विशाल जनरेटर के लिए समग्र माइक्रोप्रोसेसर-आधारित सुरक्षा समाधान
- सारांश
विद्युत प्रणालियों का विकास उच्च पैरामीटर, बड़ी क्षमता और जटिल ग्रिड संरचनाओं की ओर हो रहा है, इसलिए उत्पादन इकाइयों के सुरक्षित और स्थिर संचालन को समग्र ग्रिड विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है। परंपरागत रिले सुरक्षा उपकरण जटिल आंतरिक जनरेटर फ़ॉल्ट के साथ निपटते समय अंधे क्षेत्रों और अपर्याप्त संवेदनशीलता जैसी चुनौतियों का सामना करते हैं। यह समाधान उन्नत माइक्रोप्रोसेसर-आधारित सुरक्षा प्रौद्योगिकी का उपयोग करता है, जो बहु-स्रोत जानकारी और बुद्धिमत्ता-संयुक्त एल्गोरिदम को एकीकृत करता है ताकि बड़े जनरेटर (जैसे, थर्मल, परमाणु और जलविद्युत इकाइयों) के लिए एक तेज, विश्वसनीय और व्यापक सुरक्षा प्रणाली प्रदान की जा सके। इसका उद्देश्य सुरक्षा के अंधे क्षेत्रों को पूरी तरह से खत्म करना और विद्युत उत्पादन संपत्ति की सुरक्षा सुनिश्चित करना है।
- मुख्य चुनौतियाँ
बड़े जनरेटर ऑपरेशन के दौरान अनेक आंतरिक फ़ॉल्ट खतरों का सामना करते हैं, जिनमें शामिल हैं:
- स्टेटर वाइंडिंग फ़ॉल्ट: फेज-से-फेज छोटे सर्किट, इंटरटर्न छोटे सर्किट और ग्राउंड फ़ॉल्ट। विशेष रूप से, इंटरटर्न छोटे सर्किट में शुरुआती फ़ॉल्ट धारा कम होती है, जिससे परंपरागत ट्रांसवर्स डिफरेंशियल सुरक्षा के अंधे क्षेत्रों के कारण उन्हें ढूंढना मुश्किल हो जाता है।
- रोटर सर्किट फ़ॉल्ट: एकल-बिंदु ग्राउंड फ़ॉल्ट, दो-बिंदु ग्राउंड फ़ॉल्ट, और उत्तेजन सर्किट में ओपन या छोटे सर्किट। जबकि एकल-बिंदु ग्राउंड फ़ॉल्ट ऑपरेशन को जारी रखने की अनुमति दे सकता है, इसका विकास दो-बिंदु ग्राउंड फ़ॉल्ट में चुंबकीय असममिति और गंभीर इकाई के झटके का कारण बन सकता है।
- विषम ऑपरेशन स्थितियाँ: विपरीत शक्ति, उत्तेजन की हानि, ओवर-उत्तेजन, ओवरवोल्टेज, और आवृत्ति असामान्यताएं। हालांकि ये तत्काल फ़ॉल्ट नहीं हैं, फिर भी ये स्थितियाँ जनरेटर को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचा सकती हैं या ग्रिड स्थिरता को धमकी दे सकती हैं।
- विस्तृत समाधान
हमारा माइक्रोप्रोसेसर-आधारित सुरक्षा समाधान एक वर्गीकृत वितरित आर्किटेक्चर का उपयोग करता है। मुख्य सुरक्षा रिले एक मजबूत हार्डवेयर प्रोसेसिंग प्लेटफ़ॉर्म और परिपक्व सुरक्षा एल्गोरिदम को एकीकृत करता है, जैसा कि नीचे विस्तार से दिया गया है:
3.1 स्टेटर इंटरटर्न छोटे सर्किट के लिए: बहु-मानदंडी योगदानीय सुरक्षा
इस समाधान में परंपरागत ट्रांसवर्स डिफरेंशियल सुरक्षा की इंटरटर्न छोटे सर्किट के लिए असंवेदनशीलता को दूर करने के लिए एक बहु-मानदंडी फ्यूज़न डिसीजन एल्गोरिदम का उपयोग किया गया है, जिससे निर्णय लेने की विश्वसनीयता और संवेदनशीलता में बहुत बड़ा सुधार हुआ है।
