Brevet FR2566916A1 — publié le 19860103

L'invention se rapporte à un procédé de détection de défauts d'isolement d'au moins un fil d'une installation électrifiée ainsi qu'à l'installation qui en fait application. Elle concerne plus précisément une installation d'a limentatxon d'un grillage ou autre réseau de fils constituant notamment une cloture électrifiée du type de celles qui sont utilisées de manière courante pour délimiter une surface dans laquelle on veut prévenir toute intrusion ou toute sortie indésirable etj par exemple, autour de bâtiments, d'installations, de matériels et de terrains militaires. Elles comprennent habituellement un grillage ou une pluralité de fils conducteurs portés par des supports et qui constituent un réseau de fils électrifiés parcourus par un courant électrique et qui, de ce fait, doivent être isolés notamment par rapport au sol et/ou d'autres fils du réseau. Le plus souvent, le courant est de nature impulsionnelle, les impulsions pourront être isolées ou par groupe. Cependant, pour certaines applications particulières, le courant peut être de nature sinusoldale (alternatif). Parmi les différents modes d'alimentation connus, l'invention se rapporte plus précisément à une installation dont l'alimentation du réseau de fils électrifiés est faite au travers d'un transformateur élévateur de tension. Le primaire de ce transformateur est alors relié à une source d'alimentation basse tension et son secondaire est relié au réseau de fils électrifiés. Cette alimentation est d'un type tel que la tension et le courant délivrés par le secondaire du transformateur et circulant dans le réseau de fils soient conformes aux normes. I1 en est de même pour l'isolement entre l'alimentation basse tension et la cloture elle-même. En particulier, on peut citer la norme française NFC 78200 qui est actuellement en vigueur et qui impose un isolement de vingt cinq kilovolts entre l'alimentation basse tension et la cloture. Afin de s1 assurer du bon fonctionnement de la cloture, et de déceler une tentative de franchissement éventuel, on cherche habituellement à détecter un défaut d'isolement du réseau de fils électrifiés et par exemple au moins l'un des défauts répartis généralement selon deux catégories - un défaut dans le réseau de fils électrifiés et ses moyens de support, - un défaut dû à un corps qui entre en contact avec l'un des fils du réseau. Dans les installations connues à ce jour, notamment celle décrite dans le brevet FR-A-2.458.078, la détection de défaut s'opère par mesure du courant et/ou de la tension dans le réseau de fils électrifés, lesquels courant et tension varient nécessairement et directement en fonction de cet isolement. Les installations appliquant ce procédé présentent comme inconvénients la présence sur le circuit de matériels de mesure ou de composants électroniques ou électromécaniques qui, pour leur alimentation et pour renvoyer un signal en cas de défaut, nécessitent d'être eux-même reliés à l'alimentation basse tension. Une telle installation rend très difficile l'obtention d'un isolement galvanique entre l'alimentation basse tension et le circuit cloture et en particulier le respect de la norme NFC 78200 exigeant un isolement de vingt cinq kilovolts. Un des buts de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de proposer un procédé de détection des défauts d'isolement d'au moins un fil et de préférence d'un réseau de fils électrifiés qui assure un excellent isolement entre l'alimentation basse tension et le réseau cloture et, par exemple, un isolement au moins conforme aux normes applicables. Un autre but de l'invention est une installation qui permette non seulement de déceler mais aussi d'analyser les défauts d'isolement du réseau cloture. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a donc pas pour but de limiter la présente invention. Selon le procédé objet de 'invention, pour la détection d'un défaut d'isolement dans une installation, dans laquelle sont prévus des moyens d'analyse de l'état d'isolement du circuit secondaire formé de l'enroulement secondaire du transformateur du fil électrifié, au lieu d'analyser les caractéristiques du courant parcourant le circuit secondaire, on détecte les influences des défauts d'isolement de ce circuit secondaire sur les caractéristiques du courant dans le circuit primaire comprenant l'enroulement primair-e du transformateur et ses liaisons à l'alimentation basse tension. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1: un schéma bloc de l'installation selon l'invention, - figures 2 et 3: des exemples de réalisation de cette installation selon l'invention. Dans les figures 1, 2, 3, on a schématisé par le bloc 1 un réseau de fils électrifiés qui consiste en au moins une ligne de fil conducteur parcouru par un courant électrique. Ce réseau de fils peut être une cloture électrifiée d'un type connu ou tout autre dispositif de ce genre. Le réseau de fils électrifiés schématisé en 1 est caractérisé par son impédance Zc' qui comprend généralement une partie résistive et une partie capacitive. Le réseau de fils électrifiés est relié à un transformateur d'alimentation 2 plus précisément à son enroulement secondaire 3. Généralement, une extrémité du réseau de fils électrifiés 1 est reliée directement à une borne de l'enroulement secondaire 3, l'autre liaison entre le réseau 1 et l'enrou- lement 3 se faisant par la terre, que l'on a schématisée en 4, éventuellement via des résistances d'isolement qui n'ont pas été représentées. L'enroulement primaire 5 du transformateur 2 est, quant à lui, relié à un dispositif d'alimentation qui génère dans l'enroulement primaire 5 du transformateur 2 une tension variable, généralement périodique. Tel que cela est connu, le transformateur 2 agit en tant qu'amplificateur et élève la tension dans le réseau secondaire de fils électrifiés 1 à une valeur pouvant atteindre quelques milliers de volts. En se référant à la figure 1, la tension générée aux bornes de l'enroulement primaire 5 du transformateur 2 est obtenue à partir d'une source d'alimentation basse tension, schématisée en 6. Cette tension est appliquée à des moyens d'excitation de l'enroulement primaire 5 du transformateur 2, qui sont connus de l'homme de l'art et qui ont été schématisés en 7. Ces moyens génèrent dans l'enroulement primaire 5 du transformateur 2 une tension qui habituellement est impulsionnelle, parfois alternative. La figure 1 fait apparaître en outre, dans le circuit primaire du transformateur 2 des moyens de sélection 8 de la forme de la tension engendrée au niveau de la cloture électrifiée. Dans la majorité des cas, la tension générée est de type non mortelle c'est à dire qu'elle n'engendre pas la mort d'un être humain qui entrerait en contact direct avec une des lignes. La tension présente alors une forme impulsionnelle dont la crête peut atteindre quelques milliers de volts, et donc la durée est réduite à une fraction de seconde. Dans certains cas particuliers, notamment sur site militaire, la cloture peut être soumise à une tension mortelle c'est à dire pouvant engendrer la mort d'un être humain qui entrerait directement en contact avec elle. Les moyens de sélection 8 aptes à commuter le type de protection, sont éventuellement commandés à distance par une télécommande 9. Ils sont cependant facultatifs. Tel que cela est connu, l'installation comprend des moyens 10 de contrôle du bon fonctionnement du réseau de fils électrifiés et notamment des moyens pour décèler une tentative de franchissement ou de sabotage du réseau de fils en mesurant une grandeur électrique représentative de l'état d'isolement du réseau de fils et en analysant les variations de cette grandeur. Selon le procédé objet de l'invention, pour la détection du défaut d'isolement du circuit secondaire formé par l'enroulement secondaire et le réseau, au lieu d'analyser les caractéristiques du courant parcourant ce circuit secondaire, on détecte les influences des défauts d'isolement de ce circuit secondaire sur les caractéristiques du courant dans le circuit primaire formé de l'enroulement primaire et de ses liaisons à l'alimentation basse tension. C'est en fait sensiblement l'image du courant du réseau de fils électrifiés telle que transformée par le transformateur 2 qui est observée depuis le circuit primaire de ce transformateur. Les moyens 10 d'analyse de la grandeur représentative de l'état d'isolement du réseau de fils électrifiés 1 que l'on a schématisé en 10 sont, de ce fait, selon une caractéristique de l'installation selon l'invention, raccordés dans le circuit primaire de la dite installation et notamment sur les liaisons à l'alimentation de l'enroulement primaire