Brevet FR2589581A1 — publié le 19870507

L'invention est relative à un relais de controle de puissance à seuils multiples. L'invention se situe dans le domaine de l application de tarifs multiples pour une consommation d'énergie selon des paramétres quelconques. tel que des horaires ou des puissances souscrites. Le tarif vert simplifié borne poste (B.P.S) comporte dans sa version de base, quatre périodes tarifaires avec souscription par le client d'une seule puissance contrôlée par un disjoncteur. Mais il existe actuellement plusieurs variantes qui permettent au client de souscrire une dénivellée de puissance c est-å-dire deux puissances différentes. Dans ce cas. les deux puissances sont contrôlées jusqu' présent par deux disjoncteurs dont les cablages sont conçus selon deux modes de réalisation. Dans un premier mode de réalisation les disjoncteurs 1 et 2 sont connectés en paralléle sur la ligne de tension alternative triphasée 3 reliant le secteur en 4 à l'installation d un client en 5. Le boitier de commande 6 associé aux disjoncteurs est connecté à un relais de découplage en 7 qui est connecté également à une des phases du secteur en 8. Ce boitier de commande met en circuit l'un ou l'autre des disjoncteurs. Les disjoncteurs 1 et 2 correspondent respectivement aux puissance supérieures et inférieures souscrites.Dans un second mode de réalisation, les deux disjoncteurs 1 et 2 sont connectes en série sur la ligne de tension alternative triphasée en 3 reliant le secteur en 4 et l'installation du client en 5. Le disjoncteur 1 est court-circuité par un interrupteur à télécommande 9 connecté. par lintermé- diaire d un ensemble 10 constitué d'un relais 11 et d'un commutateur 12 à un relais de découplage en 7. Ce relais .11 est également connecté à une des phases du secteur en 8 et le relais de découplage et l interru- pteur 9 sont connectés au neutre du secteur en 13. Lorsque l interrupteur est en position ouverte, la puissance obtenue en 5 correspond à la puissance souscrite inférieure et lorsque l interrupteur est en position fermée. la puissance obtenue en 5 (sorties du disjoncteur 1) correspond à la puissance souscrite supérieure. En ce qui concerne le câblage en série, cette forme de réalisation n'est utilisable que pour une intensité inférieure à 160 ampères et pour des intensités supérieures il est nécessaire de remplacer l'interrupteur â télécommande par un bloc de télécom- mande associé à un interrupteur.Dans les deux modes de réalisation, le boitier de commande 6 et l'inter- rupteur de télécommande 9 sont connectés à l horloge annuelle de commande du compteur de consommation d'énergie du client. qui indique la période tarifaire (puissance souscrite pendant la période dans laquelle on se trouve). Ces dispositifs sont coûteux et ne sont pas adaptés aux nouvelles variantes permettant la souscription d-une dénivellée de puissance. L invention a pour but de fournir un relais de contrôle de puissance à deux seuils permettant de contrôler au moins deux puissances souscrites comprises dans une plage allant d'environ 03 à 300 kW et qui ait un coût de fabrication réduit. Le relais doit permettre le déclenchement d'un disjoncteur unique associé à une installation de client lors du dépassement de chaque seuil puissance , et eventuellement le comptage du nombre de déclenchements ou dépassements de la puissance souscrite et l'application de plusieurs variantes de tarifs multiples avec dénivellée de puissance par un réglage simple. Elle a donc pour objet un relais de contrôle de puissance à au moins deux seuils destiné à contrô- ler au moins deux puissances, notamment des puissances correspondant chacune à une période pour l'application de tarifs multiples. caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure cyclique de la puissance consom mée, des moyens d'établissement desdits seuils de puissance moyenne à ne pas