Brevet FR2967832A1 — publié le 20120525

DEPART EQUIPE DE MOYENS DE PROTECTION ET DE MESURE POUR TABLEAU BASSE TENSION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le départ d'un tableau basse tension tel qu'il existe dans les postes MT/BT. En particulier, l'invention se rapporte à un dispositif mis en place pour répartir la puissance d'un tableau de distribution vers un utilisateur, le dispositif étant adapté pour se raccorder aux barres de puissance et à une ligne d'alimentation, et comprenant des moyens de protection, des moyens de mesure, des moyens de traitement et de communication des informations relatives à la ligne d'alimentation. ETAT DE LA TECHNIQUE La distribution terminale des réseaux de distribution publique est réalisée depuis des postes transformateurs de la moyenne tension (MT) en basse tension (BT), qui sont les départs de structures radiales desservant en courant triphasé des consommateurs BT, usuellement une centaine. Le poste MT/BT comprend à cette fin des tableaux BT répartissant la puissance sur un certain nombre de départs triphasés, dont un modèle commercialisé 1 est schématisé en figure 1 : suivant la présence ou non d'un neutre, trois ou quatre barres d'alimentation 2, horizontales à intervalle standardisé p de 185 mm ou 8 pouces, permettent l'alimentation de quatre à dix départs 4, par des câbles 6 sortant par le haut ou par le bas du tableau 1. En tête de tableau 1, des fonctions sont centralisées, notamment avec un interrupteur de coupure générale 8 et/ou un court-circuiteur, éventuellement associés à des éléments de type prises de réalimentation 10. Pour des raisons de sécurité, chaque conducteur de phase 6 est muni d'une protection fusible 12 ; pour des raisons de simplicité de montage et de maintenance, ainsi que de sécurité, les fusibles 12 de chaque départ 4 sont groupés en dispositifs d'interruption 14 de taille standardisée, qui comprennent des moyens de raccordement 16 aux câbles 6 et qui se mettent en place directement sur les barres 2, par l'intermédiaire de moyens de connexion localisés à l'intérieur du dispositif 14 et par exemple couplés par vissage. 2765 LPu Certains distributeurs choisissent de déployer auprès de leurs usagers des compteurs aptes à communiquer des données, par courant porteur en ligne ou autre moyen, afin d'éviter le déplacement de personnel pour effectuer les relevés. Une des architectures choisies pour ce faire est la mise en place d'un concentrateur de données dans le poste MT/BT pour assurer, à fréquence régulière, la collecte des données de chacun des compteurs qui lui sont raccordés, et ensuite les transmettre vers un centre de traitement. Comme chaque poste MT/BT dispose, quasiment en temps réel, de l'information relative à la consommation de chaque utilisateur, il peut s'avérer intéressant, par exemple pour détecter un vol éventuel d'électricité, de procéder à des comparaisons entre la mesure du courant délivré centralement par le poste et la somme des énergies consommées, obtenues depuis les compteurs. Si cette fonction peut être intégrée relativement facilement dans les postes MT/BT centraux, il s'avère très complexe d'adapter les départs et/ou tableaux existants pour tirer parti de toutes les options offertes par les compteurs dits «intelligents» et plus généralement par la communication de données. Notamment, il n'est à l'heure actuelle pas possible de mettre en place des fonctions de mesure et traitement au niveau de chaque départ de chaque tableau permettant d'obtenir les données nécessaires à une gestion complexe et intelligente du réseau électrique, ou aux fonctions de « smart grid » selon la terminologie en vigueur. EXPOSE DE L'INVENTION Parmi autres avantages, l'invention vise à introduire de nouvelles fonctionnalités au niveau des tableaux de postes MT/BT sans nécessiter une refonte de l'architecture ou sans besoin de toucher à la structure des installations existantes. En particulier la présente invention permet le remplacement des anciens moyens de protection des lignes BT par des dispositifs permettant la mesure et la communication. Sous un aspect, l'invention est ainsi relative à un dispositif de départ pour un tableau de distribution basse tension, de largeur avantageusement inférieure ou égale à 100 mm, comprenant, selon le nombre de barres conductrices, à savoir selon la présence ou non 2765 LPu d'une barre de neutre, un socle muni d'au moins quatre logements alignés, trois logements contigus étant aptes à recevoir un appareil de coupure et un quatrième logement d'extrémité dans lequel est mis en place un module électronique. Le socle comprend des moyens de solidarisation sur les barres d'alimentation du tableau, espacés de préférence d'un pas de 185 mm ou 8 pouces, et des moyens de connexion localisés à une extrémité de l'alignement et aptes à être raccordés chacun sur