30
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(37),
июнь
2025
Существующая
система
противоаварийной
автоматики
Единой
энергосистемы
России
и
направления
ее
развития
Современная
структура
противоаварийного
управления
Единой
энергосистемой
России
представляет
собой
мно
-
гоуровневый
эшелонированный
комплекс
средств
управ
-
ления
и
защиты
от
возникновения
и
развития
аварийного
процесса
.
Многоуровневая
иерархия
данной
структуры
со
-
стоит
из
быстродействующих
адаптивных
систем
центра
-
лизованного
противоаварийного
управления
с
координи
-
рующей
системой
,
осуществляющей
обмен
информацией
между
централизованным
комплексами
.
Локальные
систе
-
мы
противоаварийной
автоматики
обычно
обеспечивают
избыточные
управляющие
воздействия
,
которые
не
явля
-
ются
оптимальными
.
Сложность
данной
структуры
продик
-
тована
большой
размерностью
системообразующих
сетей
и
их
большим
схемно
-
режимным
многообразием
.
В
дан
-
ной
статье
представлен
обзор
системы
противоаварийного
управления
Единой
энергетической
системы
России
.
Управление
сетями
Андрей
ПАЗДЕРИН
,
начальник
службы
технологического
при
-
соединения
филиала
ПАО
«
Россети
» —
МЭС
Урала
О
собенности
электроэнергетических
систем
(
ЭЭС
),
выражающиеся
в
практически
не
-
ограниченном
множестве
схемно
-
режимных
ситуаций
,
высокой
скорости
протекания
пере
-
ходных
процессов
и
необходимости
обеспечения
мгно
-
венных
балансов
активных
и
реактивных
мощностей
,
привели
к
разработке
и
внедрению
комплексов
проти
-
воаварийной
автоматики
(
ПА
),
обеспечивающих
норма
-
тивные
запасы
устойчивости
и
требуемые
параметры
послеаварийных
режимов
.
В
Единой
энергетической
системе
(
ЕЭС
)
России
функции
противоаварийного
управления
возложены
на
комплексы
ПА
,
направлен
-
ные
на
выявление
,
предотвращение
и
ликвидацию
ава
-
рийных
ситуаций
.
Среди
аварийных
ситуаций
,
учитываемых
в
ком
-
плексах
ПА
,
выделяются
:
–
потеря
статической
или
динамической
устойчи
-
вости
;
–
перегрузка
оборудования
,
снижение
или
повышение
напряжения
;
–
снижение
или
повышение
частоты
;
–
резонансные
явления
;
–
потеря
устойчивости
при
наличии
силовых
преобра
-
зователей
.
31
Потеря
устойчивости
сопровождается
возникновени
-
ем
асинхронного
режима
с
многократным
циклическим
увеличением
токов
,
снижением
напряжений
в
узлах
электрической
сети
и
повышением
вероятности
разви
-
тия
каскадных
аварий
.
Обеспечение
устойчивости
ЭЭС
в
послеаварийных
режимах
работы
осуществляется
за
счет
реализации
управляющих
воздействий
(
УВ
)
типа
отключение
нагрузки
,
отключение
генерации
,
длитель
-
ной
и
кратковременной
разгрузки
энергоблоков
,
автома
-
тической
загрузки
генерирующего
оборудования
.
Для
предотвращения
перегрузки
оборудования
при
-
меняются
отключение
нагрузки
,
генерации
или
измене
-
ние
топологии
электрической
сети
за
счет
отключения
перегружаемого
элемента
.
Явления
недопустимых
снижений
и
повышений
частоты
характерны
в
большей
степени
для
изолированных
или
выделившихся
на
изо
-
лированную
работу
ЭЭС
.
Недопустимое
снижение
или
увеличение
частоты
оказывает
влияние
на
производительность
работы
электроустановок
и
может
приводить
к
лавинообраз
-
ным
процессам
с
массовым
отключением
потребите
-
лей
и
объектов
генерации
.
Для
обеспечения
требуе
-
мого
уровня
частоты
применяется
ПА
,
действующая
на
отключение
нагрузки
потребителей
или
изменение
режима
работы
объектов
генерации
.
