Работа Ю.П. Шкарина «Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи», опубликованная в 2001 году в серии «Библиотечка электротехника» (приложение к журналу «Энергетик», НТФ «Энергопрогресс»), является одним из фундаментальных методических пособий в области ВЧ-связи (ВЧС) на линиях электропередачи (ЛЭП). Несмотря на прошедшие с момента публикации годы, теоретические основы, методы расчетов и подходы к измерениям, изложенные в брошюре, сохраняют свою актуальность для проектирования, эксплуатации и модернизации систем релейной защиты и автоматики (РЗА), телемеханики и диспетчерской связи в электроэнергетике.

Общие сведения о публикации

• Автор: Юрий Петрович Шкарин.
• Название: Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи (части 1 и 2).
• Издательство: НТФ «Энергопрогресс», журнал «Энергетик».
• Год издания: 2001 год.
• Серия: «Библиотечка электротехника» (приложение к журналу «Энергетик»).
• УДК: 621.315.052.63(075.32).
• ББК: 31.27 Ш 66.
• Объем: 72 страницы (общий объем двух частей), иллюстрации.
• ISSN: 0013-7278.

Брошюра состояла из двух частей, вышедших в первой и второй половине 2001 года соответственно. Редакционный совет «Библиотечки электротехника» во главе с В.А. Семеновым рекомендовал данную работу как справочное пособие для специалистов отрасли.

Актуальность и значение темы

В введении к работе (ссылаясь на данные ИДУ БЭС РФ на начало 2000 г.) автор подчеркивает критически важную роль ВЧ-каналов связи для управления электроэнергетикой России:

«По данным ИДУ БЭС РФ на начало 2000 г. около 50 % всего объема информации, необходимой для управления работой электроэнергетики России на всех иерархических уровнях управления, передавалось через каналы ВЧ связи по линиям электропередачи ЛЭП 35 кВ и выше. На уровнях управления АО-энерго и ниже удельный вес ВЧ каналов еще более высок.»

Это делает тему надежности и качества высокочастотных трактов стратегически важной для функционирования Единой энергетической системы (ЕЭС) России. Работа Шкарина систематизирует знания, необходимые для обеспечения требуемого качества передачи информации в условиях сильных промышленных помех и специфических условий распространения волн по воздушным линиям.

Основное содержание брошюры

Работа структурирована так, чтобы охватить полный цикл жизнедеятельности ВЧ-тракта: от теории и расчетов до практических измерений и выбора приборов.

Анализ параметров высокочастотного тракта

В первой части брошюры подробно рассматриваются параметры, характеризующие качество и работоспособность тракта:

• Коэффициенты прохождения и затухания сигналов в полосе пропускания.
• Волновые сопротивления линий связи и согласование с аппаратурой.
• Параметры эквивалентных схем ЛЭП на высоких частотах.
• Влияние конструкции линии (число проводов, наличие тросов, типа изоляторов) на передачу высокочастотных сигналов.

Методы расчетов параметров

Автор приводит достаточно полный аппарат для инженерных расчетов:

• Расчет затухания в полосе пропускания канала.
• Расчет коэффициентов отражения и стоячих волн (КСВ).
• Методики учета влияния коронных разрядов на затухание и шумовую обстановку.
• Расчет помехоустойчивости трактов (отношение сигнал/шум).

Помехи от короны и их учет

Отдельное внимание уделено специфическому для ВЧС по ЛЭП явлению — коронным помехам. Шкарин рассматривает:

• Физику возникновения коронных разрядов на проводах ЛЭП.
• Спектральную состав коронных помех.
• Методы расчета уровня коронных помех в зависимости от напряжения линии, погодных условий и состояния проводов.
• Меры по снижению влияния коронных помех на качество связи (выбор полосы частот, применение фильтров, увеличение уровня сигнала).

Методы измерений параметров ВЧ-трактов

Практическая часть работы посвящена верификации расчетных данных и контролю состояния трактов в процессе эксплуатации:

• Методики измерения затухания и КСВ.
• Измерение уровня собственных шумов тракта и коронных помех.
• Определение нелинейных искажений и межмодуляционных помех.
• Контроль параметров развязывающих конденсаторов и высоковольтных защит.

