Brevet FR2736157A1 — publié le 19970103

"Capteur de contrôle pour prise de courant moyenne tension équipée latéralement d'un embout d'accès et son application à l'auscultation d'un réseau" La présente invention concerne d'une manière générale les prises de courant du type de celles mises en oeuvre pour permettre la connexion et la déconnexion d'un quelconque équipement électrique sur un réseau électrique moyenne tension, et, par exemple, celles des cellules électriques d'un poste de transformation. Il s'agit, en pratique, de prises de courant embrochables, intervenant individuellement, ligne par ligne. La présente invention vise plus particulièrement celles de ces prises de courant qui sont équipées latéralement d'un embout d'acces au sein duquel intervient un diviseur capacitif permettant de disposer en surface d'une fraction de la tension électrique à laquelle est soumise une telle prise de courant. Cet embout d'accès est usuellement mis en oeuvre pour s'assurer de l'état de tension de la prise de courant, soit d'une façon occasionnelle, grâce à un appareil spécifique appelé contrôleur d'état de tension, soit d'une façon permanente, par l'implantation à demeure sur cet embout d'un capteur de contrôle. Ce capteur de contrôle comporte pour l'essentiel un simple voyant lumineux qui, par le diviseur capacitif, prélève localement sur la ligne l'énergie nécessaire à son alimentation. Il s'agit donc, essentiellement, d'un témoin de présence de tension totalement passif. Un tel capteur de contrôle a notamment pour inconvénient qu'il n'est pas possible de vérifier sur le site son état de fonctionnement. Dès lors, lorsque le voyant lumineux qu'il comporte est éteint, il n'est pas possible de savoir si la cause en est une absence de tension sur la prise de courant, et, donc, sur la ligne correspondante, ou un simple défaut dans le capteur de contrôle lui-même. Il a été proposé, dans la demande de brevet français No 2 698 696, un ensemble de mesure de tension qui, tirant parti du diviseur capacitif existant, permet d'effectuer à distance, et de manière permanente, un contrôle de tension, un conducteur électrique reliant à cet effet à l'extérieur le capteur de contrôle en place sur l'embout d'accès de la prise de courant. Mais ne faisant rien d'autre que de reporter à distance le contrôle de tension, ce capteur de contrôle demeure par lui-même globalement passif. Il existe, par ailleurs, des capteurs de contrôle permettant de prélever sur une ligne des informations de courant et de tension en vue de la commande de dispositifs annexes tels que par exemple des indicateurs de défaut. Mais ces capteurs de contrôle, qui sont en pratique du type à tore et bobine, et qui, de ce fait, sont difficilement à même de détecter une éventuelle élévation rapide du courant, sont à placer autour de la ligne elle-même, ce qui en rend le plus souvent malaisée l'implantation, et la bande passante des signaux qu'ils délivrent est trop faible pour être compatible avec la qualité de restitution nécessaire à un traitement des informations correspondantes. Il n'est donc pas possible, avec ces capteurs de contrôle, de procéder systématiquement à une auscultation efficace de l'ensemble du réseau électrique concerné. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant au contraire une telle auscultation. De manière plus précise, la présente invention a tout d'abord pour objet un capteur de contrôle du genre qui, d'une part, comporte, sous un boîtier adapté à permettre sa mise en place sur l'embout d'accès d'une prise de courant moyenne tension, des moyens propres au recueil d'un signal de tension, et qui, d'autre part, est relié à l'extérieur par un conducteur électrique, ce capteur de contrôle étant d'une manière générale caractérisé en ce qu'il associe, sous son boîtier, aux moyens propres au recueil d'un signal de tension, des moyens propres au recueil d'un signal de courant ; elle a encore pour objet un procédé pour l'auscultation d'un réseau comportant une pluralité de prises de courant à embout d'accès, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à équiper certaines au moins de ces prises de courant d'un capteur de contrôle du type du précédent et à exploiter les signaux de courant et de tension ainsi obtenus. Tout en assurant, par un voyant lumineux, la fonction usuelle de témoin de présence de tension, le capteur de contrôle suivant l'invention permet avantageusement de détecter une élévation rapide du courant, en assurant ainsi une fonction supplémentaire d'indicateur de surintensité. Mais, et surtout, en associant une mesure de courant