Brevet FR2865038A1 — publié le 20050715

La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure d'un vecteur synchrone pour mesurer un vecteur synchrone d'un système de puissance électrique. Un dispositif de mesure de vecteur synchrone pour calculer la quantité d'électricité d'un système de puissance électrique à vitesse élevée et avec une précision élevée obtient un vecteur ou vecteur de Fresnel de tension synchrone V en utilisant une valeur instantanée de tension Vk (k = de 1 à N) mesurée à N instants d'échantillonnage par cycle ou période sur la base de l'expression suivante (1). Ici, il faut noter que 0 dans l'expression (1) ci-dessous représente un angle d'échantillonnage. Ensuite, un angle de phase absolu 0 du vecteur synchrone est obtenu à partir de l'expression suivante (2) (par exemple se reporter au document. "Network Centric Approach to Protection, Control and Monitoring for Power Systems", par K. Sekiguchi et cinq autres, dans "The Institute of Electrical Engineers of Japan Transactions on Power and Energie", publié par The Institute of Electrical Engineers of Japan, édité en septembre 2003, vol. 123, n 9, pages 1030-1039). V = -\l2 N V É sin k9 + ' N V É cos k8) N k=1 k=1 8 =tan' Im(V) (2) Re(V) Cependant, un tel dispositif de mesure connu du vecteur synchrone, dans lequel l'angle de phase absolu 0 du vecteur synchrone est obtenu à partir de la partie réelle et de la partie imaginaire du vecteur de tension en utilisant une fonction de tangente, pose le problème suivant. C'est-à-dire, l'angle de phase absolu 0 change de moins 180 degrés à zéro degré et en outre de zéro degré à plus 180 degrés et, de plus, il change d'une manière discontinue de plus 180 degrés à moins 180 degrés. Pour cette raison, la continuité de l'angle de phase absolu 0v est perdue, et sa stabilité numérique est mauvaise. De plus, il y a un autre problème, comme indiqué ci-dessous. C'est-à-dire, la valeur efficace de tension ou valeur quadratique moyenne de tension du système de puissance électrique est obtenue par un moyennage des valeurs instantanées de tension à l'intérieur d'un cycle, mais lorsque la fréquence d'un objet à mesurer est différente d'une fréquence de référence, la valeur quadratique moyenne de tension et l'angle de phase absolu de l'objet à mesurer ne peuvent pas être mesurés correctement. En particulier, lorsqu'il y a un accident dans un système de puissance électrique, sa fréquence varie fortement, et de ce fait la précision des mesures devient plus mauvaise de sorte que le vecteur synchrone mesuré dans une telle situation ne peut pas être utilisé tel qu'il est pour une commande de protection du système urgente. Par ailleurs, il y a encore le problème que le bruit de forme d'onde de tension dû à la superposition de composantes harmoniques, une chute momentanée de tension, etc. a une influence sur le résultat de mesure de l'angle de phase absolu. Par conséquent, un objet de la présente invention est la réalisation d'un dispositif de mesure de vecteur synchrone apte à mesurer l'angle de phase absolu d'un vecteur synchrone, qui est excellent quant à la stabilité numérique continue à vitesse élevée et avec une précision élevée dans un système de puissance électrique où il y a beaucoup de bruit ou analogue. Cet objet est atteint conformément à la présente invention par un dispositif de mesure de vecteur synchrone qui comprend une partie de mesure de tension qui mesure la tension d'un système de puissance électrique dans une période égale à 1/4N (N étant un entier positif) d'une période d'une onde de référence une partie de calcul de la valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels ladite tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique desdites tensions mesurée au-delà de 4N d'instants incluant ledit instant spécifique; et une partie de calcul d'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu d'un vecteur synchrone à chacun desdits instants en accord avec l'expression suivante. = COSV re fv (où (3 représente l'angle de phase absolu, Vre représente la tension mesurée à l'instant spécifique et V est la valeur quadratique moyenne de tension calculée à l'instant spécifique). Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif de mesure de vecteur synchrone comprend une partie de mesure de tension qui mesure la tension d'un système de puissance électrique pendant une période égale à 1/4N (N étant un entier positif) d'une 25 période d'une onde de référence; une partie de calcul de valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels la tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique desdites tensions mesurée au-delà de 4N instants incluant l'instant spécifique; une partie de moyennage des valeurs quadratiques moyennes de tension qui établit, à chacun desdits instants, une valeur moyenne entre l'une desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à l'instant spécifique et au moins une autre des valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à au moins un instant précédent l'instant spécifique pour être une valeur moyenne de la valeur quadratique moyenne de tension à l'instant spécifique; et une partie de calcul de l'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu d'un vecteur synchrone à chacun desdits instants selon l'expression suivante. fl =COS-I Vre J2Ve (où (3 représente l'angle de phase absolu, vYe représente la tension mesurée à l'instant spécifique, et Vave représente la valeur moyenne de la valeur quadratique moyenne de tension calculée à l'instant spécifique). Selon encore une autre réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif de mesure de vecteur synchrone comporte une partie de mesure de tension qui mesure la tension d'un système de puissance électrique pendant une période égale à 1/4N (N étant un entier positif) d'une période d'une onde de référence; une partie de calcul de la valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels la tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique des tensions mesurée au-delà de 4N instants incluant l'instant spécifique; une partie de moyennage des valeurs quadratiques moyennes de tension qui établit, à chacun desdits instants, une valeur moyenne entre l'une desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à l'instant spécifique et au moins une autre des valeurs quadratiques moyennes de tension calculée au moins un instant précédent l'instant spécifique comme valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension à l'instant spécifique; une partie de calcul de