Brevet FR3021463A1 — publié le 20151127

EMBASE POUR MODULES ENFICHABLES DE CONTRÔLE ET/OU DE COMMANDE D'APPAREILS RÉDUISANT LE COÛT DU CÂBLAGE ET L'ENCOMBREMENT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de l'automatisation dans les systèmes de transmission et distribution électrique. En particulier, l'invention est relative aux éléments de contrôle et/ou de commande, notamment de protection de réseau électrique, recevant des informations logiques, en particulier de type tout ou rien, qui permettent de visualiser la position ou les alarmes d'appareils, notamment haute tension comme des sectionneurs, disjoncteurs, ou autres, et éventuellement de réaliser des actions automatiques à partir de ces informations. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les réseaux de distribution électrique comprennent de nombreux appareillages, pour protéger et exploiter la ligne (disjoncteurs, sectionneurs), pour transformer la tension, pour transformer le courant en valeurs mesurables par les équipements de contrôle/commande et de protection, etc. Ces appareillages, dits primaires, sont habituellement pilotés par des systèmes d'automatisation qui comprennent des appareillages dits secondaires qui acquièrent des informations issues de l'appareillage primaire ou de tout autre équipement associé à son fonctionnement comme un capteur. Par exemple, les appareillages secondaires peuvent comprendre des calculateurs de contrôle/commande ou des relais de protection digitaux. Les appareillages secondaires, également dénommés dispositifs électroniques intelligents ou IED selon la terminologie anglo-saxonne « Intelligent Electronic Device », sont aptes à recevoir des informations, généralement du type tout ou rien Dl (pour « Digital Input» selon la terminologie anglo-saxonne), relatives aux appareillages primaires, par exemple du type : disjoncteur fermé, disjoncteur ouvert, sectionneur fermé, sectionneur ouvert, seuil de densité du gaz d'isolation bas, etc. A cette fin, tel qu'illustré en figure 1A, un IED 1 comprend une unité centrale 2, typiquement installée dans un coffret basse tension, qui comprend des organes d'acquisition de signalisation externe 4 raccordés à des connecteurs 6 auxquels sont branchés des fils 8, usuellement en cuivre, qui les relient à des équipements externes 10, par exemple des disjoncteurs ou sectionneurs du réseau de distribution électrique. Classiquement, le coffret de l'IED 1 est câblé en usine et il comprend des borniers de jonction 12 à l'autre extrémité des fils 8 raccordés aux connecteurs 6 de l'unité centrale 2. Les borniers de jonction 12 sont adaptés pour le raccordement aux appareillages externes 10 par des fils de cuivre 14, souvent de section plus importante que les fils 8 entre les borniers 12 et l'unité centrale 2. Au vu de la complexité du raccordement de telles unités centrales 2, du coût généré par les fils de cuivre 8 eux-mêmes et du coût associé au temps de câblage, des IED modulaires 1' ont été développés, tel que schématisé en figure 18. Typiquement, l'IED 1' comprend une embase 16 fixée dans l'armoire basse tension, classiquement sur un rail, assurant la fonction de borne de jonction avec les fils 14 de raccordement aux équipements 10. Dans cette embase 16 peuvent être enfichés des modules formant boîtiers 18 qui contiennent des organes d'acquisition de signalisation externe 20, qui sont reliés aux bornes de jonction de l'embase 16 par des broches 22. Les organes d'acquisition de signalisation externe 20 transmettent l'état présent ou absent de l'équipement 10 au travers d'une communication, typiquement numérique, 24 qui relie l'embase 16 à l'unité centrale 2'. Pour permettre la communication entre l'unité centrale 2' et les module enfichables 18, un connecteur de communication 26 est prévu. La communication d'information 24, 26 transmet en outre l'alimentation nécessaire au fonctionnement des organes d'acquisition de signalisation externe 20. Ainsi, lorsqu'un module enfichable 18 est inséré dans l'embase 16, une double connexion se met en place : les bornes de raccordement sont reliées par un connecteur 22 aux organes d'acquisition de signalisation externe 20, et le connecteur de communication 26 permet la transmission des signaux de communication via la connexion 24. Cependant, lorsque le module 18 est débroché, les organes d'acquisition de signalisation externe 20 ne sont plus opérationnels puisque la communication numérique entre l'unité centrale 2' et le boitier 18 est interrompue : il n'est alors pas possible de tester facilement le bon fonctionnement de ce module 18. Par ailleurs, le câblage reste relativement important, notamment pour réaliser la distribution des polarités, ce qui entraîne un coût de matériel et de main d'oeuvre. Et l'encombrement peut également s'avérer important, notamment lorsqu'une armoire électrique contient un grand nombre de modules. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à pallier les inconvénients existants des IED modulaires, et propose pour ce faire une embase de câblage pour modules enfichables de contrôle et/ou de commande d'appareils, comprenant un premier ensemble de pièces de raccordement électrique à un connecteur d'un module enfichable, caractérisée en ce qu'elle comporte une borne de distribution de polarité négative et en ce que chacune des pièces du premier ensemble comprend un point de connexion pour une première barre d'interconnexion couplée à la borne de distribution de polarité négative. Certains aspects préférés mais non limitatifs de cette embase sont les suivants : la borne de distribution de polarité négative est portée par une pièce du premier ensemble ; l'embase comprend un second ensemble de pièces de raccordement électrique à un connecteur d'un module enfichable, chacune des pièces du second ensemble comprenant une borne de distribution de polarité positive ; les pièces du premier et du second ensemble sont associées deux à deux pour former des paires de pièces, chaque paire de pièces étant associée à un module enfichable et constituée d'une pièce du premier ensemble et d'une pièce du second ensemble ; l'embase comprend en outre une borne de d'amenée de polarité positive et des bornes de connexion de câble chacune associée à une pièce conductrice comprenant un point de connexion pour une deuxième barre d'interconnexion couplée à la borne d'amenée de polarité positive ; la borne d'amenée de polarité positive est portée par une barre de liaison comprenant un point de connexion pour la deuxième barre d'interconnexion. L'invention s'étend également à un dispositif électronique intelligent comprenant un boîtier comprenant un ou plusieurs modules enfichables de contrôle et/ou de commande d'appareils et une embase selon l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures lA et 1B, déjà discutée précédemment, illustrent un IED selon deux modes de réalisation de l'art antérieur ; la figure 2 illustre un mode de réalisation possible d'un IED modulaire selon l'invention ; les figures 3 et 4 sont des schémas représentant le boîtier et l'embase avec respectivement le boîtier en position détachée de l'embase et en position enfichée dans l'embase ; les figures 5 et 6 sont de schémas illustrant des exemples de distribution des polarités à un IED selon la figure 2 ; la figure 7 est un schéma illustrant la distribution des polarités à un IED comprenant une embase selon un premier mode de réalisation possible de l'invention ; la figure 8 est un schéma illustrant la distribution des polarités à un IED comprenant une embase selon un second mode de réalisation possible de l'invention ; les figures 9 et 10 sont des vues en perspective d'un exemple de réalisation de l'embase conforme au second mode de réalisation possible de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Il est proposé par la Demanderesse de déporter les entrées d'acquisition d'informations en provenance des appareils externes sur les modules enfichables, au lieu de les intégrer dans l'unité centrale ou dans l'embase. Ainsi, les modules restent entièrement opérationnels lorsqu'ils sont débrochés et leur bon fonctionnement peut notamment être vérifié, par exemple par mise en place sur un banc de test simulant la présence ou l'absence des signalisations externes. Selon cette proposition illustrée par la figure 2, un IED 30 comprend plusieurs modules 32, identiques ou non, qui sont logés dans un boîtier commun 34. Chaque module 32 comprend un organe d'acquisition de signalisation externe 36, éventuellement couplé à un organe de pilotage 38, émergeant du boîtier 34 par des moyens de raccordement 40, par exemple un contact mâle/femelle glissant. Les moyens de raccordement 40 sont connectés indirectement aux équipements 10 contrôlés par l'IED 30 lorsque le module 32 est enfiché dans un support adapté. En particulier, l'IED 30 comprend une