Brevet FR2254137A1 — publié le 19750704

a présence invention se rapporte à un détecteur de défaut pour la commande d'un interrupteur aérien, et elle concerne plus précisément un dispositif provoquant, en cas de défaut, l'ouver- ture autonatique d'un interrupteur aérien placé sur une ligne de distribution d'énergie électrique à moyenne tension, dans le but d'isoler automatiquement une portion du réseau sur lequel s'est produit le défaut. De manière connue, cette ouverture automatique s'effectue avec un certain retard, à un instant où le disjoncteur de toute est ouvert, donc en l'absence de courant sur la ligne. Les dispositifs existants fonctionnent soit avec l'energie fournie par le défaut lui-m8me à l'instant où celui-ci a lieu, soit avec l'énergie fournie par des piles électriques. La réalisation des dispositifs utilisant l'énergie fournie par le défaut est très délicate en raison de la faible énergie disponible, et lors des contrôles il est nécessalre de mettre en oeuvre un appareillage séparé susceptible de fournir cette énergie. Les dispositifs utilisant des piles ne présentent pas cet inconvénient, mais les piles doivent être changées périodiquement ce qui est une sujétion d'entretien. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs actuels. A cet effet, le détecteur de défaut selon l'invention comprend, en combinaison, (a) un circuit de détection proprement dite des défauts, alimenté en énergie uniquement par le courant défaut circulant dans la ligne- grâce à des tores de transfor mation disposés sur chaque phase, (b) un circuit de mise en forme des impulsions délivrées en cas de défaut par le circuit de détection, (c) un circuit de commande du déclenchement et (d) un dispositif de test incorporé, le circuit de détection délivrant, en l'absence de défaut, un courant redressé qui charge une batterie-tampon alimentant en énergie les autres parties du dispositif. La mise en oeuvre d'une batterie-tampon résout toutes les difficulté inhérentes aux dispositifs n'utilisant que l'énergie du défaut et aux dispositifs alimentés par des piles. En particulier, cette batterie ne nécessite aucune intervention pendant la durée de vie du dispositif, et elle permet d'incorpo rer à l'ense5cle un dispositif de test. L'utilisation de la batterie-tampon est rendue possible par l'emploi de circuits logiques du type MOS, à consommation très faible. De plus, le dispositif selon l'invention constitue un automatisme relative- ment simple, donc de pri- limité, et fiable puisque ses composants sont tous statiques. Dans une forme préférée d'exécution, le circuit de détection proprement dite des défauts, alimenté en énergie uniquement par le courant de défaut, comprend notamment (a) des résistances parcourues par les courants alternatifs induits dans les enrou lements secondaires, couplés en étoile, des tores de transforma- tion, (b) un pont de diodes alimentant en courant redressé le restant du dispositif, (c4 un ensemble de détecteurs à seuil auxquels sont appliquées les alternances positives des tensions apparaissant aux bornes des résistances précitées et (d) un circuit de démodulation alimenté pàr les sorties regroupées des détecteurs à seuil, et apte à délivrer en cas de défaut une impulsion qui est l'enveloppe des impulsions élémentaires correspondant aux alternances positives aux bornes d'une ou de plusieurs des résistances précitées. Suivant une forme particulière de réalisation, le circuit de mise en forme des impulsions délivrées en cas de défaut par le circuit de détection comprend des moyens aptes à éliminer les impulsions de courte durée, des moyens aptes à ne conpt-er que pour une impulsion deux impulsions séparées par un faible intervalle de temps, et des moyens aptes à mémoriser pendant un certain laps de tenps les impulsions ayant été retenues. Ces moyens de mise en forme et de sélection des impulsions comprennent notamment des circuits monostables redéclenchables et des circuits de retard. Ils doivent être définis en relation avec les caractéristiques du disjoncteur