DE1462219B2

DE1462219B2 - Fernspeisesystem fuer gleichstrom reihenspeisung

Info

Publication number: DE1462219B2
Application number: DE19651462219
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing 8000 Mun chen Feil (verstorben)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-09-15
Filing date: 1965-09-15
Publication date: 1971-05-19
Also published as: DE1462219A1

Description

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Bei der Fernspeisung von Verstärkern über die wandler entlang der Ubertragungsstrecke und die Hochfrequenzübertragungsleitung wird bei Land- Spannungsverteilung symmetrisch zur Streckenmitte, kabelverbindungen, insbesondere aber bei Seekabel- Es ist zwar bereits bekannt, Ubertragungsstrecken verbindungen, zur Vereinfachung der Schaltung in gleichstrommäßig in Abschnitte zu unterteilen und den ferngespeisten Verstärkern und um alle Ver- 5 die Leitungsabschnitte über den Eingang bzw. Ausstärker schaltungsmäßig gleich ausbilden zu können, gang je eines Gleichumrichters untereinander zu ver-Gleichstromspeisung angewendet, wobei alle Ver- binden. Mit dieser Maßnahme wird jedoch der Zweck stärker stromversorgungsmäßig in Reihe geschaltet erfüllt, die sich entlang einer Übertragungsstrecke sind. Bei Koaxialleitungen erfolgt die Fernspeisung summierenden Beeinflussungsspannungen auf eine über den Innenleiter. Bei Reihenspeisung sehr vieler io unschädliche Höhe zu reduzieren. Diese bekannte Verstärker, z. B. bei einer interkontinentalen See- Maßnahme entspricht daher .der galvanischen Aufkabelverbindung, werden dabei sehr hohe Speise- trennung einer mit Wechselstromspeisung arbeitenspannungen benötigt, wodurch das Kabel und ins- den Übertragungsstrecke durch Trennübertrager,
besondere die Kondensatoren in den Stromversor- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an gungsweichen der Verstärker spannungsmäßig stark 15 Hand der F i g. 1 bis 5 näher erläutert,
beansprucht und groß werden. Außerdem hat bei Die F i g. 1 dient der Erläuterung der bekannten Gleichstromfernspeisung die Verstärkerschaltung das Gleichstrom-Reihenspeisung einer Koaxialleitung bei Potential der Speisespannung gegen Erde und muß zweiseitiger Speisung.

entsprechend spannungsfest und gut isoliert gegen F i g. 2 zeigt das Prinzip der Gleichstrom-Reihen-

das geerdete Verstärkergehäuse eingebaut werden, 20 speisung bei Aufteilung der Übertragungsstrecke in

was mit zunehmender Speisespannung wachsende Versorgungsabschnitte unter Verwendung eines

Schwierigkeiten bereitet. Daher besteht ein großes Spannungswandlers bei einseitiger Einspeisung.

Interesse, die Speisespannung möglichst klein zu In F i g. 3 ist die Anordnung der Spannungswand-

halten. ler entlang einer großen Übertragungsstrecke bei

Bei der üblichen Gleichstromreihenspeisung ist 25 zweiseitiger Einspeisung und die zugehörige Span-

der Spannungsabfall auf der Leitung relativ zum nungsverteilung verglichen mit der Spannungsvertei-

Spannungsabfall an den Verstärkern ziemlich klein. lung ohne Unterteilung der Strecke in Versorgungs-

Dies gilt insbesondere beim Einsatz von Transistor- abschnitte dargestellt.

verstärkern in Seekabelverbindungen mit großen Fig. 4 zeigt die schaltungsmäßige Einordnung Leitungsabmessungen, die man bei Übertragung 30 eines mit einer Verstärkereinheit kombinierten Spanbreiter Frequenzbänder verwendet. Zur Verringerung nungswandlers.

der Speisespannung ist es zwar seit langem bekannt, Die Verwendung eines vom Verstärker getrennt

die Fernspeisung zweiseitig, d. h. von beiden End- angeordneten Spannungswandlers wird an Hand der

stellen aus gleichzeitig vorzunehmen, wodurch die F i g. 5 erläutert.

Speisespannung halbiert werden kann. Trotzdem ist 35 Die Ubertragungsstrecke nach Fig. 1, die aus den

auch dann noch bei langen Strecken die notwendige Koaxialleitungsstücken K und den ferngespeisten

Speisespannung unangenehm hoch. Verstärkern V besteht, wird mittels der Fernspeise-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einrichtungen F1 und F 2 von zwei Seiten gespeist.

