Расчеты допустимых перетоков мощности в энергосистемах

Министерство образования и науки Российской Федерации 

Уральский федеральный университет  

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

РАСЧЕТЫ ДОПУСТИМЫХ ПЕРЕТОКОВ 

МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

Рекомендовано методическим советом 
Уральского федерального университета 
в качестве учебного пособия для студентов вуза,  

обучающихся по направлению 

13.04.02 — Электроэнергетика и электротехника 

Екатеринбург 
Издательство Уральского университета 
2017 

УДК 621.311(075.8)
ББК 31.279-022.85я73
          Р24

Авторы: С. А. Ерошенко, А. О. Егоров, В. О. Самойленко, А. И. Хальясмаа 

Рецензенты: заместитель технического директора, канд. техн. наук 
К. А. Никишин (филиал ОАО «НТЦ ЕЭС» «Технологии автоматического 
управления»); заместитель главного диспетчера по режимам А. В. Юдин 
(филиал АО «СО ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление 
Урала»)

Научный редактор — доц., канд. техн. наук А. А. Суворов

Р24

Расчеты допустимых перетоков мощности в энергосистемах : 
учебное пособие / С. А. Ерошенко, А. О. Егоров, В. О. Самойленко, А. И. Хальясмаа. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 
2017. — 86, [2] с.
ISBN 978-5-7996-1994-7

Учебное пособие предназначено для изучения способов расчетов допустимых 

перетоков мощности в реальных электроэнергетических системах 110 кВ и выше 
в соответствии с действующими нормативно-техническими документами, регламентирующими задачи и функции оперативно-диспетчерского управления. 
В первой главе пособия рассматриваются основные критерии допустимости 
электрического режима, факторы, влияющие на пропускную способность электрической сети и типовые схемы, вводится понятие утяжеления электрического 
режима. Во второй главе описаны практические приемы расчёта допустимых перетоков в сетях с использованием современных программных комплексов расчёта 
установившихся режимов на примере крупной электроэнергетической системы.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 9. Рис. 47. Прил. 2.

УДК 621.311(075.8)
ББК 31.279-022.85я73

ISBN 978-5-7996-1994-7
© Уральский федеральный  
     университет, 2017

Используемые сокращения

АДП — аварийно допустимый переток.
АЛАР — автоматика ликвидации асинхронного режима.
АОПО — автоматика ограничения перегрузки оборудования.
АОСН — автоматика ограничения снижения напряжения.
АПНУ — автоматика предотвращения нарушения устойчивости.
АРВ — автоматическое регулирование возбуждения.
АРЛ — автоматика разгрузки линии.
АЭС — атомная электростанция.
ДЦ — диспетчерский центр.
ЕЭС — Единая энергетическая система.
КБ — конденсационная батарея.
КС — контролируемое сечение.
МДП — максимально допустимый переток.
ОГ — ограничение генерации.
ОДУ — объединенное диспетчерское управление.
ОЗ — операционная зона.
ОИК — оперативно информационный комплекс.
ОН — ограничение нагрузки.
ОС — опасное сечение.
ПА — противоаварийная автоматика.
ПАР — послеаварийный режим.
РАС — регистратор аварийных событий.
РДУ — региональное диспетчерское управление.
РЗА — релейная защита и автоматика.

Используемые сокращения

СО ЕЭС — системный оператор Единой энергетической сис- 
темы.

УВ — управляющее воздействие.
УПАСК — устройство передачи аварийных сигналов и команд.
УСПД — устройство сбора и передачи данных.
ЦДУ — центральное диспетчерское управление.
ЦСПА — централизованная система противоаварийной автоматики.

ШР — шунтирующий реактор.
ЭЦК — электрический центр качаний. 

Термины и определения

Т

ермины и определения, представленные в данном разделе, 
приняты в соответствии с действующей нормативно-технической документацией в сфере электроэнергетики, в том числе согласно СТО 59012820.29.240.007–2008 «Правила предотвращения 
развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической части энергосистем» [1], СО 153–34.20.576–2003 «Методические 
указания по устойчивости энергосистем» [3].