de tette de ligne. Avantageusement, le circuit de commande du déclenchenent provoquant le déclenchement à la seconde impulsion se présentant au cours du temps de mémorisation d'une première impulsion, comporte unedispositif de sécurité apte à interdire le déclenche- ment s'il subsiste un courant dans la ligne au moment où cette seconde impulsion est prise en compte.En effet, l'ouverture automatique de l1interrupteur ne doit se produire qu'en l'absence de courant sur la ligne Enfin, suivant une dernière caractéristique de l'invention, le dispositif de test incorporé comprend un bouton-poussoir permettant d'envoyer la tension de la batterie-tampon simultanément à l'entrée de l'un des détecteurs à seuil, au dispositif de sécurité précité et au circuit d'alimentation de la bobine du déclencheur, après action sur un interrupteur permettant d'éliminer certaines parties du circuit et de mettre en service un certain nombre de voyants de contrôle. On peut ainsi contrôler de maniere simple l'ensemble de l'automatisme, même si celui-ci est en service.Ainsi un voyant est par exemple disposé à la sortie du circuit de détection, un autre voyant est disposé à la sortie des moyens de mémorisation, et un dernier voyant est couplé à la place de la bobine du déclencheur. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme particulière d'exécution de ce détecteur de défaut pour la commande d'un interrupteur aérien. L'unique figure de ce dessin represente l'ensemble du dispositif, sous la forme d'un schéma électrique dans lequel interviennent des composants classiques. le circuit électrique en question comporte quatre sous-ensembles correspondant à ses principales fonctions, qui sont : (a) la détection proprement dite des défauts, (b) la mise en forme des impulsions de défaut, (c) la commande du déclenchement, et enfin (d) le contrôle de l'automatisme. La détection des défauts est assurée par des tores de mesure T1, T2 et v3 traversés par les trois phases I, II et III de la ligne L à protégera Ces tores magnétiques jouant le rôle de transformateurs de courant portent des enroulements secondaires couplés en étoile. Les courants alternatifs induits dans ces enroulements alimentent des résistances R1, 22, 23 correspondant à chacune des phases de la ligne, puis sont redressés par un pont de diodes P. Une quatrième résistance R4 relie le point neutre N aux différentes phases, et est également reliée au pont de diodes P, de manière à pouvoir intervenir en cas de courant entre phase et terre. La tension triphasée redressée par le pont P est limitée à une valeur déterminée par deux diodes Zener DZ1 et DZ2. Cette tension alimente trois détecteurs à seuil S1, 2, o3 auxquels sont appliquées respectivement es alternances positives des tensions apparaissant aux bornes des résistances 21, 2, R4. Plus précisément, ces alternances positives sont ranenées à des valeurs convenables par des diviseurs de tension à résistances DT1, DT2, DT3, avant d'être dirigées vers les détecteurs S1, S2, S3. Il est à noter que la tension aux bornes de la résistance R2 n1 alimente aucun détecteur à seuil, mais il n'y a là aucun inconvénient, car tout défaut sur la phase II aura obligatoirement une répercussion sur les courants parcourant les résistances R1, R3 et R4 auxquelles sont associés les détecteurs S1, S2, S3. les sorties des trois détecteurs à seuil SI, 52, 53 sont regroupées, et cette sortie commune alimente un circuit de démodulation comprenant une diode PI, une résistance R5 et un condensateur C1. Ainsi, lors de l'aPparition d'un défaut sur la ligne 4, les informations en sortie des détecteurs S1, 52, 53 sont transformées par ce circuit de démodulation D1, R5, C1 en une impulsion qui est l'enveloppe des impulsions élémentaires correspondant aux demi-alternances positives aux bornes d'une ou de plusieurs des résistances Ri, R2, R4. Cette impulsion enveloppe, dont la présence correspond à l'existence d'un défaut à l'instant considéré, est envoyée d'une part à l'entrée d'un amplificateur A qui alimente un