DE2708810A1

DE2708810A1 - Wechselstrom-fernversorgung eines uebertragungskabels mit leitungsverstaerkern

Info

Publication number: DE2708810A1
Application number: DE19772708810
Authority: DE
Inventors: Rene Migeon
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1976-03-04
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1977-09-08
Also published as: NL7702248A; IE44630L; BE852677R; BE851937A; US4088850A; GB1540697A; FR2343372A1; IT1077643B; JPS52106620A; FR2343372B1; LU76874A1; CA1065258A; DK94277A; IE44630B1; SE7702367L

Description

Po 10 205 D

WECHSELSTROM-FIRNVERSORGUNG EINES ÜBERTRAGUNGSKABELS MIT LEITUNGSVERSTÄRKERN

Die Erfindung betrifft die Wechselstrom-Fernversorgung von Verstärkern eines Übertragungskabels, insbesondere für den Fall, daß das Kabel auSeren elektrischen Feldern ausgesetzt ist, beispielsweise von nahe gelegenen Hochspannungsleitungen (Industriestromversorgung, Fahrleitungsdraht von elektrifizierten Bahnstrecken).

Die MuSeren elektrischen Felder induzieren in den Kabeln Längsspannungen, die sich nachteilig auswirken. Deshalb vermeidet man möglichst, eine übertragungsleitung und eine Energieversorgungsleitung nahe nebeneinander und parallel zueinander zu führen, wenn nicht wirtschaftliche Gründe eine gemeinsame Trassierung erforderlich machen. Bestimmte übertragungssysteme sind weniger empfindlich gegenüber induzierten Längsspannungen als andere. So werden die übertragenen Signale bei Übertragungsleitungen, die zwei symmetrische Drahtpaare aufweisen, nur geringfügig gestört, denn die in den beiden Drähten ein und desselben Paares induzierten Längsspannungen sind wegen der groSen Nähe und der Verflechtung der Drähte im groSen und ganzen gleich. Sie rufen Ströme derselben Strom-

709836/0849 ./.

• jr.

stärke und derselben Richtung hervor, die leicht vom durch die Drähte des Drahtpaares laufenden Differenzstrom, der das übertragene Signal darstellt, getrennt werden können.

Die Fernstromversorgung von Verstärkern eines Übertragungskabels aus symmetrischen Drahtpaaren erfolgt im allgemeinen von den Leitungsenden aus mit Hilfe eines Wechselstroms, der durch eine von zwei an den Leitungsenden entweder direkt oder über eine Stromquelle miteinander verbundenen Drahtpaaren gebildete Schleife fließt. Jeder Verstärker wird über einen Stromtransformator gespeist, dessen Primärwicklung in Reihe ;in eins der Drahtpaare geschalter ist, das die Femversorgungsschleife bildet. Bei einem derartigen Aufbau wird die Primärwicklung des Speisetransformators eines Verstärkers von der Summe der durch die äußeren Felder in den Drähten des Leitungspaares, in das der Transformator eingeschaltet ist, induzierten Ströme durchflossen. Diese Summe von induzierten Strömen wird zum jedem Verstärker zugeführten Versorgungsstrom hinzugezählt oder von diesem abgezogen. Daraus ergeben sich zeitlich unbestimmt auftretende Über- oder Unterstromstärken, die für das einwandfreie Arbeiten der Verstärker schädlich sind.

Die Dämpfung der in einer übertragungsleitung induzierten Längsspannungen aufgrund des zwecks Begrenzung der Durchschlaggefahr und der Risiken, denen das Personal ausgesetzt ist,erfolgten Abschirmens des Kabels und der Unterteilung der Leitung in galvanisch isolierte Abschnitte behebt nicht die auf die Fernversorgung einwirkenden Störungen.