embase 42 munie d'un logement 44 dans lequel peut être inséré le boîtier 34. L'embase 42 comprend des bornes de jonction 46 permettant de la relier aux équipements basse tension 10 environnants, notamment par des fils de cuivre isolés 48. Les informations de signalisation issues des fils 48 et acquises par le module 32 qui leur est raccordé sont transmises à une unité centrale 50 par un dispositif de communication 52 qui est directement intégré au boîtier 34. Ainsi, l'embase 42 ne contient plus de connecteur de communication, ni vers l'unité centrale 50, ni vers un module 32 ou le boîtier enfichable 34. Les organes d'acquisition de signalisation externe 36 transmettent les informations acquises via une liaison 54 qui est directement reliée au boitier 34 par un dispositif de communication 52, par exemple via un connecteur 56, même si une liaison sans fil peut être prévue. De fait, par cette nouvelle configuration, l'insertion du module 32 dans l'embase 42 s'accompagne du seul raccordement des organes d'acquisition de signalisation externe 36 par un connecteur 40 dit de puissance, par opposition à un connecteur de communication qui ne transite que des signaux très basse tension. Les figures 3 et 4 sont des schémas représentant le boîtier 34 et l'embase 42 avec respectivement le boîtier en position détachée de l'embase et en position enfichée dans l'embase. Les contacts 40 du boîtier 34, au nombre de deux par module 32, sont des contacts mâles 40 venant chacun en prise avec un contact femelle 41 de l'embase 42, le contact femelle 41 étant relié à une borne de jonction 46 pour le raccordement d'un fil 48. La distribution des polarités S+ et S- aux différentes bornes de jonction 46 est classiquement réalisée par des blocs de jonction représentés de façon standardisée par deux ronds reliés par un trait vertical. Un exemple d'une distribution effectuée du côté opposé aux fils 48 est représenté sur la figure 5, tandis qu'un exemple de distribution effectuée du côté de l'IED 30 est représenté sur la figure 6. La polarité est représentée par les fils 48 sous tension en permanence repérés par S- (issu du pole - d'une batterie), fils qui permettent d'alimenter les entrées de l'IED par ladite polarité. Lorsqu'un contact C initialement ouvert se ferme, un fil est alors alimenté par la polarité S+ et l'entrée passe à l'état 1 car une des bornes de jonction est alimentée alors par S+ tandis la borne de jonction associée est alimentée par S-. Comme représenté sur la figure 6, on peut dès lors dissocier les contacts 40 d'un module enfichable 32 en un premier connecteur 40a et un second connecteur 40b, les contacts 41 de l'embase en une premier ensemble de pièces de raccordement électrique 41a et un second ensemble de pièces de raccordement électrique 41b, et les bornes de jonction 46 de l'embase en un premier ensemble de bornes de distribution de polarité négative 46a et un second ensemble de bornes de distribution de polarité positive 46b (également dénommées bornes de distribution de signaux alimentés en polarité positive). Une borne de distribution de polarité négative 46a est reliée à une pièce 41a du premier ensemble de pièces de raccordement électrique, laquelle est couplée, en position enfichée d'un module 32 dans l'embase, au premier connecteur 40a du module enfichable 32. Similairement, une borne de distribution de signaux alimentés en polarité positive 46b est reliée à une pièce 41b du second ensemble de pièces de raccordement électrique, laquelle est couplée, en position enfichée d'un module 32 dans l'embase, au second connecteur 40b du module enfichable 32. On retrouve ainsi en alternance une borne de distribution de polarité négative 46a et une borne de distribution de signaux alimentés en polarité positive 46b. La distribution des polarités nécessitant des blocs de jonction et un câblage par fils individuels, elle engendre un coût (matériel, main d'oeuvre) et un encombrement importants. Afin d'abaisser le coût et de réduire l'encombrement, l'invention propose une embase modifiée. En référence à la figure 7 illustrant un mode de réalisation possible de l'invention, il est proposé une embase de câblage 62 pour modules enfichables 32 de contrôle et/ou de commande d'appareils, les modules 32 étant regroupés au sein d'un boîtier 34 conforme à la description précédente. L'embase comprend plus particulièrement un premier ensemble de pièces de raccordement électrique 