Brevet FR2776433A1 — publié le 19990924

PROCEDE POUR INITIALISER DES ACCUMULATEURS D'INDICE DE CHALEUR DE PROTECTION DE DEFAUT DE TERRE ET DE COURTE DUREE DANS UNE UNITE DE DISJONCTION La présente invention concerne de façon générale des unités de disjonction. De façon plus caractéristique, la présente invention concerne un procédé d'initialisation d'accumulateur d'indice de chaleur pour des algorithmes de protection de défaut de terre et de courte durée dans une unité de disjonction électronique. Les unités de disjonction électroniques sont bien con- nues. Les unités de disjonction électroniques comprennent de façon caractéristique des détecteurs de tension et de courant qui délivrent des signaux analogiques indicatifs des signaux de ligne de puissance. Les signaux analogiques sont convertis par un convertisseur A/N (analogique/numé- rique) en signaux numériques qui sont traités par un mi- cro-dispositif de commande. L'unité de disjonction com- prend de plus une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM) et une mémoire morte programmable effaçable électri- quement (EEPROM), toutes celles-ci établissant une inter- face avec le micro-dispositif de commande. La mémoire morte comprend un code d'application d'unité de disjonc- tion, par exemple une microprogrammation de fonctionnalité principale, comprenant des paramètres d'initialisation, et un code d'amorçage. La mémoire morte programmable effaça- ble électriquement comprend des paramètres opérationnels pour le code d'application. Ces unités de disjonction doivent satisfaire à certai- nes normes, par exemple UL/ANSI/CEI, qui spécifient un re- tard de courte durée de l'instant o l'alimentation est appliquée à celui o une unité de disjonction doit être prête à disjoncter. Dans ce contexte, un retard de "courte durée" se réfère à une caractéristique de protection spé- cifique, à savoir une protection de courte durée, ou de longue durée, instantanée, ou de défaut de terre. Bien que le retard soit littéralement "court", le contexte de la définition se réfère à la courbe de caractéristique de protection de courte durée. Les normes définissent égale- ment des courbes de temps de disjonction spécifiant dans quelles conditions une disjonction doit se produire. Des accumulateurs d'indice de chaleur de protection de défaut de terre de courte durée sont initialisés pour com- penser la circulation de courant durant l'intervalle de temps entre l'application d'un courant de phase et l'ap- plication d'une mesure de courant et d'algorithmes de pro- tection. Cet intervalle de temps est supposé être une quantité de temps prédéterminée. Ce retard de temps suppo- sé est appliqué à la mesure de courant initiale (ou à une dérivée de celle-ci) pour déterminer une valeur initiale (ou une composante de celle-ci) pour des accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et/ou de courte du- rée, comme cela est bien connu dans la technique. On pallie ou on remédie aux inconvénients et déficien- ces décrits ci-dessus de la technique existante, ainsi qu'à d'autres, à l'aide du procédé d'initialisation d'ac- cumulateurs d'indice de chaleur de protection de défaut de terre et de courte durée de façon à compenser la circula- tion de courant durant l'intervalle de temps entre l'ap- plication d'un courant de phase et l'application d'une me- sure de courant et d'algorithmes de protection dans une unité de disjonction électronique selon la présente inven- tion. L'unité de disjonction électronique comprend des dé- tecteurs de tension et de courant qui délivrent des si- gnaux analogiques indicatifs des signaux de ligne de puis- sance. Les signaux analogiques sont convertis par un con- vertisseur A/N (analogique/numérique) en signaux numéri- ques qui sont traités par un micro-dispositif de commande. L'unité de disjonction comprend de plus une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM) et une mémoire morte pro- grammable effaçable électriquement (EEPROM), toutes cel- les-ci communiquant avec le micro-dispositif de commande. La mémoire morte comprend un code d'application d'unité de disjonction, par exemple une microprogrammation de fonc- tionnalité principale, comprenant des paramètres d'initia- lisation, et un code d'amorçage. La mémoire morte program- mable effaçable électriquement comprend un code de paramè- tres opérationnels, par exemple des énumérations codées pour des paramètres tels que 50/60 Hz, UL/ANSI/CEI, etc. En général, les unités de disjonction doivent satis- faire à certaines normes, par exemple UL/ANSI/CEI, qui spécifient un retard de courte durée de l'instant o l'alimentation est appliquée à l'instant o une unité de disjonction doit être prête à disjoncter. Ces normes défi- nissent également des courbes de temps de