UNS 0868 विद्युत आपूर्ति इकाई ABB UNITROL® F श्रृंखला उत्तेजना प्रणालियों के भीतर बिजली आपूर्ति और प्रबंधन के लिए जिम्मेदार मुख्य घटक के रूप में कार्य करती है, जिसे संपूर्ण नियंत्रण प्रणाली का 'हृदय' माना जाता है। इसका प्राथमिक डिज़ाइन उद्देश्य उत्तेजना प्रणाली के नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अत्यधिक विश्वसनीय, अनावश्यक और स्थिर डीसी ऑपरेटिंग पावर प्रदान करना है। यह स्टार्ट-अप, शटडाउन और यहां तक कि ग्रिड दोष जैसी क्षणिक घटनाओं सहित विभिन्न जनरेटर परिचालन स्थितियों के तहत सभी विनियमन, नियंत्रण और सुरक्षा कार्यों के निरंतर और निर्बाध संचालन को सुनिश्चित करता है।
उत्तेजना प्रणाली के भीतर, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे SDCS-CON-2 नियंत्रण बोर्ड, UNS 1860 सिग्नल प्रोसेसिंग डिवाइस, UNS 0863 I/O इंटरफ़ेस, आदि) को स्वच्छ, स्थिर DC वोल्टेज की आवश्यकता होती है। हालाँकि, औद्योगिक सेटिंग्स (जैसे स्टेशन बैटरी और सहायक एसी पावर) में उपलब्ध बिजली स्रोतों का वोल्टेज स्तर और गुणवत्ता अक्सर इन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती है। UNS 0868 को विशेष रूप से इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो बिजली अनुकूलन, अतिरेक स्विचिंग और विद्युत अलगाव की महत्वपूर्ण भूमिकाओं को पूरा करता है। इसका मुख्य डिज़ाइन दर्शन उपलब्धता और सुरक्षा पर केंद्रित है। दोहरे पावर इनपुट और एन+1 रिडंडेंसी अवधारणा को शामिल करके, यह एकल पावर स्रोत की विफलता को उत्तेजना नियंत्रण प्रणाली को पूरी तरह से बंद होने से रोकता है, जिससे जनरेटर और पावर ग्रिड की सुरक्षा होती है।
यह इकाई उत्तेजना कैबिनेट के भीतर स्थापित एक स्टैंडअलोन 'बोर्ड-माउंटेड' डिवाइस है, जो मानक टर्मिनल ब्लॉकों के माध्यम से बाहरी बैटरी, एसी पावर स्रोतों और आंतरिक भार से जुड़ा हुआ है।
2. मुख्य विशेषताएं
यूएनएस 0868 के कार्य व्यापक रूप से बिजली रूपांतरण, वितरण और प्रबंधन पर केंद्रित हैं, जो विशेष रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होते हैं:
2.1. दोहरी निरर्थक पावर इनपुट
इनपुट चैनल: दो स्वतंत्र पावर इनपुट चैनल प्रदान करता है।
डीसी इनपुट: पावर स्टेशन के बैटरी बैंक से जुड़ता है। यह सिस्टम के लिए प्राथमिक और सबसे विश्वसनीय शक्ति स्रोत है।
एसी इनपुट: उत्तेजना ट्रांसफार्मर या संयंत्र सहायक एसी बिजली आपूर्ति के द्वितीयक पक्ष से जुड़ता है। यह स्रोत बैटरी के बैकअप या पूरक के रूप में कार्य करता है।
स्वचालित निर्बाध स्विचिंग: दो इनपुट डायोड के माध्यम से आंतरिक रूप से अलग हो जाते हैं। जब तक बिजली स्रोतों में से कोई भी सामान्य है, यूनिट के आउटपुट को बनाए रखने की गारंटी है, जिससे वास्तविक निर्बाध स्विचिंग सक्षम हो जाती है और विफलता के एक भी बिंदु को समाप्त कर दिया जाता है।
2.2. एकाधिक स्थिर डीसी वोल्टेज आउटपुट