41a à un premier connecteur 40a d'un module enfichable 32 et une borne de distribution de polarité négative 46a. Chacune des pièces 41a du premier ensemble comprend un point de connexion Cl pour une première barre d'interconnexion B1 couplée à la borne de distribution de polarité négative 46a. De telle manière, on élimine le câblage qui était nécessaire dans la configuration de la figure 6 pour réaliser la distribution de la polarité négative. Cette élimination est réalisée de manière particulièrement simple en venant relier une borne sur deux sur l'embase au moyen d'une barre d'interconnexion. Par ailleurs seule une borne de distribution de polarité négative 46a reste nécessaire, comme par exemple représentée sur la figure 8 illustrant une autre embase 72 modifiée conformément à l'invention. Avec l'embase 62 de la figure 7, les blocs de jonction BJ restent nécessaires. Or leur suppression serait avantageuse pour réduire encore plus le coût et l'encombrement. A cet effet, l'invention propose également un perfectionnement à l'embase de la figure 7, ce perfectionnement étant représenté sur la figure 8. L'embase 72 comprend, comme celle de la figure 7, un premier ensemble de pièces de raccordement électrique 41a à un premier connecteur 40a d'un module enfichable 32 et une borne de distribution de polarité négative 46a. Chacune des pièces 41a du premier ensemble comprend un point de connexion Cl pour une première barre d'interconnexion B1 couplée à la borne de distribution de polarité négative 46a. La borne de distribution de polarité négative 46a est ici unique. Elle est par ailleurs portée par une pièce 41a du premier ensemble de pièces de raccordement électrique. L'embase 72 comprend par ailleurs un second ensemble de pièces de raccordement électrique 41b au second connecteur 40b d'un module enfichable 32, chacune des pièces 41b du second ensemble portant une borne de distribution 46b des signaux portés par les fils 48 alimentés en polarité positive lorsque le contact C est fermé. Comme on l'a vu précédemment, les pièces 41a, 41b du premier et du second ensemble sont associées deux à deux pour former des paires de pièces, chaque paire de pièces étant associée à un module embrochable 32 et constituée d'une pièce 40a du premier ensemble et d'une pièce 40b du second ensemble. L'embase 72 comprend en outre une borne d'amenée de polarité positive 46d et des bornes de connexion de câble 46c chacune associée à une pièce conductrice 41c comprenant un point de connexion C2 pour une deuxième barre d'interconnexion B2 couplée à la borne d'amenée de polarité positive 46d. Chaque pièce conductrice 41c est en regard d'une pièce 41a du premier ensemble, avec une interruption de continuité électrique entre ces pièces 41c, 41a. La borne d'amenée de polarité positive 46d peut notamment être portée par une barre de liaison 49 comprenant un point de connexion 50 pour la deuxième barre d'interconnexion B2. Le câblage se limite dans la configuration de la figure 8 au raccordement des polarités S+ et S- et à l'installation des barres d'interconnexion Cl, C2 qui permettent de distribuer les polarités S+ et S- à l'ensemble de l'embase et des modules enfichés dans l'embase. Les blocs de jonction BJ sont par ailleurs supprimés. Il en résulte une économie de matériel, de temps de câblage et d'encombrement par rapport à la solution de la figure 6. On relèvera que chacune des barres d'interconnexion B1, B2 peut être montée de manière amovible, ou a contrario être installée à demeure dans l'embase 62, 72. On a représenté sur les figures 9 et 10 deux vues en perspective d'un exemple de réalisation de l'embase 72 représentée de manière schématique sur la figure 8. Dans cet exemple, les différentes bornes 46a, 46b, 46c, 46d sont des bornes de connexion vissée. Les pièces 41a de raccordement électrique du premier ensemble comprennent chacune une barrette conductrice présentant un segment longitudinal plan 68 se prolongeant à l'une de ses extrémités dans un plan parallèle par un épaulement 67 auquel il est relié par l'intermédiaire d'une section de raccordement 68. Les pièces 41b de raccordement électrique du second ensemble comprennent chacune une barrette conductrice présentant un segment longitudinal plan 69 se prolongeant à chacune de ses extrémités dans un plan parallèle par un épaulement 70a, 70b auquel il est relié par l'intermédiaire d'une section de raccordement 71a, 71b. Le segment