Electric power quality
विद्युत ऊर्जा की गुणवत्ता वह डिग्री है जिसमें विद्युत आपूर्ति प्रणाली का वोल्टेज, आवृत्ति और तरंग रूप स्थापित विनिर्देशों के अनुरूप होता है। अच्छी बिजली की गुणवत्ता को एक स्थिर आपूर्ति वोल्टेज के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो निर्धारित सीमा के भीतर रहता है, स्थिर एसी आवृत्ति रेटेड मूल्य के करीब होती है, और चिकनी वोल्टेज वक्र तरंग (जो एक साइन तरंग जैसा दिखता है)। सामान्य तौर पर, बिजली की गुणवत्ता को बिजली के आउटलेट से निकलने वाली चीज़ों और उसमें लगे भार के बीच संगतता के रूप में मानना उपयोगी है। इस शब्द का उपयोग विद्युत शक्ति का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो विद्युत भार को चलाती है और भार की ठीक से कार्य करने की क्षमता है। उचित बिजली के बिना, एक विद्युत उपकरण (या भार) खराब हो सकता है, समय से पहले विफल हो सकता है या बिल्कुल भी काम नहीं कर सकता है। ऐसे कई तरीके हैं जिनसे बिजली खराब गुणवत्ता की हो सकती है, और इस तरह की खराब गुणवत्ता वाली बिजली के कई और कारण हो सकते हैं। विद्युत ऊर्जा उद्योग में बिजली उत्पादन (एसी पावर), विद्युत ऊर्जा संचरण और अंततः विद्युत ऊर्जा के अंतिम उपयोगकर्ता के परिसर में स्थित बिजली मीटर में विद्युत ऊर्जा वितरण शामिल है। बिजली तब अंतिम उपयोगकर्ता की तार प्रणाली के माध्यम से तब तक चलती है जब तक कि यह भार तक नहीं पहुंच जाती। मौसम, उत्पादन, मांग और अन्य कारकों में भिन्नताओं के साथ विद्युत ऊर्जा को उत्पादन के बिंदु से खपत के बिंदु तक ले जाने के लिए प्रणाली की जटिलता आपूर्ति की गुणवत्ता से समझौता करने के लिए कई अवसर प्रदान करती है। जबकि "बिजली की गुणवत्ता" कई लोगों के लिए एक सुविधाजनक शब्द है, यह वोल्टेज की गुणवत्ता है-बिजली या विद्युत प्रवाह के बजाय-जो वास्तव में इस शब्द द्वारा वर्णित है। शक्ति केवल ऊर्जा का प्रवाह है, और एक भार द्वारा मांगी गई धारा काफी हद तक अनियंत्रित है। परिचय विद्युत शक्ति की गुणवत्ता को मापदंडों के मूल्यों के एक समूह के रूप में वर्णित किया जा सकता है, जैसे किः सेवा की निरंतरता (चाहे विद्युत शक्ति वोल्टेज ड्रॉप के अधीन हो या एक सीमा स्तर से नीचे या ऊपर अधिक हो जिससे ब्लैकआउट या ब्राउनआउट हो) वोल्टेज परिमाण में भिन्नता (नीचे देखें) अस्थायी वोल्टेज और धाराएं एसी शक्ति के लिए तरंगों में हार्मोनिक सामग्री अक्सर बिजली की गुणवत्ता को एक संगतता समस्या के रूप में सोचने के लिए उपयोगी होती हैः क्या ग्रिड से जुड़े उपकरण ग्रिड पर होने वाली घटनाओं के अनुकूल हैं, और क्या ग्रिड द्वारा वितरित शक्ति, घटनाओं सहित, जुड़े हुए उपकरणों के साथ संगत है? संगतता समस्याओं के हमेशा कम से कम दो समाधान होते हैंः इस मामले में, या तो बिजली को साफ करें, या उपकरण को अधिक लचीला बनाएं। वोल्टेज भिन्नताओं के लिए डेटा-प्रसंस्करण उपकरण की सहिष्णुता अक्सर सीबीईएमए वक्र द्वारा विशेषता है, जो वोल्टेज भिन्नताओं की अवधि और परिमाण देता है जिसे सहन किया जा सकता है। आदर्श रूप से, एसी वोल्टेज की आपूर्ति एक उपयोगिता