Brevet FR2953938A1 — publié le 20110617

La présente invention concerne un procédé de commande d'ouverture ou de fermeture d'un circuit électrique au niveau d'un compteur électrique. Les compteurs électriques sont des dispositifs permettant de mesurer instantanément le courant consommé et la tension sur la ligne électrique avec une précision métrologique, afin de pouvoir facturer la consommation électrique exacte d'appareillages électriques, d'une maison par exemple. Ces compteurs, de façon connue, comprennent un ou plusieurs relais de type électromécanique qui permettent de commander l'ouverture ou la fermeture du circuit électrique traversant le compteur, afin d'établir ou de couper l'alimentation électrique de la maison en question. La commande de l'ouverture du circuit peut être nécessitée par la détection d'une surtension en amont du compteur. Elle peut aussi être nécessitée par le non-paiement de l'électricité consommée par l'utilisateur, l'ordre d'activation du relais provenant alors de l'extérieur du compteur. Le relais est généralement piloté par un moyen électronique du type microprocesseur logé dans le compteur lui-même. La commande de la fermeture du circuit peut, de la même manière, être pilotée de l'extérieur ou par des composants du compteur lui-même. Les relais électromécaniques sont des composants susceptibles d'usure, et dont la durée de vie est dépendante des conditions électriques dans lesquelles ils sont activés, lors de l'ouverture et de la fermeture du relais. Ils peuvent, en effet, être fortement sollicités dans le cas où des arcs électriques se déclenchent de façon incontrôlée tant lors de l'ouverture que de la fermeture du circuit. L'invention a alors pour but la mise au point d'un procédé de commande d'un relais électromécanique d'un compteur électrique, procédé permettant au relais d'avoir une durée de vie plus longue, ou encore d'être moins sollicité lors de son activation en vue de fermer ou d'ouvrir le circuit électrique traversant le compteur. L'invention a pour objet un procédé de commande d'ouverture ou de fermeture d'un circuit électrique en courant alternatif dans un compteur électrique par activation d'une ouverture ou d'une fermeture d'un relais. Selon l'invention, le procédé temporise les commandes d'activation du relais de façon à ce que la commande effective d'activation du relais déclenche l'action effective du relais sur le circuit électrique quand un paramètre électrique dudit circuit atteint une valeur nulle (ou quasi-nulle), pour limiter la formation d'arcs électriques dans le relais. Il a en effet été montré dans le cadre de l'invention que l'usure prématurée des relais était, au moins en partie, due à la présence d'arcs électriques se formant lors de l'activation du relais. L'invention a alors proposé de différer légèrement la commande effective du relais pour que le relais ne devienne actif que lorsque le risque de formation d'arc est significativement réduit voire écarté, à savoir - lorsque l'intensité du circuit électrique est nulle (ou quasi-nulle) quand il s'agit d'ouvrir le circuit, ou - lorsque la tension aux bornes du relais est nulle 25 (ou quasi-nulle) quand il s'agit de fermer le circuit électrique. Ce passage périodique par la valeur zéro de la tension ou de l'intensité du circuit électrique est bien sûr rendu possible par le fait qu'il s'agit d'un courant 30 alternatif. De préférence, la temporisation prend également en compte le délai d'inertie du relais. En effet, chaque type de relais a une certaine inertie en réponse à une commande. Il est donc intéressant que la temporisation selon 35 l'invention compte aussi ce délai d'inertie pour que le relais s'active effectivement au-delà de son délai normal d'inertie et quand le paramètre électrique est à une valeur nulle ou atteint une valeur nulle. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes : - demande d'activation du relais à un moment donné initial (tO), - mesure d'un paramètre électrique du circuit électrique jusqu'à la détection d'un deuxième moment (tl) où ce paramètre atteint une valeur nulle, au-delà du moment donné initial de la demande d'activation additionné du délai d'inertie (tO + di), - temporisation de la demande d'activation jusqu'à l'ordre effectif d'activation du relais de façon à ce que 15 l'action effective du relais se réalise au deuxième moment (tl). Comme évoqué plus haut, quand il s'agit d'une commande d'ouverture du circuit électrique, le paramètre électrique mesuré est l'intensité du courant en amont du 20 relais. La mesure de l'intensité du courant s'effectue par exemple par un dispositif comprenant une résistance de valeur contrôlée en température (connue également sous la dénomination anglaise « shunt »). Et quand il s'agit d'une commande de fermeture du 25 circuit électrique, le paramètre électrique mesuré est la tension du courant aux bornes du relais. Dans ce cas, la mesure de la tension aux bornes du relais s'effectue, par exemple, par un dispositif comprenant un système d'amplification et un convertisseur analogique-digital. 