Power system operations and control
மின் அமைப்பு செயல்பாடுகள் என்பது மின்சார உற்பத்தியில் ஒரு நாள் (ஒரு நாள்-முன்னோக்கி செயல்பாடு) முதல் மின் விநியோகத்திற்கு முந்தைய நிமிடங்கள் வரை கால அளவுகோலில் முடிவெடுக்கும் செயல்முறையை விவரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சொல். மின் அமைப்பு கட்டுப்பாடு என்ற சொல் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய தரமான நம்பகமான மின்சார விநியோகத்தை வழங்குவதற்காக திட்டமிடப்படாத இடையூறுகளுக்கு (எ. கா., தேவை அல்லது உபகரணங்கள் தோல்விகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்) பதிலளிக்கும் வகையில் எடுக்கப்பட்ட நடவடிக்கைகளை விவரிக்கிறது. தொடர்புடைய பொறியியல் கிளை பவர் சிஸ்டம் ஆபரேஷன்ஸ் அண்ட் கண்ட்ரோல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. மின்சாரத்தை சேமித்து வைப்பது கடினம், எனவே எந்த நேரத்திலும் வழங்கல் (உற்பத்தி) தேவையுடன் ("கட்ட சமநிலைப்படுத்தல்") சமநிலைப்படுத்தப்படும். ஒரு மின்சார மின்தொகுப்பில் நிகழ்நேர சமநிலைப்படுத்தும் பணி ஒரு பிராந்திய அடிப்படையிலான கட்டுப்பாட்டு மையத்தால் செய்யப்படுகிறது, இது பாரம்பரிய (செங்குத்தாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட) மின்சார சந்தையில் ஒரு மின்சார பயன்பாட்டால் இயக்கப்படுகிறது. மறுசீரமைக்கப்பட்ட வட அமெரிக்க மின் பரிமாற்ற கட்டத்தில், இந்த மையங்கள் 2016 ஆம் ஆண்டில் 74 எண்ணிக்கையிலான சமநிலைப்படுத்தும் அதிகாரிகளைச் சேர்ந்தவை, செயல்பாடுகளுக்கு பொறுப்பான நிறுவனங்கள் சுயாதீன அமைப்பு ஆபரேட்டர்கள், பரிமாற்ற அமைப்பு ஆபரேட்டர்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. பல மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் வளங்களை சமநிலைப்படுத்தும் மற்றொரு வடிவம் மின் தொகுப்பு ஆகும். சமநிலைப்படுத்தும் அதிகாரிகள் நம்பகத்தன்மை ஒருங்கிணைப்பாளர்களால் மேற்பார்வையிடப்படுகிறார்கள். நாள்-முன்னோக்கி செயல்பாடு அடுத்த நாள் மின்சாரத்தை வழங்க அழைக்கக்கூடிய உற்பத்தி அலகுகளை திட்டமிடுகிறது (அலகு அர்ப்பணிப்பு). அனுப்பக்கூடிய உற்பத்தி அலகுகள் தேவைக்கேற்ப மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய முடியும், எனவே துல்லியமாக திட்டமிடப்படலாம். அடுத்த நாளுக்கான வானிலை சார்ந்த மாறுபட்ட புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் உற்பத்தி உறுதியாக இல்லை, எனவே அதன் ஆதாரங்கள் அனுப்ப முடியாதவை. இந்த மாறுபாடு, நிச்சயமற்ற எதிர்கால மின் தேவை மற்றும் சாத்தியமான உற்பத்தி மற்றும் பரிமாற்ற தோல்விகளுக்கு இடமளிக்க வேண்டிய அவசியம் ஆகியவற்றுடன் இணைந்து மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் என்று எதிர்பார்க்கப்படாத இயக்க இருப்புக்களை திட்டமிட வேண்டும், ஆனால் மிகக் குறுகிய அறிவிப்பில் அனுப்பப்படலாம். சில அலகுகள் தனித்துவமான அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை அவற்றின் அர்ப்பணிப்பு மிகவும் முன்னதாகவே தேவைப்படுகின்றனஃ எடுத்துக்காட்டாக, அணு மின் நிலையங்கள் தொடங்குவதற்கு மிக நீண்ட