ПІДВИЩЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ МАЛИХ ГЕС ШЛЯХОМ ОПТИМІЗАЦІЇ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

Анотація

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-07

У статті розглянуто проблему підвищення комплексних показників якості роботи малих гідроелектростанцій шляхом оптимізації систем автоматичного керування гідроагрегатами. Показано, що в умовах зростання частки децентралізованих джерел генерації та підвищених вимог до енергоефективності особливого значення набуває якість динамічних процесів, що формуються під час зміни навантаження мГЕС. Для вирішення зазначеної проблеми запропоновано підхід до оптимізації параметрів ПІД-регулятора системи автоматичного регулювання обертання гідротурбіни на основі моделювання її динаміки у вигляді об’єкта другого порядку з типовими часами гідравлічних та електромеханічних ланок. Як об’єкт дослідження використано модель гідротурбіни Френсіса малої потужності з номінальними параметрами: нетто-напір 74 м, витрата 2,05 м³/с та номінальна потужність близько 1,28 МВт. Наведено напірні, енергетичні та потужнісні характеристики турбіни, отримані в узагальненому вигляді. Проведено імітаційні дослідження реакції гідротурбіни на стрибкові зміни навантаження для двох варіантів налаштування ПІД-регулятора – неоптимального та оптимального. Виконано кількісну оцінку якості перехідних процесів за інтегральними критеріями якості за похибкою та часом, а також за показниками енергетичної ефективності, включаючи відносні втрати виробленої енергії у перехідному режимі. Показано, що оптимальне налаштування ПІД-регулятора дозволяє істотно зменшити амплітуду та тривалість коливань, прискорити усталення режиму та скоротити втрати енергії з 12,9 % до 2,1 %. Запропоновано комплексний показник якості, що узагальнює динамічні та енергетичні критерії й може бути використаний як універсальна метрика для порівняння різних законів регулювання. Отриманий результат підтверджує доцільність оптимізації систем керування як одного з найефективніших шляхів підвищення продуктивності та надійності малих ГЕС.