ड्रोप गति नियंत्रण

ड्रोप गति नियंत्रण एसी विद्युत शक्ति जनरेटर के लिए उपयोग किया जाने वाला एक नियंत्रण मोड है,जिससे लाइन आवृत्ति बढ़ने पर जनरेटर का बिजली उत्पादन कम हो जाता है। यह आमतौर पर एक पावर स्टेशन के गवर्नर (युक्ति) के गति नियंत्रक (स्पीड कंट्रोल मोड) के रूप में उपयोग किया जाता है, जो प्राइम मूवर द्वारा एक इलेक्ट्रिकल ग्रिड से जुड़े एक समकालिक जनरेटर को चलाता है। यह ग्रिड आवृत्ति के अनुसार प्राइम मूवर द्वारा उत्पादित शक्ति की दर को नियंत्रित करके काम करता है। ड्रॉप स्पीड कंट्रोल के साथ, जब ग्रिड अधिकतम ऑपरेटिंग आवृत्ति पर काम कर रहा होता है, तो प्राइम मूवर की शक्ति शून्य तक कम हो जाती है, और जब ग्रिड न्यूनतम ऑपरेटिंग आवृत्ति पर होता है, तो पावर 100%पर सेट हो जाती है, और अन्य ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर मध्यवर्ती मान पर सेट हो जाती है।

यह मोड सिंक्रोनस जनरेटर को समानांतर में चलाने की अनुमति देता है, ताकि लोड को अपनी पावर रेटिंग के अनुपात में समान ड्रोप वक्र के साथ जनरेटर के बीच साझा किया जाए।

व्यवहार में, बड़े विद्युत ग्रिड पर जनरेटर द्वारा उपयोग किए जाने वाले ड्रोप घटता आवश्यक रूप से रैखिक या समान नहीं हैं, और ऑपरेटरों द्वारा समायोजित किया जा सकता है।यह लोड के आधार पर भिन्न होने के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली के अनुपात को अनुमति देता है, इसलिए उदाहरण के लिए,आधार भाग जनरेटर कम मांग पर एक बड़ा अनुपात उत्पन्न करेगा। स्थिरता के लिए आवश्यक है कि ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी रेंज में पावर आउटपुट आवृत्ति का एक निरसीय (मोनोटोनिक) रूप से घटता कार्य है।

ड्रॉप गति नियंत्रण (स्पीड कंट्रोल) का उपयोग ग्रिड स्टोरेज सिस्टम द्वारा भी किया जा सकता है। ड्रॉप गति नियंत्रण (स्पीड कंट्रोल) के साथ वे सिस्टम औसत आवृत्तियों से अधिक ग्रिड से ऊर्जा को हटा देंगे, और इसे कम आवृत्तियों पर आपूर्ति करेंगे।

रैखिक
एक तुल्यकालिक जनरेटर की आवृत्ति द्वारा दी गई है
 * $$F = \frac{PN}{120}$$

जहाँ पे
 * एफ, आवृत्ति (हर्ट्ज में),
 * पी, ध्रुवों की संख्या,
 * एन, जनरेटर की गति (आरपीएम में)

एक तुल्यकालिक जनरेटर की आवृत्ति (एफ) सीधे इसकी गति (एन) के लिए आनुपातिक है। जब कई सिंक्रोनस जनरेटर विद्युत ग्रिड के समानांतर से जुड़े होते हैं, तो आवृत्ति ग्रिड द्वारा तय की जाती है, क्योंकि प्रत्येक जनरेटर का व्यक्तिगत पावर आउटपुट एक बड़े ग्रिड पर लोड की तुलना में छोटा होगा। ग्रिड से जुड़े सिंक्रोनस जनरेटर विभिन्न गति से चलते हैं, लेकिन वे सभी एक ही आवृत्ति पर चलते हैं क्योंकि वे ध्रुवों (पी) की संख्या में भिन्न होते हैं।

वास्तविक गति के प्रतिशत के रूप में एक गति संदर्भ इस मोड में सेट किया गया है। चूंकि जनरेटर को बिना लोड से पूर्ण लोड तक लोड किया जाता है, इसलिए प्राइम मूवर की वास्तविक गति कम हो जाती है। इस मोड में पावर आउटपुट बढ़ाने के लिए, प्राइम मूवर स्पीड संदर्भ बढ़ाया जाता है। क्योंकि वास्तविक प्राइम मूवर की गति ग्रिड द्वारा तय की जाती है, प्राइम मूवर की गति संदर्भ और वास्तविक गति में यह अंतर का उपयोग प्राइम मूवर में काम करने वाले द्रव (ईंधन, भाप, आदि) के प्रवाह को बढ़ाने के लिए किया जाता है, और इसलिए बिजली उत्पादन बढ़ जाता है। शक्ति निर्गत (पावर आउटपुट) को कम करने के लिए अधोमुख (रिवर्स) सही होगा। प्राइम मूवर गति (स्पीड) संदर्भ हमेशा प्राइम मूवर की वास्तविक गति से अधिक होता है। प्राइम मूवर की वास्तविक गति को संदर्भ के संबंध में गिराने या घटने की अनुमति दी जाती है, और  इसलिए यह नाम दिया जाता है।

उदाहरण के लिए, यदि टरबाइन को 3000 आरपीएम पर नियत किया गया (रेट) है, और मशीन की गति 3000 आरपीएम से 2880 आरपीएम तक कम हो जाती है, जब इसे बिना लोड से लोड किया जाता है, तो डूप % द्वारा दिया जाता है
 * $$\mathrm{Droop\%} = \frac{\mathrm{No\ load\ speed - Full\ load\ speed}}{\mathrm{No\ load\ speed}}$$
 * = (3000 - 2880) / 3000
 * = 4%