நேரம் எடுக்கும், அதே நேரத்தில் நீர்மின் நிலையங்களுக்கு நீர் வளங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான திட்டமிடல் முன்கூட்டியே தேவைப்படுகிறது, எனவே இவற்றுக்கான அர்ப்பணிப்பு முடிவுகள் விநியோகத்திற்கு சில வாரங்கள் அல்லது மாதங்களுக்கு முன்பே எடுக்கப்படுகின்றன. ஒரு "பாரம்பரிய" செங்குத்தாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட மின்சார பயன்பாட்டிற்கு அலகு உறுதிப்பாட்டின் முக்கிய குறிக்கோள் அலகு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான விளிம்பு செலவு மற்றும் (புதைபடிவ எரிபொருள் உற்பத்திக்கு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க) தொடக்க செலவுகள் இரண்டையும் குறைப்பதாகும். ஒரு "மறுசீரமைக்கப்பட்ட" மின்சார சந்தையில் ஒரு சந்தை தீர்வு வழிமுறை பயன்படுத்தப்படுகிறது, அடிக்கடி ஒரு ஏல வடிவத்தில்; தகுதி வரிசை சில நேரங்களில் பணச் செலவுகளால் மட்டுமல்ல, சுற்றுச்சூழல் அக்கறைகளாலும் வரையறுக்கப்படுகிறது. அலகு கிடைப்பது பல கட்டுப்பாடுகளுக்கு உட்பட்டது என்பதால், குறுகிய கால-கட்ட செயல்பாடுகளை விட அலகு அர்ப்பணிப்பு மிகவும் சிக்கலானதுஃ தேவை-வழங்கல் சமநிலை பராமரிக்கப்பட வேண்டும், இதில் தற்செயலுக்கு போதுமான சுழல் இருப்புகளும் அடங்கும். சமநிலை பரிமாற்றக் கட்டுப்பாடுகளை பிரதிபலிக்க வேண்டும்; வெப்ப அலகுகள் குறைந்தபட்ச இயக்க நேர வரம்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம் (ஒரு முறை இயக்கப்பட்டால், விரைவாக அணைக்க முடியாது) மற்றும் வேலையில்லா நேரம் (ஒரு முறை நிறுத்தப்பட்டால், விரைவாக மறுதொடக்கம் செய்ய முடியாது); தொழில்நுட்பக் கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக "கட்டாயம் இயங்க வேண்டிய" அலகுகள் இயங்க வேண்டும் (எடுத்துக்காட்டாக, ஒருங்கிணைந்த வெப்பம் மற்றும் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் அவற்றின் வெப்பம் தேவைப்பட்டால் இயங்க வேண்டும்); பொதுவாக ஒரு ஆலையில் ஒரு குழு மட்டுமே உள்ளது, இது ஒரு வெப்ப அலகு தொடக்கத்தின் போது இருக்க வேண்டும், எனவே ஒரு நேரத்தில் ஒரு அலகு மட்டுமே தொடங்க முடியும். மணிநேர முன்னோக்கி செயல்பாடு விநியோகத்திற்கு முந்தைய மணிநேரங்களில், ஒரு கணினி ஆபரேட்டர் கூடுதல் கூடுதல் இருப்புக்களைப் பயன்படுத்த வேண்டியிருக்கலாம் அல்லது அதிக உற்பத்தி அலகுகளை கூட செய்ய வேண்டியிருக்கலாம், முதன்மையாக விநியோகத்தின் நம்பகத்தன்மையை உறுதிப்படுத்த, செலவுகளைக் குறைக்க முயற்சிக்கும்போது. அதே நேரத்தில், மின்னழுத்த சரிவைத் தடுக்க போதுமான எதிர்வினை சக்தி இருப்புக்கள் இருப்பதை ஆபரேட்டர் உறுதி செய்ய வேண்டும். அனுப்புதல் வளைவு முடிவுகள் ("பொருளாதார அனுப்புதல்") அனுப்புதல் வளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அங்கு எக்ஸ்-அச்சு அமைப்பு சக்தியைக் கொண்டுள்ளது, உற்பத்தி அலகுகளுக்கான இடைவெளிகள் இந்த அச்சில் தகுதி வரிசையில் வைக்கப்படுகின்றன, இடைவெளி நீளம் யூனிட்டின் அதிகபட்ச சக்தியுடன் தொடர்புடையது, ஒய்-அச்சு மதிப்புகள் விளிம்பு செலவைக் குறிக்கின்றன (ஒரு