Brevet FR2897437A1 — publié le 20070817

DECLENCHEUR ELECTRONIQUE COMPORTANT DES MOYENS D'INTEGRATION DES SIGNAUX DE SORTIE DES CAPTEURS DE COURANT Domaine technique de l'invention L'invention concerne un déclencheur électronique comportant des capteurs de courant fournissant des signaux représentatifs de la dérivée du courant, 10 associés à des conducteurs d'un réseau électrique à protéger et connectés, par l'intermédiaire de moyens d'intégration, comportant au moins un circuit d'intégration de type RC, à un circuit analogique de déclenchement instantané et à un circuit de traitement numérique, destiné à réaliser des fonctions de protection et/ou de mesure. 15 État de la technique Les déclencheurs électroniques connus, utilisant des capteurs de courant 20 fournissant des signaux représentatifs de la dérivée du courant, intègrent les signaux fournis par les capteurs de courant par des circuits d'intégration de type RC avant de les appliquer à l'entrée d'un circuit de traitement analogique et/ou numérique. Les condensateurs utilisés dans les circuits d'intégration ont une capacité relativement élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines de 25 nanofarads, et sont, en conséquence, à la fois chers et encombrants.5 Objet de l'invention L'invention a pour but un déclencheur électronique moins cher et moins encombrant. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les moyens d'intégration comportent des moyens d'intégration analogique disposés entre les capteurs de courant et le circuit analogique de déclenchement instantané et des moyens d'intégration numérique disposés entre les capteurs de courant et le circuit de traitement numérique. Il est ainsi possible de réduire considérablement la capacité des condensateurs des circuits d'intégration et, en conséquence, d'en réduire à la fois la taille et le coût. Selon un développement de l'invention, les moyens d'intégration numérique comportent des moyens d'échantillonnage et des moyens intégrateurs connectés à la sortie des moyens d'échantillonnage. 20 Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens intégrateurs connectés à la sortie des moyens d'échantillonnage comportent un premier intégrateur numérique, fournissant les valeurs du courant à prendre en compte par le circuit de traitement numérique pour des fonctions de protection, et un second intégrateur numérique, fournissant les valeurs du courant à prendre en compte 25 par le circuit de traitement numérique pour des fonctions de mesure. 215 Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente, sous forme schématique, un déclencheur électronique selon l'art antérieur. La figure 2 représente un circuit d'intégration associé à un capteur de courant d'un déclencheur électronique selon l'invention. Description de modes particuliers de réalisation. Un déclencheur électronique selon l'art antérieur est illustré à la figure 1. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés sur la figure. Des capteurs de courant 1, associés à des conducteurs d'un réseau électrique à protéger, fournissent à un circuit électronique de traitement 2 des signaux représentatifs des courants circulant dans les conducteurs. Le circuit électronique de traitement 2 est destiné à réaliser des fonctions de mesure et/ou de protection et compare les courants mesurés à au moins un seuil de déclenchement pour fournir un signal de déclenchement D en cas de défaut, par exemple en cas de surcharge ou de court-circuit. Le circuit électronique de traitement 2 comporte généralement, en parallèle, un circuit de traitement numérique 3, de préférence à microprocesseur, et un circuit de traitement analogique 4. Le circuit de traitement numérique 3 est destiné à réaliser des fonctions de protection court retard, long retard et, éventuellement, homopolaire, tandis que le circuit de traitement analogique 4, ou circuit 3 4 analogique de déclenchement instantané (DIN), assure la protection instantanée. Le signal de déclenchement D est appliqué à une électrode de contrôle d'un interrupteur électronique 5, par exemple constitué par un thyristor. La fermeture de l'interrupteur électronique 5 par un signal de déclenchement D provoque l'excitation d'une bobine de déclenchement 6, connectée en série avec l'interrupteur électronique aux bornes d'une première tension d'alimentation V, et, en conséquence, l'ouverture du disjoncteur associé au déclencheur. La première tension d'alimentation V, est fournie par un circuit d'alimentation 7, qui fournit égalernent une seconde tension d'alimentation V2, inférieure à la première, suffisante pour l'alimentation des divers circuits électroniques du déclencheur. Dans les déclencheurs à propre courant, le circuit d'alimentation 7 est alimenté par des capteurs de courant associés aux conducteurs du réseau électrique à protéger. Les capteurs de courant connectés au circuit d'alimentation peuvent être les capteurs de courant 1 ou, comme représenté à la figure 1, des capteurs de courant 8 distincts des précédents. Dans ce dernier cas, les capteurs de courant 1 sont, de préférence, des capteurs air, par exemple constitués par des tores de Rogowski, tandis que les capteurs de courant 8 sont, de préférence, des capteurs à noyau fer. Lorsque les capteurs de courant 1 fournissent des signaux représentatifs de la dérivée du courant dans le conducteur associé (capteurs air), un circuit d'intégration 9, de type RC, est interposé entre la sortie de chaque capteur de courant et l'entrée correspondante du circuit électronique de traitement 2 de manière à fournir au circuit électronique de traitement des signaux analogiques intégrés, représentatifs