à une mesure de tension, il permet avantageusement de détecter la séquence éventuelle, caractéristique d'un défaut, suivant laquelle une telle élévation rapide du courant est suivie d'une coupure de la ligne due à une disjonction en amont. Ainsi, en remontant, de proche en proche, ligne par ligne, dans l'arborescence du réseau électrique, il est avantageusement possible de procéder, par un traitement systématique des signaux de courant et de tension recueillis, à une auscultation de l'ensemble de ce réseau électrique, et, par là, de localiser plus précisément au sein de celui-ci le défaut intervenu. En outre, du fait du connecteur qu'il comporte, le capteur de contrôle suivant l'invention est avantageusement un capteur de contrôle actif, dans la mesure, d'une part, où il n' est pas tributaire, pour son alimentation électrique, de la ligne contrôlée, et où, d'autre part, il est possible d'en contrôler individuellement l'état de fonctionnement. Préférentiellement, les moyens propres au recueil d'un signal de courant que comporte le capteur de contrôle suivant l'invention mettent en oeuvre une sonde à effet Hall. Il est ainsi avantageusement possible de recueillir ce signal de courant sans intervention sur la ligne auscultée tout en disposant d'une rapidité de réponse que ne permettrait pas un simple capteur de contrôle selfique. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une prise de courant moyenne tension à l'équipement de laquelle est destiné le capteur de contrôle suivant l'invention la figure 2 reprend, à échelle supérieure, le détail de la figure 1 repéré par un encart II sur cette figure 1 la figure 3 est, à l'échelle de la figure 2, une vue en coupe axiale d'un capteur de contrôle suivant l'invention la figure 4 en est une vue de dessus, suivant la flèche IV de la figure 3 les figures 5 et 6 sont des schémas moyens de recueil de signaux que comporte ce capteur de contrôle la figure 7 est une vue en coupe axiale du capteur de contrôle suivant 1 invention en place sur l'embout d'accès de la prise de courant à équiper la figure 8 est une vue en coupe axiale analogue à celle de la figure 7, lorsqu'un adaptateur est nécessaire pour cette mise en place la figure 9 est une vue en coupe axiale de cet adaptateur, représenté isolément. Sur la figure 1 on reconnaît une prise de courant 10 moyenne tension. Cette prise de courant 10 comporte, sertie sur l'extrémité dénudée 11 d'un câble électrique 12, une broche 13, et, en pratique, celle-ci intervient sur le fond d'un alvéole 14 formé par une masse en matière isolante 15, qui, surmoulée sur l'ensemble, est elle-même protégée par un manchon 16. Au niveau, sensiblement, de l'extrémité dénudée 11 du câble électrique 12, se trouve implanté, latéralement, un embout d'accès 18 à la faveur duquel intervient un diviseur capacitif 19. Pour l'essentiel, l'embout d'accès 18 est formé par un prolongement de la masse en matière isolante 15 traversant le manchon 16 à la faveur d'une ouverture 20 de celui-ci. Il a, en section transversale, un contour circulaire, et son extrémité est plate, perpendiculairement à son axe, qui est lui-même perpendiculaire à l'axe de la broche 13. Pour l'essentiel, également, le diviseur capacitif 19 comporte une électrode 22, qui, de contour circulaire analogue à celui de l'embout d'accès 18, est appliquée à l'extrémité plate de celui-ci, et qui est en continuité avec un corps d'ancrage 23 disposé axialement dans cet embout d'accès 18. L'électrode 22 forme l'une des armatures du diviseur capacitif 19. Son autre armature est formée par l'âme même du câble électrique 12 cependant que la masse en matière isolante 15 forme le diélectrique correspondant. Sous l'électrode 22, l'embout d'accès 18 comporte, annulairement, à sa périphérie, un décrochement 24. Dans la forme de réalisation représentée, la section transversale de celui-ci est en quart de cercle. Usuellement, et tel que schématisé en traits interrompus sur la figure 1, le diviseur capacitif 19 est protégé par un capuchon 25. Les dispositions qui précèdent sont bien connues par elles-mêmes, et, ne relevant pas en propre de la présente invention, elles ne seront pas décrites plus en détail ici. De manière également connue en soi, le capteur de contrôle 26 suivant l'invention comporte, sous un boîtier 27 adapté à permettre sa mise en place sur l'embout d'accès 18 à la place du capuchon 25, des moyens 29 propres au recueil d'un signal de tension, et il est relié à l'extérieur par un conducteur électrique 32 propre à sa desserte, figures 7 et 8. Suivant l'invention, le capteur de contrôle 26 associe, sous