Brevet FR3035750A1 — publié le 20161104

Dispositif de protection d'un réseau électrique Domaine technique de l'invention Le domaine de l'invention est celui des dispositifs ou relais de protection des circuits électriques, et, plus précisément, des dispositifs de protection des réseaux électriques moyenne et haute tension, de type lignes aériennes, câbles ou liaisons aériens, souterrains ou aéro-souterrains, départs transformateur, départs moteur, etc... Etat de la technique Ces dispositifs de protection ont pour particularité de mesurer en permanence des données électriques, telles que les valeurs de courants et tensions, qui sont fournies par des transformateurs de courant et de tension installés sur des conducteurs du réseau électrique. Les données électriques sont prélevées sous format analogique sur une pluralité de transformateurs disposés sur le réseau électrique, transmises au dispositif de protection par l'intermédiaire de câbles basse tension, puis converties en format numérique à l'intérieur de ces dispositifs de protection. Ensuite, les dispositifs de protection utilisent des programmes de calcul pour comparer à un instant donné les données électriques mesurées avec des données électriques de référence propres à un fonctionnement déterminé. En cas de défaillance ou d'anomalie détectée par un dispositif de protection, celui-ci peut donner un ordre d'ouverture ou de fermeture à des interrupteurs ou disjoncteurs de façon à sécuriser le réseau électrique. Il est connu du document FR2936908 un dispositif de protection d'un réseau électrique moyenne ou haute tension. Un tel dispositif de protection est montré dans les figures 1 à 3. Il comporte une partie embase 10 qui est raccordée à des transformateurs 2, 3 de courant et/ou de tension, via des liaisons analogiques, pour mesurer des courants/tensions du réseau électrique, et qui est raccordée à un circuit de déclenchement du réseau électrique permettant de transmettre un ordre de déclenchement à un disjoncteur ou un interrupteur 5, notamment en cas de défaut sur le réseau électrique. Le dispositif de protection comporte aussi une partie active 20 qui réalise une conversion analogique-numérique des mesures de courants/tensions 3035750 2 venant de la partie embase et qui est reliée via une liaison numérique 21 à une unité centrale de traitement du relais de protection, laquelle est en charge de surveiller les courants/tensions mesurés et de renvoyer si besoin un ordre de déclenchement à la partie active. Si la miniaturisation le permet, la partie active peut être intégrée à l'unité 5 centrale de traitement du relais de protection. Dans le but de pouvoir faire des essais fonctionnels du relais de protection, le dispositif comporte également une partie essai 30 qui est susceptible de se raccorder à la partie active à la place de la partie embase, de façon à simuler les mesures de courants/tensions faites sur le réseau électrique. Ainsi, en raccordant des moyens 10 externes d'injection de courant/tension à cette partie essai, il est alors possible de tester le fonctionnement du relais de protection pour simuler des transformateurs de courant et de tension. Ces opérations de connexion/déconnexion doivent bien entendu pouvoir se faire en évitant tout ordre de déclenchement intempestif des interrupteurs/disjoncteurs du réseau électrique ou toute mise en danger des 15 opérateurs, notamment lors de la déconnexion des transformateurs de courant. Pour faire les essais fonctionnels, le dispositif est mis en position test dans laquelle la partie active 20 est déconnectée électriquement de la partie embase 10 et donc des transformateurs de courant et de tension et du circuit de déclenchement. Comme on le voit dans les figures 2 et 3, elle est ensuite retournée de façon à pouvoir 20 d'un côté recevoir la partie essai 30 et de l'autre côté être mécaniquement fixée à la partie embase 10. De la sorte, la partie active 20 continue de recevoir une alimentation électrique venant de la partie embase 10 et peut recevoir une partie essai 30 pour simuler les transformateurs de courant et de tension. Cependant, le retournement de la partie active pour la placer en position test, 25 génère une manipulation qui s'avère peu intuitive pour un opérateur. De plus, la position test ne permet plus à l'opérateur d'accéder au circuit de déclenchement, car la partie active 20 occulte l'accès à la partie embase 10. Or, il est très utile lors des essais fonctionnels de pouvoir continuer à détecter l'apparition d'un ordre de déclenchement et à vérifier la continuité du circuit de déclenchement. 