Приложения: Практический инструментарий

Ценность работы значительно возрастает за счет приложений, представляющих собой справочные материалы для ежедневной работы инженера:

1. Перечень измерительных приборов: систематизированный список оборудования, необходимого для проведения пусконаладочных работ, периодических испытаний и аварийных замеров на ВЧ-трактах. Указаны типы приборов, их назначение и основные метрологические характеристики.
2. Обзор программ расчета на ЭВМ: анализ существовавших на 2001 год программных комплексов для:
   • Расчета параметров ВЧ-тракта (затухание, КСВ, полоса пропускания).
   • Расчета помех от короны.

   Это позволяло инженерам переходить от ручных расчетов к автоматизированному проектированию.

Ключевые технические аспекты, раскрытые в работе

Структура ВЧ-тракта

Шкарин детально разбирает цепочку: Передатчик — Развязывающее устройство (РУ) / Высоковольтная защита (ВЗ) — ЛЭП — ВЗ/РУ — Приемник. Особое внимание уделено развязывающим конденсаторам (РК) и высоковольтным защитным разрядники, как критическим элементам, определяющим надежность гальванической развязки низковольтной аппаратуры от высоковольтной шины ЛЭП.

Многоканальность и частотная сетка

Рассматриваются вопросы частотного планирования, размещения каналов в полосе 24–500 кВт (традиционная для ВЧС по ЛЭП диапазон), проблемы взаимных помех при многоканальной эксплуатации (межмодуляция, перекрестная модуляция) и способы их минимизации.

Влияние режимов ЛЭП на ВЧ-тракт

Анализируется динамика параметров тракта при переключениях схем ЛЭП (ввод/вывод линий, работа на заземленном/изолированном нуле), что критично для настройки РЗА и телемеханики, чувствительных к уровню сигнала и задержке распространения.

Значение для современной энергетики

Хотя с 2001 года технологии связи сильно развились (появление оптоволокна, цифровых РЗА, систем ИЭК на базе IEC 61850, PLC-модемов нового поколения), работа Ю.П. Шкарина остается актуальной по следующим причинам:

• Огромная установленная база: Тысячи километров ЛЭП 35–750 кВ продолжают использовать ВЧ-каналы как основной или резервный канал связи для РЗА (дистанционная защита, АПВ, АЧР) и телемеханики.
• Физика процессов не менялась: Закономерности распространения ВЧ-волн по воздушным линиям, физика коронных разрядов, принципы согласования и фильтрации остаются неизменными.
• Метрологическая база: Методики измерений, описанные в брошюре, легли в основу отраслевых нормативных документов (РД, ГОСТ, МИ) и используются при поверке и аттестации измерительных комплексов.
• Гибридные схемы: При модернизации сетей часто применяются гибридные схемы (ОВОЛ + ВЧС), где знание параметров ВЧ-тракта необходимо для корректной настройки задержек и логики коммутации.

Брошюра Ю.П. Шкарина «Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи» представляет собой классический труд, обобщающий многолетний опыт проектирования и эксплуатации систем ВЧ-связи в советской и российской электроэнергетике. Она закрывает потребность инженера-связиста, инженера РЗА и телемеханика в едином источнике, объединяющем теорию линий связи, расчет помех (в т.ч. коронных), методики измерений и обзор инструментальной базы.

Для современных специалистов, занимающихся сопровождением «старого парка» ВЧ-аппаратуры (типов «Аист», «Сокол», «Птица», «Энергия» и др.) или интеграцией новых цифровых терминалов в существующие ВЧ-тракты, данная работа служит незаменимым настольным справочником, позволяющим глубоко понять физику процессов в тракте и грамотно решать возникающие эксплуатационные задачи.

Библиографическая ссылка для цитирования:

Шкарин Ю.П. Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи (часть 2)., М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001. — 72 с.; ил. — (Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»). ISSN 0013-7278. УДК 621.315.052.63(075.32) ББК 31.27 Ш 66.