Brevet FR2192402A1 — publié le 19740208

La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés à réaliser un délestage convenable de la consommation d'énergie électrique lors de l'apparition d'un défaut affectant le réseau national d'alimentation d'une installation qui comporte par ailleurs des sources autonomes. Certaines industries consommatrices d'énergie électrique sont simultanément alimentées par le réseau national et par une centrale autonome comprenant un ou plusieurs générateurs couplés sur ce réseau. La puissance électrique nécessaire peut être fournie soit en totalité par les sources autonomes, auquel cas le réseau national est en secours de ces sources, soit en partie par les sources autonomes et en partie par le réseau. Dans ce dernier cas, lorsqu'il se produit un défaut sur le réseau et que, par suite, l'énergie électrique fournie par ce dernier vient à s'annuler, l'installation n'est plus alimentée que par les sources autonomes. Celles-ci, dans l'hypothèse choisie, n'étant pas capables de faire face à la totalité des besoins, ces derniers demeurant évidemment inchangés, l'équilibre couple résistant/couple moteur est rompu, d'où une diminution de la vitesse de rotation des groupes turbo-alternateurs et, par conséquent, une baisse de la fréquence du courant. Un tel phénomène est particulièrement préjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble des moteurs alimentés et des groupes turbo-alternateurs, ceci pouvant d'ailleurs conduire à l'arrêt total de l'installation. Il est donc impérieux de prévoir des moyens qui éliminent automatiquement et le plus rapidement possible une quantité de consommateurs d'énergie telle que la puissance consommée alors soit égale à la nouvelle puissance produite. Cette opération qui consiste à éliminer des consommateurs pour conserver l'équilibre entre la puissance produite et la puissance consommée s'appelle délestage. Le délestage doit être effectué rapidement, avant que la fréquence n'ait diminué de façon importante. On a déjà proposé un procédé de délestage qui consiste à mesurer en permanence la fréquence du courant, ou plus exactement la dérivée de la fréquence par rapport au temps, afin de connaître à tout moment l'allure de la variation de la fréquence. Lors- que l'on constate que cette dérivée devient négative et à partir d'un seuil réglable, on déleste l'installation diurne quantité de consommateurs appropriée. Un tel procédé de délestage peut cependant s'avérer trop long, notamment lorsque la demande au réseau national est importante. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en prévoyant des moyens capables de commander quasi instantanément le délestage d'une puissance consommée égale à la puissance venant à faire défaut, par suite de la panne du réseau. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de délestage qui se caractérise en ce qu'il consiste à mesurer en permanence la puissance prise au réseau et à programmer également en permanence en délestage un nombre de consommateurs dont la somme des puissances est à peu près égale à la puissance appelée au réseau. Lors d'un incident affectant le réseau, la mise hors circuit d'un nombre de consommateurs programmé à l'avance est alors demandée afin que la nouvelle puissance appelée par les consommateurs restant en service devienne égale à la nouvelle puissance produite. L'action de ce délestage suit donc immédiatement l'apparition du défaut. Un dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention comprendra un générateur de signal analogique fournissant un signal représentatif de la puissance prise sur le réseau et un dispositif de délestage attaqué par ledit signal et capable de provoquer, en cas de défaut du réseau, et selon un programme établi à l'avance, le délestage d'un nombre de consommateurs tel,qu'il satisfasse l'équilibre puissance consommée/puissance produite. Selon le mode de réalisation choisi, le signal est constitué par un courant analogique dont l'intensité est proportionnelle à la puissance prise sur le réseau. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de délestage comprend une pluralité de relais à seuil ou "vigistats" alimentés en série par le signal analogique, sensibles chacun à un seuil prédéterminé et connectés chacun au relais de déclenchement d'un ou plusieurs consommateurs de l'installation, ledit seuil étant choisi pour que si P1, P2, ....,Pn désignent les puissances consommées par les différents consommateurs de l'installation et Il, I2....., In, les signaux analogiques correspondant auxdites puissances, lesdites grandeurs étant classées par ordre croissant, le vigistat connecté au consommateur de la puissance Pi prépare en délestage ledit consommateur lorsqu'il sera parcouru par un courant analogique Il , le vigistat connecté au consommateur de la puissance P2 prépare l'ordre de délestage audit consommateur lorsqu'il sera parcouru par un courant analogique I2 et, d'une façon générale, le vigistat connecté au consommateur de la puissance Pn prépare l'ordre de délestage audit consommateur lorsqu'il sera parcouru par un courant analogique In, le nombre k de vigistats préparant l'ordre de délestage aux consommateurs correspondants étant programmé à l'avance pour que la somme P1 + P2 + .....,.. + Pk soit sensiblement égale à la perte de puissance consécutive au défaut du réseau. Ainsi, quelle que soit la valeur de la diminution de la Duissance résultant de l'apparition d'un défaut, le