द्वारा साइनसॉइडल के रूप में की जाती है जिसमें सभी आवृत्तियों पर शून्य ओम की प्रतिबाधा के साथ राष्ट्रीय मानकों (मुख्य के मामले में) या प्रणाली विनिर्देशों (मुख्य से सीधे जुड़े बिजली फ़ीड के मामले में) द्वारा दी गई आयाम और आवृत्ति होती है। विचलन कोई भी वास्तविक जीवन का ऊर्जा स्रोत आदर्श नहीं है और आम तौर पर कम से कम निम्नलिखित तरीकों से विचलन कर सकता हैः शिखर या मूल माध्य वर्ग (आर. एम. एस.) वोल्टेज में वोल्टेज परिवर्तन दोनों विभिन्न प्रकार के उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण हैं। जब 0 से 1 मिनट के चक्र के लिए आर. एम. एस. वोल्टेज नाममात्र वोल्टेज से 10 से 80 प्रतिशत अधिक हो जाता है, तो इस घटना को "स्वेल" कहा जाता है। एक "डिप" (ब्रिटिश अंग्रेजी में) या एक "सैग" (अमेरिकी अंग्रेजी में दो शब्द समतुल्य हैं) विपरीत स्थिति हैः आरएमएस वोल्टेज 0.50 चक्र से 1 मिनट के लिए नाममात्र वोल्टेज से 10 से 90 प्रतिशत कम है। नाममात्र के 90 और 110% के बीच आर. एम. एस. वोल्टेज में यादृच्छिक या दोहराए जाने वाले परिवर्तन प्रकाश उपकरणों में "झिलमिलाहट" के रूप में जानी जाने वाली घटना का उत्पादन कर सकते हैं। झिलमिलाहट प्रकाश स्तर के तेजी से दिखाई देने वाले परिवर्तन हैं। वोल्टेज में उतार-चढ़ाव की विशेषताओं की परिभाषा जो आपत्तिजनक प्रकाश चमक पैदा करती हैं, चल रहे शोध का विषय रही है। वोल्टेज में अचानक, बहुत संक्षिप्त वृद्धि, जिसे "स्पाइक्स", "आवेग" या "सर्जेस" कहा जाता है, आमतौर पर बड़े प्रेरक भार के चालू होने या बिजली गिरने से अधिक गंभीर रूप से होता है। "अंडरवोल्टेज" तब होता है जब नाममात्र वोल्टेज 1 मिनट से अधिक समय के लिए 90 प्रतिशत से नीचे चला जाता है। "ब्राउनआउट" शब्द पूर्ण शक्ति (उज्ज्वल रोशनी) और ब्लैकआउट (कोई बिजली नहीं-कोई रोशनी नहीं) के बीच कहीं वोल्टेज ड्रॉप के लिए एक उपयुक्त विवरण है। यह सिस्टम फॉल्ट या ओवरलोडिंग आदि के दौरान नियमित गरमागरम रोशनी के ध्यान देने योग्य से महत्वपूर्ण मंद होने से आता है, जब (आमतौर पर) घरेलू प्रकाश में पूर्ण चमक प्राप्त करने के लिए अपर्याप्त शक्ति उपलब्ध होती है। इस शब्द का आम उपयोग में कोई औपचारिक परिभाषा नहीं है, लेकिन आमतौर पर इसका उपयोग उपयोगिता या सिस्टम ऑपरेटर द्वारा मांग को कम करने या सिस्टम ऑपरेटिंग मार्जिन को बढ़ाने के लिए सिस्टम वोल्टेज में कमी का वर्णन करने के लिए किया जाता है। "ओवरवोल्टेज" तब होता है जब नाममात्र वोल्टेज 1 मिनट से अधिक समय के लिए 110% से ऊपर बढ़ जाता है। आवृत्ति में भिन्नताएँ। गैर-शून्य कम आवृत्ति प्रतिबाधा (जब कोई भार अधिक शक्ति खींचता है, तो वोल्टेज गिर जाता है)। गैर-शून्य उच्च आवृत्ति प्रतिबाधा (जब कोई भार बड़ी मात्रा में धारा की मांग करता है, तो अचानक इसकी मांग करना बंद कर देता है, बिजली आपूर्ति लाइन में प्रेरण के कारण वोल्टेज में गिरावट या स्पाइक होगा)। तरंग के आकार में परिवर्तन-आमतौर पर कम आवृत्तियों (आमतौर पर 3 किलोहर्ट्ज़ से कम) पर हार्मोनिक्स के रूप में वर्णित किया जाता है और उच्च आवृत्तियों पर सामान्य मोड