Brevet FR2476850A1 — publié le 19810828

La présente invention concerne de manière générale un appareil permettant dtenregistrer des signaux et, en particulier, un appareil permettant d'enregistrer ou d'in- diquer une perturbation se produisant sur une source d9é lectricité alternative. I1 est souvent nécessaire d'enregistrer une pertur- bation qui se produit dans une source de courant alterna- tive telle qu'un réseau de distribution électrique ou une source de fréquence de ligne. Des utilisateurs importants de tels appareils sont les compagnies d'exploitatioa de l'électricité qui utilisent un appareil de ce type poeur contr8ler à la fois la production et la distribution du courant électrique du réseau. Un tel appareil trouve égale- ment une application en liaison avec des utilisateurs d'équipement électriques qui ont besoin de savoir s'il a existé une perturbation du réseau pouvant avoir affecté le fonctionnement de l'équipement de façon à peuvoir effectuer toute action appropriée pour corriger ou rép6ter le fonc- tionnement de ltequipemento Des exemples typiques de tels appareils consistent dans le contr8le de 1salimentation en courant alternatif, entre autres, vers des ordinateurs, des systèmes de commande et/ou de contr1le, des installati ns de télécommunicatiens et des installations médicales ainsi que des installations d'essais de destruction à long terme et des installations analogues. Une façon de contr8ler une telle source de courant alternative oonsisterait à enregistrer de manière continue les courants et/ou les tensions de ligne, en fonction du temps, par exemple sur un enregistreur à graphique, mais une telle façon de procéder serait assurément très dispen dieuse dans l'utilisation des moyens deenregistrement ainci qu'en temps à cause de la nécessit pour lfenrmatio re- gistrée d'être vérifiée de manmière à être s&r qu'un défaut ou une perturbation s'est bien prcduiteO Un appareil de type connu met en 3oeuvre une mémoire à tambours magnétiques dans laquelle des sinau= sont ame- nés vers des ttes d'enregistrement an contact avec un tambour revêtu d'oxyde ferreux et qui tourne de manière continue. Si un défaut se produit, un papier d'enregis- trement commence à se déplacer et des signaux provenant des têtes de lecture alimentent des galvanomètres à cadres mobiles. Les signaux produits sur les tambours sont effacés avant d'atteindre les têtes d'enregistrement. Ce dispositif est limité en largeur de bandes, il est bruyant (bruit électrique) et il est coûteux. Un autre procédé connu utilise un registre à déca- lage numérique pour produire un retard dans le signal de perturbation. En bref, un tel appareil fonctionne de la manière suivante. le) Des signaux sont conditionnés par des modules de conditionnement approprif. Des discriminateurs placés dans ce module sont réglés pour qu'en cas de défaut ou de perturbation le dispositif d'enregistrement soit commuté par la logique de commande. Les signaux et les ordres de commutation peuvent être, le cas échéant, fournis par le client. 20) Les signaux sont reliés par l'intermédiaire de filtres passe-bas à un multiplexeur qui échantillonne cha- que signal d'entrée à son tour. ) Le signal de sortie du multiplexeur est appliqué à un ensemble d'échantillonnage et de maintien, lequel re- tient la valeur momentanée du signal et ensuite, par l'in- termédiaire d'un convertisseur analogique-numérique, le transforme en un mot à huit éléments d'information ou bits. 4 ) Le signal de sortie du convertisseur analogique- numérique est alors appliqué à un registre à décalage numé- rique qui est soumis à une horloge de même cadence que la fréquence d'échantillonnage de manière à déplacer l'infor- mation à travers le registre. ) Le retard introduit dépend de la capacité du registre à décalage et de la fréquence de l'horloge d'échan- tillonnage. ) Le signal de sortie du registre à décalage est alors appliqué à un convertisseur numérique-analogique. ) Les signaux multiplexés sont décodés en synchro- nisme avec le multiplexeur d'entrée. 8e) Les signaux décodés sont alors appliqués à un filtre passe-bas de manière à recomposer le signal d'ori- gine. La largeur de bande type d'un tel système pour un seul canal échantillonné de manière continue est de 2 kilo- hertz. Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser plus de deux canaux, la largeur-de bande est réduite en proportion du nombre de canaux et, par exemple, un système à quatre ca- naux présente une largeur de bande idéale de 500 hertz chacun. Les filtres d'entrée et de sortie doivent alors être modifiés pour tenir compte des nouvelles largeurs de bande. Du fait de la complexité de ce dispositif, celui-ci est relativement coûteux. De plus, de manière à augmenter la largeur de bande du système, il est nécessaire d'utili- ser un registre à décalage beaucoup plus important. De même, étant donné qu'il n'existe aucune isolation canal à canal après le filtre d'entrée et avant le filtre de sor- tue, il est difficile de supprimer des problèmes de modes communs. Il est, par conséquent, souhaitable d'avoir à sa disposition un dispositif qui enregistre une perturbation sur un signal électrique alternatif et qui est moins coû- teux et moins complexe que les systèmes connus jusqu'à présent. La présente invention concerne ainsi un appareil permettant d'indiquer ou d'enregistrer des perturbations produites sur une source de courant alternatif. Conformément à l'invention, le dispositif permettant d'enregistrer une perturbation produite sur un signal élec- trique alternatif comprend des moyens permettant de détec- ter une perturbation produite sur le signal électrique al- ternatif et qui fournit un signal de commande en réponse à l'apparition de la perturbation, un premier filtre permet- tant de filtrer le signal électrique alternatif et qui produit un signal électrique filtré, un moyen à retard analogique permettant de retarder le signal électrique - filtré et qui produit un signal retardé, un second filtre permettant de filtrer le signal retardé et de fournir, ainsi, un signal de sortie, et des moyens d'enregistre- ment permettant d'enregistrer le signal de sortie pendant - une période de temps prédéterminée lors de l'apparition du signal de commande. On prévoit, de préférence, des moyens permettant d'échantillonner chaque signal à une fréquence prédéter- minée, ainsi que des moyens permettant d'isoler le signal d'échantillonnage pour tout canal de signaux par rapport à chacun des autres canaux de signaux à contr8ler. Le dis- positif enregistreur peut présenter plusieurs entrées d'enregistrement. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent, d'ailleurs, de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au des- sin annexé. La figure unique montre un schéma synoptique d'une forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention. A la fig. 1, on a représenté un appareil 10 permet- tant d'enregistrer une perturbation produite sur un signal électrique d'entrée. L'appareil 10 comprend un circuit de détection de défauts 12 qui est également appelé détecteur de défauts. Des circuits, tels que des descriminateurs, sont bien connus dans la technique et peuvent être utilisés pour le circuit de détection de défautl12. Le circuit 12 est prévu pour détecter une perturbation produite sur un signal électrique alternatif appliqué sur une borne d'entrée 12a et pour fournir un signal de commande à une borne l2b. Le signal de commande correspondant est appliqué à une borne d'entrée 13a pour mettre en fonctionnement un enre- gistreur 14. L'enregistreur 14 peut être un enregistreur à faisceau lumineux multicanaux présentant une réponse appropriée en fréquence et, par exemple, un BHIL 5000 MEMOGRAPH fabriqué par la société Bell & Howell Limited, Basingstoke (Angleterre). On peut également utiliser d'au- tres dispositifs d'eenregistrement appropriés. Le circuit 12 peut être monté pour fournir le signal de commande pendant une période de temps prédéterminée de manière à maintenir ainsi l'enregistreur 15 dans un état d'enregistrement. Le circuit 12 peut également être monté pour fournir un signal de courte durée tel qu'une impul- sion, en tant que signal de commandeo Dans un tel cas, l'enregistreur 14 serait tel que, lorsqu'une impulsion est appliquée à la borne d'entrée 13a, l'enregistreur 14 se met à enregistrer pendant une période de temps prdé- terminée0 Le circuit de détection de défauts 12 fournit éga- lement un signal sur une berne 12c. Le signal appliqué correspond au signal alternatif à contrôler et il est con- ditionné do manière appropriée par le circuit de détcti-on de défauts 12 pour 8tre traité par le reste de!9appareil 10.o Le signal sur la bore 12o est couplé un filtre de phase linéaire passe-bas 15 qui est prrréglé pour présenter une largeur de bande particulière. Dans la forme de réali- sation préférée de lVinvention, le filtre 15 est un filtre de phase linéaire à six p$les présentant une largeur de bande allant du courant continu à 15OO Herto Le but prin- cipal du filtre 15 est deéliminer des erreurs denounems dans la technique 1aliasing errers", qui sont inhéremtes à tout système d echantilonnage et qui se produisent daeRs des signaux échantilloés lorsque le signal cosprend une frrquence proehe mais non n phase avec la cadence deu chantillonúagGo Un battement oe prodeuit alors, qui intre duit un signal