Brevet FR2418562A1 — publié le 19790921

L'invention concerne un circuit de commutation pour appareils de couplage et de découplage placées auprès de postes d'utilisation d'énergie électrique. Les installations de production, transport et distribution de l'énergie électrique sont dimensionnés en fonction de la puissance maximale nécessaire aux postes d'utilisation. Cette puissance aaxinale est donnée par le diagramme qui ressort des valeurs caractéristiques des postes d'utilisation. On sait qu'un réseau de distribution est d'autant plus écono- mique, du point de vue réalisation, ou fonctionnenent, que sa puissance nominale est plus faible. Des essais ont été faits par conséquent, à plusieurs reprises, dans le but de limiter les pointes de puissance et dans plusieurs pays, on a réalisé et expérimenté à cet effet des appareils de télécommande. Les appareils de télécommande connus jusqu'à présent sont réalisés en se basant sur le principe qu'il est possible d'intro duire dans le réseau de distribution des signaux (du type à i@ im- pulsion) dont la fréquence est différente de celle de la tension Le signal peut tre exploité pour commuter le poste d'un - coipteur de puissance i un autre, ou d'un limiteur à un au tre, selon l'exigence du réseau de distribution. Le poste d'utilisation est ainsi a.ené i absorber soins d'é anergie, selon les pointes de puissance du diagramme. Les installations de télécommande comportent généralement un émetteur de signaux, un récepteur de signaux, et des accessoires (par exemple des filtres destinés à réduire les perturbations dans le réseau de distribution, etc.). Les fréquences employées pour de tels signaux se situent entre 116 et t 000 Hz. Les installations réalisées selon le prince pe sus-mentionné présentent les incovénients suivants 1) des frais très élevés pour leur rdalisation et leur fonctionnement 2) des perturbations dans le réseau de distribution (bruitage dans les transformateurs, etc.); 3) Nécessité d'apporter des changements aux éléments de télécommande dans le cas où le réseau de distribution doit être aodi fié 4) le réseau de distribution doit être pourvu au moins d'un émetteur de signaux à chaque station haute, moyenne ou basse ten- sion ;; 5) En cas de perturbations dans l'émetteur de signaux, aucun des postes d'utilisation dépendant de cet émetteur ne peut être commandé; il s'ensuit dans ce cas que le réseau sera surcharg Une autre solution du problème prévoit l'installation d'ïn commutateur i teiperisation auprès des postes d'utilisation, qui est alimenté par le réseau de distribution, comme le système de commande des installations publiques d'éclairage. Avec ces commutateurs i temporisation les inconvénients susmentionnés sont évités. Mais d'autres inconvénients se présentent, tels que dos frais de fabrication très élevés, la nécessité d'un contrôle périodique du synchronisme dos différents appareils, et les temps de commande ne peuvent être déterminés selon les besoins ( la commande par les commutateurs a lieu selon une temporisation prédéterminée, indépendamment de la charge de pointe du réseau de distribution). L'invention vise par conséquent la réalisation d'un circuit de commutation i installer auprès des postes d'utilisation d'éner gie électrique pour la télécommande d'appareils de couplage et de découplage, dont la réalisation et le fonctionnement soient co nordiques et qui ne causent aucune perturbation dans le réseau de distribution, la télécommande ne nécessitant aucune modification dans le cas où le réseau de distribution doit être modifié, et aucune installation supplémentaire n'étant rendue nécessaire pour son fonctionnenont dans les stations haute, moyenne ou basse ton- sien, et qui, même on cas d'accidents dans le réseau de distribution, assure un fonctionnement fiable, ce circuit de commutation déterminant la puissance admissible pour le poste d'utilisation en fonction de la charge totale de puissance dans le réseau de distribution0 Suivant l'invention, on obtient ce résultat en produisant, au moyen d'un interrupteur principal installé aux stations haute, Moyenne ou basse tension, c'est-à-dire par des ouvertures et des fermetures de colui-ci ayant lieu à des temps prédéterminés et suivant une succesion prédéterminée, un signal destiné à être identifié et transmis successivement par un circuit de commutation, jouant un rôle de récepteur, à un appareil de couplage et de dé- couplage qui coilande un poste d'utilisation d'énergie électrique, ce circuit de commutation colportant essentiellement, les uns b la suite des autres, un élément d'alimentation, un limiteur de tension, un premier élément à temporisation, une