ГЭС: искусство управления

 
 
 
 
 
 
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ 
СЕРИИ «МОНОГРАФИИ НГТУ» 
 
 
д-р техн. наук, проф. (председатель)  А.А. Батаев 
д-р техн. наук, проф. (зам. председателя)  А.Г. Вострецов 
д-р техн. наук, проф. (отв. секретарь)  В.Н. Васюков 
 
д-р техн. наук, проф. А.А. Воевода 
д-р техн. наук, проф. В.И. Денисов 
д-р физ.-мат. наук, проф. А.К. Дмитриев 
д-р физ.-мат. наук, проф. В.Г. Дубровский 
д-р филос. наук, проф. В.И. Игнатьев 
д-р физ.-мат. наук, проф. О.В. Кибис 
д-р социол. наук, проф. Л.А. Осьмук 
д-р техн. наук, проф. Н.В. Пустовой 
д-р техн. наук, проф. Г.И. Расторгуев 
д-р физ.-мат. наук, проф. В.А. Селезнев 
д-р техн. наук, проф. Ю.Г. Соловейчик 
д-р техн. наук, проф. А.А. Спектор 
д-р техн. наук, проф. А.Г. Фишов 
д-р экон. наук, проф. М.В. Хайруллина 
д-р техн. наук, проф. В.А. Хрусталев 
д-р техн. наук, проф. А.Ф. Шевченко 
 
 
 

УДК 621.311.21 
Г 988 
 
 
Коллектив авторов: 
А.Г. Русина, Т.А. Филиппова, А.В. Белоглазов, Г.В. Глазырин,  
С.В. Митрофанов, Г.Л. Русин, Д.Х. Худжасаидов, А.Ю. Арестова, 
А.В. Сидорова, Е.А. Совбан, Я.А. Фролова  
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор А.С. Гусев 
д-р техн. наук, профессор М.Ф. Носков 
 
 
 
 
Г 988  
ГЭС: искусство управления : монография / коллектив авторов ; под ред. А.Г. Русиной. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 
2019. – 226 с. : ил., 6 цв. ил. – (Монографии НГТУ). 

ISBN 978-5-7782-4035-3 

Приведены результаты исследований, проведенных авторами монографии и посвященных развитию методов, моделей и методик при 
планировании режимов электроэнергетических систем, содержащих 
гидроэлектростанции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 621.311.21 
 
ISBN 978-5-7782-4035-3 
© Коллектив авторов, 2019 
 
© Новосибирский государственный 
 
технический университет, 2019 

УДК 621.311.21 
Г 988 
 
 
Composite author: 
Rusina A.G., Filippova T.A., Beloglazov A.V., Glazyrin G.V.,  
Arestova A.Y., Mitrofanov S.V., Rusina G.L., Khudzhaidov J.K.,  
Sidorova A.V., Sovban E.A., Frolova Y.A. 
 
Reviewers: 
Professor A.S. Gusev, D.Sc. (Eng.) 
Professor M.F. Noskov, D.Sc. (Eng.) 
 
 
 
 
Г 988  
HPP: the art of control engineering : monograph / Composite 
author. – Novosibirsk : NSTU Publisher, 2019. – 226 p. – (NSTU 
Monographs). 

ISBN 978-5-7782-4035-3 

The book presents the results of the research and development of methods, models and techniques in the operational planning of electric power 
systems containing hydroelectric power plant. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 621.311.21 
 
ISBN 978-5-7782-4035-3 
© Composite authors, 2019 
 
© Novosibirsk State Technical University, 2019 

ВВЕДЕНИЕ 

 
7 

Посвящается В.К. Щербакову,  
д-ру техн. наук, профессору, ученому и педагогу – выдающемуся 
электроэнергетику Сибири. 
 
