Багатокритеріальної оптимізації електричних апаратів в умовах децентралізованих енергетичних систем

Abstract

У роботі досліджено особливості функціонування електричних апаратів в умовах децентралізованих енергетичних систем та сільських електромереж, які характеризуються значною варіативністю режимів, втратами напруги та нерівномірністю навантаження. Запропоновано метод багатокритеріальної оптимізації на основі узагальненої цільової функції, що використовує безрозмірні показники технічного рівня та інваріантні керовані змінні. Математична модель враховує простір режимів електроенергетичної системи, що дозволяє перейти від локальної до інтегральної оптимізації електричних апаратів. Введено систему критеріїв, яка охоплює енергетичні втрати, масо-габаритні показники, теплову стійкість та адаптивність до змінних умов роботи. Показано, що врахування специфіки сільських мереж дозволяє підвищити ефективність та надійність електричних апаратів. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні електротехнічного обладнання для автономних та агроенергетичних систем. /This paper investigates the operation and optimization of electrical apparatus under the conditions of decentralized energy systems and rural electrical networks, which are characterized by voltage instability, distributed generation, and variable load profiles. A multi-criteria optimization method based on the generalized objective function approach is proposed. The method utilizes dimensionless technical indicators and invariant controlled variables to ensure a consistent evaluation of design alternatives. The mathematical model incorporates the concept of the operating space, representing the set of possible system states defined by voltage, current, power, and network parameters. This enables a transition from single-point optimization to integral optimization over the entire operating range. A system of optimization criteria is formulated, including energy losses, mass-to-power ratio, thermal performance, and adaptability to variable operating conditions. The influence of rural network characteristics, such as voltage drops and line impedance, is explicitly taken into account within the objective function. This allows improving the stability and efficiency of electrical apparatus in non-ideal power supply conditions. The proposed approach provides a systematic framework for the design of energy-efficient and reliable electrical equipment for decentralized and agricultural energy applications.