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System zur Trägerfrequenzubertragung, insbesondere in Lei-
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tungstrossen Die Erfindung betrifft ein System zur Trägerfrequenzübertragung,
insbesondere in Leitungtrossen, die zur EnergieKbertragung, vorzugsweise im Tagebau,
für Tagebaugroßgeräte zum Einsatz gelangen.
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Bekannte Verfahren zur Nachrichtenübertragung bei Verwendung einer
Leitungstrosse sind Trägerfrequenztibeftragung über Hochspannungsleitungen (TFH)
und Trägerfrequenzubertragung über isolierte Erdseile (?FE).
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Bei der TFH werden durch Ankopplung an die spannungsführenden Leitungen
trägerfrequente Informationen übertragen. Die Ankopplungseinrichtungen bestehen
aus einem Koppelkondensator und einer Schutzeinrichtung. Um eine zusätzliche Dämpfung
des Nutzsignals an TFH genutzten Leitern durch angeschlossene elektrische Anlagen
zu verhindern, müssen HF-Sperrkreise in die stromfuhrenden Leiter eingeschaltet
werden. Da die Betriebs spannungen der TagebaugroßgerSte infolge der größer werdenden
Leistungsaufnahme ansteigen, verteuern sich die Ankopplungen erheblich. Die Koppelkondensatoren
und TFH-Sperren müssen für die auftretenden Spannungen bzw. hohen dynamischen und
statischen Ströme ausgelegt werden. Daraus ergeben sich große Abmessungen und Massen
der einzusetzenden Bauelemente.
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Um den Einsatz dieser technisch und ökonomisch ungtinstigen Koppeleinrichtungen
zu umgehen, kann das Brdseil einer Hochspannungsubertragungsstrecke zur nachrichtentechnischen
Ubertragung genutzt werden (TFE). Die trägerfrequenten Signale werden mittels Ubertragern
(DD 120 776), die zwischen Erdseil und Erdpotential geschaltet sind, von einer Gegenstelle
zur anderen übertragen. Dieses Verfahren wird bereits bei Hochspannungsfreileitungen
angewandt. Bei der Anwendung der TFE auf Leitungstrossen wirken sich zusätzliche
Binflüsse sehr stark auf die Ubertragungsqualität und damit auf die Zuverlässigkeit
der gesamten Informationsübertragung aus. Durch die unterschiedliche und sich verändernde
Lage der Leitungstrosse zum Erdpotential ist der Ubertragungsweg inhomogen. Wellenwiderstand,
Dämpfung und Frequenzverhalten sind auf der gesamten
Ubertragungsstrecke
unterschiedlich. So hat die aufgetrommelte Leitungstrosse durch eine zusätzliche
Induktivität und geringere Kapazität einen anderen Wellenwiderstand als die auf
der Erde liegende Leitungstrosse. An der Ubergangsstelle vom ab- zum aufgetrommelten
Kabel entsteht eine Stoßstelle. Da sich der Wellenwiderstand an den Kabelenden bis
um den 10-fachen Wert verändert, ist eine genaue Anpassung nicht möglich. Veränderung
der Gesamtkabellänge sowie unterschiedliche Erdverhältnisse sind weitere Einflüsse,
die das ttbertragungsverhalten ungünstig beeinflussen.
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Bei mehrkanaligen Trägerfrequenzübertragungen werden große Frequenzspektren
benötigt0 Die untere Grenze wird durch die Oberwellen des Betriebsstromes und die
obere duroh die Babeldämpfung bestimmt. Im allgemeinen verwendet man den Brequenzbereich
von 20 kHz bis 120 kHz, in dem ein annähernd konstanter Dämpfungsverlauf erforderlich
ist. Bei der Anwendung der TFE entstehen unvermeidliche Fehlanpassungen und noch
zusätzliche Stoßstellen auf dem Ubertragunßsweg. Sie sind die Ursache für Reflexionen,
die im Dämpfungsverlauf erhebliche Anhebungen und Einbrüche hervorrufen. Durch Veränderung
der Länge sowie der Lage des Kabels werden diese D§mpfungsschwankungen verschoben.
Es entstehen unterschiedliche Dgnpfungen für die einzelnen Kanalfrequenzen. Da sich
dieser Zustand ändert, kann ohne ein ständiges Nachregeln der Eingangspegel der
einzelnen Kanäle keine störungsfreie Ubertragung realisiert werden.
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Ziel der Erfindung ist es, die Trägerfrequenzübertragung, insbesondere
in Leitungstrossen, störungsfrei gegenüber äußeren Einflüssen zu gestalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Trägerfrequenzübertragung
zu entwickeln, bei dem ein homogenes Verhalten auf der gesamten Ubertragungsstrecke
unabhängig von der Lage und der Länge der Leitungstrosse und damit eine zuverlässige
Informationsübertragung gewährleistet wird, ohne ein ständiges Hachregeln der Eingangspegel
der einzelnen Kanäle vornehmen zu müssen.