plan 66, 69 de chacune des pièces 41a, 41b de raccordement électrique porte un contact électrique destiné à établir la continuité électrique entre les segments plans 66, 69 et les contacts 40a, 40b. Dans le mode de réalisation préféré illustré, il s'agit d'un ressort formant pince relié électriquement à la barrette. Le ressort est formé principalement d'une lame élastique 73 à l'extrémité libre de laquelle on retrouve une pièce courbée 74 deux fois qui présente une portion de contact 75 encadrée par deux nervures 76 et destinée à entrer en contact avec l'extrémité d'un connecteur 40a, 40b d'un module enfichable. Comme représenté, la barre de liaison 49 peut prendre la forme d'une barrette conductrice similaire à celle formant une pièce 41b de raccordement électrique du second ensemble. Sur les figures 9 et 10, la barre de liaison est représentée avec une borne de connexion vissée du côté opposé à la borne d'amenée de polarité positive 46d, ainsi qu'avec un contact électrique. Cette borne de connexion et ce contact électrique sont facultatifs. Les pièces conductrices 41c chacune associée à une borne de connexion de câble 46c prennent la forme d'un court segment plan agencé dans le même plan que les épaulements des pièces 41a, 41b de raccordement électrique. Chacune des pièces conductrices 41c est agencée en regard d'une pièce de raccordement électrique 41a du premier ensemble, avec interruption de continuité électrique comme mentionné ci-dessus. Cet agencement est positionné en alternance avec les pièces de raccordement électrique 41a du premier ensemble Les points de connexion Cl pour la première barre d'interconnexion B1 sont constitués par des orifices aménagés dans les épaulements des barrettes conductrices des pièces 41a de raccordement électrique du premier ensemble. Les points de connexion C2 pour la deuxième barre d'interconnexion B2 sont constitués par des orifices aménagés dans les pièces conductrices 41c et dans l'un des épaulements de la barre de liaison 49 (l'autre épaulement portant la borne d'amenée de polarité positive 46d, ici sous la forme d'une borne de connexion vissée). Les barres d'interconnexion Bl, B2 prennent chacune la forme d'un peigne dont les dents sont espacées de manière à pouvoir relier entre elles une pièce sur deux, et configurées pour être introduites dans les orifices formant les points de connexion Cl, C2.25 REVENDICATIONS1. Embase de câblage (62, 72) pour modules enfichables de contrôle et/ou de commande d'appareils (32), comprenant un premier ensemble de pièces de raccordement électrique (41a) à un connecteur (40a) d'un module enfichable, caractérisée en ce qu'elle comporte une borne de distribution de polarité négative (46a) et en ce que chacune des pièces (41a) du premier ensemble comprend un point de connexion (C1) pour une première barre d'interconnexion (B1) couplée à la borne de distribution de polarité négative. 2. Embase selon la revendication 1, dans laquelle la borne de distribution de polarité négative est portée par une pièce du premier ensemble. 3. Embase selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant un second ensemble de pièces de raccordement électrique (41b) à un connecteur (40b) d'un module enfichable, chacune des pièces (41b) du second ensemble comprenant une borne de distribution de polarité positive (46b). 4. Embase selon la revendication 3, dans lequel les pièces du premier et du second ensemble sont associées deux à deux pour former des paires de pièces, chaque paire de pièces étant associée à un module enfichable et constituée d'une pièce du premier ensemble et d'une pièce du second ensemble. 5. Embase selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre une borne de d'amenée de polarité positive (46d) et des bornes de connexion de câble (46c) chacune associée à une pièce conductrice (41c) comprenant un point de connexion (C2) pour une deuxième barre d'interconnexion (B2) couplée à la borne d'amenée de polarité positive (46d). 6. Embase selon la revendication 5, dans laquelle la borne d'amenée de polarité positive (46d) est portée par une barre de liaison (49) comprenant un point de connexion pour la deuxième barre d'interconnexion (B2). 7. Dispositif électronique intelligent comprenant un boîtier (34) comprenant un ou plusieurs modules enfichables (32) de contrôle et/ou de commande d'appareils et une embase (62, 72) selon l'une quelconque des revendications précédentes.