CIRCUIT BREAKING RELAYS, ESPECIALLY WITH "PEAK PERIOD DISCONNECTION"

Abstract: The relay operates in an electrical installation having a permanently supplied priority circuit (12) and a switched (36,38,40) non-priority circuit (14,16,18) the relay comprising a detector (20) monitoring the total load current and a circuit (22) processing the signal emitted by the detector. Diode displays indicate upper (PN) and lower (PR) current thresholds, and an operational amplifier circuit (A05-7) emits a load shedding signal when the current passes the higher threshold. after which a timer (C9,C10,R26) maintains the trip signal for a pre-determined interval. A timed tariff relay (60,62) operates a switch (50) to select the threshold appropriate to the tariff mode.

Description: RELAIS DE DELESTAGE NOTAMMENT A EFFACEMENT JOURS DE POINTE L'invention est relative à un relais de délestage pour une installation de distribution d'énergie électrique ayant un circuit prioritaire à alimentation permanente, et un circuit non prioritaire, doté d'un interrupteur pour interrompre temporairement l'alimentation, ledit relais comprenant un capteur du courant total absorbé par l'installation et un dispositif de traitement du signal émis par le capteur ayant un premier dispositif d'affichage d'un premier seuil d'interruption, un dispositif pour -émettre un signal d'ouverture dudit interrupteur, lorsque le signal dépasse ledit seuil, et un circuit temporisateur maintenant ledit signal d'ouverture pendant une durée prédéterminée. Un relais de délestage du genre mentionné évite le déclenchement intempestif du disjoncteur de branchement lorsque la puissance absorbée dépasse le premier seuili, correspondant à la puissance souscrite par le contrat d'abonnement. Les circuits non prioritaires, par exemple d'alimentation d'un chauffe-eau ou d'un convecteur, sont déconnectés temporairement pour maintenir la puissance en-dessous du seuil d'interruption. Le relais de délestage comporte un circuit de temporisation au déclenchement et un circuit de temporisation au réenclenchement généralement constitué par des condensateurs et des résistances. Les relais conventionnels de délestage ne conviennent pas aux installa- tionsmodernes équipées d'un relais dépassement jours de pointe. Un tel relais d'effacement permet de bénéficier d'un tarif spé cial pendant la plus grande partie de l'année, la consommation pendant certains jours de pointe étant par contre facturée à un tarif multiple. Le relais d'effacement jours de pointe est télé commandé par le distributeur pour déconnecter automatiquement les appareils gros consommateurs, tels que les appareils de chauffage électrique et les chauffe-eau. En période d'efface ment jours de pointe le relais de délestage est inopérant et la présente invention a pour but de concilier le délestage en période normale et celui réalisé pendant les jours de pointe. Le relais de délestage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte de plus - un deuxième dispositif d'affichage d'un deuxième seuil d'une valeur inférieure audit premier seuil, - un commutateur pour sélectionner le premier ou le. deuxième seuil appliqué audit dispositif d'émission du signal d'ouverture, - un relais d'effacement jours de pointe, télécommandé par le distributeur d'électricité et commandant ledit commutateur pour sélectionner le premier seuil en période normale d'alimentation et le deuxième seuil pendant les périodes de commande du relais d'effacement jours de pointe. Le relais d'effacement jours de pointe ne commande plus une déconnexion brutale des appareils non prioritaires, mais il abaisse le seuil de délestage de manière à limiter la consommation à une valeur prédéterminée pendant les périodes de tarification coflteuses. En période normale, le relais de délestage- fonctionne pour éviter tout dépassement de la puissance souscrite par déconnexion des circuits non prioritaires de la manière usuelle. L'installation est avantageusement subdivisée en plusieurs circuits non prioritaires dont 3.e relais de délestage commande l'interruption de l'alimentation par étapes successives pour maintenir le maximum d'appareils alimentés. L'ordre de délestage de ces cir cuits peut être inversé à l'aide d'un sélecteur éventuellement télécommandé. Le relais de délestage comporte un dispositif de signalisation permettant à l'utilisateur de connaître à chaque instant l'état de l'installation, notamment la période de préavis et la valeur du seuil de délestage utilisée. La signalisation est avantageusement réalisée par une diode luminescente bicolore, chaque couleur correspondant à l'un des seuils du relais. Un circuit oscillant permet une signalisation additionnelle par clignotement de la diode, notamment pour l'indication du préavis de délestage. La signalisation peut bien entendu être colaplétée ou remplacée par