वितरित उत्पादन के लिए स्मार्ट पावर मॉनिटोरिंग सिस्टमों का अनुकूलित डिज़ाइन

वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन के प्रति, वितरित उत्पादन बढ़ते हुए ऊर्जा आपूर्ति का एक महत्वपूर्ण घटक बन रहा है। नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में लगातार प्रगति के साथ, चित्रित ऊर्जा और पवन ऊर्जा जैसे वितरित ऊर्जा स्रोतों के व्यापक अपनाव के कारण निम्न-कार्बन अर्थव्यवस्था की संभावना में नई गति आई है। यह मॉडल ऊर्जा उपयोग की दक्षता में सुधार, प्रसार नुकसान की कमी, और विद्युत प्रणालियों की लचीलता और विश्वसनीयता में सुधार करता है।

विद्युत प्रणाली सिद्धांत के अनुसार, ग्रिड की विश्वसनीयता और स्थिरता विभिन्न उत्पादन स्रोतों के प्रभावी प्रबंधन पर बहुत ज्यादा निर्भर करती है। आधुनिक विद्युत प्रणालियों की जटिलता वितरित उत्पादन पर्यावरण में अधिक सटीक नियंत्रण और डिस्पैच की मांग करती है—विशेष रूप से बढ़ते लोड दोलन और संसाधन अनिश्चितता के मध्य में। इन चुनौतियों का सामना करने के लिए, बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली उभरे हैं, जो उन्नत सूचना और संचार प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके विद्युत संसाधनों की वास्तविक समय में निगरानी और गतिशील समायोजन की सुविधा प्रदान करते हैं। यह पेपर बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली और वितरित उत्पादन में अनुकूलित नियंत्रण के डिजाइन का अध्ययन करता है, जिसका उद्देश्य ऊर्जा परिवर्तन और टिकाऊ विकास लक्ष्यों की प्राप्ति में योगदान देना है।

1. विद्युत निगरानी
विद्युत निगरानी विद्युत प्रणाली के संचालन के वास्तविक समय में निगरानी, डेटा एकीकरण, और विश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण दृष्टिकोण है, जिसका उद्देश्य विद्युत प्रणालियों की सुरक्षा, विश्वसनीयता, और दक्षता को सुनिश्चित करना है। विद्युत निगरानी प्रणाली मुख्य रूप से डेटा एकीकरण इकाइयों, डेटा प्रसारण नेटवर्क, निगरानी और प्रबंधन मंच, और चेतावनी और प्रतिक्रिया मैकेनिक से बनी होती है। डेटा एकीकरण इकाइयाँ विभिन्न विद्युत उपकरणों—जैसे जेनरेटर, ट्रांसफॉर्मर, और वितरण उपकरण—से संचालन डेटा एकत्र करती हैं, जिसमें वोल्टेज, विद्युत, आवृत्ति, और विद्युत गुणांक जैसे महत्वपूर्ण पैरामीटर शामिल हैं।

इकट्ठा किया गया डेटा फिर स्थिर और सुरक्षित संचार नेटवर्क (जैसे, फाइबर ऑप्टिक, वायरलेस प्रसारण) के माध्यम से निगरानी केंद्र तक प्रसारित किया जाता है। एक दक्ष डेटा प्रसारण नेटवर्क जानकारी की समय और पूर्णता को सुनिश्चित करता है, जो अगले विश्लेषण के लिए एक विश्वसनीय आधार प्रदान करता है। निगरानी और प्रबंधन मंच इकट्ठा किए गए डेटा की वास्तविक समय में निगरानी और विश्लेषण करता है, बड़े डेटा विश्लेषण और क्लाउड कंप्युटिंग जैसी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके दृश्य इंटरफेस और निर्णय समर्थन प्रदान करता है, जो ऑपरेटरों को प्रभावी निर्णय लेने में सहायता प्रदान करता है।

2. प्रणाली डिजाइन

2.1 प्रणाली वास्तुकला

बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली की वास्तुकला टेबल 1 में दिखाई गई है।

बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली की वास्तुकला में, प्रत्येक स्तर के कार्य उनकी संबंधित महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों को पूरा करते हैं, जिससे एक कार्यक्षम संचालन ढांचा बनता है। अनुभव स्तर सेंसर और स्मार्ट मीटर के माध्यम से वास्तविक-समय डेटा एकत्र करता है, जो प्रणाली के कार्यक्षमता का आधार और पूर्वापेक्षा है। डेटा की सटीकता और समयपूर्वता अगले विश्लेषण की गुणवत्ता को प्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करती है।

नेटवर्क स्तर डेटा प्रसारण का केंद्र होता है, जो ऑप्टिकल फाइबर और वायरलेस संचार जैसी उन्नत प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके डेटा को तेज और विश्वसनीय रूप से निगरानी केंद्र तक प्रसारित करने की सुनिश्चितता प्रदान करता है। यह डेटा की पूर्णता और सुरक्षा को भी सुनिश्चित करना चाहिए, ताकि प्रसारण के दौरान डेटा की हानि या बदलाव से बचा जा सके। आवेदन स्तर गहराई से डेटा विश्लेषण और दृश्यीकरण के लिए जिम्मेदार है, जो उन्नत डेटा प्रक्रिया एल्गोरिदम और बड़े डेटा प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके बड़े डेटा सेटों को मूल्यवान जानकारी में बदलता है, जो प्रबंधकों को ठीक निर्णय लेने में सहायता प्रदान करता है।

2.2 हार्डवेयर चयन

प्रणाली के हार्डवेयर घटक और उनके मुख्य प्रदर्शन पैरामीटर टेबल 2 में दिखाए गए हैं।

2.3 डेटा संचार रणनीति

2.3.1 डेटा संग्रह और प्रसारण

डेटा संग्रह और प्रसारण बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली के मुख्य घटक हैं, जो प्रणाली की वास्तविक समय की प्रदर्शन और प्रभावशीलता पर प्रत्यक्ष रूप से प्रभाव डालते हैं। इस प्रक्रिया में, विभिन्न सेंसर और निगरानी उपकरण अनुभव स्तर में विद्युत प्रणाली से महत्वपूर्ण संचालन डेटा—जैसे वोल्टेज, विद्युत, शक्ति, और आवृत्ति—के साथ-साथ वितरित उत्पादन स्रोतों से संचालन स्थिति जानकारी एकत्र करते हैं।

डेटा सटीकता को सुनिश्चित करने के लिए, एकीकरण उपकरणों को उच्च सटीकता और उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है [10]। एकत्र करने के बाद, डेटा नेटवर्क स्तर में प्रसारित किया जाता है, जिसमें ऑप्टिकल फाइबर संचार, वायरलेस संचार, और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) प्रौद्योगिकियों जैसी आधुनिक संचार प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है। ऑप्टिकल फाइबर संचार, जिसकी उच्च बैंडविड्थ और कम लैटेंसी होती है, बड़े पैमाने के डेटा प्रसारण परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होता है। वायरलेस संचार लचीलता और सुविधा प्रदान करता है, जो विभिन्न निगरानी बिंदुओं को वायरलेस संकेतों के माध्यम से प्रभावी रूप से कवर करता है।

2.3.2 सुरक्षा उपाय

बुद्धिमत्ता वाले विद्युत निगरानी प्रणाली में, डेटा एन्कोडिंग, नेटवर्क सुरक्षा संरक्षण, और ऐक्सेस नियंत्रण जैसे सुरक्षा उपाय एक बहु-स्तरीय सुरक्षा ढांचा बनाते हैं। यह ढांचा बाह्य हमलों और आंतरिक जोखिमों को प्रभावी रूप से मिटाता है, बुद्धिमत्ता वाले विद्युत प्रबंधन के लिए एक सुरक्षित आधार बनाता है। डेटा प्रसारण के दौरान मजबूत एन्कोडिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके डेटा को इंटरसेप्ट या टैम्परिंग से रोका जा सकता है। सिमेट्रिक एन्कोडिंग एल्गोरिदम जैसे एडवांस्ड एन्कोडिंग स्टैंडर्ड (AES) का उपयोग यह सुनिश्चित करता है कि केवल सही डिक्रिप्शन की कुंजी वाले उपयोगकर्ताओं को डेटा तक पहुंच हो, जिससे संवेदनशील जानकारी की पूर्णता और गोपनीयता की सुरक्षा होती है और डेटा प्रसारण के दौरान अपरिवर्तित रहता है। नेटवर्क सुरक्षा संरक्षण के लिए, अनेक उपकरणों और प्रणालियों का एकीकरण साइबर हमलों के जोखिम को बहुत बढ़ाता है। इसलिए, फायरवॉल, इंट्रसन डिटेक्शन सिस्टम (IDS), और इंट्रसन प्रिवेंशन सिस्टम (IPS) जैसे सुरक्षा उपकरणों की तैनाती नेटवर्क ट्रैफिक की वास्तविक समय में निगरानी, संदिग्ध गतिविधियों की पहचान और ब्लॉकिंग, और बुरी इंटेंटियों वाले हमलों से प्रणाली को प्रभावित करने से रोकने में मदद करती है, जिससे समग्र सुरक्षा में सुधार होता है। उपयोगकर्ता ऐक्सेस नियंत्रण और प्रमाणीकरण तंत्र, जैसे रोल-बेस्ड ऐक्सेस कंट्रोल (RBAC), सुनिश्चित करते हैं कि केवल अधिकृत उपयोगकर्ताओं को विशेष प्रणाली के कार्यों और डेटा तक पहुंच हो, जिससे आंतरिक डेटा लीक की संभावना कम होती है, प्रणाली की सुरक्षा में सुधार होता है, और अधिकृत नहीं पहुंच को प्रभावी रूप से रोकते हैं।

3. अनुसंधान विधि

3.1 अनुसंधान डिजाइन

यह अध्ययन प्रयोगशाला और सिमुलेशन विधियों का संयोजित दृष्टिकोण अपनाता है, वास्तविक विद्युत बाजार के डेटा को सिमुलेटेड विद्युत मांग के साथ एकीकृत करके बहुत से प्रयोगशाला परिदृश्यों का निर्माण करता है।

ये परिदृश्य प्रणाली की व्यापक परीक्षण और मूल्यांकन की सुविधा प्रदान करते हैं। प्रयोगशाला डिजाइन में, प्रणाली के प्रदर्शन म