DE20122683U1 - Data communication apparatus through power distribution lines/cables, has primary winding which couples data signal through conductor of power transmission cable - Google Patents

Data communication apparatus through power distribution lines/cables, has primary winding which couples data signal through conductor of power transmission cable Download PDF

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Abstract

A primary winding couples a data signal through a conductor of power transmission cable. A secondary winding inductively coupled to the primary winding, couples the data signal through a data port. Independent claims are also included for the following: (a) A data communication network implemented over a power distribution system; (b) A neutral wire identification method of power transmission cable; (c) A neutral wire identification system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kommunikation eines Datensignals über ein Energieverteilungssystem und insbesondere die Verwendung eines induktiven Kopplers zur Kopplung eines Datensignals über einen Leiter in einem Energieübertragungskabel.The The present invention relates to the communication of a data signal via a Energy distribution system and in particular the use of an inductive Coupler for coupling a data signal via a conductor in a power transmission cable.

Auf einen Haushalt oder ein Firma begrenzte Niederspannungs-(NS-) Leitungen sind als Datenträger für Punkt-zu-Punkt- oder Netzwerkkommunikationen unter Verwendung so genannter "Träger"-Systeme verwendet worden, in denen ein Datensignal auf einen Hochfrequenz-(HF-) Träger moduliert und über die Energieleitungen übertragen wird. Ein Internetzugang, der eine "Last-Mile"-Konnektivität zwischen dem Internet-Datenstamm und jedem Haushalt erfordert, würde die Nützlichkeit solcher Netzwerke stark vergrößern.On a household or a company limited low-voltage (LV) lines are as volumes for point-to-point or network communications using so-called "bearer" systems in which a data signal is modulated onto a radio frequency (RF) carrier and over transmit the power lines becomes. An Internet access that has a "last-mile" connectivity between the Internet data base and every household would require the usefulness greatly increase such networks.

Eine Mittelspannung (MS), gewöhnlich 4–66 kV, wird über einen MS-NS-Verteilungstransformator auf eine Niederspannung (NS) von gewöhnlich 100–500 Volt verringert. Ein Mittelspannungs-Energieverteilungsnetz versorgt viele Haushalte und Firmen über Verteilungstransformatoren. Wenn Daten im Mittelspannungsnetz vorhanden sind, wäre es wünschenswert, Breitband-Datenströme von Umspannstationen an gesamte Teilstrecken einer Wohngegend zu koppeln, aber die Verteilungstransformatoren blockieren wirksam Hochfrequenzenergie und hindern so die Daten daran, in die NS-Fallleitungen zu gelangen.A Medium voltage (MS), usually 4-66 kV, will over a MS-NS distribution transformer to a low voltage (NS) usually 100-500 volts reduced. A medium-voltage power distribution network supplied many households and companies over Distribution transformers. If data is available in the medium-voltage network are, would be it desirable Broadband pipes from substations to entire legs of a residential area but the distribution transformers effectively block high frequency energy and thus prevent the data from entering the NS downpipes.

In Ländern, die nominale Niederspannungen von 125 Volt oder weniger verwenden, wie in Nordamerika, werden Fallleitungen vom Verteilungstransformator zur elektrischen Last im Haus oder im Büro gewöhnlich kürzer als etwa 50 Meter gehalten, damit der Spannungsabfall entlang der Leitungen verringert und eine angemessene Spannungsregulation beibehalten wird. Gewöhnlich werden von jedem Verteilungstransformator nur ein bis zehn Haushalte oder Firmen versorgt. Für eine derart kleine Zahl von möglichen Verbrauchern ist es nicht wirtschaftlich, eine teure Einspeisung mit hoher Datenübertragungsrate, wie Faser oder T1, bereitzustellen und sie über Vorrichtungen zur Energieleitungskommunikation an die Niederspannungsseite des Transformators zu koppeln. Um das Mittelspannungs-Energieverteilungsnetz als Datenrücktransport-(Backhaul-) kanal zu nutzen, ist also eine Vorrichtung erforderlich, mit der der Verteilungstransformator überbrückt werden kann.In countries use the nominal low voltages of 125 volts or less, As in North America, downcomers are from the distribution transformer usually kept shorter than about 50 meters for electrical load in the home or office, so that the voltage drop along the lines decreases and a adequate voltage regulation is maintained. Usually will from each distribution transformer only one to ten households or Companies supplied. For such a small number of possible It is not economical for consumers, an expensive feed with high data transmission rate, such as fiber or T1, and provide them via power line communication devices to couple to the low voltage side of the transformer. To that Medium voltage power distribution network as data return (backhaul) Thus, a device is required with the the distribution transformer can be bridged.

Bei einem Energieverteilungssystem wird eine Hochspannung (HS) mit gewöhnlich 100–800 kV von einem HS-MS-Abwärtstransformator in einem Umspannwerk auf eine Mittelspannung herunter transformiert. Die hochfrequenzblockierenden Merkmale von Verteilungstransformatoren isolieren das Mittelspannungs-Energieverteilungsnetz von Hochfrequenzrauschen, das sowohl auf den Niederspannungs- als auch den Hochspannungs-(HS-) leitungen vorhanden ist. Das Mittelspannungsnetz ist folglich ein verhältnismäßig rauschfreier Träger, der für die Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation als Datenverteilungssystem oder "Backhaul-Leitung" ideal ist.at A power distribution system becomes a high voltage (HS), usually 100-800 kV from a HS-MS step-down transformer transformed down to a medium voltage in a substation. The high frequency blocking features of distribution transformers isolate the medium-voltage power distribution network high-frequency noise affecting both the low-voltage and also the high voltage (HS) lines is present. The medium voltage network is therefore a relatively noise-free Carrier, the for the high-speed data communication as a data distribution system or "backhaul pipe" is ideal.

Die vorstehend erwähnten Transformatoren blockieren nahezu jede Leistung im Megahertz-Frequenzbereich. Um hochfrequenzmodulierte Daten aus den MS-Leitungen mit den NS-Leitungen zu koppeln, muss eine Überbrückungsvorrichtung an jeder Transformatorenstelle installiert werden. Zurzeit sind Vorrichtungen erhältlich und werden für Datenkopplungsanwendungen mit niedriger Frequenz und niedriger Datenübertragungsrate verwendet. Solche Anwendungen werden häufig als Power Line Communications (PLC) bezeichnet. Diese Vorrichtungen umfassen gewöhnlich einen Hochspannungs-Reihenkopplungskondensator, der einer Basic Impulse Loading-(BIL-) Spannung, gewöhnlich über 50 kV, standhalten muss.The mentioned above Transformers block almost every megahertz frequency range. To couple high frequency modulated data from the MS lines to the NS lines, Must have a lock-up device be installed at each transformer station. At the moment there are devices available and will be for Low-frequency, low-data-rate data link applications used. Such applications are often called Power Line Communications (PLC). These devices usually include one High voltage series coupling capacitor, the one Basic Impulse Loading- (BIL-) Voltage, usually over 50 kV, must withstand.

Solche Vorrichtungen sind sehr teuer und sperrig und haben einen Einfluss auf die gesamte Zuverlässigkeit des Energieversorgungsnetzes. Außerdem erfordern sie in einigen Fällen während ihrer Installation die Energieabschaltung bei den Kunden.Such Devices are very expensive and bulky and have an impact on the entire reliability of the power supply network. Besides, they require in some make while their installation, the energy shutdown at the customer.

In Ländern mit einer nominalen Niederspannung im Bereich von 100–120 Volt, wie Japan und den USA, ist die Anzahl der Verteilungstransformatoren besonders hoch. Der Grund dafür ist, dass die MS-NS-Verteilungstransformatoren verhältnismäßig nahe an der Last angeordnet werden, um den Einspeisungswiderstand niedrig zu halten. Ein niedriger Einspeisungswiderstand ist wünschenswert, um einen angemessenen Grad an Spannungsregulation, d.h. minimale Schwankungen in der Versorgungsspannung bei verschiedenen Lastströmen, beizubehalten. NS-Versorgungsleitungen für Abstände von viel mehr als 50 Meter würden undurchführbar dicke Kabel erfordern.In countries with a nominal low voltage in the range of 100-120 volts, like Japan and the US, is the number of distribution transformers especially high. The reason for this is that the MS-NS distribution transformers are relatively close be placed on the load to low the feed resistance to keep. A low feed resistance is desirable by an adequate degree of voltage regulation, i. minimum Fluctuations in the supply voltage at different load currents, maintain. NS supply lines for distances of much more than 50 meters would impracticable require thick cables.

Damit ein Datenkoppler wirksam ist, muss er in dem Rahmen betrachtet werden, in dem er in Verbindung mit den Hochfrequenzeigenschaften der MS-Stromleitungen und mit anderen, an diese Leitungen angeschlossenen Komponenten arbeitet, wie Transformatoren, Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren, PLC-Koppungskondensatoren und Trennschalter. Diese Komponenten arbeiten in verschiedenen Ländern und Regionen bei unterschiedlichen Spannungen. Die Höhe der Betriebsspannung hat einen direkten Einfluss auf die Konstruktionsgeometrie von Mittelspannungsenergievorrichtungen sowie auf die Klemmenimpedanz dieser Vorrichtungen bei Megahertzfrequenzen. Andere Faktoren, die Hochfrequenzsignale in MS-Energieleitungen beeinflussen, sind u.a. die Geometrie des Netzwerks, z.B. die Verzweigung, die Verwendung von Untergrundkabeln mit sehr kleiner Impedanz, die mit Oberleitungen hoher Impedanz verbunden sind, und die Möglichkeit der Aufspaltung eines Netzwerks in Unternetzwerke durch Bedienen eines Trennschalters. Daher muss die Eignung einer MS-NS-Kopplungsvorrichtung im Zusammenhang mit den spezifischen Merkmalen der in jedem Land verwendeten Ausrüstung und des MS-Spannungsniveaus betrachtet werden.For a data coupler to be effective, it must be considered in the context where it operates in conjunction with the high frequency characteristics of the MS power lines and other components connected to those lines, such as transformers, power factor correction capacitors, PLC coupling capacitors, and circuit breakers. These components work in different countries and regions at different voltages. The level of operating voltage has a direct impact on the design geometry of medium voltage power devices as well as on the clamp impedance of these devices at megahertz frequencies. Other factors that affect radio frequency signals in MS power lines include network geometry, such as branching, the use of very low impedance underground cables connected to high impedance catenaries, and the ability to split a network into subnetworks by operation a circuit breaker. Therefore, the suitability of an MS-NS coupling device must be considered in the context of the specific characteristics of the equipment used in each country and the MS voltage level.

Oberirdische Übertragungsleitungen sind durch zwei oder mehrere Kabel gekennzeichnet, die mit im Wesentlichen konstantem Abstand mit Luft-Dielektrikum dazwischen verlaufen. Solche Leitungen haben eine charakteristische Impedanz im Bereich von 300 bis 500 Ohm und sehr geringe Verluste. Koaxiale Untergrundkabel umfassen einen Mittelleiter, der von einem Dielektrikum umgeben ist, über den Mittelleiter gewickelt sind. Solche Kabel haben eine charakteristische Impedanz im Bereich von 20 bis 40 Ohm und zeigen Verluste für Megahertz-Signale, die je nach den Verlusteigenschaften des Dielektrikums nur 2 dB pro hundert Meter Länge betragen können.Overground transmission lines are characterized by two or more cables that are in essence constant distance with air dielectric in between. Such Lines have a characteristic impedance in the range of 300 up to 500 ohms and very low losses. Coaxial underground cable include a center conductor surrounded by a dielectric is over the center conductor are wound. Such cables have a characteristic Impedance in the range of 20 to 40 ohms and show losses for megahertz signals, depending on the loss characteristics of the dielectric only 2 dB per hundred meters in length can be.

Ein MS-NS-Verteilungstransformator, ob er nun für den Betrieb von Ein-Phase zu Mittelleiter oder von Phase zu Phase in einem Dreiphasennetz konstruiert worden ist, hat eine primärseitige Wicklung auf der MS-Seite, die mit einer Impedanz im Bereich von 40 bis 300 Ohm für Frequenzen oberhalb von 10 MHz auftritt.One MS-NS distribution transformer, whether he is now for the operation of one-phase to center conductor or from phase to phase in a three-phase network has a primary side winding on the MS side, those with an impedance in the range of 40 to 300 ohms for frequencies above 10 MHz occurs.

Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren haben hohe nominale Kapazitätswerte (z.B. 0,05–1 μF), aber ihre Hochfrequenzimpedanz wird in erster Linie durch Reiheninduktivität bestimmt, die in ihrer Bauweise begründet ist. PLC-Kopplungskondensatoren haben niedrigere nominale Kapazitäten, zum Beispiel 2,2–10 nF, können aber Hochfrequenzimpedanzen haben, die im Verhältnis zur charakteristischen Impedanz des Energiekabels verhältnismäßig niedrig sind. Jede der vorstehend erwähnten Vorrichtungen kann eine Resonanz im Megahertzbereich erzeugen, d.h. der imaginäre Teil einer komplexen Impedanz wird Null Ohm, die Vorrichtungen haben jedoch keine hohen Q-Faktoren bei diesen Frequenzen, und so nähert sich die Größenordnung der Impedanz in der Regel nicht Null für eine Reihenresonanz oder einem extrem hohen Wert für eine Parallelresonanz.Power factor correction capacitors have high nominal capacity values (e.g., 0.05-1 μF), but their high-frequency impedance is determined primarily by series inductance, which is based on their design is. PLC coupling capacitors have lower nominal capacitances, for example Example 2.2-10 nf, can but have high frequency impedances that are proportional to the characteristic impedance of the power cable are relatively low. Each of the above mentioned Devices can produce a resonance in the megahertz range, i. the imaginary Part of a complex impedance will be zero ohms that have devices however, no high Q factors at these frequencies, and so is approaching the order of magnitude the impedance is usually not zero for a series resonance or an extremely high value for a parallel resonance.

Eine andere Vorrichtung, die insbesondere in Japan auf MS-Energieversorgungsnetzen verwendet wird, ist ein ferngesteuerter Dreiphasen-Trennschalter. Wenn ein Datensignal über eine Phasenleitung übertragen wird, die durch einen solchen Schalter läuft, muss die Kontinuität der Daten aufrechterhalten werden, sogar wenn die Phasenleitung durch den Schalter geöffnet wird.A other device, especially in Japan on MS power supply networks used is a remote-controlled three-phase disconnector. When a data signal over transmit a phase line will, which runs through such a switch, must ensure the continuity of the data be maintained, even if the phase line through the switch open becomes.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Koppler zur Kopplung eines Datensignals an einen Leiter in einem Energieübertragungskabel bereitzustellen.It It is an object of the present invention to provide an improved Coupler for coupling a data signal to a conductor in one Power transmission cables provide.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen Koppler bereitzustellen, der kostengünstig ist und eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit besitzt.It is another object of the present invention, such To provide coupler, which is inexpensive and a high data transmission speed has.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen Koppler bereitzustellen, der ohne Unterbrechung der Versorgung an Energieabnehmer installiert werden kann.It is another object of the present invention, such Provide coupler without interrupting the supply to Energy consumers can be installed.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen Koppler bereitzustellen, der nur passive Komponenten verwendet, die eine praktisch unbeschränkte Lebensdauer haben.It is still another object of the present invention, a provide such coupler, the only passive components used, which have a virtually unlimited life.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Vorrichtung zur Ermöglichung der Kommunikation eines Datensignals über ein Energieübertragungskabel erreicht, umfassend (a) eine erste Wicklung zur Kopplung des Datensignals über einen Leiter des Energieübertragungskabels und (b) eine zweite Wicklung, die an die erste Wicklung induktiv gekoppelt ist, zum Koppeln des Datensignals über einen Dateneingang.These and further objects of the present invention are achieved by a Device for enabling the communication of a data signal via a power transmission cable achieved, comprising (a) a first winding for coupling the data signal via a Head of power transmission cable and (b) a second winding that is inductive to the first winding coupled to couple the data signal via a data input.

1 ist eine Darstellung eines üblichen Untergrund-Mittelspannungsverteilungskoaxialkabels, das einen Neutralleiter zeigt, der als ein erfindungsgemäßes Kommunikationsmedium verwendet wird. 1 Fig. 10 is an illustration of a conventional underground medium voltage distribution coaxial cable showing a neutral conductor used as a communication medium according to the present invention.

2A ist eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung einer einseitig geerdeten Übertragungsleitung, die einen einzigen Neutralleiter zur Datenkommunikation verwendet. 2A is an illustration of an inventive arrangement of a single-ended transmission line, which uses a single neutral conductor for data communication.

2B ist eine schematische Darstellung der Anordnung der 2A. 2 B is a schematic representation of the arrangement of 2A ,

3A ist eine Veranschaulichung eines Energieübertragungskabels, in dem zwei Neutralleiter als erfindungsgemäße Übertragungsleitung für die Kommunikation eines Datensignals verwendet werden. 3A Figure 11 is an illustration of a power transmission cable in which two neutral conductors are used as the transmission line according to the invention for the communication of a data signal.

3B ist eine schematische Darstellung der in 3A gezeigten Anordnung. 3B is a schematic representation of in 3A shown arrangement.

3C ist eine schematische Darstellung eine r Alternative zu der in 3A gezeigten Anordnung, die eine Mehrzahl von Neutralleitern zur Bildung einer Datenübertragungsleitung verwendet. 3C is a schematic representation of a r alternative to the in 3A shown arrangement that uses a plurality of neutral conductors to form a data transmission line.

3D ist eine Veranschaulichung einer Technik zur Realisierung der in 3C gezeigten Anordnung. 3D is an illustration of a technique for realizing the in 3C shown arrangement.

4A und 4B veranschaulichen Ausführungsformen einer Magnetkerntopologie für einen Koppler für die Verwendung mit einem Paar Neutralleitern, die mit einem Datensignal differenziell betrieben werden. 4A and 4B illustrate embodiments of a magnetic core topology for a coupler for use with a pair of neutral conductors that are differentially operated with a data signal.

5A ist eine Darstellung einer Anordnung eines Kabels mit einer hohen Impedanz, die durch Anordnung eines magnetischen Ringspulenkerns eingeführt wurde. 5A Fig. 10 is an illustration of an arrangement of a high-impedance cable inserted by arranging a magnetic loop core.

5B ist eine schematische Darstellung der Anordnung von 5A. 5B is a schematic representation of the arrangement of 5A ,

6A6C sind Darstellungen mehrerer erfindungsgemäßer Anordnungen einer symmetrischen Übertragungsleitung, die zwei Neutralleiter und magnetische Induktion verwendet. 6A - 6C Figures 12 and 12 are diagrams of several symmetrical transmission line arrangements according to the invention using two neutral conductors and magnetic induction.

6D ist eine schematische Darstellung der Anordnungen von 6A6C. 6D is a schematic representation of the arrangements of 6A - 6C ,

7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen symmetrischen Übertragungsleitung, die eine magnetische Induktion verwendet. 7 is a schematic representation of a symmetrical transmission line according to the invention, which uses a magnetic induction.

8 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die mehrere Übertragungsleitungen mit mehreren Sätzen von Neutralleitern verwendet. 8th Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of the present invention utilizing multiple transmission lines with multiple sets of neutral conductors.

9A ist eine schematische Darstellung eines Systems zur Identifizierung einer Leitung aus einer Mehrzahl von Leitungen eines Energieübertragungskabels. 9A is a schematic representation of a system for identifying a line of a plurality of lines of a power transmission cable.

9B ist eine Darstellung eines Systems zur Identifizierung einer Leitung aus einer Mehrzahl von Leitungen eines Energieübertragungskabels. 9B FIG. 4 is an illustration of a system for identifying a line from a plurality of lines of a power transmission cable. FIG.

10A und 10B sind schematische Darstellungen von Teilen eines erfindungsgemäßen Datenkommunikationsnetzwerks, das ein Energieverteilungssystem verwendet, wobei die Daten auf einem Phasenleiter des Energieverteilungssystems übertragen werden. 10A and 10B Fig. 2 are schematic illustrations of portions of a data communication network according to the invention employing a power distribution system, the data being transmitted on a phase conductor of the power distribution system.

11A ist eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines induktiven Kopplers zur Kopplung von Daten über einen Phasenleiter. 11A is an illustration of an embodiment of an inductive coupler according to the invention for coupling data via a phase conductor.

11B ist eine schematische Darstellung der in 11A gezeigten Ausführungsform. 11B is a schematic representation of in 11A shown embodiment.

12 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Netzwerks, das Wechselkopplungsmodems an einem induktiven Koppler aufweist. 12 Fig. 12 is a schematic representation of a portion of a network having inter-coupling modems on an inductive coupler.

13 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Technik zum passiven Koppeln modulierter Daten zwischen Abschnitten eines Energieversorgungsnetzes. 13 is a schematic representation of a technique according to the invention for the passive coupling of modulated data between sections of a power grid.

14 ist eine schematische Darstellung einer Technik zur Kopplung modulierter Daten zwischen Abschnitten eines Energieversorgungsnetzes unter Verwendung von Wechselkopplungsmodems. 14 Figure 4 is a schematic representation of a technique for coupling modulated data between portions of a power grid using inter-coupling modems.

15 ist eine schematische Darstellung, die mehrere erfindungsgemäße Techniken zur Kopplung von Daten an einen Phasenleiter von einem Energieverteilungssystem bei einer Realisierung eines Datenkommunikationsnetzwerks zeigt. 15 Figure 4 is a schematic diagram showing several techniques of the invention for coupling data to a phase conductor of a power distribution system in a data communication network implementation.

16A ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kopplers als Abschluss eines unbenutzten Endes einer Übertragungsleitung. 16A is a schematic representation of a capacitive coupler according to the invention as a conclusion of an unused end of a transmission line.

16B ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Kopplers zum Verbinden eines Modems mit einen unbenutzten Ende einer Übertragungsleitung. 16B is a schematic representation of a capacitive coupler according to the invention for connecting a modem to an unused end of a transmission line.

16C ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines kapazitiven Kopplers zur Aufrechterhaltung der Kontinuität eines Datensignals über einen Netztrennschalter. 16C is a schematic representation of an inventive arrangement of a capacitive coupler for maintaining the continuity of a data signal via a power disconnect switch.

