Brevet FR2580124A1 — publié le 19861010

DISPOSITIF DE GESTION DE LA DISTRIBUTION DtENERGIE ELECTRIQUE-. L'invention est relative à. une installation de télécommande centralisée pour La gestion de la distribution de l'énergie électrique,comprenant des appareils ayant des contacts élec- triques de connexion de circuits utilisateurs au réseau de distribution d'énergie électrique, chaque appareil étant télécommandé par un signal codé de commande, émis par un poste central émetteurrelié par une Ligne bifilaire de liai- son auxdits appareils. La gestion de la distribution de L'énergie nécessite une cen- tralisation des commandes et des informations relatives à l'état du réseau de distribution. A cet effet, une intercon- nexion des appareits de commande et d'exécution des instruc- tions est indispensable et il a déjà été proposé de faire usage du réseau de distribution pour le transfert de données et de signaux de commande, notamment à haute fréquence. Des bruits et parasites sont inévitables et les risques de polu- tion de l'ensemble du réseau limitent les possibilités d'em- ploi de ces techniques. Une autre solution consiste dans une liaison individuelle de chacun des appareiLs à un poste central par des circuits de commande indépendants du réseau, ce qui se traduit par une filerie d'autant plus importante que la complexité et la fia- bilité de l'installation nécessitent des circuits de contrôle ou redondants et des signalisations à distance. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un système de gestion économique et facile à mettre en oeuvre. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que chaque appareil comprend un actionneur électromécanique d'ac- tionnement desdits contacts électriques et un bloc électro- nique de réception et de traitement desdits signaux codés pour transmettre un ordre d'actionnement des contacts audit actionneur, lors de la réception d'un signal prédéterminé et que ledit actionneur et ledit bloc électronique sont tous deux raccordés à ladite ligne bifilaire pour recevoir d'une part L'énergie d'alimentation de L'actionneur et d'autre part Lesdits signaux codés. En reliant L'ensemble des appareils et le poste central par une simple Ligne bifilaire, agencée en bus de transfert de données et en Ligne de transport de l'énergie des circuits auxiliaires, notamment de commande des actionneurs, la lon- gueur de La filerie est notablement réduite. Le raccordement des appareils est facilité et une extension de l'instaLLa- tion s'opère par un simple pontage sur un appareil voisin. Le raccordement utilise des fils standard et les technolo- gies traditionnelLes de L'installation. L'alimentation de L'ensemble des circuits.auxiliaires, com- prenant Les actionneurs, par une même source d'énergie permet l'emploi d'une batterie ou d'un groupe de secours pour assu- rer la continuité de l'alimentation. On évite ainsi des changements d'état intempestifs Lors d'une interruption- de courant ou d'une mise sous tension. Selon un développement de l'invention, La ligne bifiLaire est raccordée au réseau avec interposition d'un filtrage bidirec- tionnel qui évite à la fois la pollution du réseau par les signaux de la ligne et le transfert de parasites du réseau vers la ligne. Le poste central émetteur est avantageusement un automate à sortie série, qui comporte un clavier de programmation ou de commande, intégré ou indépendant de l'automate.-L'automate est relié à la Ligne bifilaire par un modulateur, démodula- teur pour l'émission d'informations codées, notamment d'or- dres de changement d'état, de réarmement et analogues, aux différents appareils et pour La réception d'informations transmises par la ligne bifilaire. Les informations émanent soit des appareils et concernent par exemple la position des contacts, la valeur du courant, La nature du défaut ou ana- Logues, soit de capteurs indépendants qui fournissent des informations sur L'instaLLation, par exemple la température, la luminosité et analogues. A La Ligne bifiLaire peuvent être raccordés des systèmes de signaLisation ou des donneurs d'ordres indépendants du poste centraL. Les appareiLs télécommandés comportent un actionneur des contacts, par exemple un étectro-aimant qui ouvre ou ferme les contacts à chaque impulsion de courant à la manière d'un télérupteur ou qui fonctionne en tout ou rien, teL un con- tacteur. D'autres actionneurs à deux