Brevet FR2538122A1 — publié le 19840622

-1 PERFECTIONNEMENT AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS DE DETERMINATION D'UN PARAMETRE ASSOCIE A UNE LIGNE ELECTRIQUE EN DEFAUT La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer, en un point de mesure d'une ligne de transport d'énergie électrique en défaut, un paramètre de défaut tel que la distance entre le point de mesure et ce défaut ou la direction de ce défaut, consistant: à produire des signaux de mesure instantanés de tension et de courant pour cette ligne, dont la résistance et l'inductance linéiques sont connues; à former, sur le schéma de la loi d'Ohm appliquée à la ligne, des combinaisons de ces signaux avec au moins une grandeur liée à une impédance, dont l'inductance linéique au moins, chaque combinaison utilisant un signal représentatif du courant de défaut; et à donner audit paramètre la valeur pour laquelle un ensemble d'au moins une de ces combinaisons vérifie la loi d'Ohm. Des procédés de ce type et des dispositifs pour leur mise en oeuvre sont connus et quelques exemples en sont donnés dans les brevets Français FR 1 436 596, FR 1 566 425, et dans les brevets américains US 3 369 156, US 3 593 124 et US 4 251 766. Dans les formes les plus classiques de Ces techniques antérieures, la loi d'Ohm est appliquée à la ligne en défaut supposée en antenne, et exclusivement résistive et inductive Il en résulte une équation incorporant les deux inconnues que sont d'une part la résistance du défaut et d'autre -2- part la distance séparant ce défaut du point de mesure et cette Équation est utilisée pour déterminer un ou plusieurs paramètres de défaut. Par exemple, la détermination de la distance du défaut pour une ligne triphasée peut être obtenue en observant la loi d'Ohm pour deux ensembles de signaux de mesure de tension et de courant correspondant à des instants de mesure différents et en assimilant le courant de défaut à un courant proportionnel au courant homopolaire et en phase avec lui. Ces procédés connus, qui donnent des résultats satisfaisants dans des conditions favorables, présentent cependant l'inconvénient de ne rendre compte du courant de défaut que de façon très approchée, en particulier dans le cas de lignes dissymétriques Il en résulte, dans la détermination des paramètres de défaut, des imprécisions qui, dans des conditions défavorables, peuvent devenir gênantes. Dans ce contexte, le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de détermination de paramètre de défaut qui, sans présenter une complexité sensiblement supérieure à celle des procédés et dispositifs connus précédemment mentionnés, présentent par rapport à ceux-ci une meilleure précision. Le procédé conforme à l'invention est essentiellement caractérisé en ce que le signal de courant de défaut utilisé est foreé Dar la différence entre un signal de mesure de courant et un signal de courant virtuel, ce signal de courant virtuel correspondant à une extrapolation d'un signal de mesure de courant présent avant l'apparition du défaut, et le dispositif de l'invention comprend des moyens pour former cette différence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description oui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Figure 1 est un schéma d'une portion de ligne en défaut; et la Figure 2 est un schéma du dispositif de l'invention dans le cas d'une mesure de distance d'un défaut entre les phases A et B d'une ligne triphasée. De façon traditionnelle, la ligne électrique 1 comporte à chacune de ses extrémités un relais 2 ayant notamment pour fonction de délivrer des signaux de mesure de tension v(t) et de courant i(t) apparaissant à chaque instant sur la ligne au point d'implantation de ce relais, ou point de mesure M. Un relais installé sur une ligne polyphasée délivre à chaque instant autant de signaux de mesure de tension et de courant (par exemple 3 signaux v A(t), v B(t), v C(t) de tension, et 3 signaux i A(t), i B(t), i C(t)de courant) que la ligne comporte de phases. Conformément aux techniques connues pour déterminer un paramètre de défaut tel que la direction de l'origine de ce défaut, la zone dans laquelle il se trouve, la distance x le séparant du point de mesure ou la résistance électrique auquel il correspond, le procédé de l'invention fait application de la loi d'Ohm, restreinte aux résistances et à l'inductance, et à laquelle la ligne en défaut, dont on connaît la résistance