Высокочастотная (ВЧ) связь — это уникальная технология передачи информации, которая использует в качестве среды распространения сигнала существующие линии электропередачи (ЛЭП). Исторически этот вид связи зародился еще в 1920–1930-х годах в СССР и России. Изначально считалось, что перенос разговорного частотного спектра в область более высоких частот не только обеспечивает оперативность и эффект присутствия при голосовом общении, но и гарантирует секретность переговоров. Сегодня же ВЧ-связь является важнейшим элементом инфраструктуры энергетики, обеспечивая надежную коммуникацию между объектами электросетевого комплекса.

Суть технологии и частотный диапазон

Принцип работы ВЧ-связи заключается в наложении высокочастотного информационного сигнала на рабочий ток промышленной частоты (50 Гц), передаваемый по проводам ЛЭП. Разные каналы направлений для обеспечения их изолированности друг от друга разносятся по частоте.

В России и странах СНГ выделен строгий диапазон для каналов ВЧ-связи — от 16 до 1000 кГц. Базовой полосой пропускания для одного канала традиционно считается полоса в 4 кГц, однако современные технологии позволяют создавать каналы и с большей полосой пропускания — вплоть до нескольких сотен кГц.

Область применения ВЧ-связи

Область применения высокочастотной связи по линиям электропередачи охватывает широкий спектр задач в энергетической сфере. Технология предусматривает использование различных ЛЭП — низкого, среднего, высокого и сверхвысокого напряжения. Ключевые направления применения:

Диспетчерская и технологическая связь

• Телефонная диспетчерская связь: обеспечение голосового общения между диспетчерскими центрами и подстанциями для оперативного управления энергосистемой.
• Телемеханика: передача данных для удаленного контроля и управления коммутационным оборудованием.
• Технологическое видеонаблюдение: трансляция видеопотока с критических участков подстанций.
• Коммерческий учет электроэнергии (АСКУЭ): сбор и передача данных со счетчиков на энергообъектах.
• Мониторинг оборудования: контроль состояния трансформаторов, выключателей и других устройств.

Системы релейной защиты и автоматики (РЗА)

Это одна из самых критичных областей применения. ВЧ-каналы используются для организации:

• Каналов релейной защиты и противоаварийной автоматики: мгновенная передача сигналов аварийных режимов.
• Дифференциально-фазной защиты линий электропередачи: сравнение фаз токов по концам защищаемой линии для выявления коротких замыканий.

Корпоративные сети энергопредприятий

Обычно каналы ВЧ-связи используют сетевые компании для управления подстанциями. Однако эта технология доступна и другим организациям. Любое предприятие, имеющее собственные подстанции и высоковольтные линии, может применять ВЧ-связь для организации внутренних каналов связи любого назначения без привлечения сторонних операторов.

Как осуществляется подключение к ЛЭП?

Подключить аппаратуру ВЧ-связи напрямую к высоковольтным проводам невозможно — это опасно и технически неосуществимо. Для этого используется специализированное оборудование, а наиболее распространенной является схема присоединения «фаза-земля». В этом случае сигнал передается по одному проводу (фазе), а обратным проводом служит земля.

В состав типовой схемы входят следующие элементы:

1. Высокочастотные заградители (L1, L2), блокируют прохождение высокочастотного сигнала за пределы защищаемого участка линии, направляя его к приемопередатчикам.
2. Конденсаторы связи (C1, C2) — обеспечивают прохождение ВЧ-сигнала из аппаратуры в линию и обратно, одновременно блокируя опасное напряжение промышленной частоты (50 Гц).
3. Фильтры присоединения (Z1, Z2) — согласуют волновое сопротивление линии с сопротивлением кабеля снижения.
4. Разъединители (S1, S2), позволяют безопасно отключить аппаратуру связи для обслуживания без снятия высокого напряжения с ЛЭП.
5. Кабель снижения РК-75 (W1, W2) — коаксиальный кабель для соединения фильтров присоединения с аппаратурой.
6. Аппаратура ВЧ-связи (V1, V2) — конечные приемопередатчики, модемы и мультиплексоры.

Преимущества ВЧ-связи

Использование ЛЭП в качестве среды передачи дает ряд существенных плюсов:

• Собственный канал связи: не требуется арендная плата сторонним операторам связи.
• Устойчивость к стихийным бедствиям: каналы ВЧ-связи способны оставаться в работе даже при падении опоры ЛЭП (пока провод физически не порван), что критически важно при ураганах, землетрясениях и наводнениях.
• Отсутствие капитальных затрат на среду передачи: провода ЛЭП уже существуют, в отличие от волоконно-оптических линий, которые нужно прокладывать с нуля.
• Экономия на частотах: в отличие от радиорелейных каналов, не требуются затраты на получение частот в Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ).
• Мониторинг состояния ЛЭП: современные системы, такие как ССТМ «ES100», позволяют по ВЧ-сигналу контролировать физическое состояние самой линии (обрывы, обледенение проводов и т.д.).

Недостатки технологии

Несмотря на высокую надежность, у ВЧ-связи есть один существенный минус. Единственным недостатком (особенно это касается цифровой ВЧ-связи) является довольно невысокая гарантированная скорость передачи данных при любых погодных условиях. По этому показателю ВЧ-каналы заметно уступают волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) и беспроводным сетям широкополосного доступа.

Область применения ВЧ-связи сегодня простирается от исторической секретной голосовой связи до критически важных каналов релейной защиты и систем телемеханики. Несмотря на развитие оптоволокна, высокочастотная связь по ЛЭП остается незаменимой в энергетике благодаря своей автономности, живучести в чрезвычайных ситуациях и отсутствию необходимости строить отдельную инфраструктуру для передачи данных.