DC الیکٹرانک کرنٹ ترانسفارمرز کے لئے کیلیبریشن ٹیکنالوجی کے چیلنجز اور متقابلات

معاصر نظام طاقة میں، ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کا بہت اہم کردار ہوتا ہے۔ ان کا استعمال صرف عالی درجے کی کرنٹ کی پیمائش کے لیے ہی نہیں بلکہ گرڈ کی بهبود، فیلٹ کشف اور توانائی کے مدیریت کے کلیدی آلات کے طور پر بھی ہوتا ہے۔ ہائی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ (HVDC) منتقلی کی ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی اور اس کے عالمی مقامات پر وسیع پیمانے پر استعمال کے ساتھ، ڈی سی کرنٹ ترانسفورمرز کے لیے کارکردگی کی درخواستیں بڑھ چکی ہیں، خصوصاً پیمائش کی صحت اور سسٹم کی سازگاری کے لحاظ سے۔ اس لیے، ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن ٹیکنالوجی کا مسئلہ طاقت کے نظام کی سلامت، مستقیم اور کارآمد کارکردگی کو یقینی بنانے کا کلیدی عنصر بن گیا ہے۔

1 ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن ٹیکنالوجی کا تجزیہ
1.1 کیلبریشن کے بنیادی اصول

ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن میگناٹک-مودیولیشن ڈی سی کرنٹ کمپاریٹر اور آپٹیکل فائبر ڈیجیٹل سینکرونائزیشن ٹیکنالوجی کے اصول پر مبنی ہے۔ ان میں سے میگناٹک-مودیولیشن ڈی سی کرنٹ کمپاریٹر میگناٹک-مودیولیشن ٹیکنالوجی کا استعمال کرتا ہے تاکہ ڈی سی کرنٹ کی مقدار کی پیمائش کی جا سکے۔ یہ ٹیکنالوجی کرنٹ کے ذریعہ پیدا ہونے والے میگناٹک فیلڈ کے لوہے کے مرکز کی میگناٹک خصوصیات پر اثر ڈالتی ہے۔ عملی کارکردگی میں، جب کرنٹ میئن کنڈکٹر کے ذریعہ گذرتا ہے تو یہ اپنے آس پاس کے لوہے کے مرکز کو میگناٹائز کرتا ہے۔ میگناٹائزڈ لوہے کا مرکز اپنی تبدیلیوں کے ذریعہ سیکنڈری کوائل میں کرنٹ پر اثر ڈالتا ہے، اور یہ اثر میئن کنڈکٹر میں کرنٹ کی مقدار کی پیمائش کے لیے بنیاد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

1.2 کیلبریشن سسٹم کا ترکیب

ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کے لیے کیلبریشن سسٹم کا بنیادی طور پر ڈی سی کرنٹ سرس، معیاری دستیاب اور ٹیسٹ کیا جا رہا دستیاب کا کنکشن اور سینکرونائزیشن کی ترتیب، اور عالی درجے کی ڈیٹا اکیوزیشن یونٹ سے ترکیب ہوتا ہے۔ ہر حصے کا ڈیزائن اور کام کیلبریشن کے عمل کی صحت اور قابلِ اعتمادی کا فیصلہ کن کردار ادا کرتا ہے۔

• ڈی سی کرنٹ سرس کا ذمہ داری کیلبریشن کے لیے ایک مستحکم اور قابلِ تنظیم کرنٹ فراہم کرنا ہوتا ہے۔ اس کے ڈیزائن کو عالی استحکام اور کم رپل آؤٹ پٹ کی درخواستوں کو پورا کرنا چاہئے تاکہ مختلف کرنٹ کی شرائط کے تحت کرنٹ ترانسفورمر کے کارکردگی کی محاکاة کی جا سکے۔ اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے، عام طور پر کرنٹ سرس نیچ پاور الیکٹرانک کمپوننٹس اور بند لوپ فیڈ بیک کنٹرول سسٹم کا استعمال کرتا ہے تاکہ آؤٹ پٹ کو مثبت طور پر تنظیم کیا جا سکے اور کرنٹ کی استحکام کو برقرار رکھا جا سکے۔ وہاں تک کہ جب لوڈ میں تبدیلی ہو یا بجلی کی فراہمی میں تلنگ ہو، یہ آؤٹ پٹ کرنٹ کی صحت کو یقینی بناتا ہے۔