longueur de corde qui calcule, à chacun des instants, un vecteur tournant de tension dirigé vers un point représenté par un nombre complexe sur un plan complexe constitué d'une partie réelle qui est l'une des tensions mesurées à l'instant spécifique, et d'une partie imaginaire qui est l'une des tensions mesurées à un instant retardé de 90 degrés électriques de l'instant spécifique, et calcule en outre la longueur d'une corde connectant entre une extrémité de pointe d'un des vecteurs tournants de tension calculés à l'instant spécifique et une extrémité de pointe d'un autre des vecteurs tournants de tension calculés à un instant précédent directement l'instant spécifique; une partie de calcul de l'angle de phase de rotation qui ajoute, à chacun des instants, les longueurs de corde calculées au-delà des 4N instants incluant l'instant spécifique, et calcule, sur la base d'une somme totale des longueurs de corde et de la valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension, un angle de phase entre l'un des vecteurs tournants de tension calculé à l'instant spécifique et un autre des vecteurs tournants de tension calculé à un instant précédent l'instant spécifique d'une période de l'onde de référence; une partie de calcul de fréquence qui calcule, à chacun des instants, la fréquence du système de puissance électrique de l'angle de phase ainsi calculé, une partie d'estimation de valeur instantanée de tension qui calcule, à chacun des instants, une vitesse angulaire d'un vecteur tournant de tension à partir de la fréquence calculée à l'instant spécifique, et expanse chacune des tensions mesurées au-delà des 4N instants incluant l'instant spécifique selon l'expression suivante. Vie = P cos crut + P2 sin cvt (où vYe représente chacune des tensions mesurées au-delà de 4N instants incluant l'instant spécifique, o représente la vitesse angulaire d'un vecteur tournant de tension obtenue à l'instant spécifique, et P1 et P2 sont des coefficients à l'instant spécifique) calcule des valeurs estimées de coefficient à l'instant spécifique à partir des coefficients au-delà des 4N instants incluant l'instant spécifique en utilisant la méthode des moindres carrés, et estime une valeur estimée instantanée de nombre réel de tension à l'instant spécifique à partir des valeurs estimées de coefficient en accord avec l'expression suivante. vre_est - lest cos COt -f- P2es1 Sin CUt (où Vre-est représente la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension estimée à l'instant spécifique, et P1est et P2est sont des valeurs estimées de coefficient estimées à l'instant spécifique) ; et une partie de calcul de l'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu du vecteur synchrone à chacun des instants en accord avec l'expression suivante 18=COS (où 0 représente l'angle de phase absolu, Vre-est représente la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension estimé à l'instant spécifique et Va"e représente la valeur moyenne de la valeur quadratique moyenne de tension calculée à l'instant spécifique). Enfin, en accord avec encore une réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif de mesure de vecteur synchrone est réalisé à l'un parmi un appareil de protection de stabilisation du système de puissance électrique, un appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance électrique, et un appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique. Le dispositif de mesure du vecteur synchrone selon la présente invention permet d'atteindre les effets avantageux suivants. C'est-à-dire, l'angle de phase absolu du vecteur synchrone, qui est obtenu en utilisant la fonction de cosinus, augmente de zéro degré à plus 180 degrés et s'inverse ensuite à ce point et diminue de celui-ci jusqu'à zéro degré. De ce fait, l'angle de phase absolu du vecteur synchrone est toujours une valeur positive et change continuellement, même à zéro degré et plus 180 degrés. Par conséquent, il n'y aura pas de changement discontinu de l'angle de phase absolu, qui pourrait être provoqué dans l'art antérieur, et la quantité ou taux de changement de celui-ci est également limité. Par conséquent, le dispositif de mesure du vecteur synchrone de la présente invention est excellent quant à la stabilité numérique et à la continuité de l'angle de phase absolu du vecteur synchrone. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant des modes de réalisation préférés de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de mesure de vecteur synchrone en accord avec un premier mode de réalisation de la présente invention. - La figure 2 est un organigramme d'un procédé de mesure de vecteur synchrone utilisé dans le dispositif de mesure de vecteur synchrone de la figure 1. - La figure 3 est une vue d'un vecteur tournant de tension représenté sur un plan complexe. - La figure 4 est une vue représentant le vecteur de tension après rotation selon un cycle ou une période 35 d'une onde de référence sur la figure 3. - La figure 5 est une vue expliquant le calcul d'une longueur de corde entre deux points aux extrémités de pointe de vecteurs de tension. - La figure 6 représente le résultat de mesure des valeurs quadratiques moyennes de tension et leurs valeurs moyennées du système de puissance électrique ayant une fréquence différente de la fréquence de l'onde de référence mesurée sur la figure 1. - La figure 7 est une vue expliquant le calcul d'un angle de phase orienté vers une corde formée par deux extrémités de pointe de vecteurs tournants de tension. - La figure 8 représente un triangle à angle droit indiquant un angle de phase absolu d'un vecteur tournant de tension par une valeur quadratique moyenne de tension et une valeur estimée d'une valeur instantanée de nombre réel de tension. - La figure 9 représente le résultat de l'obtention de la valeur estimée de la valeur instantanée du nombre réel de tension à partir d'une valeur mesurée de la valeur instantanée du nombre réel de tension. - La figure 10 représente le résultat des mesures de l'angle de phase absolu dans un système de puissance électrique d'une fréquence de 50 Hz (la fréquence de l'onde de référence étant de 50 Hz). - La figure 11 est le résultat de mesures de l'angle de phase absolu d'un système de puissance électrique d'une fréquence de 55 Hz (la fréquence de l'onde de référence étant de 50 Hz). - La figure 12 est le résultat de mesures de l'angle de phase absolu d'un système de puissance électrique d'une fréquence de 45 Hz (la fréquence de l'onde de référence étant de 50 Hz). - La figure 13 est un schéma fonctionnel d'un appareil de commande de stabilisation du système de puissance utilisant un dispositif de mesure du vecteur synchrone selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. - La figure 14 est un schéma fonctionnel d'un appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance utilisant un dispositif de mesure du vecteur synchrone selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. - La figure 15 est un schéma fonctionnel d'un appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique utilisant un dispositif de mesure du vecteur synchrone selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Maintenant, les modes de réalisation préférés de la présente invention seront décrits ci-dessous en détail, avec référence aux dessins annexés. Mode de réalisation 1. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de mesure de vecteur synchrone conjointement avec un système de puissance électrique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est un organigramme représentant le fonctionnement du dispositif de mesure du vecteur synchrone de la figure 1 pour mesurer un vecteur synchrone du système de puissance électrique. Le dispositif de mesure de vecteur synchrone de ce mode de réalisation comporte une partie de mesure de tension 2 pour mesurer une valeur instantanée du nombre réel de tension d'un système de puissance électrique 1 à chaque instant prescrit, et une partie de conversion A/N 3 pour convertir la valeur instantanée du nombre réel de tension ainsi mesurée en une valeur instantanée du nombre réel de tension numérique, une partie de stockage 4 pour stocker la valeur instantanée du nombre réel de tension numérique, une partie de calcul de longueur de corde 5 pour calculer la longueur d'une corde formée entre les extrémités de pointe de vecteurs de tension tournants adjacents à chaque instant prescrit, une partie de calcul de valeur quadratique moyenne de tension 6 pour calculer une valeur quadratique moyenne de tension à partir de chaque vecteur tournant de tension, une partie de moyennage des valeurs quadratiques moyennes de tension 7 pour établir la moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension ainsi calculée dans une période prescrite, une partie de calcul 8 de l'angle de phase de rotation pour intégrer la longueur de corde calculée dans une période de temps prescrite pour calculer un angle de phase de rotation, une partie de calcul de fréquence 9 pour calculer la fréquence du système de puissance électrique 1 à partir de l'angle de phase de rotation ainsi calculé, une partie d'estimation 10 de la valeur instantanée de tension pour calculer une valeur estimée instantanée du nombre réel de tension à partir de la valeur instantanée du nombre réel de tension numérique en utilisant une méthode des moindres carrés, une partie de calcul 11 de l'angle de phase absolu pour calculer l'angle de phase absolu d'un vecteur synchrone. La partie de mesure de tension 2 et la partie de conversion A/N 3 sont constituées par un voltmètre 12 comportant une borne de sortie de tension numérique. De plus, la partie de stockage 4, la partie de calcul 5 de la longueur de la corde, la partie de calcul 6 de la valeur quadratique moyenne de tension, la partie de moyennage 7 des valeurs quadratiques moyennes de tension, la partie de calcul 8 de l'angle de phase de rotation, la partie de calcul de fréquence 9, la partie d'estimation 10 de la valeur instantanée de tension et la partie de calcul 11 de l'angle de phase absolu sont constituées par un ordinateur 13. L'ordinateur 13 comporte une CPU, une RAM, une ROM et un circuit d'interface. Par ailleurs, plusieurs dispositifs de mesure de vecteur synchrone (non représentés), qui sont similaires à celui représenté sur la figure 1, ont leurs horloges 35 synchronisées les unes avec les autres en utilisant un GPS. Bien que dans la description suivante, la fréquence fo (Hz) de l'onde de référence de 50 Hz ou 60 Hz soit prise comme exemple, l'onde de référence n'est pas limitée à de telles fréquences. Une période de l'onde de référence (seconde) est une réciproque 1/fo de la fréquence fo de celleci. De plus, l'instant de temps (désigné ci-après par instant) auquel la valeur instantanée du nombre réel de tension du système de puissance électrique 1 est mesurée, est décidé en déterminant le cycle ou la période d'échantillonnage. La période d'échantillonnage peut être n'importe quelle valeur par laquelle une période ou un cycle de l'onde de référence peut être divisé en 4N parties égales (N est un entier positif). Comme cela sera décrit ultérieurement, étant donné qu'une valeur instantanée du nombre réel de tension à un instant de temps retardé de 90 degrés électriques de chaque instant d'échantillonnage est utilisée comme coordonnée de l'extrémité de pointe d'un vecteur de tension, un instant de temps retardé de 90 degrés de chaque instant d'échantillonnage devrait être l'un des instants d'échantillonnage. Une période de l'onde de référence est représentée comme 21t (radian) en termes de l'angle électrique. Par exemple un angle électrique, par exemple n/6, n/12, n/24 ou z/48 de l'onde de référence est réglé auparavant comme période d'échantillonnage. On se réfère maintenant au procédé de mesure du vecteur synchrone du système de puissance 1 en se reportant à la figure 2. Dans cette explication, on suppose que la fréquence fo de l'onde de référence soit de Hz, et n/6, par laquelle une période ou cycle de l'onde de référence peut être divisée en 12 parties égales (N = 3) est pris comme période ou cycle d'échantillonnage. Une grandeur de pas At (seconde) devient 0,00166667 secondes. k représente l'ordre de l'instant de mesure de la tension, et devient une valeur de 1 à 12 dans une période de l'onde de référence. L'angle électrique de l'onde de référence tourne selon un angle de 30 degrés entre les instants de mesure de tension k = 1 et k = 2. A l'étape 101, la partie de mesure de tension 2 mesure la tension du système de puissance électrique 1 à mesurer lors de chaque instant de mesure de tension. Un instant arbitraire ou spécifique parmi les instants de mesure de tension est représenté par k. Le dernier instant auquel une mesure a été faite au dernier temps (c'est-à-dire l'instant directement avant l'instant spécifique) est représenté par (k-l) et l'instant suivant l'instant spécifique est représenté par (k+l). Ensuite, la partie de conversion A/N 3 convertit la tension mesurée sous la forme d'un signal analogique en un signal de