Brevet FR2768868A1 — publié le 19990326

Dispositif de déclenchement pour dispositif d'interruption à protection de circuit immédiate et interrupteur pourvu d'un tel dispositif de déclenchement. L'utilisation de microprocesseurs dans des dispositifs de déclenchement de disjoncteurs, tels que ceux décrits dans le brevet US 4 672 501, nécessite que le microprocesseur se trouve totalement sous tension avant que le dispositif de déclenchement soit capable d'assurer une protection contre une surintensité. Dans le brevet US 4 428 022, les lignes de commande de mi- croprocesseur sont inactivées jusqu'à ce que la mise sous tension du disjoncteur ait complètement activé le microprocesseur à l'intérieur du dispositif de déclenchement d'interrupteur de circuit. Pour faciliter un fonctionnement rapide du dispositif de déclenchement de disjoncteur immédiatement après une interruption de circuit, les derniers échantillons de courant du circuit reçus avant une interruption, comme cela est décrit dans le brevet US 4 710 845. Ce brevet décrit en outre l'utilisation d'un dispositif de déclenchement analogique destiné à assurer une protection pendant le démarrage et l'initialisation du microprocesseur du dispositif de déclenchement. Le brevet US 4 489 394 décrit un procédé grâce auquel le signal d'initialisation du microprocesseur est différé, après une inter- ruption de courant, jusqu'à ce que le microprocesseur soit complète- ment activé. Dans la plupart des dispositifs d'interruption de circuit conte- nant un microprocesseur à l'intérieur du dispositif de déclenchement, on utilise des composants de circuit supplémentaires pour que le microprocesseur soit à coup sûr sous tension avant d'être initialisé pour commencer la fonction de protection du circuit afin d'éviter à la fois une défaillance d'interruption lors d'une surcharge réelle et pour éviter une interruption dans des conditions de circuit au repos, ce que l'on appelle un déclenchement "perturbateur". Dans certaines applica- tions, les fonctions de protection et/ou les données de configuration concernant l'application doivent être introduites dans le microprocesseur pendant l'opération d'initialisation afin que le microprocesseur devienne totalement opérationnel. Ce qui est aussi nécessaire pour remplir la fonction de protection du circuit est l'application des algo- rithmes d'échantillonnage utilisés par le microprocesseur pour assurer des déterminations de surintensités. On trouve dans le brevet US 5 159 519 un exemple d'un algorithme d'échantillonnage utilisé dans un microprocesseur de dispo- sitif de déclenchement pour un calcul de surintensité. Il serait avantageux d'obtenir à la fois une mise sous tension ainsi qu'une initialisation d'un dispositif de déclenchement de disjonc- teur sans compromettre la capacité du disjoncteur à effectuer une interruption lors d'une surintensité ou d'un court-circuit réels et cela sans que soient nécessaires des composants de circuit supplémentaires. Un des objectifs de l'invention est de permettre une initialisa- tion de mise sous tension rapide du microprocesseur de dispositif de déclenchement du disjoncteur grâce aux programmes résidents présents dans le microprocesseur sans que des composants de circuit supplé- mentaires deviennent nécessaires. On utilise des algorithmes d'initialisation auxiliaires dans un microprocesseur de dispositif de déclenchement du disjoncteur pendant le démarrage du microprocesseur afin d'accélérer l'opération d'échantillonnage et l'application des algorithmes de protection. Les algorithmes d'initialisation auxiliaires activent la mise en oeuvre de la protection pendant la période de temps durant laquelle le microproces- seur est tout d'abord mis sous tension et initialisé. Quand l'opération d'initialisation est terminée, les initialisations auxiliaires sont rempla- cées par les valeurs opérationnelles sélectionnées. D'une façon générale un dispositif de déclenchement pour un dispositif d'interruption de circuit comprend: un microcontrôleur contenant des fonctions sélectives de protection de circuit, ledit microcontrôleur fournissant un signal d'interruption lors de l'appari- tion d'un état de surintensité dans un circuit associé protégé; une mémoire non-volatile connectée audit microcontrôleur, ladite mémoire nonvolatile contenant des instructions de configuration de dispositif de déclenchement, des valeurs de consigne de dispositif de déclenche- ment et des facteurs d'étalonnage d'échantillonnage; une mémoire morte dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire morte contenant des programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échan- tillonner un courant de circuit et assurer une détermination de surin- tensité; une mémoire vive dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire vive interagissant avec ladite mémoire morte et avec ladite mémoire nonvolatile pour entrer lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement, lesdites valeurs de consigne de dispositif de déclenchement, lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage et s15 lesdits programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échantillonner un courant du circuit et assurer audit microcontrôleur une fonction de détermination de surintensité; un programme d'affecta- tion de priorités dans ladite mémoire morte pour fournir à ladite mémoire vive des facteurs d'étalonnage d'échantillonnage rendus prio- ritaires et activant ledit microcontrôleur pour échantillonner le courant de circuit, et ensuite pour fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement et lesdites valeurs de consigne de dispositif de déclenchement activant ledit microcontrôleur pour assurer une détermination de surintensité avant de fournir à ladite mémoire vive des facteurs d'étalonnage d'échantillonnage sélectionnés. Ce dispositif de déclenchement présente encore les caracté- ristiques suivantes prises isolément ou en combinaison: - ledit programme d'affectation de priorités fournit à ladite mémoire vive lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement et lesdits valeurs de consigne de dispositif de déclenchement; et - les instructions de configuration de dispositif de déclenche- ment comprennent des algorithmes de détermination de défaut de courte durée, de longue durée, et de mise à la masse. D'une façon générale, un interrupteur pourvu du dispositif de déclenchement ci-dessus comprend: une paire de contacts séparables disposés de manière à être connectés dans un système de distribution électrique protégé; un dispositif de déclenchement fournissant des signaux destinés à ouvrir et à fermer lesdits contacts, ledit dispositif de déclenchement comprenant: un microcontrôleur contenant des fonctions sélectives de protection de circuit, ledit microcontrôleur fournissant un signal d'interruption pour ouvrir lesdits contacts lors de l'apparition d'un état de surintensité dans ledit système de distribution électrique protégé; une mémoire non-volatile connectée audit micro- contrôleur, ladite mémoire non-volatile contenant des instructions de configuration de dispositif de déclenchement, des valeurs de consigne de dispositif de déclenchement et des facteurs d'étalonnage d'échan- tillonage; une mémoire morte dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire morte contenant des programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échantillonner un courant de circuit et assurer une détermination de surintensité; et un programme d'affectation de priorités dans ladite mémoire morte pour fournir à une mémoire vive lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage activant ledit microcon- trôleur pour échantillonner un courant de circuit et assurer une déter- mination de surintensité avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement, lesdites valeurs de consigne de dispositif de déclenchement et lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage, grâce à quoi le dispositif de déclenchement devient opérationnel quand lesdits contacts se ferment. Cet interrupteur de circuit présente en outre les caractéristi- ques suivantes par le fait que: - ledit programme d'affectation de priorités fournit à ladite mémoire vive lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement et lesdites valeurs de consigne de disposi- tif de déclenchement; et - lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement comprennent des algorithmes de détermination de défauts de courte durée, de longue durée et de mise à la masse. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique de l'utilisation d'un microprocesseur dans un dispositif de déclenchement de disjonc- teur selon la technique antérieure; la figure 2 est une représentation schématique du microcon- trôleur utilisé dans un dispositif de déclenchement de disjoncteur selon l'invention; et la figure 3 est un organigramme de la procédure utilisée pour les algorithmes d'initialisation auxiliaire et d'initialisation complète, stockés à l'intérieur du microcontrôleur de la figure 2. Avant de décrire le dispositif de déclenchement numérique de disjoncteur de la présente invention, il est utile de se reporter de nouveau à un dispositif de déclenchement 10 selon la technique anté- rieure, tel que représenté sur la figure 1, qui fonctionne selon les enseignements contenus dans le brevet US précité 4 672 501. Des signaux d'intensité et de tension obtenus à partir de transformateurs 11-17 de courant et de tension connectés dans un système de distribu- tion électrique sont transmis par l'intermédiaire de premiers multi- plexeurs 18, 19 et d'amplificateurs d'échantillonnage et de blocage 20, 21 à un deuxième multiplexeur 22. Les signaux sont ensuite transmis par l'intermédiaire d'un conducteur 23 et d'un convertisseur analogi- que/numérique (A/D) 24 