विद्युत निर्मिती केंद्रात विद्युत निर्मिती केली जाते, तेथे विद्युत दाब वाढवून पारेषण वाहिनीमार्फत औद्योगिक केंद्रे वा महानगरात उपकेंद्र स्थापून विद्युत पुरवठा केला जातो. त्या ठिकाणी विद्युत दाब कमी करण्यासाठी अवरोहित्र बसविले जातात.
प्रचालक (Operator) : पारंपरिक पद्धतीनुसार विद्युत उपकेंद्रात २४ तास प्रचालक नियुक्त केले जातात. उपकेंद्राची क्षमता, ग्रिडमधील त्या केंद्राचे महत्त्व यावरून प्रचालकांची श्रेणी व संख्या ठरवली जाते. ह्या प्रचालकाची अनेक कर्तव्ये असतात. प्रत्येक तासाला किंवा अर्ध्या तासाला उपकेंद्रात उपकरणावरील भार, व्होल्टता पातळी, वारंवारता, परिवर्तित्राचे तापमान इत्यादींची नोंद घेणे, काही घटना (जसे एखादे उपकरण बंद पडणे) त्याची वेळेसह नोंदणी करणे. भार प्रेषण केंद्राकडून आलेल्या आदेशांप्रमाणे कार्यवाही करणे आणि त्यांना ठराविक काळाने अहवाल देणे. प्रणालीच्या सद्यस्थितीनुसार उपकेंद्रातील उपकरणे चालू / बंद करणे. याशिवाय उपकेंद्रातील उपकरणाची देखभाल करणे.
ह्या प्रचलित पद्धतीत काही त्रुटी आहेत. ठराविक वेळेने नोंदणी करण्याच्या कृतीत तोच-तो-पणा आल्याने प्रचालकाच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो. तसेच या कामात व्यग्र राहिल्याने उपकरणाच्या देखभालीसाठी पुरेसे लक्ष देता येत नाही. विशिष्ट घटनेची नोंद करताना प्रचालकाने नोंदलेली वेळ आणि प्रमाण (जीपीएस मधील) वेळ यात फरक असू शकतो. उपकेंद्रात काही मिलिसेकंदांच्या फरकाने घटना घडल्या असताना मानवी आकलनशक्तीने त्यातील क्रमवारी लावणे अवघड जाते. उपकेंद्रात काही अचानक घटना घडली असताना सदर घटनेपूर्वीची एखाद्या मिनिटाच्या परिस्थितीची विदा (data) उपलब्ध नसल्यास होऊन गेलेल्या घटनांचे विश्लेषण किंवा कारणमीमांसा करण्यात अडचणी येतात.
या सर्व बाबी ध्यानात घेऊन १९७० च्या दशकात उपकेंद्रात संगणकाचा वापर करण्याबाबत विचार सुरू झाला. निरनिराळ्या कंपन्यांनी संगणक आणि त्याची अन्य साधने (Devices) वापरून उपकेंद्र स्वयंचलन (Substation Automation) यंत्रणा विकसित केल्या. ह्या यंत्रणांमध्ये वापरलेली साधने परस्परांना संदेश व विदा पाठवीत असतात. त्याच्या रचनेस करार-मसुदा (Protocol) म्हणतात. प्रत्येक कंपनीचे स्वतंत्र करार-मसुदा असल्याने यंत्रणेतील एका कंपनीचे साधन दुसऱ्या कंपनीच्या साधनाशी विदाची देवाणघेवाण करू शकत नव्हते. आयइसी (International Electrotechnical Commission – IEC) यांनी १९९५ मध्ये आंतरराष्ट्रीय ६० तज्ञांच्या तीन समित्या स्थापन केल्या आणि त्यांच्या अहवालावरून २००२-०३ साली आयइसी ६१८५० (IEC 61850) हे आंतरराष्ट्रीय मानक अस्तित्वात आले. ह्या मानकातील तरतुदीप्रमाणे भिन्न कंपन्यांची साधने परस्परांत विदाची देवाणघेवाण करू शकतात.
सध्या प्रचलित असलेल्या उपकेंद्र स्वयंचलन यंत्रणेची संकल्पनात्मक आकृती सोबत दिली आहे.