• جب ڈی سی کرنٹ سرس بنیادی کرنٹ فراہم کرتا ہے، تو معیاری دستیاب اور ٹیسٹ کیا جا رہا دستیاب کا صحیح کنکشن اور سینکرونائزیشن کیلبریشن کے نتائج کی صحت کو یقینی بنانے کے لیے کلیدی روابط ہوتے ہیں۔ معیاری دستیاب عام طور پر ریاست کی طرف سے منظور شدہ ایک عالی درجے کا آلات ہوتا ہے، جو معلوم صحت کے ساتھ کرنٹ کی قدر کی رفرنس کے طور پر فراہم کرتا ہے؛ ٹیسٹ کیا جا رہا دستیاب کرنٹ ترانسفورمر ہوتا ہے جس کی پرویا کی جا رہی ہوتی ہے۔ کیلبریشن کے دوران، معیاری دستیاب اور ٹیسٹ کیا جا رہا دستیاب کو مضبوط طور پر سینکرونائز کیا جانا ضروری ہوتا ہے تاکہ تمام پیمائش کی دیٹا ایک ہی کارکردگی کی شرائط کے تحت حاصل کی جا سکے۔

1.3 کیلبریشن کے طریقے

ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن کے عمل میں، کیلبریشن کے طریقوں کے انتخاب کا کارکردگی کے نتائج کی صحت اور قابلِ اعتمادی پر فیصلہ کن کردار ہوتا ہے۔ آن سائٹ کیلبریشن اور لیبارٹری کیلبریشن دونوں کی اپنی اپنی مزیدہ اور کمزوریاں ہوتی ہیں۔ عالی درجے کی ڈیجیٹل مستقیم پیمائش کا طریقہ کار موثر کیلبریشن کا ذریعہ فراہم کرتا ہے۔ آنالوگ اور ڈیجیٹل آؤٹ پٹ کے لیے کیلبریشن کے طریقے خاص طور پر مختلف آؤٹ پٹ کے قسم کے کرنٹ ترانسفورمرز کے لیے تیار کیے گئے ہیں تاکہ مختلف استعمال کی صورتحالوں کی مساوی ہو سکے۔

(1) آن سائٹ کیلبریشن اور لیبارٹری کیلبریشن کا موازنہ

دونوں کے بیچ طریقوں اور ماحول کے لحاظ سے بڑی فرق ہوتے ہیں:

• آن سائٹ کیلبریشن: یہ کرنٹ ترانسفورمر کے نصب کی جگہ پر مستقیم کیا جاتا ہے اور یہ درجہ حرارت، نمی اور الیکٹرو میگناٹک آفیکشن جیسے ماحولی عوامل کے اثر کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ ایسے بڑے آلات کے لیے موزوں ہے جن کی نصب کی جگہ کو منتقل کرنا مشکل ہے یا جن کی کارکردگی کی تصدیق کی جانی چاہئے۔ لیکن اگر آن سائٹ پر بہت سارے غیر مفايدة عوامل موجود ہوں اور ماحولی متغیرات کو موثر طور پر کنٹرول نہ کیا جا سکے تو کیلبریشن کی صحت کو متاثر ہونے کا امکان ہوتا ہے۔

• لیبارٹری کیلبریشن: ماحول کو موثر طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے اور ٹیسٹ کی شرائط کو دقیق طور پر تنظیم کیا جا سکتا ہے، جس سے کیلبریشن کی دوبارہ کاری اور صحت میں بہتری ہوتی ہے۔ لیکن لیبارٹری کا ماحول آن سائٹ کی کارکردگی کی صورت حال کو مکمل طور پر محاکاة نہیں کر سکتا، اور آن سائٹ کے ماحول کے آلات کی کارکردگی پر کلیہ کے اثر کی تحلیل کرنا مشکل ہوتا ہے۔

(2) عالی درجے کی ڈیجیٹل مستقیم پیمائش کا طریقہ

عالی درجے کی ڈیجیٹل پیمائش کے آلات کی مدد سے کرنٹ ترانسفورمر کا آؤٹ پٹ مستقیم پڑھا جاتا ہے اور اس کو معلوم معیاری قدر کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے، تاکہ کیلبریشن کا نتیجہ تیزی سے اور موثر طور پر حاصل کیا جا سکے، اور درمیانی روابط میں غلطی کم کی جا سکے۔

