Brevet FR2655736A1 — publié le 19910614

-1 - La présente invention est relative à un dispositif de mesure de tension, utilisé dans les équipements de mesure et de protection des réseaux électriques. Il a été décrit, dans le certificat d'utilité français N 78 27749, un réducteur de tension électronique suivi de deux circuits d'amplification: l'un de ces circuits a une constante de temps relativement élevée, de l'ordre de la centaine de millisecondes, et sert à alimenter les organes de mesure, pour lesquels on n'exige pas un temps de rétablissement rapide en cas de disparition de la tension L'autre circuit d'amplification a une constante de temps beaucoup plus court, de l'ordre de la dizaine de millisecondes, car il sert à alimenter des organes de protection pour lesquels on exige un temps de rétablissement rapide Un tel appareil comprend donc deux chaînes de mesure et un but de la présente invention est de réaliser un dispositif ne comportant qu'une seule sortie de mesure; un tel appareil est à l'évidence plus économique que celui de l'art antérieur. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de mesure de tension d'une ligne électrique comprenant, pour chaque phase de la ligne, un diviseur capacitif comportant un premier condensateur relié à la ligne et en série avec un second condensateur relié à la terre, et une première et une seconde lignes d'amplification de la tension aux bornes du second condensateur, ladite première ligne ayant une constante de temps de l'ordre de la centaine de millisecondes et étant associée à un circuit correcteur de phase, ladite seconde ligne d'amplification ayant une constante de temps de 2,5 à 15 millisecondes, caractérisé en ce que les première et seconde lignes d'amplification sont reliées à une sortie commune respectivement à travers un premier et un second interrupteurs commandables par un -2- circuit logique, le dispositif de mesure comprenant en outre un circuit pour élaborer un signal représentatif de la valeur absolue de la différence algébrique entre les signaux fournis respectivement par les première et seconde lignes d'amplification, un circuit comparateur recevant le signal précité et fournissant en sortie un ordre de commande audit circuit logique lorsque ladite valeur absolue franchit un seuil donné, ledit circuit logique étant agencé pour maintenir fermé le premier interrupteur et ouvert le second interrupteur lorsque ladite valeur est inférieure audit seuil et commander l'ouverture du premier interrupteur et la fermeture du second interrupteur lorsque ladite valeur franchit le seuil. Avantageusement, le circuit logique est temporisé. La temporisation du circuit logique est de l'ordre de 50 millisecondes. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma synoptique du circuit de l'invention, limité à une phase. Dans la figure, la référence i désigne une phase d'une ligne électrique à haute tension, à laquelle est relié un diviseur capacitif comprenant un premier condensateur Cl, en série avec un second condensateur C 2 relié par ailleurs à la terre. Le circuit électronique comprend un amplificateur opérationnel Al dont le circuit d'entrée comprend une résistance R 2 La valeur de R 2 est choisie de telle sorte que la constante de temps du circuit R 2 C 2soit relativement élevée, de l'ordre de la centaine de millisecondes La sortie de l'amplificateur Al est connectée à deux lignes: la première ligne comprend un amplificateur A'l et un premier interrupteur Il; la seconde ligne comprend un amplificateur A 2, un -3- amplificateur A'2 et un second interrupteur I 2 Les deux lignes se rejoignent à l'entrée d'un amplificateur de sortie A 7 dont la sortie S alimente les appareils de mesure et les organes de protection de la ligne. L'amplificateur A'1 est relié à la sortie de l'amplificateur Ai par une résistance R'1 et il comprend en parallèle une capacité C'1 et une résistance R" 1. L'amplificateur A'l et ses composants associés constituent un correcteur de phase permettant d'obtenir par exemple une précision de classe 0,5 ( 20 minutes d'angle maximum de déphasage entre 48 et 51 Hertz) Les valeurs de R'1, R"i et C'l sont choisies pour donner à l'amplificateur opérationnel A'i une constante de temps faible, de l'ordre de 0,1 milliseconde, de sorte que la constante de temps de la première ligne est celle de l'amplificateur Ai. Cette constante de temps élevée, associée à la correction de phase, permettent l'obtention d'un signal de mesure tout à fait approprié à l'alimentation d'appareils de mesure de tension de la ligne L'interrupteur Il est un interrupteur à semi-conducteur ou un relais. L'amplificateur A 2 est attaqué par un circuit d'entrée comportant un condensateur C 2 et une résistance R 2 de valeurs choisies pour que la seconde ligne ait une constante de temps beaucoup plus faible que celle de la première ligne, par exemple comprise entre 2,5 et 15 millisecondes On choisira par exemple une valeur de 10 millisecondes lorsque la plage de variation de fréquence de la ligne est comprise entre 48 et 51 Hz Cette faible constante de temps est nécessaire pour la commande des organes de protection de la ligne Le circuit à résistance R'2 et condensateur C'2 sert de correcteur de phase. L'amplificateur A'2, associé aux résistances R'12 et R'13, est un amplificateur de puissance L'interrupteur I 2 est, comme l'interrupteur Il, un interrupteur commandable à semi-conducteur ou un relais. -4- Les sorties respectives des amplificateurs A'l et A'2 sont reliées aux deux entrées d'un amplificateur opérationnel A 3, respectivement par les résistances R 34 et R 31 L'amplificateur A 3 est monté en soustracteur, grâce à deux résistances R 32 et R 33, et fournit la