une signalisation sonore, laquelle peut être limitée à la période de préavis. Le relais de délestage comporte, selon un développement important de l'invention, un bouton de marche forcée permettant l'alimentation normale de l'installation pendant les jours de pointe. Le bouton de marche forcée commande une bascule bistable sélectionnant le seuil dé délestage de puissance élevée, cette sélection étant signalée par un clignotement de la diode luminescente. Le fonctionnement en marche forcée est automatiquement annulé en fin de période d'effacement, ce qui évite un fonctionnement en marche forcée lors d'une nouvelle période d'effacement à l'insu de l'abonné. La puissance absorbée par l'installation est mesurée par un capteur de courant, qui délivre un signal redressé à un condensateur relié à une entrée d'un amplificateur opérationnel, dont l'autre entrée est polarisée à une tension fixe prédéterminée. Le condensateur assure une temporisation, l'amplificateur opérationnel basculant lorsque la tension de charge du condensateur atteint la tension fixe de polarisation. Le même Y condensateur détermine la temporisation au réenclenchement du circuit non prioritaire en prévoyant une contreréaction de charge du condensateur par le signal de déclenchement. Une diode luminescente est insérée en série dans le circuit d'alimentation du relais de déclenchement pour signaler l'excitation de ce relais et limiter la consommation d'énergie de ce circuit de déclenchement. D'autres avantages et caractéristiqués ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente le schéma électrique de la partie délestage du relais de délestage selon l'invention; - la figure 2 représente le schéma électrique de la partie effacement jours de pointe du relais de délestage selon l'invention. Sur les figures, un relais de délestage d'une installation monophasée, dont seule la phase 10 est resprésentée, alimente un circuit prioritaire 12 et trois circuits non prioritaires 14, 16, 18. Le relais de délestage est placé juste après le disjoncteur de branchement de l'installation (non représenté) et il est traversé par le courant total absorbé. Le courant absorbé parcourant le conducteur 10 est mesuré par un capteur 20, notamment un transformateur de courant, qui délivre un signal à un bloc de traitement, désigné par le repère général 22. Trois sorties 24, 26, 28 du bloc de traitement 22 sont reliées respectivement à des bobines 30, 32, 34 de commande d'interrupteurs 36, 38, 40 placés en amont des départs non prioritaires 14, 16, 18. Une alimentation des bobines 30, 32, 34 provoque respectivement l'ouverture des interrupteurs 36, 38, 40 et l'interruption de l'alimentation des circuits non prioritaires associés 14, 16, 18. Le bloc de traitement 22 est alimenté par un bloc d'alimentation 42 relié au conducteur 10 par un transformateur 44. Le bloc d'alimentation 42 comprend un pont redresseur 46 et un circuit stabilisateur de tension comprenant un transistor T5 piloté par une diode Zener Z1. La tension stabilisée VCC alimente l'électronique du relais de délestage et un pont diviseur 48 fournit une tension fixe de polarisation à trois amplificateurs opérationnels A05, A06, A07 du bloc 22. Le bloc de traitement 22 comporte un diviseur de tension, constitué par une résistance fixe R23, connectée en série de deux résistances ajustables par plots appelées ci-dessous potentiomètres PR et PN connectés électriquement en parallèle à un commutateur 50. Le commutateur 50 met sélectivement en circuit le potentiomètre PN et le potentiomètre PR dont les valeurs respectives sont réglables. La sortie du diviseur de tension est appliquée à trois circuits de délestage 52, 54, 56 respectivement associés aux sorties 24, 26, 28. Ces trois circuits de délestage 52, 54, 56 sont identiques à l'exception de la valeur d'une résistance fixant la valeur de temporisation et seul l'un 52 d'entre eux est décrit ci-après. Le circuit de délestage 52 comprend une diode D8 de redressement du signal délivré par le capteur 20, qui est appliqué à l'une des entrées de l'amplificateur opérationnel A05 par l'intermédiaire d'un circuit de temporisation constitué par une capacité C9 et une résistance R24. L'autre entrée de l'amplificateur opérationnel A05 est polarisée â la tension fixe délivrée par le bloc d'alimentation 42. La sortie de l'amplificateur opérationnel A05 est reliée par l'intermédiaire d'une diode luminescente 58 à la bobine 30. Un circuit de réaction relié à la sortie de la diode électroluminescente 58 comprend un condensateur C10 et une résistance R25 connectés en série et reliés à la première entrée de l'amplificateur opérationnel A05. En parallèle au condensateur C9 est connectée une résistance de décharge R26. Le bloc de traitement 22 comporte d'autres éléments, notamment une diode Zener Z2 d'écrêtage du signal délivré par le