विकृति या इंटरहार्मोनिक्स के रूप में वर्णित किया जाता है। तरंग रूप वोल्टेज और धारा का दोलन आदर्श रूप से एक साइन या कोसाइन फ़ंक्शन के रूप का अनुसरण करता है, हालांकि यह जनरेटर या भार में खामियों के कारण बदल सकता है। आमतौर पर, जनरेटर वोल्टेज विरूपण का कारण बनते हैं और भार धारा विरूपण का कारण बनते हैं। ये विकृतियाँ नाममात्र आवृत्ति की तुलना में अधिक तेजी से दोलनों के रूप में होती हैं, और इन्हें हार्मोनिक्स के रूप में जाना जाता है। आदर्श तरंग के विरूपण में हार्मोनिक्स के सापेक्ष योगदान को कुल हार्मोनिक विरूपण (टीएचडी) कहा जाता है। एक तरंग में कम हार्मोनिक सामग्री आदर्श है क्योंकि हार्मोनिक्स कंपन, गुंजन, उपकरण विकृतियों और परिवर्तनकों में नुकसान और अत्यधिक गर्मी का कारण बन सकता है। इन बिजली की गुणवत्ता की समस्याओं में से प्रत्येक का एक अलग कारण है। कुछ समस्याएं साझा बुनियादी ढांचे का परिणाम हैं। उदाहरण के लिए, नेटवर्क पर एक दोष एक गिरावट का कारण बन सकता है जो कुछ ग्राहकों को प्रभावित करेगा; दोष का स्तर जितना अधिक होगा, उतनी ही अधिक संख्या प्रभावित होगी। एक ग्राहक की साइट पर एक समस्या एक क्षणिक समस्या का कारण बन सकती है जो एक ही उप-प्रणाली पर अन्य सभी ग्राहकों को प्रभावित करती है। हारमोनिक्स जैसी समस्याएं ग्राहक की अपनी स्थापना के भीतर उत्पन्न होती हैं और नेटवर्क पर फैल सकती हैं और अन्य ग्राहकों को प्रभावित कर सकती हैं। सामंजस्यपूर्ण समस्याओं से अच्छे डिजाइन अभ्यास और अच्छी तरह से सिद्ध कमी उपकरण के संयोजन से निपटा जा सकता है। पावर कंडीशनिंग बिजली की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए बिजली को संशोधित कर रहा है। यदि लाइन पर क्षणिक (अस्थायी) स्थिति है तो मुख्य बिजली को बंद करने के लिए एक निर्बाध बिजली आपूर्ति (यूपीएस) का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, सस्ती यूपीएस इकाइयाँ स्वयं खराब गुणवत्ता वाली बिजली पैदा करती हैं, जो साइन तरंग के ऊपर एक उच्च आवृत्ति और निम्न-आयाम वर्ग तरंग को लागू करने के समान है। उच्च गुणवत्ता वाली यूपीएस इकाइयाँ एक दोहरी रूपांतरण टोपोलॉजी का उपयोग करती हैं जो आने वाली एसी शक्ति को डीसी में तोड़ती है, बैटरी को चार्ज करती है, फिर एक एसी साइन तरंग का पुनर्निर्माण करती है। यह पुनर्निर्मित साइन तरंग मूल एसी पावर फीड की तुलना में उच्च गुणवत्ता की है। एक गतिशील वोल्टेज नियामक (डी. वी. आर.) और स्थिर समकालिक श्रृंखला प्रतिपूरक (एस. एस. एस. सी.) का उपयोग श्रृंखला वोल्टेज-शिथिल क्षतिपूर्ति के लिए किया जाता है। एक सर्ज प्रोटेक्टर या साधारण कैपेसिटर या वैरीस्टर अधिकांश ओवरवोल्टेज स्थितियों से बचा सकता है, जबकि एक लाइटनिंग अरेस्टर गंभीर स्पाइक्स से बचाता है। इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर हार्मोनिक्स को हटा सकते हैं। स्मार्ट ग्रिड और बिजली की गुणवत्ता आधुनिक प्रणालियाँ बिजली की गुणवत्ता की निगरानी के लिए अपने पूरे नेटवर्क में वितरित फेजर माप इकाइयाँ (पीएमयू) नामक सेंसर का उपयोग करती हैं और कुछ मामलों