Изменения
в
ЭЭС
,
связанные
с
внедрением
рас
-
пределенной
генерации
и
возобновляемых
источников
электроэнергии
с
замещением
традиционных
энер
-
гоблоков
на
органическом
топливе
,
привели
к
появлению
новых
явлений
,
при
возникновении
которых
необходима
реализация
противоаварийного
управления
.
Комитетом
по
динамическим
переходным
процессам
IEEE
и
коми
-
тетом
C4
СИГРЭ
,
начиная
с
2021
года
,
выделяются
два
новых
направления
применения
противоаварийного
управления
:
резонансные
явления
и
нарушения
устой
-
чивости
при
массовом
внедрении
в
электрические
сети
силовых
преобразователей
.
Для
управления
режимами
современных
ЭЭС
разра
-
батываются
и
внедряются
новые
виды
УВ
,
реализующие
изменение
режима
работы
накопителей
электроэнергии
,
управление
виртуальными
электрическими
станциями
,
виртуальными
синхронными
компенсаторами
,
возобнов
-
ляемыми
источниками
энергии
и
устройствами
на
базе
силовой
электроники
.
Данные
типы
УВ
предназначены
,
в
первую
очередь
,
для
управления
ЭЭС
со
сниженными
значениями
инерции
и
находят
малое
применение
для
традиционных
ЭЭС
с
преобладанием
источников
гене
-
рации
на
ископаемом
топливе
.
Текущий
этап
развития
ЕЭС
России
характеризуется
преобразованиями
структуры
и
принципов
противоава
-
рийного
управления
,
обусловленными
изменениями
,
в
определенной
степени
характерными
для
всех
совре
-
менных
ЭЭС
.
Дальнейшие
изменения
электроэнергети
-
ческого
комплекса
России
могут
привести
к
корректи
-
ровке
фундаментальных
основ
организации
ПА
,
что
уже
наблюдается
в
энергосистемах
зарубежных
стран
.
СТРУКТУРА
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
ЕДИНОЙ
ЭНЕРГОСТИСТЕМЫ
РОССИИ
Система
противоаварийной
автоматики
ЕЭС
России
организована
в
виде
многоуровневой
иерархической
структуры
с
высокой
степенью
эшелонирования
дей
-
ствий
отдельных
комплексов
.
В
вершине
данной
струк
-
туры
находится
координирующая
система
противоава
-
рийной
автоматики
(
КСПА
),
которая
предназначена
для
синхронизации
результатов
расчетов
централизован
-
ных
систем
противоаварийной
автоматики
(
ЦСПА
).
На
нижнем
уровне
иерархии
приведены
локальные
ком
-
плексы
ПА
.
АВАРИЙНАЯ
СИТУАЦИЯ
В
ЭЭС
Потеря
устойчивости
Статическая
устойчивость
Динамическая
устойчивость
Перегрузка
оборудования
Снижение
или
повышение
напряжения
Потеря
устойчивости
при
наличии
силовых
преобразователей
Снижение
или
повышение
частоты
Резонансные
явления
Аварийные
ситуации
,
требующие
противоаварийного
управления
32
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(37),
июнь
2025
Исторически
первыми
были
реализованы
и
внедре
-
ны
в
эксплуатацию
локальные
комплексы
ПА
,
предна
-
значенные
для
управления
отдельными
фрагментами
ЭЭС
.
В
качестве
исходных
данных
для
работы
локаль
-
ных
комплексов
ПА
,
как
правило
,
используется
только
измерительная
информация
,
получаемая
непосред
-
ственно
с
объекта
размещения
устройства
ПА
.
Усложнение
структуры
ЭЭС
привело
к
необходимо
-
сти
увеличения
точности
и
адаптивности
систем
ПА
.
Координирующие
и
централизованные
комплексы
ПА
используют
измерительную
информацию
от
удаленных
энергообъектов
,
передаваемую
системами
телеме
-
трии
и
более
современными
системами
синхронизиро
-
ванных
векторных
измерений
(
СВИ
).