 
 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 работе рассмотрены актуальные вопросы управления энергетическими балансами мощности и выработки электроэнергии. 
Материал монографии может представлять интерес для молодых ученых, занимающихся проблемами электроэнергетики. 
Исследования посвящены развитию методик планирования режимов электроэнергетических систем (ЭЭС), содержащих гидроэлектростанции. Подобные системы обладают сложными характеристиками, 
имеют особые свойства и требуют пристального внимания и изучения. 
Особенность планирования режима гидротепловых электроэнергетических систем состоит в том, что производство электроэнергии базируется на трех физических процессах: гидрологических, технологических и электрических. Их основные законы, в свою очередь, принципиально различаются.  
Первый процесс (гидрологический) определяется законами природы, и его можно лишь незначительно корректировать за счет использования регулировочных способностей водохранилища, которые составляют до 30 % среднегодового стока реки. В монографии рассмотрены 
особенности и принципы планирования режимов ЭЭС, связанные со 
стоком реки. ГЭС представляют собой гидроузлы комплексного назначения и решают не только энергетические, но и водохозяйственные 
задачи. При этом могут быть выставлены критерии как экономичности, так и надежности их функционирования. Поскольку значимость 
таких критериев переменная, решения задач могут быть неоднозначны.  
Технологический процесс определяется типом электрической станции, законами преобразования механической энергии в электрическую 
и также зависит от принятого критерия функционирования. 
 

В 

 

Электрический процесс определяется законами электротехники и 
требованиями потребителей к качеству электроэнергии. После дезинтеграции энергетической отрасли изменились юридические и хозяйственные формы энергетических предприятий.  
В монографии представлены результаты авторских разработок. 
1. Методика применения теоретических положений адресных расчетов в совокупности с методом «электрического эквивалента» при 
решении прикладных задач управления режимами и энергетическими 
балансами. 
2. Применение адресных расчетов для автоматической частотной 
разгрузки. 
3. Математический аппарат планирования режимов гидротепловых 
ЭЭС. 
4. Алгоритмизация задачи управления энергетическими балансами 
мощности и выработки электроэнергии в ЭЭС с большой долей ГЭС. 
Работа содержит примеры применения предложенных методик на 
реальных объектах и тестовых схемах. 
В монографии получены новые научные результаты. 
 Создана модель, объединяющая гидроэнергетический и электротехнический цикл производства электроэнергии. 
 Построена модель электрических связей между станциями и потребителями на основе применения адресных расчетов. Показана актуальность такой модели при планировании выработки электроэнергии 
на ГЭС. 
 Применены кибернетические принципы управления, которые в 
настоящее время можно реализовать на базе математических методов 
и цифровых технологий.  
 Выполнены детальные разработки комплекса прогнозирования 
информации, который включает регламентные предположения по стоку, статистические модели получения основных и дополнительных 
прогнозов, а также текущие прогнозы. 
 Исследована задача учета неопределенности балансов электроэнергии. Показаны возможности применения имитационных методов 
для получения альтернативных решений. 
 Разработана оригинальная методика оценки эффективности режимов комплекса совместно работающих в какскаде гидростанций. 
 Предложены принципы алгоритмизации задач расчета режимов 
гидротепловых энергосистем. 

ВВЕДЕНИЕ 

 
9 

Авторы ведут систематическую преподавательскую деятельность в 
НГТУ с использованием полученных разработок. Представленный материал может быть использован не только в учебном процессе, но и 
при выполнении научных работ, изучении вопросов анализа режимов 
ЭЭС, написании магистерских и кандидатских диссертаций. 
Правомерность и необходимость работ, изложенных в монографии, 
постоянно указывается в публикациях, на научных конференциях и 
симпозиумах. Авторский коллектив имеет многочисленные публикации по планированию режимов ЭЭС. Ключевые положения монографии апробированы в периодической печати, на международных и 
национальных конференциях, симпозиумах, конгрессах и научных семинарах, в учебном процессе.  

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
 
ЭЭС – электроэнергетическая система 
ГЭС – гидроэлектростанция 
АСУ – автоматизированная система управления 
КС – компьютерная система 
ГБАО – Горно-Бадахшанская автономная область 
ОЭС – Объединенная энергосистема 
ОДУ – Объединенное диспетчерское управление 
ПИВР – Правила использования водных ресурсов 
ГТС – гидротехнические сооружения 
НПУ – нормальный подпорный уровень  
УМО – уровень мертвого объема  
ФПУ – форсированный подпорный уровень 
ВБ – верхний бьеф 
НБ – нижний бьеф 
ВХК – водохозяйственный комплекс 
СН – собственные нужды 
РЗ – релейная защита 
ПВК – программно-вычислительный комплекс 
ГК – генерирующая компания 
ФАВР МПР – Федеральное агентство водных ресурсов Министерства природных ресурсов 
БВУ – Бассейновое водное управление 
РГ – распределенная генерация 
АРС – автоматический регулятор скорости 
АЧР – автоматическая частотная разгрузка