du courant dans le conducteur associé. Dans le circuit de traitement numérique 3, les signaux intégrés sont, par exemple, multiplexés dans un multiplexeur 10, puis convertis en signaux numériques dans un convertisseur analogique -numérique 11 et enfin traités 5 dans un microprocesseur 12, qui fournit un premier signal de déclenchement Dl en cas de défaut court retard, long retard ou homopolaire. Parallèlement, les signaux intégrés par les circuits d'intégration 9 sont appliqués à l'entrée du circuit de traitement analogique 4, dans lequel ils sont, par exemple, redressés par un circuit de redressement 13, puis comparés à au moins un seuil S de déclenchement instantané, dans un circuit de comparaison 14, qui fournit un second signal de déclenchement D2 en cas de court-circuit important, notamment lors de la fermeture du disjoncteur. Les premier et second signaux de déclenchement Dl et D2 sont appliqués aux entrées d'un circuit logique OU 15, qui fournit le signal de déclenchement D en cas de défaut. Le circuit de traitement analogique 4 est un circuit de traitement rapide assurant la redondance avec le circuit de traitement numérique 3, dans lequel un cycle complet de mesure et de protection peut, à titre d'exemple, durer quelques millisecondes. La figure 2 représente un circuit d'intégration associé à un capteur de courant 1 d'un déclencheur électronique selon l'invention. Chaque circuit d'intégration comporte, comme précédemment, un circuit d'intégration 9, de type RC. Celui-ci constitue un circuit d'intégration analogique disposé entre le capteur de courant 1 et le circuit analogique de déclenchement instantané 4. Le circuit d'intégration comporte classiquement, en série, une résistance R et un condensateur C, une entrée correspondante du circuit analogique de déclenchement instantané 4 étant connectée aux bornes du condensateur C. Le condensateur C peut avoir une capacité de très faible 6 valeur. À titre d'exemple, une capacité de l'ordre de 10nF permet d'obtenir une précision suffisante, avec une fréquence de coupure comprise entre 10 et 20Hz, tandis qu'une capacité de plusieurs centaines de nanofarads était nécessaire dans les déclencheurs connus pour permettre de faire de la mesure de puissance, avec une fréquence de coupure inférieure à 2Hz. Chaque circuit d'intégration comporte, de plus, un circuit d'intégration numérique 16, disposé entre les capteur de courant 1 et le circuit de traitement numérique 3. Le circuit d'intégration numérique 16 comporte, de préférence, un circuit d'échantillonnage 17 et un circuit intégrateur numérique connecté à la sortie du circuit d'échantillonnage. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté à la figure 2, le circuit d'intégration numérique 16 comporte deux intégrateurs numériques distincts connectés à la sortie du circuit d'échantillonnage 17. Un premier intégrateur numérique 18, ou intégrateur numérique de protection, fournit au circuit de traitement numérique 3 les valeurs du courant à prendre en compte par le microprocesseur 12 du circuit de traitement numérique pour des fonctions de protection (court retard et long retard, par exemple). Parallèlement, un second intégrateur numérique 19, ou intégrateur numérique de mesure, fournit au circuit de traitement numérique 3 les valeurs du courant à prendre en compte par le microprocesseur 12 du circuit de traitement numérique pour des fonctions de mesure. Les coefficients et les constantes de temps des intégrateurs 18 et 19 sont adaptés à la précision désirée pour les valeurs des courants, respectivement pour les fonctions de protection et pour les fonctions de mesure. REVENDICATIONS 1. Déclencheur électronique comportant des capteurs de courant (1) fournissant des signaux représentatifs de la dérivée du courant, associés à des conducteurs d'un réseau électrique à protéger et connectés, par l'intermédiaire de moyens d'intégration, comportant au moins un circuit d'intégration de type RC, à un circuit analogique de déclenchement instantané (4) et à un circuit de traitement numérique (3), destiné à réaliser des fonctions de protection et/ou de mesure, déclencheur caractérisé en ce que les moyens d'intégration comportent des moyens d'intégration analogique (9) disposés entre les capteurs de courant (1) et le circuit analogique de déclenchement instantané (4) et des moyens d'intégration numérique (16) disposés entre les capteurs de courant (1) et le circuit de traitement numérique (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'intégration analogique (9) comportent un circuit comportant, en série, une résistance (R) et un condensateur (C), une entrée du circuit analogique de déclenchement instantané (4) étant connectée aux bornes du condensateur (C). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'intégration numérique (16) comportent des moyens d'échantillonnage (17) et des moyens intégrateurs connectés à la sortie des moyens d'échantillonnage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens intégrateurs connectés à la sortie des moyens d'échantillonnage (17) 7 8 comportent un premier intégrateur numérique (18), fournissant les valeurs du courant à prendre en compte par le circuit de traitement numérique (3) pour des fonctions de protection, et un second intégrateur numérique (19), fournissant les valeurs du courant à prendre en compte par le circuit de traitement numérique (3) pour des fonctions de mesure. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les capteurs de courant (1) sont des capteurs air. io 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les capteurs de courant (1) sont des tores de Rogowski.