à une ligne omnibus interne 24 d'achemine- ment de données, communiquant avec un microprocesseur 30, une mémoire vive (RAM) 25, une mémoire mémoire non-volatile (NVM) 26 et une mémoire morte (ROM) 29 pour émettre des signaux de commande par l'intermédiaire d'un circuit de commande de sortie 28 et des signaux de données par l'intermédiaire d'un émetteur-récepteur 31. Comme décrit dans le brevet US précité 4 672 501, on utilise des algo- rithmes d'échantillonnage pour entrer dans le microprocesseur 30 des signaux de données représentatifs pendant des intervalles de temps prescrits et on stocke un certain nombre de fonctions facultatives dans la NVM 26, comme par exemple une détermination de sous-tension, une indication de l'apparition d'un déclenchement, des valeurs de consigne de configuration, des facteurs d'étalonnage, etc. Quand on applique tout d'abord la tension au dispositif de déclenchement, par l'intermédiaire des transformateurs de courant 11, 12, 13, il faut un certain temps pour que le microprocesseur se trouve sous tension et soit initialisé, c'est-à-dire capable de fonctionner selon les program- mes stockés dans la ROM 29. Les constantes d'étalonnage de micro- processeur sont généralement stockées dans la NVM 26 et sont transfé- rées à la RAM 25 pour être traitées par le microprocesseur 30 immé- diatement au démarrage. Le microprocesseur 30 reste généralement au repos pendant une période de temps mesurable jusqu'à ce que toutes les données résident dans la RAM 25. Un état du microcontrôleur 32 est représenté sur la figure 2, ce microcontrôleur contenant la plupart des composants discrets repré- sentés à l'intérieur du dispositif de déclenchement 10 de la figure 1. La NVM extérieure 33 est connectée au microcontrôleur 32 au moyen d'un conducteur 34 et contient le code de configuration de dispositif de déclenchement ainsi que les facteurs d'étalonnage utilisés avec les algorithmes d'échantillonnage de courant mentionnés précédemment. Du fait que le microcontrôleur peut avoir plusieurs configurations selon les besoins de l'utilisateur, les données stockées dans la NVM peuvent être présentes en quantité importante. Lors du démarrage, les données sont transférées à la RAM 36 depuis la NVM 33 ainsi que de- puis la ROM 39 pour activer l'unité centrale de commande (CPU) 35 afin qu'elle devienne opérationnelle. Les signaux de courant provenant du système de distribution électrique associé sont introduits, par l'intermédiaire de conducteurs 44-47, dans le multiplexeur 48 et dans le convertisseur A/D 49 et de là dans la CPU 35 par la ligne omnibus 51 d'acheminement de données afin d'assurer, par le conducteur de sortie 52, la fonction de protection requise, cela de la manière décrite dans le brevet US 4 672 501. Il a été constaté qu'il existe un retard en- tre l'instant o les contacts se trouvant dans le disjoncteur associé (non représenté) tout d'abord se ferment et l'instant o le microcontrô- leur 32 devient opérationnel, ce retard étant dû à la grande quantité de données qui est transférée à la RAM 36 depuis la NVM 33. Conformément à la présente invention, pour laquelle on va maintenant se référer aussi à la figure 3, on voit sur l'organigramme d'algorithmes d'affectation de priorités (53) que les données essentiel- les requises pour une protection immédiate du circuit sont fournies à la RAM 36 avant que ne le soient les autres données qui y sont stoc- kées, cela afin de permettre au valeurs de courant d'être traitées à l'intérieur de la CPU 35 d'une manière synchronisée. Lors de l'initiali- sation, les périphériques du microcontrôleur, tels que la RAM 36 et la CPU 35, sont tout d'abord initialisés (étape 54) et les facteurs d'éta- lonnage d'échantillonnage sont transférés de la ROM à la RAM (étape 55). Dans une variante, la CPU peut commencer immédiatement à échantillonner le courant sans utilisation des facteurs d'étalonnage (étape 56) si on le désire. Les algorithmes d'échantillonnage sont ensuite activés (étape 57) pour traiter les valeurs de courant (44-47 sur la figure 2) et seules les valeurs sélectionnées pour la configuration particulière de dispositif de déclenchement dans la NVM 33 sont transférées à la RAM (étape 58) pour permettre à la CPU 35 d'assurer une fonction 59 de protection contre les surintensités. Une fois que la CPU 35 a commencé à remplir la fonction de protection (étape 59), le contenu restant de la NVM 33 (comprenant les facteurs d'étalonnage sélectionnés) sont introduits dans la RAM (étape 60) pour achever l'initialisation du microcontrôleur. On a donc décrit un interrupteur de circuit comportant un dispositif de déclenchement de microcontrôleur pourvu d'une protec- tion de circuit immédiate lors de l'initialisation. Un algorithme de priorité stocké dans le microcontrôleur transfert tout d'abord les données essentielles pour une protection de circuit avant de transférer les données