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. Самой-
ленко, 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, ре-
гламентирующими задачи и функции оперативно-диспетчерского управления. 
В первой главе пособия рассматриваются основные критерии допустимости 
электрического режима, факторы, влияющие на пропускную способность элек-
трической сети и типовые схемы, вводится понятие утяжеления электрического 
режима. Во второй главе описаны практические приемы расчёта допустимых пе-
ретоков 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 автома-
тики.

ШР — шунтирующий реактор.
ЭЦК — электрический центр качаний. 

Термины и определения

Т

ермины и определения, представленные в данном разделе, 
приняты в соответствии с действующей нормативно-техни-
ческой документацией в сфере электроэнергетики, в том чис-
ле согласно СТО 59012820.29.240.007–2008 «Правила предотвращения 
развития и ликвидации нарушений нормального режима электриче-
ской 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 управ-
ления 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 ве-
дет к ограничению подачи электрической и тепловой энергии в зна-
чительном 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 энергоресур-
сов, 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 пере-
ток называется аварийно допустимым).

Вынужденный режим энергосистемы — режим энергосистемы с фак-

тическим превышением перетоков мощности в контролируемом се-
чении максимально допустимого значения, но без превышения ава-
рийно допустимого значения.

Динамическая устойчивость энергосистемы — способность энерго-

системы возвращаться к установившемуся режиму после значитель-
ных возмущений без перехода в асинхронный режим.

Диспетчерский график — задание по мощности, выработке, пере-
даче, потреблению энергии, величине резерва мощности, доведенное 
субъектом оперативно-диспетчерского управления до субъекта элек-
троэнергетики.

Единая энергосистема России — основной объект электроэнергети-

ки страны, представляющий собой комплекс электростанций и элек-
трических сетей, объединенных общим режимом и единым централи-
зованным диспетчерским управлением.

Запас устойчивости — показатель, количественно характеризующий 

удаленность значений параметров режима энергосистемы от их зна-
чений 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 соста-
ва включенного оборудования. В группу Контрольных пунктов долж-
ны включаться подстанции и электростанции с наибольшим влияни-
ем на устойчивость нагрузки, параллельной работы электростанций, 
частей синхронной зоны и на потери электроэнергии в операцион-
ной зоне.
Контролируемое сечение — один или несколько элементов одной 

или нескольких связей, перетоки мощности в которых контролиру-
ются и/или регулируются диспетчером соответствующего диспетчер-
ского центра. Максимально допустимые перетоки в сечении заданы 
соответствующим диспетчерским центром.
Максимально допустимый переток активной мощности — наиболь-

ший переток активной мощности в контролируемом сечении, опреде-
ляемый диспетчерским центром субъекта оперативно-диспетчерского 

Термины и определения

управления в электроэнергетике, обеспечивающий допустимые па-
раметры 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 отно-
сительно 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 на-
ходятся 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 норматив-
ным, отсутствуют нарушения в работе основных устройств и оборудо-
вания, параметры режима удовлетворяют всем требованиям по безо-
пасности, 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 энер-
госистем и при определении максимально допустимых и аварийно до-
пустимых 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 потре-
бителей электрической энергии, управление взаимосвязанными тех-
нологическими режимами работы которых осуществляет соответству-
ющий диспетчерский центр.
Послеаварийный режим энергосистемы — режим, в котором энерго-

система находится после локализации аварии до установления нор-
мального или вынужденного режима. Послеаварийный режим ха-
рактеризуется 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 вынуж-
денном режиме.
Предельный режим — установившийся режим работы энергетиче-
ской системы, при небольшом изменении параметров которого нару-
шается ее устойчивость.

Релейная защита и автоматика — релейная защита, сетевая автома-
тика, противоаварийная автоматика, режимная автоматика, регистра-
торы 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, коммута-
ционные аппараты), соединяющих две части энергосистемы.
Сечение — совокупность сетевых элементов одной или нескольких 

связей, отключение которых приводит к полному разделению энер-
госистемы на две изолированные части.

Статическая устойчивость энергосистемы — способность энергоси-

стемы возвращаться к исходному (или близкому к нему) установив-
шемуся 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 отно-
шению 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 расче-
том 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 статиче-
ской устойчивости электродвигателей.
Uдоп — допустимое напряжение в узле нагрузки в нормальном ре-
жиме.

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-допусти-
мая токовая нагрузка).

I п/ав
доп

 — допустимая токовая нагрузка линий электропередачи и элек-

тросетевого оборудования в послеаварийном режиме (аварийно-до-
пустимая 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-

Условные обозначения

ному из критериев, описанных в Методических указаниях по устой-
чивости энергосистем.
Pп/ав — переток активной мощности в сечении в послеаварийном 

режиме.
Pд/ав — переток активной мощности в сечении в доаварийном ре-
жиме.
Pпред — предельный по статической апериодической устойчивости 

переток активной мощности в нормальном режиме.

Рп/ав
пред  — предельный по статической апериодической устойчивости 

переток активной мощности в послеаварийном режиме.

Рдин
пред  — переток активной мощности в нормальном режиме, при 

котором сохраняется динамическая устойчивость при нормативных 
возмущениях.
P (Uдоп) — переток активной мощности в нормальном режиме, соответствующий 
10 % или 15 % запасу по напряжению в нормальном 
режиме.

Р
U
д/ав
п/ав
доп
(
)  — переток активной мощности в доаварийном режиме, 
соответствующий 10 % запасу по напряжению в послеаварийном 
режиме.

Р
U
п/ав
п/ав
доп
(
) — переток активной мощности в послеаварийном режиме, 
соответствующий 10 % запасу по напряжению в послеаварий-
ном режиме.
Pд/ав (Uдоп) — переток активной мощности в сечении в доаварий-

ном режиме, соответствующий 8 % запасу по статической апериодической 
устойчивости в послеаварийном режиме после нормативного 
возмущения.
P (Iдоп) — переток активной мощности в нормальном режиме, при 

котором отсутствуют недопустимые перегрузки линий электропередачи 
и оборудования в нормальном режиме.

Р
I
д/ав
п/ав
доп
(
)  — переток активной мощности в доаварийном режиме, 

при котором отсутствуют недопустимые перегрузки линий электропередачи 
и оборудования в послеаварийном режиме.

Р
I
п/ав
п/ав
доп
(
) — переток активной мощности в послеаварийном режиме, 
при котором отсутствуют недопустимые перегрузки линий электропередачи 
и оборудования в послеаварийном режиме.