tension numérique qui est alors stocké dans la partie de stockage 4. Lorsque la valeur instantanée de tension v(k) du système de puissance électrique est exprimée par un vecteur de tension tournant dans le sens inverse horaire autour de l'origine 0 sur le plan complexe, comme représenté sur la figure 3, cette tension mesurée est la valeur instantanée du nombre réel de tension vYe(k), comme représenté par l'expression (4) ci-dessous. Ici, il faut noter que V représente la valeur quadratique moyenne de tension (volts), w représente la vitesse angulaire (radian/seconde) du vecteur tournant de tension, et (I)o représente un angle de phase de rotation initial de tension (radian). La vitesse angulaire w possède une relation (w = 2nf) par rapport à la fréquence f du système de puissance électrique à mesurer. =cos k+rio + j-li,Vsin -k+Oo 6 j 6 (4) v(k) _ -\/Ve = 2Ve \ = Vre (k) + jvim (k) A l'étape 102, la partie de calcul 5 de la longueur de corde calcule, à chacun des instants de mesure de tension, un vecteur tournant de tension dirigé vers un point, représenté par un nombre complexe sur un plan complexe constitué d'une partie réelle qui est une tension mesurée à un premier instant comprenant l'un quelconque des instants de mesure de tension, et une partie imaginaire qui est une tension mesurée à un second instant retardé de 90 degrés électriques du premier instant. Ensuite, la partie de calcul 5 de la longueur de corde calcule, à chacun des instants de mesure de tension, la longueur d'une corde établissant une connexion entre une extrémité de pointe d'un vecteur tournant de tension calculé à chaque instant et une extrémité de pointe d'un autre vecteur tournant de tension calculé au dernier instant avant chaque instant. Comme représenté sur la figure 4, le vecteur tournant de tension à un instant prédéterminé du système de puissance électrique à mesurer tourne dans le sens inverse horaire selon un angle de phase LI' (radian) sur le plan complexe dans une période ou cycle de l'onde de référence, c'est-à-dire d'un instant de temps de k = 0 à un instant de temps de k = 12. Ensuite, comme représenté dans l'expression (4) ci-dessous, la valeur instantanée de tension v(k) est constituée d'une valeur instantanée de nombre réel de tension vTe (k) et d'une valeur instantanée du nombre imaginaire de tension vim(k). Cette valeur instantanée du nombre imaginaire de tension v;m(k) est égale à la valeur instantanée du nombre réel de tension vre (k-3) comme représenté dans l'expression (5) ci- dessous. C'est une tension mesurée à l'instant de (k-3) lorsque la période d'échantillonnage est supposée être n/6, mais elle correspond à une tension mesurée à l'instant de (k-6) lorsque la période d'échantillonnage est supposée être n/12, par exemple. Ainsi, les coordonnées à l'extrémité de pointe du vecteur de tension peuvent être représentées par la valeur instantanée du nombre réel de tension Vre(k) et la valeur instantanée du nombre imaginaire de tension vim(k). La valeur instantanée du nombre imaginaire de tension vim(k) est obtenue en lisant une valeur instantanée correspondante du nombre réel de tension vYe(k-3) dans la partie de stockage 4. Etant donné que les coordonnées des vecteurs tournants de tension aux instants k et (k-l), respectivement, peuvent être obtenues de cette manière, la longueur Al(k) d'une corde établissant une connexion entre les extrémités de pointe ou points des vecteurs tournants de tension représentés sur la figure 5 peut être obtenue en accord avec l'expression (6) ci-dessus. Vjm(k) = -\12V sinf k+O0 6 k+00- = vre (k 3) = -12V cos (5) Al(k) _ J{Vre (k) vre (k -1)}2 + {vim (k) v (k -1)}2...(6) A l'étape 103, la partie de calcul de valeur quadratique moyenne de tension 6 calcule, à chacun des instants de mesure de tension, une valeur quadratique moyenne de tension V(k) dans une période de l'onde de référence à partir des tensions mesurées aux douze instants passés depuis un instant spécifique et incluant celui-ci en accord avec l'expression (7) ci-dessous en utilisant la valeur instantanée du nombre réel de tension vre 1 12 V (k) = {vie (k -12 + i)} 2. , . (7) 12 i-1 15 A l'étape 104, la partie de moyennage 7 des valeurs quadratiques moyennes de tension calcule, à chacun des instants de mesure de tension, une valeur moyenne Vave(k) des valeurs quadratiques moyennes de tension V dans une période de l'onde de référence sur la base d'une valeur quadratique moyenne de tension calculée à l'instant spécifique et de valeurs quadratiques moyennes calculées aux onze instants passés précédent l'instant spécifique en accord avec l'expression (8) ci-dessous. La valeur moyenne Vave(k) des valeurs quadratiques moyennes de tension à l'instant spécifique k est la valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension qui ont été obtenues à partir de l'instant spécifique (k-11) à l'instant k, respectivement. Comme représenté sur la figure 6, lorsque la fréquence du système de puissance électrique à mesurer diffère de la fréquence de l'onde de référence, les valeurs quadratiques moyennes de tension oscillant autour des valeurs quadratiques moyenne de tension actuelles. Pour supprimer l'influence d'une telle oscillation, un processus de moyennage est exécuté. k) i 1 12 Vave( V(k 12+i) ...(8) l2i=i La précision des valeurs quadratiques moyennes de tension ainsi traitées s'améliore en accord avec la longueur de temps des processus de moyennage. Cependant, pour raccourcir le temps de mesure, le processus de moyennage est exécuté en utilisant les valeurs quadratiques moyennes de tension obtenues pendant une période de l'onde de référence, c'est-à-dire dans douze échantillonnages dans ce cas. En faisant la moyenne des 2865038 16 valeurs quadratiques moyennes de tension de cette manière, l'influence de la différence entre la fréquence du système de puissance électrique à mesurer et la fréquence de l'onde de référence peut être exclue, comme représenté sur la figure 6. A l'étape 105, la partie de calcul 8 de l'angle de phase de rotation calcule, à chacun des instants de mesure de tension, une longueur de corde totale L12(k) à partir des longueurs de corde calculées aux douze instants passés à partir de l'instant spécifique et incluant celui-ci en utilisant l'expression (9) ci-dessous. Ensuite, la partie de calcul 8 de l'angle de phase de rotation calcule, à chacun des instants de mesure de tension, un angle de phase de rotation 2 k entre l'instant spécifique k et le dernier instant (k-l) directement avant l'instant spécifique en