नवीन पोल-माउंटेड सर्किट ब्रेकर्स का उपयोग पहाड़ी क्षेत्रों में छोटे हाइड्रोपावर स्टेशनों में

छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र का अर्थ है, जिनकी एकल इकाई की स्थापित क्षमता 50,000 kV से कम होती है। छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्रों को वितरण नेटवर्क में एकीकृत करने से प्रणाली की टोपोलोजी और शक्ति प्रवाह की दिशा में परिवर्तन होता है। साहित्य में छोटी हाइड्रो विद्युत से भरपूर क्षेत्रों के नियमन में चुनौतियों का विश्लेषण और चर्चा की गई है, छोटी हाइड्रो विद्युत से युक्त वितरण नेटवर्क लाइनों के लिए पुनर्संचालन रणनीतियों का अध्ययन किया गया है, और छोटी हाइड्रो विद्युत के लिए एक नए प्रकार के स्वचालित सुरक्षा अलगाव उपकरण का प्रस्ताव किया गया है।

​1 पहाड़ी क्षेत्रों में छोटी हाइड्रो विद्युत की वर्तमान स्थिति​
कुल क्षेत्रफल 45,385 किमी² है, जिसमें पहाड़ी भूमिका 98.3% क्षेत्र को घेरती है। 58 छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र हैं, जिनकी कुल स्थापित क्षमता 41.45 MW है, जिनमें से अधिकांश की स्थापित क्षमता 1 MW से कम है। ये संयंत्र व्यापक रूप से फैले हुए हैं और इनकी संचार स्थिति खराब है।

उनकी उम्र के कारण, संयंत्र मुख्य रूप से यांत्रिक नियंत्रण उपकरणों का उपयोग करते हैं और ऑटोमेशन उपकरणों की कमी है। अधिकांश गेटवे मीटर पल्स मीटर हैं, जो मैनुअल रीडिंग पर निर्भर हैं और दूरसंचार क्षमता की कमी है। नियंत्रण सुरक्षा उपकरण और संकलन उपकरणों में संचार इंटरफेस की कमी है, जिसके कारण ऑपरेशनल डेटा को डिस्पैचरों को टेलीफोन के माध्यम से मैनुअल रिपोर्टिंग की आवश्यकता होती है।

ग्रिड के 35 kV सबस्टेशनों की 10 kV लाइनें अक्सर एक मिश्रित मोड में संचालित होती हैं, जहाँ छोटी हाइड्रो विद्युत और लोड उपभोग दोनों एक साथ मौजूद होते हैं। स्टेशन के मुख्य ट्रांसफार्मर की उच्च वोल्टेज ओर पर फॉल-आउट फ्यूज उपयोग किया जाता है, जो सरल संरचना का होता है और T-कनेक्शन के माध्यम से 10 kV ग्रिड-संलग्न लाइनों से जुड़ा होता है।

​2 समस्या विश्लेषण​
​2.1 लाइन स्वचालित नियंत्रण उपकरणों की सक्रियता पर प्रभाव​
सक्रिय वितरण नेटवर्क में, सबस्टेशन आउटलेट सर्किट ब्रेकर ट्रिप होने के बाद, छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र फ़ॉल्ट बिंदु तक शक्ति आपूर्ति जारी रख सकते हैं, जिससे फ़ॉल्ट आर्क का निर्मोचन रोका जाता है और पुनर्संचालन की सफलता कम हो जाती है। यदि वितरित ऊर्जा संसाधन (DERs) पुनर्संचालन के दौरान जुड़े रहते हैं, तो असंगत संचालन हो सकता है, जिससे इनरश करंट उत्पन्न होते हैं, जो पुनर्संचालन विफलीकरण और छोटी हाइड्रो विद्युत इकाइयों की क्षति का कारण बनते हैं।