30 L'ordre d'activation du relais peut être donné par un moyen électronique et/ou informatique présent dans le compteur électrique ou disposé à l'extérieur du compteur. Le procédé de commande selon l'invention peut avantageusement comprendre également une étape de 35 détermination du délai d'inertie (di) du relais entre un ordre d'activation du relais et l'action effective du relais sur le circuit électrique. Cette étape peut être préalable à la commande du relais. Elle peut ainsi être réalisée par calibrage initial du relais lors de la fabrication du compteur ou lors de la mise en service du compteur. Elle peut aussi être réalisée (ou vérifiée après calibrage préalable) par mesure lors d'une commande d'ouverture ou de fermeture donnée au relais du compteur une fois le compteur installé. L'invention peut s'appliquer aux courants 10 électriques monophasés. Elle peut également s'appliquer aux courants électriques multi-phasés, notamment tri-phasés. Dans ce dernier cas, selon une première variante, l'ouverture ou la fermeture de chaque phase du courant est 15 réalisée par un relais muni de son propre moyen de mesure de paramètre électrique : on applique le procédé de l'invention à chacune des phases de façon séparée. Et selon une seconde variante, l'ouverture ou la fermeture de chaque phase du courant est réalisée par un 20 relais, avec une première phase où est réalisée la mesure de paramètre électrique, le passage à la valeur nulle du paramètre de courant concernant les autres phases étant déterminé en prenant en compte le déphasage connu de ces autres phases par rapport à ladite première phase : on 25 mesure le paramètre électrique sur une des phases seulement, la temporisation des autres phases étant calculée à partir de celle dont on mesure le paramètre électrique. Cette méthode est plus économe en mesure et tout aussi fiable que celle selon la première variante. 30 Aussi bien dans le cadre de la première que de la deuxième variante, l'invention permet de décaler les activations des relais et ainsi de répartir la consommation instantanée des relais, ce qui contribue à réduire la dimension de l'alimentation. 35 L'invention a également pour objet un compteur électrique muni d'au moins un relais relié à une unité électronique de commande pour activer l'ouverture ou la fermeture du circuit électrique associé, le circuit électrique étant muni d'un moyen de mesure de tension et/ou d'intensité électrique, ledit compteur mettant en oeuvre le procédé de commande décrit plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma bloc du procédé de commande d'ouverture du circuit électrique d'un compteur électrique par un relais selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique du courant circulant dans le circuit électrique traversant le compteur lors d'une commande d'ouverture du circuit selon le procédé illustré à la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma bloc du procédé de 20 commande de fermeture du circuit électrique d'un compteur électrique par un relais selon l'invention. Les figures 1 et 2 explicitent le procédé de commande d'ouverture du circuit électrique alternatif d'un compteur électrique, au moyen d'un relais électromécanique 25 commandé par un microprocesseur logé dans le compteur lui-même (il peut également se situer en dehors du compteur, et être connecté au relais par des moyens de connexion appropriés). On ne rentrera pas ici dans les détails de conception du compteur électrique, ni de celui du relais ou 30 du microprocesseur qui le pilote, ces éléments étant connus en soi. Le procédé illustré par le schéma bloc de la figure 1 permet de commander l'ouverture du circuit et se décompose en les étapes successives suivantes : 35 - Etape 1 : Demande d'activation (signal a à la figure 2) du relais afin d'obtenir une ouverture du circuit électrique à un premier temps t0. La demande d'activation peut être pilotée de l'extérieur (cas de non-paiement du montant de l'électricité consommée par l'utilisateur par exemple, qui entraîne une coupure du circuit électrique commandée depuis un poste central gérant le fonctionnement les compteurs à distance). Elle peut aussi être pilotée par un microprocesseur logé dans le compteur, par exemple lorsqu'est détectée une surtension. - Etape 2 : Détermination du délai d'inertie di du relais (délai d'inertie représenté sur le signal électrique c en figure 2). Ici, on considère que ce délai dans la réponse du relais à une commande d'activation est connu et prédéterminé (par exemple mesurée en usine pendant le montage du compteur) lors de la mise en route du compteur. Cette étape est ici préalable au procédé de commande démarrant à l'étape 1. Elle pourrait cependant être faite dans le cadre de ce procédé. - Etape 3 : Mesure de l'intensité I du courant électrique en amont du relais par une résistance de