Nachteile der Reihenspeisung durch Maßnahmen Gegenüber der einseitigen Fernspeisung kann bei

zur weiteren Herabsetzung der Speisespannung zu 40 diesem System mit auf die Hälfte verminderter

verringern. . ■ Speisespannung gearbeitet werden. Eine weitere

Gemäß der Erfindung kann in einem für Reihen- wesentliche Verminderung der Fernspeisespannung speisung mit Gleichstrom ausgelegten Ubertragungs- ergibt sich durch die erfindungsgemäße Unterteilung system, bei dem die Übertragungsstrecke in Strom- in Versorgungsabschnitte unter Verwendung eines Versorgungsabschnitte unterteilt ist, die notwendige 45 Spannungswandlers, wie in F ig. 2 für den Fall der einSpeisespannung dadurch wesentlich herabgesetzt seitigen Fernspeisung dargestellt. Der Gleichspannungswerden, daß beim Übergang vom Ende eines Strom- wandler SU transformiert die zwischen der Fernspeise-·'· versorgungsabschnittes auf den Anfang des nächst- einrichtung F und 5U von U auf U₁ abgefallene Spanfolgenden Stromversorgungsabschnittes die Speise- .-- nüng wieder auf U<, herauf, wobei J₁ größer wird als /. spannung bei gleichzeitiger Verringerung des Fern- 5° Die am Anfang der Speiseabschnitte notwendige Speisestromes auf einen höheren Spannungswert, Fernspeisespannung wird am kleinsten, wenn der vorzugsweise auf die Spannung der fernspeisenden Spannungswandler in einem solchen Abstand von der Stelle, angehoben wird, und daß als Gleichspannungs- Fernspeiseeinrichtung eingesetzt wird, daß die Spanwandler arbeitende Gleichumrichter , verwendet - nungen U und U_z am Anfang der beiden Fernspeisewerden. 55 abschnitte gleich groß .werden. Diese zweckmäßigste

Bei Anwendung dieser Maßnahmen wird sowohl Lage von SU hängt vom Leitungswiderstand R_L, vom bei einseitig als auch bei zweiseitig gespeisten Über- Spannungsabfall U_v an: den Verstärkern, vom Wirtragungsstrecken an denjenigen Stellen des Über- kungsgrad, mit dem SU arbeitet, und vom benötigten tragungsweges, an denen der auf den Leitungen und Speisestrom / der Verstärker ab. Im linken^treckender an den Verstärkern entstandene Spannungsabfall 60 abschnitt, wo Z₁ größer als der von den Verstärkern einen maximalen Wert erreicht hat, die Speisespan- benötigte Speisestrom wird, ist den Verstärkern ein nung durch einen Gleichspannungswandler wieder Widerstand parallel zu schalten, so daß der Spanangehoben. Dabei werden die Spannungsübersetzung nungsabfall an den einzelnen Verstärkern überall und der Abstand der Spannungswandler entlang der gleich groß ist. Die Speisespannung kann bei einiger-Übertragungsstrecke so gewählt, daß die Speise- 65 maßen günstigem Wirkungsgrad des Spannungsspannung am Anfang aller Versorgungsabschnitte wandlers SU noch weiter verringert werden, wenn gleich groß ist. Bei zweiseitiger Einspeisung der Ver- mehrere Spannungswandler längs der Strecke eingesorgungsspannung ist die Anordnung der Spannungs- schaltet werden.

In F i g. 3 ist das rechnerisch ermittelte Ergebnis der Spannungsverteilung eines etwa 6000 km langen Seekabels für einmalige und zweimalige Unterteilung jeder Streckenhälfte durch Spannungswandler wiedergegeben. Im Koordinatensystem dieser Abbildung ist die Spannungsverteilung für die zweiseitig gespeiste Strecke ohne Unterteilung (ausgezogene Gerade), mit Unterteilung beider Streckenhälften durch je einen Spannungswandler (gestrichelte Kurve) und -mit Unterteilung beider Streckenhälften durch je zwei Spannungswandler (strichpunktierte Kurve) dargestellt. Der der grafischen Darstellung entsprechende Streckenaufbau ist oberhalb des Koordinatensystems in der oben angegebenen Reihenfolge im Prinzip " aufgezeichnet. Die Darstellung zeigt, daß die benötigte Speisespannung bei einfacher Unterteilung jeder Streckenhälfte um den Faktor 1,71 und bei zweifacher Unterteilung auf mehr als die Hälfte sinkt. Es ist bekannt, daß man bei langen Seekabelverbindungen die zeitlichen Schwankungen des Potentials der Erde zwischen verschiedenen voneinander weiter entfernten Punkten zu berücksichtigen ' hat. Soll der Fernspeisestrom dabei konstant bleiben, so müssen diese Potentialschwankungen durch automatische Regelung des Fernspeisestromes bzw. der Fernspeisespannung kompensiert werden. Die vorgeschlagenen Gleichspannungswandler können daher mit einer automatischen Regeleinrichtung zur Konstanthaltung des Stromes auf der Ausgangsseite versehen werden.