इस मामले में, गति संदर्भ 104% होगा और वास्तविक गति 100% होगी। टरबाइन गति संदर्भ में प्रत्येक 1% परिवर्तन के लिए, टरबाइन का बिजली उत्पादन 4% ड्रोप सेटिंग के साथ एक इकाई के लिए 25% रेटेड में बदल जाएगा। इसलिए ड्रोप को 100% गवर्नर कार्रवाई के लिए आवश्यक (डिजाइन) गति में प्रतिशत परिवर्तन के रूप में व्यक्त किया जाता है।

चूंकि आवृत्ति ग्रिड पर तय की जाती है, और इसलिए वास्तविक टरबाइन की गति भी तय हो जाती है, टरबाइन गति संदर्भ में वृद्धि से संदर्भ और वास्तविक गति के बीच त्रुटि बढ़ेगी। जैसे -जैसे अंतर बढ़ता है, बिजली उत्पादन बढ़ाने के लिए ईंधन का प्रवाह बढ़ जाता है, और इस प्रक्रिया को विलोम करने से इसका परिडाम पहले जैसा हो जाता है। इस प्रकार के नियंत्रण को सीधे आनुपातिक नियंत्रण के रूप में संदर्भित किया जाता है। यदि संपूर्ण ग्रिड ओवरलोड हो जाता है, तो ग्रिड आवृत्ति और इसलिए जनरेटर की वास्तविक गति कम हो जाएगी। सभी इकाइयों को गति त्रुटि में वृद्धि दिखाई देगी, और इसलिए अपने प्रमुख मूवर्स और पावर आउटपुट में ईंधन प्रवाह बढ़ाएगा। इस तरह से ड्रोप गति नियंत्रण (स्पीड कंट्रोल मोड) भी एक स्थिर ग्रिड आवृत्ति को रखने में मदद करता है। उत्पादित शक्ति की मात्रा वास्तविक टरबाइन गति और गति संदर्भ के बीच त्रुटि के लिए कड़ाई से आनुपातिक है।

यह गणितीय रूप से दिखाया जा सकता है कि यदि किसी सिस्टम में सिंक्रनाइज़ की गई सभी मशीनों में एक ही ड्रोप स्पीड कंट्रोल होता है, तो वे मशीन रेटिंग के लिए लोड अनुपात को साझा करेंगे। उदाहरण के लिए, जीई-डिज़ाइन हेवी ड्यूटी गैस टरबाइन में ईंधन का प्रवाह कैसे बढ़ाया जाता है या घटाया जाता है, सूत्र द्वारा दिया जा सकता है,

Fsrn = (fskrn2 * (tnr-tnh)) + fskrn1

जहाँ,

FSRN = ईंधन स्ट्रोक संदर्भ (गैस टरबाइन को आपूर्ति की गई ईंधन) ड्रोप मोड के लिए

TNR = टरबाइन गति संदर्भ

TNH = वास्तविक टरबाइन गति

Fskrn2 = निरंतर

Fskrn1 = निरंतर

उपरोक्त सूत्र एक सीधी रेखा (y = mx + b) के समीकरण के अलावा कुछ भी नहीं है।

एक ग्रिड से जुड़े समान % ड्रॉप सेटिंग वाले कई सिंक्रोनस जनरेटर अपने बेस लोड के अनुपात में ग्रिड लोड में परिवर्तन को साझा करेंगे।

उत्तरी अमेरिका के विद्युत ग्रिड के स्थिर संचालन के लिए, बिजली संयंत्र आमतौर पर चार या पांच प्रतिशत गति ड्रॉप के साथ काम करते हैं। परिभाषा के अनुसार, 5% ड्रॉप के साथ पूर्ण-लोड की गति 100% है और नो-लोड की गति 105% है।

आम तौर पर गति में परिवर्तन ग्रिड पर चलने वाले सभी जनरेटर और मोटर्स के कुल घूर्णन द्रव्यमान की जड़ता के कारण मामूली होता है। एक विशेष प्राइमर मूवर और जनरेटर संयोजन के लिए पावर आउटपुट में समायोजन धीरे -धीरे एक केन्द्रापसारक गवर्नर पर या एक इंजन नियंत्रण इकाई समायोजन, या एक इलेक्ट्रॉनिक गति गवर्नर के लिए अनुरूप संचालन द्वारा वसंत दबाव बढ़ाकर ड्रोप वक्र को बढ़ाकर बनाया जाता है। ग्रिड से जुड़े सभी इकाइयों में एक ही ड्रोप सेटिंग होनी चाहिए, ताकि सभी पौधे उसी तरह से जवाब देते हैं, जो बाहरी संचार के आधार पर आवृत्ति में तात्कालिक परिवर्तन के लिए एक ही तरह से प्रतिक्रिया करता है। सिंक्रोनस जनरेटर के समानांतर संचालन द्वारा दी गई जड़ता के बगल में, फ़्रीक्वेंसी स्पीड ड्रोप एक व्यक्तिगत  पावर प्लांट के  शक्ति निर्गत (पावर आउटपुट ( kW ) के नियंत्रण में प्राथमिक तात्कालिक पैरामीटर है।

यह भी देखें

 * विद्युत शक्ति संचरण
 * व्यापक क्षेत्र समकालिक ग्रिड
 * गतिशील मांग (विद्युत शक्ति)

आगे की पढाई

 * Alfred Engler: Applicability of droops in low voltage grids. International Journal of Distributed Energy Resources, Vol 1, No 1, 2005.