Brevet FR2884320A1 — publié le 20061013

APPAREIL DE CONTROLE DE RÉSEAU L'invention concerne un appareil de contrôle de 5 réseau ainsi qu'un procédé de diagnostic d'une panne de phase pour l'appareil de contrôle de réseau dans un système d'alimentation polyphasé. Un appareil de contrôle de réseau de ce genre est utilisé dans la technique très répandue de courant polyphasé ou triphasé. Il peut s'agir, par exemple, d'applications industrielles ou aussi domestiques. En règle générale, ces systèmes d'alimentation polyphasés servent à mettre à disposition du consommateur final de grandes puissances électriques. L'appareil de contrôle de réseau assume dans ce contexte une fonction de protection et de contrôle, notamment parce que dans la plupart des applications de grandes puissances sont mises en jeu et il peut se produire, en relation avec une panne de phase, des dommages aux appareils concernés, de sorte qu'il faut annoncer saris retard, par exemple, la panne de phase ou prendre des mesures de protection. A cet effet, les appareils de contrôle de réseau, appelés aussi relais de contrôle de réseau, contrôlent des grandeurs du système d'alimentation polyphasé comme, par exemple, la tension, le courant, la suite de phases ou des grandeurs qui en dérivent comme la puissance, le déphasage, la dissymétrie. On distingue, notamment, ce que l'on appelle la tension en étoile (U1, U2, U3) qui représente la variation en fonction du temps de la tension de phase respective, de ce que l'on appelle la tension en triangle qui est définie comme la différence de tension de phase. Les tensions en triangle du système d'alimentation triphasé sont, par exemple. U12= Ul - U2; U23 = U2 - U3; U31 = U3 - Ul. Les appareils de contrôle de réseau connus de nos jours fonctionnent, en règle générale, suivant ce que l'on appelle le principe de courant de repos. Cela signifie qu'après appl cation de la tension d'alimentation, un relais indicateur est attiré. Lorsqu'il se produit une erreur ou en cas de panne de la tension d'alimentation, ce relais indicateur revient en la position de repos et indique ainsi une erreur. Mais une indication détaillée de l'erreur qui a provoqué cette opération de commutation n'est pas possible. On peut pallier cet inconvénient en faisant fonctionner l'appareil de contrôle de réseau avec une tension auxiliaire. A partir de cette tension auxiliaire qui vient, par exemple, d'une branche de courant sécurisée de manière autonome, on obtient la tension d'alimentation pour le dispositif de mesure et d'exploitation de l'appareil de contrôle du réseau. S'il se produit une erreur sur le réseau d'alimentation triphasé à contrôler, l'appareil de contrôle de réseau annonce cette erreur par actionnement d'un relais indicateur fonctionnant, par exemple, suivant le principe du courant de travail. Une indication d'erreur détaillée est ainsi possible. Mais l'inconvénient est qu'il faut une tension auxiliaire découplée du réseau d'alimentation à contrôler, que cela nécessite aussi un câblage et que si cette tension auxiliaire tombe en panne, le dispositif de mesure et d'exploitation n'est pas apte à fonctionner. L'invention vise à détecter une panne de phase ou une diminution de l'amplitude de phase indépendamment de la tension de réseau de l'appareil de contrôle du réseau, de manière à pouvoir utiliser l'appareil de contrôle du réseau sur une plage de tension aussi grande que possible. L'invention vise aussi à tirer parti, comme moyen de diagnostic, non seulement de l'amplitude de la tension de phase puisque s'il se produit une panne de phase il peut y avoir encore des tensions parasites qui sont injectées, par exemple, par l'une des autres phases sur le consommateur final. Cette réalimentation en tension peut provoquer des erreurs de diagnostic, de sorte qu'une panne de phase ou une diminution de l'amplitude de phase n'est plus détectée en tant que telle. Dans un appareil de contrôle de réseau indépendant de l'amplitude de tension, on cherche à minimiser la probabilité de ces erreurs de diagnostic. L'invention a donc pour objet un appareil de contrôle de réseau pour diagnostiquer une panne de phase dans un système d'alimentation polyphasé, caractérisé en ce que l'appareil de contrôle de réseau a des moyens de détection de la panne de phase, dont le diagnostic est prévu au moyen d'un décalage dans le temps du passage par zéro d'au moins une tension en triangle ou d'une tension en étoile du système d'alimentation polyphasé. De préférence. l'appareil de contrôle de réseau a des moyens de détection du décalage dans le temps de la tension en triangle ou de la tension en étoile au moyen du décalage dans le temps du passage par zéro de la tension en triangle ou de la tension en étoile à l'intérieur ou à l'extérieur d'un créneau temporel, - l'appareil de contrôle de réseau a des moyens d'émission d'un message d'erreur, - l'appareil de contrôle de réseau est prévu pour une auto-alimentation en énergie, - l'appareil de contrôle de réseau comporte au moins un circuit de mesure, le circuit de mesure est prévu pour, en cas de panne de phase ou de diminution de l'amplitude de phase, déclencher une indication d'erreur correspondante. Un mode de réalisation avantageux de l'appareil de contrôle de réseau est un appareil de contrôle de réseau qui diagnostique de manière précise une panne de phase ou une diminution de l'amplitude d'une phase du système d'alimentation polyphasé. Comme l'appareil de contrôle de réseau a des moyens de détection du décalage dans le temps de la 35 tension en triangle ou de la tension en étoile au moyen du décalage dans le temps du passage par zéro de la tension en triangle ou de la tension en étoile dans un créneau temporel, on supprime efficacement, en raison de la sélection dans le temps par le créneau temporel, d'autres signaux parasites en optimisant encore l'effet de filtre par un choix avantageux de la durée du créneau temporel. L'invention vise aussi un procédé de diagnostic d'une panne de phase pour un appareil de contrôle de réseau dans un système d'alimentation polyphasé, caractérisé en ce que l'on détecte une panne de phase au moyen d'un décalage dans le temps du passage par zéro d'au moins une tension en triangle ou d'une tension en étoile du système d'alimentation polyphasé. De préférence. on détecte le décalage dans le temps de la tension en triangle ou de la tension en étoile au moyen du décalage dans le temps du passage par zéro de la tension en triangle ou de la tension en étoile à l'intérieur ou à l'extérieur d'un créneau temporel, on effectue une indication d'erreur dans le cas où le passage par zéro de la tension en triangle ou de la tension en étoile est détecté à l'extérieur ou à l'intérieur du créneau temporel, - un circuit de mesure déclenche en cas de panne de phase ou en cas de diminution de l'amplitude de phase une indication d'erreur correspondante. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système d'alimentation triphasé donné à titre d'exemple ayant un appareil de réseau à alimentation autonome lors d'une panne de phase et la figure 2 est un graphique donnant les 35 variations en fonction du temps des tensions en étoile et en triangle associées du système d'alimentation triphasé de la ligure _. La figure est un schéma fonctionnel d'un système d'alimentation triphasé à titre d'exemple ayant un appareil 1 de contrôle de réseau à alimentation autonome. Dans cet exemple, l'une des trois phases L1, L2, L3 est interrompue pour une raison qui n'est pas définie de façon précise. La panne de la deuxième phase L2 est indiquée dans le schéma fonctionnel par une interruption 2 physique de la deuxième phase L2. Ce système d'alimentation triphasé alimente un appareil 3 consommateur comme, par exemple, un moteur triphasé qui est illustré par trois impédances Zl, Z2, Z3. En outre, les trois tensions U12, U23, U31 en triangles sont portées sous la forme de flèches entre les conducteurs de phase. L'appareil 1 de contrôle de phase est raccordé seulement aux trois phases L1, L2, L3 et peut être nommé, en conséquence, comme étant à alimentation autonome puisqu'une autre source extérieure de tension n'est pas nécessaire. Les circuits 4, 5, 6 de mesure sont reliés électriquement aux phases, de sorte qu'une indication d'erreur peut être déclenchée si l'une des trois phases L1, L2, L3 tombe en panne ou si son amplitude diminue. Dans le cas, comme cela est décrit ici à titre d'exemple, où la deuxième phase L2 est en panne, l'appareil 1 de contrôle de réseau déclenche l'indication d'erreur correspondante "panne de phase". Comme dans cet exemple de réalisation aussi, ayant les moyens adéquats, la panne de phase est détectée à l'aide du retard dans le temps du passage par zéro des tensions en étoile ou en triangles, une erreur de diagnostic, en raison de tensions parasites qui s'appliquent au circuit 5 de mesure, a très peu de chances de se produire. En règle générale, posent problème des tensions qui sont retournées par l'appareil 3 consommateur au circuit 5 de mesure détectant la panne de phase. C'est ainsi qu'il chute, par exemple comme cela est indiqué dans le schéma fonctionnel, une partie de la tension Ul en_ étoile aux bornes de l'impédance Zl de i' aapareii 3 consommateur, mais qu'une autre partie de cette tension s'applique au circuit 5 de mesure. Cela constitue un problème grave pour des appareils de commande habituels eu.i dépendent de l'amplitude de la tension. Dans l'exemple de réalisation, une absence d'indication "par erreur" de la panne de la. phase 2 est exclue, parce que la panne de la phase 2 peut être identifiée clairement. Premièrement, la tension U31 en triangle est la seule qui ne subit pas de décalage dans le temps, car elle ne dépend pas de L2 et deuxièmement, les tensions U12, U23 en triangle subissent un décalage dans le temps. Cette combinaison est univoque pour la panne de phase L2. Ces décalages sont, comme décrit précédemment, détectés par le fait que les passages par zéro des tensions U12, U23 en triangle sortent dans le créneau temporel observé ou y viennent. La figure 2 représente les variations de la tension en fonction du temps des tensions en étoile Ul, U2, U3 et en triangle U12, U23, U31 du système d'alimentation triphasé de la figure 1. Comme dans la figure 1 la panne. de la phase L2 est donnée, la tension U2 en étoile est sur la ligne de zéro volt dans le graphique en fonction du temps. Les tensions Ul, U3 en étoile, en revanche, décrivent une oscillation sinusoïdale décalée l'une de l'autre dans le temps de 120 degrés. On peut voir, en outre, sur les tensions U12, U23 en triangle, que celles-ci s'écartent de leur position pendant le fonctionnement normal (pas de panne de phase). La tension U12 en triangle est maintenant identique à la tension Ul en étoile, ce qui signifie que les passages par zéro de la tension U12 en triangle doivent avoir été mis hors du créneau temporel observé. Les points de passage par zéro de la tension U23 en triangle s'effectuent également au même instant. que les points de passage par zéro de la tension U3 en étoile, ce qui indique également un décalage dans le temps de la tension U23 en triangle. Seule la tension U31 en _engie a des passages par zéro qui ne coïncident pas avec les passages par zéro de l'une des deux tenseurs Ul, U3 en étoile. En d'autres termes, une non modification ce la _ocsition dans le temps des passages par zéro de la tension U31 en triangle signifie que leurs tensions U1, U3 en étoile contribuantes ne peuvent pas être tombées en panne, tandis que les passages par zéro des tensions U12, U23 en triangle doivent se modifier puisqu'il n'y a plus maintenant qu'une tension U1, U3 en étoile qui contribue à la tension U12, U23 en triangle et puisque ces passages par zéro ont été "pris en charge". Les décalages dans le temps que subissent les tensions U12, U23 en triangle sont, en outre, appropriés pour déterminer, outre une panne, également une chute de tension de la phase L2 et représentent ainsi sous la forme de fonctions continues l'amplitude de la tension U2 en étoile. Dans ce cas donné à titre d'exemple, les passages par zéro de la tension U23 en triangle ne coïncident pas avec les passages par zéro de la tension U3 en étoile, mais ils se rapprochent simplement de sa position initiale. En résumé, l'invention concerne un appareil de contrôle de réseau à alimentation autonome et indépendant de l'amplitude de la tension pour le diagnostic de panne de phase et de diminution d'amplitude de phase dans des systèmes d'alimentation polyphasés. L'invention utilise le diagnostic des tensions en triangle ou des tensions en étoile du point de vue de leur passage par zéro en fonction du temps et du point de vue de leur décalage dans le temps qui ont lieu. L'appareil de contrôle de réseau, indépendamment de l'amplitude en tension, résout ainsi le problème connu d'absence de détection de panne de phase et de diminution d'amplitude de phase par des appareils de contrôle de réseau qui dépendent de l'amplitude de la tension. Le diagnostic est plus sûr puisque les grandeurs pertinentes peuvent être séparées à l'aide d'un créneau temporel des tensions parasites qui provier..ent éventuellement de l'appareil consommateur. REVENDICATIONS î. Appareil (1) de contrôle de réseau pour diagnostiquer une panne de phase dans un système d'alimentation_ polyphasé, caractérisé en ce que l'appareil de contrôle de réseau a des moyens de détection de la panne de phase, dont le diagnostic est prévu au moyen d'un décalage dans le temps du passage par zéro d'au moins une tension (U12, U23, U31) en triangle ou d'une tension (U1, U2, U3) en étoile du système d'alimentation polyphasé. 2. Appareil (1) de contrôle de réseau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil (1) de contrôle de réseau a des moyens de détection du décalage dans le temps de la tension (U12, U23, U31) en triangle ou de la tension (Ul, U2, U3) en étoile au moyen du décalage dans le temps du passage par zéro de la tension (U12, U23, U31) en triangle ou de la tension (U1, U2, U3) en étoile à l'intérieur ou à l'extérieur d'un créneau temporel. 3. Appareil (1) de contrôle de réseau suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'appareil (1) de contrôle de réseau a des moyens d'émission d'un message d'erreur. 4. Appareil (1) de contrôle de réseau suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil (1) de contrôle de réseau est prévu pour une auto-alimentation en énergie. 5. Appareil (1) de contrôle de réseau suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil (1) de contrôle de réseau comporte au moins un circuit (2, 3, 4) de mesure. 6. Appareil (1) de contrôle de réseau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit (2, 3, 4) de mesure est prévu pour, en cas de panne de phase ou de diminution de l'amplitude de phase, déclencher une indication d'erreur correspondante. 7. Procédé de diagnostic d'une panne de phase pour un appareil, -) de contrôle de réseau dans un système d'alimentation polyphasé, caractérisé en ce que l'on détecte une panne de phase au moyen d'un décalage dans le temps du r cessa' a_ zéro d'eu:oins n_s une tension (U12, U23, U31) en triangle ou d'une tension (U1, U2, U3) en étoile du système d'alimentation polyphasé. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'on détecte le décalage dans le temps de la tension (U12, U23, U31) en triangle ou de la tension (U1, U2, U3) en étoile au moyen du décalage dans le temps du passage par zéro de la tension (U12, U23, U31) en triangle ou de la tension (U1, U2, U3) en étoile à l'intérieur ou à l'extérieur d'un créneau temporel. 9. Procédé suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on effectue une indication d'erreur dans le cas où le passage par zéro de la tension (U12, U23, U31) en triangle ou de la tension (U1, U2, U3) en étoile est détecté à l'extérieur ou à l'intérieur du créneau temporel. 10. Procédé suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'un circuit (2, 3, 4) de mesure déclenche en cas de panne de phase ou en cas de diminution de l'amplitude de phase une indication d'erreur correspondante.