première porte ET, un deuxième élément de temporisation, une deuxième porte ET, un amplificateur, et un élément de commande. Suivant l'invention, le circuit do commutation doit identifier et transmetter seulement des signeaux prédéterminés, qui proviennent de l'interrupter principale,et ce,en fonction d'une présence ou absence de tension dans le réseau de distribution; ou du fit que la somme des temps pendant lesquels la tension est pré- sente ou absente dans le réseau de distribution ne dépasse pas un temps prédéterminé et, enfin des temps respectifs de présence et d'absence de tension dans ledit réseau. Suivant l'intention, le liniteur de tension est relise au r4- seau de distribution et doit indiquer si la tension est présente ou absente dans le réseau de distribution. Cette information est transmise au premier élément à temporisation. Celui-ci est préréglé sur un certain temps et doit empêcher que le signal reçu soit transmis dans le cas où le temps total des présences et des absences de tension dans le réseau de distribution dépasse ledit temps prédéterminé. Lorsque cette condition est satisfaite, l'élément à temporisation transmet un signal de consentement à la première porte ET. Cotte porte, qui est aussi reliée au limiteur de tension, reçoit, avec le signal de consentement, aussi un signal du limiteur de tension sur la présence ou absence de tension dans le réseau de distribution et excite ensuite le second élément 9 temporisation. Celui-ci est b son tour pré-réglé de telle sorte que, Si la durée du signal d'entrée est inférieure à un temps prédéterminé, il ne se produit i la sortie aucune variation de signal. Si, par contre, la durée du signal d'entrée est supérieure audit temps prédétermi- né, le signal à la sortie change de niveau logique (de 1 å O ou de o i 1), pour revenir i son niveau initial (1, ou 0, ou vice- versa). Ce dernier signal est successivement transmis à l'entrée de la deuxième porte ET. Si cette porto, qui est en laie temps reliée au limiteur de tension, reçoit la signal do retour relatif à la présence ou à l'absence de la tension et, simultanément, le signal de consentement de la part du deuxième élément à temporisation, cette porte excite un amplificateur qui, à son tour, excite l'élément de commande. Ce dernier transmet enfin le signal à l'appareil de couplage et de découplage qui commande le poste d'utilisation d'énergie électrique. Si des accidents se produisênt le réseau de distribution et si, en conséquence, la tension manque pendant un temps assez long, un élément d'alimentation prévu dans le circuit de commutation assure le fonctionnement de celui-ci. Suivant l'invention, l'élément de couplage et de découplage peut être aussi un appareil susceptible de pré-régler un limiteur de puissance sur des valeurs prédéterminées. Le circuit de commutation suivant l'invention peut être logé dans une boîte de petites dimensions et installé auprès du poste d'utilisation d'énergie électrique. On voit que le circuit de commutation suivant l'invention permet un contrôle fiable de la distribution du courant électrique, c'est-à-dire qu'il agit sur le diagramme de puissance du réseau de distribution de manière à réduire à chaque instant selon les besoins les pointes de charge maximales. On a décrit ci-après une forme de réalisation de circuit de commutation suivant l'invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme illustrant le principe de fonctionnement du circuit de commutation suivant l'invention : - la figure 2 est une vue schématique d'une forme de réalisation du circuit db commutation relié à un appareil de couplage et de découplage, suivant l'invention ; et - la figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement effectif du circuit do commutation représenté & à la figure 2 sui vant les quatre cycles d'ouverture et de fermeture de la figure 1. Sur la figure 1 sont portées en ordonnées les valeurs suivantes : - (L) relatif i un appareil de couplage et de découplage, res- pectivement au niveau logique 1 (par exemple à 1,5 kW) et au niveau ligique O (par exemple à 3 kW). - (t), relatif à un premier élément à temporisation qui iden tifie le signal qui lui parvient, en indiquant par -t1i, le temps d'attente pour le couplage -t2i, le temps dans lequel le signal V doit parvenir du réseau de distribution t -t1d, le temps d'attente pour le découplage ; -t2d, le temps dans lequel le signal V doit parvenir du réseau de distribution, respectivement au niveau logique i (position de re pos de l'élément à temporisation) 0 = (position d'une commande possible de l'élément à temporisation ) ;; - (i), relatif à un second élément à