Brevet FR2821435A1 — publié le 20020830

axe. PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION D'UN DEFAUT PROVOQUANT UN ARC ELECTRIQUE DANS UN CIRCUIT La présente invention concerne un procédé de détection d'un défaut s provoquant un arc électrique dans un circuit. Elle concerne également le dispositif pour la mise en _uvre de ce procédé. Les systèmes électriques souffrent de la formation d'arcs électriques qui se o produisent entre différentes parties du circuit qui sont à des tensions différentes ou entre le circuit et la terre. La présence d'un arc peut indiquer un court-circuit dans l'isolation ou un autre détaut. Etant donné que l'existence d'un arc électrique da ns u n circuit em pêche le bon fonction nement de ce circuit et peut causer des dommages et un risque d'incendie, il est indispensable de le détecter rapidement et de façon précise. Il est cependant souvent difficile de distinguer les arcs dus à des déficiences comme un endommagement de l'isolation des arcs dus à des fonctionnements normaux, tels que par exemple dans des commutateurs de moteurs à courant alternatif, des charges commandées par des thyristors, des commutateurs ou similaires. Il est o important de réduire le nombre des fausses alertes, car elles peuvent entraner l'activation d'un rupteur et l'arrêt de l'alimentation en électricité d'une installation. Le brevet US 4 316 139 décrit un système de détection des arcs électriques s comportant des détecteurs sensibles aux vibrations et aux perturbations électromagnétiques produites par un arc électrique. Les publications EP 639 879 A, EP 813 281A, GB 2 177 561 et WO 97/30501 décrivent également des systèmes de détection d'arcs électriques. o Un des objets de ia présente invention consiste à offrir une autre méthode et u ne alternative aux systèmes de détection d'arcs con n us. Ce but est atteint par le procédé selon l' invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on extrait des signaux de ce circuit, en ce que l'on traite lesdits signaux extraits afin de les mettre sous une forme appropriée pour une comparaison, en ce que l'on compare les signaux traités avec une pluralité de modèles temporels représentatifs à la fois des défauts provoquant un arc et des événements non associés à ces défauts, et en ce que l'on génère un signal de sortie en accord avec cette comparaison Les modèles temporels se présentent avantageusement sous la forme de o gabarits ou de modèles aléatoires. Selon un second mode de mise en _uvre de ce procédé, I'on peut fournir les signaux traités à un neuro-réseau artificiel programmé pour reconna^'tre les caractéristiques de divers arcs de manière à distinguer ceux qui sont produits par des défauts de circuits de ceux dus à d'autres causes, et l'on génère un signal de sortie en accord avec cette comparaison. Les signaux extraits peuvent être représentatifs de l'intensité du courant dans le circuit ou de la tension dans le circuit. Le signal de sortie est de préférence o transmis à un rupteur qui coupe le circuit lorsqu'un défaut du circuit pouvant générer un arc est détecté. Le dispositif pour la mise en _uvre du procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour extraire des signaux de ce circuit, des moyens pour traiter lesdits signaux extraits et les mettre sous une forme appropriée pour une comparaison, pour comparer les signaux traités avec une pluralité de modèles temporels représentatifs à la fois des défauts provoquant un arc et des événements non associés à ces défauts, et pour générer un signal de sortie en accord avec cette comparaison. La présente invention et ses avantages appara'^tront mieux dans la description suivante de différents modes de mise en _uvre du procédé et du dispositif de mise en oeuvre de l'invention, en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure unique illustre une vue schématique du dispositif selon l'invention. Le dispositif de l'invention comporte un générateur de puissance électrique 1 connecté à une charge 2 par l'intermédiaire d'une ligne de transmission 3 sur laquelle sont montés un rupteur 4 et un transducteur de courant 5. Le dispositif o comporte en outre un appareil de détection d'arcs électriques désigné par la référence 10 et connecté de manière à recevoir un signal de sortie du transducteur de courant 5 et un signal de sortie de tension du générateur 1 via la ligne 11. L'appareil de détection d'arcs fournit un signal de sortie sur la ligne 12 pour contrôler le fonctionnement du rupteur 4, c'est-à-dire pour ouvrir le rupteur en cas de détection d'un arc électrique. L'appareil de détection d'arcs électriques 10 comporte une unité de conditionnement de la tension 13, qui reçoit un signal de sortie de tension via la iigne 11, et une unité de conditionnement de l'intensité 14, qui reçoit un signal de sortie de courant du transducteur de courant 5. Les unités de conditionnement de tension et d'intensité 13 et 14 fournissent chacune des signaux de sortie à une unité 15 de traitement numérique des signaux. L'unité de traitement numérique des signaux 15 reçoit également des signaux d'entrée d'une mémoire 16. La mémoire 16 contient des modèles temporels d'évènements liés à des arcs électriques et des caractéristiques de charges qui peuvent être sous la forme de gabarits ou de modèles aléatoires et contiennent des