Brevet FR2930041A1 — publié le 20091016

DEMANDE DE BREVET B06-2372FR - ODE/EVH Société par actions simplifiée dite : ECE Dispositif de détection d'un défaut électrique dans un réseau alternatif Invention de : Philippe NANEIX Dispositif de détection d'un défaut électrique dans un réseau alternatif L'invention concerne la détection de défauts électriques dans un réseau d'alimentation alternatif. Elle concerne plus particulièrement la détection d'un défaut électrique dans un réseau électrique triphasé, notamment la détection de l'apparition d'une composante continue dans un signal d'alimentation délivré par un tel réseau ou la détection d'un défaut à la terre. Une application particulièrement intéressante de l'invention concerne la détection de défauts électriques dans un réseau alternatif embarqué à bord d'un aéronef. Par exemple, pour une telle application, la détection d'un défaut utilise des transformateurs de courant assurant une surveillance en continu des courants de phase. Lorsque la différence entre les courants de phase où la valeur de chaque courant de phase dépasse des valeurs de seuil respectives, un relais est ouvert afin d'éviter que le défaut ne se propage. Un dispositif de détection connu de ce type est par exemple décrit dans le document US 7, 023, 196. Il s'agit essentiellement, dans ce document, d'assurer une détection d'arcs électriques et d'éviter que de tels arcs ne se propagent en aval du dispositif de détection. L'invention a pour objet un dispositif amélioré de détection de défauts dans un réseau alternatif capable, de manière générale, d'assurer une détection tant de discontinuité que de défaut à la terre. L'invention a donc pour objet un dispositif de détection d'un défaut électrique dans un réseau alternatif, comprenant un circuit de mesure apte à élaborer, pour chaque phase, un courant de mesure représentatif du courant circulant dans ladite phase et à élaborer une tension représentative de la somme des courants de mesure, et des moyens pour comparer ladite tension avec au moins une valeur de seuil de détection de défaut. Dans un mode de réalisation, le circuit de mesure comprend, pour chaque phase, un transformateur de courant dont le primaire est associé à la phase et dont le secondaire délivre ledit courant de mesure. Par exemple, le secondaire du transformateur est relié à un noeud commun audit transformateur. Le dispositif peut en outre comporter une résistance de mesure raccordée entre ledit noeud et la masse. Dans un mode de réalisation, ladite tension est comparée à une première valeur de seuil comprise 20 R/n et 100 R/n volts, préférablement entre 40 R/n et 70 R/n volts, R étant la valeur de la résistance de mesure et n étant le nombre de spires du secondaire du transformateur. Par exemple, la première valeur de seuil comprend une durée de 20 à 300 millisecondes, de préférence comprise entre 50 et 200 millisecondes. On peut également comparer ladite tension avec une deuxième valeur de seuil pour générer une deuxième alarme de contact à la masse. Par exemple, cette deuxième valeur de seuil est comprise entre R/n et 10 R/n volts, R étant la valeur de la résistance de mesure en ohms, et n étant le nombre de spires du secondaire du transformateur. Cette deuxième valeur de seuil peut également comprendre une durée de 10 à 60 secondes. L'invention a également pour objet, selon un autre aspect, un réseau électrique alternatif, embarqué à bord d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif tel que défini ci-dessus. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre l'architecture générale d'un dispositif de détection conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre l'agencement du primaire de chaque transformateur ; - la figure 3 est une courbe illustrant un résultat de mesure en l'absence de dysfonctionnement ; et - la figure 4 montre un résultat de mesure en présence d'une composante continue. Sur la figure 1, on a représenté l'architecture générale d'un dispositif de détection de défaut pour réseau alternatif d'alimentation triphasé, désigné par la référence numérique générale 1. Sur cette figure, on reconnaît les phases P1, P2 et P3 du réseau. Par exemple, le réseau P1, P2, P3 est constitué par un réseau de bord d'un aéronef destiné à assurer l'alimentation en énergie électrique de l'ensemble des équipements et dispositifs embarqués à bord de l'aéronef. Mais on notera toutefois que l'on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque le réseau surveillé est constitué par tout autre type de réseau alternatif, triphasé ou, de manière générale, polyphasé. Comme on le voit, le dispositif 1 est basé sur une mesure du courant circulant dans chaque phase P1, P2 et P3 au moyen de transformateurs de mesure T1, T2 et T3, sur une sommation des courants de mesure délivrés par les transformateurs et l'élaboration d'une tension image de la somme de ces courants, de manière à vérifier si la composante est nulle ou, au contraire, dépasse une valeur de seuil résultant d'un déséquilibre entre les phases. En se référant à la figure 2, chaque transformateur T1, T2 et T3 comporte un primaire E1 dont l'enroulement comporte une unique spire entourant l'une des phases, ici la phase P1. L'enroulement E2 secondaire est constitué par un enroulement comprenant n spires bobinées autour de l'enroulement primaire E1. Ainsi, le courant I1, I2 et I3 circulant dans chaque phase P1, P2 et P3 est transformé en un courant de mesure i1, i2 et i3 de sorte