Ober- und unterirdische Mittelspannungsübertragungsleitungen können für die bidirektionale Übertragung digitaler Daten verwendet werden. Solche Übertragungsleitungen decken den Weg zwischen der Umspannstation eines Stromerzeugers und einem oder mehreren MS-NS-Verteilungstransformatoren ab, die innerhalb einer Wohngegend angeordnet sind. Die MS-NS-Verteilungstransformatoren transformieren die Mittelspannungsenergie auf Niederspannung herunter, die dann in Haushalte und Firmen eingespeist wird.upper and underground medium voltage transmission lines may be used for bidirectional transmission digital data. Cover such transmission lines the way between the substation of a generator and a or multiple MS-NS distribution transformers within a residential area are arranged. Transform the MS-NS distribution transformers down the medium voltage power to low voltage, which then into households and companies.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Kopplers in einem Mittelspannungsenergienetz. Der Koppler dient der Ermöglichung von Kommunikation eines Datensignals über ein Energieübertragungskabel. Er hat eine erste Wicklung zur Kopplung des Datensignals über einen Leiter des Energietransmissionskabels und eine zweite Wicklung, die mit der ersten Wicklung induktiv gekoppelt ist, zur Kopplung des Datensignals über einen Dateneingang.The The present invention relates to the use of a coupler in a medium voltage power grid. The coupler serves to enable of communication of a data signal via a power transmission cable. He has a first winding for coupling the data signal via a Head of the power transmission cable and a second winding, the is inductively coupled to the first winding, for coupling the Data signal over a data input.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit einem Energieübertragungskabel verwendet, das einen oder mehrere Neutralleiter besitzt, d.h. Leiter, die ähnlich wie bei einem Koaxialkabel um eine Außenschicht des Kabels gewickelt sind. Einer oder mehrere der Neutralleiter des Energieübertragungskabels dienen als Leiter für ein oder mehrere Datensignale.An embodiment of the present invention is provided with a power transmission cable used, which has one or more neutral conductors, ie conductors which are wound around an outer layer of the cable similar to a coaxial cable. One or more of the neutral conductors of the power transmission cable serve as conductors for one or more data signals.

Eine andere Ausführungsform wird mit einem Phasenleiter eines Energieübertragungskabels verwendet. In diesem Fall dient der Phasenleiter des Energieübertragungskabels als Leiter für ein oder mehrere Datensignale.A other embodiment is used with a phase conductor of a power transmission cable. In this case, the phase conductor of the power transmission cable is used as head of one or more data signals.

1 ist eine Darstellung eines üblichen Untergrund-Mittelspannungsverteilungs-koaxialkabels 100 mit einem daran gekoppelten erfindungsgemäßen induktiven Koppler. Das Kabel 100 besitzt eine Mehrzahl von N Mittelleitern 105, die spiralförmig um einen Kernisolator 120 gewickelt sind, der einen Phasenleitungsdraht 115 umgibt. Bei einem Pirelli-Kabel X-0802/4202/0692 TRXLPE 25 KV 260 mil 1/0 A WG A1-Kabel, das von Pirelli Cavi e Sistemi S.p.A, Viale Sarca, 222, Mailand, Italien 20126, erhältlich ist, ist zum Beispiel ein Phasenleitungsdraht von einer Isolierung umgeben, um die 8 Stränge Kupfer mit einem Durchmesser von 2,8 mm gewickelt sind. Kabel mit 12 bis 16 Mittelleitern sind ebenfalls gebräuchlich. 1 Figure 3 is an illustration of a standard underground medium voltage distribution coaxial cable 100 with an inductive coupler according to the invention coupled thereto. The cable 100 has a plurality of N center conductors 105 spiraling around a core insulator 120 are wound, the one phase line wire 115 surrounds. For example, a Pirelli cable X-0802/4202/0692 TRXLPE 25 KV 260 mil 1/0 A WG A1 cable, available from Pirelli Cavi e Sistemi SpA, Viale Sarca, 222, Milan, Italy 20126, is available a phase conductor wire surrounded by insulation, wrapped around the 8 strands of copper with a diameter of 2.8 mm. Cables with 12 to 16 center conductors are also common.

Die Mittelleiter 105 sind in einem Kabelabschnitt voneinander getrennt und gegeneinander isoliert. An einem Ende des Kabels 100 ist ein Strang jedes Mittelleiters 105 offen und tangential gewickelt, so dass ein Ring aus Kupferdraht 125 in einem kurzen Abstand vom Kabelende gebildet wird, der einen Abschluss bildet. Diese Stränge werden zusammen in einem einlitzigen Leiter 130 vereinigt und an einer Erdungsstelle am MS-NS-Verteilungstransformator angeschlossen.The middle conductors 105 are separated in a cable section and isolated from each other. At one end of the cable 100 is a strand of each middle conductor 105 wound open and tangential, leaving a ring of copper wire 125 is formed at a short distance from the cable end, which forms a close. These strands come together in a single-stranded ladder 130 and connected to a grounding point on the MS-NS distribution transformer.

Ein Koppler 140 ist bereits vom Phasenleiter 115 isoliert, wobei für den Letzteren garantiert ist, dass er sowohl den stationären als auch den transienten Spannungen standhält, für die das Kabel ausgelegt ist. Durch Nutzung bereits bestehender Isolierung muss diese nicht erneut für den Koppler bereitgestellt werden. Der Koppler kann mit gewöhnlichen Kunststoffmaterialien verpackt werden.A coupler 140 is already from the phase conductor 115 The latter is guaranteed to withstand both the steady state and transient voltages for which the cable is designed. By using existing insulation, it does not need to be re-provisioned for the coupler. The coupler can be packed with ordinary plastic materials.

Der Koppler 140 umfasst eine erste Wicklung (in 1 nicht gezeigt) und eine zweite Wicklung (in 1 nicht gezeigt). Die erste Wicklung wird durch das Kabel selbst bereitgestellt, während die zweite Wicklung eine oder zwei Windungen einer Schaltlitze mit kleinem Querschnitt und minimaler Isolierung umfassen kann.The coupler 140 comprises a first winding (in 1 not shown) and a second winding (in 1 Not shown). The first winding is provided by the cable itself, while the second winding may comprise one or two turns of a small cross-section stranded wire with minimal insulation.

Bei einem Untergrundkabel, wie dem Kabel 100, ist die Verwendung des induktiven Kopplers 140 besonders kostengünstig, da er den bestehenden Isolator 120 zur Bereitstellung einer Isolierung von den Mittelspannungsleitungen nutzt.For a submarine cable, such as the cable 100 , is the use of the inductive coupler 140 particularly cost-effective, as it uses the existing insulator 120 to provide isolation from the medium voltage lines.

Ein erfindungsgemäßer induktiver Koppler eignet sich auch zur Verwendung mit einem oberirdischen Energieübertragungskabel. Der induktive Koppler ist im Allgemeinen weniger teuer als ein kapazitiver Koppler, da die Schichtzunahme der Isolierung des induktiven Kopplers die Leistungsfähigkeit des Kopplers im Wesentlichen nicht vermindert, während die Zunahme der Isolierungsdicke im Kondensator seine Kapazität pro Flächeneinheit direkt herabsetzt und eine größere Plattenfläche erforderlich macht. Daher kann im Vergleich zu einem kapazitiven Koppler der induktive Koppler wesentlich kostengünstiger hergestellt werden.One inventive inductive Coupler is also suitable for use with an above-ground Power transmission cable. The inductive coupler is generally less expensive than a capacitive one Coupler, as the layer increase of the isolation of the inductive coupler the performance of the Kopplers essentially not diminished while the increase in insulation thickness in the capacitor its capacity per unit area directly degrades and requires a larger plate area. Therefore, compared to a capacitive coupler, the inductive Coupler much cheaper getting produced.

Es gibt mehrere alternative Ausführungsformen der Erfindung. Für Untergrundkabel kann man ein oder mehrere Neutralleiter des Untergrundkabels in Anspruch nehmen, die Hochfrequenzübertragungsleitungen bilden können, während die Energieleitungsfunktion des (der) ausgewählten Mittelleiter(s) aufrechterhalten bleibt.It There are several alternative embodiments the invention. For Underground cable allows one or more neutral conductors of the underground cable in Claim to form the high-frequency transmission lines can, while maintain the power line function of the selected center conductor (s) remains.

2A ist eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung einer einseitig geerdeten Übertragungsleitung, die einen einzigen Neutralleiter zur Datenkommunikation verwendet. 2B ist eine schematische Darstellung der Anordnung der 2A. Ein Kabel 200 umfasst eine Vielzahl von Mittelleitern 205, z.B. Leiter, die als eine flache Datenübertragungsleitung betrachtet werden können, die in einer leichten Spirale um einen Hochspannungsisolator 240 und einen Mittelphasenleiter 245 gewickelt sind. 2A is an illustration of an inventive arrangement of a single-ended transmission line, which uses a single neutral conductor for data communication. 2 B is a schematic representation of the arrangement of 2A , A cable 200 includes a variety of center conductors 205 , eg, conductors, which may be considered as a flat data transmission line, in a slight spiral around a high voltage insulator 240 and a middle phase conductor 245 are wound.

Eine ausgewählter Strang aus den Mittelleitern 205, d.h. der Mittelleiter 202, wird isoliert, damit er als Leiter einer Datenübertragungsleitung für ein Datensignal fungieren kann, und die verbleibenden Mittelleiter 205, hauptsächlich zwei Mittelleiter 205, die zum Mittelleiter 202 benachbart sind, dienen als zweiter Leiter für eine Datenübertragungsleitung. Für den Querschnitt des vorstehend beschriebenen Pirelli-Kabels wird die charakteristische Impedanz in Bezug auf Signale in einem Frequenzbereich von 1–50 MHz, wovon ein Unterbereich im Allgemeinen bei einer Datenübertragung verwendet wird, auf etwa 95 Ohm geschätzt. Um die Anordnung der 2A in einem bereits installiertem Untergrundkabel zu realisieren, wird der Mittelleiter 202 aus den mehreren Mittelleitern 205 ausgewählt und an einem offenen Abschnitt 210 an jedem Ende des Kabels 200 geschnitten. Eine Ader 215 des Mittelleiters 202 bleibt mit einem Ring 250 an jedem Ende des Kabels 200 verbunden. Der Mittelleiter 202 und die Ader 215 werden mit einer ersten Wicklung 225 eines Kopplers 220 verbunden. Die erste Wicklung 225 ist folglich zwischen dem Mittelleiter 202 und der Erde in Reihe angeschlossen. Eine zweite Wicklung 235 des Kopplers 220 wird an einen Eingang 255 gekoppelt, durch den Daten übertragen und empfangen werden. Folglich wird das Kabel 200 für die Verwendung als Hochfrequenzübertragungsleitung genutzt, die mit Kommunikationsausrüstung, wie einem Modem (nicht gezeigt), über den Koppler 220 verbunden werden kann.A selected strand from the middle ladder 205 ie the center conductor 202 , is isolated so that it can act as the head of a data transmission line for a data signal, and the remaining center conductors 205 , mainly two center conductors 205 leading to the center conductor 202 adjacent serve as a second conductor for a data transmission line. For the cross section of the Pirelli cable described above, the characteristic impedance with respect to signals in a frequency range of 1-50 MHz, of which a subrange is generally used in a data transmission, is estimated to be about 95 ohms. To the arrangement of 2A to realize in an already installed underground cable, the center conductor 202 from the several middle conductors 205 selected and at an open section 210 on each end of the cable 200 cut. A vein 215 the middle conductor 202 stays with a ring 250 on each end of the cable 200 connected. The center conductor 202 and the vein 215 be with a first winding 225 a coupler 220 connected. The first winding 225 is therefore between the middle conductor 202 and the earth connected in series. A second winding 235 the Kopp toddlers 220 gets to an entrance 255 coupled through which data is transmitted and received. Consequently, the cable becomes 200 for use as a radio frequency transmission line connected to communication equipment such as a modem (not shown) via the coupler 220 can be connected.

Elektrotechnisch ausgedrückt, ist der Koppler 220 ein Transformator. Die Impedanz entlang der primärseitigen, d.h. ersten, Wicklung 225 eines solchen Transformators ist bei den Frequenzen, die für die Energieleitung verwendet werden, vernachlässigbar. Die erste Wicklung 225, die mit dem Mittelleiter 202 und der Ader 215 verbunden ist, sollte mit einem Draht gewickelt werden, der mindestens so dick ist wie der Mittelleiter 202. Unter diesen Umständen hat der ausgewählte, Daten übertragende Mittelleiter 202 im Wesentlichen die gleiche Impedanz wie alle anderen Mittelleiter. Er überträgt im Wesentlichen den gleichen Strom, wie jeder der anderen Mittelleiter, und die gesamte zulässige die Stromstärke und die Stoßstromkapazität des Nullstromkreises werden nicht abgeschwächt.Electrotechnically expressed, is the coupler 220 a transformer. The impedance along the primary-side, ie first, winding 225 such a transformer is negligible at the frequencies used for the power line. The first winding 225 that with the center conductor 202 and the vein 215 should be wound with a wire that is at least as thick as the center conductor 202 , Under these circumstances, the selected data-carrying center conductor has 202 essentially the same impedance as all other center conductors. It transmits substantially the same current as any of the other center conductors, and the total allowable amperage and surge current capacity of the zero circuit is not attenuated.

In den 2A und 2B fließt der neutrale Strom des einzigen Mittelleiters 202 durch den Koppler 220. Für ein 200-Ampere-Kabel mit acht Neutralleitern überträgt der Daten übertragende Leiter dann einen maximalen stationären Strom von 25 Ampere rms. Der maximale stationäre Strom durch einen einzigen Mittelleiter ist für ein Kabel mit geringerer zulässiger Stromstärke und für ein Kabel mit einer größeren Anzahl an Mittelleitern kleiner. Der Koppler 220 muss in der Lage sein, ohne Magnetkernsättigung den durch diesen Strom erzeugten Fluss zu bewältigen, damit er seine Datenkopplungsfunktion ausüben kann.In the 2A and 2 B the neutral current of the single center conductor flows 202 through the coupler 220 , For a 200-amp cable with eight neutral conductors, the data-carrying conductor then transmits a maximum steady state current of 25 amps rms. The maximum steady state current through a single center conductor is smaller for a lower allowable power cable and for a cable with a larger number of center conductors. The coupler 220 must be able to cope with the flux generated by this current without magnetic saturation, so that it can perform its data coupling function.

Der Mittelleiter 202 überträgt Strom für ein Hochfrequenzdatensignal in einer ersten Richtung. Die anderen Mittelleiter 205 übertragen den Rückstrom des Datensignals in die entgegengesetzte Richtung, wobei sie dazu neigen, eine Intensität des abgestrahlten Magnetfelds auf Grund des modulierten Datensignals aufzuheben und somit stark abzuschwächen. Diese Anordnung stellt auch einen elektrostatischen Abschirmeffekt gegen Rauschkopplung von einem externen elektrischen Feld bereit.The center conductor 202 transmits power for a high frequency data signal in a first direction. The other middle conductors 205 Transmit the reverse current of the data signal in the opposite direction, and they tend to cancel an intensity of the radiated magnetic field due to the modulated data signal and thus greatly attenuate. This arrangement also provides an electrostatic shielding effect against noise coupling from an external electric field.

3A ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Energieübertragungskabels 300, in dem zwei Neutralleiter als Übertragungsleitung zur Kommunikation eines Datensignals verwendet werden. 3B ist eine schematische Darstellung der in 3A gezeigten Anordnung. 3A is an illustration of a power transmission cable according to the invention 300 in that two neutral conductors are used as a transmission line for communication of a data signal. 3B is a schematic representation of in 3A shown arrangement.

Ein Koppler 307, zum Beispiel ein Hochfrequenztransformator, wird mit zwei benachbarten Neutralleitern 302, 305 in Reihe geschaltet. Die Neutralleiter 302, 305, die bevorzugt parallel und einander benachbart sind, werden kurz vor einem Punkt geschnitten, an dem sie mit dem neutralen Verbindungsring 330 zusammentreffen.A coupler 307 , for example, a high-frequency transformer, comes with two adjacent neutral conductors 302 . 305 connected in series. The neutral conductors 302 . 305 which are preferably parallel and adjacent to each other are cut short before a point where they connect with the neutral connecting ring 330 meet.

Siehe 3B: Die Adern der Neutralleiter 302, 305, die sich von dem Kabel 300 erstrecken, werden an eine erste Wicklung 310 des Kopplers 307 angeschlossen. Die erste Wicklung 310 ist somit zwischen dem Mittelleiter 302 und dem Mittelleiter 305 in Reihe angeschlossen. Die erste Wicklung 310 umfasst eine Mittelanzapfung 312 und einen Magnetkern 315. Die Mittelanzapfung 312 ist an den neutralen Verbindungsring 330 angeschlossen.Please refer 3B : The wires of the neutral conductors 302 . 305 that are different from the cable 300 extend are to a first winding 310 of the coupler 307 connected. The first winding 310 is thus between the center conductor 302 and the center conductor 305 connected in series. The first winding 310 includes a center tap 312 and a magnetic core 315 , The center tap 312 is to the neutral connecting ring 330 connected.

Ein Bereich 310A der ersten Wicklung 310 ist an den Neutralleiter 302 angeschlossen und in einer ersten Richtung um den Kern 315 gewickelt, und ein zweiter Bereich 310B der ersten Wicklung 310 ist an den Neutralleiter 305 angeschlossen und in der entgegengesetzten Richtung um den Kern 315 gewickelt. Die Bereiche 310A und 310B werden aus Drähten mit etwas größerem Durchmesser als die Neutralleiter des Energiekabels hergestellt und sind daher in der Lage, stationäre und Stoßströme mindestens genauso gut zu tragen, wie die nicht ausgewählten Mittelleiter. Jeder der Bereiche 310A und 310B kann selbst als eine Wicklung betrachtet werden.An area 310A the first winding 310 is to the neutral conductor 302 connected and in a first direction around the core 315 wrapped, and a second area 310B the first winding 310 is to the neutral conductor 305 connected and in the opposite direction around the core 315 wound. The areas 310A and 310B are made from wires of slightly larger diameter than the neutral wires of the power cable and are therefore able to support steady state and surge currents at least as well as the unselected center conductors. Each of the areas 310A and 310B can itself be considered as a winding.

Die Anordnung der 3A gewährleistet, dass in Reihe mit den zwei Mittelleitern 302, 305 nur eine vernachlässigbare Impedanz eingebracht wird, die die im Wesentlichen gleiche Teilung des Netzfrequenzstroms unter allen Mittelleitern nicht stört. Für das vorstehend beschriebene Pirelli-Kabel wird die charakteristische Impedanz der parallelen Leiter 302 und 305, die als eine Parallelleiterübertragungsleitung wirken, auf etwa 130 Ohm geschätzt. Bei Netzfrequenz führt die in 3A und 3B gezeigte Anordnung ferner zu einer Aufhebung des Flusses auf Grund des neutralen Stroms, der in den Wicklungen 310A und 310B in entgegengesetzte Richtungen fließt, was zu einem vernachlässigbaren Nettofluss durch den Kern 315 führt.The arrangement of 3A ensures that in line with the two center conductors 302 . 305 only a negligible impedance is introduced, which does not interfere with the substantially equal division of the line frequency current among all center conductors. For the Pirelli cable described above, the characteristic impedance of the parallel conductors 302 and 305 which act as a parallel conductor transmission line is estimated to be about 130 ohms. At mains frequency, the in 3A and 3B Furthermore, the arrangement shown to cancel the flow due to the neutral current in the windings 310A and 310B flows in opposite directions, resulting in a negligible net flow through the core 315 leads.

Eine weitere Wicklung 320 ist an einen Eingang 350 angeschlossen, durch den Daten übertragen und empfangen werden. Die Wicklung 320 ist vom Starkstromkreis-Mittelleiter 325 isoliert, so dass eine Erdungsschleife vermieden wird, die Störrauschen und Störstoßströme in den Datenkreisläufen verursachen könnte.Another winding 320 is at an entrance 350 connected through which data is transmitted and received. The winding 320 is from the power circuit center conductor 325 is isolated so as to avoid a ground loop that could cause noise and surge currents in the data loops.

Das Kabel 300 kann als eine Hochfrequenzübertragungsleitung betrachtet werden, die an die Kommunikationsausrüstung über den Koppler 307 angeschlossen werden kann. Bei dieser Konfiguration wird ein Datensignal durch die Mittelleiter 302, 305 unterschiedlich geleitet. Eine derartige Übertragungsleitung sollte für ein vorgegebenes Betriebsenergieniveau sogar eine noch niedrigere elektromagnetische Strahlung aussenden als die in 2A beschriebene einseitig geerdete Anordnung.The cable 300 may be considered as a radio frequency transmission line connected to the communication equipment via the coupler 307 can be connected. In this configuration, a data signal passes through the center conductors 302 . 305 guided differently. Such a transfer transmission line should emit even lower electromagnetic radiation for a given operating power level than that in 2A described one-sided grounded arrangement.

3C ist eine schematische Darstellung einer Alternative zu der in 3A und 3B gezeigten Anordnung, die eine Mehrzahl von Mittelleitern verwendet, um eine Datenübertragungsleitung zu bilden. Das Kabel 300 hat eine Mehrzahl von Mittelleitern 330, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, wobei Einzelne aus einer ersten Untergruppe 330A der Mehrzahl von Mittelleitern 330 mit Einzelnen aus einer zweiten Untergruppe 330B der Mehrzahl von Mittelleitern 330 abwechseln. Die erste Untergruppe 330A wird insgesamt als ein erster Mittelleiter betrachtet und miteinander verbunden, um eine erste Litzenader 332 zu einem Koppler 307A zu bilden. Die zweite Untergruppe 330B wird insgesamt als ein zweiter Mittelleiter betrachtet und miteinander verbunden, um eine zweite Litzenader 333 zu einem Koppler 307A zu bilden. 3C is a schematic representation of an alternative to the in 3A and 3B shown arrangement that uses a plurality of center conductors to form a data transmission line. The cable 300 has a plurality of middle conductors 330 which are substantially parallel to each other, with individuals from a first subgroup 330A the majority of middle conductors 330 with individuals from a second subgroup 330B the majority of middle conductors 330 alternate. The first subgroup 330A is considered overall as a first center conductor and connected together to form a first stranded wire 332 to a coupler 307A to build. The second subgroup 330B is considered overall as a second center conductor and connected together to form a second stranded wire 333 to a coupler 307A to build.

Vorzugsweise wird die Mehrzahl der Neutralleiter 330 als N/2-Übertragungsleitungen konfiguriert, die parallel verbunden sind, wobei N die Anzahl der Neutralleiter 330 ist und N/2 die Anzahl der Neutralleiter in jeder Untergruppe 330A und 330B ist. Eine solche parallele Verbindung hat die Wirkung, dass die durch das Kabel 300 erzeugte Abschwächung um einen Faktor von etwa N/2 verringert und die charakteristische Impedanz um denselben Faktor gesenkt wird.Preferably, the plurality of neutral conductors 330 configured as N / 2 transmission lines connected in parallel, where N is the number of neutral conductors 330 and N / 2 is the number of neutral conductors in each subgroup 330A and 330B is. Such a parallel connection has the effect of being through the cable 300 reduced attenuation by a factor of about N / 2 and the characteristic impedance is lowered by the same factor.

