डीईआर-रिच नेटवर्क में वोल्टेज असंतुलन - कब सौर पीवी मदद करता है और कब नहीं
| नेटवर्क | आईईईई यूरोपीय एलवी टेस्ट फीडर - 55 बसें लोड करें, 0.416 केवी नाममात्र |
| डीईआर एकीकृत | 40 एकल-चरण पीवी पैनल, 2.5 किलोवाट प्रत्येक - 100 कुल किलोवाट, ग्रिड-अनुगामी इनवर्टर |
| तीन लोड परिदृश्य | कम, मध्यम, और उच्च चरण असंतुलन - समान कुल भार, विभिन्न चरण वितरण |
| मुख्य विरोधाभास | पीवी एकीकरण ने मध्यम-असंतुलन परिदृश्य में असंतुलन को कम कर दिया लेकिन निम्न-असंतुलन परिदृश्य में इसे और खराब कर दिया |
| मापन समस्या | IEEE PVUR1 और PVUR2 सूचकांक VUF को 10× के कारक से अधिक आंक सकते हैं - जिससे वे DER-समृद्ध नेटवर्क के लिए अविश्वसनीय हो जाते हैं |
| सबसे सटीक सूचकांक | CIGRE असंतुलित कारक = वास्तविक IEC VUF का सटीक सुधार - केवल लाइन वोल्टेज परिमाण का उपयोग करके |
| उपकरण का प्रयोग किया गया | आईईईई यूरोपीय एलवी टेस्ट फीडर पर ओपनडीएसएस पावर प्रवाह विश्लेषण |
| स्रोत | ज़बीही, बडेसा & हर्नांडेज़, arXiv:2505.23435, मैड्रिड के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय, मई 2025 |
01 प्रसंग - एक में दो समस्याएँ
चूंकि वितरित ऊर्जा संसाधन कम-वोल्टेज वितरण नेटवर्क पर फैलते हैं, बिजली गुणवत्ता इंजीनियरों को दो संबंधित लेकिन अलग-अलग चुनौतियों का सामना करना पड़ता है. सबसे पहली है शारीरिक समस्या: एकल-चरण पीवी पैनल, ईवी चार्जर, और बैटरी भंडारण प्रणालियाँ वितरण फीडर के तीन चरणों में असमान रूप से जुड़ती हैं, वोल्टेज असंतुलन को इस तरह से बनाना या संशोधित करना कि पारंपरिक नेटवर्क विश्लेषण को पूर्वानुमान लगाने की आवश्यकता नहीं थी. दूसरी माप की समस्या है: वोल्टेज असंतुलित सूचकांकों का मौजूदा पोर्टफोलियो - आईईईई द्वारा परिभाषित, आईईसी, कोई, और सीआईजीआरई दशकों के मानकों के विकास के दौरान - सभी डीईआर द्वारा प्रस्तुत चरण कोण विचलन पर एक ही तरह से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, और कुछ नेटवर्क स्थितियों के आधार पर भ्रामक रूप से बड़ी या छोटी रीडिंग दे सकते हैं.
यह केस अध्ययन एक के निष्कर्ष प्रस्तुत करता है 2025 ज़बीही द्वारा अध्ययन, बडेसा, और मैड्रिड के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय में हर्नान्डेज़ (उप्म), जिसने आईईईई यूरोपियन एलवी टेस्ट फीडर - एक 55-बस - पर दोनों समस्याओं की एक साथ जांच की, 0.416 केवी नेटवर्क एक यथार्थवादी यूरोपीय निम्न-वोल्टेज वितरण विन्यास का प्रतिनिधित्व करता है. अध्ययन के दो प्रमुख निष्कर्ष हैं: पहला, बेसलाइन लोड वितरण के आधार पर पीवी एकीकरण वोल्टेज असंतुलन को या तो खराब कर सकता है या सुधार सकता है; और दूसरा, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले IEEE PVUR1 और PVUR2 सूचकांक वास्तविक VUF को 10× या अधिक के कारक से अधिक अनुमानित कर सकते हैं, उन्हें डीईआर-समृद्ध नेटवर्क के लिए योजना उपकरण के रूप में अविश्वसनीय बना दिया गया है.[1]
एलवी फीडरों पर डीईआर एकीकरण की योजना बनाने वाली उपयोगिताएँ अनुपालन का आकलन करने के लिए नियमित रूप से सरलीकृत वोल्टेज असंतुलन सूचकांकों का उपयोग करती हैं। 2% वीयूएफ सीमा. यदि उपयोग किया जा रहा सूचकांक वास्तविक VUF को 10× से अधिक अनुमानित कर सकता है, एक फीडर जो वास्तव में अनुपालन करता है वह गैर-अनुपालक प्रतीत हो सकता है - जिससे महंगा शमन शुरू हो जाएगा जिसकी आवश्यकता नहीं है. उल्टे, यदि सूचकांक VUF को कम आंकता है (जैसा कि LVUR कुछ परिदृश्यों में करता है), एक गैर-अनुपालक फीडर पास होता हुआ दिखाई दे सकता है. माप सूचकांक का चुनाव कोई तकनीकी विवरण नहीं है - यह सीधे निवेश निर्णयों को प्रभावित करता है जो प्रति फीडर लाखों डॉलर तक चल सकता है.
