Brevet FR3018963A1 — publié le 20150925

EQUIPEMENT DE TELEPROTECTION D'UN RESEAU DE TRANSPORT D'ELECTRICITÉ DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la sécurité des réseaux électriques monophasés ou triphasés et concerne plus spécifiquement un équipement de téléprotection d'un dispositif de sécurité d'un réseau de transport d'électricité comportant au moins une entrée de commande susceptible de supporter une pluralité de tensions d'alimentation distinctes, et relié à au moins un module de protection destiné à délivrer un signal de déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou d'équipements électriques dudit réseau, le niveau dudit signal dépendant de la tensions d'alimentation appliqué à ladite entrée de commande. L'invention concerne également un procédé 20 de configuration d'un seuil de déclenchement De circuits d'entrée de commande de téléprotection reliés à un module de protection de lignes et/ou d'équipements électriques dudit réseau de transport d'électricité, notamment, pour protéger lesdites lignes 25 et/ou lesdits équipements électriques un défaut survenant dans le réseau électrique. L'invention concerne en outre dispositif de sécurité d'un réseau de transport d'électricité comportant un tel module de téléprotection. 30 L'invention concerne enfin un programme d'ordinateur enregistré sur un support d'enregistrement, comportant des instructions pour mettre en oeuvre, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur, les étapes du procédé selon l'invention. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les équipements de téléprotection sont utilisés sans les réseaux de transport et de distribution d'électricité pour transmettre des informations entre les stations ou les sous-stations de ces réseaux afin d'établir un dialogue entre les dispositifs de protection de distance. Ces équipements sont essentiels dans les schémas de protection, comme les verrouillages, les accélérations de stade et les télédéclenchements. Les performances principales requises pour un équipement de téléprotection sont : - Un temps de transfert rapide (de l'ordre de quelques millisecondes); - Une grande fiabilité en présence de bruit - Une grande sécurité en présence de bruit; - Une disponibilité totale. La figure 1 illustre schématiquement une ligne de haute tension 1 équipée de dispositifs de protection de distance. Ces dispositifs comporte un élément de coupure 2 commandé par un équipement de protection 4 relié à un circuit de mesure 6 qui lui fournit des mesures de courant et/ou de tension sur la ligne. L'équipement de protection 4 fournit, sous forme de commandes tout ou rien, le résultat de son traitement des mesures de courant et/ou de tension à un équipement de téleprotection 8 qui les transmet, via une interface de communication 10, aux stations ou sous-stations voisines du réseau de transport et de distribution d'électricité. Dans un schéma classique, les signaux échangés entre les équipements de téléprotection et les équipements protections sont réalisées sous forme de commandes logiques. Dans ce schéma, on appelle Entrées (E) les commandes entrant sur l'équipement de téléprotection 8 en provenance de l'équipement de protection 4, et Sorties (S) les commandes dans l'autre sens. Pour assurer la disponibilité de l'électricité chez les clients, les équipements de protection 4 et téléprotection 8 sont alimentés en courant continu par des batteries. La tension d'alimentation peut être comprise entre 24 Volts et 300 Volts avec des valeurs nominales préférentielles de 48 Volts, 60 Volts, 127 Volts et 220 Volts. Les entrées/sorties E/S des commandes logiques utilisent ces tensions d'alimentation comme polarisation. En particulier, les entrées commutent par application directe de la tension d'alimentation à leurs bornes. Les entrées connectées reçoivent donc soit une tension nulle (état inactif), soit la tension d'alimentation (état actif). Les Sorties sont en général réalisées par la fermeture ou l'ouverture d'un contact de relais. Les entrées de commandes de téléprotection sont généralement constituées d'un circuit permettant le choix d'un seuil de déclenchement en fonction de la tension d'alimentation des équipements de protection 4 et téléprotection 8. Ce circuit est suivi d'un étage à optocoupleurs "tout ou rien" permettant l'isolement de l'entrée avec l'électronique interne desdits équipements de protection 4 et téléprotection 8. Dans les dispositifs de l'art antérieur, le choix des seuils de déclenchement est réalisé à l'aide de diodes Zener qui sont commutées dans le circuit avec des cavaliers en fonction de la tension d'alimentation des équipements de protection 4 et téléprotection 8. Pour une entrée de commande donnée, le choix de la tension, s'il existe, est souvent limité aux valeurs 24 Volts, 48 Volts, 60 Volts, 125 Volts et 250 Volts. Un problème technique de l'art antérieur décrit ci-dessus provient du fait que le réglage manuel comporte des risques d'erreurs qui peuvent entraîner, soit un non fonctionnement