capteur 20 ainsi qu'une diode D9 reliée au circuit de réaction pour supprimer les pointes de tension négatives. Le circuit de la figure 1 fonctionne de la manière suivante Le signal émis par le diviseur de tension R23, PR, PN, est proportionnel au courant parcourant le conducteur de phase 10et mesuré par le capteur 20. Ce signal redressé par la diode D8 charge progressivement le condensateur C9 et dès que la tension de charge dépasse la tension fixe de polarisation V- l'amplificateur opérationnel A05 bascule. Le signal délivré par l'amplificateur opérationnel A05 alimente par l'intermédiaire de la diode électroluminescente 58, qui s'allume, la bobine 30, qui ouvre l'interrupteur 36 et interrompt l'alimentation du circuit non prioritaire 14. Le condensateur C10 se charge lentement à travers les résistances R25 et R 26 et le courant de charge fait apparaitre une différence de potentiel aux bornes de la résistance R 26 qui complète la charge du condensateur C9, à demi chargé par le signal du capteur 20. En fin de charge du condensateur C10 la différence de potentiel aux bornes de la résistance R26 disparait et si le signal délivré par le capteur 20 a diminué par l'interruption de l'alimentation du circuit non prioritaires 14, le potentiel de l'entrée positive de l'amplificateur A05 s'abaisse et devient inférieur à l'entrée négative, ce qui provoque le reblocage de l'amplificateur A05. Le condensateur C10 se décharge rapidement par l'intermédiaire de la bobine 30 et la diode D9 et finalement l'interrupteur 36 se referme pour alimenter à nouveau le circuit non prioritaire 14. En cas de nouvelle surcharge on repart pour un nouveau cycle avec une temporisation sensiblement identique, le condensateur de temporisation ayant été entièrement déchargé. Les circuits de délestage 54, 56 fonctionnent de la même manière, seule la valeur de la résistance de charge du condensateur étant différente pour obtenir des temporisations différentes, en l'occurrence un délestage échelonné évitant la coupure de l'ensemble des circuits non prioritaires lorsque le délestage de l' un ou de deux est suffisant pour ramener la puissance absorbée à une valeur inférieure au seuil sélectionné. L'ordre d'interruption de l'alimentation des circuits non prioritaires 14, 16 peut être inversé en connectant une résistance shunt R26 en parallèle de la résistance de charge R24 de l'un 52 ou de l'autre 54 des circuits de délestage par l'intermédiaire d'un sélecteur<B>70.</B> Dans la position des contacts du sélecteur 70, représentée à la figure 1, la résistance de charge du circuit de délestage 54 est constituée par les deux résistances R24 et R26 en parallèle, dont la résistance résultante est inférieure à la résistance R24 du circuit de délestage 52. Le circuit non prioritaire 16 est ainsi délesté en premier. En inversant le sélecteur 70 on connecte la résistance shunt R26 en parallèle de la résistance R24 du circuit de délestage 52 et le circuit non prioritaire 14 est délesté en premier. Le sélecteur 70 comporte une bobine de commande 72, qui peut être alimentée d'une manière quelconque, par exemple par une télécommande, non représentée. L'ordre de priorité peut e âtre inversé alternativement pour maintenir notamment un chauffage minimal ou être piloté par un programmateur notamment horaire. En fonctionnement normal, le commutateur 50 met en circuit le potentiomètre PN qui est réglé pour sélectionner un seuil correspondant au calibre du disjoncteur de branchement. Dans la position inverse du commutateur 50 on sélectionne un seuil de délestage différent déterminé par le potentiomètre PR. L'utilité de ce deuxième seuil de délestage ressortira de la description suivante en référence à la fig. 2. Le bloc effacement jours de pointe du relais de délestage est alimenté par le bloc d'alimentation 42 et est piloté par un relais d'effacement jours de pointe, télécommandé par le distributeur, ce relais étant schématiquement représenté par un contact 60 de préavis et un contact 62 de commande de délestage. Sur la fig. 2 on reconnaît le commutateur 50 de sélection des potentiomètres PR, PN, ce commutateur 50 étant actionné par une bobine 64. Le circuit d'alimentation de la bobine 64 comprend, connectés en série, un transistor T3 et une diode luminescente D4, ce circuit étant shunté par un circuit connecté en parallèle comprenant en série un transistor T2 et une diode électro luminescente D5. Les diodes D4 et D5 peuvent être une diode bicolore, en l'occurrence une diode rouge D4 et une diode verte D5. A la sortie des diodes D4, D5 est connecté un amplificateur opérationnel A04 agencé en oscillateur. L'entrée de l'oscillateur A04 est reliée par l'intermédiaire d'une diode D2 au contact de préavis 60.'En fonctionnement normal le transistor T2 est saturé et la bobine 64 est shuntée par 7.e circuit parallèle, la diode D5 