accord avec l'expression (10) ci-dessous comme représenté sur la figure 7, et il calcule ensuite, à chacun des instants de mesure de tension, un angle de phase LI'(k) entre un vecteur tournant de tension à l'instant spécifique k et un vecteur tournant de tension à un instant précédent une période ou cycle de l'onde de référence avant l'instant spécifique k, sur la base de l'angle de phase de rotation 2 ak en accord avec l'expression (11) ci-dessous. L'angle de phase LI'(k) est un angle électrique selon lequel le vecteur de tension a tourné en une période de l'onde de référence. L,2(k) = {Al (k -12+ i)} = }vYe(k 12+i) v,e(k 13+i)}2 + {v;,n(k 12+i) v;n,(k 13+i}2 (9) ak = sin L12(k) \/2V ye (k) J Ck) = 24 x ak (11) A l'étape 106, la partie de calcul de fréquence 9calcule, à chacun des instants de mesure de tension, la fréquence f(k) du système de puissance électrique à mesurer à partir de l'angle de phase de 2 n d'une période de l'onde de référence et de l'angle de phase de '(k) à mesurer en utilisant l'expression (12) ci-dessous. Ici, fo représente la fréquence de l'onde de référence. f(k) = f0 x y(k) (12) 2;c A l'étape 107, la partie d'estimation 10 de la valeur instantanée de tension calcule, à chacun des instants de mesure de tension, une valeur estimée instantanée du nombre réel de tension à l'instant spécifique à partir de valeurs instantanées du nombre 20 réel de tension vre mesurées aux douze derniers instants à partir de l'instant spécifique et incluant celui-ci en utilisant la méthode des moindres carrés. La valeur instantanée vYe(t) du nombre réel de tension peut être expansée par le sinus et le cosinus du produit de la 25 vitesse angulaire et du temps, comme représenté dans l'expression (13) ci-dessous, et peut ensuite être réécrite, les coefficients du sinus et du cosinus étant remplacés par P1 et P2, respectivement. Ensuite, en calculant des valeurs estimées de coefficient P1est et P2est 30 de ces coefficients P1 et P2, la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension peut être obtenue. Ces valeurs estimées de coefficient Piest et P2est sont estimées en utilisant la méthode des moindres carrés, et la vitesse angulaire w est obtenue à partir de la fréquence f(k) du système de puissance électrique à mesurer. Les tensions mesurées aux douze instants passés depuis l'instant spécifique k et incluant celui-ci peuvent être représentées comme un déterminant (14) en accord avec l'expression (13) ci-dessous. De même, une matrice de valeurs instantanées de nombre réel de tension [v] et une matrice trigonométrique [A] sont représentées par un déterminant (15) et un déterminant (16) ci-dessous, respectivement. De plus, la matrice de points de temps d'instants d'échantillonnage peut être représentée par un déterminant (17) ci-dessous. At représente un pas (c'est-à-dire incrément ou décrément) en calcul, et il est de 0,0016667s lorsque une période ou cycle de l'onde de référence est divisé en 12 parties égales, l'onde de référence étant de 50 Hz, alors qu'il est de 0,00138889s lorsqu'une période ou cycle de l'onde de référence est divisé en 12 parties égales, l'onde de référence étant de 60 Hz. Par ailleurs, une matrice de coefficients arbitraires [P] peut être représentée par un déterminant (18) ci-dessous. En représentant les matrices respectives de cette manière, le déterminant (14) peut être représenté comme déterminant (19) ci-dessous, et une matrice de coefficients arbitraires [P] peut être obtenue par un déterminant (20) en utilisant la méthode des moindres carrés. Ici, il faut noter qu'une matrice de transposition [A]T est un déterminant (21). Les valeurs estimées de cette matrice de coefficients arbitraires [P] sont des valeurs estimées de coefficient Plest et P2st vre (t) = -\/2V cos(cot +0o) = V 2V cos 00 cos cot - -./2V sin 4 sin crut =P, coscot+P2 sincwt vre (k -11) vre(k 10) vre (k) cos cotk_1 Sin Cëtk-1 cos cOtk_10 Sin otk-10 cos cvtk sin cotk vre (k -11) (k -10) cos cvtk_11 sin cvtk_11 cos (Otk-10 Sin cvtk_10 cos Wtk sln cotk tk-11'At^ tk-10'At tk tk tk tk tk 0 [v]= [A][r] = ([A]T [A])-1 [AY [v] (20) cos Cëtk-1l cos Cëtk-10... cos Cëtk sin Wtk_ll sin cvtk_lo É É É sln ê)tk Etant donné qu'une matrice de coefficients arbitraires [P] peut être calculée de cette manière, une valeur estimée instantanée du nombre réel de tension Vre-est (k) peut être obtenue comme expression (22) ci-dessous. La valeur estimée instantanée du nombre réel de tension, estimée en utilisant la valeur mesurée de la valeur instantanée du nombre réel de tension et la méthode des moindres carrés est représentée sur la figure P P2 9. Comme on peut le voir sur la figure 9, même si la valeur instantanée du nombre réel de tension est modifiée par suite d'un bruit de forme d'onde de tension, etc., elle est estimée en utilisant la méthode des moindres carrés. Par conséquent, l'influence du bruit de la forme d'onde de tension n'atteint pas cette valeur estimée instantanée du nombre réel de tension. Ensuite, à l'étape 108, la partie de calcul 11 de l'angle de phase absolu calcule, à chacun des instants de mesure de tension, un angle de phase absolu (3 (k) en accord avec l'expression (23) ci-dessous en utilisant la valeur moyennée des valeurs quadratiques moyennes de tension obtenue par l'expression (8) ci-dessus et la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension obtenue par l'expression (22). A cet égard, il faut noter que l'angle de phase absolu peut être calculé en utilisant une tension mesurée à chaque instant à la place de la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension. De même, l'angle de phase absolu peut être calculé en utilisant la valeur quadratique moyenne de tension obtenue par l'expression (7) ci-dessus à la place de la valeur moyennée des valeurs quadratiques moyennes de tension. vreest k Pest cos Cëtk + P est Sm Wtk É É (22) fl(k -1 cos- \/2V (k) (23) -,,e (k) A l'étape 109, il est déterminé si la mesure de l'angle de phase absolu du vecteur synchrone du système de puissance électrique doit être terminée. Lorsque la mesure est continuée davantage, un retour à l'étape 101 est effectué. Ensuite, à condition qu'une période ou cycle de l'onde de référence soit divisé en 12 parties égales, leur fréquence étant de 50 Hz, l'angle de phase absolu du vecteur synchrone est calculé lorsque la fréquence du système de puissance électrique est de 50 Hz, 55 Hz et 45 Hz, respectivement. Les résultats de 50 Hz, 55 Hz et 45 Hz sont représentés sur la figure 10, la figure 11 et la figure 12, respectivement. Comme