709836/0849

Ziel der Erfindung ist eine Fernversorgung, die aufgrund ihres Aufbaus gegenüber unter dem Einfluß von au6eren elektrischen Feldern induzierten Längsspannungen wenig empfindlich ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Wechselstrom-Fernversorgung eines Übertragungskabels mit Leitungsverstärkern, bei dem der Fernversorgungsstrom durch die Leitung über einen Hinweg und einen Rückweg, die mit jedem einzelnen Verstärker eine Fernversorgungsschleife bilden, fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Stromversorgungskreis jedes Verstärkers einen Versorgungstransformator enthält, der zwei gleiche Primärwicklungen aufweist, von denen die eine in Höhe des Verstärkers im Hinweg und die andere in Höhe des Verstärkers im Rückweg in die Fernversorgungsschleife eingeschaltet ist, so daß diesen Primärwicklungen zu gleichen Teilen die zur Speisung des Verstärkers notwendige Energie entnommen wird und die Kontinuität der Fernversorgungsschleire in Höhe dieses Verstärkers gewahrt bleibt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nunmehr anhand verschiedener Ausführungsformen näher erläutert. Die Beschreibung erfolgt anhand der beiliegenden vier Figuren, von denen

Fig. 1 das schematische Schaltbild einer erfindungsgemäßen Fernversorgung in Höhe eines Verstärkers zeigt, während

Fig. 2, 3 und 4 Verdrahtungsvarianten fürjeinen Klemmenkasten aus der in Fig. 1 dargestellten Fernversorgung zeigen.

709836/0849

Λ-

Die hier betrachtete übertragungsleitung besteht aus zwei symmetrischen Drahtpaaren 2 und 3, die für eine Fernversorgungsschleife benutzt werden. Ein Drahtpaar 2 dient als Träger eines Übertragungssystems des Typs η + n, dessen Breitbandsignal periodisch regenergiert werden muß, was mit Hilfe von in bestimmten Abständen in der Leitung liegenden Verstärkern 1 geschieht. Das andere Drahtpaar 3 ist z.B. eine Dienstlei tung, die für die übertragung eines Niederfrequenzsignals verwendet wird und keine Verstärker enthält. Nach der herkömmlichen Technik überträgt jedes dieser Paare 2 und 3 gleichzeitig einen Strom, der die im Differenzmode übertragenen Informationen transportiert, d.h. der die beiden Drähte eines Paares in entgegengesetzter Richtung durchläuft, und den Fernversorgungsstrom, der im gewöhnlichen Mode fließt, d.h., der auf den beiden Drähten eines Paares in zwei gleiche und in derselben Richtung fließende Ströme aufgeteilt ist. Die Trennung bzw. die Überlagerung des Informationen tragenden Stroms und

paar des Fernversorgungsetroms an den Enden eines Leitungsjabschnitts 2 oder 3 geschieht mit Hilfe eines Leitungstransformators 4, 5, 8, 20, 30, 40, 50, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, von denen mindestens eine einen mittleren Abgriff aufweist,und die mit ihren Enden an die Drähte des Leitungspaars angeschlossen sind. Dieser Leitungstransformator überträgt den informationstragenden Strom, da dieser im Differenzmode in den Drähten des Leitungspaars fließt. Hingegen ist er für den Fernversorgungsstrom, der im gewöhnlichen Mode in diesem selben Paar fließt und dessen Stromkreis von dem

709836/0849 *^A

mittleren Abgriff aus vervollständigt werden muß, gesperrt.

Die Fernversorgungsstromquelle ist hier nicht dargestellt» Sie ist über einen Speisetransformator 60 am ersten Kabelende mit den mittleren Abgriffen 21 und 31 der Leitungstransformatoren 20 und 30 verbunden.

Am zweiten Kabelende sind an den Enden der Leitungspaare 2 und 3 Leitungstransformatoren 40 und 50 angeordnet, die diese Leitungspaare entweder mit einem anderen Leitungsabschnitt oder mit Endeinrichtungen verbinden. Über eine Verbindung 52 stehen ihre Mittelabgriffe 41 und 51 miteinander in Verbindung, so daβ auf diese Weise die Fernversorgungsschleife geschlossen wird.