कार्यप्रणाली : या पद्धतीमध्ये तीन स्तरांचा विचार होतो. (१) प्रक्रिया स्तर – उपकेंद्रातील उपकरणे (२) शाखा स्तर / बे स्तर (bay level) – उपकेंद्रातील आवार, (३) केंद्र स्तर – उपकेंद्र नियंत्रण कक्ष. या प्रत्येक स्तरावर काही साधने ठेवली जातात. उपकेंद्राच्या प्रांगणात प्रत्येक वाहिनी (Feeder) किंवा परिवर्तित्राच्या (Transformer) नियंत्रण व रक्षण (Control & Protection) कार्यासाठी काही उपकरणे असतात. त्या क्षेत्रास ‘बे (शाखा स्तर)’ (Bay) म्हटले जाते. उपकेंद्र स्वयंचलन प्रणालीत प्रत्येक शाखा स्तरामध्ये एक कक्षिका (Cubicle) उभारली जाते. त्या कक्षिकेमध्ये शाखा नियंत्रण कक्ष (BCU, Bay Control Unit), नियंत्रण व रक्षण फलक (Panel) बसविले जातात. नियंत्रण व रक्षण कार्य प्रगत इलेक्ट्रॉनिक यंत्रामार्फत (IED, Intelligent Electronic Device) केले जाते. शाखा स्तरामधील धारा परिवर्तित्र (Current Transformer) , व्होल्टता परिवर्तित्र (Voltage Transformer), परिपथ वियोजक (Circuit Breaker), परिवर्तित्र इत्यादी उपकरणांपासून कक्षिकेपर्यंत तांब्याची नियंत्रण केबल टाकली जाते, त्याद्वारे सदर उपकरणाची विदा प्रगत इलेक्ट्रॉनिक यंत्राला उपलब्ध होते. प्रगत इलेक्ट्रॉनिक यंत्राकडे येणारी विदा ही विद्युत स्वरूपात असते तर त्यातून बाहेर जाणारे संदेश / विदा ही प्रकाशकीय (optical) स्वरूपात असते. प्रत्येक शाखा स्तराच्या कक्षिका ह्या प्रकाशकीय तंतू केबलने (fiber optic cable) जोडून त्यांचे स्थानिक क्षेत्रजालक (LAN, Local Area Network) तयार केले जाते. त्याच स्थानिक क्षेत्रजालकाने नियंत्रण कक्षातील संगणक यंत्रणेस विदाची देवाणघेवाण आयइसी ६१८५० करार-मसुद्यानुसार (protocol) होते. प्रत्येक शाखा स्तराचे प्रगत इलेक्ट्रॉनिक यंत्र परस्परांत विदा देऊ-घेऊ शकतात. नियंत्रण कक्षात उपकेंद्राची विदा मानव-यंत्र आंतरपृष्ठ (MHI, Human Machine Interface) माध्यमातून प्रचालकांस मिळू शकते. नियंत्रण कक्षातील संगणकास जीपीएस यंत्रणा जोडलेली असल्याने मिलिसेकंदापर्यंत प्रमाण वेळ उपलब्ध होते. उपकेंद्रासंबंधित मीटर वाचन (meter reading) तसेच घडलेल्या घटना (उपकरण चालू / बंद केले, काही बिघाड झाला इ.) वेळेसह स्वयंचलन पद्धतीने नोंदल्या जातात. तसेच ह्या विदा दूरस्थ केंद्रासही स्वयंचलन पद्धतीने पाठविल्या जातात. मुद्रकाच्या साहाय्याने आवश्यक गोष्टींची छपाई करणे शक्य होते. अशा तऱ्हेने केंद्र स्तरावर आणि दूरस्थ केंद्रात विदा उपलब्ध होते अथवा साठवली जाते. उपकेंद्रातील झालेले बदल विदासंचामध्ये (Database) अभियंता कार्यस्थानकामार्फत (workstation) अंमलात आणता येतात.
स्वयंचलन पद्धतीत केंद्र स्तरावरून उपकरणाचे नियंत्रण – जसे परिपथ वियोजक चालू / बंद करणे, परिवर्तित्र शाखन परिकर्म (Transformer Tap changer operation) – करता येते. केंद्र स्तरावरून संबंधित शाखा स्तराच्या प्रगत इलेक्ट्रॉनिक यंत्रामार्फत कार्यवाही केली जाते. प्रत्यक्ष कार्यवाही करण्यापूर्वी परीक्षण स्तरावर (test mode) कार्यवाही निर्दोष होऊ शकेल की नाही याची चाचणी घेता येते. चाचणी यशस्वी झाल्यावर प्रत्यक्ष कार्यवाही केली जाते. या पद्धतीमुळे कर्मचारीविरहित उपकेंद्र प्रचालन शक्य होते. नवी दिल्लीतील विद्युतशक्‍ती ग्रिडचे (power grid) महाराणीबाग येथील उपकेंद्राचे प्रचालन बल्लभगड आणि प्रादेशिक केंद्र नवी दिल्ली यांपैकी कोणत्याही एका केंद्रावरून करणे शक्य आहे.
उपयुक्तता : उपकेंद्र स्वयंचलन यंत्रणेचे बरेच फायदे आहेत. मानवी प्रयत्न न करता सद्यकालीन विदा उपलब्ध होते. ती विदा तक्ता, आकृती किंवा आलेख स्वरूपात पाहता येते. त्यात एखादा प्राचल (Parameter) फार जास्त किंवा कमी असेल तर संगणकाच्या पडद्यावर ती विदा स्फुल्लिंग (flashing) पद्धतीने किंवा भिन्न रंगात दाखवून प्रचालकाचे लक्ष वेधून घेता येते. प्रचालन स्थनिक पातळीवरून किंवा दूरस्थ केंद्रावरून करता येते. पारंपरिक पद्धतीनुसार नियंत्रण व रक्षण फलक हे नियंत्रण कक्षात बसविले जातात, स्वयंचलन यंत्रणेत ते शाखा स्तरामध्ये एक कक्षिकेत बसविले जातात त्यामुळे नियंत्रण कक्षाचा आकार लहान होतो. तांब्याच्या केबलची लांबी कमी होते. केबल चरचा (Cable Trench) आकार छोटा झाल्याने पर्यायाने त्याचा खर्च कमी होतो. मनुष्यबळाची मोठ्या प्रमाणात बचत होते. या कारणांनी नवीन उपकेंद्रात उपकेंद्र स्वयंचलन यंत्रणेची तरतूद केली जाते.
संदर्भ :
- Gupta, R.P. Substation Automation using IEC-61850, National Power System Conference NPSC, 2004.
- International Electrotechnical Commission, IEC 61850 set of Reports and Standards on Communication network & Systems in Substations, Switzerland, Geneva.
- Yi Yang (Editor), Yubo Yuan (Editor), (Book) IEC 61850 – Based Smart Substations Academic Press, June 2019.
समीक्षक – एस. डी. गोखले