un conducteur d'une ligne de départ du tableau. Chaque moyen de connexion est prolongé par un conducteur de ligne accessible depuis un des logements d'appareil de coupure et muni de moyens de raccordement sur une barre d'alimentation du tableau. Les logements d'appareils de coupure comprennent des moyens de raccordement sur les conducteurs de lignes, notamment des mâchoires de serrage protubérantes prolongeant un desdits conducteurs et sur lesquelles un appareil de coupure peut s'embrocher. De plus, le dispositif de départ comprend des moyens de mesure associés aux conducteurs de ligne, en particulier des tores de mesure du courant associés à chaque conducteur et/ou des conducteurs de prise de tension associés aux moyens de connexion. Le module électronique du dispositif selon l'invention est apte à recevoir l'information issue des moyens de mesure et comprend un bloc de traitement de ladite information ; avantageusement, le module comprend en outre des moyens pour recevoir une information depuis l'extérieur et le bloc de traitement est apte à la traiter également. Dans un mode de réalisation préféré, le module de traitement comprend également un bloc de communication apte à recevoir les résultats obtenus par le bloc de traitement et à la transmettre vers l'extérieur. Dans un mode de réalisation préféré, des appareils de coupure, et notamment des disjoncteurs, sont localisés dans les logements contigus du dispositif de départ selon l'invention, lesdits appareils pouvant être adaptés pour recevoir une information transmise par le bloc de communication du module de traitement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 2765 LPu D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées. La figure 1, déjà décrite, illustre un départ dans un tableau de poste MT/BT existant. La figure 2 représente schématiquement le fonctionnement d'un départ pour un tableau BT selon l'invention. 10 La figure 3 montre un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 4 illustre un mode de montage d'un dispositif selon l'invention DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE 15 Tel que schématisé en figure 2, selon l'invention, chaque départ 4 de chaque tableau 1 est associé à un module électronique 20 permettant la mesure et/ou le traitement et/ou la communication. De plus, chaque conducteur de phase 6 de chaque départ 4 reste muni de moyens de protection ; de préférence, pour tirer parti au mieux des fonctionnalités offertes 20 par la mesure la communication intégrées au départ 4, il est préféré que les moyens de protection de chaque ligne 6 comprennent un disjoncteur 22 ou autre appareil de coupure, de préférence susceptible d'être commandé à distance. Les conducteurs 6 de chaque ligne de départ 4 sont quant à eux associés à des moyens de mesure de paramètres représentatifs du courant y circulant. Notamment, outre le compteur de l'utilisateur (non illustré), un tore 25 de mesure du courant 24 peut être mis en place sur chaque câble 6 pour donner une estimation du courant homopolaire résiduel dans le départ 4 alternativement, un tore de mesure unique peut être installé pour donner une estimation du courant total des trois phases du départ 4. Des conducteurs de prise de tension 26 peuvent être associés à chaque câble 6, par exemple au niveau des moyens de raccordement 16. Les moyens de mesure 24, 30 26 transmettent leurs informations au module de traitement 20 par tout moyen, notamment par courant porteur en ligne (CPL) ou radiofréquence, afin de réaliser le traitement de ces données et calculer le paramètre proprement dit. 2765 LN Par ailleurs, selon l'invention, il est proposé de reprendre la configuration actuelle de branchement des tableaux BT 1. Notamment, tel que schématisé en figure 3, les départs fusibles actuels 14 sont remplacés par des dispositifs 30 selon l'invention qui reprennent les facilités des départs 14 commercialisés pour ajouter les fonctionnalités selon l'invention. Le dispositif selon l'invention 30, outre son utilisation pour les nouvelles installations, peut ainsi être également mis en place directement dans les tableaux 1 déjà utilisés, sans aucune modification ni intervention manuelle autre que le raccordement des câbles d'alimentation 6. 