son boîtier, aux moyens 29 propres au recueil d'un signal de tension, et suivant des modalités décrites plus en détail ultérieurement, des moyens 28 propres au recueil d'un signal de courant. Il est en outre équipé d'un connecteur 30 pour le branchement du conducteur électrique 32. En pratique, le boîtier 27 est en matière isolante. Il se présente sous la forme générale d'un corps tubulaire dont la paroi latérale 33, cylindrique, est fermée, à sa partie supérieure, par une paroi transversale 34. En pratique, pour son arrimage sur l'embout d'accès 18, il est équipé de moyens d'encliquetage. Dans la forme de réalisation représentée, ces moyens d'encliquetage comportent un joint d'étanchéité 35, de type joint torique, disposé annulairement à la surface intérieure de la paroi latérale 33, entre un épaulement transversal 36 de celle-ci et un tube 37 chemisant intérieurement à sa base cette paroi latérale 33. Pour limiter l'engagement du tube 37 dans la paroi latérale 33, et ainsi éviter un serrage intempestif du joint d'étanchéité 35, le tube 37 présente lui-même un épaulement transversal 38 par lequel il est en butée contre la tranche de cette paroi latérale 33. Préférentiellement, et cela est le cas dans la forme de réalisation représentée, les moyens 28 propres au recueil d'un signal de courant mettent en oeuvre une sonde à effet Hall 40. Tel que détaillé sur le schéma de la figure 5, ils mettent également en oeuvre un circuit d'exploitation 41 qui, desservi par la sonde à effet Hall 40, comporte, en série, d'une part, un extracteur 42, qui est propre à extraire de l'alimentation continue de l'ensemble, arrivant de l'extérieur par un conducteur 43 relié au connecteur 30, le signal de courant délivré par la sonde à effet Hall 40, et, d'autre part, un amplificateur de courant 44, dont la sortie est reliée au connecteur 30. Dans la forme de réalisation représentée, l'extracteur 42 est un amplificateur opérationnel monté en soustracteur à gain unité et recevant, sur l'une de ses entrées, une tension continue E' liée à la tension d'alimentation E sur le conducteur 43, et, sur l'autre de ses entrées, le signal de courant, qui, délivré par la sonde à effet Hall 40, est en pratique à l'image du champ magnétique entourant la ligne concernée et, donc, à l'image du courant circulant dans celle-ci. Ce signal de courant est un signal périodique, à la fréquence du réseau électrique. Il est soustrait de sa composante continue par l'extracteur 42, et amplifié par l'amplificateur de courant 44. En pratique, la tension continue E' est délivrée par un pont potentiométrique 45 comportant deux résistances R1, R2 entre le conducteur 43 et la masse. Pour le montage en soustracteur à gain unité de l'amplificateur opérationnel constituant l'extracteur 42, il est prévu, sur l'entrée concernée de celui-ci, une résistance R3, et, sur sa boucle de réaction, une résistance R3 de même valeur. Par contre, des résistances R5, R6 de valeurs différentes interviennent sur l'entrée correspondante de l'amplificateur de courant 44. Le signal de courant S1 obtenu à la sortie de cet amplificateur de courant 44 est dirigé vers l'extérieur par le connecteur 30 et le conducteur électrique 32 pour son exploitation. Il est à l'image du courant circulant dans la ligne concernée. Il convient, cependant, que la sonde à effet Hall 40 soit bien disposée et orientée. Dans la forme de réalisation représentée, elle est pour ce faire portée par une suspente 46 attelée à la surface inférieure d'une carte électronique 48 portant le circuit d'exploitation 41 qui lui est associé. Tel que schématisé en traits interrompus sur les figures 3 et 4, la suspente 46 se présente sous la forme d'une plaquette qui, parallèle à l'axe du boîtier 27, s'étend globalement tangentiellement à une surface cylindrique coaxiale de celui-ci. La suspente 46 étant excentrée par rapport à l'axe du boîtier 27, la sonde à effet Hall 40 est elle-même disposée en position excentrée par rapport à celui-ci. Préférentiellement, le capteur de contrôle 26 suivant l'invention comporte, extérieurement, un repère 49 dont l'orientation est à l'image de celle de la sonde à effet Hall 40. Dans la forme de réalisation représentée, il s'agit d'un simple trait, qui est porté par une étiquette 50 rapportée extérieurement sur la paroi transversale 34 du boîtier 27, et qui est parallèle à la trace de la suspente 46 sur celle-ci. Bien entendu, l'étiquette 50 peut faire état d'autres instructions d'utilisation. Corollairement, les moyens 29 propres au recueil d'un signal de tension comportent, dans la forme de réalisation