3D ist ein Diagramm, das zeigt, wie die Anordnung der 3C einfach realisiert werden kann. Um den Anschluss der ersten Untergruppe 330A an die erste Litzenader 332 zu vereinfachen, wird ein erster Isolierungsring 335 über alle Mittelleiter, d.h. die erste Untergruppe 330A und die zweite Untergruppe 330B, in der Nähe eines Punktes angeordnet, an dem sich der Koppler 307A befinden wird. Die erste Untergruppe 330A wird über den ersten Isolierungsring 335 gewickelt und miteinander verbunden, um die erste Litzenader 332 zu bilden. Ebenso wird die zweite Untergruppe 330B über einen zweiten Ring 345 gewickelt, der isolierend oder nicht isolierend sein kann, und miteinander verbunden, um die zweite Litzenader 333 zu bilden. Die verbesserte geometrische Symmetrie des Stromflusses und die geringeren Spannungsniveaus sollten die elektromagnetische Strahlung verglichen mit der Strahlung, die mit der Zweileiter-Umsetzung der 3A ausgesendet wird, weiter verringern. 3D is a diagram that shows how the arrangement of the 3C can be easily realized. To the connection of the first subgroup 330A to the first stranded wire 332 To simplify, becomes a first insulation ring 335 over all middle conductors, ie the first subgroup 330A and the second subgroup 330B , located near a point where the coupler is located 307A will be located. The first subgroup 330A is over the first insulation ring 335 wrapped and joined together to the first stranded wire 332 to build. Likewise, the second subgroup 330B over a second ring 345 wound, which may be insulating or non-insulating, and connected together to the second stranded wire 333 to build. The improved geometric symmetry of the current flow and the lower voltage levels should reduce the electromagnetic radiation compared to the radiation associated with the two-wire implementation of the 3A is sent out, further reduce.

Ein Stromversorgungsunternehmen hat möglicherweise Einwände dagegen, zwei Neutralleiter zu zerschneiden und sie über einen Koppler wieder zu verbinden. Erfindungsgemäß ist es möglich, einen Magnetkern um die zwei ausgewählten Neutralleiter in einer Weise zu "wickeln", die topologisch und magnetisch gleichwertig mit der in 3A und 3B gezeigten Ausführungsform ist.A power company may have objections to cutting two neutral conductors and reconnecting them via a coupler. According to the invention, it is possible to "wind" a magnetic core around the two selected neutral conductors in a manner that is topologically and magnetically equivalent to the one in FIG 3A and 3B shown embodiment.

4A und 4B veranschaulichen Ausführungsformen einer Magnetkerntopologie für einen Koppler zur Verwendung mit einem Paar von Mittelleitern, die mit einem Datensignal differenziell betrieben werden. Ein derartiger Kern hat einen ersten Bereich in der Nähe eines ersten Mittelleiters und einen zweiten Bereich in der Nähe eines zweiten Mittelleiters. Der Koppler umfasst eine Wicklung, die um einen Teil des Kerns gewickelt ist. Über den Kern induziert die Wicklung einen ersten Strom in dem ersten Mittelleiter in einer ersten Richtung und einen zweiten Strom in dem zweiten Mittelleiter in einer zweiten Richtung, die zur ersten Richtung entgegengesetzt ist. 4A and 4B illustrate embodiments of a magnetic core topology for a coupler for use with a pair of center conductors that are differentially operated with a data signal. Such a core has a first area near a first center conductor and a second area near a second center conductor. The coupler includes a winding wound around a portion of the core. Via the core, the winding induces a first current in the first center conductor in a first direction and a second current in the second center conductor in a second direction opposite to the first direction.

Siehe 4A: Einen Kern 400 kann man sich als eine Figur "8" ohne Kontakt am Überkreuzungspunkt vorstellen. Die Figur "8" bildet eine topologische "Verdrillung". Ein erster Bereich umfasst eine erste Schleife 405 der Figur "8". Ein erster Mittelleiter 410 wird durch die erste Schleife 405 geführt. Ein zweiter Bereich umfasst eine zweite Schleife 415 der Figur "8". Ein zweiter Mittelleiter 420 wird durch die zweite Schleife 415 geführt. Der Kern 400 ist gewissermaßen ein fortlaufender Ein-Fenster-Kern, durch den die Leiter 410 und 420 in entgegengesetzten Richtungen geführt werden, so dass der Fluss auf Grund von Netzfrequenzströmen aufgehoben wird. Eine Wicklung 425 erzeugt Hochfrequenzsignalströme mit entgegengesetzter Phase in den Neutralleitern 410 und 420.Please refer 4A : A core 400 can be thought of as a figure "8" without contact at the crossover point. The figure "8" forms a topological "twist". A first area includes a first loop 405 the figure "8". A first center conductor 410 gets through the first loop 405 guided. A second area includes a second loop 415 the figure "8". A second center conductor 420 gets through the second loop 415 guided. The core 400 is sort of a continuous single-window core through which the ladder 410 and 420 be guided in opposite directions, so that the flow is canceled due to mains frequency currents. A winding 425 generates high frequency signal currents with opposite phase in the neutral conductors 410 and 420 ,

Die Topologie der Figur "8" kann auf der Oberfläche eines Kabels umgesetzt werden, ohne die Mittelleiter zu zerschneiden. Wie in 4B gezeigt, wird ein Kern, der die Kernbereiche 400A und 400B umfasst, mit einem ersten Spalt 430 in der ersten Schleife 405 und einem zweiten Spalt 435 in der zweiten Schleife 415 konfiguriert. Der Mittelleiter 410 wird durch den ersten Spalt 430 geführt, und der Mittelleiter 420 wird durch den zweiten Spalt 435 geführt. Durch Anordnen der Kerne 400A und 400B gegen die Isolierung 440 der Mittelleiter 410 und 420 werden die Mittelleiter 410 und 420 in dem Pfad des Magnetflusses angeordnet.The topology of Figure "8" can be implemented on the surface of a cable without cutting the center conductors. As in 4B shown, becomes a core, which is the core areas 400A and 400B includes, with a first gap 430 in the first loop 405 and a second gap 435 in the second loop 415 configured. The center conductor 410 gets through the first gap 430 led, and the center conductor 420 is through the second gap 435 guided. By arranging the cores 400A and 400B against the insulation 440 the middle conductor 410 and 420 become the middle conductors 410 and 420 arranged in the path of the magnetic flux.

Ein weiteres Verfahren zur Vermeidung der physikalischen Trennung der Neutralleiter besteht darin, eine hohe Impedanz für hohe Frequenzen in Reihe mit ihnen zu schalten, ohne die Leiter zu zerschneiden. Die vorliegende Erfindung erreicht dies durch Umgeben des gesamten Kabels mit einem oder mehreren Magnetspulenkernen.One Another method for avoiding the physical separation of Neutral is a high impedance for high frequencies to line up with them without cutting the ladder. The present invention accomplishes this by surrounding the entire Cable with one or more magnet coil cores.

5A ist eine Darstellung einer Anordnung eines Kabels mit einer Hochfrequenz-Hochimpedanz, die durch Anordnen eines Magnetspulenkerns über dem Kabel eingeführt wird. 5B ist eine schematische Darstellung der Anordnung der 5A. 5A Fig. 10 is an illustration of an arrangement of a cable with a high-frequency high-impedance danz, which is introduced by arranging a magnet coil core over the cable. 5B is a schematic representation of the arrangement of 5A ,

Eine oder mehrere Magnetspulenkerne 502 werden um einen Bereich eines Energieübertragungskabels 500 angeordnet. Eine erste Wicklung 530 (5B) eines Kopplers 515 wird zwischen einem ersten Mittelleiter 510 und einem zweiten Mittelleiter 512 in Bezug auf die Magnetspulenkerne 502 einwärts des Kabels 500 angeschlossen. Eine zweite Wicklung 532 des Kopplers 515 stellt einen Datenweg zu einem Modemeingang 520 bereit.One or more magnet coil cores 502 become around an area of a power transmission cable 500 arranged. A first winding 530 ( 5B ) of a coupler 515 is between a first center conductor 510 and a second center conductor 512 in relation to the magnet coil cores 502 inward of the cable 500 connected. A second winding 532 of the coupler 515 provides a data path to a modem input 520 ready.

Der erste und der zweite Mittelleiter 510, 512 sind zwei von einer Mehrzahl von Mittelleitern 505 innerhalb des Kabels 500. Jeder Mittelleiter 505 steht gewissermaßen einer Drossel 502A (5B) kurz vor einem neutralen Sammelring 525 gegenüber. Folglich schalten die Magnetspulenkerne 502 einen isolierenden Blindwiderstand, bevorzugt in einer Größenordnung von wenigen Mikro-Henry, zwischen jeden der Neutralleiter 505 und Erde.The first and the second center conductor 510 . 512 are two of a plurality of center conductors 505 inside the cable 500 , Every middle conductor 505 is a sort of throttle 502A ( 5B ) just before a neutral collection ring 525 across from. As a result, the solenoid cores switch 502 an insulating reactance, preferably of the order of a few micro-Henry, between each of the neutral conductors 505 and earth.

Die Magnetspulenkerne 502 können als gespaltener Kern aus zwei Hälften mit einer mechanischen Verpackung konfiguriert sein, die derart bereitgestellt wird, dass die Kernhälften genau passend verbunden werden und der Kern am Kabel 500 befestigt wird. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass keiner der Neutralleiter 505 während der Installation der Magnetspulenkerne 502 durchtrennt werden muss.The magnet coil cores 502 may be configured as a split core of two halves with a mechanical packaging provided such that the core halves are accurately mated and the core on the cable 500 is attached. The advantage of this embodiment is that none of the neutral conductors 505 during the installation of the magnet coil cores 502 must be severed.

Ein Datensignal kann von einem Modem (nicht gezeigt), das über einen Eingang 520 des Kopplers 515 angeschlossen und an die Mittelleiter 510, 512 stromaufwärts der Magnetspulenkerne 502 gekoppelt ist, übertragen oder davon empfangen werden. Als Kabel 500 kann man sich eine Hochfrequenzübertragungsleitung mit den Verbindungsendpunkten 535 und 540 vorstellen, die von Erde durch Spulen, die als Drosseln fungieren, teilweise isoliert sind.A data signal may be from a modem (not shown) that has an input 520 of the coupler 515 connected and to the center conductor 510 . 512 upstream of the magnet coil cores 502 is coupled, transmitted or received by it. As a cable 500 you can get a high frequency transmission line with the connection endpoints 535 and 540 Imagine that are partially isolated from earth by coils that act as throttles.

Bei Netzfrequenz ist der Nettostrom, der durch die Magnetspulenkerne 502 fließt, im Wesentlichen Null, weil der Phasenstrom eines Mittelleiters 517, der in eine Richtung fließt, durch den entgegengesetzt gerichteten neutralen Strom ausbalanciert wird, der durch die Mehrzahl von Neutralleitern 505 fließt, die sämtlich durch die Magnetspulenkerne 502 gehen. Eine Kernsättigung ist somit ausgeschlossen. Die Netzstromverteilung unter den Neutralleitern 505 bleibt durch das Vorliegen der Magnetspulenkerne 502 unverändert, da ein sehr geringer Blindwiderstand durch die Drosselwirkung der Magnetspulenkerne 502 induziert wird, die alle Neutralleiter in gleicher Weise beeinflussen.At mains frequency, the net current is that through the magnet coil cores 502 flows, essentially zero, because the phase current of a center conductor 517 flowing in one direction, being balanced by the oppositely directed neutral current passing through the plurality of neutral conductors 505 flows, all through the magnet coil cores 502 walk. A core saturation is thus excluded. The power distribution under the neutral conductors 505 remains due to the presence of the magnet coil cores 502 unchanged, because a very low reactance due to the throttling effect of the magnet coil cores 502 is induced, which influence all neutral conductors in the same way.

6A6C sind Darstellungen mehrerer erfindungsgemäßer Anordnungen einer symmetrischen Übertragungsleitung, die zwei Neutralleiter und magnetische Induktion verwendet. 6D ist eine schematische Darstellung der Anordnungen von 6A6C. Wiederum ist der gewonnene Vorteil die Vermeidung der Durchtrennung oder Manipulation der Neutralleiter für Stromkreise, die unter Spannung gesetzt werden können oder nicht. 6A - 6C Figures 12 and 12 are diagrams of several symmetrical transmission line arrangements according to the invention using two neutral conductors and magnetic induction. 6D is a schematic representation of the arrangements of 6A - 6C , Again, the advantage gained is the avoidance of the disconnection or manipulation of the neutral conductors for circuits which may or may not be energized.

Jede der Ausführungsformen der 6A6D verwendet zwei Neutralleiter als Übertragungsleitung. Der Signalstrom wird in den Bereichen der Neutralleiter in der Nähe eines geerdeten Sammelrings magnetisch induziert. Ein offener Magnetkern (wie ein "E-"Kern) wird nahe bei und senkrecht zu den beiden Neutralleitern angeordnet.Each of the embodiments of the 6A - 6D uses two neutral conductors as transmission line. The signal current is magnetically induced in the regions of the neutral near a grounded collection ring. An open magnetic core (such as an "E" core) is placed near and perpendicular to the two neutral conductors.

Wie in 6A gezeigt, hat ein offener Magnetkern 605 einen ersten Schenkel 606, der nahe bei und senkrecht zu einem ersten der zwei Neutralleiter 602 eines Kabels 600 angeordnet ist, einen zweiten Schenkel 607, der nahe bei und senkrecht zu einem zweiten der Neutralleiter 602 angeordnet ist, und einen dritten Schenkel, d.h. einen gemeinsamen Schenkel 610, der zwischen dem ersten Schenkel 606 und dem zweiten Schenkel 607 angeordnet ist. Der gemeinsame Schenkel 610 hat eine um ihn herum gewickelte Wicklung 608.As in 6A shown has an open magnetic core 605 a first leg 606 near and perpendicular to a first of the two neutral conductors 602 a cable 600 is arranged, a second leg 607 near and perpendicular to a second of the neutral conductors 602 is arranged, and a third leg, that is, a common leg 610 that is between the first leg 606 and the second leg 607 is arranged. The common thigh 610 has a winding wound around it 608 ,

Die Wicklung 608 ist um den gemeinsamen Schenkel 610 gewickelt, der zwischen den zwei Neutralleitern 602 des Kabels 600 angeordnet ist. Diese Anordnung induziert Ströme in den einzelnen Neutralleitern 602 in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Ein Abschnitt 615 (6B) der Neutralleiter 602, die zusammen in einem geerdetem Sammelring 625 (6B) enden, kann ersatzweise als eine Spule mit einer Windung betrachtet werden, die durch den Spalt zwischen den Polflächen der Schenkel 606 und 610 und zwischen den Polflächen der Schenkel 607 und 610 hindurchgeht. So induziert ein Signalstrom in der Wicklung 608 einen Signalstrom in den beiden Neutralleitern 602, der ein differenzielles Signal die Übertragungsleitung hinunter schickt, die durch diese zwei Neutralleiter 602 gebildet wird.The winding 608 is around the common thigh 610 wrapped between the two neutral conductors 602 of the cable 600 is arranged. This arrangement induces currents in the individual neutral conductors 602 in opposite directions. A section 615 ( 6B ) the neutral conductor 602 Together in a grounded collection ring 625 ( 6B ), may alternatively be considered as a one-turn coil passing through the gap between the pole faces of the legs 606 and 610 and between the pole faces of the legs 607 and 610 passes. So induces a signal current in the winding 608 a signal current in the two neutral conductors 602 which sends a differential signal down the transmission line passing through these two neutral conductors 602 is formed.

Siehe 6C: Zur Verringerung der Größe des verhältnismäßig großen Luftspalts zwischen den Schenkeln bei Standardkernformen (z.B. beim "E"-Kern) und zur Erhöhung des Kopplungskoeffizienten kann ein Paar Magnetspulenkerne 620 mit bereitgestellten Spalten 627 verwendet werden, durch die die Neutralleiter 602 geführt werden. Eine Wicklung 630 wird um einen Bereich jedes der Magnetspulenkerne 620, z.B. einen gemeinsamen Schenkel 632, gewickelt.Please refer 6C To reduce the size of the relatively large air gap between the legs in standard core shapes (eg, the "E" core) and increase the coupling coefficient, a pair of magnet coil cores 620 with columns provided 627 used by the neutral conductors 602 be guided. A winding 630 is around a range of each of the magnet coil cores 620 , eg a common leg 632 , wrapped.

Der Äquivalenzkreis der Ausführungsformen der 6A6C ist in 6D gezeigt. Die Bereiche der Neutralleiter 602, in denen der Fluss induziert wird, fungieren als zwei Wicklungen 635 mit entgegengesetzter Phase, die zusammen an dem Sammelring 625 angeschlossen sind. Eine Wicklung 645 stellt einen Eingang 640 für die Verbindung mit einem Modem (nicht gezeigt) bereit.The equivalent circuit of the embodiments of 6A - 6C is in 6D shown. The Berei the neutral conductor 602 , in which the flux is induced, act as two windings 635 with opposite phase, which together at the collecting ring 625 are connected. A winding 645 makes an entrance 640 ready for connection to a modem (not shown).

Die magnetomotorische Kraft (MMF) der Netzfrequenz wird in dem gemeinsamen Schenkel des Kerns aufgehoben, tritt aber vollständig an jeden Seitenschenkel auf. Jedoch bewahrt der Luftspalt, der breiter sein muss als der Durchmesser eines Neutralleiters, diese Seitenschenkel gewöhnlich davor, gesättigt zu werden.The magnetomotive force (MMF) of the mains frequency is in the common Leg of the core lifted, but occurs completely on each side leg on. However the air gap preserves, which has to be wider than that Diameter of a neutral conductor, these side legs usually before, saturated to become.

Der Vorteil der Ausführungsformen der 6A6D ist, dass sowohl die Unterbrechung als auch der physikalische Kontakt mit den Neutralleitern 602 vermieden werden. Die Stromverteilung unter den Neutralleitern bleibt bei Netzfrequenz im Wesentlichen unverändert, da der sehr geringe Blindwiderstand, der durch die Drosselwirkung des Kerns induziert wird, verglichen mit der gesamten Neutralleiterimpedanz über den gesamten Kabelabschnitt einen vernachlässigbaren Blindwiderstand erzeugt. Das Kabel 600 kann man sich als eine Hochfrequenzübertragungsleitung vorstellen, die an jedem Anschluss über einen Koppler an Kommunikationsausrüstung angeschlossen ist.The advantage of the embodiments of 6A - 6D is that both the interruption and the physical contact with the neutral conductors 602 be avoided. The distribution of current among the neutral conductors remains substantially unchanged at mains frequency because the very low reactance induced by the choke effect of the core produces negligible reactance across the entire cable section as compared to the total neutral impedance. The cable 600 can be thought of as a high frequency transmission line connected to each port via a coupler to communication equipment.

7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen symmetrischen Übertragungsleitung, die eine magnetische Induktion verwendet. Diese Ausführungsform ist ähnlich der von 6D, wobei sie aber an Stelle eines einzigen magnetischen Kerns oder Paars von Spulen, die an ein Paar Neutralleiter koppeln, an alle Neutralleiter koppelt, die paarweise angeordnet sind. Bei einem Kabel mit einer ungeraden Zahl von Leitern bleibt ein Leiter unbenutzt. Um dies zu erreichen, kann jede der Ausführungsformen der 6A6D eingesetzt werden, wobei die Anzahl der Koppler der Anzahl der Neutralleiterpaare entspricht und die Wicklungen der Koppler zusammengeschlossen sind. Für minimale Strahlung sollten die Neutralleiter abwechselnd eine entgegengesetzte Phase haben. 7 is a schematic representation of a symmetrical transmission line according to the invention, which uses a magnetic induction. This embodiment is similar to that of FIG 6D but instead of a single magnetic core or pair of coils coupling to a pair of neutral conductors, it couples to all neutral conductors arranged in pairs. A cable with an odd number of conductors leaves a conductor unused. To achieve this, each of the embodiments of the 6A - 6D be used, wherein the number of couplers corresponds to the number of neutral pairs and the windings of the coupler are connected together. For minimum radiation, the neutral conductors should alternately have an opposite phase.

Ähnlich den Ausführungsformen der 6A6D, umfasst die Ausführungsform der 7 einen Koppler mit einer ersten Wicklung 720 zur Kopplung eines Datensignals über einen ersten Mittelleiter 702 von einem Energieübertragungskabel 700 und einer zweiten Wicklung 740, die induktiv mit der ersten Wicklung 720 gekoppelt ist, zur Kopplung des Datensignals über einen Dateneingang 760. Gewöhnlich verstärkt die Ausführungsform der 7 dies noch und enthält eine dritte Wicklung 725 zum Koppeln des Datensignals über einen zweiten Mittelleiter 705 des Energieübertragungskabels 700 und eine vierte Wicklung 745, die mit der dritten Wicklung 725 induktiv gekoppelt ist, zum Koppeln des Datensignals über den Dateneingang 760. Das Datensignal wandert auf einem ersten Pfad über den ersten Mittelleiter 702, die erste Wicklung 720 und die zweite Wicklung 740 und auf einem zweiten Pfad über den zweiten Mittelleiter 705, die dritte Wicklung 725 und die vierte Wicklung 745. Der erste Pfad verläuft parallel zu dem zweiten Pfad.Similar to the embodiments of 6A - 6D includes the embodiment of the 7 a coupler with a first winding 720 for coupling a data signal over a first center conductor 702 from a power transmission cable 700 and a second winding 740 that is inductive with the first winding 720 is coupled to couple the data signal via a data input 760 , Usually, the embodiment of the 7 this still and contains a third winding 725 for coupling the data signal over a second center conductor 705 of power transmission cable 700 and a fourth winding 745 that with the third winding 725 inductively coupled to couple the data signal via the data input 760 , The data signal travels on a first path over the first center conductor 702 , the first winding 720 and the second winding 740 and on a second path over the second center conductor 705 , the third winding 725 and the fourth winding 745 , The first path is parallel to the second path.

7 veranschaulicht die Verwendung aller Paare von Neutralleitern gemäß der Ausführungsform der 6D. Die Leiterpaare 702, 705, 710 und 715 arbeiten sämtlich als Übertragungsleitungen in einer ähnlichen Weise wie das ausgewählte Paar 600 der 6D ist. Die Abschnitte der Neutralleiter, die durch den Magnetfluss der Kerne gehen, fungieren als Wicklungen 720, 725, 730 und 735 und betreiben die Neutralleiterpaare als Übertragungsleitungen. Die Wicklungen 740, 745, 750 und 755 können, wie gezeigt, parallel oder in jeder beliebigen Reihen- oder Parallelkombination angeschlossen werden, die eine konsistente Phaseneinstellung bereitstellt, so dass ein Datensignal an einen Dateneingang 760 geliefert wird. Da ein Mittelphasenleiter 715 des Energiekabels 700 einem gleich- und einem gegenphasigen Fluss aus den Kopplungsspulen ausgesetzt ist, beeinflusst der Phasenleiter 715 die Signalübertragung nicht. 7 illustrates the use of all pairs of neutral conductors according to the embodiment of FIG 6D , The conductor pairs 702 . 705 . 710 and 715 all work as transmission lines in a similar way as the selected pair 600 of the 6D is. The sections of the neutral conductors that pass through the magnetic flux of the cores act as windings 720 . 725 . 730 and 735 and operate the neutral pairs as transmission lines. The windings 740 . 745 . 750 and 755 may be connected in parallel or in any series or parallel combination as shown, providing a consistent phase adjustment, such that a data signal is applied to a data input 760 is delivered. As a middle phase conductor 715 of the power cable 700 is exposed to an equal and an opposite phase flux from the coupling coils, the phase conductor is affected 715 the signal transmission is not.