dépasser au cours dudit cycle de mesure. des moyens de sélection de l'un desdits seuils en fonction des conditions d'utilisation du relais. des moyens de comparaison de la puissance mesurée par les moyens de mesure cycliques avec le seuil de puissance selectionné, et des moyens de déclenchement d'un disjoncteur unique lors d'un dépassement dudit seuil. Avec un tel circuit de contrôle le coût de fabrication est sensiblement réduit par rapport au circuit à deux disjoncteurs de l'art antérieur et permet de contrôler deux puissances dénivelées comprises dans la plage 0.3 à 300 kW avec un compteur de constante égale à 50 W/heure avec un pas de 0,3 kW. Il permet de comparer une puissance active moyenne à la puissance souscrite par le client sans tenir compte de la puissance réactive et la plage de recouvrement entre la puissance souscrite supérieure et la puissance souscrite inférieure est totale. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annéxés sur lesquels - la Fig. 1 est un schéma d'un circuit de contrôle à deux disjoncteurs câblés en paralléle selon la technique antérieure, - la Fig. 2 représente un schéma d'un cir cuit de contrôle à deux disjoncteurs câblés en série selon la technique antérieure, - la Fig. 3, est un schéma de principe d'un relais de contrôle de puissance à deux seuils selon l'invention et, - la Fig. 4, est un schéma détaillé d'un mode de réalisation du relais de contrôle de la Fig. 3. La Fig. 3, représente un schéma d'un relai de contrôle de puissance à deux seuils 14 (puissance souscrite minimale et puissance souscrite maximale) destiné à déclencher un disjoncteur principal 15 con necté entre la ligne du reseau 16 comportant des boi- tiers de sectionnement 17, et la ligne d'alimentation 18 raccordée à une installation électrique (non représentée) d'un client. Un compteur de consommation d'énergie 19 est connecté sur la ligne 16 du réseau en 20 en amont du disjoncteur 15 et du relais 14. Dans l'exemple représenté ce compteur comporte un tableau de comptage équipé d'un compteur à disque rotatif à quatre cadrans 21 dont l'axe du disque (non repre- senté) comporte un émetteur d'implusions 22. Le compteur de consommation 19 est associé à un circuit d'horloge annuelle 23 permettant le comptage sur l'un ou l'autre des cadrans en fonction des puissances souscrites par l'abonné et de la période tarifaire (heure du jour saison été, hiver ou analogue). La sortie de l'émetteur d'impulsions 22 est connectée, dans le relais 14, à un circuit de comptage d'impulsions 24 connecté en même temps qu'un circuit d'établissement de seuils de puissance moyenne 25 par l'intermédiaire d'un circuit de selection de seuil 26, à un comparateur 27. Les composants 2i, 26 et 27 sont reliés à un circuit de base de temps et de remise à zéro 28. Le circuit 26 est connecté à deux entrées de validation d'un circuit de comptage de déclenchement constitué par deux compteurs 29a et 29b, ces entrées correspondant respectivement à la puissance souscrite minimale et å la puissance souscrite maximale. Les entrées de comptage de ces deux compteurs 29a et 29b sont connectées à une sortie d'un déclencheur 30, cette sortie fournissant une impulsion pour chaque opération de declenchement effectuée.Le déclencheur 30 a son entrée connectée au comparateur 27 et sa sortie de commande connectée I'entrée du disjoncteur unique 15. Les composants 24 à 30 sont tous alimentés par un convertisseur 220 volts alternatif/12 volts continu 31 relié à la ligne du réseau 16. Une entrée du circuit de selection de seuil 26 est connectée à une sortie 32 du circuit d'horloge annuelle 23 qui indique la période tarifaire (puissance minimale ou puissance maxima le) dans laquelle se trouve le compteur. Ce relais de contrôle de puissance à deux seuils 14 fonctionne de la maniére suivante. Apres remise à zéro de tous les composants du relais à partir du circuit 28 