30 Un but de l'invention est donc de remédier aux inconvénients indiqués ci- dessus et de faciliter l'utilisation d'un dispositif de protection durant les phases d'essais fonctionnels. En effet, grâce à l'invention, les manipulations pour passer de la position normale à la position test sont plus faciles d'utilisation et très intuitives pour un opérateur. De plus, l'invention permet de conserver un accès rapide au circuit de déclenchement durant la phase de test du dispositif de protection. Un opérateur pourra 3035750 3 ainsi se connecter à ce circuit de déclenchement grâce à des bornes externes accessibles. Exposé de l'invention 5 Ce but est atteint par un dispositif de protection d'un réseau électrique moyenne ou haute tension, comprenant une partie embase connectée à des moyens de mesures de valeurs représentatives du réseau électrique et connectée à un circuit de déclenchement du réseau électrique, une partie active qui comporte des moyens de conversion analogique-numérique des valeurs représentatives du réseau électrique et 1 0 qui est reliée mécaniquement et électriquement à la partie embase dans une première position dite normale, et une partie essai débrochable qui est reliée mécaniquement et électriquement à la partie active dans une seconde position dite test. Selon l'invention, la partie essai comprend des moyens de connexion mécaniques et électriques à la partie embase de telle sorte que, en position test, des premières bornes externes de la 15 partie essai sont raccordées au circuit de déclenchement au travers de la partie embase. Selon une première caractéristique, les moyens de mesures comportent des transformateurs de courant permettant la mesure de courants électriques du réseau. Selon une autre caractéristique, les moyens de mesures comportent des 20 transformateurs de tension permettant la mesure de tensions électriques du réseau. Les moyens de conversion analogique-numérique de la partie active sont reliés aux moyens de mesures de la partie embase en position normale et à des secondes bornes externes de la partie essai en position test. La partie embase comporte un logement pour recevoir la partie active en 25 position normale et pour recevoir la partie essai en position test. La partie essai comporte une cavité pour recevoir la partie active en position test. Selon un mode de réalisation préféré, les premières et les secondes bornes externes de la partie essai sont situées à côté de la cavité. Dans une variante de l'invention, le dispositif de protection comporte une 30 première partie embase connectée à des transformateurs de courant pour la mesure de courants électriques du réseau et une seconde partie embase distincte connectée à des transformateurs de tension pour la mesure de tensions électriques du réseau. Le dispositif de protection comporte une première partie active et une première partie 3035750 4 essai coopérant avec la première partie embase, ainsi qu'une seconde partie active et une seconde partie essai coopérant avec la seconde partie embase. Brève description des figures 5 D'autres caractéristiques vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : les figures 1, 2 et 3 montrent, de manière simplifiée et avec le schéma associé, un dispositif de protection connu, la figure 1 représentant le dispositif en position normale, la figure 2 en position retournée et la figure 10 3 en position essai, - la figure 4a représente un exemple de dispositif de protection selon l'invention en position normale et la figure 4b donne le schéma associé, - la figure 5a représente le dispositif de la figure 4a lors du retrait de la partie active et la figure 5b donne le schéma associé, 15 - la figure 6a représente le dispositif selon l'invention avec les parties embase, active et essai déconnectées et la figure 6b donne le schéma associé, la figure 7a représente le dispositif selon l'invention en position test et la figure 7b donne le schéma associé, 20 les figures 8a et 8b montrent une variante du dispositif selon l'invention. En référence aux figures 4a et 4b, un dispositif de protection d'un réseau électrique triphasé 1 moyenne ou haute tension comporte une partie embase 40 qui est par exemple montée sur un rail DIN. La partie embase 40 est connectée via un 25 bornier interface 41 à des moyens de mesures de valeurs représentatives du réseau électrique 1, telles que les valeurs de courants et tensions. Dans l'exemple de la figure 4, ces moyens de mesures comprennent des transformateurs de courant 2, 3 qui permettent de mesurer des courants circulant dans des conducteurs du réseau électrique 1. Les moyens de mesure sont reliés au bornier interface 41 via des liaisons 30 analogiques. Les moyens de mesures pourraient bien entendu comporter également des transformateurs de tension pour mesurer des tensions du réseau électrique 1. 