Brevet FR2616598A1 — publié le 19881216

Dispositif d'alimentation électrique. La présente invention est relative à la protection et aux mesures sur les réseaux de distribution d'énergie électrique. Plus particulièrement, elle concerne un dispositif d'alimentation électrique, notamment pour une charge d'impédance variable, telle que des relais de protection du réseau. Elle trouve une application dans l'étalonnage de relais de protection de réseaux de distribution électrique moyenne tension. Historiquement, la protection et les mesures sur les réseaux de distribution d'énergie électrique ont été obtenues tout d'abord par des moyens de type électromécanique ou horloger, c'est-à-dire que toutes les fonctions ou presque étaient réalisées à partir d'énergie mécanique et la détection était effectuée sur le réseau électrique. Aujourd'hui, l'électronique a remplacé ces moyens électromécaniques car elle possède de nombreux avantages tels que sa faible consommation ainsi que des valeurs de seuil de courant et de temporisation plus précises. Par contre, l'alimentation de cette électronique pose des problèmes. La protection et les mesures sur les réseaux de distribution ont dans un premier temps été réalisées par des dispositifs alimentés par des sources de tension externes. Néanmoins, ces dispositifs n'étaient pas satisfai sants puisqu'ils dépendaient du bon état de fonctionnement desdites sources de tension externes. Pour obvier à cette dépendance, les relais terminaux qui ont pour objectif de couper le courant du réseau lorsqu'il se passe quelque chose d'anormal dans ledit réseau sont maintenant alimentés par la grandeur mesurée. En d'autres termes, les relais terminaux ne possèdent plus de source d'alimentation externe et la fonction de protection est maintenant élaborée à partir du circuit de mesure du courant circulant dans le réseau. En fait, le courant d'entrée circulant dans le réseau varie d'une valeur nominale jusqu'à une valeur de défaut sur courtcircuit dans des proportions importantes (0 à 100 Ampères). Dans ces conditions, l'obtention d'une mesure correcte, alors que l'énergie d'alimentation est prélevée sur le système où l'on fait la mesure, pose un problème technologique difficile à résoudre. En particulier, il est difficile d'étalonner convenablement des relais de protection du réseau. Les variations de la forme d'onde du courant ainsi que celles de l'impédance d'entrée du relais interdisent la solution qui consisterait à utiliser un générateur de tension branché aux bornes du relais car on pourrait se trouver en dehors des caractéristiques de fonctionnement dudit générateur de tension. L'invention a pour but d'apporter une solution à ce problème. A cette fin, elle propose un dispositif d'alimentation électrique permettant notamment de délivrer un courant d'intensité fixe pour la valeur réglée et exempt de perturbations dans une charge d'impédance variable, telle que des relais de protection d'un réseau. L'invention porte sur un dispositif d'alimentation électrique, en particulier pour une charge d'impédance variable, telle que des relais de protection, du type comprenant un générateur de tension alimenté au courant de secteur. Selon une définition générale de l'invention, la sortie du générateur de tension est reliée directement au primaire d'un transformateur de courant tandis que la charge est branchée au secondaire de ce transformateur de courant. Plus précisément, le générateur de tension comprend un premier transformateur de puissance alimenté par un premier auto-transformateur variable relié au courant de secteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le secondaire du premier transformateur de puissance est mis en série sur le secondaire d'un second transformateur de puissance, alimenté par un deuxième auto-transformateur variable, relié au courant de secteur, en parallèle sur le premier auto-transformateur. En faisant varier la tension d'alimentation délivrée par le second auto-transformateur variable alimentant le deuxième transformateur de puissance, il est possible de retrancher ou d'ajouter un courant égal à une fraction du courant débité par le premier transformateur de puissance. I1 en résulte la possibilité d'effectuer un réglage dit "f in" du courant total ainsi débité dans la charge d'impédance variable. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif est logé dans une boite portable et comprend en outre des moyens de mesure de courant traversant une charge d'impédance variable branchée en sortie dudit transformateur de courant. L'intégration des éléments essentiels et constitutifs du dispositif selon l'invention, dans une boite portable, permet de tester simplement et efficacement des relais de protection d'un réseau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique montrant les éléments essentiels et constitutifs du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique d'une variante du dispositif selon l'invention; et - la figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. Les dessins annexés comportent à de nombreux titres des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à éclairer la description ci-après, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant. La figure 1 fait apparaître une charge Zv d'impédance variable qui représente un relais de protection d'un réseau de distribution électrique. Le secondaire d'un transformateur de courant T2 est branché aux bornes de l'impédance variable Zv tandis que le primaire dudit transformateur de courant T2 est relié au secondaire d'un transformateur de puissance Tll dont l'enroulement secondaire est court-circuité sur lui-même. Un auto-transformateur variable AT1 alimente en tension le transformateur de puissance Tll via un disjoncteur D1 qui protège le contact mobile de l'auto-transformateur AT1. A partir de