de base de temps et de remise à zéro, ce circuit déclenche le fonctionnement du compteur d'impulsions 24, du circuit de selection de seuil 26 et du comparateur 27 pour une période, de par exemple dix minutes, permettant d'obtenir, à la fin de cette période, en sortie du compteur d impulsions 24, la puissance moyenne consommée sur cette période.Les composants 24 et 28 constituent donc des moyens de mesures cyclique de la puissance moyenne consommée.Le circuit 25 comporte deux série de commutateurs 18 correspondant respectivement aux puissances minimale et maximale souscrites par le client (chaque seuil de puissance étant par exemple établi à l'aide de trois commutateurs 33 rotatifs à dix positions correspondant respectivement aux unités, aux dizaines et aux centaines). En fonction d'un signal reçu par le circuit de selection de seuil 26, provenant de l'horloge annuelle 23, le circuit de comparaison 27 recoit la valeur en sortie du compteur 24 et la valeur établie par la série de commutateurs 33 sélectionné. Si le résultat de la comparaison, à la fin du cycle de mesure indique que la valeur en sortie du compteur 24 est inférieure au seuil de puissance sélectionné, le comparateur 27 n'émet aucun signal en sortie et le relais est réinitialisé par le circuit 28.Si au contraire la valeur en sortie du compteur 24 dépasse le seuil sélectionné par le circuit 26 avant la fin du cycle, le comparateur 27 envoie un signal au déclencheur 30 qui commande le déclenchement du disjoncteur 15. Ce circuit de déclenchement 30 envoie également un signal d'incrémentation au compteur de déclenchement validé par le circuit 26 et correspondant, selon le cas, à la puissance minimale ou à la puissance maximale. Le déclenchement du disjoncteur se fait par l'intermédiaire d'une bobine d'émission 15a intégré dans le disjoncteur. Le relais 14 est réinitialisé après chaque dépassement ou déclenchement. Un tel relais 14 permet donc le déclenchement d'un disjoncteur unique 15 connecté en série sur la ligne d'alimentation d'une installation d'un client, lors du dépassement de la puissance souscrite par la puissance moyenne consommée au cours d'une période déterminée, tout en permettant la prise en compte d'une dénivelée de puissance. Il permet également le comptage du nombre de déclenchements ou de dépassements pour chacune des puissances souscrites. La mise en service d'un tel relais ne nécessite que des modifications mineures des compteurs de consom mation d'énergie et des disjoncteurs déjà installés. Ces modifications se limitent à l'introduction d'une bobine d'émission sur le disjoncteur et d'un contact d'émission d'impulsion sur le compteur de consommation d énergie. Un mode de réalisation d'un tel relais va maintenant être décrit en détail en référence à la figure 4 sur laquelle seule le relais de contrôle de puissance à deux seuils a eté représenté. Le relais de contrôle 14 comprend un circuit d'alimentation des circuits logiques constitués par un transformateur 220 volts alternatif/12 volts continus, 31â, dont le primaire est relié à des bornes 34 de connection à la ligne du réseau, par l'intermédiaire d'un fusible 35. Ce circuit d'alimentation comprend également un pont redresseur 36 connecté au secondaire du transformateur 31a, et un régulateur 37 fournissant une tension continue de plus 12 volts, connecté au pont redresseur et dont l'entrée et la sortie sont connectées à des condensateurs 38 et 39 reliés par leur autr-e extrémité à la borne de terre. Le secondaire du transformateur 31a est également connecté à une résistance 40 reliée à la base d'un transistor NPN 41. La base de ce transistor est également reliée à la borne de terre à travers un condensateur 42. L'émetteur du transistor 41 est relié à la borne de terre et son collecteur est relié d'une part à la sortie du régulateur 37 à travers une résistance 43 et d'autre part à l'entrée