Brevet FR2558264A1 — publié le 19850719

4- L'invention se rapporte à un procédé de surveil- lancesde l'état d'isolement des conducteurs d'un réseau électrique mis hors tension et aux installations permet- tant ces surveillances. Dans et en périphérie des grands centres urbains, du fait, entre autres, de l'accroissement du trafic rou- tier et de la délinquance nocturne, l'éclairage public et la signalisation routière lumineuse sont des facteurs pré- pondérant de la sécurité. Si l'on peut tolérer la perte momentanée, de-ci, de-là, d'une source lumineuse, il devient de plus en plus lourd de conséquences de perdre l'éclairage d'un axe rou- tier sur plusieurs kilomètres ou encore la signalisation d'un carrefour important. Il est bien connu que la plupart des incidents ren- dant inutilisables les réseaux électriques souterrains sont dûs, soit à une reprise d'humidité sur une boite de jonction ou dérivation enterrée, soit à une blessure d'un càble conducteur par un agent extérieur comme les pelles de travaux publics par exemple. Le premier type d'avarie est la conséquence d'un phénomène lent. Le second est brutal, mais intervenant pendant la période diurne, c'est-àdire au moment o le réseau est hors tension. Dans le cas d'une reprise d'humidité, la surveil- lance peut se résumer en une mesure ponctuelle de l'état d'isolement, c'est-à-dire journellement à une heure déter- minée. Dans le cas d'accident, la surveillance doit s'ef- fectuer durant toute la période o le réseau n'est pas en service. Dans les deux cas, cette surveillance permet de déceler l'avarie suffisamment tôt pour qu'une équipe d'in- tervention y porte remède avant l'heure prévue pour la mi- - 2 - se sous tension. Ces deux types de surveillance consistent à ins- taller sur tous les conducteurs du réseau mis hors tension, une tension basse fréquence homopolaire, par insertion d'une source d'une telle tension, au point neutre du trans- formateur d'alimentation et à mesurer certaines valeurs. Un courant prend alors naissance dans chaque dé- part. Il comporte une composante réactive négative due à la capacité des câbles et une composante active due au courant de fuite ohmique. Le signal très faible est fourni par un montage homopolaire des transformateurs de courant. Le signal mul- tiplexé, départ par départ, est amplifié; la composante active est isolée par une méthode d'intégration. La composante active du courant ainsi obtenu est surveillée par un automate électronique et comparée de jour en jour aux valeurs de référence. Tout accroissement de ce courant n'affectant pas simultanément l'ensemble des départs, doit être considéré comme suspect. Le dispositif délivre,à la suite d'une baisse d'isolement du câble, un signal d'alarme qui permet aux équipes de maintenance d'intervenir pour chercher à loca- liser l'organe incriminé suivant les procédures habituel- les. Les mesures, grâce à l'automate électronique peu- vent se faire utilement à raison d'une mesure par départ et par jour, ce qui prend quelques secondes. Le reste du temps pendant lequel le réseau est hors tension, l'installation surveille non le courant de chaque départ, mais la tension homopolaire appliquée au réseau. Toute variation brutale de cette tension a de for- tes probabilités d'être occasionnée par une blessure du câble due à un engin mécanique. Si cette variation brutale est constatée, l'auto- mate électronique déclenche une mesure départ par départ. -3- Si le défaut subsiste, le dispositif localisera ainsi le départ défaillant, ce qui facilite l'intervention des équipes de maintenance. Si le défaut a été très fugitif (la tension appliquée pour des raisons de sécurité étant faible, peut ne pas maintenir un accroissement de courant significatif après le retrait de l'outil métallique) l'équipe de maintenance devra affranchir le défaut sur le départ avec les moyens habituels. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, faites en regard des dessins sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma général de l'installation de mesure tandis que la fiure 2 en est le schéma de principe; - les figures 3 et 4 se rapportent au générateur de basse fréquence; et - les figures 5 et 6 sont des vues identiques du dispositif de détection. Comme on le voit sur ces figures et notamment la figure 1, l'installation de surveillances comporte trois dispositifs essentiels, l'automate électronique AE (par exemple l'automate Forclum FAC 44), un générateur de basse fréquence GBF et un détecteur synchrone DS associé avec des moyens de mesures MM. Le réseau par exemple