Данные
системы
нацелены
на
минимизацию
УВ
с
целью
обеспечения
требуемых
уровней
запасов
устойчивости
за
счет
их
пересчета
в
цикле
изменения
доаварийного
режима
.
В
описанной
структуре
выделяются
два
типа
связей
между
комплексами
ПА
:
КСПА
и
ЦСПА
связаны
си
-
стемами
передачи
данных
,
локальные
комплексы
ПА
и
ЦСПА
связаны
косвенно
единым
электрическим
ре
-
жимом
.
В
ЕЭС
России
реализован
принцип
эшелониро
-
вания
действий
ПА
,
обеспечивающий
распределение
срабатываний
отдельных
видов
ПА
на
различных
эта
-
пах
развития
аварийной
ситуации
.
Данная
структура
показала
свою
высокую
эффективность
при
ликвида
-
ции
различных
аварийных
ситуаций
в
ЕЭС
России
.
ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Создание
в
ЕЭС
России
ЦСПА
позволило
повысить
за
-
грузку
высоковольтных
сетей
и
уменьшить
количество
вводимых
в
работу
высоковольтных
линий
,
требуемых
для
обеспечения
надежности
при
их
аварийных
отклю
-
чениях
.
В
1968
году
была
реализована
первая
ЦСПА
в
объединенной
энергосистеме
Урала
.
При
дальней
-
ших
модернизациях
ЦСПА
были
установлены
во
всех
объединенных
энергосистемах
ЕЭС
России
,
а
также
в
изолированной
энергосистеме
Калининградской
об
-
ласти
.
Многие
решения
в
области
ЦСПА
в
нашей
стра
-
не
до
сих
пор
являются
передовыми
и
уникальными
в
научном
и
техническом
плане
по
отношению
к
зару
-
бежным
системам
.
Результатом
выполнения
расчетного
цикла
ЦСПА
является
таблица
УВ
(
ТУВ
),
которая
представляет
собой
таблицу
соответствия
между
рассчитываемой
в
ЦСПА
аварийной
ситуацией
и
выбранным
набором
УВ
.
При
поступлении
сигнала
пускового
органа
(
ПОр
)
низовое
устройство
ЦСПА
выполняет
реализацию
УВ
согласно
ТУВ
.
Во
время
протекания
переходного
процесса
расчет
-
ный
цикл
ЦСПА
блокируется
на
время
от
30
секунд
до
2
минут
в
зависимости
от
особенностей
защищаемой
ЭЭС
.
Для
выбора
УВ
в
ЦСПА
реализован
принцип
«I-
До
»,
который
подразумевает
использование
телеметриче
-
ской
информации
для
выбора
УВ
при
рассматривае
-
мых
аварийных
ситуациях
.
При
отсутствии
обновления
ТУВ
в
течение
заданного
промежутка
времени
низовое
устройство
переходит
в
автономный
режим
работы
по
принципу
«II-
До
».
В
данном
режиме
работы
выбор
УВ
выполняется
из
локальной
ТУВ
,
принцип
формирова
-
ния
которой
определяется
заранее
выполненной
серией
расчетов
переходных
процессов
.
Принцип
«II-
До
»
обес
-
печивает
достаточное
,
но
не
оптимальное
противоава
-
рийное
управление
режимами
ЭЭС
.
ЛОКАЛЬНЫЕ
КОМПЛЕКСЫ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
В
существующей
структуре
управления
ЕЭС
России
локальные
комплексы
ПА
обеспечивают
выбор
и
ре
-
ализацию
УВ
с
целью
обеспечения
допустимых
уров
-
ней
частоты
,
напряжения
,
токовых
загрузок
элементов
электрической
сети
,
нормативных
запасов
статической
и
динамической
устойчивости
в
послеаварийных
режи
-
мах
работы
ЭЭС
.