Der Gleichspannungswandler kann beim Verstärker zwischen den Tiefpässen der Stromversorgungsweichen SW eingeschaltet sein (s. F i g. 4). Der Kondensator C ist zur Spannungsabblockung zwischen Primär- und Sekundärspannung des Spannungswandlers vorgesehen. Die gleiche Wirkung wird auch durch einen Trennübertrager TU zwischen Hochpaß und Verstärker erreicht, wobei die Querdrosssel im Hochpaß als Übertrager ausgebildet werden könnte. Die Speiserichtung verlaufe von links nach rechts. Ein Parallelwiderstand R_p zu den Stromversorgungsklemmen des Verstärkers V stellt die richtige Spannung am Verstärker ein. Über das gestrichelt ange- ,) deutete Gehäuse G sind die Außenleiter des ankommenden und abgehenden Kabels verbunden. Eine Unterbringung des Spannungswandlers unabhängig vom Verstärker in einem besonderen Gehäuse hat bei Seekabeln den Vorteil, daß alle Verstärker gleich sind. Der Spannungswandler kann auch in einem Verstärkergehäuse untergebracht werden, so daß er sich für den Verlegevorgang des Kabels nicht von einem Verstärker unterscheidet. ·-

Ist der Gleichspannungswandler für sich untergebracht, so muß eine HF-Umgehung mit geringer Dämpfung vorgesehen sein, z.B. durch den Konden- satorC (Fig. 5). Der Gleichspannungswandler kann zugleich zur Auftrennung der Leitung in mehrere Beeinflussungsabschnitte dienen.

Claims

Patentansprüche:

1. Fernspeisesystem zur Gleichstromreihenspeisung von Leitungsverstärkern einer langen Nachrichtenübertragungsstrecke, insbesondere von Seekabelstrecken, bei dem die Übertragungsstrecke gleichstrommäßig in Abschnitte unterteilt ist, die untereinander über den Eingang bzw. Ausgang je eines Gleichumrichters verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom Ende eines Stromversorgungsabschnittes auf den Anfang des nächstfolgenden Stromversorgungsabschnittes die Speisespannung bei gleichzeitiger Verringerung des Fernspeisestromes auf einen höheren Spannungswert, vorzugsweise auf die Spannung der fernspeisenden Stelle, angehoben wird, und daß als Gleichspannungswandler arbeitende Gleichumrichter verwendet werden.

2. Fernspeisesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsübersetzung der Spannungswandler und der Abstand der Spannungswandler entlang der Übertragungsstrecke so gewählt sind, daß die Spannungen am Anfang aller Versorgungsabschnitte gleich groß sind.

3. Fernspeisesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß allen in der Übertragungsstrecke vor dem letzten Spannungswandler liegenden Verstärkern ein Widerstand solcher Größe parallel geschaltet ist, daß der Spannungsabfall an allen Verstärkern gleich groß ist.

4. Fernspeisesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichspannungswandler konstruktiv mit den Leitungsverstärkern kombiniert sind und elektrisch zwischen den Tiefpässen der Stromversorgungsweichen (SW) eingeschaltet sind (Fig. 4).

5. Fernspeisesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfügung von Spannungswandlern in den Übertragungsweg außerhalb der Leitungsverstärker unter Verwendung von Verstärkergehäusen erfolgt.

6. Fernspeisesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Spannungswandler eine Hochfrequenzumgehung mit geringer Dämpfung vorgesehen ist (F i g. 5).

7. Fernspeisesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Erdpotentialschwankungen entlang der Übertragungsstrecke durch eine automatische Stromregelung auf der Ausgangsseite des Spannungswandlers ausgeglichen werden.

8. Fernspeisesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandler gleichzeitig der Auftrennung des Übertragungsweges in mehrere Beeinflussungsabschnitte dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen