द्वीप बनाना

आइलैंडिंग वह स्थिति है जिसमें एक वितरित पीढ़ी (डीजी) किसी स्थान को बिजली देना जारी रखती है, भले ही बाहरी विद्युत ग्रिड बिजली अब मौजूद नहीं है। यूटिलिटी कर्मचारियों के लिए द्वीप बनाना खतरनाक हो सकता है, जिन्हें यह एहसास नहीं हो सकता है कि एक सर्किट अभी भी संचालित है, और यह उपकरणों के स्वचालित पुन: कनेक्शन को रोक सकता है। इसके अतिरिक्त, सख्त उपयोगिता आवृत्ति#स्थिरता के बिना, द्वीपीय सर्किट में लोड और उत्पादन के बीच संतुलन का उल्लंघन किया जा सकता है, जिससे असामान्य आवृत्तियों और वोल्टेज हो सकते हैं। उन कारणों से, वितरित जनरेटर को आइलैंडिंग का पता लगाना चाहिए और तुरंत सर्किट से डिस्कनेक्ट करना चाहिए; इसे द्वीप-विरोधी कहा जाता है।

कुछ डिज़ाइन, जिन्हें आमतौर पर माइक्रोग्रिड के रूप में जाना जाता है, जानबूझकर द्वीप बनाने की अनुमति देते हैं। बिजली गुल होने की स्थिति में, एक माइक्रोग्रिड नियंत्रक एक समर्पित स्विच पर ग्रिड से स्थानीय सर्किट को डिस्कनेक्ट कर देता है और वितरित जनरेटर को पूरे स्थानीय लोड को बिजली देने के लिए बाध्य करता है।^[1]^[2] जानबूझकर द्वीपीकरण का एक सामान्य उदाहरण एक वितरण फीडर है जिसमें फोटोवोल्टिक सरणी जुड़ी हुई है। आउटेज की स्थिति में, सौर पैनल तब तक बिजली देना जारी रखेंगे जब तक विकिरण पर्याप्त है। इस स्थिति में, आउटेज से अलग हुआ सर्किट एक द्वीप बन जाता है। इस कारण से, ग्रिड को बिजली की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किए गए सौर इन्वर्टर में आम तौर पर कुछ प्रकार की स्वचालित एंटी-आइलैंडिंग सर्किटरी की आवश्यकता होती है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, द्वीपीकरण परमाणु रिएक्टर के संचालन का एक असाधारण तरीका है। इस मोड में, पावर प्लांट ग्रिड से डिस्कनेक्ट हो जाता है, और कूलिंग सिस्टम के लिए बिजली रिएक्टर से ही आती है। कुछ रिएक्टर प्रकारों के लिए, बिजली उत्पादन को जल्दी से ठीक करने के लिए, जब बिजली संयंत्र ग्रिड से डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो आइलैंडिंग सामान्य प्रक्रिया का हिस्सा है।^[3] जब आइलैंडिंग विफल हो जाती है, तो आपातकालीन प्रणालियाँ (जैसे डीजल जनरेटर) अपने हाथ में ले लेती हैं। उदाहरण के लिए, फ्रांसीसी परमाणु ऊर्जा संयंत्र हर चार साल में द्वीप परीक्षण करते हैं।^[4]

आइलैंडिंग मूल बातें

विद्युत इनवर्टर ऐसे उपकरण हैं जो प्रत्यक्ष धारा (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित करते हैं। ग्रिड-इंटरैक्टिव इनवर्टर की अतिरिक्त आवश्यकता है कि वे एसी बिजली का उत्पादन करें जो ग्रिड पर प्रस्तुत मौजूदा बिजली से मेल खाती हो। विशेष रूप से, एक ग्रिड-इंटरैक्टिव इन्वर्टर को उससे जुड़ी बिजली लाइन के वोल्टेज, आवृत्ति और चरण से मेल खाना चाहिए। इस ट्रैकिंग की सटीकता के लिए कई तकनीकी आवश्यकताएँ हैं।

छत पर सौर पैनलों की एक श्रृंखला वाले घर के मामले पर विचार करें। पैनलों से जुड़े इन्वर्टर पैनलों द्वारा प्रदान की गई अलग-अलग डीसी धारा को एसी पावर में परिवर्तित करते हैं जो ग्रिड आपूर्ति से मेल खाती है। यदि ग्रिड काट दिया जाता है, तो ग्रिड लाइन पर वोल्टेज शून्य तक गिरने की उम्मीद की जा सकती है, जो सेवा में रुकावट का एक स्पष्ट संकेत है। हालाँकि, उस मामले पर विचार करें जब घर का लोड ग्रिड रुकावट के तुरंत बाद पैनलों के आउटपुट से बिल्कुल मेल खाता हो। इस मामले में पैनल बिजली की आपूर्ति जारी रख सकते हैं, जिसका उपयोग घर के भार द्वारा किया जाता है। इस मामले में कोई स्पष्ट संकेत नहीं है कि कोई रुकावट उत्पन्न हुई है।

आम तौर पर, जब लोड और उत्पादन बिल्कुल मेल खाते हैं, तथाकथित संतुलित स्थिति, ग्रिड की विफलता के परिणामस्वरूप कई अतिरिक्त क्षणिक संकेत उत्पन्न होंगे। उदाहरण के लिए, लाइन वोल्टेज में लगभग हमेशा थोड़ी कमी होगी, जो संभावित खराबी की स्थिति का संकेत देगी। हालाँकि, ऐसी घटनाएँ सामान्य ऑपरेशन के कारण भी हो सकती हैं, जैसे किसी बड़ी विद्युत इन्वर्टर की शुरुआत।