02 मापन सूचकांक समस्या
विभिन्न मानक संगठनों द्वारा पांच वोल्टेज असंतुलन सूचकांक वर्तमान में उपयोग में हैं. वे जो मापते हैं उसमें मौलिक रूप से भिन्नता होती है, वे इसे कैसे मापते हैं, और वे वास्तविक नेटवर्क स्थितियों के तहत वास्तविक वोल्टेज असंतुलन कारक का कितना सटीक अनुमान लगाते हैं:[1]
| अनुक्रमणिका | मानक | इनपुट आवश्यक है | सटीकता बनाम. वीयूएफ (1-2% रेंज) | चरण कोण शामिल है? |
|---|---|---|---|---|
| वीयूएफ (सत्य) | आईईसी / आईईईई 1159 | चरण वोल्टेज परिमाण + एंगल्स | संदर्भ (1.000) | हाँ |
| सिग्रे | सिग्रे | केवल लाइन वोल्टेज परिमाण | एकदम सही (1.000) | हाँ (उलझाव से) |
| एल.वी.यू.आर | कोई | केवल लाइन वोल्टेज परिमाण | 0.866 - 1.005 | आंशिक रूप से |
| पीवीयूआर1 | आईईईई एसटीडी 141 | केवल चरण वोल्टेज परिमाण | 0 – 10.7× | नहीं |
| पीवीयूआर2 | आईईईई एसटीडी 112 / 936 | केवल चरण वोल्टेज परिमाण | 0 – 16.1× | नहीं |
PVUR1 और PVUR2 दोनों केवल चरण वोल्टेज परिमाण का उपयोग करते हैं - वे चरण कोण विचलन को पूरी तरह से अनदेखा करते हैं. सममित भार वाले पारंपरिक संतुलित नेटवर्क में, चरण कोण विचलन छोटे हैं और यह सरलीकरण केवल मामूली त्रुटि प्रस्तुत करता है. लेकिन एकल-चरण पीवी पैनल, एकल-चरण ईवी चार्जर, और असमान रूप से वितरित एकल-चरण भार सभी चरण कोण विचलन बनाते हैं जो वोल्टेज परिमाण विचलन के परिमाण में तुलनीय होते हैं. इस शासन में, PVUR1 और PVUR2 किसी भी दिशा में वास्तविक VUF से भिन्न परिमाण के क्रम में मान लौटा सकते हैं. डीईआर एकीकरण अनुपालन का आकलन करने के लिए इन सूचकांकों का उपयोग करना इंजीनियरिंग कदाचार है.
03 तीन असंतुलित परिदृश्य - समान भार, विभिन्न चरण वितरण
अध्ययन में आईईईई यूरोपीय एलवी टेस्ट फीडर पर तीन लोड परिदृश्यों का उपयोग किया गया - प्रत्येक का कुल भार लगभग समान था (~160-170 किलोवाट) लेकिन तीनों चरणों में अलग-अलग वितरण के साथ, कम बनाना, मध्यम, और उच्च प्रारंभिक वोल्टेज असंतुलन:[1]
| परिदृश्य | चरण ए लोड शेयर | चरण बी लोड शेयर | चरण सी लोड शेयर | वीयूएफ अधिकतम (पीवी से पहले) | VUF का मतलब (पीवी से पहले) |
|---|---|---|---|---|---|
| मैं - कम असंतुलन | 31.7% | 39.5% | 28.8% | 0.982% | 0.787% |
| II - मध्यम असंतुलन | 22.2% | 31.5% | 45.3% | 1.625% | 1.255% |
| III - उच्च असंतुलन | 22.1% | 59.3% | 18.6% | 2.081% | 1.558% |
अधिकतम VUF के साथ परिदृश्य III 2.081% पहले से ही EN से अधिक है 50160 की योजना सीमा 2% किसी भी DER को जोड़ने से पहले. परिदृश्य I और II सीमा के भीतर हैं. अध्ययन जिस प्रश्न का समाधान करता है वह है: इन असंतुलित स्तरों का कब क्या होता है 40 एकल-चरण पीवी पैनल नेटवर्क में जोड़े जाते हैं?