étant allumée et la diode D4 éteinte. Le commutateur 50 est en position normale correspondant à la puissance nominale PN. Lors d'une fermeture du contact préavis 60 l'amplificateur opérationnel A04 fonctionne et applique à la sortie un signal pulsé faisant clignoter la diode verte D5. En position ouverte du contact préavis 60 la diode verte D5 est allumée signalant la position PN du commutateur 50. Le contact 62 d'effacement jours de pointe est relié par l'intermédiaire d'une diode D7 à la bobine 64 et à la base du transistor T2 de telle manière qu'une fermeture du contact 62 bloque le transistor T2 avec extinction de la diode verte D5 et sature le transistor T3 pour alimenter la bobine 64 et la diode rouge D4. Le commutateur 50 pivote vers la position PR signalée par l'allumage de la diode rouge D4. La signalisation lumineuse par diodes électroluminescentes D4, D5, est complétée par une signalisation sonore, notamment de la période de préavis, caractérisée par la fermeture du contact de préavis 60. Le contact 60 est relié à l'entrée d'un amplificateur opérationnel A03 monté en oscillateur dont la sortie alimente par l'intermédiaire d'un transistor T4 un haut-parleur 66. Le transistor T4 est piloté par l'oscillateur constitué par l'amplificateur opérationnel A04, de telle manière qu'en position de fermeture du contact 60 le transistor T4 recoive sur son émetteur le signal pulsé émis par l'oscillateur formé par l'amplificateur opérationnel A03 et sur sa base le signal de l'oscillateur formé par l'amplificateur opérationnel A04. Les fréquences d'oscillation de ces amplificateurs sont différentes et il est facile de voir que le transistor T4 réalise une fonction logique ET alimentant le haut-parleur 66 qui fonctionne en vibreur. La signalisation de la période de préavis par la diode verte D5 est ainsi càmplétée par le signal sonore émis par le Vibreur 66. L'ouverture du contact de préavis 60 provoque l'arrêt du signal sonore et la fin du clignotement de la diode verte D5. Le bloc effacement jours de pointe, illustré par la fig. 2 comporte de plus une commande de marche forcée actionnée par un bouton poussoir 68. La sortie du bouton poussoir est reliée à une bascule constituée par deux amplificateurs opérationnels A01 et A02 dont la sortie est reliée par l'intermédiaire d'une diode D1 à la base du transistor T3. Cette sortie de la bascule est de plus reliée par une diode D3 à l'oscillateur constitué par l'amplificateur A04. Une impulsion sur le bouton poussoir 68 fait basculer la bascule bistable A01, A02 et bloque le transistor T3 interrompant l'alimentation de la bobine 64. Le commutateur 50 est ainsi amené dans la position PN. Le signal de sortie de la bascule bistable A01, A02 est appliqué par une résistance R11 à la diode rouge D4, qui clignote puisque l'oscillateur A04 qui reçoit le signal de sortie de la bascule bistable fonctionne également. Ce fonctionnement implique bien entendu une fermeture du contact 62 d'effacement joursde pointe, un actionnement du bouton poussoir 68 en période normale étant sans aucun effet. En fin de période d'effacement jouisde pointe provoquant l'ouverture du contact 62 la bascule bistable A01, A02 est réinitialisée par l'envoi d' un signal sur l' entrée - de l'amplificateur opérationnel A01 par l'intermédiaire d'un transistor T1 . On évite ainsi un fonctionnement en marche forcée de la prochaine période d'effacement joursde pointe. seuls les constituants essentiels des circuits ont été décrits, le lecteur pouvant se reporter aux figures pour disposer de plus amples détails sur les résistances et capacités de polarisation bien connues des spécialistes. Le fonctionnement général du relais de délestage selon l'invention est rappelé sommairement En fonctionnement normal les contacts de préavis 60 et d' effacement j ours de pointe 62 sont ouverts et le commutateur 50 est dans la position PN de sélection d'un seuil de délestage e 'levé <B>.</B> Lors d'un d'passement e de ce seuil détecté par le capteur 20 le bloc de traitement 22 provoque l'ouverture de l'interrupteur 36 pour interrompre l'alimentation du circuit non prioritaire 14 et si ce délestage s'avère insuffisant, les interrupteurs 38, 40 sont également ouverts avec une certaine temporisation. Le bloc de traitement 22 commande le relestage après une période prédéterminée en refermant les interrupteurs 36, 38, 40. Cette période prédéterminée peut être de plusieurs minutes ou dizaines de minutes et en cas de persistance d'une surcharge un nouveau délestage est déclenché. La diode verte D5 est allumée et signale un fonctionnement avec un seuil de délestage élevé PN. Lors d'une commande du relais d'effacement jours de pointe par le distributeur le contact 60 de préavis se ferme et provoque le clignotement de la diode verte D5 et l'apparition du signal sonore 66. Le commutateur 50 