Zu beiden Seiten jedes Verstärkers 1 sind zwischen den Eingängen/Ausgängen dieses Verstärkers und den Enden des Leitungspaarabschnitts 2 zwei Leitungstransformatoren 4 und mit Mittelabgriffen 6 und 7 geschaltet. Sie bilden eine Stromweiche, die in Höhe jedes Verstärkers 1 die Informationen tragenden Ströme vom Fernversorgungsstrom trennen und im Leitungspaar für eine Unterbrechung der Fernversorgungsschleife in Höhe des Verstärkers 1 sorgen. Ein Leitungstransformator 8, dessen Primär- und Sekundärwicklungen mit Mittelabgriffen 9 bzw. 10 versehen sind, liegt im Leitungspaar 3 in Höhe des Verstärkers 1 und sorgt in diesem Leitungspaar 3 auch für eine Unterbrechung der Fernversorgungsschleife.

Der örtliche Fernversorgungskreis der Verstärker 1 weist einen Versorgungstransformator 11 auf, der zwei gleiche Primärwicklungen 12 und 13 besitzt, die über einen Klemmenkasten 14 in Höhe der im Leitungspaar 2 mit Hilfe der Leitungs-

709836/0849 /

_# 270881Q '5.

transformatoren 4 und 5 und im Leitungspaar 3 mit Hilfe des Leitungstransformators 8 herbeigeführten Unterbrechungen in die Fernversorgungsschleife eingeschaltet sind. Die Primärwicklung 12 ist mit einem Ende an den Mittelangriff 7 des Leitungstransformators 5 und mit dem anderen Ende an eine Klemme 15 des Klemmenkastens 14 angeschlossen. Die Primärwicklung 13 ist mit einem Ende an den Mittelabgriff 10 des Leitungstransformators 8 und mit dem anderen Ende an eine Klemme 16 des Klemmenkastens 14 angeschlossen. Der Klemmenkasten 14 besitzt darüber hinaus zwei weitere Klemmen 17 und 18, von denen die eine, 17, an den Mittelabgriff 6 des Leitungstransformators 4 und die andere, 18, an den Mittelabgriff 9 des Leitungstransformators 8 angeschlossen ist.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen verschiedene mögliche interne Verdrahtungen für den Klemmenkasten 14. In Fig. 2 ist ein Trenntransformator 19 mit einer seiner Wicklungen zwischen die Klemmen 15, 16 und mit seiner anderen Wicklung zwischen die Klemmen 17 und 18 geschaltet. Er vervollständigt die galvanische Trennung der Leitungspaare 2 und 3 zu beiden Seiten des Verstärkers 1 durch die Leitungstransformatoren 4, 5 und 8. Durch diese Verdrahtungsart befinden sich die Primärwicklungen 12 und 13 des Stromtransformators 11 wieder über eine Wicklung des Trenntransformators 19 in Reihenschaltung. In Fig. 3 sind die Klemmen 17 und 15 sowie die Klemmen 18 und 16 miteinander verbunden. Die Primärwicklung 12 des Versorgungstrans forma tors 11 ist dann zu beiden Seiten des Verstärkers zwischen den Mittelabgriffen 6 und 7 der Leitungstransformatoren 4 und 5, die die Unterbrechung der Fernversorgungsschleife

709836/0849

• 40-im Leitungspaar 2 herbeiführen, geschaltet. Die Primärwicklung 13 des Versorgungstransformators 11 liegt zwischen den Mittelabgriffen 9 und 10 des Leitungstransformator3 8, der die Unterbrechung der Fernversorgungsschleife im Leitungspaar 3 herbeiführt. In Fig. 4 sind die Verbindungen gekreuzt, wobei die Klemmen 16 und 17 ebenso wie die Klemmen 15 und 18 miteinander verbunden sind. Die Primärwicklung 12 des Versorgungstransformators 11 ist auf der einen Seite des Verstärkers 1 mit den Enden der Drähte des Leitungspaars 2 über den Mittelabgriff 7 des Leitungstransformators 5 und auf der anderen Seite mit den Enden der Drähte des Leitungspaars 3 über den Abgriff 9 des Leitungstransformators 8 verbunden. Ebenso ist die andere Primärwicklung 13 des Versorgungs trans forma tors 11 auf der einen Seite des Verstärkers 1 mit den Enden der Drähte des Leitungspaars 2 über den Mittelabgriff 6 des Leitungstransformators 4 und auf der anderen Seite mit den Enden der Drähte des Leitungspaars 3 über den Mittelabgriff 10 des Leitungstransformators 8 verbunden.