informations relatives à diverses caractéristiques de défauts dus à des arcs électriques ou à des o événements de déclenchement faux. Ces gabarits peuvent contenir un nombre quelconque de caractéristiques électriques, mathématiques ou spectrales, telles que des différences cumulées de tension et d'intensité et des spectres de haute fréquence pour définir un jeu de caractéristiques d'arcs électriques. Les gabarits ou les modèles peuvent être calculés sur diverses périodes, telles que un seul demi-cycle ou pendant un groupe de cycles entiers des courbes de tension ou d'intensité. Il existe des algorithmes de tests standards pour calculer un modèle de Markov (tel que la ré-estimation de Baum). Le modèle de Markov peuvent encapsuler des informations temporelles pour améliorer la discrimination, comme pour permettre la discrimination entre les signatures de commutateurs répétitifs de moteurs et les événements correspondant à de vrais défauts d'arcs électriques. En cours de fonctionnement, les unités de conditionnement de la tension et du courant 13 et 14 extraient les caractéristiques des arcs de leurs signaux de sortie et les transmettent à l'unité de traitement 15. Dans l'unité de traitement ces caractéristiques sont mises en correspondance avec les modèles stockés dans la mémoire 16 en utilisant un algorithme de classification. L'algorithme détermine si les caractéristiques des arcs électriques détectés sont des caractéristiques qui correspondent à une vraie faute provoquant un arc électrique, telle qu'un défaut d'isolation électrique, ou si ce sont des caractéristiques qui ne génèrent pas un arc électrique telles que des arcs de o commutateurs de moteurs. L'unité de traitement 15 peut calculer les probabilités d'apparition de chaque modèle d'arc dans le temps. Ces derniers peuvent étre reliés à un seuil de probabilités de génération d'arcs électriques afin que les évènements qui se produisent le plus couramment soient reconnus rapidement. Pour les arcs qui ne sont pas dus à des fautes du circuit, mais qui s présentent des caractéristiques similaires aux arcs dus à des fautes de circuits, des modèles plus détaillés peuvent être créés pour permettre une différenciation précise entre les deux. En fonctionnement normal, le générateur de puissance 1 alimente la charge 2 o par l'intermédiaire d'une ligne de transmission 3. Lorsque l'unité de traitement détecte une vraie faute d'arc, elle émet un signal sur la ligne 12 pour ouvrir le rupteur 4 et de ce fait pour interrompre l'alimentation de la charge à travers la ligne de transmission 3. En variante, I'unité de traitement 15 pourrait être agencée pour alimenter une alarme, un enregistreur d'entretien ou un circuit externe destiné à signaler l'erreur. s Au lieu de stocker des modèles aléstoires dans la mémoire 16, un neuro- réseau artificiel peut être utilisé. Celui ci pourrait être utilisé pour reconna^'tre des signatures d'arcs de diverses origines représentés par des groupes de caractéristiques des signatures. o La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation préférée décrite, mais peut subir différentes modifications ou variantes évidentes pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'un défaut provoquant un arc électrique dans un circuit (1, 2, 3, 4, 5), caractérisé en ce que l'on extrait des signaux de ce circuit (1, 2, 3, 4, 5), en ce que l'on traite lesdits signaux extraits afin de les mettre sous une forme appropriée pour une comparaison, en ce que l'on compare les signaux traités avec une pluralité de modèles temporels représentatifs à la fois des défauts provoquant un arc et des événements non associés à ces défauts, et en ce que l'on génère un signal de sortie (12) o en accord avec cette comparaison. 2. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les modèles temporels se présentent sous la forme de gabarits. s 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modèles temporels se présentent sous la forme de modèles aléatoires. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce l'on fournit les signaux traités à un neuro-réseau artificiel programmé pour reconna^tre les o caractéristiques de divers arcs de manière à distinguer ceux qui sont produits par des défauts de circuits de ceux dus à d'autres causes, et en ce que l'on génère un signal de sortie (12) en accord avec cette comparaison 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, s caractérisé en ce que les signaux extraits sont représentatifs de l'intensité du courant dans le circuit. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux extraits sont représentatifs de la tension dans le circuit. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal de sortie est transmis à un rupteur (40) qui coupe le circuit lorsqu'un défaut d'arc est détecté. 8. Dispositif de détection d'un défaut provoquant un arc électrique dans un circuit (1, 2, 3, 4, 5), pour la mise en _uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (13, 14) pour extraire des signaux de ce circuit (1, 2, 3, 4, 5) et des moyens (15) pour traiter lesdits signaux extraits et les mettre sous une o forme appropriée pour une comparaison, pour comparer les signaux traités avec une pluralité de modèles temporels (16) représentatifs à la fois des défauts provoquant un arc et des événements non associés à ces défauts,