d'un circuit de mise en forme 44 et à la borne terre à travers un condensateur 45. La sortie du circuit mise en forme 44 est connectée à l'entrée d'un diviseur par dix 46 dont une autre entrée est connectée à la sortie du régulateur 37. La sortie du diviseur 46 est connectée à l'entrée d'un diviseur par trois mille 47 dont sept sorties sont reliées respectivement aux cathodes de sept diodes X8 dont les anodes sont reliées à travers une résistance 49 à la sortie du régulateur 37.Les anodes des diodes 48 sont également connectées ensemble à travers une résistance 50 à l'entrée d'un circuit mise en forme 51 et à la borne de terre à travers un condensateur 52. La sortie du circuit mise en forme 51 est reliée à l'entrée d'un autre circuit de mise en forme 53 dont la sortie est reliée au diviseur 47 d'une part et à l'entrée d'une bascule 54. Cette bascule 54 est temporisée à son entrée R par un circuit RC composé de la résistance 55 et du condensateur 56. La sortie Q de la bascule 54 est reliée à l'entrée d'une deuxième bascule 57 qui est temporisée à son entrée R par un deuxième circuit RC constitue par la résistance 58 et le condensateur 59.La sortie Q de la bascule 57 est reliée à travers deux diodes 60 et 61 montées en série tête-bêche (cathodes communes) d'une part à travers une diode 62 à l'entrée R de la bascule 54 et d'autre part à la sortie d'une porte "NON OU" 63. Les entrées de la porte 63 sont reliées ensemble d'une part à la sortie du régulateur 37 à travers une résistance 64 et d'autre part à la borne de terre à travers une résistance 65 et un condensateur 66 montés en parallèle. Le point milieu entre les diodes 60 et 61 constituant la sortie de remise à zéro, est connectée aux entrées-de remise à zéro de trois compteurs 67, 68 et 69 et à l'entrée d'une porte "NON OU" 70.Les bornes d'alimentation des trois compteurs sont reliés à la sortie du régulateur 37. La sortie Q de la bascule 54, constituant la sortie d'impulsion dix minutes, dont la fonction sera décrite avec le fonctionnement du relais et qui est connecté à l'entrée d'une porte "NON ET" 71. La sortie de la porte 70 est reliée à l'autre entrée de la porte 71 dont la sortie est reliée à travers une résistance 72 à la base d'un transistor 73. L'émetteur du transistor 73 est relié à la sortie du régulateur 37 et son collecteur est relié à la borne de terre à travers un relais 74 et une diode 75 montées en parallèle. La sortie de la porte 70 est con nectée par ailleurs à l'entrée d'une porte "NON OU" 76 dont la sortie est connectée à l'autre entrée de la porte 70. L'autre entrée de la porte 76 est connectée d'une part à la borne terre à travers une résistance 77 et d'autre part aux cathodes de deux diodes 78, 79 dont les anodes sont connectées aux sorties de deux portes "NON OU" 80 et 81. Une première entrée de la porte 80 est connectée à la borne de terre à travers une résistance 82 et à un contact 83 dont l'autre borne est connectée à la sortie du régulateur 37 à travers une résistance 84.Une première entrée de la porte 81 est connectée à la sortie d'une porte "NON OU" 85 dont les entrées sont reliées ensemble à la prémière entrée de la porte 80. Les autres entrées des portes 80 et 81 sont connectées respectivement aux sorties de deux portes "NON ET" 86 et 87. Les trois entrées de chacune des portes 86 et 87 sont connectées chacune à un commutateur rotatif à dix positions, 87a, 88g et 89ê pour la porte 86a et 87b, 88b et 89b pour la porte 86q. Les entrées des portes 86a et 86g sont connectées aux bornes mobiles des commutateurs rotatifs tandis que les bornes fixes de chaque paire de commutateurs rotatifs 87a et 87q, 88a et 88b, 89a et 89g sont connectés ensemble respectivement à dix sorties des compteurs 67, 68 et 69.Les entrées des portes 86a et 86b sont également reliées à la masse chacune à travers une résistance 90. Les compteurs 67, 68 et 69 