Der Fernversorgungsstrom fließt durch die Leitung über einen Hin- und einen Rückweg, die eine Schleife bilden. In allen Fällen der Fig. 2, 3 und 4 befindet sich jeweils eine der Primärwicklungen 12 und 13 des Versorgungstransformators 11 im Hinweg und die andere im Rückweg der Fernversorgungsschleife. Hie in Fig. 1 dargestellt, sind sie so geschaltet, da β der Induktionsfluß, der durch den die Drähte gegensinnig durchlaufenden Fernversorgungsstrom hervorgerufen wird, sich addiert. Daraus ergibt sich, daß die zur Speisung des Verstärkers 1 notwendige und in der Sekundärwicklung des Versorgungs-

709836/084 9

transformators 11 vorhandene Energie zu gleichen Teilen auf dem Hinweg und auf dem Rückweg der Fernversorgungsschleife entnommen wird.

Mit der in Fig. 4 gezeigten Verdrahtung des Klemmenkastens 14 wird durch die Überkreuzung der Verbindungen eine Umkehr der Hinweg- und Rückwegfunktion, die von den Leitungspaaren 2 und 3 in der Fernversorgungsschleife übernommen wird, und folglich ein Ausgleich der elektrischen Kennwerte des Hin- und Rückwegs der Fernversorgungsschleife vor allem für den Fall herbeigeführt, daß die Leitungspaare 2 und 3 verschiedene elektrische Kennwerte aufweisen.

Ein äußeres elektrisches Störfeld induziert auf dem Hin- und Rückweg der Fernversorgungsschleife Ströme gleicher Richtung und entsprechender Amplituden, die über die Erde abfließen. Diese induzierten Ströme durchlaufen die Primärwicklungen 12 und 13 des Versorgungstransformators Il und erzeugen in der Sekundärwicklung des Transformators in Abhängigkeit von ihrer Differenz einen Strom. Aufgrund der räumlichen Nähe und der analogen Kennwerte des Hin- und Rückwegs der Fernversorgungsschleife ist die Differenz zwischen den induzierten Strömen stets sehr gering; daraus ergibt sich, daß in einer erfindungsgemäßen Fernversorgung die Speisung eines Verstärkers nur sehr geringfügig durch die Einwirkung äußerer elektrischer Felder und vor allem durch plötzliche Änderungen dieser Felder aufgrund von Schaltvorgängen in benachbarten Energieübertragungsleitungen gestört wird.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Beispiel beschränkt. Sie findet auch Anwendung auf andere mit

709836/0849 ./,

Verstärkern versehene Fernmeldeleitungen. Die Fernversorgungsschleife kann aus den Paaren eines Vierdrahtsystems bestehen, das Verstärker enthält und bei dem jedes Paar für eine bestimmte Übertragungsrichtung genutzt wird. Die Schleife kann außerdem aus einem Leitungspaar bestehen, das mit Verstärkern versehen ist sowie mit einem Rückführungsdraht zusammenwirkt. Außerdem kann der örtliche Speisekreis jedes Verstärkers mehr als einen Versorgungstransformator 11 umfassen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Verarbeitung der beiden Übertragungsrichtungen in den Verstärkern von zwei einzeln über zwei Versorgungstransformatoren gespeisten Vers tärkern getrennt vorgenommen wird. Die Primärwicklungen dieser Transformatoren sind dann jeweils zu zweit in Reihe geschaltet.

Die erfindungsgemäße Fernversorgung wird vorteilhafterweise bei Übertragungskabeln mit Leitungsverstärkern angewandt, die entlang einer elektrifizierten Eisenbahnlinie geführt sind.