में उन्हें स्वचालित रूप से प्रतिक्रिया देती हैं। नेटवर्क में विसंगतियों के रैपिड सेंसिंग और स्वचालित स्व-उपचार की ऐसी स्मार्ट ग्रिड सुविधाओं का उपयोग उच्च गुणवत्ता वाली बिजली और कम डाउनटाइम लाने का वादा करता है, साथ ही साथ रुक-रुक कर बिजली स्रोतों और वितरित उत्पादन से बिजली का समर्थन करता है, जो कि अनियंत्रित होने पर बिजली की गुणवत्ता को कम कर देगा। कम्प्रेशन एल्गोरिदम एक शक्ति गुणवत्ता संपीड़न एल्गोरिदम एक एल्गोरिदम है जिसका उपयोग शक्ति गुणवत्ता के विश्लेषण में किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाली विद्युत ऊर्जा सेवा प्रदान करने के लिए, विद्युत ऊर्जा नेटवर्क के साथ विभिन्न स्थानों पर विद्युत संकेतों की गुणवत्ता की निगरानी करना आवश्यक है, जिसे बिजली की गुणवत्ता (पी. क्यू.) भी कहा जाता है। विद्युत उपयोगिताएँ विभिन्न नेटवर्क स्थानों पर तरंगों और धाराओं की सावधानीपूर्वक निगरानी करती हैं, यह समझने के लिए कि बिजली कटौती और ब्लैकआउट जैसी किसी भी अप्रत्याशित घटनाओं का कारण क्या है। यह विशेष रूप से उन स्थानों पर महत्वपूर्ण है जहां पर्यावरण और सार्वजनिक सुरक्षा खतरे में है (संस्थान जैसे अस्पताल, सीवेज उपचार संयंत्र, खदानें, आदि)। चुनौती इंजीनियर कई प्रकार के मीटरों का उपयोग करते हैं, जो विद्युत शक्ति तरंगों को पढ़ते और प्रदर्शित करते हैं और तरंगों के मापदंडों की गणना करते हैं। वे मापते हैं, उदाहरण के लिएः एक बहु-चरण संकेत शक्ति कारक आवृत्ति कुल हार्मोनिक विरूपण (टी. एच. डी.) सक्रिय शक्ति (के. डब्ल्यू.) प्रतिक्रियाशील शक्ति (के. वी. ए. आर.) स्पष्ट शक्ति (के. वी. ए.) सक्रिय ऊर्जा (के. डब्ल्यू. एच.) प्रतिक्रियाशील ऊर्जा (के. वी. ए. आर. एच.) स्पष्ट ऊर्जा (के. वी. ए. एच.) और कई अन्य के तरंग रूपों के बीच वर्तमान और वोल्टेज आर. एम. एस. चरण संबंध अप्रत्याशित घटनाओं की पर्याप्त निगरानी करने के लिए, रिबेरो एट अल। यह बताता है कि इन मापदंडों को प्रदर्शित करना पर्याप्त नहीं है, बल्कि हर समय वोल्टेज तरंग रूप डेटा को पकड़ने के लिए भी पर्याप्त है। यह बड़ी मात्रा में शामिल डेटा के कारण अव्यावहारिक है, जिसके कारण "बोतल प्रभाव" ज्ञात होता है। उदाहरण के लिए, प्रति चक्र 32 नमूनों की नमूना दर पर, प्रति सेकंड 1,920 नमूने एकत्र किए जाते हैं। तीन-चरण मीटर के लिए जो वोल्टेज और वर्तमान तरंग दोनों को मापते हैं, डेटा 6-8 गुना अधिक है। हाल के वर्षों में विकसित अधिक व्यावहारिक समाधान डेटा को केवल तभी संग्रहीत करते हैं जब कोई घटना होती है (उदाहरण के लिए, जब उच्च स्तर के बिजली प्रणाली सामंजस्य का पता लगाया जाता है) या वैकल्पिक रूप से विद्युत संकेतों के आरएमएस मूल्य को संग्रहीत करने के लिए। हालाँकि, यह आँकड़ा हमेशा समस्याओं की सटीक प्रकृति निर्धारित करने के लिए पर्याप्त नहीं होता है। कच्चा डेटा संपीड़न निसेनब्लैट और अन्य। बिजली की गुणवत्ता संपीड़न एल्गोरिथ्म (हानि संपीड़न विधियों के समान) के विचार का प्रस्ताव करता है जो मीटर को एक या अधिक बिजली संकेतों के तरंग रूप को लगातार संग्रहीत करने में