10 En particulier, un dispositif 30 selon l'invention comprend un socle 32 de dimensions compatibles avec les tableaux 1, notamment d'une largeur l de l'ordre de 100 mm correspondant aux espaces prévus dans les tableaux 1, et d'une hauteur h de l'ordre de 75 cm pour un départ triphasé ou de 1 mètre pour un départ avec neutre. Des moyens 15 d'accrochage 34, par exemple similaires aux moyens des départs fusibles 14, sont mis en place sur le socle 32, par exemple des crochets espacés de p = 185 mm ou p = 8 pouces pouvant se clipser sur les barres 2. Le dispositif 30 selon l'invention comprend des moyens 36 de raccordement sur les câbles 20 d'alimentation 6, de préférence en partie inférieure ; en particulier, des bornes ou des plages de raccordement par vis 36 similaires à ceux utilisés dans les départs 14 existants et aptes à un raccordement sur des câbles 6 en cuivre ou aluminium jusque 250 mm2. Les moyens de raccordement 36 peuvent être associés aux moyens de mesure de tension 26, et chaque moyen de raccordement 36 est prolongé par un conducteur de ligne 38 qui se 25 connecte sur l'une des barres 2 du tableau par l'intermédiaire des moyens d'accrochage 34 formant plages de raccordement ou par des pinces de puissance directement sur les conducteurs 2 (non représenté). Sur chacun des conducteurs de ligne 38, ou de préférence uniquement sur les conducteurs 30 38 reliés à des phases, est mis en place un appareil de protection électrique 22 ; en particulier, chaque conducteur 38 est muni d'un disjoncteur mono-polaire 22, par exemple tel que décrit dans EP 1 280 178. De préférence, le disjoncteur 22 comprend un 27 LPu déclencheur apte à réagir en fonction d'un signal externe, notamment d'un signal en provenance du module de traitement 20 ; un réarmement automatique peut être prévu, lui aussi couplé au module de traitement 20. Ainsi, il est possible d'isoler une seule des lignes d'alimentation 6 en cas de besoin. Avantageusement, pour conserver l'encombrement 1 préconisé, les disjoncteurs 22 sont alignés l'un en dessous de l'autre, placés dans des logements 40 adaptés du socle 32 ; l'écartement entre les logements 40 d'appareil de protection 22 est avantageusement de l'ordre de d = 30 cm de façon à avoir une visibilité immédiate et de respecter les périmètres de sécurité des disjoncteurs 22. Pour réaliser le raccordement électrique, un conducteur 38 est accessible dans chaque logement 40 : dans un mode de réalisation, les logements 40 sont munis de plages de raccordement permettant le vissage arrière ; de préférence, des moyens 42 de type pinces ou mâchoires de serrage protubérantes, en prolongement des conducteurs de ligne 38, permettent l'embrochage direct d'une plage de contact 44 du disjoncteur 22 qui se positionne dans son logement 40 afin de se raccorder directement (figure 4). Des moyens de mesure sont intégrés au dispositif selon l'invention 30, le socle 32 comprenant les aménagements adaptés ou incorporant certains desdits moyens. En particulier, des moyens de mesure du courant 24 sont prévus pour chacun des conducteurs d'alimentation 6, 38 : avantageusement, des tores de mesure 24 peuvent associés à chaque conducteur 38, notamment à proximité du module de traitement 20, de façon à estimer le courant y circulant, et une prise de tension 26 est intégrée aux moyens de connexion 36 vers un câble 6. Selon une alternative, les moyens de mesure peuvent être localisés directement sur la ligne 4, et le dispositif 30 selon l'invention comprend des moyens pour récupérer l'information. Le dispositif 30 selon l'invention comprend également des moyens de traitement et communication, par exemple couplés au sein d'un module 20, pour analyser les signaux issus des différents moyens de mesure et donner les résultats aux différents moyens les nécessitant. De préférence, le socle 32 comprend un logement adapté localisé sous les 2765 LPu disjoncteurs 22 et aligné avec eux. Le module 20 est de préférence composé de blocs différents de façon à permettre une maintenance et/ou mise à jour dédiée à chaque fonction. En particulier, le module 20 comprend un bloc de traitement des données 46, avec par exemple une carte électronique, qui est adapté pour recevoir, stocker et analyser les paramètres issus des différents moyens de mesure 24, 26 internes au dispositif 30 selon l'invention. Avantageusement, les moyens de traitement 46 sont également adaptés pour recevoir des valeurs en provenance de l'extérieur du dispositif selon l'invention 30 ; en particulier, le module 20 est équipé de moyens de réception, notamment un récepteur CPL, radio, ou autre, ou des connecteurs dédiés pour une transmission par liaison filaire, aptes à communiquer au bloc de traitement 46 les valeurs issues des compteurs. Les résultats de l'analyse par le bloc de traitement 46 peuvent concerner tous les paramètres électriques du départ 4. Les informations issues des moyens de traitement 46 sont ensuite transmises à un bloc de communication 48 du module 20 qui peut les afficher directement par des moyens dédiés de type écran ou simples diodes électroluminescentes, les communiquer vers une centrale de gestion extérieure pour traitement ultérieur, par exemple via des moyens de transmission similaires et complémentaires des moyens de réception précédents ; alternativement ou en complément, un concentrateur 50 peut assurer la transmission entre le poste MT/BT et l'utilisateur. Dans un mode de réalisation préféré, le