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ErSindungsgemäB wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die rägerfrequenzübertragung
zwischen zwei oder mehreren Schutzleitarn (TFS) in Kabeln, die der Stromversorgung
dienen, durchgeführt wird. Dabei wird ein Schutzleiter isoliert oder der Schutzleiter
in zwei Adern aufgeteilt, die gegenseitig isoliert sind, wobei der Schutzleiter
in seinem Gesamtquerschnitt nicht verändert zu werden braucht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ubertragungssystem ist die Ubertragungsstrecke
gegenüber den bisher bekannten Systemen homogen, da sich hierbei beide Leiter, die
zu einer Trägerfrequenzübertragung nötig sind, z.B. in Leitungstrossen befinden.
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Die elektrischen und geometrischen Werte dieser Leiter sind unabhängig
von der Lage und der Länge der Leitung. Der Wellenwiderstand bleibt konstant und
ermöglicht eine exakte Anpassung. Dabei wird ein DEmpfungsverlauf erreicht, der
mit einem zusätzlich bedämpften TF-Kabel vergleichbar ist.
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Die daraus resultierende höhere Zuverlänssigkeit der Informationsübertragung
ist ein entscheidender Vorteil beispielsweise gegenüber der Trägerfrequenzübertragung
über das Erdseil (TFE). Durch die relativ großen Abmessungen der Starkstromkabel
und die räuwlieh getrennte Anordnung der Schutzleiter ist die Übertragung von Frequenzen
bis zu 200 kHz beim erfindungsgemäßen Ubertragungssystem möglich.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß bei diesem System sehr einfache und
billige Ankopplungen möglich sind, weil keine spannungsführenden Leiter benutzt
werden. Als Ankopplung können alle freileitungstüchtigen Trägerfrequenz- oder PCM-Systeme
dienen. Sie bestehen beispielsweise, wie bei der TFE-Ankopplung, aus einem Hochstromübertrager
und einer Schutzeinrichtung.
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Vorteilhaft ist weiter, daß der Hochstromübertrager je nach Aufteilung
des Schutzleiters für niedrigere Kurzschlußströme ausgelegt werden kann.
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Ein optimierter und automatisierter Betrieb der ortsveränderlichten
Großanlagen, s.B. im Tagebau und die damit verbundenen hohen Produktionssteigerungen,
Arbeitskräfte- und Energieeinsparungen, ist nach dem erfindungsgemä8en Ubertragungssystem
möglich.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen Fig.1: Ein Prinzipschaltbild einer funktionstüchtigen
Ubertragungsstrecke Fig.2: Einen Querschnitt einer funktionstüchtigen Leitungstrosse
Es wird eine Variante der Trägerfrequenzübertragung unter Benutzung der Adern des
Schutzleiters von Leitungstrossen (TFS) im Komplex dargestellt. Die Informationsübertragung
wird hierbei zwischen der Gegenstelle A Fig.1, einer Dispatscherzentrale, über eine
Leitungstrosse C z.B. vom Typ N?SCZ 3 x 95 (3 x 16,7), 30 kV mit einem isolierten
Schutzleiter 3 und der Gegenstelle B, einem ortsveränderlichen TagebaugroB-gerät,
realisiert. Die Leitungstrosse C Fig.1 wurde ohne die Adern R,S und T Fig.2 dargestellt,
da diese nur der Energieversorgung dienen und nicht zur Trägerfrequenzübertragung
beitragen. Die Schutzleiter 2 bleiben unverändert. Sie sind durch leitfähigen Gummi
über die Feldbegrenzung U und den Ableitwiderstand 1 elektrisch leitend miteinander
verbunden.
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Beide Gegenstellen sind gerätetechnisch gleich uusgerEstet.
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Der Hochstromübertrager 4 der Gegenstelle A befindet sich am Einspeisungspunkt
der Leitungsfirosse und ist zwischen die unisolierten Schutzleiter 2 und dem isolierten
Schutzleiter 3 geschaltet. Alle drei Schutzleiter, der isolierte Schutzleiter 2
über die Sekundärwicklung des Hochstromübertrager, sind mit dem Erdpotential verbunden.
Die Primärwicklung des Hochstromübertragers ist mit einer Schutz- und Koppeleinrichtung
5 über ein TF-Kabel fernleitungsseitig an ein Trägerfrequenzgew rät Z 12/V 24-Gestell
FB 441 6 angeschlossen. Mit diesem Gerät können gleichzeitig auf äe 6 Kanälen tonfrequente
Signale im Frequenzbereich von 0,3*..3,4 kHz gesendet und empfangen werden. Diese
Kanäle können nun je nach Bedarf genutzt werden.
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In diesem Beispiel wird je ein Seflde- und Empfangskanal des Trägerfrequenzgerätes
ortsseitig mit der Fernleitungsseite einer Wechselstromtelegrafieeinrichtung 7 verbunden.
Es kommt hierbei eine VWT-K zum Einsatz, mit der gleichzeitig 24 Kanäle (sind) duplex
zur Datenübertragung genutzt werden können. Mit den
restlichen Sende-
und Empfangskanä.len können über Gabeln (K 850) 8 fünf Fernsprechapparate angeschlossen
werden. Die Gegenstelle B ist analog aufgebaut. Der Hochstromübertrager 4 befindet
sich leitungsmäßig vor dem Starkstromverteiler auf dem TagebaugroDgerEt. Es ist
mit dieser beschriebenen Anlage eine gleichzeitige Übertragung von 5 Telefongespriohen
und 24 verschiedenen Datenkanälen möglich.
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L e e r s e i t e