कुछ 10 kV ग्रिड-संलग्न विद्युत संयंत्रों में ग्रिड-संलग्न लाइन सुरक्षा और जनरेटर सुरक्षा दोनों के लिए अपर्याप्त वोल्टेज अलगाव सुरक्षा की कमी है, जो ग्रिड संचालन की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती है। यह ग्रिड की सुरक्षित और विश्वसनीय शक्ति आपूर्ति और जनरेटरों की संचालन आयु पर गंभीर प्रभाव डालता है।

जब छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र के ग्रिड-संलग्न चैनल में फ़ॉल्ट होता है, तो जनरेटर प्रणाली ओर फ़ॉल्ट को साफ करने के बाद तेजी से अलग नहीं हो पाता है। यह प्रणाली ओर लाइन पुनर्संचालन कार्यवाही के बाद असंगत ग्रिड पुनर्संयोजन का कारण बन सकता है, जिससे प्रणाली ओर पुनर्संचालन सक्रिय नहीं हो पाता और सार्वजनिक ट्रांसफार्मर उपयोगकर्ताओं के लिए अनावश्यक शक्ति बंदी होती है, जिससे गंभीर सामाजिक प्रभाव पैदा होता है।

इस प्रकार, जब ग्रिड-संलग्न चैनल में फ़ॉल्ट होता है, तो जनरेटर की तेजी से अलग होने की अक्षमता ग्रिड की सुरक्षित और विश्वसनीय शक्ति आपूर्ति पर गंभीर प्रभाव डालती है और असंगत ग्रिड पुनर्संयोजन का कारण बन सकती है।

​2.2 डिस्पैच जानकारी का अधूरा प्रसारण​
क्षेत्रीय सर्वेक्षण के आधार पर, अधिकांश छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र पहाड़ी क्षेत्रों में स्थित हैं, जो ग्रिड के केंद्रीय सबस्टेशनों से दूर हैं। जंगलों के माध्यम से विशेष ऑप्टिकल फाइबर केबल लगाना लागत और अविश्वसनीय होता है। ऑटोमेशन उपकरणों को अपग्रेड करना और साइबर सुरक्षा मूल्यांकन के बाद सुरक्षित वायरलेस निजी नेटवर्क के माध्यम से डेटा प्रसारित करना भी एक बड़ा निवेश की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, अधिकांश छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्रों की क्षमता सीमित है और उनका विद्युत लाभ कम है, जिससे उनके अपग्रेड के लिए प्रोत्साहन कम होता है। संचार चैनल की सीमाएँ डिस्पैच सेंटर तक अधूरी जानकारी पहुंचाने का कारण बनती हैं।

हालांकि, क्षेत्रीय डिस्पैच सेंटर तक वास्तविक समय में ऑपरेशनल डेटा को प्रसारित न कर पाने से डिस्पैचरों के लिए ग्रिड का विश्लेषण और 10 kV वितरण ट्रांसफार्मरों की विश्वसनीयता पर प्रभाव पड़ता है। डिस्पैच प्लेटफ़ॉर्म को दीर्घकालिक रूप से छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्रों के लिए अंधविश्वास से संचालित करना पड़ता है, जो क्षेत्रीय ग्रिड की सुरक्षित संचालन को खतरे में डालता है।

​3 समाधान​
​3.1 समाधान का सारांश​
छोटी हाइड्रो विद्युत इकाइयों के लिए प्रभावी निगरानी और डेटा अधिग्रहण और ग्रिड सुरक्षा और विश्वसनीयता को बढ़ावा देने के लिए, मुख्य ट्रांसफार्मर की उच्च वोल्टेज ओर पर फॉल-आउट फ्यूज को नए पोल-माउंटेड वैक्यूम सर्किट ब्रेकरों से बदल दिया जाता है, जिनमें उच्च-प्रCISION इलेक्ट्रोनिक सेंसर लगे होते हैं। ये फीडर ऑटोमेशन टर्मिनल (FTUs) के साथ जोड़े जाते हैं, जिनमें दूर संकेत, टेलीमेट्री, दूर संचालन और स्वचालित अलगाव की क्षमताएँ होती हैं, जो 10 kV ग्रिड-संलग्न बिंदु पर डेटा और स्विच स्थिति एकत्र करते हैं।

मौजूदा गेटवे पल्स मीटरों को तीन-फेज इलेक्ट्रोनिक मल्टीफंक्शनल एनर्जी मीटरों से बदल दिया जाता है, जो जनरेटर इकाइयों से ऑपरेशनल डेटा एकत्र करते हैं, जो फील्डबस के माध्यम से FTU तक प्रसारित किया जाता है। FTU में दोहरी कार्ड संचार ऊर्ध्वाधर एन्क्रिप्शन मॉड्यूल लगा होता है। डेटा सुरक्षित रूप से एन्क्रिप्ट किया जाता है और एक विशेष पब्लिक वायरलेस नेटवर्क चैनल के माध्यम से इंटीग्रेटेड क्षेत्रीय डिस्पैच सिस्टम तक अपलोड किया जाता है, जिसमें मजबूत सिग्नल कवरेज होता है।

जब ग्रिड-संलग्न लाइन पर फ़ॉल्ट होता है और सबस्टेशन आउटलेट स्विच ट्रिप होता है, तो FTU का वोल्टेज लॉस सुरक्षा सक्रिय हो जाता है, और पोल-माउंटेड सर्किट ब्रेकर खुलता है, जिससे छोटी हाइड्रो विद्युत संयंत्र ग्रिड से अलग हो जाता है। शक्ति आपूर्ति वापस आने के बाद फिर से संयोजन और पुनर्संचालन होता है।

​3.2 डिजिटल ऑटोमेशन पैकेज उपकरण​
डिजिटल ऑटोमेशन पैकेज ZW32-प्रकार के पोल-माउंटेड सर्किट ब्रेकर, दो-तरफा आइसोलेशन डिसकनेक्टर, पावर वोल्टेज ट्रांसफार्मर, और डिजिटल FTUs शामिल हैं। सर्किट ब्रेकर इकाई तीन संयुक्त इलेक्ट्रोनिक सेंसर (EVCT) और एक स्थानीय डिजिटल यूनिट (ADMU) को एकीकृत करती है।

कुल संरचना संक्षिप्त और हल्की है, जो स्थापना और रखरखाव को सुविधाजनक बनाती है। पारंपरिक इंटेलिजेंट विया मॉनिटोरिंग सॉफ्टवेयर की तुलना में, यह सिस्टम मॉनिटरिंग सॉफ्टवेयर को 32 इकाइयों के ऑपरेटिंग सिस्टम से ऑपरेशनल डेटा प्राप्त करने की अनुमति देता है। यह साथ ही कैमरे की छवियों के फाइल आकार को पकड़ता है और जांच उपकरणों (स्मॉल-पैकेज, बार-पैकेज, मिसिंग-बार-इन-कार्टन, पांच-व्हील जांच) के सॉफ्टवेयर के संचालन की निगरानी करता है, जिसमें अस्वीकार एक्शन इनफार्मेशन डेटा शामिल है। विशिष्ट व्यक्तित्व शामिल हैं:

• सॉफ्टवेयर नकारात्मक छवि डेटा को कंसोल पर भेजता है।
• सॉफ्टवेयर सभी छवि डेटा को कंसोल पर भेजता है।
• सॉफ्टवेयर सभी सांख्यिकीय डेटा (ब्रांड, तारीख, समय, इकाई जानकारी आदि सहित) को कंसोल पर भेजता है।