de l'entrée si la valeur de seuil choisie est plus haute que la tension d'alimentation, soit une destruction des composants des équipements de téléprotection si la valeur de seuil choisie est trop basse par rapport à la tension d'alimentation. Par ailleurs, la plupart des clients du réseau de distribution de l'électricité souhaitent avoir des seuils de déclenchement réglables de plus en plus personnalisés et précis afin de pouvoir s'adapter non seulement à la tension d'alimentation des équipements de protection 4 et téléprotection 8, mais également aux conditions environnementales, en particulier aux perturbations électromagnétiques. Le réglage manuel ne permet pas de répondre efficacement à cette demande. Un but de l'invention est de fournir des équipements de protection 4 et téléprotection 8 ayant des entrées de commande capables de commuter avec une large plage de tensions continues sans aucun réglage manuel et avec un minimum de réglage lors de la mise en service. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but est atteint au moyen d'un équipement de téléprotection d'un dispositif de sécurité d'un réseau de transport d'électricité comportant au moins une entrée de commande susceptible de supporter une pluralité de tensions d'alimentation distinctes, ledit équipement de téléprotection étant relié à au moins un module de protection destiné à délivrer un signal de déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou d'équipements électriques dudit réseau, le niveau dudit signal dépendant de la tensions d'alimentation appliqué à ladite entrée de commande. Selon l'invention, l'entrée de commande de l'équipement de téléprotection comporte un circuit de sélection d'un seuil du signal de déclenchement indépendamment de la tension d'alimentation appliquée à l'entrée de commande. En rendant le seuil de déclenchement indépendant de la tension d'alimentation de l'équipement de téléprotection, il devient possible d'ajuster ce seuil finement pour tenir compte des rayonnements électromagnétiques ambiants tout en éliminant le risque de destruction du circuit en cas d'erreur de configuration. Dans un mode de réalisation particulier, le circuit de sélection comporte un étage de filtrage du signal appliqué à l'entrée de commande, un étage de redressement dudit signal, un étage de mise en forme du signal redressé, un optocoupleur linéaire asservi alimenté par un circuit régulateur de tension fonctionnant à une tension inférieure à la plus basse des tensions d'alimentation possibles de l'entrée de commande, la sortie dudit optocoupleur étant reliée à un bloc de conversion analogique/numérique (CAN) du signal redressé dont la sortie est reliée à un microprocesseur programmé pour générer automatiquement une valeur numérique représentant ledit seuil de déclenchement. L'équipement de téléprotection selon l'invention est configurable via une IHM (interface Homme-Machine) implémentée, par exemple, sur un ordinateur portable, sur une tablette, ou encore sur un Smartphone. Selon une autre caractéristique de l'invention, le seuil de déclenchement généré par le microprocesseur peut être utilisé pour une activation ou une désactivation d'une variable logique d'entrée au cours du fonctionnement normal d'un équipement du réseau de transport d'électricité, peut être affiché sur un écran de l'IHM pour permettre une aide à la mise en service et à la maintenance d'une ligne ou d'un équipement électrique du réseau, et/ou enregistré de façon permanente ou suite à un événement particulier survenu dans sur le réseau. L'invention permet ainsi : - une accélération de la procédure de mise en service, - une configuration via l'IHM du seuil de déclenchement des circuits de protection des lignes électriques et/ou des équipements du réseau ainsi que d'autres paramètres de la téléprotection (tels que par exemple le nombre de commandes, la durée des filtres sur les entrées de commandes, les temporisations et délais avant/après traitement des commandes, ...) sans aucune intervention physique dans l'équipement, une lecture directe de la valeur de la tension à l'entrée sur une interface graphique supprimant ainsi le besoin d'appareils de mesures, et, - une minimisation du risque d'erreur de configuration grâce à l'IHM. En effet, on peut par exemple prévoir un test à la mise en service avec lecture par IHM de la tension et vérification des seuils. On évite ainsi la destruction des circuits électroniques des équipements de protection et de téléprotection en cas d'erreur de configuration. Le procédé de configuration d'un seuil de déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou 25 d'équipements électriques dudit réseau de transport d'électricité comporte les étapes suivantes: - filtrer et redresser le signal appliqué à l'entrée de commande, - appliquer au signal redressé une mise en 30 forme de manière à ramener son amplitude à une échelle compatible avec l'entrée d'un optocoupleur linéaire asservi, - effectuer une conversion analogique/numérique du signal mis en forme, - fournir les données résultant de la conversion analogique/numérique à un microprocesseur programmé pour générer automatiquement une valeur numérique représentant un seuil de déclenchement adaptée à la tension d'alimentation appliquée à l'entrée de commande. Le procédé selon l'invention est mise en oeuvre au moyen d'un dispositif de sécurité d'un réseau de transport d'électricité comportant au moins un module de téléprotection selon l'invention. Ce dispositif offre la possibilité d'enregistrer l'évolution de la tension d'entrée, sur un événement par exemple, permettant ainsi d'analyser les problèmes à posteriori et de modifier éventuellement les seuils. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1, décrite précédemment, représente schématiquement une ligne haute tension de l'art antérieur dans un réseau de transport et de distribution d'électricité, - la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'une entrée de commande d'un équipement de téléprotection selon l'invention - la figure 3 représente une tension appliquée sur une des entrées équipement de téléprotection 20 après redressement ; - la figure 4 est un signal de sortie du dispositif de téleprotection selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un équipement de téléprotection 20 peut comporter N entrées de commande distinctes. A titre d'exemple, sur la figure 2 sont représentées schématiquement une pluralité d'entrées 22, 24, 26 montées en parallèle. Pour plus de clarté, seule l'entrée 22 est représentée en détail. Celle-ci comporte un circuit de sélection comprenant un étage de filtrage 30 du signal appliqué à l'entrée de commande, un étage de redressement 32 dudit signal servant à s'affranchir de la polarité de la tension d'alimentation, un étage de mise en forme 34 du signal redressé, un optocoupleur linéaire 36 alimenté par un circuit régulateur de tension 38 fonctionnant à une tension inférieure à la plus basse des tensions d'alimentation possibles de l'entrée de commande 22. La sortie de l'optocoupleur 36 est reliée à un convertisseur analogique numérique (CAN) 38 destiné à effectuer une conversion analogique/numérique du signal redressé. La sortie du CAN 38 est reliée à un microprocesseur 40. Ce dernier est relié à un ordinateur 42 via une interface de communication 44. Notons que la connexion entre le microprocesseur 40 et l'ordinateur 42 peut être filaire ou sans fil, sans sortir du cadre de l'invention. Une application IHM installée dans l'ordinateur 42 permet de configurer à distance les paramètres de l'équipement de téléprotection, de les modifier, et de les visualiser sans nécessiter l'intervention physique d'un technicien. La figure 3 est une courbe illustrant la tension appliquée sur une des entrées de l'équipement de téléprotection 20 après redressement par l'étage de filtrage 30 et l'étage de redressement 32. Dans cet exemple, la valeur nominale de cette tension est 125V. Cette tension est ensuite appliquée à l'entrée de l'étage de mise en forme 34 dont la sortie, illustrée par la figure 4, délivre un signal redressé de valeur nominal 10V à l'optocoupleur 36 qui est reliée au convertisseur analogique numérique (CAN) 38. Ce dernier délivre un signal numérique de commande S susceptible de prendre les valeurs 0 ou 1, en fonction de deux seuils de déclenchement Si et S2, indépendamment de la valeur de la tension d'alimentation appliquée à l'entrée de commande 22.25 REVENDICATIONS1. Equipement de téléprotection (8) d'un dispositif de sécurité d'un réseau de transport d'électricité comportant au moins une entrée de commande (22, 24, 26) susceptible de supporter une pluralité de tensions d'alimentation distinctes, l'équipement de téléprotection (8) étant relié à au moins un module de protection (4) destiné à délivrer un signal de déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou d'équipements électriques dudit réseau, le niveau dudit signal de déclenchement dépendant de la tensions d'alimentation appliqué à ladite entrée de commande (22, 24, 26), caractérisé en ce que ladite entrée de commande (22, 24, 26) comporte un circuit de sélection d'un seuil du signal de déclenchement des circuits de protection des lignes électriques et/ou des équipements dudit réseau indépendamment de la tension d'alimentation appliquée à l'entrée de commande. 2. Equipement de téléprotection selon la revendication 1 dans lequel ledit circuit de sélection comporte un étage de filtrage (30) du signal appliqué à l'entrée de commande, un étage de redressement (32) dudit signal, un étage de mise en forme (34) du signal redressé, un optocoupleur linéaire asservi (36) alimenté par un circuit régulateur de tension _(38) fonctionnant à une tension inférieure à la plus basse des tensions d'alimentation possibles de l'entrée de commande (22, 24, 26), et dans lequel la sortie dudit optocoupleur est reliée à un bloc CAN (40) deconversion analogique/numérique du signal redressé dont la sortie est reliée à un microprocesseur (42) programmé pour générer automatiquement une valeur numérique représentant ledit seuil de déclenchement. 