Brevet FR2699751A1 — publié le 19940624

Système d'aide à 1'exploitation de disioncteurs d'un réseau de transport d'éneraie électrique L'invention se rapporte à un système d'aide à l'exploitation de disjoncteurs d'un réseau de transport d'énergie électrique. Les réseaux de transport d'énergie électrique sont souvent très maillés et comportent un grand nombre de disjoncteurs permettant d'ouvrir ou fermer des lignes d'alimentation. I1 est nécessaire que les disjoncteurs du réseau soient toujours en bon état de marche pour assurer un transport correct de l'énergie en toute sécurité. Actuellement, chaque disjoncteur à gaz diélectrique d'un tel réseau est muni d'un ou plusieurs capteurs à seuils, par exemple un capteur à deux seuils de pression du gaz diélectrique. Les indications des capteurs sont reportées à un opérateur exploitant le réseau. Lorsqu'un capteur indique que la pression du gaz d'un disjoncteur est inférieure à un premier seuil, l'opérateur sait qu'il est souhaitable de remplir en gaz diélectrique le disjoncteur. La structure du maillage du réseau n'a pas à être modifiée mais la cause de la baisse de pression dans ce disjoncteur devra ultérieurement être recherchée et supprimée. Lorsqu'un capteur indique que la pression en gaz est inférieure à un second seuil de pression, le disjoncteur surveillé présente une fuite de gaz qui selon son importance provoque une perte du pouvoir de coupure du disjoncteur ou une perte de la tenue diélectrique du disjoncteur. La procédure à suivre dans le cas d'une perte du pouvoir de coupure du disjoncteur est de déclencher le disjoncteur défaillant et ouvrir les sectionneurs encadrant ce disjoncteur. Le réseau est donc restructuré par l'opérateur de sorte qu'aucune perte de service n'a lieu. Dans le cas d'une perte de la tenue diélectrique du disjoncteur, il est recommandé d'ouvrir les disjoncteurs encadrant le disjoncteur défaillant pour éviter les risques d'amorçage interne mais le réseau ne peut .pas être reconfiguré immédiatement. I1 en résulte que la continuité du service ne peut pas être garantie. I1 n'existe pas actuellement un système qui permet d'évaluer l'importance de la fuite ayant provoquée la détection par le capteur du dépassement du second seuil de pression. Jusqu'à présent, pour des raisons de sécurité, l'opérateur commande toujours l'ouverture des disjoncteurs encadrant le disjoncteur défaillant ce qui pénalise la continuité du service. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en fournissant un système pour aider un opérateur, exploitant le réseau, à prendre une décision concernant un disjoncteur défaillant. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à l'exploitation d'au moins un disjoncteur, comprenant: - des premiers moyens pour mesurer des grandeurs physiques caractéristiques du disjoncteur et fournir des signaux représentatifs desdites grandeurs physiques, - des seconds moyens pour engendrer, à partir desdits signaux, des variables floues caractéristiques d'un état de fonctionnement du disjoncteur, - et un système expert fonctionnant en logique floue incluant une base de règles de production en logique floue et un moteur d'inférence agencé pour appliquer lesdites règles sur les variables floues afin de déduire une configuration d'utilisation du disjoncteur. Un tel système expert peut être créé à partir d'outils de développement logiciel disponibles dans le commerce, tels que ceux commercialisés par la société TOGAI INFRALOGIC, et à partir de l'utilisation d'un réseau neuronal d'apprentissage. Un tel système expert est capable de traiter, à titre d'exemple, les informations suivantes: - "pression en gaz plus ou moins basse", - "fuite plus ou moins importante", - "remise en pression du disjoncteur plus ou moins rapide", "usure de l'appareil plus ou moins faible", etc, de sorte qu'il est possible de modéliser dans la base de connaissance du système expert le comportement d'un opérateur plutôt que celui du disjoncteur. Selon un mode de réalisation simple, lesdits premiers et seconds moyens sont constitués par des capteurs à fibre optique. De tels capteurs sont capables de délivrer directement des informations correspondant à des variables floues, par exemple, "pression P1", "pression P2", "pression intermédiaire", "défaut". De