निर्बाध बिजली वितरण और ग्रिड की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए विद्युत सबस्टेशन ऑटोमेशन में कठोर इंजीनियरिंग मानकों की आवश्यकता होती है। इसलिए, कंट्रोल इंजीनियरों को सुपरवाइजरी कंट्रोल एंड डेटा एक्विज़िशन (SCADA) आर्किटेक्चर अत्यंत सटीकता के साथ डिज़ाइन करने चाहिए। बिजली सुरक्षा और सबस्टेशन ऑटोमेशन सिस्टम की कमीशनिंग के अपने 15 वर्षों में, मैंने देखा है कि SCADA का सावधानीपूर्वक डिज़ाइन ग्रिड की विनाशकारी विफलताओं को कैसे रोकता है। नीचे, मैं विश्वसनीय सबस्टेशन SCADA समाधान बनाने के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं की रूपरेखा प्रस्तुत करता हूँ।

उच्च-स्तरीय दायरा और परिचालन आवश्यकताएँ तय करना

सबस्टेशन ऑटोमेशन के लिए विफलता के एकल बिंदुओं के बिना 24/7 निरंतर संचालन आवश्यक है। इसलिए, कंट्रोल इंजीनियरों को उपलब्धता के सख्त लक्ष्यों और उपयोगकर्ता पहुँच के पदानुक्रम को ध्यान में रखते हुए परियोजना का व्यापक दायरा तय करना चाहिए। सॉफ़्टवेयर आर्किटेक्चर में उच्च गति से डेटा अधिग्रहण, सटीक अलार्म लॉगिंग और रीयल-टाइम इंटरलॉकिंग सत्यापन का समर्थन होना चाहिए। इसके अलावा, सॉफ़्टवेयर टैग की सटीक संख्या पहले से तय करने से कमीशनिंग के दौरान लाइसेंसिंग संबंधी बाधाओं से बचा जा सकता है।

फॉल्ट-टॉलरेंट रिडंडेंसी और नेटवर्क टोपोलॉजी की संरचना

विश्वसनीय सबस्टेशन ऑटोमेशन काफी हद तक रिडंडेंट सर्वर आर्किटेक्चर और फॉल्ट-टॉलरेंट नेटवर्क टोपोलॉजी पर निर्भर करता है। प्राथमिक नोड बंद हो जाने पर तत्काल फ़ेलओवर सुनिश्चित करने के लिए दोहरे SCADA सर्वरों को डेटा का निर्बाध समन्वयन करना चाहिए। इसके अलावा, इंजीनियर महत्वपूर्ण ट्रैफ़िक को अलग रखने के लिए रिडंडेंट ईथरनेट स्विच, वर्चुअल लोकल एरिया नेटवर्क (VLANs) और फ़ायरवॉल शामिल करते हैं। अपने फ़ील्ड प्रोजेक्ट्स में, मैं हमेशा स्विचयार्ड में भौतिक संचार टूटने से बचाने के लिए दोहरे नेटवर्क पथ लागू करने पर ज़ोर देता हूँ।

IEC 61850 प्रोटोकॉल और GOOSE मैसेजिंग का एकीकरण

आधुनिक सबस्टेशन उच्च गति वाली विद्युत सुरक्षा के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए संचार प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं। IEC 61850 मानक इंटेलिजेंट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस (IEDs) के बीच पीयर-टू-पीयर संचार सक्षम करके सबस्टेशन ऑटोमेशन में क्रांतिकारी बदलाव लाता है। विशेष रूप से, GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events) मैसेजिंग ब्रेकर, प्रोटेक्शन रिले और मर्जिंग यूनिट को मिलीसेकंड के भीतर ट्रिप सिग्नल का आदान-प्रदान करने देती है। इसलिए, संपूर्ण सिस्टम की निगरानी सुनिश्चित करने के लिए SCADA सॉफ़्टवेयर में इन उन्नत औद्योगिक संचार ड्राइवरों का मूल समर्थन होना चाहिए।