Для
решения
данных
задач
приме
-
няются
автоматика
ликвидации
асинхронного
режима
(
АЛАР
),
автоматика
ограничения
повышения
частоты
(
АОПЧ
),
автоматика
разгрузки
при
перегрузке
по
мощ
-
ности
(
АРПМ
),
автоматика
разгрузки
при
близких
корот
-
ких
замыканиях
(
АРКЗ
),
автоматика
ограничения
пере
-
грузки
оборудования
(
АОПО
),
автоматика
ограничения
повышения
частоты
(
АОПЧ
),
автоматика
ограничения
снижения
частоты
(
АОСЧ
),
частотное
автоматическое
повторное
включение
(
ЧАПВ
),
автоматика
ограничения
снижения
напряжения
(
АОСН
)
и
автоматика
ограниче
-
ния
повышения
напряжения
(
АОПН
),
которые
в
боль
-
шинстве
случаев
реализуют
принцип
противоаварийно
-
го
управления
«II-
До
».
Общая
логика
работы
данных
комплексов
описыва
-
ется
следующей
цепочкой
«
ПОр
—
устройство
контроля
предшествующего
режима
—
УВ
».
Устройство
контроля
предшествующего
режима
определяет
соответствие
между
дискретными
значениями
параметров
электри
-
ческого
режима
и
необходимыми
объемами
УВ
.
В
каче
-
стве
фиксируемых
параметров
доаварийного
режима
чаще
всего
выступают
перетоки
активных
мощностей
по
определенным
сечениям
ЭЭС
,
уровни
загрузки
гене
-
рирующего
оборудования
,
токовые
загрузки
элементов
электрической
сети
,
уровни
напряжений
в
контроль
-
ных
узлах
или
частоты
.
Для
обеспечения
требуемых
параметров
послеаварийного
электрического
режима
в
локальных
комплексах
ПА
используются
следующие
виды
УВ
:
отключение
нагрузки
,
отключение
генерации
,
деление
сети
,
автоматическая
загрузка
генераторов
,
изменение
состояния
устройств
средств
компенсации
реактивной
мощности
,
кратковременная
и
длительная
Управление
сетями
33
разгрузка
паровых
турбин
и
электрическое
торможе
-
ние
.
Адаптивность
действий
локальных
комплексов
ПА
организуется
за
счет
применения
принципа
эшелони
-
рования
.
НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
ЕДИНОЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМЫ
РОССИИ
1.
В
условиях
развития
распределительных
сетей
актуальной
становится
задача
противоаварийно
-
го
управления
режимами
работ
ВИЭ
,
источников
распределенной
генерации
и
накопителей
элек
-
троэнергии
,
объединенных
в
виртуальные
электри
-
ческие
станции
.
Внедрение
источников
генерации
в
распределительные
сети
6–35
кВ
способствуют
снижению
суммарной
инерции
ЭЭС
,
появлению
электрических
режимов
с
двунаправленными
перетоками
мощности
и
созданию
кольцевых
связей
.
По
своей
структуре
перспективные
распре
-
делительные
сети
становятся
похожими
на
слож
-
нозамкнутые
магистральные
электрические
сети
.
В
данных
условиях
особо
актуальной
становится
задача
разработки
и
внедрения
в
распределитель
-
ных
сетях
интеллектуальных
систем
ПА
,
действия
которых
должны
быть
синхронизированы
с
ПА
маги
-
стральных
электрических
сетей
.
2.
Координация
систем
ПА
как
на
уровне
объеди
-
ненных
энергосистем
,
так
и
на
уровне
энергообъ
-
екта
может
быть
рассмотрена
как
одно
из
важных
направлений
исследования
,
для
которого
возможно
применение
мультиагентных
систем
,
алгоритмов
машинного
обучения
,
подходов
,
основанных
на
принципах
узлового
анализа
Димо
.
3.
Для
обеспечения
требований
современных
низко
-
инерционных
ЭЭС
к
быстродействию
алгоритмов
обработки
измерений
и
выбору
УВ
локальными
и
централизованными
комплексами
ПА
в
части
снижения
временной
задержки
УСВИ
могут
быть
применены
алгоритмы
разложения
Таккера
,
пре
-
образования
Гильберта
,
преобразования
Тейлора
-
Фурье
.
Увеличение
быстродействия
и
адаптивно
-
сти
логической
части
комплексов
ПА
возможно
за
счет
применения
алгоритмов
машинного
обучения
,
нечеткой
логики
и
экспертных
систем
принятия
решения
.