- तकनीकी सिद्धांत:
- नकारात्मक-अनुक्रम शक्ति दिशा मानदंड: जनरेटर सिरों पर नकारात्मक-अनुक्रम धारा और वोल्टेज की निगरानी करता है ताकि नकारात्मक-अनुक्रम शक्ति की दिशा की गणना की जा सके। आंतरिक असममित फ़ॉल्ट (जैसे, इंटरटर्न छोटे सर्किट) नकारात्मक-अनुक्रम स्रोत उत्पन्न करते हैं, जिसकी शक्ति दिशा जनरेटर से प्रणाली की ओर बहती है, जिससे आंतरिक फ़ॉल्ट का सटीक निर्णय होता है।
- तीसरा हार्मोनिक वोल्टेज विकल्प मानदंड: न्यूट्रल और टर्मिनल तीसरे हार्मोनिक वोल्टेज के आयाम अनुपात और दশा अंतर का पीछा करता है। इंटरटर्न छोटे सर्किट तीसरे हार्मोनिक वोल्टेज के अंतर्निहित वितरण पैटर्न को बाधित करते हैं, जिसके लिए यह मानदंड बहुत संवेदनशील है।
- न्यूट्रल पॉइंट विस्थापन वोल्टेज मानदंड: विश्वसनीयता में सुधार के लिए एक सहायक वृद्धि के रूप में कार्य करता है।
- प्रदर्शन की विशिष्टताएं:
- उच्च संवेदनशीलता: 0.5% तक की छोटी इंटरटर्न छोटे सर्किट का पता लगाने में सक्षम है।
- तेज कार्य: 20 मिलीसेकंड से कम समय में पूरा कार्य, जो फ़ॉल्ट नुकसान को बहुत ही सीमित करता है।
- उच्च विश्वसनीयता: बहु-मानदंड एक-दूसरे के साथ इंटरलॉक या समानांतर कार्य करते हैं ताकि गलत कार्य और गलत न कार्य से बचा जा सके।
- केस स्टडी: 500MW कोयला-आधारित जनरेटर में लागू करने के बाद, समाधान इंटरटर्न छोटे सर्किट का 98% संवेदनशीलता से पता लगाने में सफल रहा, जो छोटे इन्सुलेशन दोषों के कारण बड़ी ज्वलन दुर्घटनाओं को रोकने में सफल रहा।
3.2 100% स्टेटर ग्राउंड फ़ॉल्ट सुरक्षा के लिए: दो-तकनीकी फ्यूज़न स्थानीकरण
परंपरागत मूल शून्य-अनुक्रम वोल्टेज सुरक्षा न्यूट्रल पॉइंट के पास अंधे क्षेत्र प्रदर्शित करती है। यह समाधान दो परिपक्व तकनीकियों को एकीकृत करके टर्मिनल से न्यूट्रल पॉइंट तक 100% सुरक्षा कवरेज प्राप्त करता है।
- तकनीकी सिद्धांत:
- पारंपरिक क्षेत्र (85–95%): तीसरे हार्मोनिक वोल्टेज अनुपात विधि का उपयोग करके न्यूट्रल पॉइंट से टर्मिनल की ओर स्टेटर वाइंडिंग के अधिकांश हिस्से की सुरक्षा करता है।
- अंधे क्षेत्र की पूर्ति (न्यूट्रल पॉइंट के पास, 5–15%): इंजेक्शन-आधारित स्टेटर ग्राउंड फ़ॉल्ट सुरक्षा का उपयोग करता है। रोटर सर्किट में एक निम्न-आवृत्ति (20Hz या 12.5Hz) वोल्टेज सिग्नल इंजेक्ट किया जाता है, और इंजेक्शन धारा में परिवर्तनों की निगरानी की जाती है ताकि इंसुलेशन प्रतिरोध और फ़ॉल्ट स्थान की गणना ठीक से की जा सके, जिससे न्यूट्रल पॉइंट के पास अंधे क्षेत्र पूरी तरह से खत्म हो जाते हैं।
- प्रदर्शन की विशिष्टताएं:
- 100% कवरेज: कोई अंधे क्षेत्र नहीं, स्टेटर वाइंडिंग की पूरी सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
- सटीक स्थानीकरण: ग्राउंड फ़ॉल्ट स्थानों को सटीक रूप से पिनपॉइंट करता है ताकि लक्ष्यित रखरखाव किया जा सके।
- केस स्टडी: एक परमाणु विद्युत संयंत्र में, समाधान न्यूट्रल पॉइंट से केवल 3% दूरी पर एक ग्राउंड फ़ॉल्ट का स्थान निर्धारित करने में सफल रहा, जिसमें कम से कम 1% त्रुटि थी, जिससे योजित रखरखाव हुआ और अनियोजित बंदी से बचा गया।
3.3 रोटर सर्किट स्वास्थ्य के लिए: गतिशील निगरानी और पूर्व सूचना
रोटर सर्किट फ़ॉल्ट, विशेष रूप से खुले घूर्णन डायोड, आम छिपी हुई खतरों में से एक हैं। यह समाधान वास्तविक समय में निगरानी के माध्यम से "पूर्व-फ़ॉल्ट सूचना" से "फ़ॉल्ट-पश्चात सुरक्षा" की ओर बदलता है।
- तकनीकी सिद्धांत:
- स्लिप रिंग्स पर स्थापित उच्च-आवृत्ति धारा ट्रांसफॉर्मर (CTs) या विशेष निगरानी मॉड्यूल वास्तविक समय में उत्तेजन धारा वेवफ़ॉर्म एकत्र करते हैं।
- बिल्ट-इन एल्गोरिदम धारा पर फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (FFT) हार्मोनिक विश्लेषण करते हैं।
- खुले घूर्णन डायोड उत्तेजन धारा वेवफ़ॉर्म को गंभीर रूप से विकृत करते हैं, जिससे विशिष्ट हार्मोनिक (जैसे, पांचवां हार्मोनिक) में बहुत बढ़ोत्तरी होती है।
- प्रदर्शन की विशिष्टताएं:
- पूर्व सूचना: हार्मोनिक सामग्री थ्रेसहोल्ड (जैसे, पांचवां हार्मोनिक 8% से अधिक) से अधिक होने पर चेतावनी जारी करता है, जो फ़ॉल्ट होने से पहले घूर्णन रेक्टिफायर ब्रिज पर रखरखाव जांच को प्रेरित करता है।
- विस्तार की रोकथाम: समय पर चेतावनियाँ उत्तेजन धारा की हानि और रोटर गर्मी से इन्सुलेशन नुकसान जैसी गंभीर दुर्घटनाओं से बचाती हैं।
- स्थिति-आधारित रखरखाव: पूर्वानुमान रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करता है।
- सारांश और मूल्य
यह माइक्रोप्रोसेसर-आधारित सुरक्षा समाधान उन्नत सेंसिंग तकनीक, सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम और बहु-मानदंडी बुद्धिमत्ता-युक्त निर्णय लेने को एकीकृत करके जनरेटर सुरक्षा में परंपरागत दुःखदायी बिंदुओं का समाधान करता है:
- सुरक्षा के अंधे क्षेत्रों को खत्म करता है, स्टेटर इंटरटर्न छोटे सर्किट और ग्राउंड फ़ॉल्ट के लिए 100% कवरेज प्राप्त करता है।
- पूर्व-फ़ॉल्ट सूचना में फ़ॉल्ट-पश्चात सुरक्षा को बदलता है, जो गतिशील रोटर निगरानी के माध्यम से फ़ॉल्ट को प्रभावी रूप से रोकता है।
- वास्तविक दुनिया के मामलों द्वारा प्रमाणित, समाधान उच्च संवेदनशीलता, गति और विश्वसनीयता प्रदान करता है, जो 500MW और उससे अधिक के बड़े और महान जनरेटरों की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करता है।