04 पीवी एकीकरण - एक प्रति-सहज ज्ञान युक्त परिणाम
40 एकल-चरण पीवी पैनल 2.5 किलोवाट प्रत्येक - 100 कुल किलोवाट, ग्रिड-फ़ॉलोइंग प्रकार - आईईईई यूरोपीय एलवी टेस्ट फीडर में जोड़ा गया था और सभी तीन परिदृश्यों के लिए वोल्टेज असंतुलन की पुनर्गणना की गई थी. परिणाम विपरीत थे:[1]
| परिदृश्य | VUF का मतलब PV से पहले है | VUF का मतलब PV के बाद है | परिवर्तन | प्रभाव |
|---|---|---|---|---|
| मैं - कम असंतुलन | 0.787% | 0.963% | +22% | खराब हो गई |
| II - मध्यम असंतुलन | 1.255% | 0.702% | −44% | उन्नत |
| III - उच्च असंतुलन | 1.558% | 1.484% | −5% | सीमांत |
परिदृश्य I में प्रति-सहज ज्ञान युक्त परिणाम इसलिए होता है क्योंकि 40 एकल-चरण पीवी पैनल लोड वितरण से स्वतंत्र रूप से तीन चरणों में वितरित किए जाते हैं. परिदृश्य I में, भार पहले से ही यथोचित संतुलित है (31.7/39.5/28.8%). जोड़ा जा रहा है 100 पीढ़ी का किलोवाट जो स्वयं चरणों में असमान रूप से वितरित होता है, विषमता का एक नया स्रोत पेश करता है - पीढ़ी चरण वितरण - जो मौजूदा लोड असंतुलन को रद्द करने के बजाय जोड़ता है. परिदृश्य II में, भार काफी हद तक विषम है (22.2/31.5/45.3%), और पीवी चरण वितरण अतिभारित चरण में अधिक पीढ़ी को शामिल करने के लिए होता है, मौजूदा असंतुलन की आंशिक भरपाई. शुद्ध प्रभाव पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि पीवी चरण वितरण लोड चरण वितरण के व्युत्क्रम से कितनी अच्छी तरह मेल खाता है - एक पैरामीटर जो उपयोगिताएँ आवासीय कनेक्शन अनुमोदन प्रक्रियाओं में शायद ही कभी नियंत्रित करती हैं.
05 विद्युत गुणवत्ता परिप्रेक्ष्य
यह अध्ययन दो निष्कर्ष प्रस्तुत करता है जो सीधे तौर पर यह बदलना चाहिए कि उपयोगिताएँ डीईआर एकीकरण योजना के प्रति कैसे दृष्टिकोण रखती हैं. पहला - कि पीवी पहले से ही संतुलित फीडरों में वोल्टेज असंतुलन को खराब कर सकता है - आम धारणा को उलट देता है कि वितरित पीढ़ी असंतुलित होने के लिए तटस्थ या फायदेमंद है. दूसरा - आईईईई पीवीयूआर1 और पीवीयूआर2 सूचकांक डीईआर-रिच नेटवर्क में अविश्वसनीय हैं - एलवी फीडर अनुपालन मूल्यांकन के लिए इन सूचकांकों का उपयोग करने वाली किसी भी उपयोगिता के लिए तत्काल प्रभाव पड़ता है।.