UNS 0868 सिस्टम के विभिन्न हिस्सों को बिजली देने के लिए विभिन्न विशेषताओं के साथ दो स्वतंत्र डीसी आउटपुट उत्पन्न करता है:
240 वीडीसी मुख्य आउटपुट: यह आउटपुट विशेष रूप से मुख्य UNITROL® F इकाई के अंदर स्थापित SDCS-POW-4 बिजली आपूर्ति बोर्ड के लिए डिज़ाइन किया गया है। POW-4 बोर्ड, बदले में, नियंत्रण प्रणाली के लिए आवश्यक विभिन्न निम्न-स्तरीय DC वोल्टेज उत्पन्न करता है (उदाहरण के लिए, ±15V, +5V, +24V)। यह आउटपुट नियंत्रण तर्क और सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए अंतिम ऊर्जा स्रोत है।
24 वीडीसी सहायक आउटपुट: यह एक गैल्वेनिक रूप से पृथक 24V डीसी वोल्टेज है, जिसका उपयोग विशेष रूप से किया जाता है:
पूछताछ वोल्टेज: UNS 0863 I/O इंटरफ़ेस पर 16 डिजिटल इनपुट सर्किट के लिए सामान्य क्षमता प्रदान करता है।
सामान्य प्रयोजन आपूर्ति: अन्य 24V उपभोक्ताओं को शक्ति प्रदान करती है, जैसे ट्रांसड्यूसर, बस कप्लर्स इत्यादि।
2.3. व्यापक विद्युत निगरानी और स्थिति संकेत
इनपुट वोल्टेज मॉनिटरिंग: यूनिट लगातार डीसी और एसी इनपुट वोल्टेज दोनों की स्थिति की निगरानी करती है।
विफल सिग्नल आउटपुट: जब कोई भी इनपुट वोल्टेज विफल हो जाता है, तो इकाई रिले फॉल्ट संपर्क (FAIL सिग्नल) के माध्यम से एक अलार्म सिग्नल प्रदान करती है। यह सिग्नल पर्यवेक्षी नियंत्रण प्रणाली द्वारा परिचालन कर्मचारियों को बिजली की स्थिति के बारे में सचेत करने के लिए प्राप्त किया जा सकता है।
एलईडी स्थिति संकेत: फ्रंट पैनल पर एसी ऑन और डीसी ऑन एलईडी संकेतक दो इनपुट पावर स्रोतों की उपस्थिति स्थिति का एक दृश्य प्रदर्शन प्रदान करते हैं।
2.4. समानांतर निरर्थक संचालन के लिए समर्थन
24V आउटपुट समानांतर: दोहरे चैनल (एएफटी) उत्तेजना प्रणालियों में, दो यूएनएस 0868 इकाइयों के 24V डीसी आउटपुट को समानांतर में कनेक्ट करने की अनुमति है। इकाई इस उद्देश्य के लिए डिकॉउलिंग डायोड को शामिल करती है और समर्पित समानांतर टर्मिनल (6/7 और 8/9) प्रदान करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि यदि एक बिजली इकाई पूरी तरह से विफल हो जाती है, तो दूसरी बिजली आपूर्ति स्तर पर एन + 1 अतिरेक प्राप्त करते हुए, पूरे 24V लोड को सहजता से ले सकती है।
2.5. होल्ड-अप और बफरिंग
बाहरी कैपेसिटर इंटरफ़ेस: 240V डीसी आउटपुट को बाहरी कैपेसिटर को जोड़ने के लिए टर्मिनलों (18/20) के साथ डिज़ाइन किया गया है। यह कैपेसिटर में संग्रहीत ऊर्जा को डीसी इनपुट पावर के संक्षिप्त रुकावटों (उदाहरण के लिए, मिलीसेकंड से सैकड़ों मिलीसेकंड) के दौरान 240V डीसी आउटपुट को बनाए रखने की अनुमति देता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि तात्कालिक पावर डिप्स के कारण नियंत्रण प्रणाली रीसेट या खराब नहीं होती है। इसकी धारण क्षमता 2.2 mF/s के रूप में मापी गई है, और सिस्टम के आवश्यक होल्ड-अप समय के आधार पर कैपेसिटर मान का चयन किया जा सकता है।
3. कार्य सिद्धांत और सिग्नल प्रोसेसिंग तंत्र
