रॉनिक घटकों और बंद लूप फीडबैक नियंत्रण सिस्टम का उपयोग करता है ताकि वास्तविक समय में आउटपुट को समायोजित किया जा सके और करंट की स्थिरता बनाई जा सके। भार बदलने या विद्युत स्रोत की कम्पन के दौरान भी यह आउटपुट करंट की यथार्थता को सुनिश्चित कर सकता है।

• जब डीसी करंट स्रोत मूल करंट प्रदान करता है, तो मानक उपकरण और परीक्षण के लिए उपकरण का सही कनेक्शन और सिंक्रोनाइजेशन कलिब्रेशन परिणामों की यथार्थता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण कड़ियाँ हैं। मानक उपकरण आमतौर पर राज्य द्वारा प्रमाणित उच्च-प्रेक्षण वाला उपकरण होता है, जो एक ज्ञात यथार्थता के साथ एक करंट मान प्रदान करता है जो एक संदर्भ के रूप में काम करता है; परीक्षण के लिए उपकरण परीक्षण के लिए होने वाला करंट ट्रांसफॉर्मर है। कलिब्रेशन प्रक्रिया के दौरान, मानक उपकरण और परीक्षण के लिए उपकरण को यथार्थता से सिंक्रोनाइज़ किया जाना चाहिए ताकि सभी मापन डेटा एक ही संचालन स्थितियों के तहत प्राप्त किए जा सकें।

1.3 कलिब्रेशन विधियाँ

डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मरों की कलिब्रेशन प्रक्रिया में, कलिब्रेशन विधियों का चयन मापन परिणामों की यथार्थता और विश्वसनीयता में निर्णायक भूमिका निभाता है। ऑन-साइट कलिब्रेशन और प्रयोगशाला कलिब्रेशन प्रत्येक के पास अद्वितीय फायदे और नुकसान हैं। उच्च-यथार्थता डिजिटल त्वरित मापन विधि एक कुशल कलिब्रेशन साधन प्रदान करती है। एनालॉग और डिजिटल आउटपुट के लिए कलिब्रेशन विधियाँ विभिन्न आउटपुट प्रकारों वाले करंट ट्रांसफॉर्मरों के लिए विशिष्ट रूप से समायोजित की जाती हैं ताकि विभिन्न अनुप्रयोग स्थितियों का समायोजन किया जा सके।

(1) ऑन-साइट कलिब्रेशन और प्रयोगशाला कलिब्रेशन की तुलना

दोनों के बीच विधियों और वातावरण के संबंध में महत्वपूर्ण अंतर हैं:

• ऑन-साइट कलिब्रेशन: यह करंट ट्रांसफॉर्मर की स्थापना स्थान पर सीधे किया जाता है और तापमान, आर्द्रता, और विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप जैसे पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव को दर्शा सकता है। यह उन बड़े उपकरणों के लिए उपयुक्त है जिनका स्थापना स्थान चलाना कठिन है या जिनके प्रदर्शन की पुष्टि की जानी चाहिए। हालांकि, यदि ऑन-साइट पर बहुत सारे अनुकूल नहीं हैं और पर्यावरणीय चर विनियमित नहीं किए जा सकते, तो कलिब्रेशन की यथार्थता प्रभावित हो सकती है।

• प्रयोगशाला कलिब्रेशन: पर्यावरण को विनियमित किया जा सकता है, और परीक्षण स्थितियों को यथार्थता से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे कलिब्रेशन की पुनरावृत्ति और यथार्थता में सुधार होता है। हालांकि, प्रयोगशाला का वातावरण ऑन-साइट कार्य स्थिति की पूरी तरह से नकल नहीं कर सकता, और यह ऑन-साइट पर्यावरण के प्रभाव को उपकरण के प्रदर्शन पर व्यापक रूप से विश्लेषण करने में कठिनाई होती है।

(2) उच्च-यथार्थता डिजिटल त्वरित मापन विधि

उच्च-यथार्थता डिजिटल मापन उपकरणों की मदद से, करंट ट्रांसफॉर्मर के आउटपुट को सीधे पढ़ा जाता है और ज्ञात मानक मूल्य के साथ तुलना की जाती है, जिससे कलिब्रेशन परिणाम तेजी से और कुशलतापूर्वक प्राप्त किए जा सकते हैं, और मध्यवर्ती लिंकों में त्रुटि कम होती है।

(3) एनालॉग और डिजिटल आउटपुट के लिए कलिब्रेशन विधियाँ

इस विधि का फायदा विभिन्न प्रकार के करंट ट्रांसफॉर्मरों के आउटपुट विशेषताओं को पूरी तरह से ध्यान में रखने में है:

• एनालॉग आउटपुट विधि: उच्च-यथार्थता वाले करंट मापन उपकरण का उपयोग आउटपुट मूल्य को पढ़ने के लिए किया जाता है, और फिर इसे मानक मूल्य के साथ तुलना करके कलिब्रेशन किया जाता है ताकि एनालॉग सिग्नल के रूपांतरण और मापन की यथार्थता सुनिश्चित की जा सके।

• डिजिटल आउटपुट विधि: कलिब्रेशन प्रक्रिया में, विश्लेषण सॉफ्टवेयर और सिंक्रोनाइजेशन प्रौद्योगिकी को डेटा ट्रांसमिशन और प्रोसेसिंग के लिए संयोजित किया जाता है ताकि कलिब्रेशन यथार्थता की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके, जो डिजिटल आउटपुट वाले करंट ट्रांसफॉर्मरों के कलिब्रेशन की आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है।

2 डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मर कलिब्रेशन प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग में चुनौतियाँ और उपाय
2.1 ऑन-साइट हस्तक्षेप का प्रतिरोध

डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मर कलिब्रेशन के ऑन-साइट अनुप्रयोग में, गंभीर विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप उत्पन्न होता है। यह उच्च-वोल्टेज ग्रिड के विद्युत चुंबकीय वातावरण से उत्पन्न होता है, जिसमें केबल/उपकरणों और सिस्टम-जनित शोर से विकिरण शामिल है। ऐसा हस्तक्षेप मापन यथार्थता पर प्रभाव डालता है, HVDC सिस्टमों में कलिब्रेशन डेटा की विकृति और भागों को क्षति पहुँचाता है। यह तत्काल त्रुटियों के साथ-साथ लंबी अवधि की स्थिरता और विश्वसनीयता की समस्याएँ ले आता है।

इसका सामना करने के लिए, चुंबकीय शील्डिंग संरचना का विकास महत्वपूर्ण है। यह सिद्धांत उच्च-प्रवेशीता वाले सामग्रियों का उपयोग करके संवेदनशील भागों के चारों ओर एक शील्डिंग परत बनाने पर आधारित है, जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों को रोकता है। डिजाइन करते समय, वास्तविक वातावरण (हस्तक्षेप का प्रकार, तीव्रता, आवृत्ति) का मूल्यांकन करें, क्योंकि ये शील्डिंग की प्रभावशीलता पर प्रभाव डालते हैं। बहु-परत, विभिन्न-प्रवेशीता वाली सामग्रियों के साथ एक लेमिनेट संरचना बेहतर काम करती है। उदाहरण के लिए, बाहरी परत उच्च-प्रवेशीता वाली सामग्री का उपयोग करके अधिकांश चुंबकीय क्षेत्रों को अवशोषित करती है, और आंतरिक परत उच्च-प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग करके अवशिष्ट क्षेत्रों को रोकती है। विकसित चुंबकीय शील्डिंग डिजाइन डेटा टेबल 1 में दिया गया है।

2.2 डिजिटल सिंक्रोनाइजेशन यथार्थता

डीसी इलेक्ट्रॉनिक करंट ट्रांसफॉर्मर कलिब्रेशन में, सिंक्रोनाइजेशन यथार्थता आवश्यक है। कलिब्रेशन अक्सर विभिन्न स्थानों पर विक्षिप्त उपकरणों/डेटा स्रोतों को सिंक्रोनाइज़ करने की आवश्यकता होती है। डेटा की यथार्थता और विश्वसनीयता समय सिंक्रोनाइजेशन पर निर्भर करती है; छोटी विचलन अयथार्थता का कारण बनती है, जो विद्युत प्रणालियों की कुशलता और सुरक्षा पर प्रभाव डालती है। सिंक्रोनाइजेशन प्रौद्योगिकियों का चयन और विकास और ऑप्टिकल फाइबर और GPS सिंक्रोनाइजेशन की तुलना करना महत्वपूर्ण है।

चयन और विकास में, जटिल विद्युत वातावरण और व्यापक भौगोलिक वितरण को नियंत्रित करना और सटीक सिंक्रोनाइजेशन करना चुनौती है। गंभीर हस्तक्षेप वाले वातावरण में, पारंपरिक विधियाँ विफल हो जाती हैं। समाधानों में IEEE1588 Precision Time Protocol का प्रयोग करना और सटीक समय-स्टैंपिंग/आधुनिक संचार का उपयोग करना शामिल है।

ऑप्टिकल फाइबर सिंक्रोनाइजेशन, जो उच्च गति और हस्तक्षेप के प्रतिरोधी होता है, उच्च-यथार्थता वाले परिदृश्यों (जैसे, डेटा सेंटर) के लिए उपयुक्त है। यह विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं होता, सिग्नल की शुद्धता को सुनिश्चित करता है, लेकिन इसकी डिप्लॉयमेंट की लागत उच्च होती है। GPS सिंक्रोनाइजेशन की लागत प्रभावी होती है, व्यापक क्षेत्र को कवर करती है, और विक्