voyant V1 s'allumant donc à chaque défaut, et d'autre part à l'entrée du circuit de mise en forme des impulsions de défaut. I1 est à noter que toute la section décrite précédemment, et correspondant à la détection des défauts, n'est alimentée que par le défaut, En effet, elle ne doit fonctionner que iors de la présence d'un défaut, grâce aux tensions alternatives induites par les tores T1, 2, T3. Aussi, cette partie de circuit est isolée du restant du circuit, et en particulier d'une batterie- tampon B qu l'alimente, par une diode D2. Dans le cas normal où la ligne 4 est sous tension et où il y circule un courant, les tores T1, T2, 3 associés au pont de diodes P délivrent un courant redressé qui recharge, à travers la diode D2 et une résistance 26, la batterie-tampon B. En effet, en l'absence de défaut, la consommation du circuit de détection des défauts est très faible et permet cette recharge. Le circuit de mise en forme des impulsions de défaut a pour roule d'éliminer les défauts fugitifs, tels- que ceux qui provoquent des impulsions d'une durée inférieure à par exemple 0,24 s ou des impulsions successives -séparées par un court intervalle, par exemple inférieur à 1,5 s. Ge circuit de mise en forme utilise un certain nombre de circuits monostables redéclenchables associés à des circuits de retard. Ainsi un premier "monostable" M1, associé à un circuit de retard 22, C2, élimine les défauts d'une durée inférieure à 0,24 s, tandis qu'un second "monostable". M2 permet de ne compter qu'une seule impulsion pour deux impul- sions séparées par un intervalle de moins de 1,5 s. Finalement, après passage dans un circuit de retard R8, C3, l'impulsion est mémorisée, par exemple durant 45 s, dans un circuit monostable redéclenchable M3. Si une deuxième impulsion se présente pendant ce laps de temps, elle est dirigée vers le circuit de commande du déclenchement par l'intermédiaire d'une porte NAND NI débloquée par le "monostable" ; Le circuit de commande du déclenchement comporte notamment un dispositif de sécurité, apte à interdire le déclenchement s'il subsiste un courant dans la ligne 4 au moment où la seconde impulsion se présente à la sortie de la porte NAND N1. En effet, l'ouverture automatique de l'interrupteur ne doit se produire qu'enl'absence de courant sur la ligne 4. Ce dispositif de sécurité comprend une porte NAND N2 dont une- entrée A1 est commandée par une branche de circuit sur laquelle se trouvent une diode D3 et une résistance R9, et dont l'autre entréé A2 est commandée par la sortie du "monostable" M3. Si un courant subsiste pendant la durée de mémorisation de 45s, l'entrée AI est au niveau 1, ainsi que l'entrée A2, donc la sortie de la porte NAND N2 se trouve au niveau 0, et elle agit sur une porte NAND N3 de manière à empêcher la deuxième impulsion de commander le déclenchement. Dans le cas normal où aucun courant ne circule dans la ligne 4, la porte NAND 113 débloque un thyristor E, ce qui permet la décharge, dans la bobine BD du déclencheur, d'un condensateur C4 chargé par une diode D4, et constituant un accunulateur 4' énergie. I1 est c noter que le niveau à l'entrée AI de la porte NAND N2 peut se trouver à une valeur intermédiaire entre 0 et 1, puisqu'il représente la tension induite par les tores de mesure T1, T2, T3. Toutefois, cette porte N2 n'est en service que si le "monostable" M3 est enclenché, c'est-à-dire pendant une durée de 45 s, ce qui limite sa consommation d'énergie et évite donc toute consommation excessive dans le circuit de comnande du déclenchement. Le dispositif de test incorporé permet le contrôle de l'ensemble du fonctionnement de l'automatisme, même si celui-ci est en service T'entrée en service du dispositif de test est permise par un interrupteur I1 couplé avec deux autres interrup teurs 12 et I3.L'interrupteur Il coupe l'alimentation du circuit de sécurité précédemment décrit, ainsi que la charbe du condensateur C4 ; l'interrupteur I2 met en service un voyant V2 qui indique l'état du "monostable" M3 ; enfin, l'interrupteur I3 alimente un dernier voyant V3 à la place de la bobine de déclenchement BV, puisque le test vise seulement à simuler le déclenchement et non pas à le provoquer réellement. Le test consiste à envoyer, par un bouton-poussoir ES, la tension de la baUterie B simultanément dans le condensateur O4 pour le charger, dans la porte NAND N2 du dispositif de sécurité, et à l'entrée de l'un S3 des détecteurs à seuil, par l'interné- diaire d'une diode 25. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce détecteur de défaut pour la commande d'un interrupteur aérien qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation comportant des moyens équivalents. - REVENDICATIONS 1. - Détecteur de défaut pour la commande d'un interrupteur aérien, destiné à provoquer, en cas de défaut, l'ouverture automatique d'un interrupteur aérien placé sur une ligne de distribution d'énergie électrique à moyenne tension, dans le but d'isoler automatiquement une portion du réseau sur lequel s'est produit le défaut, caractérisé en ce qu'il comprend , en combinaison, (a) un circuit de détection proprement dite des défauts, alimenté en énergie uniquement par le courant de défaut circulant dans la ligne grâce à des tores de transformation disposés sur chaque phase, (b) un circuit de mise en forme des impulsions délivrées encans de défaut par le circuit de détection, (c) un circuit de commande du déclenchement et (d) un dispositif de testincorporé, le circuit de détection délivrant, en l'absence de défaut, un courant redressé qui charge une batterie-tampon alimentant en énergie les autres parties du dispositif. 2. - Détecteur de défaut selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de détection proprement dite des défauts, alimenté en énergie uniquement par le courant de défaut, comprend notamment (a) des résistances parcourues par les courants alternatifs induits dans les enroulements secondaires, couplés en étoile, des tores de transformation, (b) un pont de diodes alimentant en courant redressé le restant du dispositif, (c) un ensemble de détecteurs à seuil auxquels sont appliquées les alternances positives des tensions apparaissant aux bornes des résistances précitées et (d) un circuit de démodulation alimenté par les sorties regroupées des détecteurs à seuil, et apte à délivrer en cas de défaut une impulsion qui est l'envelop- pe des impulsions élémentaires correspondant aux alternances positives aux bornes d'une ou de plusieurs des résistances précitées. 3. - Détecteur de défaut selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de mise en forme des impulsions délivrées en cas de défaut par le circuit de détection comprend des moyens aptes à éliminer les impulsions de courte durée, des moyens aptes à ne compter que pour une inpul- sion deux impulsions séparées par un faible intervalle de temps, et des moyens aptes à mémoriser pendant un certain laps de temps les impulsions ayant été retenues. 4. - Détecteur de défaut selon la revendication 3, caracté risé en ce que le circuit de commande du déclenchement,provoquant le déclenchement à la seconde impulsion se présentant au cours du temps de mémorisation d'une prenière impulsion, comporte un dispositif de sécurité apte à interdire le déclenchenent s'il subsiste un courant dans la ligne au moment où cette seconde impulsion est prise en compte. 5. - - Détecteur de défaut selon 11 ensemble des revendications I à 4, caractérisé en ce que le dispositif de test incorporé comprend un bouton-poussoir permettant d'envoyer la tension dela batterie-tampon simultanément à -l'entrée de l'un des détecteurs à seuil, au dispositif de sécurité précité et au circuit d'alimentation de la bobine du déclencheur, après action sur un interrupteur permettant d'éliminer certaines parties du circuit et de mettre en service un certain nombre de voyants de contrôle, par exemple un voyant disposé à la sortie du circuit de détection, un autre voyant disposé à la sortie des moyens de mémorisation, et un dernier voyant couplé à la place de la bobine du déclencheur.