மெகாவாட் மின்சாரத்திற்கு, தொடக்க செலவுகளை புறக்கணித்து). செலவு அடிப்படையிலான முடிவுகளுக்கு, தகுதி வரிசையில் உள்ள அலகுகள் அதிகரித்து வரும் விளிம்பு செலவுகளால் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன. வலதுபுறத்தில் உள்ள வரைபடம் மிகவும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பை விவரிக்கிறது, மூன்று உறுதியான ஜெனரேட்டர் அலகுகளுடன் (ஒரு மெகாவாட்டுக்கு நிலையான செலவில் முழுமையாக அனுப்பக்கூடியது): அலகு A ஒரு மெகாவாட்டுக்கு $30 செலவில் 120 மெகாவாட் வரை வழங்க முடியும் (அமைப்பு சக்தியின் 0 முதல் 120 மெகாவாட் வரை); அலகு B $60/மெகாவாட்டில் 80 மெகாவாட் வரை வழங்க முடியும் (அமைப்பு சக்தியின் 120 முதல் 200 மெகாவாட் வரை); அலகு C 50 மெகாவாட் $120/மெகாவாட்டில் (அமைப்பு சக்தியின் 200 முதல் 250 மெகாவாட் வரை) திறன் கொண்டது. எதிர்பார்க்கப்படும் தேவையில் 150 மெகாவாட் (வரைபடத்தில் ஒரு செங்குத்து கோடு), அலகு ஏ முழு 120 மெகாவாட் மின்சாரத்தில் ஈடுபடுத்தப்படும், அலகு பி 30 மெகாவாட் அனுப்பும் மட்டத்தில் இயங்கும், அலகு சி இருப்பு வைக்கப்படும். இந்த கோட்டின் இடதுபுறத்தில் உள்ள அனுப்புதல் வளைவின் கீழ் உள்ள பகுதி செயல்பாட்டின் ஒரு மணி நேரத்திற்கான செலவைக் குறிக்கிறது (தொடக்க செலவுகளை புறக்கணித்து, மணிக்கு $30 * 120 + $60 * 30 = $5,400), அடுத்த மெகாவாட் மின்சாரத்தின் அதிகரிக்கும் செலவு (எடுத்துக்காட்டாக $60, வரைபடத்தில் ஒரு கிடைமட்டக் கோட்டால் குறிக்கப்படுகிறது) சிஸ்டம் லாம்ப்டா என்று அழைக்கப்படுகிறது (இதனால் வளைவின் மற்றொரு பெயர், சிஸ்டம் லாம்ப்டா வளைவு). உண்மையான அமைப்புகளில் ஒரு MWh க்கான செலவு வழக்கமாக நிலையானதாக இருக்காது, எனவே அனுப்பும் வளைவின் கோடுகள் கிடைமட்டமாக இருக்காது (பொதுவாக அனுப்பும் மட்டத்துடன் மின்சாரத்தின் விளிம்பு செலவு அதிகரிக்கிறது, இருப்பினும் ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி மின் நிலையங்களுக்கு செயல்பாட்டு முறையைப் பொறுத்து பல செலவு வளைவுகள் உள்ளன, எனவே மின்-செலவு உறவு ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை). எடுத்துக்காட்டில் குறைந்தபட்ச தேவை 120 மெகாவாட்டிற்கு மேல் இருந்தால், அலகு ஏ தொடர்ந்து முழு சக்தியில் இயங்கும், அடிப்படை சுமை சக்தியை வழங்கும், அலகு பி மாறி சக்தியில் செயல்படும், மற்றும் அலகு சி ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்யப்பட வேண்டும், இது "இடைநிலை" அல்லது "சைக்கிள் ஓட்டுதல்" திறனை வழங்குகிறது. தேவை எப்போதாவது மட்டுமே 200 மெகாவாட்டுக்கு மேல் சென்றால், அலகு சி பெரும்பாலான நேரங்களில் செயலற்றதாக இருக்கும், மேலும் இது ஒரு உச்சநிலை மின் உற்பத்தி நிலையமாக (ஒரு "பீக்கர்") கருதப்படும். ஒரு பீக்கர் ஆண்டுக்கு பத்து மணி நேரம் மட்டுமே இயங்கக்கூடும் என்பதால், மூலதன முதலீடு மற்றும் நிலையான செலவுகளை மீட்டெடுப்பதற்காக பீக்கர் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட மின்சாரத்தின் விலை மிக அதிகமாக இருக்கலாம் (ஒரு கற்பனையான முழு அளவிலான அனுப்பும் வளைவின் வலது பக்கத்தைப் பார்க்கவும்). மறுபயன்பாடு சில நேரங்களில் கட்ட கட்டுப்பாடுகள் கணிக்க முடியாத வகையில் மாறுகின்றன, மேலும் முன்பு நிர்ணயிக்கப்பட்ட அலகு கடமைகளை மாற்ற வேண்டிய தேவை எழுகிறது. மின் மட்டங்களின் அதிகரிப்பு/குறைப்புக்கான முன்கூட்டியே ஏலங்களை சமர்ப்பிக்கும் சந்தை பங்கேற்பாளர்களுக்கு மத்திய ஆபரேட்டர் வழிகாட்டுதல்களை வழங்குவதன் மூலம் இந்த அமைப்பு மறுபயன்பாட்டு மாற்றம் நிகழ்நேரத்தில் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. மறுபயன்பாட்டின் மையப்படுத்தப்பட்ட தன்மை காரணமாக, ஒப்பந்தங்களின் விதிமுறைகளைப் பற்றி பேச்சுவார்த்தை நடத்துவதில் தாமதம் இல்லை; ஏற்படும் செலவு முன்கூட்டியே நிறுவப்பட்ட கட்டணங்களின் அடிப்படையில் அல்லது சமமான பங்குகளின் அடிப்படையில் இடையூறுக்கு பொறுப்பான பங்கேற்பாளர்களுக்கு ஒதுக்கப்படுகிறது. நிமிடங்கள்-முன்னோக்கி செயல்பாடு டெலிவரிக்கு முந்தைய நிமிடங்களில், ஒரு கணினி ஆபரேட்டர் உகந்த மின் ஓட்டத்தைக் கண்டறிய சக்தி-ஓட்டம் ஆய்வு வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்துகிறார். இந்த கட்டத்தில் இலக்கு விநியோகத்தின் நம்பகத்தன்மை ("பாதுகாப்பு") ஆகும். நடைமுறை மின்சார நெட்வொர்க்குகள் கையால் கணக்கீடுகளைச் செய்ய மிகவும் சிக்கலானவை, எனவே 1920 களில் இருந்து கணக்கீடுகள் தானியங்கியாக இருந்தன, முதலில் சிறப்பாக கட்டப்பட்ட அனலாக் கணினிகளின் வடிவத்தில், நெட்வொர்க் பகுப்பாய்வாளர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, 1960 களில் டிஜிட்டல் கணினிகளால் மாற்றப்பட்டன. இடையூறுக்குப் பிறகு கட்டுப்பாடு மொத்த தேவைக்கும் மொத்த சுமைக்கும் இடையிலான சிறிய பொருந்தாத தன்மைகள் பொதுவானவை மற்றும் ஆரம்பத்தில் சுழலும் இயந்திரங்களின் இயக்க ஆற்றலால் (பெரும்பாலும் ஒத்திசைவான ஜெனரேட்டர்கள்) கவனித்துக் கொள்ளப்படுகின்றனஃ அதிகப்படியான விநியோகம் இருக்கும்போது, சாதனங்கள் அதிகப்படியான உறிஞ்சுகின்றன, மேலும் அதிர்வெண் திட்டமிடப்பட்ட விகிதத்தை விட அதிகமாக செல்கிறது, மாறாக, அதிகப்படியான தேவை ஜெனரேட்டரை மெதுவாக்குவதன் மூலம் கூடுதல் மின்சாரத்தை வழங்க காரணமாகிறது, அதிர்வெண் சற்றே குறைகிறது, ஆபரேட்டரின் தலையீடு தேவையில்லை. இந்த "உடனடி கட்டுப்பாட்டுக்கு" வெளிப்படையான வரம்புகள் உள்ளன, எனவே ஒரு கட்டுப்பாட்டு தொடர்ச்சியானது ஒரு வழக்கமான மின் கட்டமாக கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது, இது வினாடிகள் ("முதன்மை கட்டுப்பாடு") முதல் மணிநேரங்கள் ("நேர கட்டுப்பாடு") வரை எதிர்வினை இடைவெளிகளை விரிவுபடுத்துகிறது. அதிர்வெண் இடையூறுக்குப் பிறகு சில நொடிகளில் தானாகவே கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. முதன்மைக் கட்டுப்பாடு நிலைமையை உறுதிப்படுத்துகிறது, ஆனால் நிலைமைகளை இயல்பு நிலைக்குத் திருப்பாது, மேலும் உற்பத்தி பக்கத்திலும் (அங்கு கவர்னர் பிரதான இயக்கியின் சக்தியை சரிசெய்கிறார்) மற்றும் சுமைக்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அங்குஃ தூண்டல் மோட்டார்கள் சுய-சரிசெய்தல் (குறைந்த அதிர்வெண் ஆற்றல் பயன்பாட்டைக் குறைக்கிறது); குறைவான அதிர்வெண் ரிலேக்கள் குறுக்கிடக்கூடிய சுமைகளை துண்டிக்கின்றன; துணை சேவைகள் ஈடுபடுத்தப்படுகின்றன (நம்பகத்தன்மை சேவைகள் ஒப்பந்தங்கள் மூலம் கொள்முதல் செய்யப்படுவதால் சுமை குறைக்கப்படுகிறது). முதன்மைக் கட்டுப்பாட்டுக்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றொரு சொல் அதிர்வெண் பதில் (அல்லது "பீட்டா") ஆகும். அதிர்வெண் பதிலில் ஜெனரேட்டர்களின் மந்தமான பதில்களும் அடங்கும். தானியங்கி தலைமுறை கட்டுப்பாட்டிற்கு பயன்படுத்தப்படும் பகுதி கட்டுப்பாட்டு பிழை (ஏ. சி. இ) கணக்கீட்டின் அதிர்வெண் சார்பு குணகம் மூலம் தோராயமாக மதிப்பிடப்படும் அளவுரு இது. நிமிடங்களுக்குப் பிந்தைய கட்டுப்பாடு ஒரு இடையூறுக்குப் பிறகு கணினி அதிர்வெண்ணை மீட்டெடுக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது, சமநிலைப்படுத்தும் அதிகாரக் கட்டுப்பாட்டு கணினி (இது பொதுவாக சுமை-அதிர்வெண் கட்டுப்பாடு அல்லது தானியங்கி தலைமுறை கட்டுப்பாடு என்று குறிப்பிடப்படுகிறது) மற்றும் சமநிலைப்படுத்தும் அதிகார ஊழியர்களால் எடுக்கப்பட்ட கையேடு நடவடிக்கைகளால் செய்யப்பட்ட மாற்றங்களுடன். இரண்டாம் நிலை கட்டுப்பாடு சுழல் மற்றும் சுழல் அல்லாத இருப்பு இரண்டையும் பயன்படுத்துகிறது, இடையூறு ஏற்பட்ட சில நிமிடங்களுக்குள் சமநிலைப்படுத்தும் சேவைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (நீர்மின் நிலையங்கள் இன்னும் விரைவான எதிர்வினை திறன் கொண்டவை). மூன்றாம் நிலை கட்டுப்பாடு மூன்றாம் நிலை கட்டுப்பாடு என்பது தற்போதைய மற்றும் எதிர்கால தற்செயல்களைக் கையாள இருப்பு வரிசைப்படுத்தல் மற்றும் மறுசீரமைப்பை உள்ளடக்கியது. நேரக் கட்டுப்பாடு நேரக் கட்டுப்பாட்டின் குறிக்கோள் ஒரு பரந்த பகுதி ஒத்திசைவான கட்டத்திற்குள் குறிப்பிட்ட மதிப்பில் நீண்ட கால அதிர்வெண்ணைப் பராமரிப்பதாகும். இடையூறுகள் காரணமாக, சராசரி அதிர்வெண் நகர்வுகள் மற்றும் ஏசி சுழற்சிகளில் அளவிடப்படும் அதிகாரப்பூர்வ நேரத்திற்கும் நேரத்திற்கும் இடையில் ஒரு நேரப் பிழை குவிகிறது. அமெரிக்காவில், சராசரி 60 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் ஒவ்வொரு ஒன்றோடொன்று இணைப்பிலும் ஒரு நியமிக்கப்பட்ட நிறுவனம், நேர கண்காணிப்பாளரால் பராமரிக்கப்படுகிறது, இது கட்டத்தின் அதிர்வெண் இலக்கை (திட்டமிடப்பட்ட அதிர்வெண்) அவ்வப்போது மாற்றுகிறது, இது ஒட்டுமொத்த நேரத்தை முன்னரே வரையறுக்கப்பட்ட வரம்புகளுக்குள் ஈடுசெய்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஈஸ்டர்ன் இன்டர்கனெக்ஷனில் செயல்பாடு (தற்காலிகமாக அதிர்வெண்ணை 60.02 Hz அல்லது 59.98 Hz ஆக அமைத்தல்) நேரம் ஆஃப்செட் 10 விநாடிகளை அடையும் போது தொடங்கப்படுகிறது மற்றும் ஆஃப்செட் 6 விநாடிகளை அடையும் போது நிறுத்தப்படுகிறது. நேரக் கட்டுப்பாடு ஒரு கணினி (தானியங்கி நேரப் பிழை திருத்தம்) அல்லது சமநிலைப்படுத்தும் அதிகாரிகளை தங்கள் அமைப்புகளை சரிசெய்யக் கோரும் மானிட்டர் மூலம் செய்யப்படுகிறது. குறிப்புகள் மூலங்கள் மின்சார மின் உற்பத்தி மின் பொறியியல் மின்சார மின் உள்கட்டமைப்பு மின் நிலைய தொழில்நுட்பம்