(3) آنالوگ اور ڈیجیٹل آؤٹ پٹ کے لیے کیلبریشن کے طریقے

اس طریقے کا فائدہ یہ ہے کہ مختلف قسم کے کرنٹ ترانسفورمرز کے آؤٹ پٹ کے خصوصیات کو مکمل طور پر در نظر کیا جاتا ہے:

• آنالوگ آؤٹ پٹ کا طریقہ: عالی درجے کی کرنٹ پیمائش کے آلے کا استعمال کرتے ہوئے آؤٹ پٹ کی قدر پڑھی جاتی ہے، پھر اس کو معیاری قدر کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے تاکہ آنالوگ سگنل کی تبدیلی اور پیمائش کی صحت کو یقینی بنایا جا سکے۔

• ڈیجیٹل آؤٹ پٹ کا طریقہ: کیلبریشن کے دوران، تجزیہ سافٹ ویئر اور سینکرونائزیشن ٹیکنالوجی کو مل کر ڈیٹا کی منتقلی اور پروسیسنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ کیلبریشن کی صحت کی مطلوبہ درخواستوں کو پورا کیا جا سکے، جو ڈیجیٹل آؤٹ پٹ والے کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن کی مطلوبات کے لیے موزوں ہے۔

2 ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن ٹیکنالوجی کے اطلاق میں چیلنجز اور کاؤنٹرمیجر
2.1 آن سائٹ انٹرفیئرنس کے خلاف

ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی آن سائٹ کیلبریشن کے دوران شدید الیکٹرو میگناٹک انٹرفیئرنس پیدا ہوتا ہے۔ یہ بالا وولٹیج گرڈ کے الیکٹرو میگناٹک ماحول سے ماخوذ ہوتا ہے، جس میں کیبل/آلات کی ریڈییشن اور سسٹم کے ذریعہ پیدا ہونے والی نوئیز شامل ہوتی ہے۔ ایسی انٹرفیئرنس پیمائش کی صحت پر اثر ڈالتی ہے، HVDC سسٹم میں کیلبریشن ڈیٹا کی گمراہی کا باعث بنتی ہے اور مکمل طور پر کمپوننٹس کو نقصان پہنچا سکتی ہے۔ یہ فوری غلطیوں کے علاوہ لمبے وقت تک استحکام/قابلِ اعتمادی کے مسائل بھی لاتا ہے۔

اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، میگناٹک شیلڈنگ کے ڈیزائن کو بہتر بنانے کا کلیدی کردار ہے۔ یہ اصول کے مطابق سنساسیوں کے گرد میگناٹک شیلڈنگ کا لیئر بنانے کے لیے عالی پیرو میٹریل کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ بیرونی میگناٹک فیلڈ کو روکا جا سکے۔ ڈیزائن کرتے وقت، حقیقی ماحول (انٹرفیئرنس کی قسم، شدت، فریکوئنسی) کا جائزہ لیا جاتا ہے کیونکہ یہ شیلڈنگ کی کارکردگی پر اثر ڈالتا ہے۔ ملٹی لیئر، مختلف پیرو میٹریل کا لیمنیٹڈ سٹرکچر زیادہ بہتر کارکردگی کا حامل ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، بیرونی لیئر عالی پیرو میٹریل کا استعمال کرتا ہے تاکہ زیادہ تر میگناٹک فیلڈ کو جذب کر سکے، اور اندر کا لیئر عالی ریزسٹیوٹی میٹریل کا استعمال کرتا ہے تاکہ باقی ماندہ فیلڈ کو روک سکے۔ بہتر بنی میگناٹک شیلڈنگ ڈیزائن کی دیٹا میز 1 میں دی گئی ہے۔

2.2 ڈیجیٹل سینکرونائزیشن کی صحت

ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن میں، سینکرونائزیشن کی صحت بہت اہم ہے۔ کیلبریشن کو عام طور پر متعدد ڈیوائس/ڈیٹا سروس کو ڈسپرسڈ مقامات پر سینکرونائز کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ڈیٹا کی صحت/قابلِ اعتمادی سینکرونائزیشن پر منحصر ہوتی ہے؛ چھوٹی سی انحرافات بھی غلطی کا باعث بنتی ہیں، جو طاقت کے سسٹم کی کارآمدی/سلامتی پر اثر ڈالتی ہے۔ سینکرونائزیشن ٹیکنالوجی کا انتخاب/بہتر بنانے اور آپٹیکل فائبر اور GPS سینکرونائزیشن کا موازنہ کرنا بہت اہم ہے۔