laLtension du réseau, l'auto-transformateur AT1 produit une tension ajustable (0 à 220 Volts). Le transformateur de puissance T11 se trouve branché sur une résistance nulle. L'intensité qu'il débite est alors maximale. Les caractéristiques du transformateur Tll : sa capacité nominale, sa capacité de surcharge, sa tension secondaire et sa tension de court-circuit lui permettent de débiter un courant par exemple de O à 800 Ampères, sans déformation. Le transformateur de courant T2 branché sur le secondaire du transformateur de puissance Tll réduit le courant principal dans un rapport de 40 à 80 fois, de manière à pouvoir injecter un courant capable d'influencer la charge Zv d'impédance variable. On peut noter que dans ce dispositif d'alimentation selon l'invention, et dans la limite des caractéristiques des éléments essentiels et constitutifs dudit dispositif, seul le transformateur Tll impose la valeur et la forme du cou- rant, la charge Zv n'étant alimentée que par son image. Sur la figure 2, on voit une variante du dispositif d'alimentation électrique selon l'invention. On retrouve agencés de façon identique les éléments-ATl, D1, Tell, T2 et Zv décrits en référence à la figure 1. Le secondaire du transformateur Tll est relié en série au secondaire d'un transformateur de puissance T12 également alimenté par un auto-transformateur variable AT2 relié au courant de secteur. Un disjoncteur D2 protège le contact mobile de l'auto-transformateur AT2. L'auto-transformateur AT2 produit une tension ajustable qui permet d'ajouter ou de-retrancher via le transformateur de puissance T12 un courant égal à une fraction, par exemple l/lOème, du courant débité par le transformateur T11. On obtient donc, par le transformateur de puissance T12 connecté en série au transformateur de puissance T11, un réglage dit "fin" du courant débité par ledit transformateur de puissance Tll. La figure 3 montre l'intégration du dispositif selon l'invention dans un ensemble plus complet et portable, permettant de tester simplement et efficacement des relais de protection. On retrouve agencés de façon identique les éléments AT2, D1, D2, Tll, T12, T2 et Zv décrits en référence à la figure 2. L'alimentation générale du dispositif selon l'invention est prise sur le courant de secteur (220 Volts, 50 Hertz). Un disjoncteur D4 protège l'ensemble du dispositif. Un relais général R1, commandé par le circuit principal de commande, permet de mettre en service le dispositif d'injection de courant, ou de tension, suivant la position du commutateur courant/tension" C1. Le dispositif d'injection de courant est celui de la variante avec réglage fin décrite en référence à la figure 2. Un ampèremètre numérique I est branché aux bornes de la charge d'impédance variable. Un commutateur C2 de "gamme de courant" permet de sélectionner l'enroulement secondaire du transformateur de courant T2 et donc la gamme, ainsi que le calibre de l'ampèremètre I. Le dispositif d'injection de tension est quant à lui tout à fait classique. I1 comprend un transformateur de puissance T13 alimenté par un auto-transformateur variable AT3 via un disjoncteur D3. Un voltmètre numérique V, branché en dérivation, permet la mesure de la tension. Un circuit de tension auxiliaire, alimenté par le secteur 220 V, permet de générer des tensions, par exemple 24/48/ 125 Vcc et 90 Vca fixes pour alimenter d'autres appareillages. Le dispositif comprend en outre un chronomètre électronique synchronisé sur le secteur 50 Hertz permettant de mesurer le temps de réponse. Ce chronomètre a par exemple une double gamme : 00,00 ou 000,0. Il peut être démarré, soit par le dispositif d'injection, soit par un contact ou une tension. I1 peut être arrêté, soit par le dispositif d'injection, soit par un contact ou une tension. Enfin, le circuit principal de commande assure les fonctions suivantes - mise en marche des générateurs de courant en tension; - arrêt des générateurs de courant en tension; et - mesure du temps de réponse grâce au chronomètre électronique. On a représenté également le circuit de liaison des organes de commande et d'affichage du chronomètre. On comprendra que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple, mais en incorpore toutes les variantes. Ainsi, le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans tous les cas où un courant non perturbé est nécessaire, afin de tester les appareils de contrôle, de mesure ou de protection. En outre, la puissance et les dimensions des éléments constitutifs et essentiels du dispositif peuvent être modifiées en fonction de l'application envisagée. Revendications. 1. Dispositif d'alimentation électrique, en particulier pour une charge d'impédance variable, telle que des relais de protection d'un réseau, du type comprenant un générateur de tension alimenté au courant de secteur, caractérisé en ce que la sortie du générateur de tension est reliée directement au primaire d'un transformateur de courant (T2) tandis que la charge (Zv) est branchée au secondaire de ce transformateur de courant (T2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de tension comprend un premier transformateur de puissance (Tll) alimenté par un premier auto-transformateur (AT1) variable relié au courant de secteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le secondaire du premier transformateur de puissance (Tll) est mis en série sur le secondaire d'un second transformateur de puissance (T12), alimenté par un deuxième autotransformateur (AT2) variable , relié au courant de secteur, en parallèle sur le premier auto-transformateur (AT1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est logé dans une boite portable et en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure du courant traversant une charge d'impédance variable branchée en sortie dudit transformateur de courant (T2).