3 Equipement de téléprotection selon la revendication 2 dans lequel les circuits de protection sont configurables via une interface homme-machine (IHM). 4. Equipement de téléprotection selon la revendication 3 comportant au moins un ordinateur portable, une tablette, ou un Smartphone configuré pour mettre en oeuvre ladite IHM. 5. Equipement de téléprotection selon la revendication 1 dans lequel les circuits de protection sont configurés pour utiliser ledit seuil de déclenchement pour une activation ou une désactivation d'une variable logique d'entrée au cours du fonctionnement normal d'un équipement du réseau de transport d'électricité, et/ou affichée sur un écran de l'IHM (11) pour permettre une aide à la mise en service et à la maintenance d'une ligne ou d'un équipement électrique du réseau, et/ou enregistrée de façon permanente ou suite à un événement particulier survenu dans le réseau. 6. Procédé de configuration d'un seuil de 30 déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou d'équipements électriques d'un réseau de transportd'électricité comportant au moins un module de téléprotection (8) muni d'au moins une entrée de commande (22, 24, 26) susceptible de supporter une pluralité de tensions d'alimentation distinctes, ledit 5 module de téléprotection (8) étant relié à au moins un module de protection (4) destiné à délivrer un signal de déclenchement desdits circuits de protection, le niveau dudit signal de déclenchement dépendant de la tensions d'alimentation appliqué à ladite entrée de 10 commande (22, 24, 26), procédé comportant les étapes suivantes: - filtrer et redresser le signal appliqué à l'entrée de commande, - appliquer au signal redressé une mise en 15 forme de manière à ramener son amplitude à une échelle compatible avec l'entrée d'un optocoupleur linéaire asservi, effectuer une conversion analogique/numérique du signal mis en forme, 20 - fournir les données résultant de la conversion analogique/numérique à un microprocesseur programmé pour générer automatiquement une valeur numérique représentant un seuil de déclenchement adaptée à la tension d'alimentation appliqué à l'entrée 25 de commande. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel, le seuil de déclenchement généré par le microprocesseur est utilisé pour activer ou désactiver une variable logique d'entrée au cours du 30 fonctionnement normal d'un équipement du réseau de transport d'électricité.8. Procédé selon la revendication 6 comportant en outre une étape consistant à afficher le seuil de déclenchement généré par le microprocesseur sur un écran pour permettre une aide à la mise en service et à la maintenance d'une ligne ou d'un équipement électrique du réseau. 9. Procédé selon la revendication 6 dans 10 lequel, le seuil de déclenchement généré par le microprocesseur est enregistré de façon permanente ou suite à un événement particulier. 10. Dispositif de sécurité d'un réseau de 15 transport d'électricité comportant au moins un module de téléprotection (8) muni d'au moins une entrée de commande (22, 24, 26) susceptible de supporter une pluralité de tensions d'alimentation distinctes, et au moins un module de protection (4) destiné à délivrer un 20 signal de déclenchement de circuits de protection de lignes et/ou d'équipements électriques dudit réseau, le niveau dudit signal de déclenchement dépendant de la tensions d'alimentation appliqué à ladite entrée de commande, dispositif caractérisé en ce que l'entrée de 25 commande du module de téléprotection comporte au moins un circuit de sélection d'un seuil du signal de déclenchement des circuits de protection des lignes électriques et/ou des équipements dudit réseau indépendamment de la tension d'alimentation appliquée à 30 l'entrée de commande.11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit circuit de sélection comporte un étage de filtrage (30) du signal appliqué à l'entrée de commande, un étage de redressement (32) dudit signal, un étage de mise en forme (34) du signal redressé, un optocoupleur linéaire asservi (36) alimenté par un circuit régulateur de tension (38) fonctionnant à une tension inférieure à la plus basse des tensions d'alimentation possibles de l'entrée de commande, et en ce que la sortie dudit optocoupleur (36) est reliée à un bloc (40) de conversion analogique/numérique du signal redressé dont la sortie est reliée à un microprocesseur (42) programmé pour générer automatiquement une valeur numérique représentant ledit seuil de déclenchement. 12. Dispositif selon la revendication 11 comportant en outre une interface homme-machine (IHM). 13. Dispositif selon la revendication 12 comportant au moins un ordinateur, une tablette, ou un Smartphone configuré pour mettre en oeuvre ladite interface homme-machine. 14. Programme d'ordinateur enregistré sur un support d'enregistrement, comportant des instructions pour mettre en oeuvre, lorsqu'il est exécuté par un ordinateur, les étapes du procédé selon l'une des revendications 6 à 9.30