et l'inductance linéiques R et L, est supposée obéir. Dans les techniques antérieures qui tiennent compte de la résistance du défaut Rd, l'hypothèse est faite que le courant instantané dans le défaut, i (t), est identique, en phase et en amplitude, au courant apparaissant au point de mesure; cette dernière hypothèse concerne par exemple le courant homopolaire dans le cas d'un défaut phase-terre d'une ligne polyphasée. -Ainsi, ces procédés connus conduisent à la formulation générale suivante de la loi d'Ohm appliquée à une ligne monophasée di v = x R i + x L U + Rd i ( 1) I o v et i sont respectivement les signaux de mesure de tension et de courant élaborés par le relais, x la distance du défaut; et dt la dérivée temporelle du signal de mesure de courant On voit que cette expression combine les signaux de mesure v et i avec des grandeurs x R, x L, et Rd dont les deux premières sont reliées aux résistance R et inductance L linéiques de la ligne. Les grandeurs physiques v et i étant connues à chaque instant, il en est de même pour la grandeur di dt' Par exemple, la mesure de la distance x peut être obtenue dans les procédés connus en observant la loi d'Ohm à un instant t tel que i (to) = O; comme le courant de défaut est alors supposé nul, la résistance du défaut n'intervient plus dans l'équation et la distance du défaut est donnée par: di t) 2 x = v(to) / lR i(to) + L -t()l ( 2) o o dt o c'est-à-dire encore: v(tL di- X = v(t S) / L d(to) Des considérations équivalentes prévalent dans les procédés antérieurs pour des défauts sur des lignes polyphasées. Plus précisément, un défaut entre la phase A et la terre sur une ligne triphasée est traditionnellement analysé au moyen de la relation: VAN = xlR i A + L (di A/dt) + (Lo-L)(dio/di) + 3 d io dans laquelle VAN est la tension de la boucle AN au ?cnt de mesure; i A est le courant de la phase A 3 au point je mesure; L est l'inductance linéique homopclaire de la ligne; et i est le O courant homopolaire donné par: io = (i A + i B + i C) / B et C étant les deux autres phases de la ligne; ainsi, pour un défaut monophasé, la détection de zone par rapport à une distance de référence X peut de façon connue être réalisée par comparaison des polarités des tensions: VAN XlR i A + L (di A/dt) + (Lo-L)(dio/dt)l et R i A + L (di A/dt) + (Lo 0-L)(dio/dt) au moment du passage à zéro du courant io. De même, un défaut entre les phases A et B d'une ligne triphasée est traditionnellement analysé au moyen de la relation: VAB xlR i AB + L (di AB/dt)l + Rd i AB () dans laquelle v AB est la tension de la bouele AB au point de mesure; At i AB est le courant de la boucle AB au point de mesure; ainsi, pour un défaut entre phases, la détection de zone par rapport à une distance de référence X peut de façon connue être réalisée par comparaison des polarit's des tensions: -7- VAB XlR i AB + L (di AB/dt)l ( 4) et lR i AB + L (di AB/dt)l ( au moment du passage à zéro du courant i AB' Dans ce contexte, l'amélioration apportée par l'invention consiste, pour déterminer la chute de tension dans le défaut, à ne plus faire application directe du signal de mesure de courant, tel que io Ou i AB, en tant que signal de courant de défaut associé à la résistance Rd, mais à utiliser à la place, en tant que signal de courant de défaut associé à la résistance Rd, un signal formé par la différence entre ce signal de mesure de courant (i O ou i AB) et un signal de courant virtuel, ce signal de courant virtuel correspondant à une extrapolation d'un signal de mesure de courant présent avant l'apparition du défaut. La Figure 2 illustre, de façon schématique, un dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'invention dans le cas d'un défaut entre les phases A et B d'une ligne triphasée. Les signaux de mesure v A(t) et v B(t) délivrés au point de mesure M à l'instant t sont combinés, par exemple au moyen d'un premier circuit logique 3, en un signal de mesure v AB(t) représentant la tension entre les phases A et B au point de mesure à l'instant t; de même les signaux de mesure i A(t) et i B(t) sont combinés en un signal de mesure i AB(t) représentant le courant circulant AB A dans la boucle AB; lenae signal de mesure i AB(t) est appliqué d'une part à l'entrée d'un premier, 4 a, de _.9 trois cireuits à retard 4 a, 4 c, 4 e, et d'autre part à une première entrée d'un premier, 4 b, de trois soustracteurs 4 b, 4 d, 4 f; une seconde entrée du premier soustracteur 