parasite. De mani&re exolu:re de telles erreurs, le signal d entre doit, par conséquent, tre filtré en bande passante de manière à exclure les fréque-n ces proches de la cadence deéchantillonnage. Le signal de sortie du filtre 15 est appliqué à une ligne A retard analogique 16 qui est échantillone 24768.50 périodiquement par un générateur d'impulsions 18 à horloge logique transistorisée TTL à onde carrée. La sortie de la ligne à retard analogique 16 est appliquéeà un filtre passe-bas à six pôles 20 qui présente une largeur de bande allant du courant continu à 1000 Hertz. Le filtre 20 agit pour éliminer par filtrage les composantes de hautes fré- quences ajoutées par l'opération d'échantillonnage de ma- nière à recomposer le signal électrique. Le signal de sor- tie du filtre 20 est alors amplifié par un amplificateur d'excitation 24. Le signal de sortie est alors couplé à partir de la sortie de l'amplificateur 24 à une entrée 14a de l'enregistreur 14. Un RETICON S A D 4096, qui est une ligne à retard audio à n canaux pour tous usages, dénommé dans la techni- que dispositif "bucket brigade device" (B B D) et qui est utilisé dans des systèmes audio pour des effets de réver- bération, des effets de son, des commandes de variation d'intensité sonore, notamment, pour ftre employé pour la ligne à retard analogique 16. On rappelle à ce sujet qu'un dispositif E B D est un dispositif comprenant un certain nombre de condensateurs reliés par une série de commutateurs de sorte que les char- ges sont transférées par commutation d'un condensateur au suivant. D'autres lignes à retard appropriées peuvent être utilisées et on peut employer, par exemple, un dispositif dénommé dans la technique "chargecoupled device" (C C D) ou tout autre dispositif assurant un retard analogique vrai à la place d'un simple registre à décalage numérique qui nécessite tout d'abord un convertisseur d'entrée analo- gique-numérique et un convertisseur de sortie numérique- analogique. On rappelle à ce sujet qu'un dispositif C C D est un dispositif de transfert de charge qui comprend en géné- ral un réseau de condensateurs reliés entre eux pour que les charges puissent se déplacer, d'une manière contr8lée, à travers le substrat des semiconducteurs. On sait qu'un 24?685Q. dispositif C C D est équivalent à un registre à décalage numérique tout en étant d'utilisation plus simple. Des signaux supplémentaires peuvent être contr8lés et enregistrés par l'utilisation d'un circuit (non repré- senté) identique au précédent, appelé "circuit double" dans ce qui suit et comprenant le capteur de défauts 12, les filtres passe-bas 15 et 20, la ligne à retard analo- gique 16 et l'amplificateur 24. Le signal de sortie de l'amplificateur 24 de chaque circuit double peut être le cas échéant appliqué à l'une quelconque des entrées non utilisées 14b, 14c, l4d, 14e, 14f ou 14& de l'enregis- treur 14. Le signal de commande de chaque circuit double peut être appliqué à partir de la borne 12b du circuit double à des bornes d'entrée supplémentaires utilisées pour déclencher l'enregistreur 14. Seules deux bornes d'entrée supplémentaires 13b et 13c sont représentées au dessin. De manière à permettre une synchronisation de cha- que canal, le générateur d'onde carrée 18 présente une sortie supplémentaire qui est appliquée à un coupleur opti- que 22. Le coupleur optique 22 assure une isolation entre le générateur d'onde carrée 18 et une ligne à retard ana- logique d'un circuit double. Des coupleurs optiques supplé- mentaires peuvent être utilisés pour fournir un signal d'horloge, provenant du générateur d'onde carrée 18, à des lignes à retard analogiques supplémentaires employées dans des circuits doubles. Une application type d'un système à sept canaux serait le contr8le d'une source triphasée comprenant le conducteur neutre. Les canaux d'entrée 14 (a) à, 14 (g) représentés au dessin pourraient Stre utilisés dans cette application. De manière à fournir une isolation encore plus grande entre les circuits doubles, on pourrait utili- ser des convertisseurs courant continu - courant continu de manière à fournir de l'énergie électrique à chaque cir- cuit double. De manière plus détaillée, le retard TD de la ligne à retard analogique 16, qu'elle soit un dispositif de type BBD ou un dispositif de type CCD est fonction de la fréquence d'échantillonnage FC selon la relation: - TD = (nombre d'échantillons/FC). L'enregistreur BHL 5000 dont il a été question pré- cédemment utilise une lampe à iodure de tungstène en liai- son avec un papier photosensible mobile de manière à enre- gistrer des données ou des signaux. En utilisant les carac- téristiques de l'enregistreur BHL 5000 à titre