éLectro-aimants, l'un d'ouverture et l'autre de fermeture-des contacts ou à mo- teurs d'actionnement sont utiLisabLes. Selon un développement de L'invention, L'appareil de con- nexion assure également La protection de L'instaLLation au moyen d'un déclencheur qui ouvre automatiquement L'appareil en cas de défaut comme un disjoncteur. L'actionneur comporte un relais de Liaison à La ligne bifi- laire et ce relais, avantageusement statique tel un triac, est piloté par un bloc électronique de L'appareil. Le bloc électronique est également reLié à La Ligne bifiLaire pour l'alimentation des circuits électroniques et la réception des informations codées transmises par la ligne. Le bloc électronique émet un signal de commande du triac à la récep- tion d'un signal correspondant. Les informations codées sont des messages à adresse pour une commande sélective des appa- reils reliés à la ligne bifilaire, chaque message étant con- stitué par un train d'impulsions à haute fréquence. De tels messages ainsi que leurs émetteurs et récepteurs sont bien connus des spécialistes des systèmes de transmission. La ligne bifilaire ou bus transmet également des informa- tions concernant l'instaLLation, par exemple des informa- tions relatives aux appareils, lesquels sont équipés de cap- teurs et d'un émetteur de signaux codés. Les capteurs peuvent indiquer la position des contacts, l'intensité du courant traversant L'appareil, etc., et Les informations correspondantes sont reçues par le poste central ou les autres appareils intéressés o eLLes sont expLoitées. Selon Le type d'instaLation, d'autres organes périphé- riques sont raccordés à la ligne bifilaire tels que des blocs de signalisation et d'affichage et des postes auxi- liaires de commande. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesqueLs: - La figure 1 représente Le schéma électrique d'un réseau de distribution d'énergie électrique seLon L'invention; - Les figures 2 à 5 sont des schémas bLecs, représentant respectivement le poste central émetteur-récepteur, L'appa- reiL de connexion, Le bloc de signaLisation et un bloc de mesure selon la figure 1. Sur les figures, un réseau 10 de distribution d'énergie électrique comporte, disposé en tête du réseau, un appareil de connexion, en l'occurrence un disjoncteur télécommandable 12, et deux branches 14, 16 alimentant respectivement des charges 18, 20, chacune protégée par un disjoncteur téLécom- mandable 22, 24, analogue au disjoncteur 12. Les disjonc- teurs 12, 22, 24 sont des disjoncteurs standard, par exemple à boîtier moulé, ayant chacun une paire de contacts 26 par phase, actionnée par un mécanisme d'ouverture et de ferme- ture manuelle et de déclenchement automatique sur défaut. Le schéma selon la fig. 1 est un schéma monophasé à une seule paire de contacts par disjoncteur, mais il est clair que l'invention s'applique à des circuits triphasés ou mul- tiphasés. Chaque disjoncteur 12, 22, 24 comporte de plus un dispositif de commande à distance, schématiquement repré- senté par une bobine 28 d'un électro-aimant, susceptible d'actionner le contact 26. Le disjoncteur 12, 22, 24 peut être du type décrit dans la demande de brevet français N 2.535.520, dans lequeL l'électro-aimant 28 provoque un changement de position du contact 26 à chaque impulsion de courant. Il est clair que l'électro-aimant peut être du type monostable provoquant la fermeture du contact 26 lorsqu'il est alimenté et l'ouverture automatique en position de repos de la manière usuelle dans les contacteurs électriques. Il est bien entendu possible de prévoir deux électro-aimants, l'un commandant la fermeture des contacts 26, et l'autre leur ouverture ou tout autre système électromécanique d'actionne- ment des contacts. Au circuit de puissance 10, 14, 16 de L'installation est associé un système de télétransmission comprenant une ligne bifilaire 30 ou bus de liaison entre les disjoncteurs 12, 22, 24, et un poste central émetteur 32. A la ligne bifilaire 30 sont raccordés d'autres organes périphériques, en l'occurrence un bloc de télésignalisation 34 et un bloc capteur 36. D'au- tres appareils, notamment des disjoncteurs 12, 22, 24 ou des postes de commande ou de signalisation, peuvent être raccor- dés à la ligne bifilaire 30, le système étant facilement ex- tensible par simple pontage sur un appareil adjacent. En se référant plus particulièrement à la figure 2, on voit que