que chaque courant de mesure ii est relié à un courant de phase I; par la relation suivante : Ii i~ _ n dans laquelle n désigne le nombre de spires de chaque enroulement. Par exemple, dans un mode de mise en oeuvre, n peut être compris entre 1000 et 3000. On voit en outre sur la figure 1, que le secondaire de chaque transformateur de mesure Ti, T2 ou T3 est associé à une résistance R1, R2 et R3 permettant d'élaborer, à partir des courants de mesure I1, I2 et I3 des tensions Vi, V2 et V3, images des courants de mesure. Par ailleurs, on voit sur cette figure 2 que les secondaires sont reliés à un noeud commun N au niveau duquel les courants de mesure i1, i2 et i3 sont sommés. Le noeud N est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de mesure R. Le noeud N constitue un point de mesure au niveau duquel la tension de mesure V4, qui constitue une image de la somme des courants de mesure, peut être mesurée de manière à détecter un déséquilibre entre les phases. Le dispositif de détection est ainsi complété par des moyens logiciels et matériels permettant d'assurer une comparaison de la tension V4 avec des valeurs de seuil, comme décrit ci-après. S'il est détecté que la tension V4 au niveau du noeud N devient positive, non nulles, les phases sont déséquilibrées. Au contraire, si la tension au niveau du noeud N est nulle, le déphasage entre les phases est constant et les amplitudes sont égales. En effet, en se référant à la figure 3, en l'absence de dysfonctionnement, la valeur moyenne du courant de mesure ii en fonction du courant de phase I; est nulle. Au contraire, en cas de dysfonctionnement, s'il apparaît une composante continue, il se produit une altération de la forme d'onde de manière non symétrique, ce qui entraîne l'apparition d'une résultante non nulle au point de mesure N. En effet, s'il apparaît une composante continue, comme visible sur la figure 4, il apparaît un décalage des cycles d'hystérésis. Le signal sinusoïdal du courant de mesure est en effet déplacé en translation jusqu'à ce qu'apparaisse une non-linéarité entre le courant et le champ magnétique du transformateur, ce qui altère le signal de mesure et engendre une résultante non nulle. Par exemple, la tension V4 est comparée à une première valeur de seuil, comprise entre 20 R/n et 100 R/n en volts, de préférence comprise entre 40 R/n et 70 R/n volts, R étant la valeur de la résistance de mesure en ohms, et n étant le nombre de spires du secondaire du transformateur. Par exemple, la valeur de la résistance R est fixée à 100 ohms (n= 1000 tours). Ainsi, de préférence, la première valeur de seuil est par exemple comprise entre 2 et 10 volts. On peut également vérifier que le dysfonctionnement apparaît pendant une période de temps prédéterminée. Par exemple, on émet un signal de dysfonctionnement si la tension dépasse la première valeur de seuil pendant une durée de l'ordre de 20 à 300 millisecondes, de préférence entre 50 et 200 millisecondes. Pour la détection d'un défaut à la terre, on peut également comparer la tension au noeud N avec une valeur de seuil par exemple comprise entre R/n et 10 R/n volts, par exemple comprise entre 0,1 et 1 volt. On peut également surveiller que ce défaut à la terre apparaît pendant une durée comprise entre 10 et 60 secondes pour engendrer un signal de détection de défaut à la terre. REVENDICATIONS1. Dispositif de détection d'un défaut électrique dans un réseau alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de mesure apte à élaborer, pour chaque phase, un courant de mesure (ii, i2, i3) représentatif du courant (I1, I2, I3) circulant dans ladite phase, et à élaborer une tension représentative de la somme des courants de mesure, et des moyens pour comparer ladite tension avec au moins une valeur de seuil de détection de défaut. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de mesure comprend, pour chaque phase, un transformateur (Ti, T2, T3) de courant dont le primaire est associé à la phase (P1, P2, P3) et dont le secondaire délivre ledit courant de mesure (ii, il, i3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le secondaire du transformateur est relié à un noeud commun (N) auxdits transformateurs. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (R) de mesure raccordée entre ledit noeud (N) et la masse. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour comparer ladite tension à une première valeur de seuil comprise entre 20 R/n et 100 R/n volts, préférablement entre 40 R/n et 70 R/n volts, R étant la valeur de la résistance de mesure en ohms, et n étant le nombre de spires du secondaire du transformateur. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le premier seuil comprend une durée de 20 à 300 millisecondes, de préférence comprise entre 50 et 200 millisecondes. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel lesdits moyens pour comparer ladite tension sont adaptés pour comparer ladite tension avec une deuxième valeur de seuil de détection d'un contact à la masse. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel ladite deuxième valeur de seuil est comprise entre R/n et 10 R/n volts, Rétant la valeur de la résistance de mesure en ohms, et n étant le nombre de spires du secondaire du transformateur. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ladite deuxième valeur de seuil comprend une durée de 10 à 60 5 secondes. 10. Réseau électrique alternatif embarqué à bord d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.