Аварийно допустимый переток активной мощности — наибольший пе
реток активной мощности в контролируемом сечении, определяемый 
диспетчерским центром субъекта оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, обеспечивающий допустимые параметры 
электроэнергетического режима в нормальной (ремонтной) схеме.

Аварийный режим энергосистемы — режим энергосистемы с параме
трами, выходящими за пределы требований технических регламентов, 
возникновение и длительное существование которого представляет 
недопустимую угрозу для жизни людей, повреждает оборудование и ведет к ограничению подачи электрической и тепловой энергии в значительном объеме.

Вынужденный переток активной мощности — переток активной мощ
ности в сечении, обусловленный необходимостью предотвращения 
или уменьшения ограничений потребителей, потери гидроресурсов, 
при необходимости строгой экономии отдельных видов энергоресурсов, неблагоприятном наложении плановых и аварийных ремонтов 
основного оборудования электростанций и сети, а также в режимах 

Термины и определения

минимума нагрузки при невозможности уменьшения перетока из-за 
недостаточной маневренности АЭС (наибольший допустимый переток называется аварийно допустимым).

Вынужденный режим энергосистемы — режим энергосистемы с фак
тическим превышением перетоков мощности в контролируемом сечении максимально допустимого значения, но без превышения аварийно допустимого значения.

Динамическая устойчивость энергосистемы — способность энерго
системы возвращаться к установившемуся режиму после значительных возмущений без перехода в асинхронный режим.

Диспетчерский график — задание по мощности, выработке, передаче, потреблению энергии, величине резерва мощности, доведенное 
субъектом оперативно-диспетчерского управления до субъекта электроэнергетики.

Единая энергосистема России — основной объект электроэнергети
ки страны, представляющий собой комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением.

Запас устойчивости — показатель, количественно характеризующий 

удаленность значений параметров режима энергосистемы от их значений в предельном по устойчивости режиме.

Контрольные пункты сети — выделенные в каждой операционной 

зоне подстанции и электростанции, на шинах которых напряжение 
должно поддерживаться в соответствии с утвержденными графиками 
в функции времени или в зависимости от параметров режима и состава включенного оборудования. В группу Контрольных пунктов должны включаться подстанции и электростанции с наибольшим влиянием на устойчивость нагрузки, параллельной работы электростанций, 
частей синхронной зоны и на потери электроэнергии в операционной зоне.
Контролируемое сечение — один или несколько элементов одной 

или нескольких связей, перетоки мощности в которых контролируются и/или регулируются диспетчером соответствующего диспетчерского центра. Максимально допустимые перетоки в сечении заданы 
соответствующим диспетчерским центром.
Максимально допустимый переток активной мощности — наиболь
ший переток активной мощности в контролируемом сечении, определяемый диспетчерским центром субъекта оперативно-диспетчерского 

Термины и определения

управления в электроэнергетике, обеспечивающий допустимые параметры электроэнергетического режима в нормальной (ремонтной) 
схеме и в послеаварийных режимах после нормативных возмущений.

Нерегулярные колебания — колебания перетока активной мощно
сти по сечению относительно некоторого среднего уровня или относительно некоторого значения, заданного диспетчерским персоналом.
Нормальный режим энергосистемы — режим энергосистемы, при ко
тором потребители снабжаются электрической энергией, а значения 
технических параметров режима энергосистемы и оборудования находятся в пределах длительно допустимых значений.

Нормальная схема — состояние электрической сети, когда все сете
вые элементы, определяющие устойчивость, находятся в работе.

Нормальное состояние энергосистемы — состояние энергосистемы, 

при котором условия ее функционирования соответствуют нормативным, отсутствуют нарушения в работе основных устройств и оборудования, параметры режима удовлетворяют всем требованиям по безопасности, надежности функционирования и качеству электроэнергии.

Нормальный переток активной мощности — переток активной мощ
ности в сечении, не превышающий максимально допустимый.
Нормативное возмущение — аварийное возмущение, учет которого 

необходим при проверке выполнения требований к устойчивости энергосистем и при определении максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях.