बड़ी संख्या में गलत सकारात्मकताओं के बिना द्वीपसमूह का पता लगाने वाली विधियाँ काफी शोध का विषय हैं। प्रत्येक विधि में कुछ सीमाएं होती हैं जिन्हें किसी स्थिति को ग्रिड रुकावट का संकेत मानने से पहले पार करने की आवश्यकता होती है, जो एक गैर-पता लगाने वाले क्षेत्र (एनडीजेड) की ओर ले जाती है, स्थितियों की वह सीमा जहां वास्तविक ग्रिड विफलता को फ़िल्टर किया जाएगा।^[5] इस कारण से, फ़ील्ड परिनियोजन से पहले, ग्रिड-इंटरैक्टिव इनवर्टर का परीक्षण आमतौर पर उनके आउटपुट टर्मिनलों पर विशिष्ट ग्रिड स्थितियों को पुन: प्रस्तुत करके और आइलैंडिंग स्थितियों का पता लगाने में आइलैंडिंग विधियों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करके किया जाता है। ^[2]^[6]

संदिग्ध तर्क

क्षेत्र में गतिविधि को देखते हुए, और द्वीपसमूह का पता लगाने के लिए विकसित की गई विभिन्न प्रकार की विधियों को देखते हुए, यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि क्या समस्या वास्तव में खर्च किए जाने वाले प्रयास की मात्रा की मांग करती है या नहीं। सामान्यतया, द्वीप-विरुद्धता के कारण इस प्रकार दिए गए हैं (किसी विशेष क्रम में नहीं):^[7]^[8]

सुरक्षा संबंधी चिंताएँ: यदि कोई द्वीप बनता है, तो मरम्मत दल को अप्रत्याशित लाइव तारों का सामना करना पड़ सकता है
अंतिम-उपयोगकर्ता उपकरण क्षति: यदि ऑपरेटिंग पैरामीटर मानक से बहुत भिन्न हैं तो ग्राहक उपकरण सैद्धांतिक रूप से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। इस मामले में, उपयोगिता क्षति के लिए उत्तरदायी है।
विफलता को समाप्त करना: एक सक्रिय द्वीप पर सर्किट को फिर से बंद करने से उपयोगिता के उपकरण में समस्या हो सकती है, या फिर बंद करने वाला समस्या को नोटिस करने में विफल हो सकता है।
इन्वर्टर भ्रम: एक सक्रिय द्वीप पर पुनः बंद होने से इनवर्टर के बीच भ्रम पैदा हो सकता है।

पहले मुद्दे को बिजली उद्योग में कई लोगों ने व्यापक रूप से खारिज कर दिया है। लाइन कर्मचारी पहले से ही सामान्य घटनाओं के दौरान अप्रत्याशित रूप से लाइव तारों के संपर्क में रहते हैं (यानी क्या किसी घर में बिजली नहीं होने के कारण ब्लैकआउट कर दिया गया है, या क्योंकि रहने वाले ने मुख्य ब्रेकर को अंदर खींच लिया है?)। हॉट-लाइन नियमों या डेड-लाइन नियमों के तहत सामान्य संचालन प्रक्रियाओं के लिए लाइन कर्मचारियों को निश्चित रूप से बिजली का परीक्षण करने की आवश्यकता होती है, और यह गणना की गई है कि सक्रिय द्वीपों में नगण्य जोखिम होगा।^[9] हालाँकि, अन्य आपातकालीन कर्मचारियों के पास लाइन जाँच करने का समय नहीं हो सकता है, और जोखिम-विश्लेषण उपकरणों का उपयोग करके इन मुद्दों का बड़े पैमाने पर पता लगाया गया है। यूके स्थित एक अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला है कि नेटवर्क ऑपरेटरों और ग्राहकों दोनों के लिए सबसे खराब स्थिति वाले पीवी प्रवेश परिदृश्यों के तहत पीवी सिस्टम के द्वीपीकरण से जुड़े बिजली के झटके का जोखिम आम तौर पर <10 है⁻⁹प्रति वर्ष.^[10] दूसरी संभावना भी अत्यंत दूरस्थ मानी जाती है। थ्रेसहोल्ड के अलावा जो तेजी से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, आइलैंडिंग डिटेक्शन सिस्टम में पूर्ण थ्रेसहोल्ड भी होते हैं जो उन स्थितियों तक पहुंचने से बहुत पहले यात्रा करेंगे जो अंतिम-उपयोगकर्ता उपकरण क्षति का कारण बन सकते हैं। यह, आम तौर पर, अंतिम दो मुद्दे हैं जो उपयोगिताओं के बीच सबसे अधिक चिंता का कारण बनते हैं। रिक्लोजर का उपयोग आमतौर पर ग्रिड को छोटे खंडों में विभाजित करने के लिए किया जाता है जो गलती की स्थिति (उदाहरण के लिए लाइनों पर एक पेड़ की शाखा) साफ होते ही स्वचालित रूप से और जल्दी से शाखा को फिर से सक्रिय कर देगा। कुछ चिंता है कि किसी द्वीप के मामले में रिक्लोजर फिर से सक्रिय नहीं हो सकते हैं, या उनके कारण होने वाली तीव्र साइकिलिंग गलती दूर होने के बाद ग्रिड से फिर से मेल खाने की डीजी प्रणाली की क्षमता में हस्तक्षेप कर सकती है।