sont connectées ensemble de manière à réaliser le comptage respectivement des unités, des dizaines et centaines d'impulsions reçues par le compteur 67 dont l'entrée est connectée à la sortie d'une porte "NON OU" 91. Les en trées de la porte 91 sont connectées ensemble d'une part à ia sortie du régulateur 37 à travers une résistance 92 et d'autre part à la sortie d'une porte "NON OU" 93 à travers un condensateur 94. Une des entrées de la porte 93 est connectée à la sortie de la porte 91 et son autre entrée est connectée à la borne terre à travers une résistance 95 et à une première borne d'un contact 96. L'autre borne du contact 96 est reliée à la sortie du régulateur 37 à travers une résistance 97 et un condesateur 98 monté en parallèle. Le relais 14 comprend deux bornes d'entrées 99 connectées respectivement à la borne de terre à travers un relais 100 un condensateur 101 et une diode 102 montés en parallèle, et à la sortie du régulateur 37. Ces bornes d'entrées 99 sont destinées à être connectées à l'émetteur d'impulsion du compteur de consommation d'énergie (non reprQsenté). Le relais 14 comprend deux autres bornes d'entrées 103 connectées respectivement à la sortie du régulateur 37 et à la borne de terre à travers un relais 104, un condensateur 105 et une diode 106 montés en parallèle. Les bornes d'entrées 103 sont destinées à être connectées à l'horloge annuelle associée au compteur de consommation d'éner- gie (non représentee).La sortie du régulateur 37 est enfin connectée à travers un contact 107 à deux compteurs à cadrans d'affichage 108 et 109 reliés à la borne terre à travers deux contacts 110 et 111 respectivement. Le relais de contrôle 14 comprend deux bornes de sorties 112 connectées ensemble par l'interme- diaire d'un contact 113, ces bornes de sortie étant destinée à être connectée à la bobine d'émission du disjoncteur (non représentée). Le relais 74 commande les contacts 107 et 113, le relais 100 commande le contact 96 et le relais 104 commande les contacts 83, 110 et 111, ces contacts se trouvant dans la position représentée sur la Fig.4 lorsque les relais ne sont pas excités. Le relais 14 décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. L'alimentation en 12 volts est constituée par les éléments 31g et 34 à 39 et le circuit de base de temps et de remise à zéro est constitué par les composants 40 à 66. Le signal d'établissement du cycle de mesure et le signal de remise à zéro sont générés par les bascules 54 et 57 de telle manière que, après une impulsion de remise à zéro des composants 67 à 70 du relais, un signal d'établissement du cycle de mesure d'une durée de dix minutes par exemple, soit envoyé à l'entrée de la porte "NON ET" 71 et permette la mesure de la puissance moyenne consommée au cours et jusqu'à la fin du cycle, établie à partir des compteurs 67 à 69.Les impulions du compteur de consommation d'énergie correspondant chacune å une valeure prédéterminée, sont appliquées au compteur 67 à partir des bornes d'entrées 99 et par l'intermédiaire du contact 96 commandé par le relais 100. Les compteurs 67, 68 et 69 comptent respectivement les unités, les dizaines et les centaines d'impulsions et appliquent le résultat aux bornes fixes des commuta- teurs rotatifs associés. Les commutateurs 87 à 89a correspondent à la puissance souscrite minimale et les commutateurs 87b à 89b correspondent à la puissance maximale.Un signal apparait à la sortie de l'une des portes "NON ET" 86a et 86b sélectionnée en fonction du signal envoye par l'horloge annuelle [non représentée) sur les bornes 103 et le relais 104 commandant le contact 83 associé aux portes logiques 80, 81 et 85, et lorsque le nombre d'impulsions transmises au compteur par le contact 96 atteint la valeur établie par les commutateurs rotatifs sélectionés. Le signal apparaissant en sortie de la porte sélectionnée par les portes 80, 81 et 