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Schaltungsanordnung für ein hochfrequentes Trägerfrequenz-Übertragungssystem über Hochspannungseinfachleitungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein hochfrequentes Trägerfrequenz-Über- tragungssystem über Hochspannungseinfachleitungen, wobei zur Nachrichtenübermittlung zwischen drei
Hochspannungsstationen (Endstationen A und B, Einschleitstation C) eine Dreiwegeschaltung am Ein- schleifungspunkt der Hochspannungsleitungen vorgesehen ist.
Wenn eine zwischen zwei Stationen A, B verlaufende Hochspannungseinfachleitung unterwegs auf- geschnitten und in eine dritte Station C eingebunden wird, findet üblicherweise für die Einschleifungs- leitung ein Doppelleitungsgestänge Verwendung. In der parallellaufenden Einschleifungsleitung ergeben sich dann für die Trägerfrequenzübertragung Schwierigkeiten, weil je nach dem Verhältnis der Länge der Einschleifungsleitung zu den Wellenlängen der verschiedenen verwendeten HF-Träger, aber auch abhängig von den verschiedenen möglichen Schaltzuständen der Hochspannungsleitungen selbst, eine gegenseitige Beeinflussung der Kopplungsphasen auftritt.
Diese Beeinflussungen können sowohl bei Einleiter - als auch bei Zweileiterankopplung auftreten und zu einer beträchtlichen Erhöhung der Übertragungsdämpfung, sogar bis zu totaler Auslöschung bzw.
Sperrung der Übertragung führen. Sie schliessen selbst bei Einleiterkopplung die Möglichkeit der Anordnung einer HF-Überbrückung in der Schaltanlage der Mittelstation aus und machen vielmehr die Errichtung einer HF-Dreiwegeschaltung im Abzweigpunkt der Einschleifungsleitung notwendig.
Eine weitere Möglichkeit, nämlich die Verwendung getrennter Trägerfrequenzanlagen mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen in denLeitungsabschnitten zwischen den Stationen A-C und C - B, kann wohl mit Rücksicht auf den erhöhten Frequenzverbrauch und den ausserordentlich hohen apparativen Aufwand, ohne näher darauf einzugehen, ausgeschieden werden.
Für wichtigeTrägerfrequenzhochspannungs- (TFH)-Verbindungen soll aus Gründen der grösstmöglichen Betriebssicherheit und der günstigeren Übertragungsverhältnisse nur eine Zweileiterankopplung verwendet werden. Nach den bisher bekannten Methoden kommt dann nur eineTFH-Dreiwegeschaltung im Abzweigpunkt der Einschleifungsleitung in Betracht.
Bei der Übertragung von Informationen auf Hochspannungsleitungen ist es an sich naheliegend, über Einschleifleitungen die Nachricht zusammen mit der Hochspannung der Endstelle zuzuführen und von dort über die zweite Leitung wieder bis zur Einschleifstelle zurück und an die Stelle B zu leiten. Hiedurch wird jeglicher zusätzlicher Aufwand an sich vermieden, da an der Stelle C eine hochspannungsmässige Abblockung sowieso notwendig ist, so dass lediglich von dem Endgerät bei C auf das zweite Leiterpaar die Nachricht entsprechend über eine weitere Abblockeinrichtung zu geben ist.
In der Praxis zeigt sich nun, dass die Hochspannungsleitung zu einer dritten Station im allgemeinen auf ein und demselben Mast, beispielsweise nebeneinander, angeordnet wird. Die gleichzeitig auf diesen Leitungen in beiden Richtungen fliessende hochfrequent übertragene Nachricht beeinflusst sich hiebei gegenseitig, wobei zusätzliche Phasenverzerrungen auftreten. Diese Phasenverzerrungen stören insbesondere bei qualifizierten Nachrichtenübertragungen, beispielsweise bei der Übertragung von Informationen in impulskodierter Form, wie sie zum Übertragen von Daten, Messwerten, Steuerbefehlen usw. verwendet wird.