यदि कोई द्वीपीकरण समस्या मौजूद है, तो ऐसा प्रतीत होता है कि यह कुछ प्रकार के जनरेटर तक ही सीमित है। 2004 की एक कनाडाई रिपोर्ट ने निष्कर्ष निकाला कि सिंक्रोनस जनरेटर, माइक्रोहाइड्रो जैसे इंस्टॉलेशन मुख्य चिंता का विषय थे। इन प्रणालियों में काफी यांत्रिक जड़ता हो सकती है जो एक उपयोगी संकेत प्रदान करेगी। इन्वर्टर-आधारित प्रणालियों के लिए, रिपोर्ट ने समस्या को काफी हद तक खारिज कर दिया, जिसमें कहा गया: इन्वर्टर आधारित डीजी सिस्टम के लिए एंटी-आइलैंडिंग तकनीक बहुत बेहतर विकसित है, और प्रकाशित जोखिम आकलन से पता चलता है कि मौजूदा तकनीक और मानक वितरण में डीजी के प्रवेश के दौरान पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करते हैं। सिस्टम अपेक्षाकृत कम रहता है।^[11] रिपोर्ट में यह भी कहा गया है कि महत्व पर विचार इस मुद्दे पर बहुत ध्रुवीकरण होता है, उपयोगिताएँ आम तौर पर घटना की संभावना और उसके प्रभावों पर विचार करती हैं, जबकि डीजी सिस्टम का समर्थन करने वाले आम तौर पर जोखिम आधारित दृष्टिकोण और एक द्वीप बनने की बहुत कम संभावनाओं का उपयोग करते हैं।^[12] इस तरह के दृष्टिकोण का एक उदाहरण, जो इस मामले को मजबूत करता है कि द्वीप बनाना काफी हद तक एक गैर-मुद्दा है, एक प्रमुख वास्तविक दुनिया का द्वीप प्रयोग है जो 1999 में नीदरलैंड में किया गया था। हालांकि यह तत्कालीन वर्तमान द्वीप-विरोधी प्रणाली पर आधारित है , आमतौर पर सबसे बुनियादी वोल्टेज जंप-डिटेक्शन विधियां, परीक्षण ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि द्वीप 60 सेकंड से अधिक समय तक नहीं रह सकते हैं। इसके अलावा, सैद्धांतिक भविष्यवाणियाँ सत्य थीं; मौजूदा संतुलन स्थिति की संभावना 10 के क्रम पर थी⁻⁶प्रति वर्ष, और उस समय ग्रिड के डिस्कनेक्ट होने की संभावना और भी कम थी। चूँकि एक द्वीप केवल तभी बन सकता है जब दोनों स्थितियाँ सत्य हों, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि एक द्वीप का सामना करने की संभावना वस्तुतः शून्य है^[13] फिर भी, उपयोगिता कंपनियों ने वितरित पीढ़ी प्रणालियों के कार्यान्वयन में देरी या इनकार करने के लिए आइलैंडिंग का उपयोग जारी रखा है। ओन्टारियो में, हाइड्रो वन ने हाल ही में इंटरकनेक्शन दिशानिर्देश पेश किए हैं जो कनेक्शन से इनकार करते हैं यदि किसी शाखा पर कुल वितरित उत्पादन क्षमता अधिकतम वार्षिक पीक पावर का 7% है।^[14] साथ ही, कैलिफ़ोर्निया केवल समीक्षा के लिए 15% की सीमा निर्धारित करता है, जिससे 30% तक कनेक्शन की अनुमति मिलती है,^[15] और सक्रिय रूप से केवल-समीक्षा सीमा को 50% तक बढ़ाने पर विचार कर रहा है।

मामला गरमा सकता है राजनीतिक. ओंटारियो में 2009 में और उसके बाद, नए शुल्क डालें कार्यक्रम का लाभ लेने वाले कई संभावित ग्राहकों को उनके सिस्टम के निर्माण के बाद ही कनेक्शन देने से इनकार कर दिया गया था। यह विशेष रूप से ग्रामीण क्षेत्रों में एक समस्या थी जहां कई किसान क्षमता छूट वाले माइक्रोफ़िट कार्यक्रम के तहत छोटे (10 किलोवाट) सिस्टम स्थापित करने में सक्षम थे, लेकिन बाद में पता चला कि हाइड्रो वन ने इस तथ्य के बाद एक नया क्षमता विनियमन लागू किया था, कई मामलों में सिस्टम के बाद स्थापित किया गया था.^[16]

बैकअप पावर के लिए जानबूझकर द्वीप लगाना

सार्वजनिक सुरक्षा पावर शटऑफ (पीएसपीएस) और उपयोगिताओं द्वारा अन्य पावर ग्रिड शटडाउन के अत्यधिक बढ़ते उपयोग के कारण, घरों और व्यवसायों के लिए बैकअप और आपातकालीन बिजली की आवश्यकता पिछले कई वर्षों में काफी बढ़ गई है। उदाहरण के लिए, कैलिफ़ोर्निया यूटिलिटी पीजी एंड ई द्वारा कुछ शटडाउन कई दिनों तक चले हैं क्योंकि पीजी एंड ई शुष्क और हवादार जलवायु परिस्थितियों के दौरान जंगल की आग को रोकने का प्रयास करता है। बैकअप ग्रिड पावर की इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, बैटरी बैकअप और आइलैंडिंग इनवर्टर के साथ सौर ऊर्जा प्रणालियों की घर और व्यापार मालिकों द्वारा भारी मांग बढ़ रही है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान जब ग्रिड पावर मौजूद होती है, तो इनवर्टर घर या व्यवसाय में लोड के लिए सौर पैनलों द्वारा प्रदान की गई बिजली को ग्रिड टाई कर सकते हैं, और इस प्रकार उपयोगिता से खपत होने वाली बिजली की मात्रा कम कर सकते हैं। यदि सौर पैनलों से अतिरिक्त बिजली उपलब्ध है तो इसका उपयोग बैटरी चार्ज करने और/या ग्रिड में बिजली डालने के लिए किया जा सकता है ताकि उपयोगिता को बिजली बेची जा सके। यह ऑपरेशन बिजली की लागत को कम कर सकता है जिसे मालिक को उपयोगिता से खरीदना पड़ता है और सौर ऊर्जा प्रणाली की खरीद और स्थापना लागत की भरपाई करने में मदद मिलती है।

