Brevet FR2694635A1 — publié le 19940211

DISPOSITIF DE DETECTION DE DEFAILLANCE DANS UNE CHAÎNE DE MESURE nPHASEE DOTEE D'UNE REDONDANCE D'ORDRE 2 La présente invention concerne la détection des défaillance des systèmes de mesure; cette détection est recherchée dans le but d'améliorer la fiabilité des systèmes. Il est connu, lorsque l'on veut un système à fiabilité améliorée, d'utiliser trois chaînes de mesure en parallèle. Lorsqu'une discordance apparaît entre les signaux électriques des trois voies, dans le cas où une seule voie est en panne, une logique majoritaire (2 sur 3) permet de connaître quelles sont les voies saines et quelle est la voie en panne. Un but de la présente invention est d'aboutir, dans le cas de systèmes triphasés et plus généralement n-phasés, à un résultat sensiblement équivalent à celui obtenu par une triple chaîne de mesure (redondance d'ordre 3) en n'utilisant que deux chaînes de mesure (redondance d'ordre 2). L'économie réalisée est évidente. L'invention a donc pour objet un dispositif de détection de défaillance dans une chaîne de mesure n-phasée dotée d'une redondance d'ordre 2 et comprenant une première série de n appareils de mesure pour les n grandeurs nphasées à mesurer, une deuxième série de n appareils de mesure pour les mêmes n grandeurs n-phasées à mesurer, n comparateurs recevant les informations des appareils homologues des deux séries et fournissant un signal logique binaire donné lorsqu'ils détectent une différence de signal, caractérisé en ce qu'il comprend deux opérateurs élaborant respectivement la somme vectorielle, dite signal homopolaire, des mesures des première et deuxième séries, et fournissant en sortie un signal logique binaire de même nature que le signal logique binaire précité, lorsqu'ils détectent un signal supérieur à une valeur donnée préétablie, le dispositif comportant des moyens pour élaborer la somme logique des signaux de sorties de chacun des comparateurs et de chacun des opérateurs. Dans un mode particulier de réalisation, lesdits moyens sont des circuits logiques de type "ET" commandant en sortie un dispositif de signalisation ou d'alarme. L'invention est précisée par la description d'un exemple de réalisation donnée en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue par blocs d'une installation de mesure triphasée avec redondance d'ordre 2, comprenant une partie du dispositif de détection de l'invention, - la figure 2 est une vue par blocs du schéma du reste du dispositif de détection de l'invention appliquée à l'installation de la figure 1, - la figure 3 est un schéma d'un mode de réalisation des opérateurs de détection des composantes homopolaires, - la figure 4 est un diagramme illustrant le fonctionnement d'un comparateur à temps inverse, - la figure 5 représente deux chaînes de mesure de tension faisant utilisation du dispositif de l'invention. L'exemple donné est celui d'une mesure dans une installation triphasée, mais cet exemple n'est nullement limitatif, l'invention s'appliquant à un système n-phasé. Dans la figure 1, les blocs Ai, A2 et A3 représentent trois appareils de mesure, par exemple des appareils de mesure mesurant respectivement les tensions des trois phases d'une ligne triphasée. Ces appareils sont doublés par trois appareils identiques B1, B2 et B3, mesurant respectivement les mêmes grandeurs que les appareils Ai, A2 et A3. Des comparateurs CP1, CP2 et CP3, comparent respectivement les signaux délivrés par les appareils Ai, A2, A3 et les signaux délivrés par les appareils B1, B2, B3, et délivrent un signal logique, par exemple un signal logique "1", en cas de discordance; par exemple CP1 = 1 si le signal délivré par Ai est différent de celui délivré par B1. D'autre part, un opérateur HA calcule la tension homopolaire du système A qui est la somme vectorielle des tensions délivrées par les appareils Ai, A2 et A3. Cet opérateur HA fournit un signal logique 1 lorsque la tension homopolaire dépasse un seuil fixé à l'avance. On rappelle que dans un système triphasé équilibré, la tension homopolaire est nulle. De manière similaire, un opérateur HB calcule la tension homopolaire fournie par le système B et délivre un signal logique "1" en cas de déséquilibre dépassant un seuil prédéterminé. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Supposons que l'appareil B2 tombe en panne; cette panne se traduira: - par une activation du comparateur CP2 qui affichera en sortie un I logique, - par une activation de l'opérateur HB qui affichera en sortie un 1 logique. On peut donc déduire: 1) par l'activation du comparateur CP2, que l'un des appareils A2 ou B2 est en panne, 2) par l'activation de l'opérateur HB, que l'appareil en panne appartient au groupe B. On peut donc conclure que l'appareil en panne est l'appareil B2. Le dispositif de l'invention s'applique particulièrement bien aux systèmes triphasés qui ordinairement n'ont pas de composante homopolaire non nulle. Par exemple, dans les réseaux de distribution à moyenne ou haute tension, les tensions homopolaires n'apparaissent que