Brevet FR2130590A1 — publié le 19721103

-i- 2130590 La présente invention se rapporte à un appareil destiné à fournir de l'énergie de génération de signaux de relais, entre une source de très haute tension et le potentiel terrestre. Selon la présente invention, un appareil de transmission 5 du courant d'une source de haute tension à proximité du potentiel terrestre, comprend une première partie située à proximité du potentiel terrestre et une seconde partie située dans la source de haute tension, cette première partie comprenant un oscillateur excité par une source d'énergie et pourvu de bornes de sortie four-10 nissant du courant électrique ainsi qu'un premier transducteur de transmission de courant pourvu de bornes d'entrée connectées aux bornes de sortie de l'oscillateur et pourvu d'une sortie produisant un courant vibratoire, la seconde partie comprenant un second transducteur de transmission de courant pourvu d'une entrée exci-15 tée par les vibrations, et des bornes de sortie fournissant du courant électrique j une charge consommant l'énergie électrique connectée aux bornes de sortie de puissance du second transducteur, et un long élément en forme de tige s'étendant entre la source de haute tension et la proximité du potentiel terrestre, manoeuvrable 20 pour connecter le premier transducteur à cette entrée du second transducteur et ayant pour fonction de transmettre la puissance entre ces deux dispositifs sous la forme de vibrations, cet élément en forme de tige étant constitué pratiquement de matière non conductrice de l'électricité. 25 L'invention comprend en outre un appareil pour transfé rer les signaux d'un premier endroit contigu a une source de haut potentiel par rapport à la terre, à un second endroit situé à proximité du potentiel terrestre, comprenant un dispositif de transmission d'information situé à ce premier endroit et pourvu 30 d'une entrée d'information, d'une entrée de puissance et d'une sortie d'information, un dispositif de réception d'information situé à ce second endroit et pourvu d'une sortie d'information, ce récepteur ayant une entrée d'information qui reçoit l'information transmise par la sortie d'information de ce transmetteur, et appli-35 que l'information reçue a la sortie du dispositif récepteur, un oscillateur situé à proximité du potentiel terrestre et pourvu de bornes de sortie, un transducteur émetteur de vibrations dont les 72 10178 -2- 2130590 botnes d'entrée sont connectées aux bornes de sortie de cet oscillateur et excitées par ce dernier, un transducteur-récepteur de vibrations, ayant des bornes de sortie fournissant de la puissance connectées à l'entrée de puissance du transducteur émetteur pour 5 son excitation au moyen de la puissance fournie par ce transducteur de réception et un long élément de matière isolante transmettant les vibrations, cohnecté entre les transducteurs et ayant pour fonction de conduire les vibrations produites par le transducteur émetteur au transducteur récepteur, de telle sorte que le 10 courant nécessaire à ce transducteur émetteur lui soit fourni par l'oscillateur. Il est avantageux de coupler un dispositif à relais de protection du conducteur à haute tension à l'appareil destiné à transférer les signaux de ce conducteur à haute tension à un dis-15 positif de réception d'information situé à proximité du potentiel terrestre. L'invention sera mieux comprise en se référant à titre d'exemple, aux dessins annexés, sur lesquels : La Figure 1 est une vue illustrant un appareil de la 20 technique antérieure qui dérive un signal d'intensité du conducteur d'une ligne à haute tension et le transmet à la terre aux fins de fonctionnement de relais; La Figure 2 est une illustration schématique de l'appareil destiné à obtenir des signaux d'intensité entre la ligne de 25 très haute tension et le potentiel terrestre, appareil réalisé selon l'invention; La Figure 3 est une vue partielle, en coupe, montrant plus en détail la partie de l'appareil représentée à la Figure 2; et 30 La Figure 4 est une représentation schématique du dispo sitif d'alimentation en courant» La Figure 1 montre le conducteur L1 d'une ligne de transmission laquelle peut être connectée à une seconde ligne de transmission L2 au moyen d'un certain nombre de têtes d'interrupteurs 35 Hl, H2 et H3, et qui comprend un transformateur d'intensité TC pour transmettre les signaux d'intensité de la ligne Ll, par une colonne H4, à l'appareil de relais situé dans le bâti H5. Une 72 10178 -3- 2130590 construction similaire à celle de la Figure 1 est décrite dans le Brevet américain N° 3 291 947. Le transformateur d'intensité CT de la Figure 1 doit être très fortement isolé du conducteur de ligne L1 afin d'éviter 5 au personnel de manoeuvre des risques de blessures. Dans les lignes de transmission dites T.H.T., dans lesquelles la tension du conducteur est de 500 000 volts, et au-dessus, approchant dans les constructions modernes d'un million de volts au-dessus du sol, le prix d'un transformateur d'intensité ne se justifie pas écono-10 miquement. Selon la présente invention, ainsi que représenté aux Figures 2 et 3, un transformateur d'intensité, légèrement isolé, 2 (Figure 3) entoure le conducteur L1 et les conducteurs secondaires 4 et 6 sont connectés de manière à exciter