dispositif de délestage selon l'invention assurera la mise hors circuit d'un nombre approprié de consommateurs tel que la puissance consommée reste égale à la puissance produite. On s'arrangera avantageusement pour que les consommateurs qui sont mis hors circuit en premier lieu soient ceux qui ont une importance secondaire pour le fonctionnement de l'installation. L'invention sera à present décrite en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: - la figure 1 est une vue très schématique de l'alimentation mixte d'une installation consommatrice d'énergie électrique; - la figure 2 est un schéma de principe du système de délestage de plusieurs consommateurs; - la figure 3 est une vue schématique de l'alimentation par le réseau de l'installation; et - la figure 4 est une vue schématique du dispositif de délestage selon l'invention. Avec référence à la figure 1, l'installation électrique représentée est alimentée simultanément par le réseau national et par un groupe turbo-alternateur 1, alimenté en vapeur par une chaudière 2. Ces deux sources d'énergie sont connectées à un jeu de barres principal 3 et normalement couplées en parallèle par un disjoncteur de couplage 4. D'autre part, chacune de ces sources est protégée par un disjoncteur 5, 6. Sur le jeu de barres principal 3 est raccordée une pluralité de consommateurs, au nombre de douze sur la figureetqui qui prélèvent l'énergie nécessaire à leur fonctionnement, simultanément au réseau et au groupe turbo-alternateur. On supposera que l'ensemble des consommateurs exige normalement une puissance P pour fonctionner correctement et que la puissance prise sur le réseau national est P1; la puissance fournie par le groupe turbo-alternateur doit être égale à F2, telle que P = Pi + P2. Si, à la suite d'un défunt, le réseau national tombait en panne, le groupe turbo-alternateur ne pourrait fournir à lui seul la puissance normale P. Il est alors absolument nécessaire de commander le délestage d'un certain nombre de consomma- teurs de façon que la puissance consommée par les utilisateurs restants reste égale à la puissance P2 produite par le groupe turbo-alternateur et ceci, afin d'éviter les inconvénients qui ont été signalés précédemment. Pour cela, il faut mettre hors circuit un OU plusieurs consommateurs choisis de façon que la somme des puissances qu'ils consomment en fonctionnement normal soit égale à P1. A titre d'exemple, on suppose que l'S.D.F. fournisse 10 MW, le groupe turbo-alternateur 5 MW et que les consommateurs PU1 a FU4 (voir figure 2) utilisent normalement des puissances de 3, 7, 2, 3 MW. On vérifie que la puissance totale consommée est égale à la puissance fournie. Si le réseau E.D.F. tombe en panne, le délestage doit intéresser les consommateurs qui utilisent ensemble une puissance de 10 MW. Le délestage peut donc concerner les consommateurs PU1 et PU2; il doit être effectué très rapidement après l'apparition du défaut sur le réseau-E.D.F. ainsi qu'il a été expliqué précédemment. L'invention propose un dispositif de délestage agissant de façon quasi instantanée et qui va être à présent décrit en regard des figures 3 et 4. La figure 3 représente deux jeux de barres 7, 8, couplés par un disjoncteur 9 normalement fermé. Les barres 7 et 8 sont alimentées par deux arrivées E.D.F. 10 et 11 et par deux groupes turbo-alternateurs 12, 13. Dans le système représenté, des sectionneurs d'aiRuillage 14, 15 et 16, 17 permettent d'aiguiller à volonté les sources sur l'un ou l'autre des jeux de barres. Sur les arrivées E.D.F. 10 et 11 est branché un générateur de signal courant 18 capable de fournir un signal courant analogique qui varie exactement comme la puissance fournie par le réseau. Le courant analogique alimente un dispositif de délestage 19. Avec référence à la figure 4, le dispositif de délestage comprend autant de canaux que de consommateurs ou de groupes de consommateurs à délester, ce nombre étant de trois sur la figure, PU1 à PU3, mais pouvant naturellement être bien supérieur. Chaque canal comporte un relais ou "vigistat" 21 à seuil réglable par un potentiomètre 21', une mémoire 22, une logique ET 23, une logique OU 24 et un relais de sortie 25. Tous les vigistats sont alimentés par le courant analogique. Un émetteur d'impulsions 26 attaque simultanément toutes les entrées des mémoires 22. L'objet de l'émetteur d'impulsions est d'effacer périodiquement les mémoires de manière qu'après émission de l'impulsion, seules se réarment les mémoires 22 dont les 11vigistats" correspondants sont encore sollicités; ceci permet donc au système de suivre l'évolution de la puissance absorbée au réseau, mais avec un léger retard dont la nécessité est évidente : il importe en effet que lors de la disparition du réseau, on conserve la mémoire de ce qui était absorbé immédiatement avant l'incident. En effet, au moment précis du défaut affectant le réseau national, la puissance appelée devient quelconque. On notera que le délestage s'effectue toujours dans le même ordre, 1, 2, 3, 4. Il est prévu que l'excitation d'un relais de sortie Rn provoque celle du relais R n-1,directement sans passer par sa détection de seuil. Le fonctionnement du dispositif de délestage décrit est le suivant: En fonctionnement normal, lorsque l'installation est importatrice d'énergie, le signal courant analogique sollicite les relais de seuil 21 dont le point de consigne est inférieur ou égal à la valeur du signal. La détection du dépassement d'un