bloc de communication 48 comprend des moyens pour envoyer l'information pertinente directement aux disjoncteurs 22 de protection pour les déclencher et/ou les réarmer. Dans un exemple de réalisation, le module 20 du dispositif 30 selon l'invention comprend des moyens de détection du courant 24 tels que décrits dans FR 2 870 350, mis en place au sein du socle 32 autour des conducteurs de ligne 38, à proximité du module de traitement 20. Les moyens de détection 24 transmettent leurs signaux à un bloc de traitement 46, qui peut être similaire au module décrit dans le document FR 2 926 392 en relation avec un déclencheur électronique. Le bloc 46 peut être intégré dans un module 20 qui peut notamment être alimenté en tension par l'intermédiaire de moyens rehausseurs de tension tels que décrits dans EP 1 750 343. 776_ LPa Ainsi, sous une forme et des dimensions équivalentes aux produits installés 14, les socles 32 des dispositifs 30 selon l'invention intègrent tous les éléments de mesure 24, 26 permettant d'apporter une image des paramètres électriques, et peuvent être munis de moyens de coupure individuels, indifféremment voire en combinaison des cartouches fusibles 22' (voir mode de remplacement illustré en figure 4) et/ou des disjoncteurs 22, éventuellement à commande motorisée. Les tableaux 1 équipant les postes MT/BT restent en place, mais peuvent être équipés de façon simple et rapide de dispositifs 30 selon l'invention afin d'être dotés des centrales de mesure permettant une gestion optimisée du réseau électrique. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un tableau BT existant, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention. En particulier, le dispositif 30 selon l'invention peut adopter les taille et dimensions utilisées dans un autre standard de poste MT/BT. De plus, le module de traitement 20 du dispositif 30 selon l'invention peut être adapté aux informations souhaitées par l'utilisateur, avec ajout ou retrait de fonctions. 2765 LPu REVENDICATIONS, 1. Dispositif de départ (30) pour tableau de distribution basse tension (1) comprenant un socle (32) muni d'au moins quatre logements alignés, trois logements (40) contigus étant aptes à recevoir un appareil de coupure (22) et un quatrième logement d'extrémité étant apte à recevoir un module électronique (20) des moyens de solidarisation (34) sur des barres d'alimentation (2) du tableau (1) ; des moyens de connexion (36) localisés à une extrémité de l'alignement et aptes à être raccordés chacun sur un conducteur (6) d'une ligne de départ (4) du tableau (1), chaque moyen de connexion (36) étant prolongé par un conducteur de ligne (38) accessible depuis les logements (40) d'appareil de coupure (22) et muni de moyens de raccordement sur une barre (2) d'alimentation du tableau (1) ; des moyens de mesure (24, 26) associés aux conducteurs de ligne (38) ; un module électronique (20) dans le quatrième logement apte à recevoir l'information issue des moyens de mesure (24, 26) et comprenant un bloc de traitement (46) de ladite information. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens de mesure comprennent des tores de mesure (24) du courant associés à chaque conducteur (38). Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel les moyens de mesure comprennent des conducteurs de prise de tension (26) associés aux moyens de connexion (36). 25 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens de raccordement (34) sur les barres d'alimentation (2) sont espacés d'un pas (p) de 185 mm ou 8 pouces, et la largeur (1) du socle (32) normale au pas (p) d'espacement est inférieure ou égale à 100 mm. 30 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les logements (40) d'appareils de coupure (22) comprennent des mâchoires de serrage (42) 9 2765 LPuprotubérantes prolongeant un conducteur de ligne (38) sur lesquelles un appareil de coupure (22) peut s'embrocher pour se raccorder au conducteur de ligne (38). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le module électronique (20) comprend des moyens pour recevoir une information depuis l'extérieur et le bloc de traitement (46) est apte à la traiter avec les informations issues des moyens de mesure (24, 26) du dispositif de départ (30). 7. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 6 dans lequel le module de traitement (20) comprend un bloc de communication (48) apte à recevoir les résultats du traitement par le bloc de traitement (46) et à les transmettre vers l'extérieur. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant des appareils de coupure (22) localisés dans les logements contigus (40). 9. Dispositif selon la revendication 7 comprenant des disjoncteurs (22) dans les logements contigus, lesdits disjoncteurs (22) étant adaptés pour recevoir une information transmise par le bloc de communication (48). 2765 LPu