Brevet FR2638583A1 — publié le 19900504

DECLENCHEUR A MICROPROCESSEUR COMPORTANT DES MOYENS DE CALCUL DE LA VALEUR EFFICACE DU COURANT. L'invention concerne un déclencheur statique pour un disjoncteur électrique comportant - au moins un capteur engendrant des signaux analogiques représentatifs du courant parcourant un conducteur protégé par le disjoncteur, - des moyens d'échantillonnage et de conversion analogiquenumerique, auxquels sont appliques les signaux analogiques et délivrant à des instants d'échantillonnage prédéterminés des échantillons numériques correspondants, - un ensemble de traitement numérique a microprocesseur auquel sont appliques les échantillons numériques, l'ensemble de traitement comportant des moyens pour élever au carré les échantillons numériques et calculer par addition d'un nombre n prédeterminé de carrés d'échantlllons successifs une valeur représentative de la valeur efficace du courant parcourant le conducteur et des moyens pour comparer cette valeur à des seuils prédéterminés, de manière à engendrer un ordre de déclenchement du disjoncteur en cas de dépassement de ces seuils, - et des moyens de éclenchement du disjoncteur activés par l'ordre de déclenchement. Dans les déclencheurs à microprocesseur, on utilise de plus en plus la valeur efficace du courant pour la réalisation des fonctions long retard et court retard. Dans les déclencheurs connus une valeur représentative de la valeur efficace du courant est obtenue par addition d'un nombre prédéterminé de carrés d'échantillons numériques successifs représentatifs du courant mesuré. La fréquence d'échantillonnage et le nombre d'échantillons numériques utilisé pour chaque calcul peuvent etre très différents d'un déclencheur à l'autre. A titre d'exemple, on connaît des déclencheurs calculant la valeur efficace à partir de 5 échantillons successifs et d'autres utilisant 256 échantilions. L'invention a pour objet l'amélioration de la résolution de la valeur calculée et du temps de réponse des déclencheurs sans augmentation ni de la fréquence d'échantillonnage ni du nombre d'échantillons numériques utilisé pour le calcul de la valeur efficace. Ce but est atteint par le fait qu'à la réception d'un échantillon numérique d'ordre i, i étant supérieur à n, l'ensemble de traitement met en mémoire, dans une mémoire vive, le carré de l'échantillon numérique qui lui est appliqué, la mémoire vive contenant les carrés des échantillons numeriques d'ordre i-n à i-l, calcule une nouvelle valeur représentative de la valeur efficace par addition à la valeur, mémorisée dans la mémoire vive, représentative de la valeur efficace calculée à la réception de l'échantillon d'ordre i-l du carré de l'échantillon d'ordre i et soustraction du carré de ltéchantillon d'ordre i-n, la nouvelle valeur étant mise en mémoire dans la mémoire vive. En régime transitoire, à la réception d'un échantillon numérique d'ordre i, i étant inférieur ou égal à n, l'ensemble de traitement met en mémoire, dans la mémoire vive, le carre de l'échantillon numérique qui lui est appliqué et calcule une valeur partielle par addition de ce carré à la somme, mémorisée dans la mémoire vive, des carrés des échantillons précédents, une valeur représentative de la valeur efficace étant calculée après réception de certains échantillons numériques, d'ordre m inférieur à n, par multiplication de la valeur partielle par le facteur n/m. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donne à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 7 représente un schema synoptique d'un déclencheur à microprocesseur pour la mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est l'organigramme de la fonction calcul de la valeur représentative de la valeur efficace du courant. Sur la figure 1, un réseau de distribution électrique à quatre conducteurs (trois phases et neutre) d'alimentation d'une charge (non représentée) comporte un disDoncteur 10 susceptible d'interrompre le circuit en position d'ouverture. Le mécanisme 12 du disjoncteur 10 est piloté par