ग्रिड पावर मौजूद होने पर आधुनिक इनवर्टर स्वचालित रूप से ग्रिड टाई कर सकते हैं, और जब ग्रिड पावर खो जाती है या स्वीकार्य गुणवत्ता की नहीं होती है तो ये इनवर्टर घर या व्यावसायिक विद्युत प्रणाली को ग्रिड से अलग करने के लिए ट्रांसफर स्विच के साथ मिलकर काम करते हैं और इन्वर्टर उसे बिजली की आपूर्ति करता है। एक द्वीप मोड में प्रणाली. जबकि अधिकांश घर या व्यवसाय इन्वर्टर की आपूर्ति करने में सक्षम की तुलना में बड़ा भार पेश कर सकते हैं, इन्वर्टर पर लोड के जवाब में इन्वर्टर से ए.सी. पावर आउटपुट की आवृत्ति को अलग करके (केवल द्वीप मोड में) लोड शेडिंग को पूरा किया जाता है। फैशन इस तरह कि ए.सी. पावर फ्रीक्वेंसी उस लोडिंग का प्रतिनिधित्व करती है। एयर कंडीशनर और इलेक्ट्रिक ओवन जैसे बड़े लोड के लिए पावर फीड में स्थापित लोड मॉड्यूल, आइलैंडिंग इन्वर्टर से ए.सी. पावर फ्रीक्वेंसी को मापते हैं और प्राथमिकता क्रम में उन लोड को डिस्कनेक्ट कर देते हैं क्योंकि इन्वर्टर अपनी अधिकतम पावर आउटपुट क्षमता के करीब पहुंच जाता है। उदाहरण के लिए, जब इन्वर्टर पावर आउटपुट इन्वर्टर की अधिकतम आउटपुट क्षमता के 50% से कम होता है, तो ए.सी. पावर फ्रीक्वेंसी को मानक आवृत्ति (जैसे 60 हर्ट्ज) पर बनाए रखा जाता है, लेकिन जैसे ही पावर आउटपुट 50% से ऊपर बढ़ता है, आवृत्ति को रैखिक रूप से कम कर दिया जाता है। 2 हर्ट्ज़ तक (उदाहरण के लिए 60 हर्ट्ज़ से 58 हर्ट्ज़ तक) जब इन्वर्टर आउटपुट अपने अधिकतम पावर आउटपुट तक पहुँच जाता है। आइलैंडिंग मोड में इन्वर्टर ए.सी. पावर फ़्रीक्वेंसी नियंत्रण की आसानी और सटीकता के कारण, यह फ़्रीक्वेंसी नियंत्रण इन्वर्टर लोडिंग को विद्युत प्रणाली के हर कोने तक पहुँचाने का एक सस्ता और प्रभावी तरीका है। कम प्राथमिकता वाले लोड के लिए एक लोड मॉड्यूल इस पावर आवृत्ति को मापेगा और यदि आवृत्ति उदाहरण के लिए 1 हर्ट्ज या उससे अधिक कम हो जाती है (उदाहरण के लिए 59 हर्ट्ज से कम) तो लोड मॉड्यूल अपने लोड को डिस्कनेक्ट कर देता है। कई लोड मॉड्यूल, जिनमें से प्रत्येक अपने लोड की प्राथमिकता के आधार पर एक अलग आवृत्ति पर काम करता है, इन्वर्टर पर कुल लोड को उसकी अधिकतम क्षमता से नीचे रखने के लिए काम कर सकता है।

ये आइलैंडिंग इन्वर्टर सौर ऊर्जा प्रणालियाँ सभी भारों को संभावित रूप से संचालित करने की अनुमति देती हैं, लेकिन एक ही समय में नहीं। ये सिस्टम आंतरिक दहन इंजन संचालित जनरेटर के लिए एक हरित, विश्वसनीय और लागत प्रभावी बैकअप पावर विकल्प प्रदान करते हैं। जब ग्रिड पावर विफल हो जाती है तो आइलैंडिंग इन्वर्टर सिस्टम स्वचालित रूप से काम करते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि महत्वपूर्ण विद्युत भार जैसे प्रकाश व्यवस्था, बिल्डिंग हीटिंग सिस्टम के लिए पंखे और खाद्य भंडारण उपकरण पूरे आउटेज के दौरान काम करते रहें, भले ही व्यवसाय में कोई भी मौजूद न हो या घर में रहने वाले लोग सो रहे हों।

द्वीप का पता लगाने के तरीके

द्वीपीय स्थिति का पता लगाना काफी शोध का विषय है। सामान्य तौर पर, इन्हें निष्क्रिय तरीकों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो ग्रिड पर क्षणिक घटनाओं की तलाश करते हैं, और सक्रिय तरीके, जो इन्वर्टर या ग्रिड वितरण बिंदु से किसी प्रकार के सिग्नल भेजकर ग्रिड की जांच करते हैं। ऐसे तरीके भी हैं जिनका उपयोग उपयोगिता उन स्थितियों का पता लगाने के लिए कर सकती है जो इन्वर्टर-आधारित तरीकों को विफल कर देती हैं, और इनवर्टर को बंद करने के लिए जानबूझकर उन स्थितियों को परेशान करती हैं। सैंडिया नेशनल लैब्स की एक रिपोर्ट^[17] इनमें से कई पद्धतियों को शामिल किया गया है, उपयोग में आने वाली और भविष्य में होने वाले विकास दोनों को। इन विधियों का सारांश नीचे दिया गया है।

निष्क्रिय विधियाँ

निष्क्रिय तरीकों में कोई भी प्रणाली शामिल होती है जो ग्रिड पर क्षणिक परिवर्तनों का पता लगाने का प्रयास करती है, और उस जानकारी को आधार के रूप में उपयोग करती है कि ग्रिड विफल हो गया है या नहीं, या किसी अन्य स्थिति के कारण अस्थायी परिवर्तन हुआ है या नहीं।

