Brevet FR2650711A1 — publié le 19910208

RELAIS DE COMMANDE POUR DISJONCTEUR SHUNT A POLES SEPARES L'invention est relative à un relais numérique de commande d'un disjoncteur shunt moyenne tension à commande séparée des pôles pour une fermeture temporaire du pôle de la phase en défaut Ledit relais numérique comprend: - Un détecteur de tension simple, associé à chacun des conducteurs de phase du réseau et délivrant un signal analogique proportionnel à la tension simple du conducteur avec une certaine bande passante. - Un détecteur de courant dans le point neutre du réseau, - pour délivrer un signal analogique proportionnel au dit courant - Un convertisseur analogique numérique recevant lesdits signaux analogiques et délivrant des signaux numérisés échantillonnés. - Un microprocesseur de. traitement desdits signaux numérisées et élaborant un ordre d'enclenchement du pôle de la phase en défaut. Le but du disjoncteur shunt est d'améliorer la qualité de service par réductíon du nombre de coupures brèves. Il est destiné à éteindre certains défauts monophasés fugitifs survenant sur l'ensemble du réseau moyenne tension dont le neutre est mis à la terre à travers une impédance qui limite le courant de défaut. Pour cela, le disjoncteur shunt est raccordé au jeu de barres du réseau qu'il protège et peut connecter l'une des trois phases de ce réseau à la terre. Normalement ouvert, il fonctionne à pâles séparés pour connecter à la terre uniquement la phase en défaut pendant une courte durée. L'apparition d'un défaut est détecté par la circulation dans le point neutre du réseau d'un courant supérieur à un seuil préalablement programmé. L'analyse des tensions simples permet alors au relais de commande du disjoncteur shunt de déterminer si le défaut affecte une ou plusieurs phases et, dans le premier cas, d'identifier la phase en défaut Simultanément, le relais de commande du disjoncteur shunt calcule la tension inverse et la compare à un seuil préalablement programmé. Si elle est supérieure au seuil, cela indiquera que le défaut est polyphasé. Si le défaut est finalement analysé comme étant monophasé, le relais de commande du disjoncteur shunt donne l'ordre à celuici de fermer le pôle correspondant à la phase en défaut. Celleci est alors à un potentiel voisin de zéro par rapport à la terre pendant 200 ms environ, temps suffisant pour éteindre les arcs monophasés fugitifs. Les phases saines sont verrouillées ouvertes pendant 3 secondes environ. En présence d'un défaut biphasé ou d'un défaut double phaseterre, la fermeture d'un seul pôle ne permet pas l'élimination du défaut et risque même d'aggraver le défaut. La présente invention a pour but de permettre une commande du disjoncteur shunt uniquement si le défaut est monophasés. Le disjoncteur selon l'invention est caractérisé en ce que le microprocesseur élabore à partir des tensions simples V1, V2, V3, desdites phases, la composante inverse de tension Vi, déterminée par la relation Vi = 1/3 (V1 + a2V2 + aV3) avec a = exp (-j 2ff/3) et compare ladite composante inverse de tension à un seuil prédéterminé pour émettre un ordre d'enclenchement du pôle de la phase en défaut wniquement si ladite composante inverse de tension est inféneure audit seuil, correspondant à un défaut monophasé. Les conséquences fonctionnelles du relais shunt et de son automatisme shunt associé sont de détecter l'existence d'un défaut monophasé, et alors, et seulement dans ce cas, de fermer le pôle concemé, et de permettre le fonctionnement des protections dans les autres cas. En cas de défaut évolutif avant le coup de shunt, le pôle ne doit pas être enclenché et, en cas de défaut évoiutif après coup de shunt, il faut en limiter les conséquences. Le but d'une fonction composante inverse de tension est de détecter sí le défaut rencontré sur le réseau est monophasé ou polyphasé. Le principe de la présente invention repose sur le fat qu'un défaut biphasé ou un défaut double phaseterre crée un taux de composante inverse plus élevé qu'un simple défaut phase-terre. Le module de la composante inverse de tension est de préférence calculé en permanence et comparé à un seuil pré-programmé. Il est calculé à partir des tensions simples échantillonnées. Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel, le calcul est réalisé à partir de l'échantillon de la tension simple saisi à l'instant t, les saisies des échantillons des signaux V2 et V3 étant respectivement réalisées 13.3 ms et 6,6 ms plus tard. Ces temps théoriques peuvent être, en pratique, approchés. Le calcul effectué par le microprocesseur est dans ce cas simplifié. Le relais de composante inverse de tension est avantageusement utilisé en association avec un relais d'analyse des tensions. Ce demier distingue un simple défaut phaseterre d'un défaut polyphasé et, dans le premier cas, détermine la phase en défaut Cependant, certains cas de défauts biphasés-terre ou de défauts doubles à la terre sont confondus, par ce relais d'analyse des tensions, avec des simples défauts phase-terre. Dans la plupart de ces cas particuliers, le relais de composante inverse de tension -détecte; lui, un défaut polyphasé et empêche le fonctionnement du disjoncteur shunt Les deux relais peuvent être associés dans la même architecture. Ainsi la décision de manoeuvre du disjoncteur shunt est prise en compte après traitement logique des informations en provenance d'une part, d'une détection des phases en défaut et, d'autre part, d'une fonction de taux de composante inverse de tension pour la détection du type de défaut (monophasé, polyphasé). D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre. Un mode de mise en oeuvre de l'invention est donné à titre d'exemple. est non limitatif et est représenté par les schémas annexes: - La figure 1 est un schéma synoptique du relais de commande selon L'invention. - La figureireprésente l'organigramme. Sur les Jigures, un enroulement secondaire de transformateur 10 d'un réseau triphasé de distribution électrique moyenne tension à trois conducteurs R, S, T alimente une charge (non représentée). Le point neutre 10 de l'enroulement 10 est mis à la terre à travers un conducteur 14 pouvant comporter une impédance (non représentée) de limitation d'un courant de défaut. A chaque conducteur R, S, T est associé un transformateur de tension 16 qui délivre un signal proportionnel à la tension simple du conducteur associé. L'ensemble des signaux de tension sont filtrés par des filtres 18 et appliqués à l'entrée d'un multiplexeur 20 dont la sortie est reliée à un convertisseur analogique numérique 22. Un tore 24, traversé par le conducteur 14 de la liaison à la terre du neutre, délivre par un enroulement secondaire 26 un signal proportionnel au courant dans le point neutre. Ce signal transformé en signal de tension est appliqué à l'entrée du multiplexeur 20. Pour chaque signal, la sortie du multiplexeur 20 est appliquée à l'entrée du convertisseur 22 afin de transformer l'information analogique en une information numérique. Une unité de traitement qui comporte un microprocesseur 28, une mémoire vive 30 et une mémoire morte 32 traite les signaLnumérisés, échantillonés en fonction des paramètres pré-programmés stockés en mémoire. Le microprocesseur 28 délivre des ordres d'enclenchement ou de déclenchement à trois relais 34, 36, 38 d'un disjoncteur shunt 40 à trois pores 42, 44, 46, inséré chacun dans l'un des trois conducteurs de mise à la terre des trois conducteurs de phase R, S, T. Lors de l'apparition d'un défaut sur l'une des phases R, S, T, la fermeture du pôle 42,44, 46 associé assure le shuntage du défaut Le microprocesseur 28 détermine à partir du signal délivré par le tore 24 rapparition d'un défaut à la terre et sélectionne la phase r, S, T en défaut pour émettre un ordre d'enclenchement du pôle 42,44, 46 associé.Il n'émet cet ordre d'enclenchement que si le défaut est monophasé et à cet effet il calcule composante de tension inverse Vi = 1/3 (V1 + a2V2 + aV3) avec a = exp (-j 2t Le calcul de la tension inverse peut être notablement simplifié par la constatation que les facteurs précités a et a2 correspondent à des déphasages et que dans le cas de courants sinusoldaux d'une fréquence de 50 Hz, les valeurs a2V2 et aV3 peuvent être obtenues