Diese Probleme der zusätzlichen Verzerrungen, die unter Umständen eine Auswertung der Information völlig unmöglich machen, sind in früherer Zeit nicht aufgetreten. Dies mag zum Teil wohl daran gelegen sein, dass einerseits impulskodierte Nachrichten verhältnismässig wenig übertragen wurden und anderseits-
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und das erscheint von besonderer Bedeutung - früher die zur Übertragung verwendeten Frequenzbänder sehr leicht gewechselt werden konnten, so dass die zur Übertragung verwendete Frequenz der Besonderheit (Länge) einer Einschleif- oder Stichleitung angepasst werden konnte.
Die Dämpfung der Hochfrequenz- energie ist nämlich, da es sich bei einem derartigen Leitersystem praktisch um ein einer Lecherleitung ähnliches Gebilde handelt, von der Länge in bezug auf ein Vielfaches der zur Übertragung verwendeten
Frequenz besonders abhängig. Diese Möglichkeiten sind heute nicht mehr gegeben, da bei den grossen
Verbundnetzen Frequenzänderungen praktisch nicht mehr durchgeführt werden können und sich grund- sätzlich auf sämtliche andere Nachrichtenübertragungskanäle auswirken.
Geht man davon aus, dass der Fachmann, sobald er den Einfluss der Länge der Stichleitungen auf Ver- zerrungen durch Experiment erkannt hat, das Problem lösen müsste, so bietet sich als Lösung zunächst einzig und allein eine Methode an, wie sie beispielsweise zur Umgehung von Schaltstrecken usw. für die
Zwecke der Hochfrequenzübertragung bekannt ist (siehe z. B. Erich Habann/Hochfrequenztelephonie und - Telegraphie auf Leitungen). Eine derartig komplizierte Ausführungsform würde sich dem Fachmann für die Verwendung an Einschleifstellen anbieten, wobei sich eine einwandfreie Dreiwegeübertragung für
Einschleifstellen ergeben würde.
Die Anwendung dieser Ausführungsform scheitert jedoch meistens daran, dass der Schaltaufwand ausserordentlich gross ist und dass die Vielzahl der Schaltelemente auf Masten nicht mehr untergebracht werden kann, sondern an der Einschleifstelle in eine Leitungsstrasse gesonderte
Schaltanlagen und Bauten errichtet werden müssen.
Anderseits wird im Buch Trägerfrequenz-Nachrichtenübertragung über Hochspannungsleitungen von
Heinrich-Karl Podszek, Verlag Springer, 3. Auflage, 1962, Seiten 40 und 41 im Kapitel 3. 3 im zweiten und dritten Absatz ausgeführt, dass wegen der Möglichkeit des Übertretens von Gefährdungsspannungen aus einem spannungsführenden Abschnitt der Hochspannungsleitung in einem abgeschalteten Leitungsabschnitt eine Trennstelle nicht einfach durch einen Kondensator überbrückt werden kann.
Die Erfindung stellt nun eine Lösung des Problems dar und ist im wesentlichen dadurch gekenn- zeichnet, dass an der Einschleifstelle ein hochfrequenter Zusammenschluss zwischen einer von der an einem Ende der Hochspannungsleitung befindlichen ersten Station zur eingeschleiften dritten Station durchlaufendenKopplungsphase mit einer in Richtung auf die eingeschleifteStation für die Trägerfrequenz gesperrten, jedoch in Richtung auf die am anderen Ende der Leitung befindliche zweite Station durchlaufende Phase, gegebenenfalls aber auch zwischen einer von der zweiten Station nach der dritten Station durchlaufenden Phase mit einer in Richtung auf die dritte Station für die Trägerfrequenz gesperrten, jedoch zur ersten Station durchlaufenden Phase der Leitung vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist die Anordnung dabei so getroffen, dass die Trägerfrequenzsperren (Drosseln) und die Zusammenschluss-Kondensatoren im Abzweigpunkt der Einschleifleitung an die Übertragungsleitung angeschaltet sind.
Es wurde also erkannt, dass bei geeigneter Dimensionierung des Überbrückungskondensators einer Einschleifstelle die über diesenKondensator aus der unter Spannung stehenden Leitung in die abgeschaltete Leitung übertretende Spannung geringer ist, als die in der parallel geführten Einschleifleitung von gewisser Länge von der bespannten in die unbespannte Leitung übertretende Spannung. Es tritt somit durch die erfindungsgemässe kapazitive Überbrückung einer Einschleif- oder Trennstelle keine höhere Gefährdungsspannung auf als durch den üblichen Parallellauf zweier Hochspannungsleitungen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung stellen dar : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schaltung mit Zweileiterankopplung, Fig. 2 die vereinfachte Knotenpunktschaltung der Anordnung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Ausführung mit Einleiterankopplung.