Einige der Vorteile der Ausführungsform von 7 sind, (a) dass die Installation eines Kopplers durchgeführt werden kann ohne Auswahl eines Paars von Mittelleitern und daher, ohne diese Leiter am entfernten Ende des Abschnitts zu identifizieren (man beachte, dass eine Phaseninversion hier möglich ist, aber den Datenfluss nicht beeinflussen würde, weil Modems eine Phaseninversion des gesamten Signals tolerieren können), (b) eine Datenübermittlung möglich ist, sogar wenn das Kabel 700 in seinem Verlauf beschädigt wird und einige der Neutralleiter unbeabsichtigt Erdschluss haben, (c) eine bessere Aufhebung externer Felder und eine niedrigere Strahlung sowie (d) kleinere Wegverluste über den Kabelabschnitt.Some of the advantages of the embodiment of 7 (a) that the installation of a coupler can be done without selecting a pair of center conductors and therefore, without identifying these conductors at the far end of the section (note that phase inversion is possible here, but would not affect the data flow, because modems can tolerate phase inversion of the entire signal), (b) data transmission is possible even if the cable 700 is damaged in its course and some of the neutral conductors unintentionally have ground faults, (c) better cancellation of external fields and lower radiation, and (d) smaller path losses across the cable section.

8 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die mehrere Übertragungsleitungen mit mehreren Sätzen von Neutralleitern verwendet. Diese Ausführungsform nutzt eine beliebige der in 6A6D dargestellten Ausführungsformen, nutzt aber an Stelle eines einzelnen Signalwegs eine Mehrzahl von Neutralleiterübertragungsleitungen 802, 805, 810, 815, um mehrere unabhängige Übertragungskanäle bereitzustellen. 8 zeigt vier Übertragungskanäle. 8th Figure 4 is a schematic representation of an embodiment of the present invention utilizing multiple transmission lines with multiple sets of neutral conductors. This embodiment utilizes any of the 6A - 6D illustrated embodiments, but instead of a single signal path uses a plurality of neutral transmission lines 802 . 805 . 810 . 815 to provide multiple independent transmission channels. 8th shows four transmission channels.

Ähnlich wie die Ausführungsformen der 6A6D, umfasst die Ausführung der 8 einen Koppler mit einer ersten Wicklung 820 zur Kopplung eines Datensignals über einen ersten Mittelleiter 802 eines Energieübertragungskabels 800 und eine zweite Wicklung 825, die an die erste Wicklung 820 induktiv gekoppelt ist, zur Kopplung des Datensignals über einen Dateneingang 830. Im Allgemeinen verstärkt die Ausführungsform der 8 dies und enthält eine dritte Wicklung 835 zur Kopplung eines zweiten Datensignals über einen zweiten Mittelleiter 805 des Energieübertragungskabels 800 und eine vierte Wicklung 840, die induktiv an die dritte Wicklung 835 gekoppelt ist, zur Kopplung des zweiten Datensignals an einen zweiten Dateneingang 845.Similar to the embodiments of the 6A - 6D , includes the execution of the 8th a coupler with a first winding 820 for coupling a data signal via a first coin telleiter 802 a power transmission cable 800 and a second winding 825 that is connected to the first winding 820 is inductively coupled to couple the data signal via a data input 830 , In general, the embodiment of the 8th this and contains a third winding 835 for coupling a second data signal via a second center conductor 805 of power transmission cable 800 and a fourth winding 840 that is inductively connected to the third winding 835 coupled to couple the second data signal to a second data input 845 ,

Eine derartige Mehrzahl kann dazu genutzt werden, (a) eine vollständige Doppelübertragung von Daten auf einem oder mehreren Kanälen, (b) mehreren unidirektionalen oder bidirektionalen Kanälen, wodurch folglich die Gesamtbandbreite erhöht wird, (c) eine redundante Übertragung von Daten, um Fehler zu minimieren, (d) die Einführung von Mehrdrahtschnittstellen mit getrenntem Takt, getrenntem Taktimpuls und getrennten Datenleitungen sowie (e) die Verwendung eines Kanals für Überwachungsbefehle, Fehlermeldungen oder andere Daten, die beim Netzwerkmanagement nützlich sind, zu erreichen.A such plurality can be used to (a) complete double transmission data on one or more channels, (b) multiple unidirectional ones or bidirectional channels, thereby consequently, the overall bandwidth is increased, (c) a redundant transmission data to minimize errors; (d) the introduction of multi-wire interfaces with separate clock, separate clock pulse and separate data lines and (e) the use of a channel for monitoring commands, error messages or other data useful in network management.

Für jede der in 6A6D gezeigten Ausführungsformen und für die in 38 gezeigten Verbesserungen beinhaltet die Auswahl von einem oder zwei Neutralleitern an einem Ende eines Kabels, dass dieselben Leitungen am distalen Ende des Kabels identifiziert werden müssen.For each of the in 6A - 6D shown embodiments and for in 3 - 8th Improvements include the selection of one or two neutral conductors at one end of a cable, such that the same leads must be identified at the distal end of the cable.

9A ist eine schematische Darstellung und 9B ist eine Veranschaulichung eines Systems 900 zur Identifizierung einer Leitung aus einer Mehrzahl von Leitungen eines Energieübertragungskabels. Das System 900 umfasst einen Empfänger 902, der ein Signal von einem ausgewählten Neutralleiter des Energieübertragungskabels misst, und einen Anzeiger 905 für die Stärke des Signals. Das Signal wird an einen ausgewählten Leiter 925 an einen ersten Punkt 926 auf dem Energieübertragungskabel angelegt. Der Empfänger 902 misst das Signal an einem zweiten Punkt 927 auf dem Energieübertragungskabel, der vom ersten Punkt entfernt liegt. 9A is a schematic representation and 9B is an illustration of a system 900 for identifying a line from a plurality of lines of a power transmission cable. The system 900 includes a receiver 902 which measures a signal from a selected neutral of the power transmission cable, and an indicator 905 for the strength of the signal. The signal is sent to a selected conductor 925 to a first point 926 applied on the power transmission cable. The recipient 902 measures the signal at a second point 927 on the power transmission cable away from the first point.

Das System 900 umfasst auch eine Ferritspule 915 mit einem radialen Schlitz 920, durch den der ausgewählte Neutralleiter 925 geführt wird, und eine Wicklung 930, die um einen Bereich der Ferritspule 915 gewickelt und mit einem Eingang 935 des Empfängers 902 verbunden ist. Das Signal wird von dem ausgewählten Neutralleiter 925 über die Ferritspule 915 induktiv gekoppelt. Das Signal wird an den ausgewählten Neutralleiter 925 am ersten Punkt 926 über einen induktiven Koppler 924 angelegt.The system 900 also includes a ferrite coil 915 with a radial slot 920 through which the selected neutral conductor 925 is guided, and a winding 930 around a portion of the ferrite coil 915 wrapped and with an entrance 935 Recipient 902 connected is. The signal is from the selected neutral 925 over the ferrite coil 915 inductively coupled. The signal is sent to the selected neutral conductor 925 at the first point 926 via an inductive coupler 924 created.

Am ersten Kabelende, das angeschlossen werden soll, werden die Leitung(en) ausgewählt, und ein Koppler wird angeschlossen. 9A zeigt ein Paar von ausgewählten Neutralleitungen. Der Koppler wird durch einen Niederspannungs-Hochfrequenz-Oszillator, gewöhnlich im MHz-Bereich, angetrieben. Dies führt dazu, dass Hochfrequenzstrom am stärksten in dem (den) ausgewählten Leiter(n) fließt.At the first end of the cable to be connected, the line (s) are selected and a coupler is connected. 9A shows a pair of selected neutral lines. The coupler is driven by a low voltage high frequency oscillator, usually in the MHz range. This results in high frequency current flowing the most in the selected conductor (s).

Am distalen Ende wird der Radioempfänger 900 auf die gleiche Frequenz eingestellt. Dieser Radioempfänger ist dahingehend speziell, dass er mit einem Signalstärkenmesser 905 und einer manuellen oder automatischen Verstärkungsregelung 910 zur Optimierung der Verstärkung ausgestattet ist. Zusätzlich umfasst die Antenne des Empfängers eine Ferritspule 915 mit einem radialen Schlitz 920, der etwas größer ist als der Durchmesser des Neutralleiters 925, und eine auf den Ring 915 gewickelte Spule, die an die Antenneneingangsanschlüsse des Empfängers 935 angeschlossen ist. Bevorzugt wird der Ring 915 fest auf das Empfängergehäuse montiert.At the distal end becomes the radio receiver 900 set to the same frequency. This radio receiver is special in that it uses a signal strength meter 905 and a manual or automatic gain control 910 equipped to optimize the gain. In addition, the antenna of the receiver comprises a ferrite coil 915 with a radial slot 920 which is slightly larger than the diameter of the neutral conductor 925 , and one on the ring 915 wound coil that connects to the antenna input terminals of the receiver 935 connected. The ring is preferred 915 firmly mounted on the receiver housing.

Der Installateur hält den Empfänger so, dass der Schlitz in einer Linie mit und in der Nähe des Mittelleiters 925 ausgerichtet ist, und beobachtet die Ablesung auf dem Signalstärkemesser 905. Der Installateur bewegt dann den Empfänger tangential um das Kabel, wobei jeder Leiter der Reihe nach gemessen wird. Der (die) Leiter, welche(r) die maximale Ablesung auf dem Signalstärkemesser erzeugen, sind diejenigen, die am anderen Ende des Kabels direkt angeregt werden.The installer holds the receiver so that the slot is in line with and near the center conductor 925 aligned, and observe the reading on the signal strength meter 905 , The installer then moves the receiver tangentially around the cable, measuring each conductor in turn. The conductor (s) that produce the maximum reading on the signal strength meter are those that are directly excited at the other end of the cable.

Demnach umfasst ein Verfahren zum Identifizieren eines aus einer Mehrzahl von Neutralleitern eines Energieübertragungskabels die Schritte (a) Anlegen eines Signals an einen ausgewählten Signalleiter an einen ersten Punkt auf dem Energieübertragungskabel, (b) Messung einer relativen Signalstärke an jeder der Mehrzahl von Neutralleitungen an einem zweiten Punkt auf dem Energieübertragungskabel, der vom ersten Punkt weit entfernt ist, und (c) Identifizierung des ausgewählten Neutralleiters anhand der relativen Stärken. Der Identifizierungsschritt identifiziert den ausgewählten Neutralleiter als denjenigen aus der Mehrzahl der Neutralleiter mit der größten relativen Stärke. Der Anlegungsschritt umfasst die induktive Kopplung des Signals an den ausgewählten Neutralleiter, und der Messschritt umfasst die induktive Kopplung des Signals von dem ausgewählten Neutralleiter.Therefore includes a method of identifying one of a plurality of neutral conductors of a power transmission cable the steps of (a) applying a signal to a selected signal conductor to a first point on the power transmission cable, (b) measurement a relative signal strength each of the plurality of neutral lines at a second point the power transmission cable that far from the first point, and (c) identifying the chosen Neutral conductor based on the relative strengths. The identification step identifies the selected one Neutral as that of the majority of neutral with the largest relative Strength. The application step involves the inductive coupling of the signal at the selected Neutral, and the measuring step includes the inductive coupling the signal from the selected one Neutral.

So weit wurde die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einem Kabel mit mehreren getrennten, voneinander isolierten Neutralleitern beschrieben. Viele Energieverteilungsnetzwerke verwenden jedoch keine Kabel mit voneinander isolierten Neutralleitern, sondern die Neutralleiter liegen eher in Form eines Netzes oder als mehrere, durch leitendes Kupferband miteinander verbundene Leiter vor. Die 10A, 10B, 11A und 11B und ihre zugehörigen Beschreibungen betreffen eine Anwendung der vorliegenden Erfindung für andere gebräuchliche Mittelspannungs-Energieversorgungsnetze, wie solche, die auf Überlandleitungen übertragen werden, und solche, die über pseudo-koaxiale Untergrundkabel mit einem einzigen Neutralleiter übertragen werden.So far, the present invention has been described in the context of a cable having a plurality of separate, mutually insulated neutral conductors. However, many power distribution networks do not use cables with neutral conductors isolated from each other, but the neutral conductors are located rather in the form of a net or as several conductors interconnected by conductive copper tape. The 10A . 10B . 11A and 11B and their related disclosures relate to an application of the present invention for other common medium voltage power grids, such as those transmitted on land lines and those transmitted over single neutral neutral pseudo-coaxial underground cables.

Ein Koppler, der den physikalischen Kontakt mit einem Mittelspannungs-Phasenleiter vermeidet, ist dahingehend wünschenswert, dass ein solcher Koppler den stationären oder Stoßstromspannungen des Phasenleiters nicht Stand halten muss, so dass die Konstruktion vereinfacht wird und die Kosten des Kopplers reduziert werden. Jedoch setzt die Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen induktiven Kopplers eine Stromkreiskontinuität voraus, wodurch der Strom fließen kann, während die Mittelspannungsstromkreise entweder an ihren Enden physikalisch offene Stromkreise umfassen oder an Transformatorwicklungen angeschlossen sein können, deren hohe Impedanz bei Radiofrequenzen in etwa der Wirkung eines Leerlaufabschlusses entsprechen kann. Erfindungsgemäß können induktive Koppler in einem Mittelspannungs-Datenbackhaulnetzwerk verwendet werden, wenn Hochfrequenz-Abschlüsse hinzugefügt werden, wobei kapazitiv gekoppelte Eingänge an den Enden des Kabels und, in einem großen Verteilungsnetz, auch an einer oder mehreren dazwischen liegenden Positionen verwendet werden. Die Phasenleiter von unterirdischen Energieübertragungsleitungen können als Datenübertragungsleitungen verwendet werden, wenn sie mit Lastabschlüssen ausgestattet sind, die zur Kopplung von Datensignalen an die und von den Übertragungsleitungen bei den hohen Frequenzen wirksam sind, die für Kommunikationen verwendet werden.One Coupler, which makes physical contact with a medium-voltage phase conductor avoids, is desirable to that effect, that such a coupler the stationary or surge voltages of Phase conductor does not need to withstand, so the construction is simplified and the cost of the coupler can be reduced. however requires the use of the inventively proposed inductive Kopplers precede a circuit continuity, reducing the current flow can, while the medium voltage circuits either physically at their ends open circuits include or connected to transformer windings could be, their high impedance at radio frequencies in about the effect of a May correspond to idle completion. According to the invention, inductive couplers in a medium voltage data backhaul network used when adding high-frequency terminations, where capacitively coupled inputs at the ends of the cable and, in a large distribution network, also at one or more intermediate positions. The phase conductors of underground power transmission lines can be used as Data transmission lines used when equipped with load locks that for coupling data signals to and from the transmission lines are effective at the high frequencies used for communications.

In Energieverteilungssystemen ist das Mittelspannungsnetz an Vorrichtungen angeschlossen, die eine Impedanz zeigen, die gegenüber Signalen bei hohen Frequenzen wesentlich höher ist als die charakteristische Impedanz des Kabels. Solche Vorrichtungen treten gegenüber Hochfrequenzsignalen gewissermaßen als offene Stromkreise auf. Die Kopplung modulierter Datenpakete auf ein derartiges Leerlaufkabel würde dazu führen, dass ein großer Teil einer gekoppelten Welle von den Enden des Kabels reflektiert und möglicherweise von Datenempfängern als neue Pakete interpretiert wird. Ein weiteres unerwünschtes Merkmal solcher Reflexionen wäre, dass sie die Datenempfänger fälschlicherweise zu dem Schluss verleitet, dass neue Pakete das Kabel besetzen, und Mehrfachzugangstypen gemeinsamer Netzwerke erlitten einen Verlust an verfügbarer Übertragungszeit.In Power distribution systems is the medium voltage network of devices connected, which show an impedance opposite to signals at high frequencies is much higher than the characteristic one Impedance of the cable. Such devices are against high frequency signals so to speak as open circuits. The coupling of modulated data packets On such an idling cable would cause a large part a coupled wave from the ends of the cable and reflected possibly of data receivers is interpreted as new packets. Another unwanted Feature of such reflections would be that they are the data recipients falsely led to the conclusion that new packages occupy the cable, and Multiple access types of shared networks suffered a loss on available transmission time.

Bei Kabeln und Leitern mit erheblichen Hochfrequenzverlusten verschwinden diese Reflexionen schnell und verursachen keine Probleme. Jedoch sowohl für Oberleitungen als auch für einige pseudo-koaxiale Untergrundleitungen sind die Verluste gering, und stark reflektierte Signale und die direkten Signale können sich gegenseitig überlagern.at Cables and conductors with significant high frequency losses disappear These reflections are fast and do not cause any problems. however as well as Overhead lines as well for some pseudo-coaxial underground lines, the losses are low, and strongly reflected signals and the direct signals can become overlay each other.

10A und 10B sind schematische Darstellungen von Teilen eines Datenkommunikationsnetzwerks, das ein Energieverteilungssystem verwendet, wobei die Daten über einen Phasenleiter des Energieverteilungssystems übertragen werden. Die vorliegende Erfindung verwendet eine Kombination aus induktiven und kapazitiven Kopplern. Wie nachstehend erläutert, umfasst das Netzwerk (a) einen induktiven Koppler zur Kopplung eines Datensignals über den Phasenleiter mit einem Dateneingang zur weiteren Kopplung des Datensignals und (b) einen kapazitiven Koppler, der zwischen dem Phasenleiter und Erde in der Nähe zu einem Ende des Energieübertragungskabels angeschlossen ist, der Reflektionen des Datensignals absorbiert und gegebenenfalls als Dateneingang zur Kopplung des Datensignals dient. 10A and 10B FIG. 13 are schematic illustrations of portions of a data communications network employing a power distribution system, the data being transmitted via a phase conductor of the power distribution system. The present invention uses a combination of inductive and capacitive couplers. As discussed below, the network comprises (a) an inductive coupler for coupling a data signal across the phase conductor to a data input for further coupling the data signal, and (b) a capacitive coupler connected between the phase conductor and ground proximate one end of the power transmission cable is connected, the reflections of the data signal is absorbed and optionally used as a data input for coupling the data signal.

Die induktiven Koppler 1002 werden als dazwischenliegende Knoten 1005 in der Nähe zu einem Verteilungstransformator 1010 verwendet. Jeder induktive Koppler 1002 stellt einen Eingang 1015 zum Anschluss an ein Modem (nicht gezeigt) über ein Niederspannungsnetz bereit, das von der Sekundärseite von jedem Verteilungstransformator 1010 betrieben wird. Die kapazitiven Koppler 1020 sind zwischen einem Ende eines Leiters oder Kabels und einer lokalen Erde angeschlossen, um sowohl Reflektionen zu absorbieren als auch Signalkopplungsknoten 1025 bereitzustellen. D.h. ein Signalkopplungsknoten 1025 befindet sich zwischen einem kapazitiven Koppler 1020 und Erde, um das Datensignal zwischen dem Phasenleiter zu koppeln und einen weiteren Dateneingang für das Datensignal bereitzustellen.The inductive couplers 1002 be as intermediate nodes 1005 close to a distribution transformer 1010 used. Each inductive coupler 1002 makes an entrance 1015 ready for connection to a modem (not shown) via a low voltage network from the secondary side of each distribution transformer 1010 is operated. The capacitive couplers 1020 are connected between one end of a conductor or cable and a local ground to absorb both reflections and signal coupling nodes 1025 provide. That is, a signal coupling node 1025 is located between a capacitive coupler 1020 and ground to couple the data signal between the phase conductor and provide another data input for the data signal.

Das "Leitungs- oder Kabelende" umfasst einen Punkt 1018, an dem die Energie von einem Hochspannungs-zu-Mittelspannungstransformator in das Kabel eingespeist wird. Bei Schleifentopologien kehrt das Kabel zu dieser Position zurück, erreicht aber ein unbenutztes Ende. An diesen "unbenutzten Enden" sind kapazitive Koppler 1020 enthalten. Sollte ein T-Zweig 1030 eine Stichleitung 1035 in dem Energienetz erzeugen, wird ein kapazitiver Koppler 1020 dazu verwendet, das distale Ende der Stichleitung 1035 zu beenden.The "wire or cable end" includes a dot 1018 where the energy from a high voltage to medium voltage transformer is fed into the cable. In loop topologies, the cable returns to this position, but reaches an unused end. At these "unused ends" are capacitive couplers 1020 contain. Should be a T branch 1030 a stub line 1035 in the energy network, becomes a capacitive coupler 1020 used to the distal end of the stub 1035 to end.

11A ist eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines induktiven Kopplers 1102 zur Kopplung von Daten über einen Phasenleiter. 11B ist eine schematische Darstellung der in 11A gezeigten Ausführungsform. 11A is an illustration of an embodiment of an inductive coupler according to the invention 1102 for coupling data via a phase conductor. 11B is a schematic representation development of in 11A shown embodiment.

Ein induktiver Koppler 1102 umfasst eine erste Wicklung 1104 zur Kopplung des Datensignals über einen Phasenleiter 1110 und eine zweite Wicklung 1115, die an die erste Wicklung 1104 induktiv gekoppelt ist, zur Kopplung des Datensignals über einen Dateneingang 1145. Der induktive Koppler 1102 umfasst einen Kern 1105 durch den der Phasenleiter 1110 geführt wird. Diese Konfiguration des Phasenleiters 1110 durch den Kern 1105 dient als erste Wicklung 1104, d.h. eine Wicklung mit einer einzigen Drehung. Die zweite Wicklung 1115 ist um einen Bereich des Kerns 1105 gewickelt.An inductive coupler 1102 includes a first winding 1104 for coupling the data signal via a phase conductor 1110 and a second winding 1115 that is connected to the first winding 1104 is inductively coupled to couple the data signal via a data input 1145 , The inductive coupler 1102 includes a core 1105 through the phase conductor 1110 to be led. This configuration of the phase conductor 1110 through the core 1105 serves as the first winding 1104 ie a winding with a single turn. The second winding 1115 is around an area of the core 1105 wound.

Der induktive Koppler 1102 ist ein Stromtransformator, in dem der Kern 1105 über einem Abschnitt des Phasenleiters 1110 angeordnet ist. Der induktive Koppler 1102 kann auch mit einem unterirdischen Kabel verwendet werden, indem der Kern 1105 über einen Abschnitt des Untergrundkabels, der nicht ebenfalls durch eine Neutralleiterummantelung bedeckt ist, angeordnet wird, wobei der Energiekabel-Phasenleiter als Wicklung mit einer Drehung durch den Kern 1105 hindurchgeht.The inductive coupler 1102 is a current transformer in which the core 1105 over a section of the phase conductor 1110 is arranged. The inductive coupler 1102 Can also be used with an underground cable by the core 1105 is disposed over a portion of the underground cable, which is not also covered by a neutral conductor sheath, wherein the power cable phase conductor as a winding with a rotation through the core 1105 passes.