un relais polarisé 14 de commande de déclenchement du disjoncteur en cas de surcharge ou de court-circuit. A chaque conducteur est associé un transformateur de courant 16 qui délivre un signal analogique proportionnel au courant parcourant le conducteur associé. Ce signal est appliqué à un circuit de mise en forme 18. Les sorties I1, I2, I3, IN du circuit 18 sont appliquées par l'intermédiaire d'un multiplexeur 20 à un convertisseur analogique-numérique 22 dont la sortie est reliée à une porte d'entrée/sortie 1 d'un microprocesseur 24.Le microprocesseur comporte une porte de sortie 2 reliée au relais polarisé 14. Bien entendu, le microprocesseur est connecté aux divers auxiliaires (non représentés) nécessaires à son fonctlonnement, et à au moins une mémoire morte (ROM) 26 et une mémoire vive (RAM) 28. Dans le mode de réalisation particulier représenté, il est également prévu une mémoire non volatile 30 de type EEPROM ou NOVRAM. Le multiplexeur et le convertisseur analogique-numérique sont contrôlés par le microprocesseur. Le déclencheur selon la figure 1 assure la fonction de protection, notamment les déclenchements long retard et court retard, respectivement lors d'une surcharge et d'un défaut apparaissant dans le circuit des conducteurs. Il est inutile de décrire en détail cette fonction de protection qui est bien connue et décrite par exemple dans la demande de brevet européen No. 195.693. Le microprocesseur 24 utilise les échantillons numériques I(i) qui lui sont fournis par le convertisseur ana logique/numérique 22 pour calculer une valeur E représentatlve de la valeur efficace du courant dans chacun des conducteurs. La valeur E calculée est ensuite comparee à des valeurs de seuil stockées dans une mémoire pour détecter tout dépassement de l'un de ces seuils et engendrer un ordre de déclenchement, temporisé ou instantané, qui est transmis au relais 14 pour provoquer ltouverture du disjoncteur 10. Le déclencheur peut bien entendu assurer non seulement les fonctions long retard et court retard pour chacune des phases et le neutre du réseau à protéger, mais également d'autres fonctions, notamment de protection terre ou de déclenchement instantané. Le calcul de la valeur E représentativede la valeur efficace est réalisé à partir d'un nombre n prédéterminé d'échantillons numériques successifs au courant mesuré (phase, neutre ou terre). Pour chaque courant (phase, neutre ou terre) la valeur numérique I(i) de l'échantillon appliqué à la porte 1 du microprocesseur est élevée au carré. Dans les déclencheurs connus, une valeur representative de la valeur efficace, en fait une valeur proportionnelle au carré de la valeur efficace, est obtenue par addition du carré de la valeur d'un certain nombre d'échantillons successifs. Selon l'invention, la valeur E représentative de la valeur efficace est réactualisée chaque fois qu'un échantillon numérique I(i) correspondant au courant considéré est appliqué à l'entrez du microprocesseur. Pour cela, on conserve dans des emplacements (TAB) de la mémoire vive 28 les carrés des n échantillons précédents, la dernière valeur E représentative de la valeur efficace calculée étant également conservée dans la mémoire vive.Ainsi à la réception d'un échantillon numérique I(i) d'ordre i, i étant supérieur à n, le microprocesseur calcule le carré de cet échantillon, le met en mémoire et calcule une nouvelle valeur E représentative de la valeur efficace par addition à la valeur representative de la valeur efficace calculée à la réception de l'échantillon d'ordre i-1 du carré de ltéchantillon I(i) d'ordre i et soustraction du carré de l'échantillon I(i-n) d'ordre i-n (voir organigramme de la figure 2). Ainsi la valeur E représentative de la valeur efficace est, à chaque instant, formée par la somme des carres des n derniers échantillons numeriques et toute variation du courant est prise en compte dès que possible. Lors de la mise en route du declencheur il s'établit un régime transitoire, le régime permanent décrit ci-dessus ne pouvant être utilise