tels capteurs sont actuellement disponibles dans le commerce, comme ceux de la société PHOTONETICS. Par ailleurs, en plus de leur capacité à délivrer des informations "floues", de tels capteurs possèdent d'excellentes propriétés d'immunité aux parasites et aux interférences électromagnétiques. Le principe physique utilisé est le suivant. La grandeur physique à mesurer (pression, température ou autre) modifie les propriétés optiques de la fibre optique et change les conditions de propagation d'une impulsion lumineuse injectée dans la fibre. La pression et la température sont des grandeurs physiques qui modifient l'indice de réfraction du coeur de la fibre ce qui entraîne une réflexion de l'impulsion lumineuse à l'endroit où la grandeur physique mesurée agit. La différence de température ou de pression est déterminée, par exemple, par une détection synchrone de l'impulsion lumineuse à la réception et constitue une variable floue. Dans une structure en réseau, les impulsions lumineuses réfléchies délivrées par les capteurs sont en série ce qui permet non seulement de différencier les capteurs en fonction des retards des impulsions lumineuses réfléchies, mais aussi d'identifier un capteur défaillant en fonction de la présence ou de l'absence d'une impulsion lumineuse réfléchie. L'invention est décrite en détail ci-après en référence aux dessins. - la figure 1 représente schématiquement un système d'aide à l'exploitation de plusieurs disjoncteurs selon l'invention. - La figure 2 représente schématiquement le système expert fonctionnant en logique floue. - La figure 3 représente graphiquement une première règle de production floue. - La figure 4 représente graphiquement une seconde règle de production floue. - La figure 5 représente graphiquement une troisième règle de production floue. - La figure 6 représente graphiquement le résultat de l'inférence de règles de production. Sur la figure 1, un système d'aide à l'exploitation de plusieurs disjoncteurs à gaz diélectrique 1, trois disjoncteurs étant représentés, comprend d'abord des capteurs optiques 10, par exemple des capteurs de pression agencés pour mesurer une pression en gaz diélectrique à l'intérieur de chaque disjoncteur 9 ou des capteurs de taux de fuite pour mesurer un taux de fuite pour chaque disjoncteur 9. Le taux de fuite peut correspondre à une variation de pression dans le temps. Ces capteurs optiques sont reliés par l'intermédiaire d'un connecteur standard et d'un câble monofibre 11 à une étoileoptique passive 12. L'étoile optique est reliée par un câble optique monofibre 13 à un dispositif de contrôle 14 qui envoie dans le câble optique une impulsion de lumière. L'impulsion de lumière est acheminée vers chaque capteur après passage dans l'étoile optique passive. Chaque capteur réfléchit une partie de cette impulsion vers le dispositif de contrôle. le temps d'aller-retour de l'impulsion étant différente pour chaque capteur, le dispositif de contrôle peut associer à chaque impulsion en retour un capteur et fournir une valeur de variable floue pour ce capteur à une machine de traitement de données 15. La machine de traitement de données 15 peut être un micro-ordinateur relié au dispositif de contrôle 14 par une liaison série 16 du type RS232. La machine de traitement de données 15 est commandée par un programme d'aide au diagnostic connu sous le nom de système expert. Comme représenté sur la figure 2, ce système expert comprend classiquement une base 20 de faits dans laquelle sont chargées les valeurs des variables floues fournies par le dispositif de contrôle 14, une base 21 de règles de production en logique floue exploitant des domaines d'appartenance desdites variables floues, et un moteur d'inférence 22 appliquant lesdites règles de production sur les valeurs des variables floues. Un exemple de réalisation du système expert et de fonctionnement de celui-ci est maintenant décrit pour l'aide à l'exploitation d'un disjoncteur à partir d'une variable floue Pr de pression en gaz diélectrique et d'une variable floue Fu de taux de fuite. Il est facile d'adapter le système expert à d'autres grandeurs physiques caractéristiques d'un disjoncteur à gaz diélectrique ou à autre type d'isolation (disjoncteur à vide) et aux éléments associés à la