Der Kern 1105 besteht aus Ferrit oder einem anderen leichtmagnetischen Material mit beträchtlicher Permeabilität und verhältnismäßig geringem Verlust über den Frequenzbereich, der für die modulierten Daten erforderlich ist. Der Kern 1105 hat einen Luftspalt 1120, der ausreicht, um den Betrieb des induktiven Kopplers 1102 ohne Sättigung zu ermöglichen, sogar wenn der Strom durch den Phasenleiter 1110 so hoch wie der Maximalstrom ist, für den der Leiter 1110 ausgelegt ist, z.B. 200 Ampere rms.The core 1105 It consists of ferrite or other light magnetic material of considerable permeability and relatively low loss over the frequency range required for the modulated data. The core 1105 has an air gap 1120 , which is sufficient for the operation of the inductive coupler 1102 without saturation, even if the current through the phase conductor 1110 as high as the maximum current for which the conductor 1110 is designed, for example, 200 amps rms.

Der induktive Koppler 1102 besitzt eine primäre Magnetisierungsinduktivität, die ausreicht, dass er gegenüber einem Modemtransmitter eine merkliche Hochfrequenzimpedanz über einen relevanten Frequenzbereich, aber eine vernachlässigbare Impedanz bei Energieverteilungsfrequenzen zeigt. Der induktive Koppler 1102 hat über den relevanten Frequenzbereich sowohl eine Streuinduktivität als auch eine reflektiert-primäre Impedanz, die wesentlich geringer sind als die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung, von der der Phasenleiter 1110 eine Komponente ist.The inductive coupler 1102 has a primary magnetizing inductance sufficient to exhibit a significant high frequency impedance over a relevant frequency range over a modem transmitter but a negligible impedance at power distribution frequencies. The inductive coupler 1102 has both a leakage inductance and a reflected-primary impedance over the relevant frequency range which are substantially less than the characteristic impedance of the transmission line from which the phase conductor 1110 is a component.

Der induktive Koppler 1102 besitzt einen Hochspannungskondensator 1125 in Reihe mit der zweiten Wicklung 1115 und dem Dateneingang 1145, der an einen Niederspannungsausgang, d.h. einen Starkstromleitungsausgang, eines Verteilungstransformators 1130 angeschlossen ist, um zu verhindern, dass die zweite Wicklung 1115 mit einem Niederspannungsstromkreis 1135 einen Kurzschluss bildet. Folglich koppelt der Kondensator 1125 ein Datensignal zwischen der zweiten Wicklung 1115 und dem Starkstromleitungsausgang.The inductive coupler 1102 has a high voltage capacitor 1125 in series with the second winding 1115 and the data input 1145 connected to a low voltage output, ie a power line output, of a distribution transformer 1130 is connected to prevent the second winding 1115 with a low voltage circuit 1135 forms a short circuit. Consequently, the capacitor couples 1125 a data signal between the second winding 1115 and the power line output.

Der induktive Koppler 1102 hat auch einen Überspannungsschutz 1140, der mit der zweiten Wicklung 1115 parallel angeschlossen ist, um den Niederspannungskreislauf 1135 und jede elektronische Kommunikationsausrüstung, die daran angeschlossen ist, vor Beeinflussung durch einen Impuls mit hoher Amplitude zu schützen, der auf dem Phasenleiter 1110 auftreten kann und durch den induktiven Koppler 1102 auf die Niederspannungsleitungen gekoppelt wird.The inductive coupler 1102 also has a surge protection 1140 that with the second winding 1115 connected in parallel to the low voltage circuit 1135 and protect any electronic communications equipment connected thereto from being affected by a high amplitude pulse on the phase conductor 1110 can occur and through the inductive coupler 1102 is coupled to the low voltage lines.

Es ist zu beachten, dass zwar nur eine NS-Phasenleitung 1150 und eine NS-Neutralleitung 1155 an den Koppler 1102 angeschlossen sind, aber die andere Phasenleitung 1160 ein leicht abgeschwächtes Signal mittels kapazitiver und induktiver Kopplung über die Länge der NS-Fallleitungen erhält.It should be noted that although only one NS phase line 1150 and an NS neutral line 1155 to the coupler 1102 are connected, but the other phase line 1160 a slightly attenuated signal by means of capacitive and inductive coupling over the length of the NS-downpipes receives.

Eine wichtige Überlegung und ein wünschenswertes Ziel ist eine Minimierung der elektromagnetischen Strahlung von den Leitungen und Kabeln, die für die Übertragung von Daten verwendet werden. Diese Leitungen können elektromagnetische Interferenz abstrahlen, sogar wenn sie einige Fuß unter der Erde vergraben sind. Störende Resonanzen können auch die Übertragung über bestimmte enge Frequenzbänder verhindern.A important consideration and a desirable one The aim is to minimize the electromagnetic radiation from the Cables and cables for the transfer to be used by data. These cables can cause electromagnetic interference even if they bury some feet under the ground are. disturbing Resonances can also the transmission over certain narrow frequency bands prevent.

Eine oder mehrere Techniken sollten eingesetzt werden, um die Strahlung zu minimieren, Resonanzen zu tolerieren und einen stabilen und zuverlässigen Datenkanal bereitzustellen. Die Auswahlmöglichkeiten zur Minimierung der Strahlen umfassen:

  • (A) Verwendung einer Spreizspektrummodulation in den Modems, die zum und vom Mittelspannungsnetz angeschlossen sind. Die Spreizspektrummodulation verwendet eine verhältnismäßig niedrige Spektralenergiedichte (z.B. –55 dBm/Hz).
  • (B) Minimierung des Energieniveaus der modulierten Daten. Das Energieniveau sollte hoch genug sein, um jegliches Rauschen auf der Leitung und jegliches selbsterzeugtes Rauschen der Ausrüstung, z.B. internes Rauschen, Verstärkerrauschen usw., zu überwinden. Durch Ausnutzen der verhältnismäßigen Isolierung der Mittelspannungsleitung von den verrauschten Niederspannungs- und Hochspannungsnetzen kann das Leitungsrauschen minimiert werden. Dies kann durch Anordnung von Wechselkopplungsmodems an jeden induktiven Koppler durchgeführt werden. Wechselkopplungsmodems haben den Zweck, einen Bitstrom zu regenerieren und die Datenübertragung über einen zusätzlichen Träger zu remodulieren.
One or more techniques should be used to minimize radiation, tolerate resonances, and provide a stable and reliable data channel. The choices for minimizing the rays include:
  • (A) Use of spread spectrum modulation in the modems connected to and from the medium voltage network. The spread spectrum modulation uses a relatively low spectral energy density (eg, -55 dBm / Hz).
  • (B) Minimization of the energy level of the modulated data. The energy level should be high enough to overcome any noise on the line and any self-generated noise in the equipment, such as internal noise, amplifier noise, etc. By exploiting the relative isolation of the medium voltage line from the noisy low voltage and high voltage networks, line noise can be minimized. This can be done by placing inter-coupling modems on each inductive coupler. Interchangeable-pair modems have the purpose of regenerating a bitstream and remodulating the data transfer over an additional carrier.

12 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Netzwerks mit Wechselkopplungsmodems an einem induktiven Koppler. Ein erstes Modem 1202 hat einen ersten Eingang 1225, der an einen Dateneingang einer zweiten Wicklung eines induktiven Kopplers 1102 zum Senden und Empfangen eines modulierten Datensignals angeschlossen ist, und einen zweiten Eingang 1210 zur weiteren Kopplung der digitalen Daten. Ein zweites Modem 1205 hat einen ersten digitalen Dateneingang 1230, der an den zweiten Eingang 1210 des ersten Modems 1202 angeschlossen ist, und einen zweiten Eingang 1235 zur weiteren Kopplung des modulierten Datensignals. Wahlweise kann ein Router 1220 zwischen das erste Modem 1202 und das zweite Modem 1205 gesetzt werden. 12 Figure 3 is a schematic representation of a portion of an interchangeable network dems on an inductive coupler. A first modem 1202 has a first entrance 1225 to a data input of a second winding of an inductive coupler 1102 connected to send and receive a modulated data signal, and a second input 1210 for further coupling of the digital data. A second modem 1205 has a first digital data input 1230 which is at the second entrance 1210 of the first modem 1202 connected, and a second input 1235 for further coupling of the modulated data signal. Optionally, a router 1220 between the first modem 1202 and the second modem 1205 be set.

Die Vorteile der vorstehenden Vorrichtung sind:

  • (A) Das Rauschen des NS-Netzes erreicht das MS-Netz nicht. Die Isolation kann ferner durch optische Isolatoren in Reihe mit der Datenverbindung 1210 verstärkt werden.
  • (B) Ein Spreizspektrum- oder ein anderes Modem, das eine andere Technologie oder andere Parameter als das MS-Modem verwendet, kann für NS-Netze optimiert werden. Die induktiven Koppler führen eine zusätzliche Reihenimpedanz an den Kopplungsknoten ein, die verhältnismäßig klein gegenüber der charakteristischen Impedanz des Leiters oder Kabels ist, so dass sowohl die Reflektionen als auch die Energieabsorption minimiert werden. In diesem Fall können die modulierten Daten eine große Anzahl von dazwischenliegenden Knoten erfolgreich durchqueren. Bevorzugt sind die Magnetisierungs- und Streuinduktivitäten klein genug, dass Impedanzstörung minimiert wird, aber groß genug, um eine ausreichende Kopplung bereitzustellen. Vorausgesetzt ist hier eine absichtliche Impedanzfehlangleichung zwischen dem Modem und der Impedanz des Kopplers.
  • (C) Router und andere Netzwerkvorrichtungen 1220 können zur Vermittlung zwischen dem Heim- und dem externem Netzwerk eingesetzt werden.
The advantages of the above device are:
  • (A) The noise of the LV network does not reach the MS network. Isolation may also be accomplished by optical isolators in series with the data link 1210 be strengthened.
  • (B) A spread spectrum or other modem using a different technology or parameters other than the MS modem can be optimized for NS networks. The inductive couplers introduce an additional series impedance to the coupling node that is relatively small relative to the characteristic impedance of the conductor or cable so that both the reflections and the energy absorption are minimized. In this case, the modulated data can successfully traverse a large number of intermediate nodes. Preferably, the magnetizing and leakage inductances are small enough that impedance distortion is minimized, but large enough to provide sufficient coupling. Provided here is a deliberate impedance mismatch between the modem and the impedance of the coupler.
  • (C) Routers and other network devices 1220 can be used to mediate between the home and the external network.

Ein verwendbarer Parameter zur Minimierung der Strahlung ist eine Abschwächung der Signalstärke in Richtung zwischen Leitung und Koppler, da die Signalstärke auf der Mittelspannungs-Starkstromleitung groß genug sein muss, um diese Abschwächung zu überwinden. Die Abschwächung in Richtung zwischen Koppler und Leitung kann ohne zusätzliche Strahlung leicht durch Anlegen von mehr Energie an den Koppler, der die Leitung steuert, überwunden werden, um so das maximal zulässige übermittelte Energieniveau in Übereinstimmung mit maximal erlaubten Strahlungsstärken festzulegen.One Useful parameter for minimizing the radiation is a weakening of the signal strength in the direction between line and coupler, as the signal strength on the medium voltage power line needs to be large enough to accommodate this attenuation to overcome. The weakening in the direction between coupler and line can be without additional Radiation easily by applying more energy to the coupler, who controls the line, overcome so as to be the maximum allowable transmitted Energy level in accordance with maximum allowable radiation levels.

Wenn zum Beispiel jeder Koppler für einen Kopplungsverlust von 10 dB ausgelegt ist, dann kann die übertragene Energie zur Kompensation um 10 dB erhöht werden, und nur die 10 dB des zweiten Kopplers werden vom Verlustbudget des Modems abgezogen.If for example, every coupler for a coupling loss of 10 dB is designed, then the transmitted Energy for compensation can be increased by 10 dB, and only the 10 dB of the second coupler are deducted from the loss budget of the modem.

13 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Technik zur passiven Kopplung modulierter Daten zwischen Abschnitten eines Energieversorgungsnetzes. 13 zeigt ein Datenkommunikationsnetzwerk 1300, das über ein Energieverteilungssystem umgesetzt wird und einen ersten Abschnitt 1302 mit einem ersten Mittelleiter 1320 und einen zweiten Abschnitt 1303 mit einem zweiten Mittelleiter 1330 aufweist. Das Netzwerk 1300 umfasst einen ersten Koppler 1306 zur induktiven Kopplung eines Datensignals über einen ersten Mittelleiter 1320 und mit einem Dateneingang 1335 für die weitere Kopplung des Datensignals und einen zweiten Koppler 1307 mit einem Dateneingang 1340, der an den Dateneingang 1335 des ersten induktiven Kopplers 1306 gekoppelt ist, zur induktiven Kopplung des Datensignals über einen zweiten Mittelleiter 1330. 13 is a schematic representation of a technique according to the invention for the passive coupling of modulated data between sections of a power grid. 13 shows a data communication network 1300 , which is implemented via an energy distribution system and a first section 1302 with a first center conductor 1320 and a second section 1303 with a second center conductor 1330 having. The network 1300 includes a first coupler 1306 for inductively coupling a data signal over a first center conductor 1320 and with a data input 1335 for the further coupling of the data signal and a second coupler 1307 with a data input 1340 to the data input 1335 of the first inductive coupler 1306 is coupled, for inductive coupling of the data signal via a second center conductor 1330 ,

Der erste Abschnitt 1302 umfasst ein erstes Energieübertragungskabel 1315 auf einer ersten Seite eines Energieverteilungstransformators 1345. Der zweite Abschnitt 1303 umfasst ein zweites Energieübertragungskabel 1325 auf einer zweiten Seite eines Energieverteilungstransformators 1345. Der Energieverteilungstransformator 1345 hat einen Ausgang zur Energieleitung 1350. Das Netzwerk 1300 umfasst weiter einen Kondensator 1310 zwischen dem Dateneingang 1335 des ersten induktiven Kopplers 1306 und der Ausgangsenergieleitung 1350 zur Kopplung des Datensignals auf die Ausgangsenergieleitung 1350.The first paragraph 1302 includes a first power transmission cable 1315 on a first side of a power distribution transformer 1345 , The second section 1303 includes a second power transmission cable 1325 on a second side of a power distribution transformer 1345 , The power distribution transformer 1345 has an output to the power line 1350 , The network 1300 further includes a capacitor 1310 between the data input 1335 of the first inductive coupler 1306 and the output power line 1350 for coupling the data signal to the output power line 1350 ,

Jeder Transformator-zu-Transformator-Abschnitt wird zu einer separaten Verbindung in einer Mehrfachverbindungskette. Ein Koppler ist an jedem Kabelabschluss angeschlossen, so dass mit Ausnahme des letzten Transformators an einem unbenutzten Endabschnitt zwei Koppler pro Transformator erforderlich sind.Everyone Transformer-to-Transformer section becomes a separate one Connection in a multiple connection chain. A coupler is on connected to each cable termination, so except for the last one Transformers at an unused end section two couplers per Transformer are required.

Das passive Aneinanderreihen von Abschnitten wird durch Verbinden der Dateneingänge 1335 und 1340 der zwei Koppler auf jeder Seite des Transformators miteinander erreicht. Eine passive Verbindung mit den Kommunikationsvorrichtungen, die an die NS-Leistung 1350 angeschlossen sind, erfolgt durch Reihenkopplung der Kondensatoren 1310. Ähnliche Modems werden sowohl am Einspeisungspunkt des Netzwerks, wie dem Energieumspannwerk, als auch an den Niederspannungsausgängen am Haus des Nutzers angeschlossen.The passive stringing of sections is done by connecting the data inputs 1335 and 1340 the two couplers on each side of the transformer reaches each other. A passive connection with the communication devices that respond to the NS performance 1350 are connected by series coupling of the capacitors 1310 , Similar modems are connected both to the feed point of the network, such as the power substation, and to the low voltage outputs on the user's home.

14 ist eine schematische Darstellung einer Technik zur Kopplung modulierter Daten zwischen Abschnitten eines Energieversorgungsnetzes unter Verwendung von Wechselkopplungsmodems. 14 zeigt ein Datenkommunikationsnetzwerk 1400, das über ein Energieverteilungssystem umgesetzt wird, das einen ersten Abschnitt 1402 mit einem ersten Mittelleiter 1420 und einen zweiten Abschnitt 1403 mit einem zweiten Mittelleiter 1430 besitzt. Das Netzwerk 1400 umfasst einen ersten Koppler 1406 zur induktiven Kopplung eines Datensignals über einen ersten Mittelleiter 1420 mit einem Dateneingang 1435 für die weitere Kopplung des Datensignals und einen zweiten Koppler 1407 mit einem Dateneingang 1440, der an den Dateneingang 1435 des ersten induktiven Kopplers 1406 gekoppelt ist, zur induktiven Kopplung des Datensignals über einen zweiten Mittelleiter 1430. 14 Figure 3 is a schematic representation of a technique for coupling modulated data between portions of a power grid using inter-coupling modems. 14 shows a data communication network 1400 , which is implemented via a power distribution system, the first section 1402 with a first center conductor 1420 and a second section 1403 with a second center conductor 1430 has. The network 1400 includes a first coupler 1406 for inductively coupling a data signal over a first center conductor 1420 with a data input 1435 for the further coupling of the data signal and a second coupler 1407 with a data input 1440 to the data input 1435 of the first inductive coupler 1406 is coupled, for inductive coupling of the data signal via a second center conductor 1430 ,

Ein erstes Modem 1460 umfasst einen ersten Eingang für modulierte Datensignale 1465, der an den Dateneingang 1435 des ersten Kopplers 1406 gekoppelt ist, und hat einen zweiten Eingang für digitale Daten 1470 zur weiteren Kopplung des Datensignals. Ein zweites Modem 1480 hat einen ersten Eingang für digitale Daten 1475, der an den zweiten Eingang 1470 des ersten Modems 1460 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang 1485 für die weitere Kopplung des modulierten Datensignals.A first modem 1460 includes a first input for modulated data signals 1465 to the data input 1435 of the first coupler 1406 is coupled, and has a second input for digital data 1470 for further coupling of the data signal. A second modem 1480 has a first input for digital data 1475 which is at the second entrance 1470 of the first modem 1460 coupled, and a second input 1485 for the further coupling of the modulated data signal.

Das Energieverteilungssystem umfasst einen Energieverteilungstransformator 1445 mit einer Ausgangsstromleitung 1450. Das Netzwerk 1400 umfasst weiter Kondensatoren 1410 zwischen dem zweiten Eingang 1485 des zweiten Modems 1480 und der Ausgangsstromleitung 1450 zur Kopplung des modulierten Datensignals an die Ausgangsstromleitung 1450.The power distribution system includes a power distribution transformer 1445 with an output power line 1450 , The network 1400 also includes capacitors 1410 between the second entrance 1485 of the second modem 1480 and the output power line 1450 for coupling the modulated data signal to the output power line 1450 ,

Ein Mittelspannungskabel kann einen langen Kabelabschnitt umfassen, wie zum Beispiel von einer Umspannstation zum ersten Verteilungstransformator in einer Schleife. Zur Vereinfachung von Installation und Wartung kann der lange Abschnitt unterteilt werden, wobei jeder Knoten mit Mannlöchern als Zugang ausgestattet ist. An diesen Punkten können die Kabelabschnitte in Mittelspannungsverbindungen (für den Mittelleiter) zusammen mit Neutralleitersammelringen, die geerdet sind, enden. Dies führt eine Diskontinuität in die Datenübertragungsleitung ein, die auf einem oder mehreren Neutralleitern übertragen wird. Um diese Diskontinuität zu überbrücken, kann ein Paar von Kopplern auf jeder Seite der Erde installiert werden, wobei ihre Primärseiten aneinander angeschlossen sind und eine Brückenverbindung herstellen.One Medium voltage cable may include a long cable section, such as from a substation to the first distribution transformer in a loop. To simplify installation and maintenance The long section can be subdivided, with each node using manholes is equipped as access. At these points, the cable sections in Medium voltage connections (for the center conductor) together with neutral conductor collecting rings grounded are, end. This leads to a discontinuity in the data transmission line which is transmitted on one or more neutral conductors. To bridge this discontinuity, can a pair of couplers are installed on each side of the earth, being their primary pages connected to each other and establish a bridge connection.

Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Umsetzung eines Datenkommunikationsnetzwerks bereit, wobei ein Phasenleiter über Abschnitte eines Energieverteilungssystems verwendet wird.The present invention also provides implementation of a data communications network, wherein a phase conductor over Sections of an energy distribution system is used.

15 ist eine schematische Darstellung, die mehrere erfindungsgemäße Techniken zur Kopplung von Daten an einen Phasenleiter eines Energieverteilungssystems bei einer Realisierung eines Datenkommunikationsnetzwerks 1500 zeigt. 15 Figure 3 is a schematic diagram illustrating several techniques of the invention for coupling data to a phase conductor of an energy distribution system in a data communication network implementation 1500 shows.

Ein kapazitiver Koppler wird an Oberleitungen angeordnet, die durch einen HS-MS-Abwärtstransformator gespeist werden. Die sekundärseitige Impedanz des Transformators ist von der gleichen Größenordnung wie diejenige der Oberleitungen oder größer. Ein Abschlusskoppler, z.B. ein kapazitiver Koppler mit einem Dateneingang, kann hier verwendet werden, der sowohl (a) dazu verwendet wird, ein Modem an die Leitung zu koppeln, als auch (b), die Leitung mit einem Widerstand beendet, der annähernd gleich der charakteristischen Impedanz des Energieübertragungskabels ist (da eine Modem- oder Blindwiderstandsimpedanz durch seinen Transformator reflektiert wird). Folglich zeigt 15, dass das Energieverteilungssystem einen HS-MS-Abwärtstransformator 1502 einer Umspannstation umfasst. Ein kapazitiver Koppler 1535, d.h. ein Abschlusskoppler, wird in der Nähe einer. sekundärseitigen Wicklung des Abwärtstransformators 1502 angeordnet. Eine Komponente, wie das Modem 1525, hat eine Impedanz, die, wenn sie durch den kapazitiven Koppler 1535 reflektiert wird, annähernd gleich einer charakteristischen Impedanz des Energieübertragungskabels ist.A capacitive coupler is placed on overhead lines fed by a HS-MS step-down transformer. The secondary-side impedance of the transformer is of the same order of magnitude as that of the overhead lines or larger. A terminating coupler, such as a capacitive coupler with a data input, may be used herein which is both (a) used to couple a modem to the line and (b) terminates the line with a resistance approximately equal to that of characteristic impedance of the power transmission cable (as a modem or reactance impedance is reflected by its transformer). Consequently shows 15 in that the power distribution system is an HS-MS step-down transformer 1502 a substation includes. A capacitive coupler 1535 ie a terminator, will be near one. secondary side winding of the step-down transformer 1502 arranged. A component, like the modem 1525 that has an impedance when passing through the capacitive coupler 1535 is approximately equal to a characteristic impedance of the power transmission cable.