la ligne bifilaire 30 est reliée au réseau 10 par l'in- termédiaire d'un filtre F incorporé au poste central 32. Le filtre peut bien entendu être indépendant du poste 32 ou être logé dans un bottier séparé accolé à celui du poste 32. Le filtre F est un transformateur ou un filtre LC passe bas empêchant la pollution du réseau 10 par des signaux à haute fréquence, par exemple d'une centaine de KHz transmis par la liqne bifilaire 30. Le filtre F comprend avantaqeusement des éléments de limitation du passage des perturbations présentes sur le réseau 10 vers la ligne bifilaire 30. Ces éléments peuvent être des semi-conducteurs ou varistances d'écrêtage de sur- 6 2580124 tensions ou des organes analogues bien connus des spécia- Listes. Le fiLtre F assure une protection générale des com- posants électroniques du système de télétransmission à Ligne bifiLaire 30. Cette Ligne bifiLaire 30 et le filtre F sont dimensionnés pour Le transport de L'énergie électrique né- cessaire à l'alimentation des électro-aimants 28 et des blocs électroniques du système de télétransmission. La ligne bifilaire 30 est constituée de deux fiLs standard utitisés habituellement dans les installations électriques de distri- bution terminale, notamment dans les logements. La ligne bifilaire peut être alimentée par plusieurs sources d'énergie, par exemple un groupe de secours, ce qui a L'avantage de permettre les manoeuvres de l'appareillage en l'absence de tension sur le réseau. La Ligne bifiLaire 30, qui véhicule l'énergie d'alimentation des circuits auxiliaires du système de télétransmission, transporte de plus les informations codées haute fréquence émises par un automate 38 du poste central 32. L'automate 38 est du type programmable à sortie série et émet des ordres groupés mais échelonnés sous forme de messages à adresse sur la ligne bifilaire 30. De teLs automates 38 sont bien connus et il suffit de rappelér qu'ils comprennent une alimentation A constituée par exemple par un transformateur abaisseur de tension raccordé au réseau 10 ou éventuellement à la ligne bifilaire 30. Le bloc d'alimentation A alimente un système électronique de traitement L qui élabore les messages selon un programme prédéterminé, ces messages étant transmis par un bloc codeurdécodeur C/D'et un bloc modulateur M/D à la ligne bifilaire 30. Le filtre F isole électriquement la ligne bifilaire 30 du réseau 10 évitant toute perturbation et per- mettant ainsi une simplification des émetteurs et récepteurs du système de télétransmission. La figure 3 illustre L'appareil de connexion 12, en l'occur- rence le disjoncteur 12, les disjoncteurs 22 et 24, qui sont identiques, n'étant pas décrits en détail par la suite. On reconnaît le circuit de puissance 10 avec les contacts 26 télécommandé par l'électro-aimant 28. Le mécanisme de com- mande des contacts 26 n'est pas représenté, l'ensemble étant regroupé dans un bloc actionneur P comprenant de plus un re- lais schématisé par un triac 40 monté dans le circuit d'ali- mentation de l'électro-aimant 28. Ce circuit d'alimentation est raccordé à la ligne bifilaire 30 par des bornes de com- mande 42 du disjoncteur 12. Le disjoncteur 12 comporte de plus un bloc électronique 44 raccordé également par les bornes 42 à la ligne bifilaire 30. Les signaux transmis par la ligne bifilaire 30 sont appliqués à un modulateur-démodu- lateur IM/D puis à un codeur-décodeur C/D et traitésdans un bloc électronique de traitement T' susceptible d'émettre un signal de commande appliqué 3 la gâchette du triac 40. Le bloc électronique 44 comporte de plus une alimentation A des circuits électroniques par la ligne bifilaire 30. Le bloc de traitement T' comprend un micro-contrôleur masqué ou une mémoire d'enregistrement de l'adresse du disjoncteur 12 sélec- tionnant les informations véhiculées par la ligne bifilaire 30 et destinées au disjoncteur 12. Le bloc électronique 44 peut servir d'émetteur de données représentatives de l'état du disjoncteur 12, notamment de la position des contacts 26 ou du courant traversant le disjoncteur 12. A cet effet, un capteur C, par exemple constitué par un micro-contact soli- daire des contacts principaux 26 transmet au bloc de traite- ment T' l'information souhaitée, cette information étant après traitement et codage dans le bloc C/D'et modulation par Lp modulateur-démodulateur M/D transmise par la ligne bifilaire 30 vers le poste central 