स्केलेबिलिटी और दक्षता के लिए टैग डेटाबेस को व्यवस्थित करना

विद्युत सबस्टेशन हज़ारों एनालॉग मापों, ब्रेकर स्थितियों और सुरक्षा अलार्म का प्रबंधन करते हैं। आधुनिक प्रोग्रामर डेटाबेस प्रबंधन को सुव्यवस्थित करने के लिए फ़्लैट डेटा पॉइंट के बजाय संरचित टैग का उपयोग करते हैं। मीटर, ट्रांसफ़ॉर्मर और सर्किट ब्रेकर के लिए पुनः उपयोग योग्य डिवाइस टेम्पलेट बनाकर इंजीनियर कॉन्फ़िगरेशन की त्रुटियाँ काफ़ी कम कर देते हैं। इसके अलावा, टैग क्षमता का 30 से 40 प्रतिशत अतिरिक्त रखना महँगे सॉफ़्टवेयर लाइसेंस अपग्रेड की ज़रूरत के बिना भविष्य में विस्तार की गुंजाइश सुनिश्चित करता है।

अलार्म की प्राथमिकता तय करना और इवेंट लॉगिंग का प्रबंधन

एक प्रभावी सबस्टेशन HMI को ग्रिड में बड़ी गड़बड़ियों के दौरान ऑपरेटरों को अलार्म से होने वाली थकान से बचाना चाहिए। इंजीनियरों को अलार्म को गंभीरता के आधार पर वर्गीकृत करना चाहिए और उनकी स्वीकृति के उपयुक्त व्यवहार तथा डेडबैंड तय करने चाहिए। इसके अलावा, हाई-स्पीड इवेंट लॉगिंग ब्रेकर ट्रिप या टैप-चेंजर की गतिविधियों जैसे सटीक परिचालन क्रम दर्ज करती है। चूँकि अत्यधिक इवेंट जनरेशन सिस्टम के प्रदर्शन को घटा सकता है, इसलिए प्रशासकों को पुरानी लॉग फ़ाइलों की स्वचालित संग्रहण व्यवस्था और समय-समय पर हटाने की प्रक्रिया कॉन्फ़िगर करनी चाहिए।

समय-सिंक्रनाइज़ेशन के ज़रिए सबस्टेशन की सटीकता सुनिश्चित करना

विद्युत बिजली प्रणालियों में क्रमिक खराबियों का विश्लेषण करते समय सटीक टाइम-स्टैम्पिंग अनिवार्य है। इसलिए, सबस्टेशन ऑटोमेशन सिस्टम NTP, SNTP और IEEE 1588 प्रिसिज़न टाइम प्रोटोकॉल जैसे सटीक समय-सिंक्रनाइज़ेशन प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं। एक मास्टर GPS क्लॉक प्लांट नेटवर्क में सभी IED, RTU और SCADA सर्वरों को लगातार सिंक्रनाइज़ समय सिग्नल प्रसारित करती है। यह एक मिलीसेकंड से कम का सिंक्रनाइज़ेशन इंजीनियरों को गड़बड़ी के बाद की जाँच के दौरान खराबी की घटनाओं का सटीक पुनर्निर्माण करने में सक्षम बनाता है।

एर्गोनॉमिक सबस्टेशन HMI स्क्रीन और फेसप्लेट डिज़ाइन करना

ऑपरेटर की दक्षता स्पष्ट और सहज मानव-मशीन इंटरफ़ेस (HMI) स्क्रीन डिज़ाइन पर बहुत अधिक निर्भर करती है। प्रोग्रामर बसबार, ट्रांसफ़ॉर्मर और ट्रांसमिशन लाइनों को सटीक रूप से दर्शाने वाले विस्तृत सिंगल-लाइन डायग्राम (SLD) तैयार करते हैं। मानकीकृत फेसप्लेट ऑपरेटरों को एकसमान नियंत्रण डायलॉग, अलार्म संकेतक और एनालॉग ट्रेंड व्यू देते हैं। इसके अलावा, अनिवार्य कमांड-पुष्टि चरण और भूमिका-आधारित पहुँच नियंत्रण उच्च-वोल्टेज उपकरणों पर गलती से स्विचिंग की कार्रवाइयों को रोकते हैं।