seuil est introduite dans les mémoires 22, qui reçoivent périodiquement les impulsions émises par le générateur 26, comme décrit précédemment; celui-ci scrute périodiquement les différentes mémoires. Lors d'une impulsion, deux cas peuvent se produire; a) le dépassement de seuil continue à être détecté; la mémoire reste alors dans son état initial armé, ce qui signifie que la puissance importée de l'S.D.F. est inchangée ou en augmentation; b) le dépassement de seuil a disparu; la mémoire est alors effacée, ce qui indique que la puissance importée est en diminution. Lors d'un incident affectant le réseau national, une informa tion est émise qui à l'effet, d'une part, d'empêcher le fonctionnement de l'émetteur d'impulsions 26 et, d'autre part, de solliciter la deuxième entrée de logique ET 23. La coIncidence d'une mémoire armée 22, d'une part, et du signal d'information défaut réseau national, d'autre part, sur les logiques ET 23 fait que l'ordre de délestage est émis sur les relais de délestage proprement dits 25. L'ensemble des équipements utilisés sur ce dispositif réalisé par les Demanderesses est réalisé à partir de fonctions logiques de base type SILIMOG des Etablissements MERLIN GERIN, à l'exception des relais de seuil "vigistats" de construction SCHtUM3ERGER/COMPP.GNIE DES COMPTEURS. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dans une installation consommatrice d'électricité et alimentée simultanément par le réseau national et par une centrale autonome, un procédé pour réaliser le délestage de la consommation d'électricité, en cas de défaut du réseau national, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à prendre comme image de la puissance appelée au réseau un signal analogique et à alimenter par ledit signal un dispositif de délestage connecté à une pluralité de consommateurs de l'installation et susceptible de commander, lorsque le réseau national est affecté par un incident, la mise hors circuit d'un nombre de consommateurs programmés à l'avance, afin qu'immédiatement après l'apparition du défaut, la nouvelle puissance consommée reste sensiblement égale à la puissance produite par la centrale autonome. 2.- Dispositif de délestage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce qu il comprend un géné- rateur de signal analogique fournEssant un signal représentatif de la puissance appelée au réseau, et un dispositif de délestage attaqué par ledit signal et capable de provoquer, en cas de défaut du réseau, et selon un programme établi à l'avance, le délestage d'un nombre de consommateurs tel que la puissance consommée reste sensiblement égale à la puissance produite. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal est constitué par un courant analogique dont l'intensité est proportionnelle à la puissance prise sur le réseau. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le dispositif de délestage comprend une pluralité de relais à seuil ou "vigistats", alimentés en série par le courant analogique, sensibles chacun à un seuil prédéterminé, et connectés chacun au relais de déclenchement d'un ou plusieurs consommateurs de l'installation, ledit seuil étant choisi pour que, si P1, P2, ..............,., , Pn désignent les puissances consommées par les différents consommateurs de l'installation et I1, I2,... ...., In, les courants analogiques correspondant auxdites puis- sances, lesdites grandeurs étant classées par ordre croissant, le "vigistat" connecté au consommateur de la puissance P1 prépare l'ordre de délestage audit consommateur lorsqu'il sera parcouru par un courant analogique It, le "vigistat" connecté au consommateur de la puissance P2 prépare l'ordre de délestage audit consommateur lorsqu'il sera parcouru par un courant analogique I2, et , d'une façon générale, le "vigistat" connecté au consommateur de la puissance Pn prépare l'ordre de délestage audit consommateur lorsqutil sera parcouru par un courant analogique In, le nombre k de "vigistats" préparant l'ordre de délestage aux consommateurs correspondants étant programmé a l'avance pour la somme P1 + P2 + ........ + Pk soit sensiblement égale à la perte de puissance consécutive à la disparition du réseau. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de canaux reliés à une pluralité de consommateurs, chacun desdits canaux comportant un "vigistat" à seuil réglable par un potentiomètre et dont le seuil affiché est normalement au plus égal à la puissance consommée par le ou les consommateurs correspondants; une mémoire qui s'arme lorsque le courant analogique traversant le "vigistat" est supérieur au seuil affiché, les différentes mémoires étant surveillées périodiquement par un même générateur d'impulsions qui, à chaque émission d'une impulsion, est susceptible soit de maintenir la mémoire dans son état initial armé, ce qui veut dire que la puissance importée du réseau est sans changement ou en augmentation, soit d'effacer la mémoire lorsque la puissance appelée au réseau est en diminution; une logique ET; une logique OU et un relais de sortie donnant l'ordre proprement dit de délestage. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la coRncidence d'une mémoire armée, d'une part, et du signal d'information "défaut réseau national", d'autre part, fait que l'ordre de délestage est effectivement émis. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'émetteur d'impulsions est immédiatement bloqué lorsqu'il y a apparition d'un défaut sur le réseau national.