सक्षम बनाता है, भले ही रुचि की घटना की पहचान की गई हो या नहीं। पीक्यूज़िप के रूप में संदर्भित यह एल्गोरिथ्म एक ऐसी मेमोरी के साथ एक प्रोसेसर को सशक्त बनाता है जो कम से कम एक महीने, दो महीने या एक साल की लंबी अवधि में, सामान्य बिजली की स्थितियों में, तरंग रूप को संग्रहीत करने के लिए पर्याप्त है। संपीड़न वास्तविक समय में किया जाता है, जैसे ही संकेत प्राप्त किए जाते हैं; यह सभी संपीड़ित डेटा प्राप्त होने से पहले एक संपीड़न निर्णय की गणना करता है। उदाहरण के लिए यदि एक पैरामीटर स्थिर रहता है, और कई अन्य में उतार-चढ़ाव होता है, तो संपीड़न निर्णय केवल वही रखता है जो स्थिर डेटा से प्रासंगिक है, और सभी उतार-चढ़ाव डेटा को बरकरार रखता है। इसके बाद यह तरंग के विभिन्न अवधियों में कई घटकों के शक्ति संकेत के तरंग रूप को विघटित करता है। यह अलग-अलग अवधियों में इनमें से कम से कम कुछ घटकों के मूल्यों को अलग-अलग संपीड़ित करके प्रक्रिया को समाप्त करता है। यह वास्तविक समय संपीड़न एल्गोरिथ्म, जो नमूने से स्वतंत्र रूप से किया जाता है, डेटा अंतराल को रोकता है और इसका एक विशिष्ट 1000:1 संपीड़न अनुपात होता है। एकत्रित डेटा संपीड़न एक शक्ति विश्लेषक का एक विशिष्ट कार्य दिए गए अंतराल में एकत्रित डेटा संग्रह का उत्पादन है। आमतौर पर आई. ई. सी./आई. ई. ई. ई. पी. क्यू. मानकों द्वारा निर्दिष्ट 10 मिनट या 1 मिनट के अंतराल का उपयोग किया जाता है। इस तरह के उपकरण के संचालन के दौरान एक महत्वपूर्ण संग्रह आकार बनाए जाते हैं। जैसा कि क्रॉस एट अल। लेम्पेल-जिव-मार्कोव श्रृंखला एल्गोरिदम का उपयोग करके ऐसे अभिलेखागारों पर संपीड़न अनुपात का प्रदर्शन किया है, bzip या अन्य समान दोषरहित संपीड़न एल्गोरिदम महत्वपूर्ण हो सकते हैं। वास्तविक बिजली गुणवत्ता संग्रह में संग्रहीत समय श्रृंखला पर भविष्यवाणी और मॉडलिंग का उपयोग करके आमतौर पर पोस्ट प्रोसेसिंग संपीड़न की दक्षता में और सुधार किया जाता है। सरल तकनीकों के इस संयोजन से डेटा भंडारण और डेटा अधिग्रहण दोनों प्रक्रियाओं में बचत होती है। मानकों की आपूर्ति की जाने वाली बिजली की गुणवत्ता अंतर्राष्ट्रीय मानकों और उनके स्थानीय व्युत्पन्न में निर्धारित की जाती है, जिसे विभिन्न देशों द्वारा अपनाया जाता हैः EN50160 बिजली की गुणवत्ता के लिए यूरोपीय मानक है, जो AC शक्ति में वोल्टेज को परिभाषित करने वाले विभिन्न मापदंडों के लिए विरूपण की स्वीकार्य सीमा निर्धारित करता है। आई. ई. ई. ई.-519 बिजली प्रणालियों के लिए उत्तरी अमेरिकी दिशानिर्देश है। इसे "अनुशंसित अभ्यास" के रूप में परिभाषित किया गया है और, EN50160 के विपरीत, यह दिशानिर्देश वर्तमान विरूपण के साथ-साथ वोल्टेज को भी संदर्भित करता है। आई. ई. सी. 61000-4-30 बिजली की गुणवत्ता की निगरानी के लिए मानक परिभाषित विधि है। संस्करण 3 (2015) में वर्तमान माप शामिल हैं, जो पहले के संस्करणों के विपरीत हैं जो केवल वोल्टेज माप से संबंधित हैं। यह भी देखें गतिशील वोल्टेज बहाली संदर्भ साहित्य बिजली की गुणवत्ता बिजली इंजीनियरिंग डीः वर्सोर्गंग्सक्वालिटाट