restantes qui y sont stockées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déclenchement (10) pour un dispositif d'inter- ruption de circuit, caractérisé en ce qu'il comprend: un microcontrôleur (32) contenant des fonctions sélectives de protection de circuit, ledit microcontrôleur fournissant un signal d'interruption lors de l'apparition d'un état de surintensité dans un circuit associé protégé; une mémoire non-volatile (33) connectée audit microcontrô- leur, ladite mémoire non-volatile contenant des instructions de confi- guration de dispositif de déclenchement, des valeurs de consigne de dispositif de déclenchement et des facteurs d'étalonnage d'échantillon- nage; une mémoire morte (39) dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire morte contenant des programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échantillonner un courant de circuit et assurer une détermination de surintensité; une mémoire vive (36) dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire vive interagissant avec ladite mémoire morte et avec ladite mémoire non-volatile pour entrer lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement, lesdites valeurs de consigne de dispo- sitif de déclenchement, lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage et lesdits programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échantillonner un courant du circuit et assurer audit microcontrô- leur une fonction de détermination de surintensité; un programme d'affectation de priorités dans ladite mémoire morte pour fournir à ladite mémoire vive des facteurs d'étalonnage d'échantillonnage rendus prioritaires et activant ledit microcontrôleur pour échantillonner le courant de circuit, et ensuite pour fournir à la- dite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement et lesdites valeurs de consigne de dispositif de déclenchement activant ledit microcontrôleur pour assurer une déter- mrination de surintensité avant de fournir à ladite mémoire vive des facteurs d'étalonnage d'échantillonnage sélectionnés. 2. Dispositif de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit programme d'affectation de priorités fournit à ladite mémoire vive lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de confi- guration de dispositif de déclenchement et lesdits valeurs de consigne de dispositif de déclenchement. 3. Dispositif de déclenchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les instructions de configuration de dispositif de déclenchement comprennent des algorithmes de détermination de défaut de courte durée, de longue durée, et de mise à la masse. 4. Interrupteur de circuit caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de contacts séparables disposés de manière à être connectés dans un système de distribution électrique protégé; un dispositif de déclenchement (10) fournissant des signaux destinés à ouvrir et à fermer lesdits contacts, ledit dispositif de déclenchement comprenant: un microcontrôleur contenant des fonctions sélectives de protection de circuit, ledit microcontrôleur fournissant un signal d'interruption pour ouvrir lesdits contacts lors de l'apparition d'un état de surintensité dans ledit système de distribution électrique protégé; une mémoire non-volatile (33) connectée audit microcontrô- leur, ladite mémoire non-volatile contenant des instructions de confi- guration de dispositif de déclenchement, des valeurs de consigne de dispositif de déclenchement et des facteurs d'étalonnage d'échantillonage; une mémoire morte (39) dans ledit microcontrôleur, ladite mémoire morte contenant des programmes de commande activant ledit microcontrôleur pour échantillonner un courant de circuit et assurer une détermination de surintensité; et un programme d'affectation de priorités dans ladite mémoire morte pour fournir à une mémoire vive (36) lesdits facteurs d'étalon- nage d'échantillonnage activant ledit microcontrôleur pour échan- tillonner un courant de circuit et assurer une détermination de surin- tensité avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement, lesdites valeurs de consigne de dispositif de déclenchement et lesdits facteurs d'étalonna- ge d'échantillonnage, grâce à quoi le dispositif de déclenchement devient opérationnel quand lesdits contacts se ferment. 5. Interrupteur de circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit programme d'affectation de priorités fournit à ladite mémoire vive lesdits facteurs d'étalonnage d'échantillonnage avant de fournir à ladite mémoire vive lesdites instructions de configuration de dispositif de déclenchement et lesdites valeurs de consigne de disposi- tif de déclenchement. 6. Interrupteur de circuit selon la revendication 4, caractérisé en que lesdites instructions de configuration de dispositif de déclen- chement comprennent des algorithmes de détermination de défauts de courte durée, de longue durée et de mise à la masse.