Gemäss Fig. 1 ist im Abzweigpunkt der Einschleifleitung der hochfrequente Zusammenschluss einer von der Station A nach der Station C durchlaufenden Kopplungsphase 1 mit einer in Richtung zur Station C gesperrten, jedoch in Richtung zur Station B durchlaufenden Phase 2 des zweiten Stranges, ebenso wie der hochfrequente Zusammenschluss einer von der Station B nach der Station C durchlaufenden Kopplungsphase 3 mit einer in Richtung zur Station C gesperrten, jedoch in Richtung zur Station A durchlaufenden Phase 4 des ersten Stranges vorgesehen.
Durch den Einbau von Trägerfrequenzsperren 5 im Abzweigpunkt für alle zwischen den Stationen A, B und C zum Einsatz kommenden Frequenzen in je einer Phase der parallellaufenden Einschleifungsleitungen 6 erfolgt eine hochfrequente Unterteilung je einer Kopplungsphase A - C und B - C und über die Kopplungskondensatoren 7 deren Zusammenschaltung mit je einer Kopplungsphase B-C und A-C. Mit 8 sind die Auskoppelelemente für die Trägerfrequenz in den Stationen bezeichnet.
Auf diese Weise entsteht eine Knotenpunkteschaltung, wie sie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt ist und einer Dreiwegeschaltung in bekannter Ausführung hochfrequenzmässig entspricht.
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Zusammenfassend können der erfindungsgemässen Schaltung folgende Vorteile zugeschrieben werden. a) Sie erfüllt alle HF-technischen Anforderungen, die an eine TFH-Dreiwegebrücke gestellt werden. b) Darüber hinaus ergeben sich noch günstigere Durchgangsdämpfungen. Die HF-Brücken-Durchgangs- dämpfung liegt bei der neuen Schaltung erheblich günstiger als bei den bisherigen Methoden. c) Die Durchgangsdämpfung ist im gewissen Mass frequenzabhängig.
Durch Verwendung geeigneter
Grössen für dieSperrinduktivität und dieKoppelkapazität kann die neue Schaltung einen Beitrag zur Netz- entkopplung liefern. d) Die erfindungsgemässe Schaltung verwendet nur einen Teil (etwa ein Drittel) der Anzahl der bei den konventionellen Schaltungen verwendeten Bauelemente, daher ist eine geringere Störanfälligkeit und im gleichen Masse eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet. e) Konventionelle Brückenschaltungen erfordern die Errichtung einer eigenen Schaltanlage an der Einschleifungsstelle, die Bauelemente der neuen Brückenschaltung jedoch lassen sich unschwer noch an einem Leitungsmast der Hochspannungsleitungen im Abzweigpunkt der Einschleifleitungen unterbringen.
f) Die neue Brückenschaltung ist mit den gleichen Vorteilen sowohl bei Zweileiter- als auch bei Einleiterkopplung (in vereinfachter Form) an Einschleifleitungen anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für ein hochfrequentes Trägerfrequenz-Übertragungssystem über Hochspan- nungseinfachleitungen, wobei zur Nachrichtenübermittlung zwischen drei Hochspannungsstationen (Endstationen A und B, Einschleifstation C) eine Dreiwegeschaltung am Einschleifungspunkt der Hochspannungsleitungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einschleifstelle ein hochfrequenter Zusammenschluss zwischen einer von der an einem Ende der Hochspannungsleitung befindlichen ersten Station (A) zur eingeschleiften dritten Station (C) durchlaufenden Kopplungsphase (1) mit einer in Richtung auf die eingeschleifte Station (C) für die Trägerfrequenz gesperrten, jedoch in Richtung auf die am andern Ende der Leitung befindliche zweite Station (B) durchlaufende Phase (2),
gegebenenfalls aber auch zwischen einer von der zweiten Station (B) nach der dritten Station (C) durchlaufenden Phase (3) mit einer in Richtung auf die dritte Station (C) für die Trägerfrequenz gesperrten, jedoch zur ersten Station (A) durchlaufenden Phase (4) der Leitung vorgesehen ist.