d'éclairage public, repré- senté par les départs DP1 - DP2 - DP3 est alimenté à par- tir d'un réseau haute tension, RHT au travers du disjonc- teur haute tension, DHT, du transformateur de puissance TP et du disjoncteur général de basse tension, DG. Le disjoncteur DHT est généralement du type à com- mande motorisée CM. Comme il a été précédemment dit, l'installation, dès l'extinction du réseau d'éclairage, effectue une mesure ponctuelle qu'elle compare à une valeur de référen- ce puis une mesure permanente qu'elle maintiendra jusqu'à -- 4 - l'allumage de ce réseau, à moins qu'une anomalie soit décelée. Donc, dès l'ouverture du disjoncteur DHT après avoir constaté cette ouverture et avoir condamné la com- mande motorisée CM pour éviter la fermeture manuelle de DHT, l'automate AE ferme le relais RLG permettant de connecter le générateur de basse fréquence GBF au point neutre PN du transformateur du puissance TP. I1 est aisé de comprendre qu'une tension basse fréquence homopolaire étant injectée dans tous les con- ducteurs des câbles, un courant prend donc naissance dans chaque départ, courant ayant une composante réactive né- gative due à la capacité des câbles et une composante active due au courant de fuite ohmique. Les moyens de mesures comprennent par départ un jeu de transformateurs d'intensité Ti et un relais. Dans l'exemple de la figure i o il existe trois départs, il y a donc trois ensembles SD1, SD2, SD3, com- portant chacun un jeu de transformateurs d'intensité et un relais d'accouplement au détecteur synchrone DS, dont il va être question plus loin. Dès la fermeture du relais RLG, l'automate dé- clenche un cycle de mesures par multiplexage, grâce aux relais RL1, RL2, RL3 propres à chaque départ. Le cycle commence par la fermeture du relais RL1 ramenant à l'entrée de l'amplificateur différentiel du détecteur synchrone le courant produit par le ou les transformateurs d'intensité TL1 du départ DP1. Apres traitement dans le dispositif de détection (filtrage, amplification, intégration, afin d'isoler la composante active) (figure n0 6), l'automate reçoit une tension proportionnelle au courant recueilli, donc inver- sement proportionnelle à l'isolation des cables du réseau, qu'il compare à la valeur de référence. Un message est édité sur dépassement du seuil préétabli. La mesure et le stockage de cette valeur étant ter- minés, l'automate poursuit son cycle de mesure en sélec- tionnant le départ DP2 par RL2, puis le départ DP3 par RL3... ainsi de suite. Une fois le cycle terminé, le système surveille pen- dant le reste du temps o le réseau est hors tension, la tension homopolaire appliquée à celui-ci. Toute variation brutale de cette. tension a de fortes probabilités d'être occasionnée par un engin mécanique blessant un câble; l'automate déclenche alors un cycle de contrôle (c'est-à- dire un cycle de mesure départ par départ) comme celui qui vient d'être décrit. Si le défaut subsiste, le dispositif localisera ainsi le départ, facilitant l'intervention des équipes de maintenance. Naturellement, toutes les valeurs acquises par l'ins- tallation peuvent avantageusement être transmises au poste central pour être éditées sur une imprimante et les alertes téléphonées à ce poste central. Peu avant l'heure de ferme- ture du réseau de distribution, l'automate déconnecte le dispositif de mesure en agissant sur le relais RLG puis retire l'interdiction de fermeture du disjoncteur DHT, afin que celui-ci puisse se fermer à l'heure dite pour alimenter le réseau public. Les schémas des figures 4 et 6 fournissent à l'Homme de l'Art, la possibilité de réaliser le dispositif de mesure; les lettres utilisées dans les références sont celles communément employées dans de tels schémas: R pour résistance, P pour potentiomètre, C pour condensateur, D pour diode, Dz pour diode Zeners, A pour amplificateur opérationnel, T pour transistor. Les ensembles D1/T1 à D4/T4 constituent des cellules de couplage opto-électro- niques PHi à PH4 dont il sera parlé plus loin. Comme on le voit à la fois sur la figure 1 et la figure 2, le générateur basse fréquence GBF est relié au réseau par le relais RLG et à l'automate par le détecteur synchrone DS et un filtre passe-bande FPB. - 6 - Les figures 3 et 4 constituent pour l'Homme de l'Art la description nécessaire à la réalisation du générateur basse-fréquence. Il comprend un oscillateur OBF (du conden- sateur C7 à la résistance R33), un filtre F1 (de R33 à l'entrée du potentiomètre P4 de l'amplificateur AG)(de P4 à la résistance ZS), un amplificateur AG suivi d'un étage d'isolation