UNS 0868 के आंतरिक संचालन में बिजली रूपांतरण और नियंत्रण की एक परिष्कृत प्रक्रिया शामिल है। निम्नलिखित अनुभाग इनपुट से आउटपुट तक इसके संपूर्ण कार्य सिद्धांत पर प्रकाश डालते हैं।
3.1. दोहरी इनपुट प्रोसेसिंग और रिडंडेंसी स्विचिंग तंत्र
एक। इनपुट रिसेप्शन और रेंज अनुकूलन:
UNS 0868 विभिन्न वैश्विक पावर स्टेशन मानकों को समायोजित करने के लिए दो संस्करणों में आता है:
संस्करण 1: 24/48 वीडीसी सिस्टम और 34 वीएसी सिस्टम के लिए।
संस्करण 2: 110/250 वीडीसी सिस्टम और 170 वीएसी सिस्टम के लिए।
आंतरिक सर्किटरी, विशेष रूप से फ्रंट-एंड कनवर्टर, को इसके संस्करण के लिए निर्दिष्ट विस्तृत इनपुट वोल्टेज रेंज के लिए स्वचालित रूप से अनुकूलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
बी। डायोड डिकॉउलिंग और 'OR' तर्क:
यह अतिरेक कार्यान्वयन का मूल है। डीसी इनपुट और एसी इनपुट को बाद के स्विचिंग कनवर्टर में प्रवेश करने से पहले संयोजित किया जाता है , प्रत्येक अपने समर्पित डायोड के माध्यम से। ये दो डायोड एक सरल 'OR' लॉजिक गेट बनाते हैं:
यदि डीसी इनपुट सामान्य है, तो डीसी की ओर से करंट प्रवाहित होता है।
यदि डीसी इनपुट खो गया है लेकिन एसी इनपुट सामान्य है, तो एसी की ओर से करंट प्रवाहित होता है।
डायोड करंट को एक स्रोत से दूसरे दोषपूर्ण स्रोत में वापस बहने से रोकते हैं, जिससे सही विद्युत अलगाव और गैर-परिसंचारी वर्तमान स्विचिंग प्राप्त होती है। यह प्रक्रिया पूरी तरह से हार्डवेयर में कार्यान्वित की जाती है, बेहद तेज़ (माइक्रोसेकंड) है, और इसमें स्विचिंग में कोई देरी नहीं होती है।
3.2. डीसी-डीसी बूस्ट रूपांतरण सिद्धांत
एक। उच्च-आवृत्ति स्विचिंग रूपांतरण:
भले ही ऊर्जा डीसी या एसी इनपुट से आती है (एसी को पहले डीसी में सुधारा जाता है), संयुक्त डीसी पावर का सीधे उपयोग नहीं किया जाता है। इसे उच्च-आवृत्ति स्विचिंग डीसी-डीसी बूस्ट कनवर्टर में डाला जाता है। इस कनवर्टर का मूल एक उच्च गति स्विचिंग ट्रांजिस्टर (उदाहरण के लिए, MOSFET) है जो उच्च आवृत्ति (आमतौर पर दसियों से सैकड़ों kHz) पर बार-बार चालू और बंद होता है।
बी। ऊर्जा भंडारण और रिलीज:
जब स्विच चालू होता है, तो ऊर्जा एक प्रारंभ करनेवाला में संग्रहीत होती है। जब स्विच बंद हो जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला, अपने वर्तमान को बनाए रखने के लिए, एक काउंटर-इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है। यह वोल्टेज इनपुट वोल्टेज में जुड़ जाता है, जिससे इनपुट वोल्टेज से अधिक पल्स उत्पन्न होता है।
सी। सुधार और फ़िल्टरिंग:
यह उच्च-आवृत्ति, उच्च-वोल्टेज पल्स एक उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर (अलगाव प्रदान करता है) और एक रेक्टिफायर डायोड से गुजरता है, और फिर आउटपुट कैपेसिटर द्वारा सुचारू किया जाता है, अंततः एक स्थिर 240 वीडीसी आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करता है। एक सटीक फीडबैक नियंत्रण लूप (पीडब्लूएम मॉड्यूलेशन) सुनिश्चित करता है कि आउटपुट वोल्टेज 240V ±10% पर स्थिर रहता है, भले ही अनुमत इनपुट वोल्टेज सीमा के भीतर उतार-चढ़ाव हो।