Bei Systemen wie in Japan, wo es üblich ist, Untergrundkoaxialkabel mit sehr niedriger Impedanz über Längen von bis zu hunderten von Metern bis zum Anfang eines oberirdischen Stromnetzes zu betreiben, befindet sich der bevorzugte Ort für induktive Koppler auf der oberirdischen Seite des Untergrund-Oberleitungs-Übergangspunkts. Hier fungiert die niedrige Impedanz des Untergrundkabels als Kurzschluss am Ende der Oberleitung, und eine geschlossene Stromschleife wird gebildet. So umfasst das Energieverteilungssystem einen Übergang 1545 zwischen einem Oberleitungskabel 1515, 1516 und dem Untergrundkabel 1510, wobei das Untergrundkabel 1510 eine charakteristische Impedanz hat, die viel niedriger als die des oberirdischen Kabels 1515 ist. Einer oder mehrere induktive Koppler 1540, 1541 werden auf dem Oberleitungskabel 1515, 1516 in der Nähe des Übergangs 1545 angeordnet.In systems such as Japan, where it is common to operate very low impedance underground coaxial cables for lengths of up to hundreds of meters to the beginning of an overhead power grid, the preferred location for inductive couplers is on the above-ground surface of the underground overhead line. transition point. Here, the low impedance of the underground cable acts as a short circuit at the end of the overhead line and a closed current loop is formed. So the power distribution system includes a transition 1545 between a catenary cable 1515 . 1516 and the underground cable 1510 , where the underground cable 1510 has a characteristic impedance that is much lower than that of the above-ground cable 1515 is. One or more inductive couplers 1540 . 1541 be on the trolley cable 1515 . 1516 near the transition 1545 arranged.

Die Anordnung der induktiven Koppler 1540, 1541 auf dem dreiphasigen Oberleitungskabel 1515, 1516 kann symmetrisch erfolgen, wobei jedes Teil eines Kopplerpaars mit Strom entgegengesetzter Phase angetrieben wird. Ein derartiger Antrieb löscht die elektromagnetische Fernfeldstrahlung im Wesentlichen aus und vereinfacht die Befolgung aller behördlichen Anforderungen. Demgemäß kann das Netzwerk 1500 ein Paar induktive Koppler 1540, 1541 derart umfassen, dass ein erster induktiver Koppler, z.B. 1540, des Paars einen ersten Strom im Phasenleiter, z.B. 1515, in einer ersten Richtung erzeugt und ein zweiter induktiver Koppler, z.B. 1541, des Paars einen zweiten Strom im zweiten Phasenleiter, z.B. 1515, in einer zum ersten Strom entgegengesetzten Richtung erzeugt.The arrangement of inductive couplers 1540 . 1541 on the three-phase overhead line cable 1515 . 1516 can be symmetrical, with each part of a pair of couplers being driven with opposite phase current. Such a drive essentially extinguishes the far-field electromagnetic radiation and simplifies compliance with all regulatory requirements. Accordingly, the network 1500 a pair of inductive couplers 1540 . 1541 such that a first inductive coupler, eg 1540 , the couple's a first stream in phases ladder, eg 1515 generated in a first direction and a second inductive coupler, eg 1541 , the pair a second current in the second phase conductor, eg 1515 generated in a direction opposite to the first current direction.

Ersatzweise kann eine Einzelphase betrieben werden, wobei gleiche und entgegengesetzte Ströme in den anderen Phasen in einem Abstand, der eine Wellenlänge von einem induktiven Koppler überschreitet, erzeugt werden, wodurch wiederum ein großer Teil der Fernfeldstrahlung ausgelöscht wird. Zum Beispiel kann ein induktiver Koppler 1540 verwendet werden, und nach einer Wellenlänge die Leitung abwärts kann man sich darauf verlassen, dass Induktionseffekte der Übertragungsleitung die Ströme ausbalancieren.Alternatively, a single phase may be operated, with equal and opposite currents being generated in the other phases at a distance exceeding one wavelength from an inductive coupler, which in turn extinguishes much of the far field radiation. For example, an inductive coupler 1540 can be used, and after one wavelength down the line, one can rely on the induction effects of the transmission line to balance the currents.

Induktive Koppler können auch an den Leitungen angeordnet werden, die einen Verteilungstransformator primärseitig speisen, da die primärseitige Transformatorimpedanz einiger Typen von Verteilungstransformatoren die gleiche Größenordnung haben kann, wie diejenige der Oberleitungen, und eine geschlossene Schleife gebildet wird. Da diese Schleife Ströme verhältnismäßig niedriger Netzfrequenz, üblicherweise im Bereich von 2–8 Ampere, überträgt, besteht wenig Neigung zur Kernsättigung, und die Kopplerkerne können mit einem kleinem oder ohne Luftspalt gebaut werden. Wie in 15 gezeigt, ist ein induktiver Koppler 1550 an einer Leitung angeordnet, die eine primärseitige Wicklung 1555 eines Verteilungstransformators des Energieverteilungssystems speist.Inductive couplers may also be placed on the lines feeding a distribution transformer on the primary side, since the primary side transformer impedance of some types of distribution transformers may be of the same order of magnitude as that of the overhead lines and a closed loop is formed. Since this loop carries relatively low line frequency currents, usually in the range of 2-8 amps, there is little tendency for core saturation, and the coupler cores can be built with a small or no air gap. As in 15 shown is an inductive coupler 1550 arranged on a line which is a primary-side winding 1555 a distribution transformer of the power distribution system feeds.

Da die Größe der Stromkreisimpedanz, die auf den induktiven Koppler 1550 einwirkt, bis zu mehreren hundert Ohm betragen kann und Modems 1560, die entlang der Übertragungsleitung an den induktiven Koppler 1550 angeschlossen sind, üblicherweise eine Impedanz von 50 Ohm haben, kann es zu einer erheblichen Impedanzfehlabstimmung kommen.As the size of the circuit impedance applied to the inductive coupler 1550 affects up to several hundred ohms and modems 1560 passing along the transmission line to the inductive coupler 1550 connected, typically have an impedance of 50 ohms, there may be a significant impedance mismatch.

Wie in 15 gezeigt, kann das Energieverteilungssystem 1500 einen PLC-Kondensator und/oder einen Leistungsfaktorkorrekturkondensator, z.B. den Kondensator 1565, zwischen einem Phasenleiter, z.B. 1516, und Erde umfassen. Der Kondensator 1565 kann eine Impedanz haben, die niedriger als die des Energieübertragungskabels 1516 ist. PLC- und Leistungsfaktorkondensatoren können eine hohe RF-Impedanz haben, in welchem Fall sie HF-Signale, die über das Energieversorgungsnetz übertragen werden, nicht wesentlich stören. Für Vorrichtungen mit einer RF-Impedanz, deren Größe die gleiche Größenordnung hat wie die charakteristische Impedanz der Starkstromleitung oder niedriger ist, wie der Kondensator 1565, kann eine Reihendrossel 1570 in Reihe mit dem Kondensator 1565 eingesetzt werden. Die Reihendrossel 1570 kann einen bestehenden Leitungsdraht 1575 zum Kondensator 1565 umfassen, indem ein oder mehrere gespaltene Einschnapp-Magnetkerne über den Leitungsdraht 1575 angebracht werden.As in 15 shown, the power distribution system 1500 a PLC capacitor and / or a power factor correction capacitor, eg the capacitor 1565 , between a phase conductor, eg 1516 , and Earth cover. The capacitor 1565 can have an impedance lower than that of the power transmission cable 1516 is. PLC and power factor capacitors may have high RF impedance, in which case they will not significantly disturb RF signals transmitted over the power grid. For devices with an RF impedance whose size is the same order of magnitude as the characteristic impedance of the power line or lower, such as the capacitor 1565 , can a series thrush 1570 in series with the capacitor 1565 be used. The series thrush 1570 can be an existing conductor wire 1575 to the condenser 1565 include one or more split snap-in magnetic cores over the lead wire 1575 be attached.

Der Netzfrequenzstrom ist verhältnismäßig klein, so dass Kernsättigung kein Problem ist. Die Mikro-Henry-Größe dieser induktiven Impedanzen der Drosseln beeinflusst die Netzfrequenzfunktion des Kondensators nicht. Verlustreiche Kerne können ebenfalls verwendet werden, denn sie erhöhen einfach die Hochfrequenzimpedanz der Drossel und tragen zur Isolierung des Kondensators bei.Of the Mains frequency current is relatively small, so that nuclear saturation no problem. The micro-Henry size of these inductive impedances of Chokes do not affect the mains frequency function of the capacitor. Lossy cores may as well used, because they increase simply the high frequency impedance of the choke and contribute to the insulation at the condenser.

Die Wirkungen von Übertragungsleitungsreflexionen müssen in Betracht gezogen werden, da sie Echos erzeugen, die Fehler in den Datenstrom einführen können. Die Spreizspektrummodulation ist der wahrscheinlichste Kandidat für eine solche echobeladene Übertragung, weil sie gegenüber Schmalband-Frequenzabsorption und Schmalbandrauschen tolerant ist und emittierte elektromagnetische Strahlung auf Grund ihrer niedrigen Spektralenergiedichte minimiert. Bei Spreizspektrum-Modems beeinflussen reflektierte Signale zwischen Paketen, die 6–10 dB oder mehr unterhalb der direkten Signalstärke sind, den Datenempfang nicht. Reflektierte Signale zwischen Paketen sind definiert als Reflexionen, die während des direkten Empfangs des Originalpakets eintreffen.The Effects of transmission line reflections have to because they produce echoes that contain errors in introduce the data stream can. Spread spectrum modulation is the most likely candidate for one such echoes, because they are opposite Narrow band frequency absorption and narrow band noise is tolerant and emitted electromagnetic radiation due to their low Spectral energy density minimized. In spread spectrum modems affect reflected Signals between packets, the 6-10 dB or more below the direct signal strength are the data reception Not. Reflected signals between packets are defined as reflections, the while the direct receipt of the original package.

Impedanzstörungen auf den Starkstromleitungen können durch (a) Verteilungstransformatoren mit oder ohne Hinzufügung von induktiver Kopplerimpedanz, (b) Leitungsabschlüssen, die gewöhnlich so ausgelegt sind, dass sie recht gut mit der Leitungsimpedanz übereinstimmen, (c) T-Verzweigungen und (d) PLC- oder Leistungsfaktorkorrekturkondensatoren verursacht werden. Der Reflexionskoeffizient dieser Impedanzdiskontinuitäten übersteigt im Allgemeinen 0,5 nicht, und das reflektierte Signal unterliegt Aus- und Rücklauf-Verlusten der Leitungen an sich, d.h. Absorptionsverlust und Strahlungsverlust, so dass erwartet wird, dass die Amplitude reflektierter Signale um mehr als 6–10 dB schwächer ist als direkte Signale. Folglich erscheinen die reflektierten Signale, die während eines Datenpakets eintreffen, als Rauschen mit niedriger Amplitude und verhindern nicht, dass die erwarteten Datensignale korrekt empfangen werden.Impedance disturbances the power lines can by (a) distribution transformers with or without the addition of inductive coupler impedance, (b) line terminations, usually designed are that they are quite consistent with the line impedance, (c) T-branches and (d) causing PLC or PFC capacitors become. The reflection coefficient of these impedance discontinuities exceeds generally not 0.5, and the reflected signal is subject to and return losses the lines themselves, i. Absorption loss and radiation loss, so that the amplitude of reflected signals is expected by more than 6-10 dB weaker is as direct signals. Consequently, the reflected signals, the while of a data packet, as low-amplitude noise and do not prevent the expected data signals from being received correctly become.

Für Koppler, die an Einspeisungspunkten mit niedriger Impedanz in Leitungen mit hoher Impedanz angeordnet sind, so wie dem Übergang 1545, sind der Verlust und Reflexionen auf Grund von Impedanzfehlabstimmung nicht wünschenswert. Da die sehr schweren Energiekabel nicht um den Kopplerkern gewickelt werden können, kann sekundärseitig nicht mehr als eine Wicklung und primärseitig nicht weniger als eine Wicklung vorhanden sein. Daher ist die auf die Starkstromleitungen reflektierte Impedanz je nach dem Wicklungsverhältnis gleich der Impedanz des Modems, ein Viertel davon oder weniger. Für Modems mit einer Abschlussimpedanz von 50 Ohm ist diese reflektierte Impedanz viel kleiner als ihre charakteristische Impedanz. Eine Lösung zur Verbesserung der Impedanzübereinstimmung ist es, Modems mit einer Ausgangsimpedanz von einigen Hundert Ohm zu bauen.For couplers located at low impedance feed points in high impedance lines, such as the transition 1545 , loss and reflections due to impedance mismatch are not desirable. Since the very heavy power cables can not be wound around the coupler core, on the secondary side, there can be no more than one winding and, on the primary side, not less than one winding will be present. Therefore, the impedance reflected on the power lines is equal to the impedance of the modem, a quarter or less, depending on the turns ratio. For modems with a termination impedance of 50 ohms, this reflected impedance is much smaller than its characteristic impedance. One solution to improve impedance matching is to build modems with an output impedance of a few hundred ohms.

Eine andere Lösung ist es, ein Phase-Antiphase-Paar von Kopplern mit ihren Primärseiten parallel anzuschließen. Die Sekundärseiten (MS-Leitungen) sind unbedingt in Reihe anzuschließen. So wird eine Modemimpedanz von 50 Ohm durch das Phase-Antiphase-Paar von induktiven Kopplern in eine reflektierte Impedanz von 100 Ohm transformiert. Dieses Prinzip kann durch Verwendung mehrerer Koppler weitergeführt werden, deren Primärseiten parallel geschaltet sind, wobei ein Reihenanschluss von Transformator-(Koppler-) Wicklungen auf der Seite der Starkstromleitung und ein paralleler Anschluss auf der Modemseite erreicht wird.A another solution it is a phase-antiphase pair of couplers with their primary sides connect in parallel. The secondary pages (MS lines) must always be connected in series. So becomes a modem impedance of 50 ohms through the phase-antiphase pair of inductive couplers in a reflected impedance of 100 ohms transformed. This principle can be achieved by using multiple couplers continued whose primary sides are parallel with a series connection of transformer (coupler) Windings on the side of the power line and a parallel Connection on the modem side is reached.

Zum Beispiel zeigt 15 einen ersten induktiven Koppler 1540 und einen zweiten induktiven Koppler 1541. Der erste induktive Koppler 1540 induziert einen ersten Strom in einer ersten Richtung im Phasenleiter 1515 über eine erste Wicklung 1540A, und der zweite induktive Koppler 1541 induziert einen zweiten Strom in der entgegengesetzten Richtung im Phasenleiter 1516 über eine zweite Wicklung 1541A. Die erste Wicklung 1540A und die zweite Wicklung 1541A sind zueinander parallel. In 15 sind die erste Wicklung 1540A und die zweite Wicklung 1541A mit Punkten markiert, um diese Phasenbeziehung zu zeigen.For example, shows 15 a first inductive coupler 1540 and a second inductive coupler 1541 , The first inductive coupler 1540 induces a first current in a first direction in the phase conductor 1515 over a first winding 1540A , and the second inductive coupler 1541 induces a second current in the opposite direction in the phase conductor 1516 over a second winding 1541A , The first winding 1540A and the second winding 1541A are parallel to each other. In 15 are the first winding 1540A and the second winding 1541A marked with dots to show this phase relationship.

Der induktive Koppler am Oberleitungseinspeisungpunkt muss so ausgelegt sein, dass er den Wirkungen der gesamten Stromeinspeisung Stand hält, die mehrere hundert Ampere erreichen kann. Da auch eine Spule mit einer Windung, die einen solchen Strom überträgt, den Kern derzeit erhältlicher magnetischer Materialien, die für den Hochfrequenzbetrieb geeignet sind, sättigt, muss dieser "Hauptleitungs"-Koppler im Allgemeinen einen Luftspalt in seinem Magnetkreis enthalten. Um eine ausreichende Magnetisierungsinduktivität zu erreichen, benötigen solche Koppler eine Mehrzahl an Kernen; die das Äquivalent zu einem Kern bilden, der in Richtung des Stromkabels sehr dick ist.Of the inductive coupler at the catenary feed point must be designed this way to be able to withstand the effects of the entire power feed, the can reach several hundred amperes. As well as a coil with a Winding that transmits such a current, the core currently available magnetic Materials for high frequency operation saturates, this "trunk" coupler in general must contain an air gap in its magnetic circuit. In order to achieve a sufficient magnetizing inductance, need such Coupler a plurality of cores; that form the equivalent of a nucleus, which is very thick in the direction of the power cable.

Die 16A16C sind schematische Darstellungen, die mehrere Verwendungen von kapazitiven Kopplern in einem Kommunikationsnetzwerk darstellen, das über ein Energieverteilungssystem realisiert wird. Diese kapazitiven Koppler werden an Knoten im Netzwerk verwendet, an denen induktive Koppler möglicherweise nicht wirksam sind, z.B. an Punkten, an denen ein effektiver offener Stromkreis für RF-Strom vorhanden ist.The 16A - 16C 12 are schematic diagrams illustrating multiple uses of capacitive couplers in a communication network implemented via a power distribution system. These capacitive couplers are used at nodes in the network where inductive couplers may not be effective, eg at points where there is an effective open circuit for RF power.

Ein kapazitiver Koppler 1020, wie er in den 10A und 10B verwendet wird, ist in 16A dargestellt und darin als kapazitiver Koppler 1600 gekennzeichnet. Der kapazitive Koppler 1600 sollte in der Lage sein, der durch den Phasenleiter und eine Reihe von BIL-Impulsen gelieferten Betriebsspannung, z.B. 125 kV bei einer Betriebsspannung von 15 kV, gemäß der IEEE-Spezifikation 386 kontinuierlich Stand zu halten. Der kapazitive Koppler 1600 sollte gemäß der vorstehenden Spezifikation auch derart konstruiert sein, dass er Koronazusammenbrüche beseitigt.A capacitive coupler 1020 as he is in the 10A and 10B is used in 16A represented and therein as a capacitive coupler 1600 characterized. The capacitive coupler 1600 should be able to handle the operating voltage supplied by the phase conductor and a series of BIL pulses, eg 125 kV at an operating voltage of 15 kV, according to the IEEE specification 386 to be continuously maintained. The capacitive coupler 1600 should also be designed in accordance with the above specification to eliminate corona breakdowns.

Der kapazitive Koppler 1600 ist an die MS-Leitungen über Hochspannungskondensatoren 1620, z.B. 10 nF, gekoppelt, deren Impedanz bei der niedrigsten relevanten Frequenz einen Bruchteil der charakteristischen Impedanz des Energieübertragungskabels beträgt. Gegebenenfalls kann der kapazitive Koppler 1600 eine Schutzsicherung 1625 in Reihe mit dem Kondensator 1620 umfassen, damit im Fall eines Kurzschlusses Versagen der Mittelspannungsleitung verhindert wird.The capacitive coupler 1600 is connected to the MS lines via high voltage capacitors 1620 , eg 10 nF, whose impedance at the lowest relevant frequency is a fraction of the characteristic impedance of the power transmission cable. Optionally, the capacitive coupler 1600 a protection fuse 1625 in series with the capacitor 1620 include, so that in case of a short circuit failure of the medium voltage line is prevented.

Ableitungswiderstände 1605 mit hohem spezifischem Widerstand sind parallel mit jedem Kondensator 1620 verbunden, damit sie diese entladen, wenn sie nicht an unter Spannung stehende Stromkreise angeschlossen sind. Geladene Kondensatoren wären für das Bedienungspersonal gefährlich. Um den Dateneingang 1630 weiter von den MS-Leitungen zu isolieren, wird ein Hochfrequenzisolationstransformator 1615, gegebenenfalls mit einem Nicht-Einheitswindungsverhältnis, wenn nötig, zur Impedanztransformation verwendet.bleeder resistors 1605 with high resistivity are in parallel with each capacitor 1620 connected so that they discharge them when they are not connected to live circuits. Charged capacitors would be dangerous to the operator. To the data input 1630 further isolating it from the MS lines becomes a high frequency isolation transformer 1615 , optionally with a non-unit winding ratio, if necessary, used for impedance transformation.

Um die Vorrichtungen, die an den Dateneingang 1630 angeschlossen sind, zu schützen, kann ein Überspannungsschutz 1632, wie ein Metalloxidvaristor (MOV), über die Anschlüsse des Dateneingangs 1630 angeschlossen werden, so dass die Amplitude von Impulsen beschränkt wird, die anderenfalls von den MS-Leitungen mit den Vorrichtungen gekoppelt werden könnten.To the devices connected to the data input 1630 can be connected to protect a surge protector 1632 , such as a metal oxide varistor (MOV), across the data input terminals 1630 are connected, so that the amplitude of pulses is limited, which could otherwise be coupled from the MS lines to the devices.

Bevorzugt wird in dem Netzwerk, in dem der Kondensator installiert ist, ein Anschluss des kapazitiven Kondensators 1600 an eine Mittelspannungsphasenleitung angeschlossen und der andere Anschluss an eine neutrale (für einphasige Leitungen) oder an eine zweite Phasenleitung (für mehrphasige Leitungen) gekoppelt.Preferably, in the network in which the capacitor is installed, a terminal of the capacitive capacitor 1600 connected to a medium voltage phase line and the other terminal coupled to a neutral (for single phase lines) or to a second phase line (for multiphase lines).

Wenn der kapazitive Koppler 1600 dazu verwendet wird, ein unbenutztes Ende der Übertragungsleitung abzuschließen, kann er zusammen mit einem Abschlusswiderstand 1635 verwendet werden, der an den Dateneingang 1630 angeschlossen wird, so dass er an die charakteristische Impedanz des Energieübertragungskabels angeglichen wird.When the capacitive coupler 1600 used to complete an unused end of the transmission line, it can be used together with a terminator 1635 can be used, which is connected to the data input 1630 is connected so that it is matched to the characteristic impedance of the power transmission cable.

16B veranschaulicht die Verwendung des kapazitiven Kopplers 1600 zur Kopplung eines Modems 1636 an ein unbenutztes Ende eines Energieübertragungskabels. Das Modem 1636 ist an den Dateneingang 1630 angeschlossen. 16B illustrates the use of the capacitive coupler 1600 for coupling a modem 1636 to an unused end of a power transmission cable. The modem 1636 is at the data input 1630 connected.