qu'a partir de n+1 échantillons. En régime transitoire, quand i est inférieur ou égal à n, le microprocesseur calcule une valeur partielle E' par addition à la valeur partielle E' précédemment calculée du carré de ltéchantillon I(i). De cette manière la valeur partielle E' représente la somme des carrés des échantillons reçus et la premiere valeur E représentative de la valeur efficace est obtenue après acquisition de l'échantillon d'ordre n. Le microprocesseur transfère alors la valeur partielle E' dans l'emplacement de mémoire prévu pour la valeur E.Afin de permettre un déclenchement court retard, qui a une réponse courte, de ordre de 100 ms, si nécessaire sans attendre le calcul de la première valeur E représentative de la valeur efficace prenant en compte n échantillons, le microprocesseur calcule au moins une autre valeur E représentative de la valeur efficace à partir d'un nombre m réduit d'echanti 1 lons . Cette valeur E est obtenue par multiplication par un coefficient n/m de la valeur partielle E' calculée après acquisition de l'échantillon d'ordre m (voir l'organigramme de la figure 2 > . Dans un mode de réalisation préférentiel, le nombre n est égal à seize et en régime transitoire on calcule une première valeur E avec quatre échantillons, puis une seconde avec huit échantillons, avant d'obtenir la première valeur prenant en compte seize échantillons. Le nombre n d'échantillons utilisés est déterminé pour chaque application particulière en fonction notamment de la vitesse d'échantillonnage, de la précision désirée, et de la capacité de calcul du microprocesseur. REVENDICATIONS 1. Déclencheur statique pour un disjoncteur électrique (10) comportant: - au moins un capteur (16) engendrant des signaux analogiques représentatifs du courant parcourant un conducteur protégé par le disjoncteur, - des moyens (22) d'échantillonnage et de conversion analogique - numérique, auxquels sont appliques les signaux analogiques et delivrant à des instants d'échantillonnage prédéterminés des échantillons numériques correspondants, - un ensemble de traitement numérique à microprocesseur (24) auquel sont appliqués les échantillons numériques, l'ensemble de traitement comportant des moyens pour élever au carré les échantillons numeriques et calculer par addition d'un nombre "n" prédéterminé de carrés d'échantillons successifs une valeur (E) représentative de la valeur efficace du courant parcourant le conducteur et des moyens pour comparer cette valeur à des seuils prédéterminés, de manière à engendrer un ordre de déclenchement du disjoncteur en cas de dépassement de ces seuils, - et des moyens (14, 12) de déclenchement du disjoncteur activés par l'ordre de déclenchement, déclencheur caractérisé en ce qu'à la réception d'un échantillon numérique d'ordre i, i étant supérieur à n, l'ensemble de traitement met en mémoire, dans une mémoire vive (28), le carré de l'échantillon numérique qui lui est appliqué, la mémoire vive (28) contenant les carrés des échantillons numériques d'ordre in à i-1, calcule une nouvelle valeur (E) représentative de la valeur efficace par addition à la valeur, mémorisée dans la mémoire vive, représentative de la valeur efficace calculée à la réception de l'échantillon d'ordre i-l du carré de l'échantillon d'ordre i et soustraction du carré de l'échantillon d'ordre i-n, la nouvelle valeur étant mise en mémoire dans la mémoire vive (28). 2. Déclencheur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à la réception d'un échantillon numérique d'ordre i, i étant inférieur ou égal à n, l'ensemble de traitement met en mémoire, dans la mémoire vive (28), le carré de l'échantillon.numérique qui lui est appliqué et calcule une valeur partielle (E') par addition de ce carré à la somme, mémorisée dans la mémoire vive (28), des carrés des échantillons précédents, une valeur (E) représentative de la valeur efficace étant calculée après réception de certains échantillons numériques, d'ordre m inférieur à n, par multiplication de la valeur partielle (E') par le facteur n/m.