par des mesures des tensions simples, réalisées 13,3 ms et 6,6 ms plus tard. Le microprocesseur saisit-les mesures des trois tensions simples avec ces décalages dans le temps et effectue une sommation de ces trois mesures pour obtenir la tension inverse V Ces décalages théoriques peuvent être en pratique, approchés. La détermination de la tension inverse Vi peut être permanente ou être réalisée lors de l'apparition d'un défaut pour différencier les défauts monophasés des autres et ne déclencher la fermeture du pôle correspondant que dans ce cas de défaut monophasé. Le microprocesseur peut bien entendu etre affecté à d'autres tâches, par exemple d'analyse d'informations logiques et analogiques. qui lui sont transmises ou d'émission d'ordres d'enclenchement ou de déclenchement en fonction de la séquence d'automatisme stockée en mémoire. II peut également gérer le dialogue homme-machine et foumir les informations nécessaires à un coupleur asynchrone de télétransmission Le sélecteur de phase peut être d'un type quelconque bien connu des spécialistes. L'invention n'est nullement limitée au mode de mise en oeuvre décrit, et elle s'étend à des variantes, notamment à celle cans laauelle la tension inverse est déterminée par le microprocesseur d'une manière différente. par exemple à partir de mesures simultanées à un instant donné des trois tensions simples. L'lnvention s'étend également à la variante dans laquelle la mesure de l'angle entre la tension inverse et le courant point neutre est mise à profit pour différencier les défauts monophasés des autres REVENDICATIONS 1 Relais de commande pour disjoncteur snunt (4al polyphasé,moyenne tension a commande séparée des pâles (42. 44. 46) pour une fermeture temporaire de la phase en défaut. lecit relais de commande csmprenant: - Un détecteur (16) de tension simole (Vi, V3), associé à chacun des conducteurs de phase (R, S. T) au reseau et délivrant un signal analogique proportionnel à la tension simple d - conducteur. - Un détecteur (24. 26) de courant point neutre du réseau pour délivrer un signal analogique proportionnel audit courant, - Un convertisseur analogique numérique (22) recevant lesdits signaux analogiques et délivrant des signaux numénsés échantillonnés. - Un microprocesseur (28) de traitement desdits signaux numérisées et élaborant un ordre d'enclenchement du pole de la phase en défaut, caractérisé en ce que le microprocesseur (28) élabore à partir des tensions simples (V1, V2, V3) desdites phases, la composante inverse de tension Vi, déterminée par la relation Vi = 1/3 (V1 + a2V2 + aV3) avec a = exp (-i 2# /3) et compare ladite composante inverse de tension Vi à un seuil pre-détemminé pour émettre un ordre d'enclenchement du pâle de la phase en défaut uniquement si ladite composante inverse de tension est inférieure audit seuil, correspondant à un défaut monophasé. 2 Relais de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ie microprocesseur (28) pilote des lectures décalées dans le temps des tensions simples (V1, V2, V3) avec un décalage fonction de la fréquence du courant pour élaborer ladite composante inverse de tension (V > par une simple sommation desdites lectures dé-calées des tensions simples. 3. Relais de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lecture de la phase 1 est effectuée à un instant t, celle de la tension simple de la phase 3 à l'instant t - 6,6 ms et celle de la tension simple de la phase 2 à l'instant t -13,3 ms, pour un réseau d'une fréquence de 50 Hi 4. Relais de commande selon lasevendication- i ou-2-, caractérisé-en ce qu'il comporte un relais de sélection de phase pour sélectionner la phase en défaut et le pôle correspondant du disjoncteur devant être fermé. 5. Relais de commande selon la revendication t, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'angle entre la composante inverse de tension Vi et le courant point neutre est mesuré et sa valeur prise en compte pour décider si le défaut est monophasé. 6. Relais de commande selon ia revendicatlon t, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit relais comporte un module de télétransmission.