un émetteur 8 convenable qui transmet son signal de sortie au potentiel terrestre 15 par l'intermédiaire d'un conduit optique en fibre 10 à un récepteur 12 jqui applique un courant au moyen d'un cSble convenable 14 au récepteur 16 lequel excite l'amplificateur de mesure 18 et l'amplificateur 20 de relais, aux fins de mesure et de fonctionnement de relais. Les détails des réseaux de mesure et de relais 20 ne sont pas représentés et ne font pas partie de la présente invention. Les détails de l'émetteur 8, du conduit optique de fibres 10 et du récepteur 12 peuvent varier considérablement, et ces dispositifs peuvent prendre toutes formes connues dans lesquelles 25 l'émetteur 8 produit une lumière modulée transmise par le conduit optique 10, laquelle lumière modulée est démodulée par le récepteur 12 qui transmet au cible 14 un signal de sortie indiquant les signaux d'entrée fournis à l'émetteur 8. Dans le présent cas, le signal d'entrée, représenté à la Figure 3, est proportionnel à 30 l'intensité passant dans la ligne Llo La puissance nécessaire à l'émetteur 8 (Figure 2) est fournie par la batterie normale de la station ou toute autre source convenable 22 à un oscillateur de puissance 24 dont la puissance de sortie peut atteindre jusqu'à 100 watts afin d'appliquer un 35 signal électrique à un transducteur émetteur 26 qui applique un signal vibratoire de sortie à un élément allongé 28 transmettant l'énergie diélectrique de vibration, et qui peut être constitué 72 10178 -4- 2130590 de verre pyrex allant d*un endroit situé à proximité du potentiel terrestre en remontant à l'intérieur de l'une des colonnes isolantes 30 jusqu'à un transducteur de réception 32 pourvu d'un circuit de sortie 34 qui excite un circuit régulateur à redresseur 5 36 afin de fournir de la puissance à l'émetteur 8 au moyen de la connexion 38 schématiquement représentée. Le transducteur 26 et le transducteur de réception 32 peuvent prendre toute forme désirée, et il suffit de dire que le transducteur de transmission 26 doit pouvoir appliquer à l'élément 10 en forme de tige 28 des vibrations en réponse aux signaux électriques d'entrée qui lui sont appliqués par l'oscillateur de puissance1, De même, il suffit que le transducteur de réception 32 puisse recevoir les vibrations de la tige 28 et les transformer en énergie électrique transmise par la connexion 34 au circuit régula-15 teur et redresseur 36, et ensuite par la connexion 38 à l'émetteur 8. L'utilisation de la puissance fournie au potentiel terrestre par l'agent de transmission peu onéreux en forme de tige» par exemple une tige de résine renforcée de fibre de verre, sur 20 une distance qui peut varier considérablement selon le potentiel de la ligne L1 de très haute tension, laquelle distance peut atteindre jusqu'à 7,60 mètres dans le cas d'un potentiel de ligne ToH.To d'un million de volts par rapport à la terre, assure une source d'énergie sûre, ne créant aucun ennui, relativement peu 25 onéreuse, et d'un entretien facile sans risques pour le personnel de manoeuvre. Il est désirable d'exciter l'émetteur 8 indépendamment de la ligne de transmission de manière qu'en cas de fermeture des têtes d'interrupteurs H1 à H3 lorsque l.a ligne est perturbée, le 30 transmetteur 8 transmette immédiatement le signal de perturbation à l'amplificateur 20 pour actionner des.relais de telle sorte que la ligne puisse être immédiatement désexcitée avant une détérioration. Si l'émetteur 8 n'était pas préalablement excité, un certain temps serait requis pour dériver de l'énergie à partir du 35 courant de perturbation de la ligne L1 avant que l'émetteur 8 puisse transmettre son signal, et il s'ensuivrait une détérioration plus sévèreo 72 10178 -5- 2130590 La fréquence de l'oscillateur de puissance est de préférence accordée de manière à coïncider avec la fréquence de résonance mécanique du transducteur et de l'ensemble du milieu de transmission. On a constaté que l'appareil selon la présente in-5 vention fonctionne avec une grande sécurité; car il ne comporte aucune pièce de durée d'existence limitée, et assure un rendement relativement élevé de transmission de puissance. Les tiges de résine renforcée de fibres sont très robustes et peuvent supporter les efforts qui peuvent leur être imposés au cours de l'installa-10 tion, de l'expédition, ou d'un usage brutal à la station de commutation. En outre, une puissance suffisante pouvant atteindre jusqu'à 10 watts peut facilement être fournie pour l'excitation de l'émetteur 8. Il est donc évident que l'on vient de décrire un appa-15 reil de fonctionnement de relais qui convient particulièrement à la protection des lignes de transmission des plus hautes tensions, mais qui est également utilisable pour la protection des lignes de plus basses tensions par rapport au sol. 72 10178 -6- 2130590 REVENDICATIONS 1. Appareil pour la transmission de puissance d'une source de haute tension à proximité de la terre, comprenant une première partie située à proximité de la terre et une seconde partie située 5 dans la source de haute tension, la première partie comprenant un oscillateur excité par une source d'énergie et pourvu de bornes de sortie fournissant un courant électrique, et un premier transducteur de transmission de puissance dont les bornes