d'exemple, le retard TD nécessaire pour enregistrer un signal élec- trique contr8lé pendant, avant et après l'apparition d'une perturbation est fonction: a) du temps de démarrage de la lampe à iodure de tungstène, c'est-à-dire environ 150 millisecondes; b) du temps d'accélération du transport du papier à la vitesse approchée, à savoir 150 millisecondes; c) la durée de l'enregistrement (300 millisecondes dans l'exemple en question) avant la perturbation (défaut). Etant donné que les durées a) et b) sont simulta- nées, le retard total nécessaire est d'environ 450 milli- secondes. A titre d'exemple, la ligne A retard mentionnée précédemment, à savoir le RETICON SAD - 4096 tiendra compte de 2048 échantillons. En récrivant la relation précédente en tant que: FC =(nombre d'échantillons/TD), on voit que pour un retard de 450 millisecondes avec un dispositif à retard de 2048 échantillons, la fréquence d'échantillonnage, FC = (2048/0,450 secondes) = 4551,1 Hertz. En utilisant une fréquence d'échantillonnage de 4000 Hertz, le retard TD = 512 millisecondes, ce qui a pour résultat un enregistrement à environ 362 millisecondes avant l'apparition de la perturbation. Bien qu'ils soient retardés de 512 millisecondes, les signaux électriques qui passent par la ligne analogi- que 16 conservent leur valeur analogique. Le signal de sortie de la ligne à retard analogique 16 présente une forme d'onde en escalier commuté. Le signal à forme d'onde en escalier commuté est recomposé par le filtre à phase linéaire passe-bas à six p8les 20 et relié à ltenregis- treur 14 par l'intermédiaire d'un amplificateur d'exci- tation 24. Comme on le voit plus haut, la période de temps pendant laquelle l'enregistreur 14 enregistre, apres l'apparition d'une perturbation, peut Stre choisie à l'avance. De manière à obtenir une information concernant la séquence, le moment et le jour de perturbations quelcon- ques enregistrées par leappareil 10, une horloge non re- présentée peut être reliée à une entrée non utilisée de l'enregistreur 14 de telle manière qu'à chaque fois que celui-ci est actionné l'un des canaux d'entrée de l'enre- gistreur enregistre l'information désiréeo Des horloges de ce type sont bien connues dans la technique et une hor- loge quelconque de type approprié peut être utilisée. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réali- sation représenté et décrit en détail car diverses modîfi- cations peuvent y Atre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Appareil permettant d'enregistrer une pertur- bation se produisant sur un signal électrique alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (12) permet- tant de détecter une perturbation produite sur le signal électrique alternatif, ces moyens étant prévus pour four- nir un signal de commande en réponse à l'apparition d'une perturbation, un premier filtre (15) permettant de filtrer le signal électrique alternatif, un dispositif à retard analogique (16) permettant de retarder le signal électri- que filtré, un second filtre (20) prévu pour filtrer le signal retardé et fournir ainsi un signal de sortie, et des moyens d'enregistrement (14) prévus pour enregistrer le signal de sortie pendant une période de temps prédéter- minée lors de l'apparition du signal de commande. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (12) permettant de détecter une per- turbation produite sur le signal électrique alternatif sont prévus pour fournir, en tant que signal de commande, un signal de déclenchement de durée prédéterminée, et en ce que les moyens d'enregistrement (14) sont prévus pour enregistrer le signal de sortie en réponse à l'existence du signal de déclenchement. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend supplémentairement une horloge (18) présentant sa sortie reliée au dispositif à retard analogique (16) et prévue pour commander le temps de retard du dispositif à retard analogique. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'horloge comprend un générateur (18) de signaux carrés. - Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier filtre (15) est un filtre passe-bas. 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif à retard analogique (16) comprend une ligne à retard de type BBD. il 7 - Appareil selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que le dispositif à retard analogi- que (16) comprend un dispositif de type CCD. 8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le second filtre (22) est un filtre passe-bas. 9 - Appareil selon l'une des revendications 5 et 8, caractérisé en ce que le ou chaque filtre passe-bas (15, 20) présente une fréquence de coupure inférieure à la moitié de la fréquence de l'horloge.