représentée, un palpeur 51, pour contact avec l'électrode 22 du diviseur capacitif 19, et un circuit d'exploitation 52 qui, tel que détaillé sur le schéma de la figure 6, est desservi par ce palpeur 51 et comporte, pour l'essentiel, un amplificateur suiveur 53 dont l'entrée est reliée au palpeur 51 et dont la sortie est reliée au connecteur 30. Dans la forme de réalisation représentée, le palpeur 51 est un simple ressort métallique, du type ressort à boudin, qui, de forme globalement tronconique, va en s'évasant vers le bas à compter de la carte électronique 48. En pratique, sur la sortie de l'amplificateur suiveur 53 se trouve branché un voyant lumineux 54, qui est en série avec une résistance R6 propre à limiter le courant qui le traverse, et qui est par exemple constitué par une simple diode électroluminescente. Sur l'entrée de l'amplificateur suiveur 53, qui est par ailleurs contrôlée par un pont potentiométrique formé de résistances R7, R8, se trouve en outre branché, en parallèle, un circuit de test 55 qui, pour l'envoi, de l'extérieur, si désiré, d'une tension appropriée à un contrôle du bon état de fonctionnement du voyant lumineux 54, est relié au connecteur 30, et qui est lui-même contrôlé par une diode d'orientation 56. Le signal de tension S2 délivré par l'amplificateur suiveur 53 est dirigé vers l'extérieur par le connecteur 30 et le conducteur électrique 32 pour son exploitation. Il est à l'image de la tension sur la ligne concernée. Bien entendu, le circuit d'exploitation 52 associé aux moyens 29 propres au recueil de ce signal de tension S2 est porté par la même carte électronique 48 que celle portant le circuit d'exploitation 41 associé aux moyens 28 propres au recueil du signal de courant S1. Cette carte électronique 48 porte également, par des broches de connexion 57, le voyant lumineux 54, et celui-ci fait saillie sur la paroi transversale 34 du boîtier 27 à la faveur d'un passage 58 prévu à cet effet dans cette paroi transversale 34. Par une queue 59, le connecteur 30 est lui-même en liaison électrique avec cette carte électronique 48. En pratique, la carte électronique 48 est calée dans le boîtier 27 à la faveur d'un épaulement transversal 60 de la paroi latérale 33 de celui-ci. En pratique, également, la carte électronique 48 et la sonde à effet Hall 40 sont noyées dans une masse de résine 61, qui noie également, outre les broches de connexion 57 du voyant lumineux 54 et la queue 59 du connecteur 30, pour la protection de l'ensemble, une partie du ressort constituant le palpeur 51. Par le diamètre de la paroi latérale 33 de son boîtier 27, le capteur de contrôle 26 suivant l'invention est adapté à un diamètre donné pour l'embout d'accès 18 de la prise de courant 10 à contrôler, et, en service, le joint d'étanchéité 35 dont il est équipé à cet effet vient se prendre sous l'électrode 22 du diviseur capacitif 19, à la faveur du décrochement 24 que présente sous celle-ci l'embout d'accès 18. Pour un autre diamètre de l'embout d'accès 18, il est associé au boîtier 27 du capteur de contrôle 26 suivant l'invention un adaptateur 63, qui, tel que représenté à la figure 8, est adapté à être rapporté intérieurement dans ce boîtier 27, en présentant annulairement, sur sa surface extérieure, une gorge 64 par laquelle il est propre à coopérer en encliquetage avec le joint d'étanchéité 35, et qui est luimême équipé de moyens d'encliquetage, à joint d'étanchéité 35' et tube 37', du même type que ceux équipant ce boîtier 27. Dans l'un et l'autre cas, le ressort constituant le palpeur 51 vient porter élastiquement sur l'électrode 22 du diviseur capacitif 19, et il transmet alors à la carte électronique 48 la tension présente sur cette électrode 22, comme indiqué sur le schéma de la figure 6. Dans l'un et l'autre cas, également, le capteur de contrôle 26 suivant l'invention, dûment relié à une source de tension extérieure par le conducteur électrique 32, constitue par lui-même un capteur de contrôle actif. Enfin, pour l'auscultation d'un réseau comportant une pluralité de prises de courant 10 à embout d'accès 18, l'embout d'accès 18 de certaines au moins de ces prises de courant 10 est équipé d'un capteur de contrôle 26', et les signaux de courant S1 et de tension S2 ainsi obtenus sont dûment exploités en conséquence. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. REVENDICATIONS 1. Capteur de contrôle pour prise de courant moyenne tension équipée latéralement d'un embout d'accès, du genre qui, d'une part, comporte, sous un boîtier (27) adapté à permettre sa mise en place sur un tel embout d'accès (18), des moyens (29) propres au recueil d'un signal de tension, et qui, d'autre part, est relié à l'extérieur par un conducteur électrique (32), caractérisé en ce qu'il associe, sous son boîtier (27), aux moyens (29) propres au recueil d'un signal de tension, des moyens (28) propres au recueil d'un signal de courant. 2. Capteur de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, relié par le conducteur électrique (32) à une source de tension extérieure, il constitue par lui-même un capteur de contrôle actif. 3. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que les moyens (28) propres au recueil d'un signal de courant mettent en oeuvre une sonde à effet Hall (40). 4. Capteur de contrôle suivant la revendications 3, caractérisé en ce que les moyens (28) propres au recueil d'un signal de courant mettent également en oeuvre un circuit d'exploitation (41), qui, desservi par la sonde à effet Hall (40), comporte en série un extracteur (42), qui est propre à extraire de l'alimentation continue de l'ensemble arrivant de l'extérieur le signal de courant délivré par ladite sonde à effet Hall (40), et un amplificateur de courant (44) dont la sortie est reliée au connecteur (30). 5. Capteur de contrôle suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'extracteur (42) est un amplificateur opérationnel monté en soustracteur à gain unité et recevant, sur l'une de ses entrées, une tension continue (E') liée à une tension d'alimentation (E) de l'ensemble, et, sur l'autre de ses entrées, le signal de courant délivré par la sonde à effet Hall (40). 6. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la sonde à effet Hall (40) est disposée en position excentrée. 7. Capteur de contrôle suivant les revendications 4 et 6, prises conjointement, caractérisé en ce que la sonde à effet Hall (40) est portée par une suspente (46) attelée à la surface inférieure d'une carte électronique (48) portant le circuit d'exploitation (41) qui lui est associé. 8. Capteur de contrôle suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la carte électronique (48) et la sonde à effet Hall (40) sont noyées dans une masse de résine (61). 9. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte extérieurement un repère (49) dont l'orientation est à l'image de celle de la sonde à effet Hall (40). 10. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, les moyens (29) propres au recueil d'un signal de tension comportant un palpeur (51), ils mettent en oeuvre un circuit d'exploitation (52), qui est desservi par ce palpeur (51), et qui comporte un amplificateur suiveur (53) dont la sortie est reliée au connecteur (30). 11. Capteur de contrôle suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'un voyant lumineux (54) est branché sur la sortie de l'amplificateur suiveur (53). 12. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 10, 11, caractérisé en ce que, sur l'entrée de l'amplificateur suiveur (53) est branché en parallèle un circuit de test (55) relié au connecteur (30). 13. Capteur de contrôle suivant les revendications 4 et 10, prises conjointement, caractérisé en ce que le circuit d'exploitation (52) associé aux moyens (29) propres au recueil d'un signal de tension est porté par la même carte électronique (48) que celle portant le circuit d'exploitation (41) associé aux moyens (28) propres au recueil d'un signal de courant. 14. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que son boîtier (27) est en matière isolante et en ce que, pour son arrimage sur l'embout d'accès (18), il est équipé de moyens d'encliquetage. 15. Capteur de contrôle suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens d'encliquetage comportent un joint d'étanchéité (35), disposé annulairement à la surface intérieure de la paroi latérale (33) du boîtier (27), entre un épaulement transversal (36) de cette paroi latérale (33) et un tube (37) chemisant intérieurement celle-ci. 16. Capteur de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 14, 15, caractérisé en ce qu'il est associé à son boîtier (27) un adaptateur (63), qui est adapté à être rapporté intérieurement dans ce boîtier (27), et qui est équipé de moyens d'encliquetage de même type que ceux équipant celui-ci. 17. Procédé pour l'auscultation d'un réseau comportant une pluralité de prises de courant (10) à embout d'accès (18), caractérisé en ce qu'il consiste à équiper l'embout d'accès (18) de certaines au moins de ces prises de courant (10) d'un capteur de contrôle (26) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes et à exploiter les signaux de courant (S1) et de tension (S2) ainsi obtenus.