on peut le voir à partir de ces figures, il est possible de mesurer l'angle de phase absolu du vecteur synchrone avec un degré de précision élevé même lorsque la fréquence du système de puissance électrique est amenée à varier. Bien que la fréquence actuelle d'un système de puissance électrique varie autour d'une fréquence de référence, le dispositif de mesure de fréquence de la présente invention peut mesurer la fréquence stable du système de puissance électrique avec une précision élevée. De plus, bien que la grandeur de pas At pour le calcul est supposée être un angle électrique de rotation de l'onde de référence de 30 degrés, plus la grandeur de pas de calcul At est petite lors de la mesure actuelle, plus la précision de mesure sera élevée. Dans un tel dispositif de mesure du vecteur synchrone pour un système de puissance électrique, l'angle de phase absolu du vecteur synchrone, qui est obtenu en utilisant la fonction de cosinus, augmente de zéro degré à plus 180 degrés et s'inverse à ce point et diminue à partir de celui-ci à zéro degré. De ce fait, l'angle de phase absolu du vecteur synchrone est toujours une valeur positive et change continuellement même à zéro degré et plus 180 degrés. Par conséquent, il n'y aura pas de changement discontinu de l'angle de phase absolu qui serait provoqué dans l'art antérieur, et sa quantité de changement est également limitée. Par conséquent, le dispositif de mesure du vecteur synchrone de la présente invention est excellent quant à la stabilité numérique et à la continuité de l'angle de phase absolu du vecteur synchrone. Par ailleurs, le vecteur tournant de tension est obtenu en utilisant la tension mesurée dans une période ou cycle égal à 1/4N d'une période de l'onde de référence, et la fréquence du système de puissance électrique est obtenue par une comparaison entre l'angle de phase de rotation du vecteur tournant de tension et l'angle de phase de rotation de l'onde de référence, tandis que la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension est estimée à partir de la valeur instantanée du nombre réel de tension mesurée. Par conséquent, le vecteur synchrone du système de puissance électrique peut être mesuré en un temps court, c'est-à-dire en une période du système de puissance électrique. En outre, étant donné que la moyenne en marche de la valeur quadratique moyenne de tension est obtenue, une erreur dans la valeur quadratique moyenne de tension devient petite, et il en résulte qu'une erreur de mesure dans l'angle de phase absolu du vecteur synchrone obtenu en utilisant cette valeur quadratique moyenne de tension est également réduite. Par conséquent, si un accident se produit dans le système de puissance électrique actuel, sa fréquence est amenée à changer fortement, mais il est possible de réduire son influence à un minimum. En outre, étant donné que la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension est estimée à partir de la tension mesurée en utilisant la méthode des moindres carrés, lorsque la charge du système de puissance électrique est modifiée ou lorsque la tension change d'une manière abrupte ou fortement, il est possible de supprimer les effets qui en résultent d'une manière efficace. Par conséquent, des erreurs de calcul dans l'angle de phase absolu peuvent être réduites. Il faut noter que la présente invention, dans laquelle la tension est représentée par un vecteur de tension tournant sur un plan complexe, est différente 2865038 24 d'une théorie de courant alternatif classique dans laquelle l'origine permanent de la tension est représentée par un vecteur stationnaire (vecteur de Fresnel). Mode de réalisation 2 La figure 13 est un schéma fonctionnel d'un système de commande de protection pour un système de puissance électrique dans lequel des stations de puissance électrique et des sous-stations de puissance électrique sont chacune pourvues d'un dispositif de mesure de vecteur synchrone en accord avec un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Le système de commande de protection pour un système de puissance électrique comporte une unité de commande 16 agencée à un centre de distribution de charge central 15 pour superviser et contrôler l'ensemble du système de puissance électrique 1, un dispositif de mesure de vecteur synchrone 20 étant réalisé à chacune des stations de puissance électrique 17 et des sous-stations de puissance électrique 18 agencé à des emplacements respectifs du système de puissance électrique 1 pour mesurer le vecteur synchrone du système de puissance électrique et pour transmettre la valeur mesurée du vecteur synchrone à l'unité de commande 16 par un réseau 19, et un relais de protection 21 prévu à chacune des stations de puissance électrique 17 et des sous-stations de puissance électrique 18 pour protéger et contrôler le système de puissance électrique 1. Ici, il faut noter que chacun des dispositifs de mesure de vecteur synchrone 20 est similaire à celui du premier mode de réalisation et qu'il ne sera donc pas expliqué. De plus, les dispositifs de mesure respectifs 20 du vecteur synchrone sont synchronisés entre eux en utilisant un GPS. Des informations comprenant l'angle de phase absolu et la fréquence du vecteur synchrone mesurée à chacune des stations de puissance électrique 17 et des sous-stations de puissance électrique 18 sont transmises selon une période ou cycle prescrit (par exemple 20 ms ou moins dans le cas d'un cycle de 50 Hz) de chacune des sous- stations de puissance électrique 18 et des stations de puissance électrique 17 à l'unité de commande 16 par le réseau 19. L'unité de commande 16 détermine par compréhension des différences entre les angles de phase absolus et la variation de la fréquence, transmet une instruction de limitation de génération de puissance, comme un déclenchement de générateur, etc., à chacune des stations de puissance électrique 17 et transmet également une instruction de détachement de charge ou de séparation de système à chacune des sous-stations de puissance électrique 48, par quoi les relais de protection 21 sont amenés à fonctionner pour protéger le système de puissance électrique 1 en accord avec ces instructions. Un tel système de contrôle de protection du système de puissance électrique permet au système de puissance électrique de fonctionner d'une manière stable, en permettant ainsi d'empêcher une défaillance de puissance à grande échelle. Mode de réalisation 3 La figure 14 est un schéma fonctionnel d'un appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance muni d'un dispositif de mesure du vecteur synchrone en accord avec un troisième mode de réalisation de la présente invention. L'appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance comporte un premier dispositif de mesure de vecteur synchrone 20 pour mesurer un vecteur synchrone à une extrémité propre d'un générateur 22, un deuxième dispositif de mesure de vecteur synchrone 20 pour mesurer un vecteur synchrone d'une sous-station de puissance électrique 18 agencé à un emplacement éloigné du générateur 22, un dispositif de calcul de différence de phase 23 pour calculer une différence de phase à partir des angles de phase absolu des dispositifs respectifs 20 de la mesure de vecteur synchrone, un stabilisateur de système de puissance 24 pour atténuer des oscillations de longue période d'un système de puissance électrique, et un régulateur automatique de tension 27 pour régler un circuit d'excitation 26 du générateur 22 en utilisant l'angle de phase et la tension aux bornes du générateur 22 mesurée par un transformateur 25 connectée à un côté sortie du générateur 22. Le fonctionnement de cet appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance sera décrit maintenant. Chacun des dispositifs de mesure de vecteur synchrone 20 agencés à l'extrémité propre du générateur 22 et à la sous-station de puissance électrique 18, respectivement, est similaire à celui du premier mode de réalisation et ne sera donc pas décrit. Un angle de phase absolu Pm à l'extrémité propre du générateur 22 et un angle de phase absolu Pm à la sous-station de puissance électrique 18 agencée à un emplacement éloigné de celui-ci, sont mesurés par les premier et deuxième dispositifs de mesure de vecteur 20, respectivement, et une différence de phase ARMN entre ces angles de phase absolus Pm et RN, qui sont synchronisés en temps entre eux par un GPS, au même instant de temps est calculé par le dispositif de calcul 23 de la différence de phase. La différence de phase 4RMN ainsi calculée est ensuite entrée dans le stabilisateur de système de puissance 24 où un signal A pour la commande du régulateur de tension automatique 27 est calculé sur la base de la différence de phase ORMN. Dans le régulateur de tension automatique 27, la tension d'une ligne de transmission est détectée par le transformateur 25, de sorte que le courant d'excitation du circuit d'excitation 26 est réglé sur la base de la tension ainsi détectée et du signal de commande AÇ fourni à celui-ci. De cette manière, la puissance de génération du générateur 22 est contrôlée lorsqu'il y a une oscillation de longue période dans le système de puissance électrique. Un tel appareil de contrôle des oscillations de longue période du système de puissance électrique est apte à réduire des oscillations de longue période produites dans le système de puissance électrique plus efficacement que dans le cas de l'art antérieur où le taux de changement de la puissance électrique est efficace ou le taux de changement de la fréquence est utilisé pour la commande dans le stabilisateur 24 du système de puissance. Mode de réalisation 4 La figure 15 est un schéma fonctionnel d'un appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique pourvu d'un dispositif de mesure de vecteur synchrone en accord avec un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Cet appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique comporte un premier et un deuxième dispositif de mesure de vecteur synchrone (PMUA, PMUB) 20, un premier et un deuxième relais de protection (RyA, RyB) 21 et un premier et deuxième sectionneur de puissance (CB, CB) 31 qui sont respectivement prévus à une première sous-station de puissance électrique A18 et une deuxième sous-station de puissance électrique B18 agencées aux extrémités opposées d'une ligne de transmission 30. Un premier générateur (GA) 22 est connecté à la première sous-station de puissance électrique (A) 18 et un deuxième générateur (GB) 22 est connecté à la deuxième sous- station de puissance électrique (B) 18. On se reportera maintenant à un procédé pour déterminer si le système de puissance électrique se trouve à l'état de sortie et pour déclencher les actionneurs de puissance 31. L'un des premier et deuxième relais de protection 31 transmet une différence de phase absolu (3A ou 3B mesurée par le premier ou deuxième dispositif de mesure de vecteur synchrone 20 à l'autre ou relais de protection opposé 21 par communication PCM 32. Dans chaque relais 21, une différence de phase A RAB (= PA - différences des phases absolues (3A et (3B un canal de de protection (3B) entre les est calculée. Lorsque la différence de phase 0 RAB ainsi obtenue dépasse un seuil prescrit (3TH, il est établi que le système de puissance électrique se trouve à l'état de sortie, et les premier et deuxième relais de protection 21 déclenchent les premier et deuxième sectionneurs de puissance 31, respectivement. Dans un tel appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique, les angles de phase absolus des vecteurs synchrones peuvent être mesurés avec une grande précision, à vitesse élevée et avec une stabilité élevée. De ce fait, il est possible de détecter une sortie en adoptant un nouveau principe de fonctionnement de détection de la sortie à partir d'une différence de phase entre des angles de phase absolus. Habituellement, le système de puissance électrique comporte des centaines ou des milliers de lignes. De ce fait, parce que l'appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique de cette invention sépare la ligne où la sortie est détectée au plus tôt, il est possible d'empêcher que tout le système passe à l'état sorti, en améliorant ainsi la stabilité du système de puissance électrique. Alors que l'invention a été décrite en termes de modes de réalisation préférés, l'homme de l'art comprendra que l'invention peut être mise en uvre avec des modifications se situant dans l'esprit et l'étendue des revendications annexées. 29 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de vecteur synchrone, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie de mesure de tension (2) qui mesure la tension d'un système de puissance électrique (1) en une période égale à l/4N (N étant un entier positif) d'une période d'une onde de référence; une partie de calcul (6) de la valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels ladite tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique à partir desdites tensions mesurées au-delà des 4N instants, incluant ledit instant spécifique; et une partie de calcul (11) de l'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu d'un vecteur synchrone à chacun desdits instants en accord avec l'expression suivante =COS (où (3 représenté l'angle de phase absolu, vYe représente la tension mesurée à l'instant spécifique et V représente la valeur quadratique moyenne de tension calculée à l'instant spécifique). 2. Dispositif de mesure de vecteur synchrone, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie de mesure de tension (2) qui mesure la tension d'un système de puissance électrique (1) en une période égale à l/4N (N étant un entier positif) d'une période d'une onde de référence; une partie de calcul (6) de la valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels ladite tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique à partir desdites tensions mesurées au-delà des 4N instants incluant ledit instant spécifique; une partie de moyennage (7) des valeurs quadratiques moyennes de tension qui établit, à chacun desdits instants, une valeur moyenne entre l'une desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée audit instant spécifique et au moins une autre desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à au moins un instant précédent ledit instant spécifique pour être une valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension audit instant spécifique; et une partie de calcul (11) de l'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu d'un vecteur synchrone à chacun desdits instants en accord avec l'expression suivante fl = COS-1 Vre "2 ave (où (3 représente l'angle de phase absolu, vre représenté la tension mesurée à l'instant spécifique et Vave représente la valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à l'instant spécifique). 3. Dispositif de mesure de vecteur synchrone, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie de mesure de tension (2) qui mesure la tension d'un système de puissance électrique (1) en une période égale à 1/4N (N étant un entier positif) d'une période d'une onde de référence; une partie de calcul (6) de la valeur quadratique moyenne de tension qui calcule, à chacun des instants auxquels ladite tension est mesurée, une valeur quadratique moyenne de tension à un instant spécifique à partir desdites tensions mesurées au-delà des 4N instants incluant ledit instant spécifique; une partie de moyennage (7) des valeurs quadratiques moyennes de tension qui établit, à chacun desdits instants, une valeur moyenne entre l'une desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée audit instant spécifique et au moins une autre desdites valeurs quadratiques moyennes de tension calculée à au moins un instant précédent ledit instant spécifique pour être une valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension audit instant spécifique; une partie de calcul (5) de longueur de corde qui calcule, à chacun desdits instants, un vecteur tournant de tension dirigé vers un point représenté par un nombre complexe sur un plan complexe constitué d'une partie réelle qui est l'une desdites tensions mesurées audit instant spécifique et d'une partie imaginaire qui est l'une desdites tensions mesurées à un instant retardé de 90 degrés électriques dudit instant spécifique, et calcule en outre la longueur d'une corde établissant une connexion entre une extrémité de pointe d'un desdits vecteurs tournants de tension calculés audit instant spécifique et une extrémité de pointe d'un autre desdits vecteurs tournants de tension calculés à un instant précédent directement ledit instant spécifique; un partie de calcul (8) de l'angle de phase de rotation qui ajoute, à chacun desdits instants, lesdites longueurs de corde calculées au-delà des 4N instants incluant ledit instant spécifique et calcule, sur la base d'une somme totale desdites longueurs de corde et de ladite valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension, un angle de phase entre l'un desdits vecteurs tournants de tension calculé audit instant spécifique et un autre desdits vecteurs tournants de tension calculé à un instant précédent ledit instant spécifique par une période de ladite onde de référence; une partie de calcul (9) de la fréquence qui calcule, à chacun desdits instants, la fréquence dudit système de puissance électrique à partir dudit angle de phase ainsi calculé ; une partie d'estimation (10) de la valeur instantanée de tension qui calcule, à chacun desdits instants, une vitesse angulaire d'un vecteur tournant de tension à partir de ladite fréquence calculée audit instant spécifique et expanse chacune desdites tensions mesurées au- delà des 4N d'instants incluant ledit instant spécifique en accord avec l'expression suivante Vre = P cos COt + P2 sin cOt (où vYe représente chacune des tensions mesurées au-delà des 4N instants incluant l'instant spécifique, cc) représente la vitesse angulaire du vecteur tournant de tension obtenu à l'instant spécifique, et P1 et P2 sont des coefficients à l'instant spécifique), calcule les valeurs estimées de coefficient audit instant spécifique à partir desdits coefficients au-delà des 4N instants incluant ledit instant spécifique en utilisant une méthode des moindres carrés et estime une valeur estimée instantanée du nombre réel de tension audit instant spécifique à partir desdites valeurs estimées de coefficient en accord avec l'expression suivante Vrees, P, est cos COt + P2 est sin WUt (où vreest représente la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension estimé audit instant spécifique, et Plest et P2est sont des valeurs estimées de coefficient estimées audit instant spécifique) ; et une partie de calcul (11) de l'angle de phase absolu qui calcule un angle de phase absolu du vecteur synchrone à chacun desdits instants en accord avec 35 l'expression suivante fi = COS (où 0 représente l'angle de phase absolu, vre est représente la valeur estimée instantanée du nombre réel de tension estimée audit instant spécifique, et Vave représente la valeur moyenne des valeurs quadratiques moyennes de tension calculée audit instant spécifique). 4. Dispositif de mesure de vecteur synchrone selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de mesure de vecteur synchrone est réalisé à l'un parmi un appareil de protection de stabilisation du système de puissance électrique (1), un appareil de commande des oscillations de longue période du système de puissance électrique et un appareil de protection de relais de détection de sortie du système de puissance électrique.