3.3. 24V पृथक आउटपुट जनरेशन सिद्धांत
24V आउटपुट उत्पन्न करने के लिए 240V DC बस वोल्टेज को आगे संसाधित किया जाता है। इस प्रक्रिया को आम तौर पर एक अन्य, स्वतंत्र डीसी-डीसी कनवर्टर द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसका कोर भी एक उच्च-आवृत्ति स्विचिंग सर्किट है।
गैल्वेनिक अलगाव: इस कनवर्टर में उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर पृथक है, जिसका अर्थ है कि इसका प्राथमिक (240V पक्ष) और द्वितीयक (24V पक्ष) विद्युत रूप से पूरी तरह से अलग हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह नियंत्रण सर्किट (24V साइड) और मुख्य पावर सर्किट (240V साइड) के बीच विद्युत कनेक्शन को तोड़ता है, जिससे ग्राउंड संभावित अंतर के कारण होने वाली समस्याओं को रोककर सिस्टम की शोर प्रतिरक्षा और सुरक्षा में काफी वृद्धि होती है।
विनियमन और वर्तमान सीमा: इस सर्किट में स्थिर 24V आउटपुट सुनिश्चित करने के लिए वोल्टेज विनियमन की भी सुविधा है। इसके अलावा, इसे शॉर्ट-सर्किट प्रूफ बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका अर्थ है कि भले ही आउटपुट टर्मिनल गलती से शॉर्ट-सर्किट हो जाएं, सर्किट करंट-लिमिटिंग मोड में प्रवेश करेगा या बंद हो जाएगा, खराबी दूर होने के बाद यूनिट को नुकसान पहुंचाए बिना स्वचालित रूप से ठीक हो जाएगा।
3.4. मॉनिटरिंग सर्किट कार्य सिद्धांत
एक। वोल्टेज सेंसिंग:
यूनिट में वोल्टेज तुलनित्र सर्किट होते हैं जो लगातार डीसी और एसी इनपुट वोल्टेज का नमूना लेते हैं।
बी। तर्क निर्णय और सिग्नल आउटपुट:
स्थिति एलईडी: जब नमूना वोल्टेज एक निश्चित निर्धारित सीमा से अधिक हो जाता है, तो तुलनित्र रोशन करने के लिए संबंधित एसी ऑन या डीसी ऑन एलईडी को चलाता है।
फ़ेल सिग्नल: मॉनिटरिंग लॉजिक को इस तरह डिज़ाइन किया गया है कि: फ़ेल सिग्नल तभी सक्रिय होता है (संपर्क खुलता है) जब दोनों इनपुट वोल्टेज एक साथ विफल हो जाते हैं। यदि केवल एक इनपुट विफल हो जाता है, तो FAIL सिग्नल सक्रिय नहीं होता है क्योंकि दूसरा अभी भी संचालन बनाए रख सकता है। यह अनावश्यक झूठे अलार्म से बचता है। FAIL सिग्नल एक रिले संपर्क आउटपुट द्वारा प्रदान किया जाता है, जो एक निष्क्रिय, संभावित-मुक्त और पृथक दोष संकेत विधि की पेशकश करता है जिसे किसी भी बाहरी निगरानी प्रणाली से सुरक्षित रूप से जोड़ा जा सकता है।
3.5. सुरक्षा तंत्र
इनपुट फ़्यूज़: इकाई आंतरिक रूप से एसी और डीसी दोनों इनपुट पक्षों पर फ़्यूज़ (एफ1, एफ2) को शामिल करती है। ये गंभीर आंतरिक खराबी (उदाहरण के लिए, स्विचिंग ट्रांजिस्टर शॉर्ट-सर्किट) की स्थिति में बिजली स्रोत को तुरंत डिस्कनेक्ट करने, खराबी को बढ़ने से रोकने और अपस्ट्रीम बैटरी और वितरण प्रणाली की सुरक्षा करने का काम करते हैं।
