Brevet FR2595881A1 — publié le 19870918

L'invention concerne un procédé et un dispositif de protection et de surveillance de récepteurs polyphasés,équilibrés ou non, cou plés en étoile,dont le point étoile n'est pas connecté au point étoile de la source. Jusqu'alors, les appareils polyphasés couplés en étoile, en particulier les fours à résistances triphasés, n'étaient protégés qu'au niveau de la ligne et du transformateur, par des coupe-circuits à fusibles. En effet, la protection des résistances électriques de grande puissance contre les surcharges n'était pas assurée pour des raisons économiques car cette protection aurait nécessité l'utilisation de transformateurs et d'un appareil associé, permettant l'exploitation correcte des grandeurs physiques captées, dont le coût était jugé prohibitif. En fait, seule la protection de la ligne et du transformateur est assurée par des coupe-circuits à fusibles inefficace pour la protection des résistances proprement dites. En effet, ces coupe-circuits doivent être calibrés pour permettre le démarrage de l'installation, et donc, compte-tenu des coefficients de température positifs des résistances, être surcalibrés par rapport au courant de fonctionnement normal de l'installation. D'autre part, compte-tenu des caractéristiques propres des fusibles, leur fusion n'intervient, en cas de surchage, qu'au delà d'un courant de l'ordre de 1,3 fois l'intensité nominale : ce qui conduit à un échauffement dommageable des résistances des trois phases.Par ailleurs, la protection n'agit pas en cas de coupure de résistance, ce qui conduit, dans ce cas, à une sous-alimentation des résistances des autres phases, entratnant une mauvaise répartition de la température. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. L'invention, telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résout le problème consistant à créer un dispositif de protection des récepteurs polyphasés, équilibrésou non, couplée étoile dont le point étoile n'est pas connecté au point étoile de la source, qu'il s'agisse d'un neutre, dû au couplage étoile ou zigzag de la source, ou d'un point neutre artificiel ; quel gue soit le mode de couplage de la source. Cette invention se caractérise principalement en ce que le procédé de protection et de surveillance de récepteurs polyphasés, couplés en étoile, dont le point étoile n'est pas rélié au point étoile de la source, consiste à mesurer la tension aux bornes d'une ou de plusieurs des phases du récepteur et/ou entre le point étoile du récepteur et le point étoile de la source (composante homopolaire du système polyphasé et éven tuellement à en calculer la ou les dérivées, à prendre en compte des paramètres externes complémentaires de toutes natures, à comparer ces valeurs à des valeurs de référence, à intervenir sur le processus mis en oeuvre par les récepteurs, dès qu'une anomalie d'évolution de paramètre est détectée, à signaler celle-ci, et à mettre hors-service un ou plusieurs récepteurs dès que l'une des valeurs de tension s'écarte de la valeur de référence d'un seuil déterminé. Selon un mode de réalisation simplifié de l'invention, le procédé consiste à mesurer la tension aux bornes d'une phase, soit aux bornes de chaque phase, soit entre les points neutres du générateur et du récepteur, et à agir sur le processus de commande afin de mettre hors-service le récepteur concerné, dès que la tension mesurée s' écarte de la valeur de référence d'un seuil déterminé comme révélateur d'un défaut. ta référence du potentiel homopolaire de la source est prise au point étoile de la source, si cette dernière est couplée en étoile ou en zigzag, ou au point étoile d'un neutre artificiel si le couplage de la source est en triangle ou en polygone. La mesure de tension s'effectue entre le neutre naturel ou le neutre artificiel de la source et le point étoile du récepteur. Le dispositif de protection et de surveillance des récepteurs polyphasés, mettant en oeuvre le procédé exposé ci-dessus est, selon un mode de réalisation préférentiel, constitué d'autant de dispositifs d'isolation galvanique, reliés aux bornes des phases, qu'il y a de phases, euxmêmes reliés, par l'intermédiaire d'un dispositif d'élimination des tensions parasites, à un dispositif de multiplexage des entrées transmettant, par l'intermédiaire dedispositifs d'adaptation d'amplitude, de conversion de la valeur efficace et de conversion analogiquel numérique, d'une part, et, par l'intermédiaire d'un comparateur de phase soumis à une phase de référence, d'autre part, respectivement la valeur de l'amplitude et la valeur du déphasage correspondant, à un calculateur numérique recevant les paramètres extérieurs et délivrant les signaux de protection et de con trôle. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention toutes les fonctions de protection et de surveillance sont réalisées par calcul numérique au niveau du calculateur. Selon un autre mode de réalisation simplifié du dispositif selon l'invention, les dispositifs d'isolation galvaniques sont reliés di rectement, ou par l'intermédiaire d'un multiplexeur, à un calculateur ana logique, soumis ou non à des paramètres externes assurant la protection et le contrôle du processus. Selon un mode de réalisation encore plus simplifié de l'in vention, la tension aux bornes de chaque phase ou la tension entre les points étoiles du récepteur et du générateur est mesurée par l'intermé- diaire d'une isolation galvanique, ou directement par un dispositif électromécanique ou électromagnétique assurant la coupure de l'alimentation dès qu'une certaine valeur est atteinte. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que l'identification d'une surcharge ou d'une souscharge sur un circuit, par la mesure d'une tension plutôt que par la mesure d'un courant, simplifié le dispositif de protection et de surveillance et en réduit le cout, en ce que la mesure de cette tension permet de détecter la variation du déséquilibre, que les systèmes soient équilibrés ou non > sans avoir à connattre l'impédance des récepteurs, en ce qu'elle offre une possibilité aisée de traitement de l'information afin d'affiner les paramètres de surveillance et de pouvoir introduire des paramètres internes ou externes complémentaires destinés à contrôler le comportement de récepteurs et à optimiser le processus qu'ils mettent en oeuvre. D'autres caractéristiques et avantages apparattront dans la description qui va suivre d'un dispositif de protection et de surveillance d'un four de déshydratation de matières végétales, équipé de résistances montées en étoile avec point étoile non raccordé à celui de la source, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés représentant - sur la figure 1, le schéma de principe d'alimentation de trois batteries de résistances couplées en Y. - sur la figure 2, le schéma de principe d'alimentation de trois batteries de résistances couplées endS permettent la réalisation d'un neutre artificiel. - sur la figure 3, le schéma-bloc du dispositif de protection et de surveillance. Sur la figure 1, on remarque que les batteries de résistances R1 > R2 et R3 sont couplées en étoile, de même que la source. Les neutres Nr1, Nr2 et Nr3 ne sont pas reliés au point neutre Ns de la source. Sur la figure 2, on remarque que,dans un couplage en le neutre Ns est artificiel. Sur la figure 3 on remarque que le dispositif de protection et de surveillance est constitué de trois dispositifs d'isolation galvanique 1, constitués d'un transformateur non saturé, raccordés chacun au neutre de la source Ns et respectivement aux neutres Nrl, Nr2 et Nr3 des batteries des résistances R1, R2 et R3, afin de mesurer la composante homopolaire qui apparaît au niveau de chaque batterie de résistance. Ces dispositifs d'isolation galvanique 1, sont reliés chacun par l'intermédiaire du dispositif d'élimination des sur-tensions et des phénomènes parasites 2, constitué d'un filtre actif ou passif, à un dispositif de multiplexage des entrées 3 qui transmet au calculateur 7 > par la ligne 9, d'une part, les valeurs d'amplitude, par l'intermédiaire, d'un dispositif d'adaptation d'amplitude 4, d'un dispositif de conversion de valeur efficace 5, et d'un convertisseur analogiquelnumérique 6, et, par la ligne 10, d'autre part, le déphasage,par l'intermédiaire du comparateur de phase 8 relié à une phase de référence 11. Le calculateur 7 enregistre des paramètres externes supplémentaires qui, dans cette application, peuvent être constitués, par exemple, de la température réelle obtenue, de la répartition du flux de chaleur.Le calculateur 7 délivre des signaux assurant la protection de la résistance et le contrôle du processus. Le dispositif de protection et de surveillance ci-dessus dé cris, mesurant la variation de la composite homopolaire, il est possible de prendre en compte la variation du vecteur sont qui permet de détecter un défaut sur le récepteur. La mesure de la phase du vecteur ns-ne permet d'identififier la ou les phases en défaut. L'étude ded rS-nr permet de prendre en compte la vitesse d'évolution de 11 avarie. Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent de façon générale, à la protection contre les défauts monophasés ou polyphasés non équilibrés de tous récepteurs couplés en étoile, dont le point étoile n'est pas raccordé, et tout particulièrement à la détection de défauts monophasés ou polyphasés non équilibrés sur tous les systèmes de chauffage par résistances couplées en étoile, dont le point étoile n'est pas raccordé à celui de la source. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection et de surveillance de récepteurs po polyphasés couplés en étoile, dont le point étoile n'est pas relié au point étoile de la source, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer, en utilisant la méthode des composants symétriques appliquée à un système d'ordre n , la tension aux bornes d'une ou de plusieurs des phases du récepteur etjou entre le point étoile du récepteur et le point étoile de la source, à en calculer la ou les dérivées, à prendre en compte des paramètres externes complémentaires de toutes natures, à comparer ces valeurs à des valeurs de référence, à intervenir sur le processus mis en oeuvre par les récepteurs dès qu'une anomalie d'évolution des paramètres est détectée, à signaler cette anomalie et à mettre hors service un ou plusieurs récepteurs, dès que l'une des valeurs de tension s'écarte de la valeur de référence d'un seuil déterminé. 2. Procédé de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la référence du potentiel homopolaire de la source est prise au point étoile de la source, si cette dernière est couplée en étoile ou en zigzag, ou au point étoile d'un neutre artificiel, si le couplage de la source est en triangle ou en polygone. 3. Procédé de protection selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la mesure de tension s'effectue entre le neutre naturel ou le neutre artificiel de la source et le point étoile du récepteur. 4. Dispositif de protection et-de surveillance des récepteurs polyphasés mettant en oeuvre le procédé exposé aux revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte autant de dispositif d'isolation galvanique (1) reliés aux bornes des phases, qu'il y a de phases à surveiller, eux-mêmes reliés, par l'intermédiaire d'un dispositif d'élimination de tension parasites (2) à un dispositif de multiplexage des entrées (3), transmettant, par l'intermédiaire de dispositifs d'adaptation d'amplitude (4), de conversion de la valeur efficace (5) et de conversion analogique numérique (6), d'une part, et par l'intermédiaire d'un comparateur de phases (8) soumis à une phase de référence, d'autre part, respectivement la valeur de l'amplitude et la valeur du déphasage correspondant à un-calculateur numérique (7) recevant les paramètres externes et délivrant des signaux de protection et de contrôle. 5. Dispositif de protection et de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes les fonctions de protection et de surveillance sont réalisées par calcul numérique au niveau du calculateur. 6. Dispositif de protection et de surveillance de récepteurs polyphasés, couplés en étoile, dont le point étoile n'est pas relié au point étoile de la source, mettant en oeuvre le procédé décrit dans la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs d'isolation galvanique sont reliés directement,ou par l'intermédiaire d'un multiplexeur, à un calculateur analogique, soumis ou non à des paramètres externes assurant la protection et le contrôle du processus.