Brevet FR2088132A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne le domaine de la protection par relais des systèmes énergétiques, et plus preci- sément les procédés et dispositifs de protection contre les courts-circuitsdes lignes de transport énergie à courant continu. Un procédé connu pour protéger contre les courtscircuits les lignes de transport dienergie à courant continu consiste à assurer la sélectivite de la protection en utilisant la différence des valeurs de la dérivée de la tension par rapport au temps sur la ligne protégée. On prend alors en considération les défauts des postes convertisseurs et les défauts de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée (voir par exem -ple le certificat d'auteur de 1'URUS n" 226 706 c1021c 68/50; C.I.B. Ho2). Des dispositifs pour la protection contre les courtscircuits des lignes de transport d'énergie à courant continu sont déjà connus. Ces dispositifs comportent un bloc sélecteur et un bloc de protection. Le bloc sélecteur est raccordé à la ligne à protéger à travers un diviseur de tension, et comporte un bloc de différentiation à la sortie duquel est raccordé l'organe opérateur. Le bloc de protection est raccordé à la ligne à protéger à travers des transformateurs à courant continu et à tension continue, qui sont installés au aammencencement de la ligne à protéger. LVincon- ventent du procédé connu réside dans la dépendance de la dérivée indiquée deux valeur de la tension de travail sur la ligne de transport d'énergie à courant continu. D'autre part, les dispositifs connus ont une sensibilité insuffisante lorsqu'ils fonctionnent sur les lignes de grande longueur, ainsi que sur les lignes comportant des tronçons de câble, car la sensibilité diminue à cause de la diminution de la différence des valeurs des dérivées, lorsque la tension de travail sur la ligne de transport d'énergie à courant continu diminue. L'invention se propose dieliminer l'inconvénient indiqué. L'invention est basée sur le problème de la création d'un procédé pour la protection des lignes de transport d'énergie à courant continu et dsun dispositif pour sa réalisation excluant l'influence de la modification de la valeur de la tension de travail de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée sur le paramètre mesuré à savoir la dérivée de la tension par rapport au temps sur la ligne indiquée. Ce problème est résolu du fait que,selon le procédé de protection des lignes de transport d'énergie à courant continu basé sur la comparaison des paramètres électriques d'un signal contrôlé, proportionnel à la valeur de la dérivée de la tension par rapport au temps sur la ligne mentionnée, aux paramètres d'un signal de référencé, selon l'invention, en qualité de paramètre à comparer du signal controlé, on choisit la durée de ce signal dans le domaine d'un signe, et dans le dispositif pour réaliser ce procédé comportant un bloc de sélection raccordé à la ligne protéger d travers un diviseur de tension et un bloc de protection lié au bloc de sélection ainsi qu'au diviseur de tension et au transformateur de courant continu raccordés à la ligne, selon l'invention le bloc de sélection est réalisé sous la forme d'éléments suivants couplés en série, un bloc de différentiation, un amplificateur et un sélecteur de durée maximale, dont la sorte est raccordée à l'une des entrées du bloc de protection. I1 est avantageux que le sélecteur de durée maximale comporte un basculeur fixant le moment où se termine dans le domaine d'un signe le signal contré arrivant à travers l'amplificateur de la sortie du bloc de différentiation, tandis que la sortie du basouleur indiqué est raccordée d l'une des entrées du circuit comparateur du 8électeur mentionné. Le basculeur mentionné peut Astre raccordé - travers un circuit retard et un amplificateur de tension, à la ligne prct L'avantage de l'invention par rapport aux procédés connus réside dans la haute sensibilité qui netdépend pas de la modification de la valeur de la tension de travail sur la ligne de transport d'énergie à Courant continu protégée. Un autre avantage de l'invention réside dansa possibilité de l'utiliser, à la différence des inventions connues, pour ,les lignes de transport d'énergie à courant continu- aériennes ou en câbles, et pour les lignes aériennes mentionnées comportant des tronçons en câble. Les caractéristiques de invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés qui représentent; la figure 1 (a et b)o a représente schematiquement le graphique de la variation de la tension au commencement de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée en cas d'un court-circuit àla fin de la ligne mentionnée; b, le graphique de la modification de la dérivée de la tension indiquée par rapport au temps d'un signe selon l'invention; la figure 2 (a et b): a représente le graphique de la modification de la tension au début de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée en cas deun court-circuit en aval de la bobine de lissage du caté du poste con- verti 8 S eur, et b, le graphique de la dérivée de la tension indiquée par rapport au temps d'un signe selon l'invention, la