16C ist eine schematische Darstellung einer Anordnung von kapazitiven Kopplern, um die Kontinuität eines Datensignals über einen Netztrennschalter aufrechtzuerhalten. 16C zeigt ein Energieverteilungssystem, das einen Phasenleiter mit einem ersten Abschnitt 1601 auf einer ersten Seite eines Schalters 1602 und einem zweiten Abschnitt 1603 auf einer zweiten Seite des Schalters 1602 besitzt. Ein erster kapazitiver Koppler 1650 koppelt ein Datensignal über den ersten Abschnitt 1601 und hat einen Dateneingang 1635 für die weitere Kopplung des Datensignals. Ein zweiter kapazitiver Koppler 1660 hat einen Dateneingang 1665, der an den Dateneingang 1635 des ersten kapazitiven Kopplers 1650 angeschlossen ist und das Datensignal über den zweiten Abschnitt 1603 koppelt. So wird eine Übertragung des Datensignals zwischen dem erstem Abschnitt 1601 und dem zweiten Abschnitt 1603 aufrechterhalten, wenn der Schalter 1602 geöffnet ist. 16C Figure 3 is a schematic diagram of an arrangement of capacitive couplers to maintain the continuity of a data signal via a power disconnect switch. 16C shows a power distribution system comprising a phase conductor with a first section 1601 on a first page of a switch 1602 and a second section 1603 on a second side of the switch 1602 has. A first capacitive coupler 1650 couples a data signal over the first section 1601 and has a data input 1635 for the further coupling of the data signal. A second capacitive coupler 1660 has a data input 1665 to the data input 1635 of the first capacitive coupler 1650 is connected and the data signal through the second section 1603 coupled. Thus, a transmission of the data signal between the first section 1601 and the second section 1603 Maintained when the switch 1602 is open.

Die vorliegende Erfindung setzt eine Vielzahl von Netzwerkprotokollen ein, um den physikalischen Bereich zu erweitern und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Nach dem Durchlaufen von induktiven Kopplern und dem Zusammentreffen mit Impedanzfehlabstimmungen, T-Verzweigungen und Strahlungsverlusten kann die Amplitude des für den Empfänger des Modems zur Verfügung stehenden Signals sehr schwach werden. Ob diese Schwäche nun auf das interne Rauschen eines Modems oder elektrisches Rauschen der Umgebung auf den Mittelspannungsleitungen zurückzuführen ist, gibt es einen physikalischen Punkt, unterhalb dessen das Signal nicht mehr nachgewiesen und nicht mehr in Daten mit einer akzeptabel niedrigen Fehlerrate demoduliert werden kann.The The present invention employs a variety of network protocols one to expand the physical area and reliability to improve. After passing through inductive couplers and coinciding with impedance mismatches, T-junctions and radiation losses may be the amplitude of that available to the receiver of the modem Signals are very weak. Whether this weakness now on the internal noise a modem or electrical noise of the environment on the medium voltage lines is due there is a physical point below which the signal is not more proven and no longer in data with an acceptable low Error rate can be demodulated.

Bidirektionale Modems können hinzugefügt werden, um das Signal wiederherzustellen und zu verstärken, wenn ebenfalls Hochimpedanzdrosseln verwendet werden, um das Mittelspannungsnetz in unabhängige Abschnitte zu isolieren.bidirectional Modems can to be added, to restore and amplify the signal, also using high impedance chokes to isolate the medium-voltage grid into independent sections.

Das Datenkommunikationsnetzwerk kann Kommunikationsprotokolle einsetzen, die das Leiten von Daten-Token von Knoten zu Knoten umfassen. An jedem Knoten wird der Token, der Signalgebung oder Kontrolle bereitstellt oder ein Datenpaket als Nutzdaten umfasst, gespeichert, ausgewertet und entweder zum lokalen Datennutzer des Modems oder andernfalls zum nächsten Knoten im Netzwerk weitergeleitet. Die Zeit, die zum Speichern, Auswerten und Rückübertragen eines Token erforderlich ist, verringert die effektive Nettodatenübertragungsgeschwindigkeit eines solchen Netzwerks beträchtlich, wenn jeder Knoten immer online ist.The Data communication network can use communication protocols, the routing of data tokens from node to node. At each node, the token becomes the Signaling or control provides or a data packet as user data includes, stored, evaluated and either to the local data user of the modem or otherwise forwarded to the next node in the network. The time required to store, evaluate, and retransfer a token is, reduces the effective net data transfer rate of such a network considerably, if every node is always online.

Erfindungsgemäß sind nur bestimmte Knoten derart programmiert, dass sie zu jedem gegebenen Zeitpunkt aktiv sind, und zwar der Knoten, an den der Token adressiert ist, sowie eine minimale festgelegte Untergruppe von Knoten, die entlang des Netzwerks verteilt sind und erforderlich sind, um eine minimale Signalamplitude an allen Punkten des Netzwerks aufrecht zu erhalten. Wenn diese Untergruppe von Knoten aktiv ist, erhält man eine vorteilhafte Balance zwischen Zeitverzögerung und reduzierter Nettodatenübertragungsgeschwindigkeit und einem erweiterten physikalischen Bereich und einer verbesserten Fehlerrate.According to the invention are only certain nodes are programmed to suit any given Time are active, namely the node to which the token addressed is, as well as a minimum specified subset of nodes that are distributed along the network and are required to be a minimum Maintain signal amplitude at all points of the network. When this subset of nodes is active, you get a beneficial balance between time delay and reduced net data transfer rate and an extended physical range and improved Error rate.

Die Bestimmung der Identität der ständig aktiven Knotenpunkte kann durch manuelle Messungen der Abschwächung zwischen allen Knoten des Mittelspannungsnetzes erreicht werden. Bevorzugt sind die Modems mit Stromkreisen ausgestattet, die die Spannungsamplitude und/oder das Signal/Rauschen-Verhältnis messen und über eine Netzwerkmedienzugriffssteuerebene abgefragt werden. Die Knoten sollten auch so programmiert werden, dass sie einen Befehl, der sie in einem ständig aktiven Weiterleitungsmodus hält, sogar für Token oder Pakete akzeptieren, die nicht an sie adressiert sind.The Determination of identity the constantly active nodal points may be due to manual measurements of the attenuation between all nodes of the medium-voltage network can be achieved. Prefers The modems are equipped with circuits that measure the voltage amplitude and / or measure the signal-to-noise ratio and over a Network media access control level. The knots should be also be programmed so that they have a command that they are in one constantly holding active forwarding mode, even for Accept tokens or packets that are not addressed to them.

Es kann dann ein Algorithmus durchgeführt werden, der bestimmt, welche Knoten als ständig aktiv eingestellt werden sollen, und einen Strom von Befehlen an alle Knoten ausgibt, um die geeigneten Knoten als ständig aktiv einzustellen. Der Algorithmus wird jedes Mal durchgeführt, wenn die Konfiguration des Mittelspannungsnetzes verändert wird, aber dies ist ein verhältnismäßig seltenes Ereignis.It then an algorithm can be performed that determines which ones Knots as constantly to be actively set, and a stream of commands all nodes output to the appropriate nodes as constantly active adjust. The algorithm is performed every time the configuration of the medium voltage network is changed, but this is a relatively rare Event.

Nah beieinander liegende Knoten erfahren eine Datenübertragungsge-schwindigkeit, die gleich der maximalen Netzwerksgeschwindigkeit ist, während weiter entfernte Knoten immer noch durch zuverlässige Zustellung mit niedriger Fehlerrate, wenn auch mit niedrigerer Datenübertragungsgeschwindigkeit bedient werden. Im Prinzip wird beansprucht, dass die beschriebene Anordnung alle Entfernungsbeschränkungen aus Mittelspannungskommunikationen entfernt.Close nodes lying next to each other experience a data transmission speed, which is equal to the maximum network speed while continuing distant nodes still depend on reliable delivery with lower Error rate, albeit at a slower data transfer rate to be served. In principle, it is claimed that the described Arrangement of all distance restrictions removed from medium voltage communications.

Die von dem ausgewählten Leiter und seine Nachbarn gebildete Übertragungsleitung ist an sich ein Datenträger mit großer Bandbreite, niedrigen Verlusten und geringer Streuung. Bei Oberleitungen erfolgen Verluste auf Grund von Skin-Effekt und Strahlung, wobei die Letztere verhältnismäßig unwirksam ist, da die Leitungen bei den meisten Frequenzen nicht resonierend sind. Bei Untergrundleitungen erfolgen Verluste auf Grund von Skin-Effekt und der Verlustneigung der Isolierung, z.B. der äußeren Schicht aus Kunststoff und der inneren Schicht aus Halbleiter-Material.The transmission line formed by the selected conductor and its neighbors is in itself a high bandwidth, low loss and low dispersion medium. Overhead lines cause losses due to skin effect and radiation The latter is relatively ineffective because the lines are non-resonant at most frequencies. In underground lines, losses occur due to the skin effect and loss tendency of the insulation, eg, the outer layer of plastic and the inner layer of semiconductor material.

Die vorliegende Erfindung erzeugt eine niedrige elektromagnetische Emission und hat eine niedrige Empfindlichkeit gegenüber externem Rauschen, insbesondere wenn sie mit Spreizspektrum-Techniken verwendet wird. Die Energiestärken können aufgrund des niedrigen Kabel-zu-Koppler-Verlusts ebenfalls niedrig gehalten werden. Die Empfindlichkeit gegenüber externen Rauschquellen ist proportional zur Strahlung, wobei auf Grund des Reziprozitätsprinzips die Modi mit der niedrigsten elektromagnetischen Interferenz (EMI) auch diejenigen sind, die gegenüber dem Empfang von externem Rauschen am widerstandsfähigsten sind.The The present invention produces low electromagnetic emission and has low sensitivity to external noise, in particular when used with spread spectrum techniques. The energy levels can be due low cable-to-coupler loss as well kept low. The sensitivity to external Noise sources are proportional to the radiation, due to the reciprocity the modes with the lowest electromagnetic interference (EMI) even those are the ones opposite the most resistant to receiving external noise are.

Für den einseitig geerdeten Modus (siehe 2A) wirken die zwei Nachbarn des ausgewählten Leiters sowohl für den elektrischen als auch den magnetischen Strahlungsmodus in Antiphase zum Zentralleiter. Ein Beobachter in einiger Entfernung würde eine erhebliche Auslöschung von Feldern sehen.For single-ended grounded mode (see 2A ), the two neighbors of the selected conductor act in antiphase to the central conductor for both the electrical and magnetic radiation modes. An observer at some distance would see a significant extinction of fields.

Bei symmetrischen Modi käme es sowohl zu Fernfeldauslöschung als auch zu einer Abschirmbeeinträchtigung der geerdeten Nachbarn. Beim Transformatorabschluss (siehe 2B) wäre der Kopplungsverlust am niedrigsten, und die Betriebsspannungsstärken könnten verhältnismäßig niedrig gehalten werden, womit sich die niedrigsten EMI-Niveaus ergäben. Beim Drosselabschluss wären die Betriebsspannungsstärken etwas höher.In symmetric modes, both far field cancellation and shielding interference of the grounded neighbors would occur. At transformer termination (see 2 B ), the coupling loss would be lowest, and the operating voltage levels could be kept relatively low, resulting in the lowest EMI levels. At throttle completion, the operating voltages would be slightly higher.

Wenn die Modems als Leistungsverstärker fungieren, können die Betriebsspannungsniveaus auf das Minimum beschränkt werden, das für einen einzelnen Abschnitt erforderlich ist, wodurch die Strahlung weiter reduziert wird.If the modems act as power amplifiers, can the operating voltage levels are kept to a minimum, that for a single section is required, reducing the radiation is further reduced.

Ein erfindungsgemäßes Datenkommunikationsnetzwerk bietet eine Kapazität für sehr hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten, z.B. von mehr als 10 Mbps. Die Koppler sind sämtlich magnetische und elektrostatische Vorrichtungen mit Bandbreiten, die mindestens mehrere zehn Megahertz erreichen können, wenn magnetische und dielektrische Hochfrequenzmaterialien verwendet werden. Übertragungsleitungen, die nicht zu verlustreich sind und eine minimale Streuung aufweisen, können Frequenzen übertragen, die 20 MHz übersteigen. Solche Frequenzen können für Modems eingesetzt werden, die verschiedene Modulationsschemata verwenden, und würden sogar bei einem bit pro Hertz hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten ergeben.One Data communication network according to the invention offers a capacity for very high data transfer speeds, e.g. of more than 10 Mbps. The couplers are all magnetic and electrostatic Devices with bandwidths that are at least several tens of megahertz reachable, when using magnetic and dielectric high frequency materials become. Transmission lines, which are not too lossy and have a minimal dispersion, can Transmit frequencies, exceeding 20 MHz. Such frequencies can for modems be used, which use different modulation schemes, and would even at a bit per Hertz high data transfer speeds result.

Auch Grundbandbreiten-Signalgebung kann eingesetzt werden, wenn die Datenkodierung lange Abfolgen von Nur-1 und Nur-0 beseitigt. Mit Verbindungen zwischen den Abschnitten, die eine Wiederherstellung (Leistungsverstärker) umfassen, wäre die Bandbreite viel größer, als sie durch passive Verbindung der Abschnitte erreichbar ist.Also Basic bandwidth signaling can be used when data encoding long sequences of only-1 and only-0 eliminated. With connections between the sections that comprise a restoration (power amplifier), would be the bandwidth much bigger than it can be reached by passive connection of the sections.

Die erfindungsgemäßen Koppler können mit wenig oder gar keiner Unterbrechung der Energieversorgung der Kunden installiert werden. Die Installation kann auch ohne Aussetzen gegenüber hohen Spannungen durchgeführt werden. Werden behandschuhte Leitungsmonteure eingesetzt, können die Behörden das Anbringen eines induktiven Kopplers um ein Kabel gestatten, während das Kabel in Betrieb ist. Sogar wenn die Behörden darauf bestehen, dass Arbeiter nicht an unter Spannung stehenden Kabeln arbeiten, gestattet die Schleifenstruktur des Mittelspannungsnetzes in den Wohngebieten das Abklemmen eines einzigen Kabelabschnitts, ohne die Stromversorgung an die Kunden zu unterbrechen. Für die verhältnismäßig wenigen kapazitiven Koppler könnte eine einzige kurze Stromabschaltung benötigt werden.The coupler according to the invention can with little or no interruption of power supply Customers are installed. The installation can also be done without suspension across from high voltages become. If gloved pipe fitters are used, the authorities can use the Attaching an inductive coupler to allow a cable while the Cable is in operation. Even if the authorities insist that Workers are not allowed to work on live cables the loop structure of the medium voltage network in residential areas disconnecting a single cable section without the power supply to interrupt the customers. For the relatively few capacitive coupler could a single short power cut will be needed.

Die vorliegende Erfindung erlaubt einen ununterbrochenen Betrieb eines Datenkommunikationsnetzwerks auch während einer Stromabschaltung. Der Betrieb dauert sogar während Unterbrechungen der Mittelspannungsenergie an.The The present invention allows uninterrupted operation of a Data communication network even during a power cut. The operation lasts even during Interruptions of medium voltage power on.

Die vorliegende Erfindung hat wenig oder keinen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des elektrischen Netzes. Induktive Koppler haben keine Störungsmodi, die den Energiefluss beeinträchtigen. Die wenigen kapazitiven Koppler mit ihren Sicherungen verursachen ebenfalls keine Leitungsstörung.The present invention has little or no impact on reliability of the electrical network. Inductive couplers have no interference modes, which affect the flow of energy. The few capacitive couplers with their fuses cause also no line fault.

Bei den Ausführungsformen der 2A und 2B würde das Bewickeln des Kopplers mit einem dickeren Draht dessen Ausfall in Folge von Überstrom ausschließen, und die Verwendung von Verbindungen von industriellem Standard zwischen dem ausgewählten Neutralleiter und dem Koppler sollte Verbindungsstörungen minimieren. Träte ein offener Kreis auf, hinterließe er (N – 1)/N oder in dem erläuterten Fall 87,5% der Stromführungskapazität intakt. Da das Kabel gewöhnlich weit unter seiner Kapazität von 200 A betrieben wird, sollte eine derartige Störung keine Wirkung haben.In the embodiments of the 2A and 2 B For example, winding the coupler with a thicker wire would preclude its failure due to overcurrent and the use of industrial standard connections between the selected neutral and the coupler should minimize interconnect interference. If an open circuit occurs, it would leave (N - 1) / N, or in the illustrated case, 87.5% of the current carrying capacity intact. Since the cable is usually operated far below its capacity of 200 A, such a disturbance should have no effect.

Ein Kurzschluss des Kopplers beeinflusst Datenkommunikationen, aber dies würde nur den Neutralleiter in seinen Ausgangszustand zurücksetzen. Folglich wird das Energieversorgungsnetz nicht nachteilig beeinflusst.One Short circuit of the coupler affects data communications, but this would just reset the neutral to its original state. Consequently, the power grid is not adversely affected.

Ein Kurzschluss des Neutralleiters oder eines anderen Teils des Kopplers zur Erde hätte keinen Einfluss auf die MS-Leitung, da ihr Neutralleiter nahebei an den Erdungsstab angeschlossen ist. Eine Störung des Magnetkreises, offen, Kurzschluss oder Sättigung, hätte keinen Einfluss auf die Versorgung mit elektrischer Energie oder die Sicherheit des Systems.One Short circuit of the neutral or other part of the coupler to earth no influence on the MS line, because your neutral is connected to the grounding rod nearby. A disturbance of the magnetic circuit, open, short circuit or saturation, would have no effect on the Supply of electrical energy or the safety of the system.

Die Koppler verwenden nur passive Komponenten, was eine praktisch unbeschränkte Lebensdauer beinhaltet. Der induktive Koppler kann jeder geeignete Transformator oder Induktor sein.The Couplers use only passive components, giving a virtually unlimited life includes. The inductive coupler can be any suitable transformer or inductor.

Bei der passiven Umsetzung verwenden die induktiven Koppler nur passive Komponenten, z.B. Drähte, die um Magnetkerne gewickelt sind, und diese haben keine Verschleißmechanismen. Die kapazitiven Koppler haben ebenfalls keine Verschleißmechanismen.at In passive implementation, the inductive couplers use only passive ones Components, e.g. wires which are wound around magnetic cores, and these have no wear mechanisms. The capacitive couplers also have no wear mechanisms.

Die passive Bauweise und die Einfachheit der Installation der induktiven Koppler stellen eine kostengünstige Lösung für das Problem der Kopplung an Mittelspannungsenergieverteilungsleitungen und deren Nutzung als Backhaul-Datenkanäle bereit. Die Installationsdauer sollte weniger als 15 Minuten für den hauptsächlichen induktiven Koppler betragen und die Installationskosten minimal sein.The passive construction and the simplicity of installation of the inductive Couplers make a cost-effective solution for the Problem of coupling to medium voltage power distribution lines and their use as backhaul data channels ready. The installation time should be less than 15 minutes for the main one inductive coupler and the installation costs are minimal be.

Ausführungsformen, die Neutralleiter verwenden, haben einen klaren Vorteil gegenüber kapazitiven Überbrückungskopplern, die die Mittelspannungsleiter zum Übertragen von Daten einsetzen. Die Letzteren treten mindestens einmal an jedem Transformator mit der Mittelspannungsleitung in Kontakt und müssen den vollen Störungsspannungen Stand halten. Zum Beispiel muss ein Koppler für ein 15 kV rms Phase-Erde-Kabel auf 125 kV BIL getestet werden. Das macht den kapazitiven Koppler sehr sperrig und teuer und fügt dem System sehr viele potenzielle Fehlerpunkte hinzu.Embodiments, using neutral conductors have a clear advantage over capacitive bridging couplers, which use the medium voltage conductors to transmit data. The The latter occur at least once on each transformer with the Medium-voltage line in contact and must stand the full interference voltages hold. For example, a coupler needs to be for a 15 kV rms phase-earth cable be tested for 125 kV BIL. That makes the capacitive coupler very bulky and expensive and adds Add many potential points of failure to the system.

Es sollte selbstverständlich sein, dass verschiedene Alternativen und Modifikationen vom Fachmann erdacht werden können. Die vorliegende Erfindung soll alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Varianten umfassen, die unter den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.It should of course Be that different alternatives and modifications by the expert can be conceived. The present invention is intended to cover all such alternatives, modifications and variants falling within the scope of the appended claims.