अंडर/ओवर वोल्टेज

ओम के नियम के अनुसार, विद्युत परिपथ में वोल्टेज विद्युत धारा (इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति) और लागू भार (प्रतिरोध) का एक कार्य है। ग्रिड रुकावट के मामले में, स्थानीय स्रोत द्वारा आपूर्ति की जा रही धारा लोड से इतनी पूरी तरह मेल खाने की संभावना नहीं है कि एक स्थिर वोल्टेज बनाए रखने में सक्षम हो सके। एक प्रणाली जो समय-समय पर वोल्टेज का नमूना लेती है और अचानक होने वाले परिवर्तनों की तलाश करती है, उसका उपयोग गलती की स्थिति का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।^[18] ग्रिड-इंटरैक्टिव इनवर्टर में लागू करने के लिए अंडर/ओवर वोल्टेज का पता लगाना आम तौर पर मामूली बात है, क्योंकि इन्वर्टर का मूल कार्य वोल्टेज सहित ग्रिड स्थितियों से मेल खाना है। इसका मतलब है कि सभी ग्रिड-इंटरैक्टिव इनवर्टर में, परिवर्तनों का पता लगाने के लिए आवश्यक सर्किटरी होती है। अचानक परिवर्तनों का पता लगाने के लिए बस एक एल्गोरिदम की आवश्यकता है। हालाँकि, वोल्टेज में अचानक परिवर्तन ग्रिड पर एक सामान्य घटना है क्योंकि लोड जोड़ा और हटाया जाता है, इसलिए गलत डिस्कनेक्शन से बचने के लिए एक सीमा का उपयोग किया जाना चाहिए।^[19] इस पद्धति से पता न चलने की स्थिति की सीमा बड़ी हो सकती है, और इन प्रणालियों का उपयोग आम तौर पर अन्य पहचान प्रणालियों के साथ किया जाता है।^[20]

कम/अधिक आवृत्ति

ग्रिड को दी जाने वाली बिजली की आवृत्ति आपूर्ति का एक कार्य है, जिसे इनवर्टर सावधानीपूर्वक मिलान करते हैं। जब ग्रिड स्रोत खो जाता है, तो बिजली की आवृत्ति द्वीप में सर्किट की प्राकृतिक गुंजयमान आवृत्ति तक गिर जाएगी। वोल्टेज की तरह इस आवृत्ति में परिवर्तन की तलाश करना, पहले से ही आवश्यक कार्यक्षमता का उपयोग करके लागू करना आसान है, और इस कारण से लगभग सभी इनवर्टर भी इस विधि का उपयोग करके गलती की स्थिति की तलाश करते हैं।

वोल्टेज में परिवर्तन के विपरीत, आमतौर पर यह अत्यधिक असंभावित माना जाता है कि एक यादृच्छिक सर्किट में स्वाभाविक रूप से ग्रिड पावर के समान प्राकृतिक आवृत्ति होगी। हालाँकि, कई उपकरण टेलीविजन की तरह जानबूझकर ग्रिड आवृत्ति के साथ सिंक्रनाइज़ होते हैं। मोटर्स, विशेष रूप से, एक सिग्नल प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं जो बंद होने पर कुछ समय के लिए एनडीजेड के भीतर होता है। वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट के संयोजन के परिणामस्वरूप अभी भी एक एनडीजेड बनता है जिसे सभी द्वारा पर्याप्त नहीं माना जाता है।^[21]

आवृत्ति परिवर्तन की दर

किसी द्वीप का पता लगाने में लगने वाले समय को कम करने के लिए, आवृत्ति में परिवर्तन की दर को पता लगाने की विधि के रूप में अपनाया गया है। आवृत्ति में परिवर्तन की दर निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा दी गई है:

${\frac {\mathrm {d} f}{\mathrm {d} t}}=ROCOF={\frac {\Delta Pf}{2GH}}$ कहाँ $f$ सिस्टम आवृत्ति है, $t$ समय है, $\Delta P$ शक्ति असंतुलन है ( $\Delta P=P_{m}-P_{e}$ ), $G$ सिस्टम क्षमता है, और $H$ सिस्टम जड़ता है.

यदि आवृत्ति में परिवर्तन की दर, या आरओसीओएफ मान, एक निश्चित मूल्य से अधिक हो, तो एम्बेडेड पीढ़ी नेटवर्क से डिस्कनेक्ट हो जाएगी।

वोल्टेज चरण जंप का पता लगाना

लोड में आम तौर पर ऊर्जा घटक होते हैं जो सही नहीं होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे ग्रिड से वोल्टेज को पूरी तरह से स्वीकार नहीं करते हैं, लेकिन इसे थोड़ा बाधित करते हैं। परिभाषा के अनुसार, ग्रिड-टाई इनवर्टर का पावर फैक्टर 1 होता है। इससे ग्रिड विफल होने पर चरण में बदलाव हो सकता है, जिसका उपयोग आइलैंडिंग का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

इनवर्टर आम तौर पर किसी प्रकार के चरण लॉक लूप (पीएलएल) का उपयोग करके ग्रिड सिग्नल के चरण को ट्रैक करते हैं। जब सिग्नल शून्य वोल्ट को पार कर जाता है तो पीएलएल ट्रैकिंग करके ग्रिड सिग्नल के साथ सिंक में रहता है। उन घटनाओं के बीच, सिस्टम अनिवार्य रूप से एक साइन-आकार का आउटपुट खींच रहा है, जो उचित वोल्टेज तरंग उत्पन्न करने के लिए सर्किट में वर्तमान आउटपुट को बदलता है। जब ग्रिड डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो पावर फैक्टर अचानक ग्रिड के (1) से लोड (~1) में बदल जाता है। चूंकि सर्किट अभी भी एक करंट प्रदान कर रहा है जो ज्ञात भार को देखते हुए एक सुचारू वोल्टेज आउटपुट उत्पन्न करेगा, इस स्थिति के परिणामस्वरूप वोल्टेज में अचानक परिवर्तन होगा। जब तक तरंगरूप पूरा हो जाता है और शून्य पर लौटता है, तब तक सिग्नल चरण से बाहर हो जाएगा।^[21]

इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ यह है कि चरण में बदलाव तब भी होगा जब लोड ओम के नियम के अनुसार आपूर्ति से बिल्कुल मेल खाता हो - एनडीजेड द्वीप के पावर कारकों पर आधारित है, जो बहुत कम होते हैं 1. नकारात्मक पक्ष यह है कि कई मोटरों के चालू होने जैसी सामान्य घटनाएँ भी चरण कूद का कारण बनती हैं क्योंकि सर्किट में नई बाधाएँ जोड़ी जाती हैं। यह सिस्टम को अपेक्षाकृत बड़ी सीमा का उपयोग करने के लिए मजबूर करता है, जिससे इसकी प्रभावशीलता कम हो जाती है।^[22]

हार्मोनिक्स का पता लगाना

मोटर जैसे शोर वाले स्रोतों के साथ भी, ग्रिड से जुड़े सर्किट का कुल हार्मोनिक विरूपण (टीएचडी) आम तौर पर ग्रिड की अनिवार्य रूप से अनंत क्षमता के कारण मापने योग्य नहीं होता है जो इन घटनाओं को फ़िल्टर करता है। दूसरी ओर, इनवर्टर में आम तौर पर बहुत बड़ी विकृतियाँ होती हैं, जितना कि 5% टीएचडी। यह उनके निर्माण का एक कार्य है; कुछ टीएचडी स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति सर्किट का एक प्राकृतिक दुष्प्रभाव है जिस पर अधिकांश इनवर्टर आधारित होते हैं।^[23] इस प्रकार, जब ग्रिड डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो स्थानीय सर्किट का टीएचडी स्वाभाविक रूप से इनवर्टर के बराबर बढ़ जाएगा। यह आइलैंडिंग का पता लगाने का एक बहुत ही सुरक्षित तरीका प्रदान करता है, क्योंकि आम तौर पर टीएचडी का कोई अन्य स्रोत नहीं होता है जो इन्वर्टर से मेल खा सके। इसके अतिरिक्त, इनवर्टर के भीतर की बातचीत, विशेष रूप से ट्रांसफार्मर में, गैर-रेखीय प्रभाव होते हैं जो अद्वितीय दूसरे और तीसरे हार्मोनिक्स का उत्पादन करते हैं जो आसानी से मापने योग्य होते हैं।^[23]

इस दृष्टिकोण का दोष यह है कि कुछ भार विकृति को फ़िल्टर कर सकते हैं, उसी तरह जैसे इन्वर्टर प्रयास करता है। यदि यह फ़िल्टरिंग प्रभाव पर्याप्त मजबूत है, तो यह पहचान को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक सीमा से नीचे THD को कम कर सकता है। डिस्कनेक्ट बिंदु के अंदर ट्रांसफार्मर के बिना सिस्टम का पता लगाना अधिक कठिन हो जाएगा। हालाँकि, सबसे बड़ी समस्या यह है कि आधुनिक इनवर्टर टीएचडी को जितना संभव हो सके कम करने का प्रयास करते हैं, कुछ मामलों में तो मापनीय सीमा तक।^[23]

सक्रिय विधियाँ

सक्रिय तरीके आम तौर पर लाइन में छोटे सिग्नल इंजेक्ट करके ग्रिड विफलता का पता लगाने का प्रयास करते हैं, और फिर यह पता लगाते हैं कि सिग्नल बदलता है या नहीं।

नकारात्मक-अनुक्रम वर्तमान इंजेक्शन

यह विधि एक सक्रिय द्वीपीकरण पता लगाने की विधि है जिसका उपयोग तीन-चरण इलेक्ट्रॉनिक रूप से युग्मित वितरित पीढ़ी (डीजी) इकाइयों द्वारा किया जा सकता है। यह विधि वोल्टेज-स्रोत कनवर्टर (वीएससी) नियंत्रक के माध्यम से एक नकारात्मक-अनुक्रम धारा को इंजेक्ट करने और एकीकृत तीन के माध्यम से वीएससी के सामान्य युग्मन (पीसीसी) के बिंदु पर संबंधित नकारात्मक-अनुक्रम वोल्टेज का पता लगाने और मात्रा निर्धारित करने पर आधारित है। चरण सिग्नल प्रोसेसर (UTSP)। यूटीएसपी प्रणाली एक उन्नत चरण-लॉक लूप (पीएलएल) है जो शोर के प्रति उच्च स्तर की प्रतिरक्षा प्रदान करती है, और इस प्रकार एक छोटे नकारात्मक-अनुक्रम धारा को इंजेक्ट करने के आधार पर आइलैंडिंग का पता लगाने में सक्षम बनाती है। नकारात्मक-अनुक्रम धारा को एक नकारात्मक-अनुक्रम नियंत्रक द्वारा इंजेक्ट किया जाता है जिसे पारंपरिक वीएससी वर्तमान नियंत्रक के पूरक के रूप में अपनाया जाता है। नेगेटिव-सीक्वेंस करंट इंजेक्शन विधि UL1741 परीक्षण स्थितियों के तहत 60 एमएस (3.5 चक्र) के भीतर एक आइलैंडिंग घटना का पता लगाती है, आइलैंडिंग का पता लगाने के लिए 2% से 3% नकारात्मक-अनुक्रम वर्तमान इंजेक्शन की आवश्यकता होती है, ग्रिड शॉर्ट सर्किट अनुपात के लिए एक आइलैंडिंग घटना का सही ढंग से पता लगा सकती है। 2 या उच्चतर का, और UL1741 परीक्षण प्रणाली के लोड मापदंडों की विविधता के प्रति असंवेदनशील है।

^[24]