4 b est reliée à la sortie du premier circuit à retard 4 a; le montage respectif des circuits à retard 4 c, 4 e et des soustracteurs 4 d, 4 f, relatifs aux signaux i BC et i CA, est identique au montage du circuit à retard 4 a et du soustracteur 14 b. Les circuits à retard 4 la, 4 c et 4 e délivrent à leur sortie à l'instant t un signal égal à celui qui était appliqué à leur entrée à l'instant t-T, T étant l'inverse de la fréquence normale de service du réseau (généralement 50 H ou 60 Hz) Les z z soustracteurs 4 b, 4 d, af délivrent à leur sortie à l'instant t un signal égal à la différence entre les signaux respectivement appliqués à cet instant t sur leurs première et seeonde entrées; comme le signal i AB(t + T) est, en absence de défaut, égal au signal i AB (t), le signal de sortie i'AB(t) du soustracteur 4 b, qui est pris comme signal de courant de défaut, est ainsi formé, au moins pendant un intervalle de temps T après l'apparition d'un défaut, par la différence entre le signal de mesure de courant i AB(t) et un signal de courant virtuel correspondant à la valeur qu'aurait eu à l'instant t, en l'absence de défaut, le signal i AB(t); en d'autres termes, ce signal de courant virtuel correspond à la valeur, extrapolée jusqu'à l'instant t, du signal i AB(to) de mesure de courant tel qu'il existait avant l'apparition du défaut. ; Les signaux v AB(t), i Ap(t), et i'AB(t), sent ensuite par exemple appliqués à un second circuit logique 5 recevant également des signaux représentant les grandeurs R et L et propre définir les grandeurs x et Rd telles que: VAB = xlR i AB + L (di AB/dt)l + Pd"'AB ( 6) De nombreux autres exemples de mise en oeuvre de l'invention pourraient être donnés; toutefois la description qui en est faite ci-dessus permettra à l'homme de l'art de les établir sans difficulté en se référant au fait que l'invention revient toujours à utiliser, à la place du signal de courant de défaut associé à la résistance Rd, la forme différentielle ou transitoire de ce signal. Ainsi, pour prendre un nouvel exemple, le procédé évoqué ci-dessus en référence aux équations ( 4) et ( 5) consisterait, selon l'invention, à comparer les polarités des tensions: VAB XlR i AB + L (di AB/dt)l et lR i AB + L (di AB/dt)l au moment du passage à zéro du courant i'AB. _ 10 - BEVENDICATIONS 1 Procédé pour déterminer, en un point de mesure n 'une ligne de trnsprrt d'énergie électrique en défaut, un paramètre de défaut tel que la distance entre le point de mesure et ce défaut ou la direction de ce défaut, consistant: à produire des signaux de mesure instantanés de tension et de courant pour cette ligne, dont la résistance et l'inductance linéiques sont connues; à former, sur le schéma de la loi d'Ohm appliquée à la ligne, des combinaisons de ces signaux avec au moins une grandeur liée à une impédance, dont l'inductance linéique au moins, chaque combinaison utilisant un signal représentatif du courant de défaut; et à donner audit paramètre la valeur pour laquelle un ensemble d'au moins une de ces combinaisons vérifie la loi d'Ohm, caractérisé en ce que ledit signal de courant de défaut est formé par la différence entre un signal de mesure de courant et un signal de courant virtuel, ce signal de courant virtuel correspondant à une extrapolation d'un signal de mesure de courant présent avant l'apparition du défaut. 2 Dispositif pour déterminer, en un point de mesure d'une ligne de transport d'énergie électrique en défaut, un paramètre de défaut tel que la distance entre le point de mesure et ce défaut ou la direction de ce défaut, comprenant des premiers moyens (R, q) pour former des combinaisons de signaux de mesure 11 i -. instantanés de tension et de courant avec au moins une grandeur liée à une impédance, dont au moins l'inductance linéique connue de la ligne, et pour donner audit paramètre la valeur pour laquelle un ensemble d'au moins une de ces combinaisons vérifie la loi d'Ohm, chaque combinaison utilisant un signal représentatif du courant de défaut, caractérisé en ce qu'il comprend des seconds moyens (la à 4 f) pour former la différence entre un signal de mesure de courant et un signal de courant virtuel, ce signal de courant virtuel correspondant à une extrapolation d'un signal de mesure de courant présent avant l'apparition du défaut, et en ce que cette différence est utilisée par lesdits premiers moyens en tant que signal représentatif du courant de défaut. 3 A