disjonction spé- cifiant dans quelles conditions une disjonction doit se produire. Les courbes de disjonction sont basées sur la température, qui est proportionnelle au courant en fonc- tion du temps. Un objet de la présente invention est d'initialiser des accumulateurs d'indice de chaleur de protection de dé- faut de terre et de courte durée pour compenser la circu- lation de courant durant l'intervalle de temps entre l'ap- plication d'un courant de phase et l'application d'une me- sure de courant et d'algorithmes de protection. Selon la présente invention, cet intervalle de temps est divisé en une première composante de temps et une deuxième compo- sante de temps. La première composante de temps est le temps entre l'instant o les courants de phase sont appli- qués et l'instant o le micro-dispositif de commande est initialisé, et la deuxième composante de temps est le temps entre l'instant o le micro-dispositif de commande est initialisé et l'instant o le micro-dispositif de com- mande commence l'exécution d'algorithmes de défaut de terre et de courte durée (c'est-à-dire d'algorithmes de protection). La première composante de temps est approchée en ap- pliquant une mesure de courant initiale pour indexer un étalonneur afin d'approcher la première composante de temps en fonction du courant de phase, du rapport CT et de l'application en 50 Hz ou 60 Hz. La deuxième composante de temps est mesurée par un compteur commandé par la micro- programmation d'initialisation. Les première et deuxième composantes de temps sont appliquées à la mesure de cou- rant initiale (ou à une dérivée de celle-ci) pour détermi- ner une valeur initiale (ou une composante de celle-ci) pour des accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et/ou de courte durée, de la même façon que le re- tard de temps prédéterminé est employé dans la technique existante. Les éléments et caractéristiques et avantages de la présente invention décrits ci-dessus, ainsi que d'autres, seront appréciés et compris par les personnes ayant une bonne connaissance de la technique à partir de la descrip- tion détaillée qui suit et des dessins. Si l'on se réfère à présent aux dessins, dans lesquels des éléments identiques sont référencés de façon identique dans les différentes figures: La figure 1 est une représentation générale schémati- que d'une unité de disjonction électronique; et la figure 2 est un tracé du courant en fonction du temps selon la présente invention. Si l'on se réfère à la figure 1, un schéma général d'une unité de disjonction électronique est globalement montré en 10. L'unité de disjonction 10 comprend un détec- teur de tension 12 qui délivre des signaux analogiques in- dicatifs de mesures de tension sur une ligne de signal 14, et un détecteur de courant 16 qui délivre des signaux ana- logiques indicatifs de mesures de courant sur une ligne de signal 18. Les signaux analogiques sur les lignes 14 et 18 sont présentés à un convertisseur A/N (analogique/numé- rique) 20, qui convertit ces signaux analogiques en si- gnaux numériques. Les signaux numériques sont présentés sur un bus 22 à un micro-dispositif de commande (micro- ordinateur) 24. L'unité de disjonction 10 comprend de plus une mémoire vive (RAM) 26, une mémoire morte (ROM) 28, et une mémoire morte programmable effaçable électriquement (EEPROM) 30, toutes celles-ci communiquant avec le micro- dispositif de commande 24 sur un bus de commande 32. La mémoire morte programmable effaçable électriquement 30 est rémanente, ce qui fait que la programmation et l'informa- tion du système ne seront pas perdues durant une coupure ou une interruption de l'alimentation. Des données, de fa- çon caractéristique, l'état du coupe-circuit, sont affi- chées par un afficheur 34 en réponse à des signaux d'affi- chage reçus depuis le micro-dispositif de commande 24 sur le bus de commande 32. Une commande de sortie 36, en ré- ponse à des signaux de commande reçus du micro-dispositif de commande 24 sur le bus de commande 32, commande un mo- dule de disjonction 38 par l'intermédiaire d'une ligne 40. L'étalonnage, le test, la programmation et d'autres fonc- tions sont accomplis par l'intermédiaire d'un point d'en- trée/sortie de communication 42, qui communique avec le micro-dispositif de commande 24 sur le bus de commande 32. Une alimentation 46 qui est alimentée par l'électricité de service délivre une alimentation appropriée sur une ligne 44 aux composants de l'unité de disjonction 10. La mémoire morte 28 comprend un code d'application d'unité de dis- jonction, par exemple une microprogrammation de fonction- nalité principale, comprenant des paramètres d'initialisa- tion, et un code d'amorçage. La mémoire morte programmable effaçable électriquement 30 comprend un