figure 3 est le schéma synoptique du dispositif pour la protection sélective contre les courts-circuits des lignes de transport d'énergie à courant continu, selon l'invention. La-durée de la dérivée (par exemple de la première) d'un signe de la tension U1 (figure 1) d'un régime d'avarie au début de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée en cas d'un court-circuit à la fin de la ligne indiquée, est déterminée par l'intervalle de temps Q tl qui est limité par le moment où commence la baisse de la tension Ulau commencement de la ligne, et par le moment correspondant au point d'inflexion C de la baisse de tension indiquée au commencement de la ligne. L'intervalle de temps etl indiqué dépend du degré d'affaiblissement du front de l'onde électromagnétique de tension qui survient à l'endroit du court-circuit au fur et à mesure de sa propagation le long du secteur court-circuité de la ligne . I1 est évident que,dans le cas d'un court-circuit à la fin de la ligne, la durée de la dérivée duR signe de la tension U1 du régime d'avarie au début de la ligne protégée a la plus forte valeur, vu que la longueur du secteur de la ligne court-circuitée, et par conséquent le degrd d'affaiblissement du front de l'onde électromagnétique de la tension indiquée= sont alors maximaux La présence de la bobine de lissage 1 (figure 3) à la fin de la ligne de transport d'énergie à courant continu protégée fait contre le degré d'affaiblissement de l'onde electromagnétique de tension indiquée en cas d'un court-circuit en aval de la bobine de lissage indiquée du poste convertisseur (figure 2). La durée de la dérivée dsun signe de la tension U1 de régime d'avarie au début de la ligne protégée en cas d'un court-circuit en aval de la bobine de lissage 1t, est déterminée par l'intervalle de temps A t2 Cet intervalle est limité par le moment où commence la baisse et l'instant qui correspond au point d'inflexion C2 de la courbe de la tension U1 au commencement de la ligne. En conséquence de l'influence de ladite bobine de lissage 1' sur l'affaiblissement du front de l'onde indiquée, l'in- tervalle de temps ils t2 s' avère supérieur à l'intervalle de temps ss #t1. La différence des valeurs des intervalles de temps titi, et t t2 reste en pratique invariable pour n'importe quelle valeur de la tension de travail sur la ligne protégée, et ne dépend que des paramètres initiaux de la ligne protégée, qui sont constants pgur une ligne donnée. Le dispositif pour réaliser le procédé de protection contre les courts-circuits d'une ligne de transport d'énergie b courant continu (figure 3) comporte un bloc sélecteur 4 raccordé la ligne protégée 2 å travers un diviseur de tension 3; à la sortie dudit bloc sélecteur il est raccordé à l'une des entrées 5 du bloc de protection 6) dont les deux autres entrées 7, 8 sont raccordées à la ligne protégée 2, au moyen du diviseur de tension3 et d'un transformateur 9 à courant continu. Le bloc de protection 6 est,prévu pour déceler les défauts de.la ligne de transport d'énergie à courant continu et possède deux sorties 10 et 11, dont la sortie 10 peut être raccordée à travers un élément à retard (non représenté sur la figure 1) aux dispositifs de commande du poste convertisseur de la ligne de transport à courant continu (non représentés sur les dessins) tandis que la sortie 11 est raccordée directement aux dispos itifs mentionnés. Le bloc sélecteur 4 comporte un bloc de différentiation 12, un amplificateur 13, limitant et amplifiant le signal d'entrée et un sélecteur 14 de durée maximale des impulsions. Le bloc de différentiation 12 est prévu pour détecter le signal proportionnel à la valeur de la dérivée de la tension sur la ligne protégée 2, tandis que son entrée sert d'entrée du bloc sélecteur 4. L'amplificateur 13 est raccordé à la sortie du bloc de différentiation 12. Le sélecteur 14 de durée maximale des im- pulsions est prévu pour mesurer la durée des impulsions attaquant son entrée et provenant de la sortie de lQamplificateur 13 etcomparer la durée mesurée avec la durée de référence assignée. Le sélecteur 14 da durée maximale des impulsions comporte un basculeur 15 raccordé par son entrée 16 à la sortie de l'amplificateur 13 et un circuit comparateur 17 raccordé par l'une de ses deux entrées à la sortie du basculeur 15, et par sa sortie, à l'entrée 5 du bloc de protection 6. Par son autre entrée, le circuit comparateur 17 est raccordé à la sortie du bloc de formation du signal de durée de référence (non représenté sur la figure 3). Le basculeur 15 est prévu pour fixer- le moment- où se termine la modification du signal d'un signe proportionnel à la dérivée de la tension sur la ligne protégée 2. Le basculeur 15 du sélecteur 14 de durée maximale est raccordé par l'une de ses entrées 18 à travers un circuit à retard 19, au diviseur de tension 3 de la ligne protégée 2. Le circuit à retard 19 est prévu pour n'assurer la mise enétat de travail du bloc de sélection 4 pour le fonctionnement réitéré qu'en cas de rétablissement de la tension de travail U2 sur-la ligne 2 de transport d'énergie à courant continu protégée. Le dispositif fonctionne de la façon