माप सूचकांक का पता लगाना अधिक तुरंत कार्रवाई योग्य है. PVUR1 और PVUR2 का व्यापक रूप से उत्तरी अमेरिकी उपयोगिता अभ्यास में उपयोग किया जाता है क्योंकि उन्हें केवल वोल्टेज परिमाण माप की आवश्यकता होती है - मौजूदा मीटरिंग से आसानी से उपलब्ध है. CIGRE सूचकांक और सच्चे IEC VUF को चरण माप की आवश्यकता होती है (वीयूएफ के लिए) या लाइन-टू-लाइन वोल्टेज गणना (सीआईजीआरई के लिए), ये दोनों आधुनिक बिजली गुणवत्ता उपकरणों से उपलब्ध हैं लेकिन मानक ऊर्जा मीटरों से नहीं. व्यावहारिक परिणाम यह है कि डीईआर एकीकरण अनुपालन का आकलन करने के लिए पीवीयूआर सूचकांकों का उपयोग करने वाली उपयोगिताएँ गलत निर्णय ले रही हैं - या तो अनुपालन कनेक्शनों को अवरुद्ध कर रही हैं या गैर-अनुपालन वाले कनेक्शनों को मंजूरी दे रही हैं - वास्तविक भौतिक स्थिति के बजाय माप कलाकृति के आधार पर।.
यह अध्ययन उस बात को औपचारिक रूप देता है जिसे अनुभवी पीक्यू इंजीनियर वर्षों से अनौपचारिक रूप से जानते हैं: वोल्टेज असंतुलित सूचकांक का चुनाव मायने रखता है, और यह पारंपरिक नेटवर्क की तुलना में डीईआर-समृद्ध वातावरण में अधिक मायने रखता है. उपयोगिता पीक्यू इंजीनियरिंग परिप्रेक्ष्य से, उच्च-डीईआर परिदृश्यों में एलवी फीडर असंतुलन मूल्यांकन के लिए सही तरीका सीआईजीआरई सूचकांक का उपयोग करना है - यह कम्प्यूटेशनल रूप से सुलभ है (केवल लाइन वोल्टेज परिमाण की आवश्यकता है, किसी भी क्लास ए पीक्यू उपकरण से उपलब्ध है), गणितीय रूप से सटीक (वास्तविक VUF के समान परिणाम), और चरण कोण माप की आवश्यकता से बचा जाता है जो मानक निगरानी तैनाती में आईईसी परिभाषा को लागू करना मुश्किल बनाता है. यह तथ्य कि सीआईजीआरई को उत्तरी अमेरिकी मानकों में नहीं अपनाया गया है, एक ऐतिहासिक दुर्घटना है, इसकी तकनीकी योग्यता का प्रतिबिंब नहीं.
सन्दर्भ
- ज़बीही ए, ग्राम एल, हर्नांडेज़ ए. “उच्च डीईआर पेनेट्रेशन वाले वितरण नेटवर्क में वोल्टेज असंतुलन मेट्रिक्स का मूल्यांकन।” arXiv:2505.23435, मैड्रिड के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय (उप्म), मई 2025. उपलब्ध: arxiv.org/abs/2505.23435
- इन 50160:2010+ए3:2019. सार्वजनिक बिजली नेटवर्क द्वारा आपूर्ति की जाने वाली बिजली की वोल्टेज विशेषताएँ. CENELEC, ब्रसेल्स.
- आईईईई एसटीडी 1159-2019. इलेक्ट्रिक पावर गुणवत्ता की निगरानी के लिए आईईईई अनुशंसित अभ्यास. आईईईई, न्यू यार्क, NY, 2019.
- आईईसी 61000-4-30:2015+एएमडी1:2021. विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता - भाग 4-30: बिजली की गुणवत्ता माप तरीकों. आईईसी, जिनेवा.
- कोई एमजी-1-2021 नहीं. मोटर्स और जेनरेटर. नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन, रोसलिन, वी.ए.
ज़बीही ए, ग्राम एल, हर्नांडेज़ ए. “उच्च डीईआर पेनेट्रेशन वाले वितरण नेटवर्क में वोल्टेज असंतुलन मेट्रिक्स का मूल्यांकन।” arXiv:2505.23435, मैड्रिड के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय, मई 2025.
arXiv पर देखें → - खुला एक्सेस, शैक्षणिक उपयोग पर कोई लाइसेंस प्रतिबंध नहीं.
यह केस अध्ययन शैक्षिक उद्देश्यों के लिए सारांश और टिप्पणी रूप में प्रस्तुत किया गया है. पीक्यू परिप्रेक्ष्य अनुभाग (अनुभाग 5) और एसवीजी आरेख डेनिस रुएस्ट द्वारा मूल आईपीक्यूडीएफ संपादकीय सामग्री हैं, एम.एससी. (लागू), पी.इंजी. (सेवानिवृत्त). आईपीक्यूडीएफ मूल शोध के लेखक होने का दावा नहीं करता है.