अंडरवोल्टेज लॉकआउट: 'बी' संस्करण में, यूनिट में एक अंडरवोल्टेज लॉकआउट फ़ंक्शन होता है। यह इनपुट वोल्टेज बहुत कम होने पर कनवर्टर को शुरू करने या संचालित होने से रोकता है, असामान्य वोल्टेज स्थितियों के तहत संचालन से संभावित क्षति को रोकता है।
4. सिस्टम एकीकरण और कॉन्फ़िगरेशन
4.1. विद्युत कनेक्शन
इनपुट टर्मिनल:
टर्मिनल 1(एल), 2(एन): एसी इनपुट से कनेक्ट करें।
टर्मिनल 4(-), 5(+): डीसी इनपुट से कनेक्ट करें (ध्रुवीयता का निरीक्षण करें)।
आउटपुट टर्मिनल:
टर्मिनल 17(+), 19(-): POW-4 बिजली आपूर्ति बोर्ड को आउटपुट 240 VDC।
टर्मिनल 6(+), 8(-): आउटपुट 24 वीडीसी पूछताछ वोल्टेज।
टर्मिनल 7, 9: 24V आउटपुट को समानांतर करने के लिए उपयोग किया जाता है।
सिग्नल टर्मिनल:
4.2. उत्तेजना प्रणाली के भीतर अनुप्रयोग वास्तुकला
एक विशिष्ट UNITROL® F प्रणाली में, UNS 0868 का 240V DC आउटपुट मुख्य नियंत्रण इकाई के अंदर SDCS-POW-4 बिजली आपूर्ति बोर्ड के इनपुट से सीधे जुड़ा होता है। POW-4 बोर्ड तब SDCS-CON-2 नियंत्रण बोर्ड, UNS 1860 सिग्नल प्रोसेसिंग डिवाइस आदि को फ्लैट केबल के माध्यम से विभिन्न स्तर के ऑपरेटिंग वोल्टेज प्रदान करता है। 24V DC आउटपुट अपने डिजिटल इनपुट और आंतरिक रिले को पावर देने के लिए UNS 0863 I/O इंटरफ़ेस से जुड़ा होता है।
4.3. कमीशनिंग और फ़ंक्शन जांच
संस्करण की पुष्टि: सबसे पहले, पुष्टि करें कि UNS 0868 संस्करण (V1 या V2) साइट की बैटरी और सहायक एसी वोल्टेज से मेल खाता है।
पावर-ऑन जांच: पावर लगाने के बाद, देखें कि एसी ऑन और डीसी ऑन एलईडी संकेतक रोशन होते हैं या नहीं।
वोल्टेज माप: 240V डीसी आउटपुट (टर्मिनल 17/19) और 24V डीसी आउटपुट (टर्मिनल 6/8) को मापने के लिए मल्टीमीटर का उपयोग करें; वोल्टेज अनुमत सहनशीलता के भीतर होना चाहिए।
दोष सिमुलेशन: एक इनपुट पावर स्रोत को डिस्कनेक्ट करें और देखें कि क्या दूसरा आउटपुट को निर्बाध रूप से बनाए रख सकता है, और FAIL सिग्नल की स्थिति को सत्यापित करें।
5. अनुप्रयोग परिदृश्य
UNS 0868 को उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता वाले औद्योगिक वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है:
पावर प्लांट उत्तेजना प्रणाली: विभिन्न प्रकार के बिजली संयंत्रों (थर्मल, हाइड्रो, परमाणु, गैस टरबाइन, आदि) में UNITROL® F उत्तेजना कैबिनेट।
महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियाएँ: बड़े सिंक्रोनस मोटर्स द्वारा संचालित महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ, जैसे कि रासायनिक संयंत्र, संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण और धातु विज्ञान में।
समुद्री विद्युत प्रणालियाँ: समुद्री जनरेटर के लिए उत्तेजना नियंत्रण।
किसी भी नियंत्रण प्रणाली को उच्च उपलब्धता और अनावश्यक बिजली आपूर्ति आश्वासन की आवश्यकता होती है।