32 et les autres appareils reliés à la ligne bifilaire 30. Le bloc électronique 44 fonctionne à la fois comme récepteur et comme émetteur de signaux codés, la ligne 30 assurant la télétransmission des signaux de commande et de signalisation ainsi que le transport de l'énergie élec- trique d'actionnement des électro-aimants 28 et des circuits électroniques auxiliaires. Le poste central 32 est également agencé en récepteur de signaux d'une manière similaire à celle décrite pour le bloc électronique 44 du disjoncteur 12. Le bloc de signalisation 34, illustré par la figure 4, per- met un affichage des informations d'exploitation de l'instal- lation et comporte à cet effet un voyant 45 branché sur la ligne bifilaire 30 par l'intermédiaire d'un triac 46 ana- logue au triac 40 du disjoncteur 12. Le triac 46 est piloté par un bloc électronique 48 analogue au bloc 44, mais sim- plifié puisqu'il fonctionne uniquement en récepteur. Les informations transmises par la ligne bifilaire 30 sont démo- dulées dans un bloc démodulateur puis décodées dans le bloc décodeur avant d'être transmises au bloc de traitement T'. Le fonctionnement est bien entendu identique à cetui décrit ci-dessus pour la partie électronique du bloc disjoncteur 12, le bloc de signalisation 34 pouvant bien entendu comporter plusieurs voyants 45 alimentés par te même bloc électronique 48 à adressage approprié. La figure 5 montre le bloc capteur 36 relié à la ligne bifi- laire 30 pour transmettre.des informations ou mesures déti- vrées par un capteur C. Ces informations sont transmises à un bloc électronique 50 analogue au bloc 44 du disjoncteur 12 pour traiter ces informations et Les émettre après codage sur La ligne bifilaire 30. Dans ce cas, te bloc 50 fonc- tionne uniquement en émetteur et comporte uniquement un bloc de codage et de modulation simplifié par rapport à ceux du bloc électronique 44. Le capteur peut par exemple mesurer ta tuminosité pour une installation d'allumage automatique d'un éclairage ou une température pour une installation de régula- tion automatique de chauffage ou toute autre valeur appro- priée. L'invention est mise en oeuvre de la manière suivante: L'installateur raccorde le circuit de puissance 10, 14, 16 aux bornes de puissance des disjoncteurs 12, 22, 24 de la manière usuelle. Parallètlement il raccorde les bornes de com- mande 42 des disjoncteurs 12, 22, 24 à la ligne bifitaire 30 constituée par des fils standard d'une section appropriée. La ligne bifilaire 30 est de plus raccordée au poste central 32 et aux organes périphériques 34, 36,le poste central 32 étant de plus relié au réseau 10. L'automate 38 transmet les ordres codés de commande des disjoncteurs 12, 22, 24 dont les blocs électroniques 44 sélectionnent les ordres qui leur sont adressés pour activer l'électro-aimant 2îP provoquant l'ouverture ou La fermeture des contacts 26. L'automate 38 interroge cycliquement les disjoncteurs 12, 22, 24 ainsi que le bloc capteur 35 pour disposer des informations de commande de l'installation. Le poste central 32 peut compor- ter un bloc d'affichage et de signalisation analogue à celui représenté à la figure 4, permettant une supervision de l'état ou des opérations effectuées sur l'installation. Le filtre F du poste central 32 évite une pollution du réseau par les signaux codés à haute fréquence transitant sur la ligne bifilaire 30. Le filtre F évite de plus toute surten- sion sur la ligne bifilaire 30 transmise par le réseau 10. L'installation peut être très étendue, la seule liaison en- tre les composants étant les circuits de puissance et la ligne bifilaire 30. Il est clair que lesdisjoncteurs 12, 22, 24 peuvent être équipés d'auxiliaires, par exemple d'un bouton poussoir de commande du triac 40 ou d'un voyant de signalisation ou d'affichage, et que l'installation peut comporter d'autres appareils du type contacteur ou effecteur n'assurant pas la protection des circuits en cas de défaut. Les éléments con- stitutifs de l'installation sont avantageusement disposés dans des boitiers moulés de profil standard, par exemple encliquetable sur un rail DIN symétrique. Il est clair que le bloc électronique peut être indépendant de l'actionneur, les deux blocs étant avantageusement voisins pour limiter les connexions entre eux. D'une manière analogue, le filtre F peut être dissocié de l'automate 38 en étant logé dans un boîtier indépendant pouvant fort bien être éloigné du bol- tier de logement de l'automate 38. Selon un développement de l'invention, la ligne bifilaire 30 est reliée à un bloc d'alimentation continue (non représenté) suppléant une défaillance du réseau 10. Ce bloc d'alimenta- tion peut être une simple batterie permettant d'assurer la continuité des ordres et de l'alimentation des actionneurs des disjoncteurs 12, 22, 24. Cette permanence de l'alimenta- tion évite des situations erratiques pouvant être catastro- phiques au moment de la remise sous tension du réseau 10. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit. 1 1 REVENDICATIONS 1. Installation de télécommande centralisée pour la gestion de la distribution de L'énergie électrique comprenant des appareils (12, 22, 24) ayant des contacts électriques (26) de connexion de circuits utilisateurs (14, 16) au réseau (10) de distribution d'énergie électrique, chaque appareil (12, 22, 24) étant télécommandé par un signal codé de commande, émis par un poste central émetteur (32) relié par une ligne bifilaire (30) de liaison auxdits appareils (12, 22, 24), caractérisée en ce que chaque appareil comprend un actionneur (28) électromécanique d'actionnement desdits contacts élec- triques (26) et un bloc électronique (44) de réception et de traitement desdits signaux codés pour transmettre un ordre d'actionnement des contacts (26) audit actionneur (28), lors de la réception d'un signal prédéterminé et que ledit action- neur (28) et ledit bloc électronique (44) sont tous deux rac- cordés à ladite ligne bifilaire (30) pour recevoir d'une part l'énergie d'alimentation de l'actionneur (28) et d'autre part lesdits signaux codés. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite ligne bifilaire (30) comporte deux fils, de sec- tion appropriée au transport de l'énergie d'alimentation des- dits actionneurs (28), lesdits fils étant raccordés au ré- seau électrique (10) avec interposition d'un filtre (F) ou transformateur, antiparasite dans la gamme des fréquences desdits signaux. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite ligne bifilaire (30) est raccordée à une source d'alimentation indépendante ou de secours dudit réseau pour assurer la continuité de l'alimentation des actionneurs (28). 4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risée en ce que ledit poste central émetteur (32) comporte une unité programmable (38) ayant une sortie série asynchrone, 12 812 couplée à ladite ligne bifilaire (30) par un modulateur, démodulateur (M/D) pour la transmission desdits signaux codés. 5. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractéri- sée en ce que ledit appareil (12, 22, 24) comporte des bornes d'entrée et de sortie du circuit de puissance, deux bornes de raccordement à ladite Ligne bifiLaire (30), Ledit actionneur (28) doté d'un relais (40) de Liaison auxdites bornes de raccordement, ledit bloc électronique (44) à cir- cuit démodulateur (D) de liaison auxdites bornes de raccorde- ment et un circuit de traitement (T) des signaux transmis par la ligne bifilaire (30) pour engendrer un ordre de com- mande dudit retais (40). 6. Installation selon la revendication-5, caractérisée en ce que le bloc électronique (44) comporte un décodeur (D)3 de réception des signaux codés, notamment un microcontrôleur masqué de lecture des signaux pour -la commande'dudit action- neur (28). O20 7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit appareil (12, 22, 24) comporte des capteurs (C) fournissant audit bloc électronique (44) des informations qui sont transmises, après codage par un émetteur incorporé audit bloc électronique, par ladite ligne bifiLaire à un poste central récepteur (32) de Ladite installation. 8. Instatlation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le poste central émetteur (32) est de plus agencé en poste central récepteur pour une centralisation des commandes et signalisations. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le signal codé est un signal haute fréquence à train d'impuLsions formant un mes- sage à adresse. 13 2580124 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des postes (36) capteurs raccordés à ladite ligne bifilaire (30) com- prenant un capteur (C) d'informations locales et un émetteur alimenté par la ligne bifilaire (30) pour transmettre des données représentatives desdites informations locales par la ligne bifilaire.