Brevet FR2772132A1 — publié le 19990611

PROCEDE DE DÉTECTION DIRECTIONNELLE DE DÉFAUT SUR UN RESEAU DE DISTRIBUTION D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de défaut sur une ligne d'un réseau de distribution d'énergie électrique, ladite détection étant basée sur la comparaison des signes respectifs des variations transitoires des courants homopolaires et des variations transitoires des tensions homopolaires de la ligne à surveiller. Les procédés de détection de défauts connus dans l'art antérieur utilisent un principe de détection ampéremètrique' pour détecter des défauts polyphasés, ou un principe de détection directionnelle, nécessitant la mesure du courant et de la tension homopolaire, pour détecter des défauts à la terre. Ces procédés utilisent soit des détecteurs souterrains installés en cabine dans des postes de transformation HTA/BT par exemple, soit des détecteurs aériens, dits de ' proximité ' installés dans un coffret en pied de poteau support de ligne HTA. Dans le premier cas, la mesure du courant est faite généralement par des tores placés sur chacune des phases, tandis que la mesure de la tension est faite généralement par des diviseurs capacitifs, tandis que dans le deuxième cas la mesure du courant est faite par un capteur de champ magnétique et la mesure de la tension est faite par un capteur de champ électrique. Le principe de la détection directionnelle de défaut monophasé à la terre est basé sur l'analyse des phénomènes transitoires en courant et en tension des grandeurs homopolaires mesurées par les capteurs. En l'absence de défaut, le capteur de champ électrique récupère une tension de bruit, variant à une fréquence de 50Hz environ, due au déséquilibre naturel du réseau. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, lorsque le transitoire de tension homopolaire provoqué par le défaut survient, il se superpose à ladite tension de bruit. De ce fait, le signe de la tension homopolaire détectée par le capteur au moment de l'apparition du transitoire de tension est totalement aléatoire en raison de l'absence de synchronisme entre ce transitoire de tension et le signal de bruit. En outre, l'élimination de ce signal de bruit s'avère très difficile du fait que le transitoire de tension varie également une fréquence proche de 50 Hz. Le but de l'invention est de concevoir un procédé de détection de défaut sur une ligne HTA permettant d'éliminer le signal de bruit pendant la détection du transitoire de tension provoqué par un défaut sur ladite ligne de manière à déterminer, sans ambiguïté, le signe dudit transitoire de tension dès son apparition. Selon l'invention, on détecte le premier dépassement par le transitoire de courant d'un seuil minimal de courant prédéterminé, ce premier dépassement déclenche une temporisation d'une durée prédéterminée pendant laquelle on observe le premier dépassement, par le transitoire de tension, d'un seuil de tension minimal prédéterminé, ladite durée étant sensiblement égale à la durée maximale dudit transitoire de tension, puis, l'on compare, pendant cette durée, le signe du transitoire de courant avec le signe de transitoire de tension. Selon une autre caractéristique de l'invention, en dehors de ladite durée d'observation, on bloque le niveau de la tension homopolaire à une valeur nulle de manière à observer la variation transitoire de ladite tension homopolaire par rapport à un niveau de référence exempt de bruit. Ainsi, on détermine sans ambiguïté le signe du signal transitoire de tension dès son apparition dans la mesure o les variations de ce dernier se font autour d'une valeur de référence égale à zéro. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente, sur un même graphique, des courbes des variations du courant homopolaire et de la tension homopolaire d'une ligne HTA; - la figure 2 illustre une vue agrandie de la figure 2; - la figure 3 représente sur un même graphique, des courbes de variations du courant homopolaire et de la tension homopolaire d'une ligne HTA analysés par un procédé conforme à l'invention; - la figure 4 représente un organigramme illustrant un procédé conforme à l'invention; la figure 5 représente un schéma synoptique d'un dispositif mettant en oeuvre un procédé conforme à l'invention. La figure 3 illustre les variations transitoires du courant homopolaire I et les variations transitoires de la tension homopolaire V d'une ligne HTA d'un réseau de distribution d'énergie. Ces variations sont détectées par un procédé basé sur la comparaison des signes respectifs des variations transitoires des courants homopolaires et des variations transitoires des tensions homopolaires de la ligne à surveiller. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on détecte le premier dépassement, positif ou négatif, par le transitoire de courant IT' d'un seuil minimal de courant prédéterminé de valeur positive +Is et de valeur négative -Is. Ce dépassement se produit à l'instant t1 et déclenche une temporisation d'une durée T prédéterminée pendant laquelle on observe le premier dépassement, positif ou négatif, par le transitoire de tension VT, d'un seuil minimal de tension prédéterminé de valeur positive +Vs et de valeur négative -Vs, ladite durée T étant sensiblement égale à la durée maximale dudit transitoire de tension. Ensuite, on compare, pendant cette durée T, le signe du transitoire de courant IT avec le signe du transitoire de tension VT afin de déterminer la direction du défaut. Comme on peut le voir sur la figure 3, en dehors de ladite durée T d'observation, on bloque, par un filtrage approprié, le niveau de la tension homopolaire à une valeur nulle de manière à observer la variation transitoire de ladite tension par rapport à un niveau de référence exempt de bruit. Le signal transitoire de tension est alors extrait par dérivation et intégration successives afin d'être exploité par un dispositif électronique de traitement relié aux capteurs. La figure 4 représente un organigramme illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention. Comme on peut le voir sur cette figure, le procédé comporte une première étape 10 de surveillance du courant homopolaire de la ligne HTA. Cette étape 10 et suivie par une étape 20 au cours de laquelle une fenêtre temporelle d'observation de la tension homopolaire est ouverte lorsqu'un transitoire de courant dépasse le seuil Is pour la première fois. Pendant cette durée d'observation T, le dispositif électronique de traitement détecte le premier dépassement du seuil Vs par le transitoire de tension VT et analyse le signe de ce dépassement au cours d'une troisième étape 30. Ensuite, ledit dispositif de traitement compare les signes respectifs du premier dépassement de Is par le transitoire de courant IT et du premier dépassement de Vs par le transitoire de tension VT pour déduire, à l'étape , le sens de la direction du défaut. Comme cela a été dit précédemment, la durée T de la fenêtre d'observation est prédéterminée et est égale à la durée maximale du transitoire de tension. La figure 5 représente un schéma synoptique d'un dispositif électronique de traitement permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention. Ce dispositif comporte une première chaîne 62 de traitement du courant homopolaire fonctionnant en parallèle avec une deuxième chaîne 64 de traitement de la tension homopolaire. La première chaîne 62 comporte un premier étage 66 de filtrage et d'amplification du courant homopolaire IT dont la sortie est reliée à l'entrée d'un premier étage comparateur 68 destiné à détecter le premier dépassement du seuil de courant et le signe de ce dépassement. La sortie du premier étage comparateur 68 est reliée à un bloc de calcul 72. La deuxième chaîne 64 de traitement de la tension homopolaire VT comporte un deuxième étage 74 de filtrage et d'amplification de la tension homopolaire dont la sortie est reliée à l'entrée d'un deuxième étage comparateur 76 destiné à détecter le premier dépassement du seuil de tension et le signe de ce dépassement. La sortie du deuxième étage comparateur 78 est reliée au bloc de calcul 72. Ce dernier compare, pendant la durée T, les signes respectifs du premier dépassement du seuil de courant Is par le transitoire de courant IT avec le courant IT avec le premier dépassement du seuil de tension Vs par le transitoire de tension VT et détermine la direction du défaut sur la ligne HTA. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de défaut sur une ligne d'un réseau de distribution d'énergie électrique basé sur la comparaison des signes respectifs des variations transitoires des courants homopolaires et des variations transitoires des tensions homopolaires de la ligne à surveiller, caractérisé en ce que l'on détecte le premier dépassement par le transitoire de courant d'un seuil minimal de courant prédéterminé, ledit dépassement déclenche une temporisation d'une durée prédéterminée pendant laquelle on observe le premier dépassement, par le transitoire de tension, d'un seuil de tension minimal prédéterminé, ladite durée étant sensiblement égale à la durée maximale dudit transitoire de tension, puis, l'on compare, pendant cette durée, le signe du transitoire de courant avec le signe de transitoire de tension. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en dehors de ladite durée d'observation, on bloque le niveau de la tension homopolaire à une valeur nulle de manière à observer la variation du transitoire de tension par rapport à un niveau de référence exempt de bruit. 3. Dispositif électronique de traitement destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte première chaîne (62) de traitement du courant homopolaire comportant un premier étage (66) de filtrage et d'amplification du courant homopolaire IT dont la sortie est reliée à l'entrée d'un premier étage comparateur (68) destiné à détecter le premier dépassement du seuil de courant et le signe de ce dépassement et dont La sortie est reliée à un bloc de calcul (72). 4. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième chaîne (64) de traitement de la tension homopolaire fonctionnant en parallèle avec la première chaîne (62) de traitement du courant homopolaire et comportant un deuxième étage (74) de filtrage et d'amplification de la tension homopolaire dont la sortie est reliée à l'entrée d'un deuxième étage comparateur (76) destiné à détecter le premier dépassement du seuil de tension et le signe de ce dépassement et dont la sortie est reliée au bloc de calcul (72) 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc de calcul (70) compare, pendant la durée du transitoire de tension, le signe du premier dépassement du seuil de courant par le transitoire de courant avec le signe du premier dépassement du seuil de tension par le transitoire de tension et détermine la direction du défaut sur la ligne HTA.