lors d'incidents de réseau et sont éliminées en moins d'une seconde. La probabilité est faible pour qu'une panne d'un des appareils de mesure survienne en même temps qu'un défaut sur le réseau qui a pour effet d'engendrer un courant homopolaire et par suite d'activer l'un des comparateurs et l'un des opérateurs homopolaires. Une détection automatique du défaut peut être réalisée, comme le montre la figure 2, en reliant trois cicuits "ET", ETA1, ETA2 et ETA3, d'une part à l'opérateur HA et d'autre part respectivement aux bornes de CP1, CP2 et CP3 et en reliant trois autres circuits "ET", ETB1, ETB2 et ETB3, d'une part à l'opérateur HB et d'autre part respectivement aux comparateurs CP1, CP2 et CP3. Les circuits "ET" peuvent commander des signalisations et/ou des alarmes. Grâce à l'invention, une détection de défaut peut être opérée dans un système de mesure de redondance d'ordre 2, avec autant d'efficacité que si la redondance était d'ordre 3. L'utilisation de l'invention peut se faire de la manière suivante: - en fonctionnement normal, les deux chaînes sont sous tension; une seule chaîne est utilisée, la chaîne A par exemple. - en cas de défaillance d'un appareil d'une chaîne, par exemple l'appareil A2 de la phase 2 de la chaîne A, on peut: - soit-effectuer une commutation permettant de substituer à l'appareil en défaut l'appareil sain de même phase de l'autre chaîne ( remplacer A2 par B2), - soit effectuer une commutation qui substitue à la chaîne qui a un appareil en défaut (la chaîne A), l'ensemble de la chaîne saine (la chaîne B). L'identification de l'appareil en panne n'est plus alors strictement nécessaire, mais le signal fourni par le comparateur donne alors une sécurité dans la détection du défaut (redondance dans la détection). En pratique, il est difficile de faire une comparaison rapide avec un faible seuil de fonctionnement, par exemple une détection à 1% en 20ms à 50 Hz. Par contre, on sait bien faire une détection rapide à seuil élevé (10% en 20ms) et une détection lente à faible seuil (1% en 200ms). C'est pourquoi, dans un premier mode de réalisation illustré par la figure 3, les opérateurs utilisés pour détecter les composantes homopolaires comprendront un comparateur rapide et peu précis HAr (par exemple 1%, 200ms) et un comparateur lent et précis HAl (par exemple 10%, 20ms) reliés en sortie par un circuit OU logique. En variante, il est possible d'utiliser un comparateur à temps inverse dans lequel le temps de déclenchement t varie, comme le montre le diagramme de la figure 4, de manière inverse au taux X de la composante homopolaire. L'invention s'applique en particulier lorsqu'on utilise comme transformateurs de mesure de tension, ainsi qu'il est illustré dans la figure 5, des diviseurs capacitifs CAII, CA12, CA21, CA22, CA31, CA32, CB11, CB12, CB21, CB22, CB31,CB32, de très faible puissance, associés à des amplificateurs de puissance AMA1, AMA2, AMA3, AMB1, AMB2, AMB3. On trouve une telle utilisation dans les postes à haute tension isolés à l'haxafluorure de soufre SF6. On peut également utiliser cette disposition pour la mesure des intensités de courants. L'invention s'applique à des systèmes triphasés, que le traitement du signal soit analogique ou numérique, même faisant appel à l'informatique par emploi de microprocesseurs par exemple. L'invention s'applique bien entendu, mutatis mutandis, à un système n-phasé. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de détection de défaillance dans une chaîne de mesure n-phasée dotée d'une redondance d'ordre 2 et comprenant une première série de n appareils de mesure (Ai, A2, A3) pour les n grandeurs n-phasées à mesurer, une deuxième série de n appareils de mesure (B1, B2, B3) pour les mêmes n grandeurs n-phasées à mesurer, n comparateurs (CP1, CP2, CP3) recevant les informations des appareils homologues des deux séries et fournissant un signal logique binaire donné lorsqu'ils détectent une différence de signal, caractérisé en ce qu'il comprend deux opérateurs (HA, HB) élaborant respectivement la somme vectorielle, dite signal homopolaire, des mesures des première et deuxième séries, et fournissant en sortie un signal logique binaire de même nature que le signal logique binaire précité, lorsqu'ils détectent un signal supérieur à une valeur donnée préétablie, le dispositif comportant des moyens (ETA1, ETA2, ETA3, ETB1, ETB2, ETB3) pour élaborer la somme logique des signaux de sorties de chacun des comparateurs et de chacun des opérateurs. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens sont des circuits logiques de type "ET" (ETA1, ETA2, ETA3, ETB1, ETB2, ETB3) commandant en sortie un dispositif de signalisation ou d'alarme. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les opérateurs (HA, HB) sont constitués chacun d'un comparateur rapide et de précision faible (HAr) et d'un comparateur lent et de précision élevée (HAl), dont les sorties sont reliées à un circuit logique OU. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les opérateurs (HA, HB) sont des comparateurs à temps inverse.