प्रतिबाधा माप

प्रतिबाधा मापन इन्वर्टर द्वारा खिलाए जा रहे सर्किट की समग्र विद्युत प्रतिबाधा को मापने का प्रयास करता है। यह एसी चक्र के माध्यम से वर्तमान आयाम को थोड़ा मजबूर करके, एक निश्चित समय में बहुत अधिक वर्तमान प्रस्तुत करके ऐसा करता है। आम तौर पर इसका मापा वोल्टेज पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा, क्योंकि ग्रिड एक प्रभावी रूप से असीम रूप से कठोर वोल्टेज स्रोत है। वियोग की स्थिति में, थोड़ी सी भी जबरदस्ती के परिणामस्वरूप वोल्टेज में उल्लेखनीय परिवर्तन होगा, जिससे द्वीप का पता लगाया जा सकेगा।^[25] इस पद्धति का मुख्य लाभ यह है कि इसमें किसी भी एकल इन्वर्टर के लिए गायब हो जाने वाला छोटा एनडीजेड है। हालाँकि, उलटा भी इस पद्धति की मुख्य कमजोरी है; एकाधिक इनवर्टर के मामले में, प्रत्येक इन्वर्टर लाइन में थोड़ा अलग सिग्नल भेज रहा होगा, जिससे किसी एक इन्वर्टर पर प्रभाव छिप जाएगा। इनवर्टर के बीच संचार द्वारा इस समस्या का समाधान करना संभव है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे सभी एक ही शेड्यूल पर काम करते हैं, लेकिन एक गैर-सजातीय इंस्टॉलेशन (एक ही शाखा पर कई इंस्टॉलेशन) में यह व्यवहार में मुश्किल या असंभव हो जाता है। इसके अतिरिक्त, विधि केवल तभी काम करती है जब ग्रिड प्रभावी रूप से अनंत हो, और व्यवहार में कई वास्तविक दुनिया के ग्रिड कनेक्शन इस मानदंड को पर्याप्त रूप से पूरा नहीं करते हैं।^[25]

एक विशिष्ट आवृत्ति पर प्रतिबाधा माप

यद्यपि यह पद्धति प्रतिबाधा मापन के समान है, यह विधि, जिसे हार्मोनिक आयाम कूद के रूप में भी जाना जाता है, वास्तव में हार्मोनिक्स डिटेक्शन के करीब है। इस मामले में, इन्वर्टर जानबूझकर एक निश्चित आवृत्ति पर हार्मोनिक्स का परिचय देता है, और जैसा कि प्रतिबाधा माप के मामले में होता है, ग्रिड से सिग्नल की अपेक्षा करता है कि जब तक ग्रिड विफल न हो जाए। हार्मोनिक्स डिटेक्शन की तरह, सिग्नल को वास्तविक दुनिया के सर्किट द्वारा फ़िल्टर किया जा सकता है।^[26]

स्लिप मोड फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट

यह आइलैंडिंग का पता लगाने के नवीनतम तरीकों में से एक है, और सिद्धांत रूप में, सर्वोत्तम में से एक है। यह इन्वर्टर के आउटपुट के चरण को ग्रिड के साथ थोड़ा गलत संरेखित करने के लिए मजबूर करने पर आधारित है, इस उम्मीद के साथ कि ग्रिड इस सिग्नल पर हावी हो जाएगा। ग्रिड सिग्नल गायब होने पर सिस्टम अस्थिर होने के लिए बारीक ट्यून किए गए चरण-लॉक लूप की क्रियाओं पर निर्भर करता है; इस मामले में, पीएलएल सिग्नल को वापस अपने में समायोजित करने का प्रयास करता है, जिसे बहाव जारी रखने के लिए ट्यून किया जाता है। ग्रिड विफलता के मामले में, सिस्टम जल्दी से डिज़ाइन आवृत्ति से दूर चला जाएगा, जिससे अंततः इन्वर्टर बंद हो जाएगा।^[27] इस दृष्टिकोण का प्रमुख लाभ यह है कि इसे इन्वर्टर में पहले से मौजूद सर्किटरी का उपयोग करके कार्यान्वित किया जा सकता है। मुख्य नुकसान यह है कि इसके लिए इन्वर्टर को ग्रिड के साथ हमेशा थोड़ा सा समय से बाहर रहना पड़ता है, जो एक कम पावर फैक्टर है। सामान्यतया, सिस्टम में गायब होने वाला छोटा एनडीजेड है और यह तुरंत डिस्कनेक्ट हो जाएगा, लेकिन यह ज्ञात है कि कुछ लोड हैं जो पहचान को ऑफसेट करने के लिए प्रतिक्रिया करेंगे।^[27]

आवृत्ति पूर्वाग्रह

फ़्रिक्वेंसी पूर्वाग्रह ग्रिड में थोड़ा ऑफ-फ़्रीक्वेंसी सिग्नल को मजबूर करता है, लेकिन वोल्टेज शून्य से गुजरने पर चरण में वापस कूदकर इसे हर चक्र के अंत में ठीक करता है। यह स्लिप मोड के समान एक सिग्नल बनाता है, लेकिन पावर फैक्टर ग्रिड के करीब रहता है, और हर चक्र में खुद को रीसेट करता है। इसके अलावा, ज्ञात भार द्वारा सिग्नल को फ़िल्टर किए जाने की संभावना कम है। मुख्य नुकसान यह है कि प्रत्येक इन्वर्टर को चक्र पर एक ही बिंदु पर सिग्नल को वापस शून्य पर स्थानांतरित करने के लिए सहमत होना होगा, जैसे कि वोल्टेज शून्य पर वापस जाता है, अन्यथा अलग-अलग इनवर्टर सिग्नल को अलग-अलग दिशाओं में मजबूर कर देंगे और इसे फ़िल्टर कर देंगे।^[28] इस बुनियादी योजना में कई संभावित विविधताएँ हैं। फ़्रीक्वेंसी जंप संस्करण, जिसे ज़ेबरा विधि के रूप में भी जाना जाता है, एक निर्धारित पैटर्न में केवल विशिष्ट संख्या में चक्रों पर फ़ोर्सिंग सम्मिलित करता है। यह नाटकीय रूप से इस संभावना को कम कर देता है कि बाहरी सर्किट सिग्नल को फ़िल्टर कर सकते हैं। यह लाभ कई इनवर्टर के साथ गायब हो जाता है, जब तक कि पैटर्न को सिंक्रनाइज़ करने के किसी तरीके का उपयोग नहीं किया जाता है।^[29]