code de paramètres opérationnels, par exemple des énumérations codées pour des paramètres tels que 50/60 Hz, UL/ANSI/CEI, etc. On ap- préciera le fait que ces paramètres ou options sont mémo- risés dans l'unité de disjonction en usine et sont sélec- tionnés de façon à satisfaire aux exigences des clients. Les unités de disjonction doivent satisfaire à certai- nes normes, par exemple UL/ANSI/CEI, qui spécifient un re- tard de courte durée (désigné par "c" en figure 2) de l'instant o l'alimentation est appliquée à l'instant o une unité de disjonction doit être prête à disjoncter. Ce retard de courte durée diffère pour chacune des normes. Ces normes définissent également des courbes de disjonc- tion spécifiant dans quelles conditions une disjonction doit se produire. Les courbes de disjonction sont basées sur la température, qui est proportionnelle au courant en fonction du temps. Si l'on se réfère à la figure 2, en général, un objet de la présente invention est d'initialiser des accumula- teurs d'indice de chaleur de protection de défaut de terre et de courte durée pour compenser la circulation de cou- rant durant l'intervalle de temps entre l'application d'un courant de phase et l'application d'une mesure de courant et d'algorithmes de protection. Selon la présente inven- tion, cet intervalle de temps est divisé en une première composante de temps "a" et une deuxième composante de temps "b". La première composante de temps est le temps entre l'instant o des courants de phase sont appliqués et l'instant o le micro-dispositif de commande 24 est ini- tialisé, (à savoir o il finit sa remise à zéro et com- mence à exécuter des instructions) et la deuxième compo- sante de temps est le temps entre l'instant o le micro- dispositif de commande 24 est initialisé et l'instant o le microdispositif de commande 24 commence l'exécution des algorithmes de défaut de terre et de courte durée (à savoir les algorithmes de protection). La première composante de temps dépend principalement de l'architecture de conception des circuits et des compo- sants. La première composante de temps est approchée en appliquant une mesure de courant initiale pour indexer un étalonneur, à savoir une équation ou une forme numérisée d'une équation telle qu'une table d'étalonnage. L'étalon- neur d'indice délivre une approximation de la première composante de temps en fonction du courant de phase, du rapport CT et de la fréquence de ligne (à savoir 50 Hz ou Hz). La mesure de courant initiale est réclamée par la microprogrammation d'initialisation. Une fois que les fonctions d'initialisation nécessaires pour faciliter l'étalonnage (mesures), et, par conséquent, l'application des algorithmes de protection, ont été exécutées, la mi- croprogrammation d'initialisation valide des interruptions pour déclencher un échantillonnage de données (mesure) et une planification d'algorithmes de protection. Une valeur de courant relative initiale est déterminée à partir d'un échantillon de crête. Un rapport de valeur nominale de prise est appliqué pour déterminer une valeur de courant initiale absolue. Un décalage de table d'étalonnage est déterminé en comparant la valeur de courant absolue à dif- férentes valeurs de référence sélectionnées en fonction de l'application, par exemple de la fréquence de ligne. Une adresse de base de table d'étalonnage appropriée est sé- lectionnée en fonction de la fréquence de ligne (par exem- ple, 60 Hz ou 50 Hz) et de la valeur nominale de détecteur de courant (par exemple, 100 mA, 200 mA, 400 mA, etc.). Le décalage est ajouté à l'adresse de base afin de développer un indice dans l'une des tables qui délivre des facteurs de retard, par unité de demi-cycles, en fonction du cou- rant. Bien que deux tables seulement soient décrites ici pour définir le retard en fonction du courant, à savoir une pour les applications au 50 Hz et l'autre pour les ap- plications au 60 Hz, la présente invention n'est pas limi- tée à celles-ci. Un groupement de tables est préféré à la manipulation mathématique (qui pourra être nécessaire pour développer un facteur d'indexage de table normalisé) pour réduire un temps-système de traitement en temps réel asso- cié à cette fonction. Le facteur de retard est mémorisé pour l'application durant l'exécution initiale des algo- rithmes de protection de défaut de terre et de courte du- rée pour développer des valeurs initiales pour les accumu- lateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et de courte durée, respectivement. Lorsque les algorithmes de protection de défaut de terre et de courte durée sont exé- cutés pour la première fois, les accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et d'indice de chaleur de courte durée sont déclenchés. La deuxième composante de temps dépend principalement de l'architecture de conception du logiciel et des métho- dologies de codage. La deuxième composante de temps est mesurée par un compteur (qui est interne au micro- dispositif de commande 30 dans le présent exemple) comman- dé par la microprogrammation d'initialisation. Les première et deuxième composantes de temps sont ap- pliquées à la mesure de courant initiale (ou à une dérivée de celle-ci) pour déterminer une valeur initiale (ou une composante de celle-ci) pour des accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et/ou de courte durée. Une dé- rivée de la mesure de courant initiale est appliquée à un composite des composantes de temps pour définir des va- leurs initiales pour chacun des accumulateurs (à savoir les accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et de courte durée). A titre d'exemple, les dérivées de la mesure de courant initiale comprennent (1) l'application d'un échantillon de courant de crête à partir d'un premier demi-cycle du courant de phase pour développer un équiva- lent de valeur efficace au courant de phase et (2) l'ap- plication d'une somme vectorielle de courants de phase multiples échantillonnés durant un premier demi-cycle pour développer un équivalent de valeur efficace aux courants de phase. Les dérivées des échantillons de courant ini- tiaux pour les accumulateurs d'indice de chaleur de défaut de terre et de courte durée sont appliquées de façon à former des valeurs initiales pour leurs accumulateurs d'indice de chaleur respectifs, de la même façon que le retard de temps prédéterminé est employé dans la technique existante (celle-ci étant bien connue). Bien que des réalisations préférées aient été montrées et décrites, différentes modifications et substitutions peuvent être apportées à celles-ci sans s'écarter de l'es- prit et de l'étendue de l'applicabilité de l'invention. Par conséquent, on doit comprendre que la présente inven- tion a été décrite à titre d'illustration et non à titre limitatif. REVENDICATIONS 1. Procédé d'initialisation d'accumulateurs pour des algorithmes de protection dans une unité de disjonction électronique (10), caractérisé en ce qu'il comprend: la mesure d'un courant pour délivrer une mesure de courant initiale; l'application de ladite mesure de courant initiale à un étalonneur pour approcher une première composante de temps, ladite première composante de temps étant le temps entre l'application dudit courant et l'initialisation électronique de ladite unité de disjonction (10); la mesure d'une deuxième composante de temps, ladite deuxième composante de temps étant le temps entre l'ini- tialisation électronique de ladite unité de disjonction (10) et l'exécution par ladite unité de disjonction (10) desdits algorithmes de protection; et l'initialisation desdits accumulateurs en fonction desdites première et deuxième composantes de temps. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit étalonneur comprend une équation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit étalonneur comprend une table. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite table comprend des facteurs de temps en fonc- tion de la fréquence et du courant. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits algorithmes de protection comprennent des al- gorithmes de protection de défaut de terre et de courte durée. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits accumulateurs comprennent des accumulateurs d'indice de chaleur. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite mesure de courant initiale comprend une mesure de courant de crête. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: l'extraction d'une dérivée de ladite mesure de courant initiale pour délivrer un équivalent de valeur efficace de celle-ci, et en ce que: ladite application de ladite mesure de courant ini- tiale comprend l'application de ladite dérivée de ladite mesure de courant initiale. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que: ladite mesure de courant initiale comprend une mesure de courant de crête; et ladite extraction de ladite dérivée comprend l'appli- cation de ladite mesure de courant de crête pour délivrer ledit équivalent de valeur efficace. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que: ladite mesure de courant initiale comprend une plura- lité de mesures de courant de phase initiales; et ladite extraction de ladite dérivée comprend l'appli- cation d'une somme vectorielle desdites mesures de courant de phase pour délivrer ledit équivalent de valeur effi- cace. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite mesure d'une deuxième composante de temps comprend le déclenchement d'un compteur pour mesurer la- dite deuxième composante de temps.