galvanique IG pourvu de quatre départs; le premier vers la commande CD du détecteur synchrone DS (sor- ties B1/B2 et B3/B4), le second vers la sortie SR (réseau), le troisième vers l'étage différentiel ED du comparateur alimenté par le quatrième départ au travers du déphaseur DPH, la sortie VAE de l'étage différentiel étant reliée à l'automate AE après filtrage et amplification (FA + AP) et redressement RED. Comme on le voit sur les figures 5 et 6, le jeu ETI de transformateurs Ti du capteur CA du départ en cause, transmet le signal à l'amplificateur différentiel AD; l'amplification est ensuite filtrée en F2 et amplifiée à nouveau en AP, et encore filtrée (filtre passe-bande F3) avant d'être reçue par l'intégrateur ITG (d'amplificateur opérationnel A5). Le détecteur synchrone DS,commandé par CDS du géné- rateur basse-fréquence GBF, comprend deux cellules de décou- plage opto-électroniques PH1/PH2 et PH3/PH4. Comme on le remarque sur la figure 4, l'étage "COMMANDE DETECTEUR SYNCHRONE" reçoit une tension en phase avec la tension appliquée au réseau. Pendant l'alternance positive de ce signal, le transistor T7 est conducteur, alors que T8 est bloqué, et inversement pour l'alternance négative (T8 conducteur, T7 bloqué). T7 étant conducteur, les cellules optoélectroniques PH1 et PH2 associées à B1/B2 agissent comme un interrupteur fermé, mettant ainsi le point Aph (figure n 6) au potentiel zéro. Au même instant, T8 étant bloqué, les cellules opto- électroniques PH3 et PH4 associées à B3/B4 se comportent comme un interrupteur ouvert, permettant donc d'appliquer à l'entrée A6 le signal de sortie DE/A5. - 7 - Il est évident que pendant l'alternance négative, c'est-à-dire T7 bloqué et T8 passant, on retrouve à l'en- tree A6 le signal issu de A5 après une inversion due au passage dans A7. On obtient donc sur A6 un signal redressé d'une alternance sur l'autre. Sa sortie DAE le relie à l'automate AE. L'automate électronique AE, qui avantageusement peut être pourvu de contacts dits "de chien de garde", doit comporter une fonction "mémoire" permettant la compa- raison de la valeur révélée par la mesure du courant de fuite avec une valeur de référence stockée, une fonction d'automatisme, tant pour l'ordonnancement des cycles de mesure que l'alerte après constat de défaillance d'isole- ment. L'installation en cause est destinée à être placée dans les postes de transformation alimentant le réseau électrique; elle peut avantageusement être associée à un système de télétransmission vers un poste central de surveillance. - 8 - REVENDICATIONS 1.- Procédé de surveillance de l'état d'isolation des câbles d'un réseau électrique, earactérisé en ce que pendant toute la période o ce réseau est mis hors tension, on y injecte une tension basse fréquence homopolaire, on mesure la tension, on compare cette tension homopolaire à une valeur de référence, le dépassement de la valeur de cette tension excédant un seuil prédéterminé produisant l'émission d'un signal d'avertissement ou de commande. 2.- Procédé de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension basse fréquence homo- polaire est injectée au point neutre (PN) du transforma- teur d'alimentation (TP). 3.- Procédé de surveillance selon l'une des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'en cas de dé- passement excédant le seuil prédéterminé, le signal émis commande.la mise en marche d'un processus d'identification du câble défaillant. 4.- Procédé de surveillance selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on mesure successivement pour chaque départ, le signal de la composante active due au courant de fuite ohmique et que l'on compare la valeur de ce signal à.une valeur de référence; que tout dépassement excessif de la valeur de référence par la valeur mesurée déclenche l'émission d'un signal d'avertissement. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, par départ, la mesure s'effectue à partir du signal amplifié fourni par le jeu de transformateurs d'in- tensité de ce départ, la composante active du courant de fuite ohmique étant isolée par une méthode d'intégration synchrone sur une demi-période. 6.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on enregistre ou met en mémoire la valeur de la composante active venant d'être mesurée pour éventuel- lement servir de référence à une mesure analogue suivante; 2558264. la comparaison journalière entre la valeur venant d'être mesurée et la valeur précédemment enregistrée ou en mémoi- re, fournissant une donnée sur la dégradation de l'isole- ment du câble en cause.