709336/0849

Claims

Po 10 205 D
JB

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DES TELECOMMUNICATIONS

CIT-ALCATEL S.A. 12, rue de la Baume, 75008 PARIS, Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

m5 ^ES^Se ^^SS^S J£j^^^2 ^EECSS *JJ2 ^^51hSShS^^^E^^8

Wechselstrom-Fernversorgung eines Übertragungskabels mit Leitungsverstärkern, bei dem der Fernversorgungsstrom durch die Leitung über einen Hinweg und einen Rückweg, die mit jedem einzelnen Verstärker eine Fernversorgungsschleife bilden, fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der örtliche Stromversorgungskreis jedes Verstärkers (1) einen Versorgungstransformator (11) enthält, der zwei gleiche Primärwicklungen (12, 13) aufweist, von denen die eine in Höhe des Verstärkers (1) im Hinweg und die andere in Höhe des Verstärkers im Rückweg in die Fernversorgungsschleife eingeschaltet ist, so daß diesen Primärwicklungen zu gleichen Teilen die zur Speisung des Verstärkers (1) notwendige Energie entnommen wird und die Kontinuität der Fernversorgungsschleife in Höhe dieses Verstärkers gewahrt bleibt.

2 - Fernversorgung gemäß Anspruch 1, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (12,13) des Versorgungstransformators (11), der dem lokalen Speisekreis

709836/0849 ·/·

ORIGINAL INSPECTED

eines bestimmten Verstärkers (1) angehört, zu beiden Seiten des Verstärkers zwischen die Enden der Abschnitte gleicher Leitungsleiter geschaltet sind.

3 - Fernversorgung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (12 und 13) des Versorgungstransformators (11), der dem lokalen Speisekreis eines Verstärkers (1) angehört, zu beiden Seiten des betrachteten Verstärkers an die Enden von unterschiedlichen Leiterabschnitten der Leitung angeschlossen sind, so daβ in Höhe dieses Verstärkers die Hin- und Rückwegfunktion, die von den für die Fernversorgungsschleife verwendeten Leitern übernommen wird, vertauscht ist.

4 - Fernversorgung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lokale Speisekreis eines Verstärkers einen Trenntransformator (19) aufweist, dessen eine Wicklung an die Enden von in der Fernversorgungsschleife verwendeten und auf der einen Seite des betrachteten Verstärkers gelegenen Leiterabschnitten der Leitung und dessen andere Wicklung zwischen den beiden Primärwicklungen (12 und 13) des Versorgungstransformators (11) in Reihe angeschlossen ist, wobei die anderen Enden dieser Primärwicklungen an die Enden der in der Fernversorgungsschleife verwendeten und auf der anderen Seite des betrachteten Verstärkers gelegenen Leiterabschnitten der Leitung angeschlossen sind.

5 - Fernversorgung gemäß Anspruch 1, für eine Drahtübertragungsleitung mit einem Leitungspaar mit Verstärkern, wobei

709836/0849 ./.

dieses Leitungspaar als Hin- oder Rückweg für die FernversoTgungsschleife verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (12 und 13) der Versorgungstransformatoren (11), die der lokalen Speisung der Verstärker (1) angehören, über Mittelabgriffe (6,7) von Leitungstransformatoren (4 und 5) an dieses Leitungspaar (2) angeschlossen sind, wobei diese Leitungstransformatoren zu beiden Seiten der Verstärker (1) in diesem Leitungspaar (2) liegen und Weichen bilden, die in Höhe jedes Verstärkers (1) das Übertragungssignal von den Fernversorgungsströmen trennt.

6 - Fernversorgung, gemäß Anspruch 1, für eine Drahtübertragungsleitung bestehend aus symmetrischen Leitungspaaren, von denen zwei für die Fernversorgungsschleife verwendet werden, wobei mindestens eines dieser Leitungspaare Verstärker aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (12 und 13) der Versorgungstransformatoren (11), die der lokalen Speisung der Verstärker (1) angehören, einerseits über Mittelabgriffe (6,7) von Leitungstrans fοrmatoren (4 und 5) mit dem ersten Verstärker (1) aufweisenden Leitungspaar (2) verbunden sind, wobei die Leitungstransformatoren zu beiden Seiten der Verstärker (1) liegen, um letztere galvanisch zu isolieren, und andererseits über Mittelabgriffe (9 und 10) von Leitungstransformatoren (8), die im anderen Leitungspaar (3) liegen, an dieses andere Leitungspaar (3) angeschlossen sind.

χ χ

709836/0849