4.
Актуальной
является
задача
обеспечения
кибер
-
безопасности
работы
цифровых
комплексов
ПА
,
которая
должна
быть
обеспечена
на
уровнях
изме
-
рений
,
логической
части
и
каналов
передачи
и
реа
-
лизации
УВ
.
Для
решения
данной
задачи
могут
быть
использованы
программно
-
аппаратные
средства
контроля
обмена
потоками
данных
между
подсис
-
темами
комплексов
ПА
,
логические
подсистемы
анализа
используемых
параметров
электрического
режима
на
основе
теории
статического
и
динами
-
ческого
оценивания
состояния
,
а
также
алгоритмы
машинного
обучения
.
5.
Апробация
разработанных
алгоритмов
ПА
на
модели
-
рующих
комплексах
реального
времени
и
в
реальных
ЭЭС
позволит
выявить
преимущества
и
/
или
недостат
-
ки
в
новых
подходах
и
наметить
пути
их
дальнейшего
развития
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.
Существующая
система
противоаварийной
автома
-
тики
ЕЭС
России
реализована
в
виде
иерархической
структуры
,
обеспечивающей
эшелонированный
принцип
управления
,
эффективность
и
надежность
которого
была
доказана
на
протяжении
длительно
-
го
периода
эксплуатации
.
2.
Анализ
существующей
структуры
и
литературные
обзоры
позволяют
определить
ключевые
направле
-
ния
для
развития
систем
противоаварийного
управ
-
ления
современными
энергосистемами
.
В
качестве
направлений
развития
систем
противоаварийной
автоматики
выделяются
:
повышение
быстродействия
и
адаптивности
при
каскадных
авариях
,
обеспечение
кибербезопасности
,
рассмотрение
вопросов
про
-
тивоаварийного
управления
в
распределительных
сетях
и
повышение
степени
координации
отдель
-
ных
систем
противоаварийной
автоматики
,
а
также
применение
управляющих
воздействий
на
объектах
возобновляемой
генерации
.
3.
Наряду
с
традиционными
подходами
к
противо
-
аварийному
управлению
,
основанными
на
детер
-
минированных
режимных
моделях
,
набирают
популярность
методы
управления
,
использующие
искусственный
интеллект
и
машинное
обучение
,
которые
могут
существенно
повысить
скорость
принятия
решений
.
Перспективным
направлением
развития
систем
централизованных
и
локальных
комплексов
противоаварийной
автоматики
явля
-
ется
реализация
способа
«
После
»,
позволяющего
обеспечить
управление
при
каскадных
аварийных
ситуациях
.
Реализация
данного
способа
возможна
на
основе
алгоритмов
машинного
обучения
,
обеспе
-
чивающих
требуемое
быстродействие
и
адаптив
-
ность
.
4.
Важной
задачей
остается
апробация
алгоритмов
противоаварийного
управления
на
данных
с
реаль
-
ных
энергосистем
,
а
также
на
моделирующих
ком
-
плексах
реального
времени
.
5.
Применение
синхронизированных
векторных
измере
-
ний
в
противоаварийном
управлении
является
совре
-
менным
трендом
для
централизованных
и
локальных
комплексов
противоаварийной
автоматики
.
Оригинал статьи: Существующая система противоаварийной автоматики Единой энергосистемы России и направления ее развития
Современная структура противоаварийного управления Единой энергосистемой России представляет собой многоуровневый эшелонированный комплекс средств управления и защиты от возникновения и развития аварийного процесса. Многоуровневая иерархия данной структуры со стоит из быстродействующих адаптивных систем централизованного противоаварийного управления с координирующей системой, осуществляющей обмен информацией между централизованным комплексами. Локальные системы противоаварийной автоматики обычно обеспечивают избыточные управляющие воздействия, которые не являются оптимальными. Сложность данной структуры продиктована большой размерностью системообразующих сетей и их большим схемно-режимным многообразием. В данной статье представлен обзор системы противоаварийного управления Единой энергетической системы России.