différence algébrique D = Vi V 2 des signaux de sortie des amplificateurs A'l et A'2. Le signal d est envoyé sur un circuit redresseur à deux alternances RED comprenant un amplificateur opérationnel A 4 monté avec des résistances R 41 à R 44 et une diode d, et un amplificateur opérationnel A 5 monté avec une résistance R 51 Le circuit RED fournit donc en sortie la valeur absolue /Vi -V 2/ de la différence algébrique Vi V 2 La sortie du circuit redresseur RED est connectée à une entrée d'un comparateur A 6 recevant par ailleurs sur une autre entrée, par une résistance R 60, un signal de seuil s La sortie du comparateur A 6 est reliée à un circuit logique à deux sorties complémentaires QI et Q 2 commandant respectivement les interrupteurs Il et I 2 Ce circuit logique est agencé pour que, si le comparateur A 6 ne délivre aucun signal, ( /VI V 2/ expliqué plus loin. Le fonctionnement du circuit est le suivant: en régime permanent et normal, les signaux Vl et V 2 sont égaux, de sorte que le comparateur A 6 ne fournit aucun signal La sortie Qi du circuit CL est alors par construction activée et la ligne Al, A'1 est en service, permettant des mesures avec la précision nécessaire. -5- en cas de réenclenchement sur une ligne chargée, les tensions de sortie Vl et V 2 des deux lignes vont comporter une composante dite continue qui s'amortirait exponentiellement, pour la première ligne en 100 ms et pour la seconde ligne en 10 ms Les signaux Vl et V 2 seront donc différents, et dès que leur différence atteindra la valeur de seuil, le circuit logique CL basculera, entraînant l'ouverture de l'interrupteur Il et la fermeture de l'interrupteur I 2 La deuxième ligne lu d'amplification sera donc mise en service, avec sa faible constante de temps qui va éliminer très rapidement la composante exponentielle nuisible, qui en particulier sature le transformateur de l'amplificateur de puissance qui suit le préamplificateur. La temporisation à la retombée évite des commutations répétées quand la différence Vl V 2 s'approche du seuil s. Ce seuil doit être supérieur à l'erreur d'étalonnage qu'il peut y avoir entre les deux sorties de ligne (à 50 Hz) augmentée de l'écart de dérive en fréquence aux limites de la bande ( 48 51 Hz). Le circuit de l'invention présente l'avantage d'être plus simple que celui de l'art antérieur En régime normal, l'erreur de phase de la mesure est faible. En cas de réenclenchement sur ligne chargée, la composante continue est éliminée très rapidement. Il est possible d'ajuster à la fois la valeur de seuil S et la valeur de la temporisation pour optimiser le fonctionnement La première ligne d'amplification (constante de temps de l'ordre de 100 ms) est idéale pour transmettre les transitoires dus à une autre cause q'un réenclenchement sur ligne chargée Si on place la valeur de seuil S assez haut, on pourra mesurer ces transitoires sans faire basculer le circuit CL. -6- Dans le cas o l'excursion de la fréquence de la ligne est réduite (par exemple de 49,5 à 50,5 hz), la meilleure réponse en régime transitoire, avec réenclenchement sur ligne chargée, est obtenue en utilisant une constante de temps R 2 C 2 égale à 3,18 ms (au lieu de 10 ms) La constante de temps R'2 C'2 est alors aussi égale à 3,18 ms ( 3,18 ms = 4/2 rfo, avec fo = 50 Hz). A 60 Hz, 3,18 ms est remplacé par 2,65 ms. L'invention trouve application dans l'exploitation et la protection des réseaux électriques. -7- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de mesure de tension d'une ligne électrique comprenant, pour chaque phase de la ligne, un diviseur capacitif comportant un premier condensateur relié à la ligne et en série avec un second condensateur relié à la terre, et une -première et une seconde lignes d'amplification de la tension aux bornes du second condensateur, ladite première ligne ayant une constante de temps de l'ordre de la centaine de millisecondes et étant associée à un circuit correcteur de phase, ladite seconde ligne d'amplification ayant une constante de temps de 2,5 à 15 millisecondes, caractérisé en ce que les première (Ai, A'1) et seconde (A 2, A'2) lignes d'amplification sont reliées à une sortie commune (S) respectivement à travers un premier (Il) et un second (I 2) interrupteurs commandables par un circuit logique (CL), le dispositif de mesure comprenant en outre un circuit (A 3, RED) pour élaborer un signal représentatif de la valeur absolue de la différence algébrique (D) entre les signaux fournis respectivement par les première et seconde lignes d'amplification, un circuit comparateur (A 6) recevant le signal précité et fournissant en sortie un ordre de commande audit circuit logique (CL) lorsque ladite valeur absolue franchit un seuil donné S, ledit circuit logique étant agencé pour maintenir fermé le premier interrupteur (Il) et ouvert le second interrupteur (I 2) lorsque ladite valeur est inférieure audit seuil et commander l'ouverture du premier interrupteur (Il) et la fermeture du second interrupteur (I 2) lorsque ladite valeur franchit le seuil. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la plage de variation de la fréquence de la ligne est comprise entre 49,5 et 50,5 Hz, la constante de temps de la deuxième ligne d'amplification est voisine de 3,18 millisecondes. -8- 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la plage de variation de la fréquence de la ligne est comprise entre 59,5 et 60,5 Hz, la constante de temps de la deuxième ligne d'amplification est voisine de 2,65 Hz. 4/ Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit logique (CL) est temporisé. / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la temporisation du circuit logique (CL) est de l'ordre de 50 millisecondes.