साइबर खतरों से महत्वपूर्ण OT नेटवर्क की सुरक्षा

परिचालन प्रौद्योगिकी (OT) साइबर सुरक्षा आधुनिक विद्युत ग्रिड के लिए सर्वोपरि चिंता का विषय है। इंजीनियर रिमोट इंजीनियरिंग पहुँच के लिए औद्योगिक फ़ायरवॉल और सुरक्षित VPN कनेक्शन का उपयोग करके IT और OT नेटवर्क को अलग-अलग खंडों में बाँटते हैं। इसके अलावा, अनावश्यक USB पोर्ट बंद करना, ऑपरेटिंग सिस्टम को सुरक्षित बनाना और संगत एंटीवायरस सॉफ़्टवेयर तैनात करना SCADA सर्वरों को दुर्भावनापूर्ण घुसपैठ से बचाता है। IEC 62351 जैसे कठोर मानकों का अनुपालन सबस्टेशन के बुनियादी ढाँचे में शुरू से अंत तक मज़बूत साइबर सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

फ़ैक्टरी और साइट स्वीकृति परीक्षणों का कठोरता से संचालन

अंतिम साइट हैंडओवर से पहले व्यापक परीक्षण से पूरे SCADA आर्किटेक्चर की पुष्टि होती है। फ़ैक्टरी स्वीकृति परीक्षण (FAT) के दौरान, इंजीनियर I/O संकेतों का अनुकरण करते हैं, संचार की अतिरेक व्यवस्था जाँचते हैं और समय-सिंक्रनाइज़ेशन की सटीकता सत्यापित करते हैं। इसके बाद, साइट स्वीकृति परीक्षण (SAT) वास्तविक परिचालन भार के तहत सक्रिय ट्रिप स्थितियों, इंटरलॉकिंग लॉजिक और हार्डवेयर के प्रतिक्रिया समय की पुष्टि करता है। विस्तृत अनुकरण से स्टार्टअप में होने वाली देरी काफी कम होती है और ग्राहक का भरोसा सुनिश्चित होता है।

व्यावहारिक समाधान परिदृश्य: सबस्टेशन की खराबी का स्वचालित पृथक्करण

एक 230kV पारेषण सबस्टेशन की कल्पना करें, जो एक बड़े औद्योगिक विनिर्माण क्षेत्र को बिजली की आपूर्ति करता है। बिजली गिरने से आने वाली ओवरहेड पारेषण लाइन में क्षणिक खराबी आ जाती है। सुरक्षा IED अतिधारा की स्थिति का पता लगाता है और IEC 61850 GOOSE संदेश के ज़रिए 10 मिलीसेकंड के भीतर प्राथमिक सर्किट ब्रेकर खोलने का तेज़ ट्रिप कमांड भेजता है। साथ ही, SCADA सिस्टम घटना का समय दर्ज करता है, दोष-धारा का डेटा लॉग करता है और श्रव्य अलार्म के ज़रिए ग्रिड ऑपरेटर को चेतावनी देता है। इसके बाद स्वचालन प्लेटफ़ॉर्म कुछ ही सेकंड में महत्वपूर्ण फीडरों की बिजली बहाल करने के लिए स्वचालित बस ट्रांसफर योजना शुरू करता है, जिससे संयंत्र को अनियोजित रूप से बंद होने से बचाया जाता है।

लेखक के बारे में

Sun Wei 15 वर्षों से अधिक के वैश्विक क्षेत्रीय अनुभव वाले वरिष्ठ औद्योगिक स्वचालन विशेषज्ञ हैं। उन्हें सबस्टेशन स्वचालन, विद्युत सुरक्षा रिले, SCADA सिस्टम डिज़ाइन और उच्च-वोल्टेज विद्युत नियंत्रण में विशेषज्ञता प्राप्त है। अपने पेशेवर करियर के दौरान, Sun ने एशिया और यूरोप में अनेक बड़े विद्युत पारेषण सबस्टेशनों और नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण परियोजनाओं के लिए नियंत्रण एवं सुरक्षा प्रणालियों का सफलतापूर्वक अभियांत्रिकीकरण और कमीशनिंग की है। वे प्रमाणित ग्रिड स्वचालन विशेषज्ञ हैं और अंतरराष्ट्रीय विद्युत अभियांत्रिकी पत्रिकाओं के लिए तकनीकी मानक दस्तावेज़ तैयार करने में नियमित योगदान देते हैं।