انتخاب/بہتر بنانے کے دوران، پیچیدہ بجلی کے ماحول اور وسیع جغرافیائی تقسیم کو کنٹرول کرنے کا چیلنج ہوتا ہے تاکہ صحیح سینکرونائزیشن حاصل کیا جا سکے۔ شدید انٹرفیئرنس کے ماحول میں، روایتی طریقے ناکام ہوتے ہیں۔ حل کے طور پر IEEE1588 پریشن ٹائم پروٹوکول کا متعارف کرایا جاتا ہے اور پریشن ٹائم-سٹمپنگ/جدید کمیونیکیشن کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ سینکرونائزیشن حاصل کیا جا سکے۔

آپٹیکل فائبر سینکرونائزیشن، جس کی رفتار زیادہ ہوتی ہے اور جو انٹرفیئرنس کے خلاف محکم ہوتی ہے، عالی درجے کی صحت کی صورتحالوں (مثال کے طور پر ڈیٹا سینٹرز) کے لیے موزوں ہوتی ہے۔ یہ الیکٹرو میگناٹک انٹرفیئرنس کے زیرِ اثر نہیں ہوتی، سگنل کی صفائی کو یقینی بناتی ہے، لیکن اس کی ڈپلوئیمنٹ کی لاگت زیادہ ہوتی ہے۔ GPS سینکرونائزیشن کی لاگت کم ہوتی ہے، وسیع علاقے کو کور کرتی ہے اور ڈسپرسڈ نیٹ ورک کے لیے موزوں ہوتی ہے۔ یہ سیٹلائٹ سگنل کا استعمال کرتے ہوئے ٹائم سٹمپ فراہم کرتا ہے لیکن شدید انٹرفیئرنس کے تحت کم استحکامی ہوتا ہے۔ مختلف انٹرفیئرنس کے تحت سینکرونائزیشن کی صحت کا موازنہ فگر 1 میں دیا گیا ہے۔

ان چیلنجز کو حل کرنے کے لیے، اپلیکیشن کے ماحول اور کیلبریشن کی درخواستوں کے مطابق مناسب سینکرونائزیشن ٹیکنالوجی کا انتخاب کیا جانا چاہئے۔ کم EMI، عالی درجے کی صحت کی صورتحالوں کے لیے فائبر آپٹک سینکرونائزیشن کو پہلے پریورٹی دیا جانا چاہئے۔ جغرافیائی طور پر پھیلے ہوئے بجلی کے نیٹ ورک کے لیے، GPS سینکرونائزیشن پر غور کیا جانا چاہئے اور ریسیور کی جگہ کو بہتر بنانے کی کوشش کی جائے تاکہ سگنل کی انٹرفیئرنس کو کم کیا جا سکے۔ دونوں کو مل کر استعمال کرنا ریڈنڈنシー کو بڑھاتا ہے اور سینکرونائزیشن کی صحت اور سسٹم کی قابلِ اعتمادی کو بہتر بناتا ہے۔

3 نتیجہ

نیچ کرنے کے لیے ڈی سی الیکٹرانک کرنٹ ترانسفورمرز کی کیلبریشن ٹیکنالوجی اور ان کے اطلاق کے بارے میں گہرائی سے تحقیق کرنا صرف کرنٹ ترانسفورمرز کی کارکردگی اور قابلِ اعتمادی میں بہتری کے لیے بہت اہم ہے بلکہ طاقت کے سسٹم کی ٹیکنالوجی کی نوآوری اور مستقل ترقی کا بھی ایک کلیدی عنصر ہے۔ مستقبل میں، کیلبریشن ٹیکنالوجی کو بہتر بنانے کے ساتھ ساتھ، ان ٹیکنالوجیوں کی عملی کارکردگی پر بھی توجہ دی جانی چاہئے تاکہ وہ معاصر بجلی کے گرڈ کی عالی معیار کی درخواستوں کو پورا کر سکیں۔