3035750 5 La partie embase est aussi reliée à un circuit de déclenchement 8 du réseau électrique via le bornier interface 41. De façon connue, un tel circuit de déclenchement 8 permet de commander un disjoncteur 5 en case de défaillance détectée dans le réseau électrique. Dans le circuit de déclenchement 8, l'ordre de déclenchement du 5 disjoncteur 5 est schématisé symboliquement par un contact de déclenchement 7 qui, lorsqu'il est fermé, permet d'alimenter une bobine de déclenchement du disjoncteur 5 de façon à ouvrir le circuit du disjoncteur. Le dispositif de protection comporte ensuite une partie active 50 qui comprend notamment des moyens de conversion analogique/numérique. Dans une première 10 position dite position normale représentée en figure 4a, la partie active 50 est raccordée mécaniquement et électriquement à la partie embase 40. La partie active 50 vient en effet s'insérer dans un logement 44 de la partie embase 40 de sorte que des broches 42, 45 de la partie embase 40 sont connectées à des broches complémentaires 52, 55 de la partie active 50. La partie active 50 peut donc recevoir 15 les signaux analogiques en provenance des transformateurs de courant 2, 3. Les broches 42, 52 permettent de raccorder les moyens de mesures à la partie active 50 et les broches 45, 55 servent à fermer le circuit de déclenchement 8 via la partie active 50. Cette position normale correspond au fonctionnement habituel du dispositif de 20 protection. Dans cette position, les signaux numériques générés par la partie active 50 à partir des signaux analogiques de mesures peuvent ainsi être transmis à une unité de traitement (non représentée sur les figures) du dispositif de protection qui les analyse pour prendre les éventuelles décisions nécessaires en cas de défaillance, par exemple fermer le contact de déclenchement 7 de façon à ouvrir le disjoncteur 5. 25 Les figures 5a et 5b montrent la partie active 50 lorsqu'elle est déconnectée de la partie embase 40, c'est-à-dire lorsque la partie active 50 n'est plus insérée dans le logement 44. Dans le cas d'une utilisation de transformateurs de courant 2, 3 pour mesurer le courant dans le réseau électrique, il est important de s'assurer que le circuit électrique des transformateurs de courant n'est pas interrompu lors de la déconnexion 30 de la partie active 50, ce qui engendrerait des problèmes de sécurité importants. C'est pourquoi, les broches 42 sont élastiques et se referment automatiquement l'une sur l'autre pour éviter toute ouverture intempestive du circuit des transformateurs de courant durant le retrait de la partie active 50. A noter que, au niveau de la partie active 50, les broches 55 du circuit de 35 déclenchement sont plus courtes que les broches 52 des moyens de mesures, de telle 3035750 6 sorte que, lors du retrait de la partie active 50, le circuit de déclenchement 8 soit d'abord ouvert avant de déconnecter les moyens de mesures. Sinon, l'unité de traitement du dispositif de protection pourrait détecter une défaillance des mesures qui engendrerait l'apparition intempestive d'un défaut provoquant la fermeture du contact 5 de déclenchement 7 et donc l'ouverture du disjoncteur 5. Dans les figures 6a et 7a, le dispositif de protection comporte la partie embase 40, la partie active 50 ainsi qu'une partie essai 60 débrochable. La partie essai 60 est destinée à pouvoir réaliser des essais fonctionnels du dispositif de protection. Elle 10 comporte des bornes externes 66, 67, appelées respectivement premières bornes externes 67 et secondes bornes externes 66, qui sont disponibles pour un opérateur, ainsi qu'une poignée 68 pour la manipuler facilement et une cavité 64 logeant un connecteur 62 pour accueillir la partie active 50. Grâce à la poignée 68, l'utilisation devient très intuitive pour un opérateur, qui, une fois la poignée d'essais en main, 15 comprend immédiatement comment mettre le dispositif de protection en position test. Lorsque le dispositif de protection est dans une seconde position appelée position test, le but est de déconnecter les moyens de mesures des valeurs représentatives du réseau électrique 1 et de les remplacer par des moyens externes de simulation (non représentés sur les figures) raccordés sur les secondes bornes 20 externes 66 de la partie essai 60, de façon à pouvoir faire des essais fonctionnels du dispositif de protection. Dans la position test, la figure 7a montre que la partie essai 60 est fixée mécaniquement à la partie embase 40 en s'insérant dans le logement 44. Des moyens de guidage, tels que rainures, peuvent faciliter cette insertion. La partie essai 60 est 25 également reliée mécaniquement et électriquement à la partie active 50. En effet, la partie active 50 vient s'insérer dans la cavité 64 de la partie essai 60, de façon à ce que les broches 52 de la partie active 50 se raccordent électriquement au connecteur 62. Des moyens de guidage, tels que rainures, peuvent également faciliter cette insertion. 30 Comme indiqué dans les figures 6b et 7b, les broches 42 de la partie embase ne sont pas raccordées en position test. Seules les broches 45 de la partie embase 40, correspondant au circuit de déclenchement 8, sont connectées électriquement à la partie essai 60 de façon à ce que le circuit de déclenchement 8 soit connecté aux premières bornes externes 67 de la partie essai 60. Pour faciliter un accès facile, un 3035750 7 mode réalisation simple est de positionner les premières bornes externes 67, de même que les secondes bornes externes 66, à côté de la cavité 64 les rendant ainsi accessibles à un opérateur en position test, lorsque la partie active 50 est logée dans la cavité 64. Ainsi, à l'aide de ces premières bornes externes 67, un opérateur a 5 avantageusement toujours accès au circuit de déclenchement 8 durant les essais fonctionnels. Comme indiqué précédemment, les moyens de mesures des valeurs de courants et tensions du réseau électrique 1 peuvent comporter des transformateurs de 10 courant et/ou des transformateurs de tension. Dans l'exemple des figures 4 à 7, ne sont représentés que des transformateurs de courant pour simplifier les figures. Mais on aurait pu envisager de façon équivalente une même partie embase 40 pouvant se raccorder via un seul bornier interface 41 à des transformateurs de courant ainsi qu'à des transformateurs de tension. 