Обменная мощность — мощность, передаваемая по межсистемной 

связи, соединяющей две электроэнергетические системы.
Опасное сечение — это совокупность таких сетевых элементов, от
ключение которых приведет к полному разделению энергосистемы 
на две изолированные части.

Операционная зона — территория, в границах которой расположены 

объекты электроэнергетики и энергопринимающие установки потребителей электрической энергии, управление взаимосвязанными технологическими режимами работы которых осуществляет соответствующий диспетчерский центр.
Послеаварийный режим энергосистемы — режим, в котором энерго
система находится после локализации аварии до установления нормального или вынужденного режима. Послеаварийный режим характеризуется сниженными требованиями к параметрам режима, 
по сравнению с требованиями к нормальному режиму. Продолжи

Термины и определения

тельность нормализации послеаварийного режима ограничена 20 мин. 
Превышение указанного времени означает переход к работе в вынужденном режиме.
Предельный режим — установившийся режим работы энергетической системы, при небольшом изменении параметров которого нарушается ее устойчивость.

Релейная защита и автоматика — релейная защита, сетевая автоматика, противоаварийная автоматика, режимная автоматика, регистраторы аварийных событий и процессов и технологическая автоматика 
объектов электроэнергетики.
Ремонтная схема — состояние электрической сети, при котором из
за отключения одного или нескольких элементов электрической сети 
(а при эксплуатации — также из-за отключенного состояния устройств 
противоаварийной автоматики) уменьшен максимально допустимый 
переток в каком-либо сечении.

Связь — последовательность элементов электрической сети (линии 

электропередачи, трансформаторы, системы (секции) шин, коммутационные аппараты), соединяющих две части энергосистемы.
Сечение — совокупность сетевых элементов одной или нескольких 

связей, отключение которых приводит к полному разделению энергосистемы на две изолированные части.

Статическая устойчивость энергосистемы — способность энергоси
стемы возвращаться к исходному (или близкому к нему) установившемуся режиму после малых возмущений.
Статическая устойчивость нагрузки — способность асинхронной 

машины возвращаться в исходный режим после малого возмущения 
со стороны сети или вала.

Центральное диспетчерское управление — главный диспетчерский 

центр Системного оператора, являющийся вышестоящим по отношению к другим диспетчерским центрам.

Частичное сечение — совокупность сетевых элементов (часть се
чения), отключение которых не приводит к делению энергосистемы 
на две изолированные части.

Утяжеление электрического режима — пошаговое изменение мощ
ности электростанций и электрических нагрузок в различных частях 
математической модели энергосистемы, сопровождающееся расчетом электроэнергетического режима на каждом шаге и направленное 
на получение предельного режима.

Условные обозначения

Kзап — коэффициент запаса статической (апериодической) устой
чивости по активной мощности.

КU — коэффициент запаса статической (апериодической) устойчи
вости по напряжению.

Kп/ав — доля перетока активной мощности в сечении в послеаварий
ном режиме относительно перетока в нормальном режиме.

Uкр — критическое напряжение, соответствующее границе статической устойчивости электродвигателей.
Uдоп — допустимое напряжение в узле нагрузки в нормальном режиме.

U п/ав
доп  — допустимое напряжение в узле нагрузки в послеаварийном 

режиме.
Iдоп — допустимая токовая нагрузка линий электропередачи и элек
тросетевого оборудования в нормальном режиме (длительно-допустимая токовая нагрузка).

I п/ав
доп

 — допустимая токовая нагрузка линий электропередачи и элек
тросетевого оборудования в послеаварийном режиме (аварийно-допустимая токовая нагрузка).
ΔPнк — амплитуда нерегулярных колебаний активной мощности 

в сечении.

ΔPпа — приращение допустимого перетока активной мощности 

в сечении за счет реализации управляющих воздействий от устройств 
и комплексов противоаварийной автоматики.

Pдоп — переток активной мощности в сечении, соответствующий од