du transformateur 2. A titre d'illustration, dans la figure 1, les moyens d'analyse prélèvent des informations au niveau des moyens d'excitation 7 du transformateur, éventuellement, au niveau des moyens de sélection 8 et/ou au niveau de la source d'alimentation basse tension 6. Le résultat de ces analyses dit "valeur réelle" est comparé à au moins une valeur nominale dite de consigne construite en fonction des résultats qui seraient ou sont donnés par les moyens d'analyse en l'absence de défaut et représentatif donc d'un état normal d'isolement du circuit secondaire. Le signal différentiel issu de la comparaison de la valeur réelle et de celle de consigne est alors représentatif des défauts d'isolement au niveau du réseau de fils électrifiés que ces défauts soient provoqués par un défaut d'isolement du réseau lui-même, par le contact direct d'un corps avec l'une des lignes du réseau. Selon une autre caractéristique de l'invention, le signal différentiel entre la valeur réelle et la valeur de consigne est comparé à des seuils prédéterminés qui correspondent à des types de défauts d'isolement différents. Ainsi, en fonction du seuil atteint, c'est une alarme qui correspond au type de défaut décelé qui pourra être actionnée. La figure 1 représente à titre d'illustration, relié-au bloc 10 des moyens d'analyse, un bloc 11 correspondant aux différents seuils et le bloc 12 des alarmes correspondant aux différents défauts d'isolement décelables. Tous les moyens d'analyse étant situés sur le circuit primaire, leur alimentation est directe et ne transite pas dans la zone du circuit secondaire. Comme par ailleurs, dans le transformateur, il n'y a aucune liaison électrique directe ou indirecte entre le circuit secondaire et le circuit primaire, l'installation garantit l'isolement galvanique entre ses circuits primaire et secondaire. A cet effet, il faut souligner qu'il est possible de trouver aisément sur le marché des transformateurs tels que le transformateur 2 dont l'isolement entre l'enroulement primaire 5 et l'enroulement secondaire 3 est très élevé et par exemple supérieur à vingt cinq kilovolts qui correspond à l'isolement galvanique exigé par les normes. La figure 2 illustre un exemple de réalisation de la figure 1. Cette figure se distingue de la précédente, principalement par la présence d'une impédance Zp, repérée en 13, qui est placée en série avec l'enroulement primaire 5 du transformateur 2. Les moyens d'analyse 10 analysent alors la tension aux bornes de l'impédance Zp, et/ou la tension aux bornes de l'enroulement primaire 5 du transformateur 2. L'impédance Z est de tout type approprié, cependant, p avantageusement, elle est constituée par une résistance de limitation qui est habituellement destinée à protéger le transformateur 2 en cas de court-circuit de son enroulement secondaire 3. Dans le cas où l'alimentation basse tension 6 et les moyens d'excitation 7 délivrent une tension sinuscidale à l'enroulement primaire 5 du transformateur 2, toute variation d'isolement dans le réseau de fils électrifiés se traduira par une variation de l'impédance de l'enroulement primaire 5. Approximativement, l'impédance c du réseau de fils électrifiés ramenée au primaire dans le cas d'une tension sinusoldale, se trouve multipliée par un coefficient fonction du rapport de transformation du transformateur 1/N 2 Cette variation pourra donc être décelée par les moyens d'analyse puisqu'elle se traduit par une variation de l'intensité des circuits primaires et donc des tensions aux bornes de Zp et de l'enroulement primaire 5, en particulier de leur valeur de crête et de leur déphasage. La figure 3 illustre un exemple d'application de l'invention, plus particulièrement dans le cas où l'enroulement primaire 5 du transformateur 2 est soumis à une tension de type impulsionnel. Dans cette figure, les moyens d'excitation 7 ont été remplacés par un générateur d'impulsions 14 qui génère des impulsions périodiques dans l'enroulement primaire du transformateur, notamment par l'intermédiaire de moyens électroniques ou électromécaniques connus qui ont été schématisés en 15. Comme dans le cas précédent, une impédance Zp 16 est placée dans le circuit primaire d'alimentation du transformateur 2. Cette impédance Zp peut être une résistance de limitation et de protection du transformateur 2. Les moyens d'analyse 