15 Selon un autre mode de réalisation alternatif schématisé dans les figures 8a et 8b, le dispositif de protection comporte une première partie embase 40' raccordée à des transformateurs de courant 2 via un bornier interface 41' pour mesurer des courants dans le réseau électrique et une seconde partie embase 40" distincte raccordée à des transformateurs de tension 4 via un bornier interface 41" pour 20 mesurer des tensions dans le réseau électrique. Cette séparation en deux parties embase distinctes 40', 40" permet une plus grande modularité et une plus grande souplesse d'utilisation, car permet d'avoir des dispositifs de protection ne mesurant que le courant, d'autres que la tension et d'autres les deux. Le dispositif de protection selon les figures 8a et 8b comporte donc une 25 première partie active 50' coopérant avec la première partie embase 40' et une seconde partie active 50" distincte coopérant avec la seconde partie embase 40". De façon similaire, un tel dispositif de protection comporte une première partie essai coopérant avec la première partie embase 40' et une seconde partie essai coopérant avec la seconde partie embase 40", non représentées sur les figures. Le circuit de 30 déclenchement d'un tel dispositif de protection est formé par la mise en série d'un premier circuit 8', correspondant à la première partie embase 40', avec un second circuit 8", correspondant à la seconde partie embase 40". 3035750 8 La figure 8a montre le dispositif de protection en position normale avec les partie embases et actives connectées entre elles, alors que la figure 8b montrent les partie embases et actives déconnectées. REVENDICATIONS1. Dispositif de protection d'un réseau électrique moyenne ou haute tension, comprenant : - une partie embase (40) connectée à des moyens de mesures (2, 3) de valeurs représentatives du réseau électrique et connectée à un circuit de déclenchement (8) du réseau électrique, - une partie active (50) qui comporte des moyens de conversion analogique- numérique des valeurs représentatives du réseau électrique et qui est reliée mécaniquement et électriquement à la partie embase (40) dans une première position dite normale, - une partie essai (60) débrochable qui est reliée mécaniquement et électriquement à la partie active (50) dans une seconde position dite test, caractérisé en ce que la partie essai (60) comprend des moyens de connexion mécaniques et électriques à la partie embase (40) de telle sorte que, en position test, des premières bornes externes (67) de la partie essai (60) sont raccordées au circuit de déclenchement (8) au travers de la partie embase (40). 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesures comportent des transformateurs de courant (2, 3) permettant la mesure de courants électriques du réseau. 3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de mesures comportent des transformateurs de tension (4) permettant la mesure de tensions électriques du réseau. 4. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de conversion analogique-numérique de la partie active (50) sont reliés aux moyens de mesures de la partie embase (40) en position normale et à des secondes bornes externes (66) de la partie essai (60) en position test. 5. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie embase (40) comporte un logement (44) pour recevoir la partie active (50) en position normale et pour recevoir la partie essai (60) en position test. 6. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie essai (60) comporte une cavité (64) pour recevoir la partie active (50) en position test. 3035750 10 7. Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premières et les secondes bornes externes (67, 66) de la partie essai (60) sont situées à côté de la cavité (64). 8. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 5 comporte une première partie embase (40') connectée à des transformateurs de courant pour la mesure de courants électriques du réseau et une seconde partie embase (40") distincte connectée à des transformateurs de tension pour la mesure de tensions électriques du réseau. 9. Dispositif de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il 10 comporte une première partie active (50') et une première partie essai coopérant avec la première partie embase (40'), ainsi qu'une seconde partie active (50") et une seconde partie essai coopérant avec la seconde partie embase (40").