85 est appliqué aux portes 76, 70 et ensuite à l'autre entrée de la porte 71 pour exciter le relais inverseur 74.Un signal apparaissant en sortie d'une des portes 86 et 86g ne rend négative la sortie de la porte 71, et donc la base du transistor 73, que Si la bascule constituée par les portes 76 et 70 a basculé avant la fin du cycle de mesure. Dans ce cas, le relais 74 est excité et commande la fermeture du contact 113 entrainant le déclenchement du disjonteur (non représenté).Le relais 74 commande également le contact 107 de manière à incrémenter l'un ou l'autre des compteurs 108 et 109 de comptage de declenchement en fonction du signal d'horloge annuelle et donc de l'état du relais 104, permettant ainsi le comptage des dépassements du seuil ou puissance -souscrite pendant le cycle de mesures, la puissance souscrite minimale correspondant au compteur 108 et la de puissance souscrite maximale correspondant au compteur 109. Si aucun signal n'apparait en sortie des portes 86â et 869, le relais 74 n'est pas excité et l'ensemble des composants du relais sont remis à zéro pour un nouveau cycle de mesure. A titre d'exemple, un réglage du relais va être décrit par la suite pour un abonnement à un tarif B.P.S. selon la variante de ce tarif. Dans cette variante, la puissance souscrite minimale est de 18 kW, la puissance souscrite maximale estd e 110 KW et le disque du compteur de consommation d'énergie, effectue un tour pour une consommation de 50-W/heure, avec un transformateur de courant de 100/5 ampères. Le réglage du relais s'effectue à partir de la relation suivante NI = PS 6C dans laquelle NI est le nombre d'impulsion affiché sur le sélecteur du relais, - PS est la puissance souscrite W/heure - C est la valeur en W/heure d'une impulsion du compteur de consommation d'énergie. On obtient NI = 30 pour la puissance souscrite minimale de 18 KW et NI = 184 pour la puissance souscrite maximale de 110 KW. Il convient d'afficher sur les commutateurs rotatifs 87a, 88a et 89ê respectivement 0, 3 et O et sur les commutateurs rotatifs 87q, 88b et 89 les valeurs 4, 8 et 1 respectivement. Les puissances sont exprimées en W et non volts/ampere ce qui explique le contrôle de la puissance réactive et le pas de réglage des puissances souscrites est égal au produit 6 C. REVENDICATIONS 1. Relais de contrôle de puissance à au moins deux seuils destiné à contrôler au moins deux puissances, notamment des puissances correspondant chacune à une - période pour l'application de tarifs multiples , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (2P, 28 ; 40 à 69, 91 à 102) de mesure cycliques de la puissance consommée, des moyens d'établissement (87g à 89a, 87b à 89q) lesdits seuils de puissance moyenne à ne pas dépasser au cours du cycle de mesure, des moyens de sélection (26 ; 77 à 85, 103 à 106) de l'un desdits seuils de puissance moyenne en fonction des conditions d'utilisation des relais, des moyens de comparaison (27 ; 86a, 86t, 90) de la puissance mesurée par les moyens de mesure cyclique avec le seuil de puissance sélectionné, et des moyens de déclenchement (30 ; 71 à 75, 112, 113) d'un disjoncteur unique (15) lors d'un dépassement dudit seuil. 2. Relais de contrôle de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre autant de compteurs de dépassement de seuil (29a, 298 : 108, 109) que de seuils établis, reliés aux moyens de sélection (26 ; 77 à 85, 103 à 106) et aux moyens de déclenchement (30 ; 71 à 75, 112, 113). 3. Relais de contrôle de puissance selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur d'alimentation (31; 31g à 39) dont le primaire est relié à la ligne de puissance (16) à contrôler, en amont du disjoncteur (15). 4. Relais de contrôle de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie de commande des moyens de déclenchement (30) sont reliés à une bobine d'émission (15a), intégrée au disjoncteur (15).