chambre de coupure de ce disjoncteur (vitesse de déplacement, temps de manoeuvre, amplitude et forme du courant à couper, etc...). Dans cet exemple, la base de règles de production en logique floue 21 contient trois règles représentées graphiquement sur les figures 3 à 5 et qui sont les suivantes. R1: Si Pr=G et Fu=M alors CO=G R2: Si Pr=M et Fu=G alors VE=G R3: Si Pr=P et Fu=G alors CO=G et VE=P où Pr, Fu sont les variables floues d'entrée (antécédents des règles de production) et CO, VE désignent les variables floues de sortie recherchées (conséquents des règles de production), CO représentant une première commande à appliquer sur le disjoncteur (enclenchement ou déclenchement) et VE représentant une seconde commande à appliquer sur le disjoncteur (verrouiller la fermeture, effectuer un remplissage en gaz diélectrique, verrouiller l'ouverture). On définit classiquement pour chaque variable floue d'entrée Pr, Fu des domaines d'appartenance P(petit), M(moyen), G(grand) et le degré d'appartenance dans chaque cas. Pour la variable floue Pr, le domaine d'appartenance P contient les valeurs de cette variable inférieures à un seuil de pression P1, le domaine d'appartenance M contient les valeurs de cette variable comprises entre les seuils de pression P1 et P2, P2 étant supérieure à P1, et le domaine d'appartenance G contient les valeurs de cette variable supérieures au seuil de pression P2. Pour la variable floue Fu, le domaine d'appartenance P contient les valeurs de cette variable considérées comme des taux de fuite normaux, le domaine d'appartenance M contient les valeurs de cette variable considérées comme des taux de fuite faible, et le domaine d'appartenance G contient les valeurs de cette variable considérées comme des taux de fuite importants. Pour la variable floue de sortie CO, le domaine d'appartenance P contient les valeurs de cette variable correspondant à une commande d'enclenchement, le domaine d'appartenance G contient les valeurs de cette variable correspondant à une commande de déclenchement du disjoncteur. La variable floue VE possède trois domaines d'appartenance P,M et G correspondant respectivement au verrouillage de la fermeture du disjoncteur, au remplissage en gaz diélectrique et au verrouillage de l'ouverture du disjoncteur. Il est entendu que ces domaines d'appartenance ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Sur la figure 3, le moteur d'inférence applique chaque règle R1,R2,R3 sur les valeurs des variables floues d'entrée Pr et Fu pour déduire le degré d'appartenance des variables floues de sortie CO et VE en prenant pour chaque règle le minimum des degrés d'appartenance des valeurs d'entrée. Pour chaque règle de production appliquée, les domaines d'appartenance obtenus en sortie sont représentés hachurés. Le résultat obtenu après application de toutes les règles de production consiste dans deux domaines d'appartenance des variables floues de sortie CO et VE représentés figure 6 dans chacun desquels un barycentre B1,B2 est déterminé comme valeur de sortie effective. Dans le cas d'exemple représenté sur les figures 3 à 6, la première commande CO effective correspond au déclenchement du disjoncteur et la seconde commande VE effective au remplissage en gaz diélectrique du disjoncteur. Cette configuration d'utilisation du disjoncteur est affichée par exemple sur un écran 23 de la machine de traitement de données 15 pour aider l'opérateur à l'exploitation du disjoncteur. REVENDICATIONS 1. ) Un système d'aide à l'exploitation d'au moins un disjoncteur, comprenant: - des premiers moyens (10,12) pour mesurer des grandeurs physiques caractéristiques du disjoncteur et fournir des signaux représentatifs desdites grandeurs physiques, - des seconds moyens (14) pour engendrer, à partir desdits signaux, des variables floues caractéristiques d'un état de fonctionnement du disjoncteur, - et un système expert fonctionnant en logique floue incluant une base de règles de production en logique floue et un moteur d'inférence agencé pour appliquer lesdites règles sur les variables floues afin de déduire une configuration d'utilisation du disjoncteur. 2. ) Le système selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers et seconds moyens sont constitués par des capteurs à fibre optique.