temporisation qui doit empêcher que le signal reçu soit transmis lorsque la somite d'un certain nombre de cycles d'ouvertures et de fermetures, c'est-à- dire d'un certain nombre de temps pendant lesquels la tension Y est présente ou absente dans le réseau de distribution, dépasse un temps prédéterminé, à savoir les niveaux logiques respectifs suivants 1 = position de repos de l'élément * temporisation ;; O = position d'une commande possible de l'élément à temporisation - (V), relatif à un limiteur de tension qui signale dans les positions logiques respectives t et o la présence ou l'absence de tension dans le réseau de distribution. Sur la figure 1, sont représentés en abscisses quatre cycles d'ouverture et de fermeture, i savoir: 1. Cycle O (L'appareil de couplage et découplage n'est pas relié au circuit) Lorsque la tension manque dans le réseau de distribution, en raison d'accidents ou par suite d'interventions directes, la tension reste nulle pendant un temps tV0 + tti +t2i, avec les effets suivants t a) - la tension étant nulle, le signal V est commuté de la position logique t à la position logique 0 ; b) - le second élément à temporisation, dont l'état est indiqué par i, est commuté immédiatement sur la position 0 (possibi- lité de commande) ; c) - le premier élément à temporisation, dont l'état est indiqué par t, démarre avec un retard t1i prédéterminé, passe succes sivement sur la position 0 et maintient cette position pen dant le temps t2i. Pendant ce temps, aucun signal V ne parvient du réseau de distribution, de sorte que l'appareil de couplage et découplage, dont l'état est indiqué par L, n'est pas relié au circuit. 2. Cycle i (L'appareil de couplage et découplage est relié au circuit) L'appareil de couplage et découplage est relié au circuit pour la valeur (par exemple 1,5 kW) qui correspond au niveau logique 1. On remarque tout d'abord les mêmes effets suivant a)- et b)-. Successivement, le premier élément à temporisation reçoit pendant le temps t2i un signal V du réseau de distribution, de sorte que l'ap- pareil de couplage et découplage est commuté du niveau O au niveau 1 (par exemple de 3 à 1,5 kW). Simultanément, le premier élément à temporisation est pré-réglé sur les valeurs tid et t2d pour le couplage suivant. 3. Cycle d (L'appareil de couplage et découplage est dégagé du circuit) Le cycle se déroule comme le cycle 5. Attendu que les temps tid et t2d diffèrent des temps t1i et t2i, l'appareil de couplage et découplage retourne au niveau logique 0 (par exemple 3 kW) Le premier élément à temporisation est simultanément pré-réglé sur les temps t1i et t2i pour le couplage suivant. 4. Cycle O (L'appareil de couplage et découplage n'est par relié au circuit) Dans ce cycle, la tension Y manque pendant un temps tV0 Dans ce cas, seulement le deuxième élément à temporisation démarre; attendu que le signal Y parvient du réseau de distribution avant que le temps tli ne soit passé, le premier élément à temporisation ne transmet aucun signal. qui Les quatre cycles/viennent d'être décrits se rapportent donc au principe de fonctionnement du circuit de commutation. On décrit maintenant le fonctionnement effectif du circuit re présenté sur la figure 2 en suivant les quatre cycles représentés sur la figure i. On a représenté en ordonnées les niveaux logiques 1, 0, occu pés par les éléments du circuit. En abscisses on a représenté les quatre cycles 0, i,d,0. Cycle O (L'appareil 7 n'est pas relié au circuit) i. La tension manque, le signal V est en position 0. 2. Le limiteur de tension 8 se place immédiatement en position 1 et maintient cette position pendant tout le temps d'absence de tension. 3. L'élément temporisé 1 démarre, se place en position 1, maintient cette position pendant un temps prédéterminé et retourne ensuite en position O. 4. La porte ET 2 se place en position i, maintient cette position pendant un temps prédéterminé et retourneensuite en position 0. 5. L'élément à temporisation 3 démarre avec le retard prédéterminé, se place en position i, maintient cette position pendant un temps prédéterminé et retourne ensuite en position 0. 6. Les éléments 4, 5, 6 et 7 ne sont pas sollicités, puisque le signal Y ne parvient pas dans le temps pendant lequel l'élément 3 se trouve encore en position 1. Cycle i (L'appareil 7 est relié au circuit) Ce cycle se déroule comme le cycle 0) jusqu'au point 5). A partir de ce moment, les effets suivants se produisent 6. Le signal V parvient dans le temps pendant lequel l'élément à temporisation 3 se trouve encore en position 1. 7. La porte BT 4 se place en position i et maintient cette posi- tion pendant un temps prédéterminé. 