suivante: En cas de court-circuit ou d'un autre défaut quelconque sur la ligne 2 de transport énergie à courant continu , survient un phénomène transitoire, qui entraRne-une modification de la tension sur la ligne protégée 2. En proportion-avec la modification de la tension sur cette ligne, le signal provenant du diviseur de tension 3 et attaquant les entrées 7,8 du bloc de protection 6, du bloc de sélection 4 et du circuit à retard 19 se trouve modifié. A la sortie du bloc de différentiation 12, appa rat un signal proportionnel à la dérivée de la tension U1 de la ligne protégée 2.Ce signal est transformé par l'amplificateur 13 en impulsions de tension de forme proche de la forme rectangulai- re, afin d'accroître la précision de la mesure ultdrZureNF:zr durée Le front avant de la première impulsion provenant de la sortie de l'amplificateur 13 met en marche le sélecteur de durée maximale 14 qui mesure la durée de l'impulsion indiquée en la comparant au signal de durée de référence, tandis que le front arrière de l'impulsion indiquée fait fonctionner le basculeur 15, qui, en basculant de l'état initial, verrouille l'entrée du circuit comparateur 17, en excluant ainsi l'arrivée à son entrée de tou- tes les impulsions ultérieures.Ainsi, on ne mesure que la durée de la première impulsion arrivant de la sortie de l'amplificateurlimiteur 13, ce qui correspond à la mesure de la durée de modification d'un signe du signal arrivant de la sortie du bloc de dif- férentiation 12. Le signal à la sortie du sélecteur de durée maximale 14 n' apparaît que si la durée de la première impulsion provenant de la sortié de l'amplificateur 13 s'avère supérieure à celle de la durée étalon, ce qui correspond à un cas de court-circuit ou de défaut quelconque en aval des bobines de lissage du catie des postes convertisseurs de la ligne de transport d'énergie à courant continu. D'autre part, en cas de défaut sur la ligne de transport d'énergie, le bloc de protection 6 entre en aotion. Si à l'entrée 5 du bloc de protection 6 raccordée à la sortie du blcc sélecteur 4 (circuit comparateur 17) arrive un signal (ce qui correspond à un défaut en aval des bobines de lissage du coté des postes convertisseurs), le bloc de protection 6 délivre un signal au dispositif de commande de la ligne de transport d'énergie à courant continu seulement par la sortie 10 Si à l'entrée indiquée du bloc de protection 6 il n'y a pas de signal (ce qui correspond à la présence dsun court-circuit sur la ligne même de transport d'énergie à courant continu 2), le bloc de protection 6 délivre un signal aux dispositifs de commande cités par les deux sor ties 10 et 13 . Lorsque le retard assigné du circuit à retard 19 scest écoulé, après l'instant de rétablissement de la tension de travail de la ligne protégée 2 de transport d'énergie à la sortie du circuit indiqué, apparaît un signal agissant sur l'une des entrées 18 du basculeur 15 du sélecteur 14, de durée maximale, qui ramène le basculeur 15 mentionné à l'état initial en assurant la mise à l'état de préparation pour un fonctionnement réitéré du bloc sélecteur 4. Ainsi, le dispositif selon l'invention en comparaison avec ceux connus, possède une plus haute sensibilité qui ne dépend pas du nombre de ponts convertisseurs en fonction sur la ligne de transport d'énergie à courant continu et permet de dis- cerner correctement les défauts aux postes convertisseurs des défauts sur la ligne même, sur une ligne aérienne comme sur une ligne comportant un tronçon en câble. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifications sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection des lignes de transport d'énergie à courant continu basé sur la comparaison des paramètres électriques d'un signal contrôlé, proportionnel à la valeur de la dérivée par rapport au temps de la tension sur la ligne mentionnée, aux paramètres d'un signal de référence caractérisé en ce que le paramètre à comparer du signal contrôlé est la durée de ce signal dans le domaine d'un signe. 2. Dispositif pour réaliser le procédé selon la revendication 1, comportant. un bloc de sélection raccordé à la ligne à protéger à travers un diviseur de tension, et un bloc de protection relié audit bloc de sélection ainsi qu'à un diviseur de tension et un transformateur à courant continu raccordés à la ligne, caractérisé en ce que le bloc de sélection est réalisé sous la forme des éléments suivants raccordés en sérier un bloc de différentiation, un amplificateur et un sélecteur de durée maximale, dont la sortie est raccordée à l'une des entrées du bloc de protection. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le sélecteur de durée maximale comporte un basculeur fixant l'instant où se termine dans le domaine d'un signe de contrôlé arri- vant à partir de la sortie du bloc de différentiation à travers l'amplificateur, tandis que li sortie du basculeur indiqué est raccordée à l'une des entrées du circuit comparateur dd sélea- teur mentionne. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le basculeur mentionné à travers un circuit à retard et l'amplificateur de tension est raccordé à la ligne protégée.