valeur contrôlée en température, appelée aussi « shunt », afin de détecter/prévoir quand l'intensité devient de valeur nulle, après avoir laissé passer le délai d'inertie dudit relais. (Alternativement, on peut mesure l'intensité du courant électrique indirectement, par effet Hall ou par un transformateur d'intensité). - Etape 4 : Ordre effectif d'activation du relais, - signal d'activation d à la figure 2) prenant en compte à la fois le délai d'inertie du relais et le passage à la valeur I = 0 qui suit ce délai. Concrètement, on ajoute un temps correspondant à un nombre entier de périodes au-delà du maximum de délai du relais. On soustrait à ce temps le délai d'ouverture appris et enregistré pour générer l'ordre effectif commande du relais. - Etape 5 : Activation effective du relais : le relais ouvre le circuit électrique quand l'intensité du courant est nulle (ou quasi-nulle), après son délais d'inertie - le relais est donc activé au moment propice (cercle marqué sur le signal électrique c de la figure 2) pour éviter la création d'arcs électriques. De façon plus détaillée, l'ouverture effective du relais, mesuré par l'absence de circulation de courant est mesurée par le bloc de mesure de courant puis fournie au bloc de contrôle. La détection est basée sur une disparition du courant en dehors des passages par zéro attendu, ce qui évite de détecter de multiples rebonds. Le système de contrôle peut ainsi déduire le temps réel entre la commande d'ouverture et l'ouverture effective du relais. Cette valeur est moyennée avec le temps d'ouverture prévu et re-stockée pour une utilisation ultérieure. Ainsi lors de la prochaine commande d'ouverture, le bloc de contrôle du relais pourra anticiper la commande de relais plus précisément, afin que l'ouverture effective se produise exactement au passage par 0 du courant. La première mesure de ce délai entre commande et ouverture effective est effectuée durant la phase de calibration en usine et stockée en mémoire du processeur. Ainsi, l'ouverture effective du circuit se produit à l'instant où le courant est à son minimum, évitant de produire des arcs de surtension, permettant l'allongement de la durée de vie du relais et éventuellement la réduction de sa taille. La figure 3 correspond au schéma bloc de commande de fermeture de circuit. On retrouve le même nombre d'étapes 1 à 5 de la commande d'ouverture. Les différences d'avec la commande d'ouverture sont : - à l'étape 1, il s'agit cette fois, naturellement, d'une commande de fermeture du circuit, - à l'étape 3, on mesure cette fois la tension (la différence de potentiel) aux bornes du relais par un système d'amplification et un convertisseur analogique-digital, jusqu'à la détection d'une valeur de tension nulle. Concrètement, la mesure de tension se fait de part et d'autre du relais : On mesure chacun des potentiels à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique, puis les deux résultats sont soustraits pour connaître la tension aux bornes du relais. - à l'étape 4, l'ordre effectif est cette fois un ordre de fermeture, et en étape 5 l'action effective du relais est une fermeture, qui est réalisée quand la tension est nulle ou quasi-nulle. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. Ainsi, on peut prévoir une temporisation qui, une fois que la valeur de l'intensité ou de la tension devient nulle, ajoute un certain nombre de périodes calculées à partir de ce point du signal, avant que le relais n'agisse effectivement sur la fermeture ou l'ouverture du circuit. On peut également, en ce qui concerne la détermination du délai d'inertie, faire une vérification du délai d'inertie mémorisé puis en le contrôlant lors d'une commande d'activation sans temporisation par exemple. La détection de l'ouverture et de la fermeture du circuit par le relais sera assurée par la mesure de la tension (de part d'autre du relais) et du courant respectivement. Cette étape de vérification peut être réalisée par exemple à la mise en service du compteur et suivie d'une correction du délai d'inertie mémorisé en fonction du délai d'inertie mesuré lors de la vérification. Le délai d'inertie peut en outre être mesuré à chaque activation du ou des relais de manière à corriger le délai d'inertie qui sera mémorisé en vue d'une activation ultérieure. En cas de rebonds du relais, le délai d'inertie sera déterminé en fonction de la première ouverture ou fermeture détectée. On peut aussi avoir plusieurs relais agissant sur le même circuit électrique, chacun pouvant, indépendamment des autres, être commandé selon l'invention, notamment si une redondance est préférable en cas de panne inopinée d'un des relais. Dans le cas de courant multi-phasé, on peut décaler précisément les fermetures (ou les ouvertures) des circuits par les relais, ce qui contribue à réduire la consommation instantanée des relais, et la taille du système d'alimentation. En cas de surtension, on pourra prévoir de ne pas décaler les ouvertures de circuit mais au contraire d'ouvrir les circuits au plus vite. L'invention est avantageuse, en ce sens qu'elle utilise pour sa mise en oeuvre des moyens préexistants : ainsi, les compteurs électriques sont déjà équipés, généralement, de relais commandés par des unités électroniques internes et/ou externes au compteur, de moyens de détection de surtension et de moyens de mesure des paramètres électriques du courant, dont la tension et l'intensité. Elle ne fait donc qu'utiliser les moyens disponibles pour améliorer la durée de vie des relais sans modifier la structure du compteur ni en complexifier notablement le mode de fonctionnement. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'ouverture ou de fermeture d'un circuit électrique en courant alternatif dans un compteur électrique à l'aide d'un relais, caractérisé en ce que ledit procédé temporise les commandes d'activation du relais de façon à ce que la commande effective d'activation du relais déclenche l'action effective du relais sur le circuit électrique quand un paramètre électrique dudit circuit atteint une valeur nulle pour limiter la formation d'arcs électriques dans le relais. 2. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la temporisation prend également en compte le délai d'inertie (di) du relais. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes . - demande d'activation du relais à un moment donné 20 initial (t0), - mesure d'un paramètre électrique du circuit électrique jusqu'à la détection d'un deuxième moment (tl) où ce paramètre atteint une valeur nulle, au-delà du moment donné initial de la demande d'activation additionné du 25 délai d'inertie (t0 + di), - temporisation de la demande d'activation jusqu'à l'ordre effectif d'activation du relais de façon à ce que l'action effective du relais se réalise au deuxième moment (tl). 7. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une commande d'ouverture du circuit électrique et en ce que le paramètre électrique mesuré est l'intensité (I) du courant en amont du relais. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la mesure de l'intensité du courant 30 35s'effectue par un dispositif comprenant une résistance de valeur contrôlée en température. 6. Procédé de commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une commande de fermeture du circuit électrique et en ce que le paramètre électrique mesuré est la tension (U) du courant aux bornes du relais. 7. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la mesure de la tension aux bornes du relais s'effectue par un dispositif comprenant un système d'amplification et un convertisseur analogique-digital. 8. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ordre d'activation du relais est donné par un moyen électronique et/ou informatique présent dans le compteur électrique ou disposé à l'extérieur du compteur. 9. Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend également une étape de détermination du délai d'inertie (di) du relais entre un ordre d'activation du relais et l'action effective du relais sur le circuit électrique. 10. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de détermination du délai d'inertie (di) du relais entre l'ordre d'activation du relais et l'action effective du relais sur le circuit électrique est réalisée par calibrage initial du relais lors de la fabrication du compteur ou lors de la mise en service du compteur. 11. Procédé de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de détermination du délai d'inertie (di) du relais entre l'ordre d'activation du relais et l'action effective du relais sur le circuit électrique est réalisée par mesure lors d'une commande d'ouverture ou de fermeture donnée au relais du compteur une fois le compteur installé.12. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant électrique est monophasé. 13. Procédé de commande selon l'une des 5 revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le courant électrique est multi-phasé, notamment tri-phasé. 14. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ouverture ou la fermeture de chaque phase du courant est réalisée par un 10 relais muni de son propre moyen de mesure de paramètre électrique. 15. Procédé de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ouverture ou la fermeture de chaque phase du courant est réalisée par un relais, avec une 15 première phase où est réalisée la mesure de paramètre électrique, le passage à la valeur nulle du paramètre de courant concernant les autres phases étant déterminé en prenant en compte le déphasage connu de ces autres phases par rapport à ladite première phase. 20 16. Compteur électrique muni d'au moins un relais relié à une unité électronique de commande pour activer l'ouverture ou la fermeture du circuit électrique associé, le circuit électrique étant muni d'un moyen de mesure de tension et/ou d'intensité électrique, ledit compteur 25 mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.