फैक्ट्री इन्ट्रानेट सर्वर का उपयोग करके, जब जांच उपकरणों के मॉनिटरिंग सॉफ्टवेयर द्वारा फ़ॉल्ट इनफार्मेशन डेटा उत्पन्न होता है, तो यह सर्वर पर प्रसारित किया जाता है, जिससे फैक्ट्री इन्ट्रानेट सर्वर के माध्यम से ऑन-साइट अलार्म ट्रिगर होता है। फ़ॉल्ट इनफार्मेशन डेटा PC और मोबाइल टर्मिनल के माध्यम से भी दूर से अलर्ट किया जाता है। सॉफ्टवेयर क्रैश, कैमरा डिस्कनेक्शन, कैमरा छवि कैप्चर न कर पाना, फॉल्टी स्मोक पैक इन प्लेस जांच सेंसर, फ़ॉल्टी डिफेक्ट छवियों को प्राप्त न कर पाना, और अस्वीकार उपकरणों की विफलता जैसी समस्याएं PC और मोबाइल इंटरफेस पर अलर्ट पॉप-अप ट्रिगर करती हैं। अलर्ट पेज उपकरण फ़ॉल्ट जानकारी, स्थान, होने का समय, और हैंडलिंग रिकॉर्ड दिखाता है।

​3.3 उत्पाद गुणवत्ता पूर्व सूचना नियंत्रण का लागू करना​
उपकरणों से जांच डेटा के विश्लेषण के आधार पर, जब दोषपूर्ण सिगरेट पैकेटों की संख्या थ्रेशहोल्ड से अधिक हो जाती है या असामान्य दोष आवृत्ति होती है, तो पूर्व सूचना जारी की जाती है। गुणवत्ता वार्निंग फंक्शन मुख्य उत्पादन उपकरणों के संबंधित हिस्सों को समायोजित या मरम्मत करने के लिए मेंटेनेंस कर्मियों को सूचित करता है, जिससे गुणवत्ता दोषों को तुरंत दूर किया जा सकता है और उनका अपघटन रोका जा सकता है।

स्मॉल-पैकेज जांच उपकरण, पांच-व्हील जांच उपकरण, मिसिंग-बार-इन-कार्टन जांच उपकरण, और बार-पैकेज जांच उपकरण से डेटा का विश्लेषण दोषपूर्ण उत्पाद छवि नाम जानकारी (दोष होने का समय, दोषपूर्ण उत्पादों की मात्रा, और दोष का पता लगाने वाले कैमरे का स्थान सहित) के आधार पर किया जाता है। जब दोष की संख्या वार्निंग थ्रेशहोल्ड से अधिक हो जाती है, तो उत्पाद दोष वार्निंग जारी की जाती है।

दोषपूर्ण उत्पादों के समय और मात्रा के विश्लेषण से एक निश्चित अवधि के दौरान दोषों की आवृत्ति और लंबे समय की रुझानों का सांख्यिकीय विश्लेषण किया जा सकता है। यह उपकरण मूल्यांकन प्रबंधन के लिए आधार प्रदान करता है, समय पर मेंटेनेंस कर्मियों को सूचित करता है, और वैज्ञानिक मेंटेनेंस प्रबंधन को बढ़ावा देता है।

​3.4 जांच उपकरणों की स्थिति का केंद्रीकृत प्रबंधन​
उत्पादन प्रबंधन कर्मियों (प्रक्रिया गुणवत्ता कर्मी, उपकरण प्रबंधक) मॉनिटरिंग सिस्टम का उपयोग करके जांच उपकरणों और उत्पाद दोषों की संचालन स्थिति की केंद्रीकृत तुलना और विश्लेषण करते हैं, जिससे जांच उपकरणों की स्थिति का केंद्रीकृत प्रबंधन होता है। जांच उपकरणों का मॉनिटरिंग सिस्टम फैक्ट्री के सभी जांच उपकरणों के वास्तविक समय की संचालन स्थिति, गुणवत्ता दोष रुझान, और ऐतिहासिक डेटा के सांख्यिकीय विश्लेषण को दिखाता है, जिससे सभी फैक्ट्री उपकरणों का एकीकृत केंद्रीकृत प्रबंधन संभ