10 prélèvent des informations sur la tension aux bornes de l'impédance Zp et/ou sur la tension aux bornes de l'enroulement primaire 5 du transformateur 2. Dans le cas de la figure 3, l'analyse d'une grandeur représentative de l'isolement du réseau de fils électrifiés tient compte de la forme d'ondes de cette grandeur. En effet, dans le cas où l'enroulement primaire du transformateur est soumis à une pension impulslonnelle, la fonction mathématique de transfert de l'impédance c du réseau de fils électrifiés vers le circuit primaire du transformateur est plus complexe que précédemment. Cependant, comme dans les cas précédents, les moyens d'analyse 10 mesurent l'écart d'une grandeur représentative de l'état d'isolement du circuit secondaire dite valeur réelle par rapport à sa valeur nominale dite de consigne puis comparent cet écart par rapport à des seuils prédéterminés 11 correspondant aux différents types de défauts d'isolement, et en fonction de cela, actionnent l'alarme 12 correspondante. L'isolement galvanique entre le circuit primaire d'alimentation et le circuit secondaire du réseau de fils électrifiés est encore garanti uniquement par le transformateur 2. Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de défauts d'isolement d'au moins un fil d'une installation électrifiée (1), telle un réseau d'une cloture, alimenté en haute tension par un transformateur (2) ayant au moins un enroulement secondaire (3) auquel ce fil (1) est raccordé pour constituer avec lui un circuit dit secondaire tandis que son enroulement primaire (5) est relié à une alimentation basse tension (6) par des liaisons appropriées avec lesquelles il constitue le circuit dit primaire, selon lequel procédé on utilise des moyens d'analyse des caractéristiques du courant ce procédé étant CARACTERISE en ce qu'au lieu d'analyser directement les caractéristiques du courant parcourant le circuit secondaire, on détecte les influences de défauts d'isolement du circuit secondaire sur le courant parcourant le circuit primaire. 2. Installation électrifiée telle un réseau de fils électrifiés (1) formant une cloture, alimenté en haute tension par un transformateur (2) à l'enroulement secondaire (3) duquel ce fil (1) est raccordé pour constituer un circuit dit secondaire tandis que son enroulement primaire (5) est relié à une alimentation basse tension (6) par des liaisons appropriées avec lesquelles il constitue le circuit dit primaire, dans laquelle installation sont prévus des moyens d'analyse des caractéristiques du courant, cette installation étant CARACTERISEE en ce que les moyens (10) d'analyse de la grandeur représentative de l'état d'isolement du réseau de fils électrifiés (1) sont raccordés au circuit primaire de la dite installation. 3. Installation selon la revendication 2 comprenant en outre des moyens d'excitation (7, 14) délivrant une basse tension de nature variable et périodique, notamment alternative ou impulsionnelle, alimentant l'enroulement primaire (5) du transformateur (2), caractérisée en que les moyens d'analyse (10) de l'isolement du réseau de fils sont combinés à des moyens pour déceler un écart de la dite grandeur électrique représentative de l'isolement réel du réseau de fils par rapport à sa valeur nominale. 4. Installation selon la revendication 3 caractérisée par le fait que les moyens d'analyse (10) comprennent une impédance déterminée Z (13, 16) placée en série dans le p circuit de l'enroulement primaire du transformateur (2) et des moyens d'analyse (10) de la tension aux bornes de l'impédance Z (13, 16). p 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée par le fait que l'impédance Zp (13, 16) est une résistance de limitation du courant maximum susceptible de parcourir l'enroulement primaire (5) du transformateur (2). 6. Installation selon la revendication 2 caractérisée en ce que les moyens d'analyse (10) sont des moyens d'analyse de la tension appliquée aux bornes de l'enroulement primaire (5) du transformateur (2). 7. Installation selon la revendication 2 caractérisée par le fait qu'il présente une pluralité d'alarmes (12) dont les seuils (11) de déclenchement sont échelonnés et des moyens d'analyse (10) pour évaluer l'écart entre la valeur de la grandeur représentative de l'isolement réel du réseau de fils et sa valeur nominale et déclencher l'alarme correspondante.