8. Le même effet se produit dans l'amplificateur 5. 9. L'élément de commande 6 se place en position 1 (de commande) et maintient cette position jusqu'au découplage suivant. 10.L'appareil de couplage et de découplage 7 est commuté sur la position 1 et maintient cette position jusqu'à la commutation suivante. 11.Einfin, les temps de commande des deux éléments à temporisation i et 3 sont pré-réglés pour le cycle suivant. Cycle d (L'appareil 7 est coupé du circuit) Ce cycle se déroule comme le cycle i. Toutefois, les temps de commande des deux éléments à temporisation 1 et 3 différant entre eux, l'élément de commande 6 agit de manière i se placer et à pla- cer l'appareil 7 en position O. Cet élément 6 pré-régle en maie temps les temps des deux éléments i et 3 pour le couplage suivant. Cycle O (L'appareil 7 n'est pas relié au circuit) La tension manque dans le réseau de distribution pendant un temps inférieur au temps d'attente de l'élément 3. Par conséquent, seuls les éléments 8, i et 2 sont sollicités, puisqu le signal V retourne à la position O avant que l'élément 3 ait été commuté de la position O i la position 1. Dans le cas où les appareils 7 de plusieurs postes d'utilisation sont groupés en un endroit commun, l'invention prévoit qu'un seul circuit de commutation commande tous les appareils 7 en lame temps, c'est-à-dire il est prévu un seul récepteur de signaux télécommandés pour l'ensemble de ces appareils 7. Afin de signaler au poste d'utilisation d'énergie électrique si, à un certain moment, la possibilité d'absorption de puissance a été limitée, il est prévu, suivant l'invention, à côté du circuit qui a été décrit, un deuxième circuit tout à fait identique. Celuici est relié à deux lampes, par exemple de couleurs différentes, chacune desquelles est allumée selon la puissance (Position 1 ou 0) qui, à cet instant, est disponible pour le poste d'utilisation. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Circuit de commutation pour la télécommande d'appareils de couplage et de découplage placés auprès de poste d'utilisation d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte un interrupteur principal installé dans les stations haute, moyenne et basse tension, et agencé pour produire des ouvertures et fermatures du réseau, à des temps prédéterminés, celles-ci fournissant du signaux destinés L être identifiés et transmis ensuite par un circuit de commutation, jouant le rôle de récepteur, à un appareil de couplage et de découplage qui commande le poste d'uti- lisation d'énergie électrique, ce circuit de commutation comportant essentiellement i la suite les uns des autres : un élément d'alimentation (9), un limiteur de tension (8), un premier élément à temporisation (1), une première porte ET (2), un deuxième élément à temporisation (3), une deuxième porte ET (4), un amplifi capteur (5) et un élément de commande (6). 2.- Circuit de commutation suivant la revendication i, dans lequel seuls des signaux télécommandés prédéterminés produits par l'interrupteur principal sont identifiés et transmis, et ce, on fonction:d'une présence ou absence de tension dans le réseau de distribution; du fait que la somme des temps pendant lesquels la tension est présente ou absente dans le réseau de distribution ne dépasse pas un temps prédéterminé; et des temps respectifs de pré sente et d'absence de tension dans ledit réseau de distribution. 3.- Circuit de commutation suivant la revendication i, dans lequel le signal télécommandé reçu est produit par un interrupteur principal placé aux stations haute, moyenne et baise tension, sous forme d'ouvertures et de fermetures successives prédéterminées dudit interrupteur, cette succession ayant lieu dans un temps pr- déterminé. 4.- Circuit de commutation suivant la revendication 3, dans lequel l'émission des signaux a lieu suivant un ou plusieurs cycles. 5.- Circuit de commutation suivant la revendication 4, dans lequel la succession des cycles produite par l'interrupteur principal peut pré-régler i des valeurs différentes un ou plusieurs limiteurs de puissance reliés aux postes d'utilisation de l'énergie électrique. 6.- Circuit de commutation suivant l'une des revendications i i 5, dans lequel, lorsque la tension manque dans le réseau de distribution à cause de dégâts, un alimentateur (9) assure toujours le fonctionnement du circuit, 7.- Circuit de commutation suivant l1 une des revendications 1 à 6, auquel est associé un deuxième circuit identique, ce dernier étant relié à deux lampes, préférablement de couleurs dtff4- rentes, chacune desquelles s'allumant selon la puissance (position i ou 0), disponible au poste d'utilisation.