d'entrée sont connectées aux bornes de sortie de cet oscillateur, et pourvu 10 d'une sortie fournissant une puissance vibratoire, la seconde partie, comprenant un second transducteur de transmission de puissance pourvu d'une entrée excitée par des vibrations et des bornes de sortie fournissant du courant électrique, ainsi qu'une charge consommant de l'énergie électrique connectée aux bornes de sortie de 15 puissance de ce second transducteur, et un élément allongé en forme de tige s'étendant entre la source de haute tension et le voisinage de la terre, pouvant connecter la sortie du premier transducteur à l'entrée du second transducteur, et ayant pour fonction de transmettre entre ces dispositifs de la puissance sous for-20 m© de vibrations, cette tige étant composée essentiellement d'une matière non conductrice de l'électricité. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'élément en forme de tige est constitué d'une résine renforcée de fibre de verre et que l'oscillateur est excité électri- 25 quement. 3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que cette tige est constituée de verre pyrex. 4. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la puissance de sortie de cet oscillateur atteint jusqu'à 30 100 watts, et que la puissance de sortie du second transducteur atteint jusqu*à 10 watts. 5'. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'oscillateur est accordé de manière à exciter le premier transducteur à la fréquence de réso-35 nance de la combinaison constituée par ces transducteurs et l'élément en forme de tige. 6. Appareil destiné à transférer des signaux d*un 72 10178 -7- 2130590 premier endroit contigu à une source de haut potentiel par rapport à la terre à un second endroit situé à proximité de la terre comprenant un dispositif de transmission d'information situé à ce premier endroit et pourvu d'une entrée d'information, d'une entrée 5 de puissance et d'une sortie d'information, un dispositif récepteur d'information situé à ce second endroit et pourvu d'une sortie d'information, ce dispositif récepteur étant pourvu d'une entrée d'information destinée à recevoir l'information transmise par la dite sortie d'information du transmetteur et à appliquer 10 l'information reçue à cette sortie du dispositif récepteur, un oscillateur situé à proximité de la terre, pourvu de bornes de sortie de puissance, un transducteur générateur de vibrations pourvu de bornes d'entrée connectées aux bornes de sortie de puissance de cet oscillateur en vue de son excitation par ce dernier, un 15 transducteur récepteur de vibrations pourvu de bornes de sortie fournissant de la puissance, connectées à l'entrée de puissance du dispositif de transmission pour son excitation au moyen de la puissance fournie par le transducteur de réception, un élément allongé, en matière isolante, de transmission de vibrations, con-20 necté entre ces transducteurs et destiné à conduire les vibrations produites par ledit transducteur générateur audit transducteur de réception, de telle sorte que la puissance nécessaire au dispositif de transmission lui soit fournie par cet oscillateur. 7» Appareil selon la revendication 6 caractérisé par le 25 fait que l'information est transmise sous la forme lumineuse au dispositif récepteur au moyen d'un élément allongé en forme de tige, en matière isolante, transmettant la lumière» 8. Appareil selon la revendication 7 caractérisé par le fait que l'élément de transmission des vibrations est constitué de 30 résine renforcée de fibres de verre, que sa longueur atteint jusqu'à 7,60 mètres, et que la différence de potentiel entre ces deux endroits atteint jusqu'à environ 500 000 volts. 9. Système de relais de protection d'un conducteur de force à haute tension, renfermant un appareil selon l'une quelcon- 35 que des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait qu'un dispositif de détection est situé au voisinage de ce conducteur, et produit un signal de sortie, un dispositif de transmission 72 10178 -8' 2130590 d'information, voisin dudit conducteur qui répond à ce signal de sortie, en transmettant un signal à un dispositif récepteur d'information situé à proximité de la terre, par l'intermédiaire du transducteur produisant des vibrations, un transducteur récepteur 5 de vibrations, avec des connexions d'entrée et de sortie associées des moyens conduisant l'énergie de sortie à ce dispositif de trans mission pour fournir l'énergie nécessaire à la transmission de l'information au transducteur récepteur au moyen de l'élément allongé transmettant les vibrations interconnectant la connexion 10 de sortie du transducteur générateur de vibrations à la connexion d'entrée du transducteur récepteur de vibrations afin d'appliquer à celui-ci un signal vibratoire, de telle sorte que le transducteur récepteur de vibrations ait pour fonction de fournir cette énergie de sortie au dispositif de transmission d'information. 15 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait que le transducteur générateur de vibration excite l'élément allongé de transmission selon un multiple entier de sa fréquence de résonance. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé 20 par le fait que ce multiple pair de la fréquence de résonance se situe dans la gamme des ultra-sons.