Claims (59)

Vorrichtung zur Ermöglichung von Kommunikation eines Datensignals über ein Energieübertragungskabel, umfassend: eine erste Wicklung zum Koppeln des Datensignals über einen Leiter des Energieübertragungskabels und eine zweite Wicklung, die an die erste Wicklung induktiv gekoppelt ist, zum Koppeln des Datensignals über einen Dateneingang.Device for facilitating communication a data signal over a power transmission cable, full: a first winding for coupling the data signal via a Head of power transmission cable and a second winding inductively coupled to the first winding, for coupling the data signal via a data input. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leiter ein erster Mittelleiter des Energieübertragungskabels ist.The device of claim 1, wherein the conductor is a is the first center conductor of the power transmission cable. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Wicklung zwischen dem ersten Mittelleiter und einer Erde in Reihe angeschlossen ist.Apparatus according to claim 2, wherein the first winding connected in series between the first center conductor and a ground is. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Wicklung zwischen dem ersten Mittelleiter und einem zweiten Mittelleiter des Energieübertragungskabels in Reihe angeschlossen ist.Apparatus according to claim 2, wherein the first winding between the first center conductor and a second center conductor of the power transmission cable in Row is connected. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Datensignal durch den ersten Mittelleiter und den zweiten Mittelleiter differenziell gesendet wird.Apparatus according to claim 4, wherein the data signal differentially by the first center conductor and the second center conductor is sent. Vorrichtung nach Anspruch 5, die umfasst einen Kern mit: einem ersten Bereich in der Nähe des ersten Mittelleiters und einem zweiten Bereich in der Nähe des zweiten Mittelleiters, wobei die zweite Wicklung um einen Teil des Kerns gewickelt ist und wobei die zweite Wicklung einen ersten Strom in dem ersten Mittelleiter in einer ersten Richtung induziert und einen zweiten Strom in dem zweiten Mittelleiter in einer zweiten Richtung induziert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.Apparatus according to claim 5, comprising a core With: a first area near the first center conductor and a second area near the second center conductor, in which the second winding is wound around part of the core and in which the second winding has a first current in the first center conductor induced in a first direction and a second current in the second center conductor in a second direction induced by the first direction is opposite. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kern topographisch als Figur "8" ohne Kontakt am Überkreuzungspunkt der "8" konfiguriert ist.The device of claim 6, wherein the core is topographical as figure "8" without contact at the crossover point the "8" is configured. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Bereich eine erste Schleife der Figur "8" umfasst, wobei der erste Leiter durch die erste Schleife geführt wird, wobei der zweite Bereich eine zweite Schleife der Figur "8" umfasst und wobei der zweite Leiter durch die zweite Schleife geführt wird.Device according to claim 7, the first one Area includes a first loop of the figure "8", in which the first conductor is passed through the first loop, the second one Area comprises a second loop of the figure "8" and wherein the second conductor is passed through the second loop. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Bereich einen ersten Spalt in einer ersten Schleife der Figur "8" umfasst, wobei der erste Leiter durch den ersten Spalt geführt wird, wobei der zweite Bereich einen zweiten Spalt in einer zweiten Schleife der Figur "8" umfasst und wobei der zweite Leiter durch den zweiten Spalt geführt wird.Device according to claim 7, the first one Area comprises a first gap in a first loop of the figure "8", the first conductor is guided through the first gap, in which the second area has a second gap in a second loop the figure "8" includes and in which the second conductor is passed through the second gap. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter im Wesentlichen parallel zueinander in dem Energieübertragungskabel sind.The device of claim 4, wherein the first center conductor and the second center conductor are substantially parallel to each other in the energy transfer are cables. Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner einen Kern umfasst, wobei die erste Wicklung umfasst: eine geerdete Mittelanzapfung; einen ersten, mit dem ersten Mittelleiter verbundenen Bereich, der in einer ersten Richtung um den Kern gewickelt und an eine geerdete Mittelanzapfung angeschlossen ist und einen zweiten, mit dem zweiten Mittelleiter verbundenen Bereich, der in einer zweiten Richtung um den Kern gewickelt und an die geerdete Mittelanzapfung angeschlossen ist.The device of claim 4, further comprising a core comprising, wherein the first winding comprises: a grounded center tap; one first area connected to the first center conductor which is in a first direction wound around the core and grounded to a Center tap is connected and a second, with the second center conductor connected area, in a second direction wrapped around the core and connected to the grounded center tap is. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Energieübertragungskabel eine Mehrzahl Neutralleiter besitzt, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, wobei Einzelne einer ersten Untergruppe der Mehrzahl Neutralleiter mit Einzelnen einer zweiten Untergruppe der Mehrzahl Neutralleiter abwechseln, wobei der erste Mittelleiter die erste Untergruppe der Mehrzahl Neutralleiter umfasst und wobei der zweite Mittelleiter die zweite Untergruppe der Mehrzahl Neutralleiter umfasst.Device according to claim 4, the energy transmission cable has a plurality of neutral conductors, which are substantially parallel to each other, wherein individual of a first subgroup of the plurality Neutral conductor with individual of a second subgroup of the plurality Alternating neutral, wherein the first center conductor the first subgroup of the plurality comprises neutral conductors and in which the second center conductor is the second subgroup of the plurality of neutral conductors includes. Vorrichtung nach Anspruch 4, die umfasst: einen um einen Teil des Energieübertragungskabels herum angeordneten Magnetspulenkern, wobei der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter an ein gemeinsames Abschlusselement stromabwärts des Magnetspulenkern angeschlossen sind und wobei die erste Wicklung an den ersten und den zweiten Mittelleiter stromaufwärts des Magnetspulenkern angeschlossen ist.Apparatus according to claim 4, comprising: one around a part of the power transmission cable arranged magnetic coil core, being the first center conductor and the second center conductor to a common termination element downstream of the magnet coil core are connected and the first one Winding to the first and the second center conductor upstream of the Magnetic coil core is connected. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite Wicklung sich innerhalb eines Balun-Transformators befindet.Apparatus according to claim 13, wherein the first and the second winding is inside a balun transformer. Vorrichtung nach Anspruch 2, die einen offenen Magnetkern umfasst mit: einem ersten Schenkel, der nahe bei und senkrecht zu dem ersten Mittelleiter angeordnet ist; einem zweiten Schenkel, der nahe bei und senkrecht zu einem zweiten Mittelleiter des Energieübertragungskabels angeordnet ist; und einem dritten Schenkel, der sich zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel befindet, um den die erste Wicklung gewickelt ist.Apparatus according to claim 2, comprising an open magnetic core includes: a first leg close to and perpendicular to the first center conductor is arranged; a second leg, close to and perpendicular to a second center conductor of the power transmission cable is arranged; and a third thigh that is between the first leg and the second leg is to the the first winding is wound. Vorrichtung nach Anspruch 2, die umfasst: einen ersten Magnetspulenkern mit einem Spalt, durch den der erste Mittelleiter geführt wird, einen zweiten Magnetspulenkern mit einem Spalt, durch den ein zweiter Mittelleiter des Energieübertragungskabels geführt wird, wobei die erste Wicklung um einen Teil des ersten Magnetspulenkerns und einen Teil des zweiten Magnetspulenkerns gewickelt ist.Apparatus according to claim 2, comprising: one first magnet coil core with a gap through which the first center conductor guided becomes, a second magnet coil core with a gap, through a second center conductor of the power transmission cable is guided, in which the first winding around a part of the first magnet coil core and a part of the second magnet coil core is wound. Vorrichtung nach Anspruch 2, die umfasst: eine dritte Wicklung zum Koppeln des Datensignals über einen zweiten Mittelleiter des Energieübertragungskabels und eine vierte Wicklung, die mit der dritten Wicklung induktiv gekoppelt ist, zum Koppeln des Datensignals über den Dateneingang, wobei das Datensignal auf einem ersten Pfad über den ersten Mittelleiter, die erste Wicklung und die zweite Wicklung und auf einem zweiten Pfad über den zweiten Mittelleiter, die dritte Wicklung und die vierte Wicklung wandert und wobei der erste Pfad zu dem zweiten Pfad parallel ist.Apparatus according to claim 2, comprising: a third winding for coupling the data signal over a second center conductor of power transmission cable and a fourth winding, which is inductive with the third winding coupled to couple the data signal via the data input, in which the data signal on a first path over the first center conductor, the first winding and the second winding and on a second Path over the second center conductor, the third winding and the fourth winding wanders and wherein the first path is parallel to the second path is. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Datensignal ein erstes Datensignal ist und wobei die Vorrichtung umfasst: eine dritte Wicklung zum Koppeln eines zweiten Datensignals über einen zweiten Mittelleiter des Energieübertragungskabels und eine vierte Wicklung, die mit der dritten Wicklung induktiv gekoppelt ist, zum Koppeln des zweiten Datensignals an einen zweiten Dateneingang.Apparatus according to claim 2, wherein the data signal a first data signal and wherein the device comprises: a third winding for coupling a second data signal via a second center conductor of the power transmission cable and a fourth winding, which is inductive with the third winding coupled to couple the second data signal to a second one Data input. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Leiter ein Phasenleiter des Energieübertragungskabels ist.The device of claim 1, wherein the conductor is a Phase conductor of the power transmission cable is. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Phasenleiter ein Teil eines Mittelspannungsnetzes des Energieverteilungssystems ist.The device of claim 19, wherein the phase conductor a part of a medium-voltage network of the power distribution system is. Vorrichtung nach Anspruch 19, die einen Kern umfasst, durch den der Phasenleiter geführt wird, wobei die zweite Wicklung um einen Teil des Kerns gewickelt wird.Apparatus according to claim 19, comprising a core, through which the phase conductor is guided, wherein the second winding is wound around a part of the core. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Kern einen Luftspalt aufweist.The device of claim 21, wherein the core has a Air gap has. Vorrichtung nach Anspruch 19, die einen Kondensator in Reihe zwischen der zweiten Wicklung und einer Erde umfasst.Apparatus according to claim 19, which is a capacitor in series between the second winding and an earth. Vorrichtung nach Anspruch 19, die einen Überspannungsschutz umfasst, der zu der zweiten Wicklung parallel angeschlossen ist.Apparatus according to claim 19, which provides overvoltage protection includes, which is connected in parallel to the second winding. Vorrichtung nach Anspruch 1, die umfasst: ein erstes Modem mit einem ersten, an den Dateneingang der zweiten Wicklung gekoppelten Eingang und mit einem zweiten Eingang für die weitere Kopplung des Datensignals; und ein zweites Modem mit einem ersten, an den zweiten Eingang des ersten Modems gekoppelten Eingang und mit einem zweiten Eingang für die weitere Kopplung des Datensignals.The device of claim 1, comprising: one first modem with a first, to the data input of the second winding coupled input and with a second input for the more Coupling the data signal; and a second modem with a first, coupled to the second input of the first modem input and with a second input for the further coupling of the data signal. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das erste Modem und das zweite Modem in Wechselkopplung konfiguriert sind.The apparatus of claim 25, wherein the first modem and the second modem are configured in alternate coupling. Vorrichtung nach Anspruch 25, die einen Datenrouter umfasst, der zwischen das erste Modem und das zweite Modem geschaltet ist.Apparatus according to claim 25, which is a data router includes, which is connected between the first modem and the second modem is. Datenkommunikationsnetzwerk, das über ein Energieverteilungssystem realisiert wird, das ein Energieverteilungskabel mit einem Phaseleiter aufweist, umfassend: einen induktiven Koppler zum Koppeln eines Datensignals über den Phasenleiter und mit einem Dateneingang zur weiteren Kopplung des Datensignals; und einen kapazitiven Koppler, der zwischen dem Phasenleiter und einer Erde in der Nähe von einem Ende des Energieübertragungskabels angeschlossen ist, zum. Absorbieren von Reflexionen des Datensignals.Data communication network via an energy distribution system is realized that a power distribution cable with a phase conductor comprising: an inductive coupler for coupling a Data signal over the phase conductor and with a data input for further coupling the data signal; and a capacitive coupler between the phase conductor and a ground near one end of the power transmission cable is connected to. Absorbing reflections of the data signal. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, wobei sich der induktive Koppler nahe bei einem Verteilungstransformator des Energieverteilungssystems befindet, wobei der Verteilungstransformator einen Stromleitungsausgang hat und wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen Kondensator zum Koppeln des Datensignals zwischen dem Dateneingang und dem Stromleitungsausgang umfasst.Data communication network according to claim 28, in which the inductive coupler is close to a distribution transformer the power distribution system is located, wherein the distribution transformer has a power line output and the data communication network a capacitor for coupling the data signal between the data input and the power line output. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, wobei der Phasenleiter Teil eines Mittelspannungsnetzes des Energieverteilungssystems ist.The data communications network of claim 28, wherein the phase conductor is part of a medium-voltage network of the power distribution system. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, wobei das Ende des Energieübertragungskabels an einem Mittelspannungsausgangsanschluss eines Hochspannungs-zu-Mittelspannungs-Transformators des Energieverteilungssystems ist.The data communications network of claim 28, wherein the end of the power transmission cable at a medium voltage output terminal of a high voltage to medium voltage transformer of the power distribution system. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, das einen Knoten, der sich zwischen dem kapazitiven Koppler und der Erde befindet, zum Koppeln des Datensignals zwischen dem Phasenleiter und einem zweiten Dateneingang umfasst.The data communications network of claim 28, which a node extending between the capacitive coupler and the Earth, for coupling the data signal between the phase conductor and a second data input. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, wobei der induktive Koppler einen Stromtransformator mit einer an den Dateneingang gekoppelten Wicklung umfasst.The data communications network of claim 28, wherein the inductive coupler has a current transformer with a to the Data input coupled winding includes. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 33, wobei der Stromtransformator einen Kern umfasst, durch den der Phasenleiter geführt wird, und wobei die Wicklung um einen Teil des Kerns gewickelt wird.A data communication network according to claim 33, in which the current transformer comprises a core through which the phase conductor guided will, and the winding being wound around a part of the core becomes. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 34, wobei der Kern einen Luftspalt besitzt.The data communications network of claim 34, wherein the core has an air gap. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 33, das einen Kondensator in Reihe mit der Wicklung und dem Dateneingang umfasst.A data communication network according to claim 33, which a capacitor in series with the winding and the data input includes. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 33, das einen Überspannungsschutz umfasst, der zu der Wicklung parallel geschaltet ist.A data communication network according to claim 33, which a surge protection includes, which is connected in parallel to the winding. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 28, wobei der kapazitive Koppler umfasst: einen Kondensator, einen Hochfrequenzisolationstransformator, eine Sicherung, einen Ableitungswiderstand und einen Abschlusswiderstand mit einem Widerstand, der etwa gleich einer charakteristischen Impedanz des Energieübertragungskabels ist.The data communications network of claim 28, wherein the capacitive coupler comprises: a capacitor, one RF isolation transformer, a fuse, one Derivative resistance and a terminator with a Resistance approximately equal to a characteristic impedance of the Power transmission cable is. Datenkommunikationsnetzwerk, das über ein Energieübertragungssystem realisiert wird und einen ersten Bereich mit einem ersten Mittelleiter und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Mittelleiter aufweist, umfassend: einen ersten Koppler zur induktiven Kopplung eines Datensignals über den ersten Mittelleiter und mit einem Dateneingang zur weiteren Kopplung des Datensignals; und einen zweiten Koppler mit einem Dateneingang, der an den Dateneingang des ersten induktiven Kopplers gekoppelt ist und zur induktiven Kopplung des Datensignals über den zweiten Mittelleiter.Data communication network via a power transmission system is realized and a first area with a first center conductor and a second region having a second center conductor, full: a first coupler for inductively coupling a data signal over the first center conductor and with a data input for further coupling the data signal; and a second coupler with a Data input coupled to the data input of the first inductive coupler is and for inductive coupling of the data signal over the second center conductor. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 39, wobei der erste Bereich ein erstes Energieverteilungskabel auf einer ersten Seite eines Energieverteilungstransformators umfasst und wobei der zweite Bereich ein zweites Energieverteilungskabel auf einer zweiten Seite des Energieverteilungstransformators umfasst.A data communication network according to claim 39, in which the first area a first power distribution cable on a first Side of a power distribution transformer comprises and in which the second area a second power distribution cable on one second side of the power distribution transformer. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 40, wobei der Energieverteilungstransformator eine Ausgangsstromleitung besitzt und wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen Kondensator zwischen dem Dateneingang des ersten induktiven Kopplers und der Ausgangsstromleitung zum Koppeln des Datensignals auf die Ausgangsstromleitung umfasst.The data communication network of claim 40, wherein the power distribution transformer has an output power line and wherein the data communications network comprises a capacitor between the data input of the first inductive coupler and the output power line for coupling the data signal to the output power line. Vorrichtung nach Anspruch 40, die umfasst: ein erstes Moden mit einem ersten Eingang, der an den Dateneingang des ersten Kopplers gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang zur weiteren Kopplung des Datensignals; und ein zweites Modem mit einem ersten Eingang, der an den zweiten Eingang des ersten Modems gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang zur weiteren Kopplung des Datensignals.The apparatus of claim 40, comprising: a first mode having a first input coupled to the data input of the first coupler, and a second input for further coupling the data signal; and a second modem having a first input coupled to the second input of the first modem and a second input for further coupling the data signal. Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei der Energieübertragungstransformator eine Ausgangsstromleitung besitzt und wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen Kondensator zwischen dem zweiten Ausgang des zweiten Modems und der Ausgangsstromleitung zum Koppeln des Datensignals auf die Ausgangsstromleitung umfasst.Device according to claim 42, wherein the energy transfer transformer has an output power line and wherein the data communications network a capacitor between the second output of the second modem and the output power line for coupling the data signal to the Output current line includes. Datenkommunikationsnetzwerk, das über ein Energieverteilungssystem umgesetzt wird, das ein Energieübertragungskabel mit einem Phasenleiter besitzt, umfassend: einen induktiven Koppler mit einem ersten Eingang zum Koppeln eines Datensignals über den Phasenleiter und mit einem zweiten Eingang zur weiteren Kopplung des Datensignals.Data communication network via an energy distribution system is implemented, which is a power transmission cable having a phase conductor, comprising: an inductive one Coupler having a first input for coupling a data signal over the Phase conductor and with a second input for further coupling of the data signal. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei der induktive Koppler ein Radiofrequenz-(RF-) Transformator ist.The data communications network of claim 44, wherein the inductive coupler is a radio frequency (RF) transformer. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen Kondensator umfasst, der mit dem ersten Eingang und dem Phasenleiter in Reihe geschaltet ist.The data communications network of claim 44, wherein the data communication network comprises a capacitor associated with the first input and the phase conductor is connected in series. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 46, wobei das Energieverteilungssystem einen Abwärtstransformator enthält, wobei der induktive Koppler sich nahe bei einer sekundärseitigen Wicklung des Abwärtstransformators befindet und wobei das Datenkommunikationsnetzwerk eine Komponente umfasst, die eine Impedanz aufweist, die, wenn sie durch den induktiven Koppler reflektiert ist, etwa gleich einer charakteristischen Impedanz des Energieübertragungskabels ist.The data communications network of claim 46, wherein the power distribution system includes a step-down transformer, in which the inductive coupler is close to a secondary side winding of the step-down transformer and wherein the data communications network comprises a component, which has an impedance which, when passing through the inductive coupler is approximately equal to a characteristic impedance of the power transmission cable is. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 47, wobei die Komponente ein Modem ist.The data communications network of claim 47, wherein the component is a modem. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei das Energieübertragungssystem einen Übergang zwischen einer Oberleitung und einem unterirdischen Kabel enthält, wobei das unterirdische Kabel eine charakteristische Impedanz hat, die niedriger ist als diejenige der Oberleitung, und wobei der induktive Koppler sich auf der Oberleitung nahe bei dem Übergang befindet.A data communication network according to claim 44, in which the energy transfer system a transition between a catenary and an underground cable, in which the underground cable has a characteristic impedance that lower than that of the catenary, and the Inductive couplers located on the overhead line close to the transition located. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei der induktive Koppler einen ersten Strom in dem Phasenleiter in einer ersten Richtung induziert, wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen zweiten induktiven Koppler zum Koppeln des Datensignals über einen zweiten Phasenleiter des Energieübertragungskabels umfasst und wobei der zweite induktive Koppler einen zweiten Strom in dem zweiten Phasenleiter in einer Richtung induziert, die zu dem ersten Strom entgegengesetzt ist.A data communication network according to claim 44, in which the inductive coupler has a first current in the phase conductor induces a first direction, the data communication network a second inductive coupler for coupling the data signal over a second phase conductor of the power transmission cable includes and wherein the second inductive coupler is a second current in the second phase conductor in a direction induced to is opposite to the first stream. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei der induktive Koppler sich an einer Leitung befindet, die eine primärseitige Wicklung eines Verteilungstransformators des Energieverteilungssystems speist.The data communications network of claim 44, wherein the inductive coupler is located on a line which is a primary-side Winding a distribution transformer of the power distribution system fed. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei das Energieverteilungssystem eine Komponente. zwischen dem Phasenleiter und einer Erde enthält, wobei die Komponente eine charakteristische Impedanz hat, die kleiner ist als diejenige des Energieübertragungskabels, und wobei das Datenkommunikationsnetzwerk ferner ein Drossel in Reihe mit der Komponente umfasst.A data communication network according to claim 44, in which the power distribution system is a component. between the phase conductor and contains a soil, in which the component has a characteristic impedance that is smaller is the one of the power transmission cable, and wherein the data communication network further comprises a throttle in series with the component. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 52, wobei die Komponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Leistungsfaktorkorrekturkondensator und einem Power-Line-Communications-(PLC-) Kondensator besteht.The data communications network of claim 52, wherein the component is selected from the group consisting of a power factor correction capacitor and a Power Line Communications (PLC) Condenser exists. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 52, wobei die Drossel einen Magnetkern umfasst, der um eine Länge eines Drahts angeordnet ist, der die Komponente mit dem Phasenleiter verbindet.The data communications network of claim 52, wherein the choke comprises a magnetic core that extends by a length of Wire is arranged, which connects the component with the phase conductor. Datenkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 44, wobei der induktive Koppler einen ersten Strom in dem ersten Phasenleiter über eine erste Wicklung induziert, wobei das Datenkommunikationsnetzwerk einen zweiten induktiven Koppler zum Koppeln des Datensignals über einen zweiten Phasenleiter des Energieübertragungskabels umfasst, wobei der zweite induktive Koppler einen zweiten Strom in dem zweiten Phasenleiter über eine zweite Wicklung induziert und wobei die erste Wicklung und die zweite Wicklung zueinander parallel sind.A data communication network according to claim 44, in which the inductive coupler transmits a first current in the first phase conductor via a induced first winding, the data communication network a second inductive coupler for coupling the data signal over a second phase conductor of the power transmission cable includes, wherein the second inductive coupler is a second current in the second phase conductor induced a second winding and being the first winding and the second winding are parallel to each other. Datenkommunikationsnetzwerk, das über ein Energieverteilungssystem realisiert wird, das einen Phasenleiter mit einem ersten Bereich auf einer ersten Seite eines Schalters und einem zweiten Bereich auf einer zweiten Seite des Schalters aufweist, umfassend: einen ersten kapazitiven Koppler zum Koppeln eines Datensignals über den ersten Bereich und mit einem Dateneingang zur weiteren Kopplung des Datensignals und einen zweiten kapazitiven Koppler mit einem Dateneingang, der an den Dateneingang des ersten kapazitiven Kopplers gekoppelt ist, und zum Koppeln des Datensignals über den zweiten Bereich, wobei eine Übertragung des Datensignals zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich aufrechterhalten wird, wenn der Schalter geöffnet ist.A data communication network realized via a power distribution system comprising a phase conductor having a first region on a first side of a switch and a second region on a second side of the switch, comprising: a first capacitive coupler for coupling a data signal over the first region and a data input for further coupling the data signal and a second capacitive coupler having a data input coupled to the data input of the first capacitive coupler , and for coupling the data signal over the second area, wherein transmission of the data signal between the first area and the second area is maintained when the switch is open. System zur Identifikation eines aus einer Mehrzahl von Neutralleitern eines Energieübertragungskabels, umfassend: einen Empfänger zum Messen eines Signals von einem ausgewählten Neutralleiter des Energieübertragungskabels und einen Anzeiger für eine Stärke des Signals, wobei das Signal an den ausgewählten Leiter an einem ersten Punkt auf dem Energieübertragungskabel angelegt wird und der Empfänger das Signal an einem zweiten Punkt auf dem Energieübertragungskabel, der von dem ersten Punkt entfernt ist, misst.System for identifying one of a plurality of neutral conductors of a power transmission cable, full: a receiver for measuring a signal from a selected neutral of the power transmission cable and an indicator for a strength the signal, the signal being sent to the selected conductor at a first Point on the power transmission cable is created and the recipient the signal at a second point on the power transmission cable, which is distant from the first point measures. System nach Anspruch 57, das umfasst: eine Ferrit-Spule mit einem radialen Schlitz, durch den der Neutralleiter geführt wird, und eine Wicklung, die um einen Teil der Ferrit-Spule gewickelt und an einen Eingang des Empfängers angeschlossen wird, wobei das Signal von dem ausgewählten Neutralleiter über die Ferrit-Spule induktiv gekoppelt wird.The system of claim 57, comprising: a Ferrite coil with a radial slot through which the neutral conductor guided will, and a winding around a part of the ferrite coil wound and connected to an input of the receiver, in which the signal from the selected one Neutral over the ferrite coil is inductively coupled. System nach Anspruch 57, das einen induktiven Koppler umfasst, durch den das Signal auf den ausgewählten Neutralleiter an dem ersten Punkt angelegt wird.A system according to claim 57, including an inductive coupler by which the signal is applied to the selected neutral conductor on the first point is created.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2752998A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-09 Devolo AG Device for diversity coupling of power line signals into a three conductor current supply network
CN113049906A (en) * 2021-04-09 2021-06-29 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 Evaluation method for performance parameters of inductive coupling device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2752998A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-09 Devolo AG Device for diversity coupling of power line signals into a three conductor current supply network
CN113049906A (en) * 2021-04-09 2021-06-29 中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所 Evaluation method for performance parameters of inductive coupling device

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