उपयोगिता-आधारित विधियाँ

विफलता की स्थिति में सिस्टम को ऑफ़लाइन करने के लिए उपयोगिता के पास विभिन्न प्रकार के तरीके भी उपलब्ध हैं।

मैन्युअल वियोग

अधिकांश छोटे जनरेटर कनेक्शनों के लिए एक यांत्रिक डिस्कनेक्ट स्विच की आवश्यकता होती है, इसलिए कम से कम उपयोगिता उन सभी को खींचने के लिए एक मरम्मत करने वाले को भेज सकती है। बहुत बड़े स्रोतों के लिए, कोई बस एक समर्पित टेलीफोन हॉटलाइन स्थापित कर सकता है जिसका उपयोग ऑपरेटर को जनरेटर को मैन्युअल रूप से बंद करने के लिए किया जा सकता है। किसी भी मामले में, प्रतिक्रिया समय मिनटों या घंटों के क्रम पर होने की संभावना है।

स्वचालित वियोग

ग्रिड के माध्यम से या द्वितीयक माध्यमों से भेजे गए सिग्नलों के उपयोग के माध्यम से मैन्युअल डिस्कनेक्शन को स्वचालित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सभी इनवर्टर में पावर लाइन वाहक संचार स्थापित किया जा सकता है, समय-समय पर उपयोगिता से सिग्नल की जांच की जा सकती है और या तो कमांड पर डिस्कनेक्ट किया जा सकता है, या यदि सिग्नल एक निश्चित समय के लिए गायब हो जाता है। ऐसी प्रणाली अत्यधिक विश्वसनीय होगी, लेकिन इसे लागू करना महंगा होगा।^[30]^[31]

स्थानांतरण-यात्रा विधि

चूंकि उपयोगिता को यथोचित आश्वासन दिया जा सकता है कि उनके पास गलती का पता लगाने के लिए हमेशा एक विधि होगी, चाहे वह स्वचालित हो या बस रिक्लोज़र को देख रही हो, उपयोगिता के लिए इस जानकारी का उपयोग करना और इसे लाइन के नीचे संचारित करना संभव है। इसका उपयोग जानबूझकर ग्रिड में रिक्लोज़र की एक श्रृंखला को खोलकर उचित रूप से सुसज्जित डीजी सिस्टम की ट्रिपिंग को मजबूर करने के लिए किया जा सकता है ताकि डीजी सिस्टम को इस तरह से अलग किया जा सके कि यह एनडीजेड से बाहर हो जाए। इस पद्धति के काम करने की गारंटी दी जा सकती है, लेकिन इसके लिए ग्रिड को स्वचालित रिक्लोजर सिस्टम से लैस करने की आवश्यकता होती है, और बाहरी संचार प्रणालियाँ जो सिग्नल की गारंटी देती हैं कि यह रिक्लोजर तक पहुंच जाएगी।^[32]

प्रतिबाधा सम्मिलन

एक संबंधित अवधारणा जानबूझकर ग्रिड के एक हिस्से को ऐसी स्थिति में मजबूर करना है जो गारंटी देगी कि डीजी सिस्टम डिस्कनेक्ट हो जाएंगे। यह ट्रांसफर-ट्रिप विधि के समान है, लेकिन नेटवर्क की टोपोलॉजी पर निर्भर होने के विपरीत, उपयोगिता के हेड-एंड पर सक्रिय सिस्टम का उपयोग करता है।

एक सरल उदाहरण संधारित्र का एक बड़ा बैंक है जिसे एक शाखा में जोड़ा जाता है, चार्ज किया जाता है और सामान्य रूप से एक स्विच द्वारा डिस्कनेक्ट किया जाता है। विफलता की स्थिति में, कैपेसिटर को थोड़े विलंब के बाद उपयोगिता द्वारा शाखा में स्विच कर दिया जाता है। इसे वितरण स्थल पर स्वचालित माध्यम से आसानी से पूरा किया जा सकता है। कैपेसिटर केवल एक संक्षिप्त अवधि के लिए करंट की आपूर्ति कर सकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि उनके द्वारा वितरित पल्स की शुरुआत या अंत इनवर्टर को ट्रिप करने के लिए पर्याप्त परिवर्तन का कारण बनेगी।^[33] ऐसा प्रतीत होता है कि द्वीप-विरोधी इस पद्धति के लिए कोई एनडीजेड नहीं है। इसका मुख्य नुकसान लागत है; कैपेसिटर बैंक को इतना बड़ा होना चाहिए कि वोल्टेज में परिवर्तन का पता लगाया जा सके, और यह शाखा पर लोड की मात्रा का एक कार्य है। सिद्धांत रूप में, बहुत बड़े बैंकों की आवश्यकता होगी, एक ऐसा व्यय जिसे उपयोगिता अनुकूल रूप से देखने की संभावना नहीं रखती है।^[34]

स्काडा

उपयोगिता बाजार में पहले से ही व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण (एससीएडीए) सिस्टम के उपयोग के माध्यम से द्वीप-विरोधी सुरक्षा में सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि SCADA प्रणाली किसी लाइन पर वोल्टेज का पता लगाती है जहां विफलता चल रही है तो अलार्म बज सकता है। यह एंटी-आइलैंडिंग सिस्टम को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन ऊपर उल्लिखित किसी भी सिस्टम को शीघ्रता से लागू करने की अनुमति दे सकता है।

संदर्भ

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ग्रन्थसूची

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मानक

IEEE 1547 मानक, इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम के साथ वितरित संसाधनों को इंटरकनेक्ट करने के लिए IEEE मानक
UL 1741 विषय-सूची, UL 1741: मानक वितरित ऊर्जा संसाधनों के साथ उपयोग के लिए इनवर्टर, कन्वर्टर, नियंत्रक और इंटरकनेक्शन सिस्टम उपकरण के लिए

अग्रिम पठन

"First-Ever Islanding Application of an Energy Storage System"

बाहरी संबंध

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