reste dans la position PN, mais l'utilisateur est prévenu d'une prochaine commutation. En fin de période de préavis le contact de préavis 60 s'ouvre et le contact 62 d'effacement jours de pointe se ferme alimentant la bobine 64 qui fait pivoter le commutateur 50 vers la position PR. Le seuil de délestage est ainsi notablement réduit provoquant le cas échéant une ouverture des interrupteurs des circuits non prioritaires 14, 16, 18 selon la charge totale de l'installation. Ce changement du seuil de délestage est signalé par l'allumage de la diode rouge D4. L'utilisateur conserve néanmoins une possibilité de marche forcée pour le cas où une alimentation électrique est indispensable, même à un coût élevé, par actionnement du bouton poussoir 68. La fermeture du bouton poussoir 68 provoque l'alimentation de la bobine 64 et la remise en position PN du commutateur 50. La marche forcée est signalée par clignotement de la diode rouge D4. L'ouverture du contact 62 efface la commande de marche forcée. I1 est évident que le relais de délestage peut être simplifié par suppression de l'avertisseur sonore et/ou de la marche forcée, ce relais étant utilisable indépendamment du relais d'effacement j ouzb- de pointe. Le relais utilise un nombre limité de composants et l'utilisateur est averti des différents modes de fonctionnement par une simple diode bicolore. Ce relais permet le maintien de l'alimentation des différents circuits tout en limitant en période de jours de pointe la puissance absorbée à une faible valeur prédéterminée, compatible avec le coût de l'électricité en cette période.

Claims: A load-shedding relay for an electrical power distribution installation having a priority circuit (12) with permanent power supply and non priority circuits (14,16,18), each equipped with a switch (36,38,40) to temporarily interrupt the power supply, said relay comprising a sensor (20) of the total current absorbed by the installation and a processing device (22) of the signal emitted by the sensor (20), having a first display device of a first interruption threshold (PN), a second display device of a second interruption threshold (PR) of a lower value than said first threshold (PN), a device (AO5,AO6,AO7) to emit an opening signal of said switch, when the signal exceeds one of the displayed thresholds, and a time delay circuit (C9,C10,R26) maintaining said opening signal for a preset time, characterized in that it comprises at least two non priority circuits (14,16,18) with staggered preset interruption orders, a selector switch (50) to select the first threshold (PN) and second threshold (PR) applied to said opening signal emitting device, a peak-day override relay (60,62), remote controled by the electricity distributor and controling said switch (50) to select the first threshold (PN) during a normal power supply period and the second threshold (PR) during control periods of said peak-day override relay, so as to preserve the preset interruption order of the non priority circuits (14,16,18) during the latter periods, said peak-day override relay (60,62) comprises a first warning contact (60) and a second load-shedding command contact (62), the assembly being arranged to emit a warning signal prior to the load-shedding command signal of the selector switch (50), a manual control, notably a forced ON operation button (68), cooperating with means for exciting the switching coil (64) of the selector switch (50) to select said first threshold (PN) regardless of the position of the second contact (62) of the override relay (62) in the closed position of the forced ON operation button (68) and obtain forced ON operation. The load-shedding relay according to claim 1, characterized in that opening of said second contact (62) of the relay (62) at the end of the override period clears the forced ON operation command. The load-shedding relay according to claim 1 or 2, characterized in that said peak-day override relay (60,62) comprises a two-colored visual indicator, notably red (D4) and green (D5), indicating the threshold (PN,PR) selected by the selector switch (50) and a first oscillator (AO4) controled by the warning signal of the first contact (60) and connected to the indicator to make the diode (D5) associated with the higher threshold (PN) flash in the presence of the warning signal. The load-shedding relay according to claim 3, characterized in that the visual indicator is a two-colored light-emitting diode (D4,D5) having two inputs, each corresponding to one of the colors, that one of the inputs is serial connected in the power supply circuit of the coil (64) of the selector switch and the other input in a shunting circuit (T2,D5) of said coil and that the output of said diode (D4,D5) is connected to the first oscillator (AO4) imposing flashing of the diode when it is excited by the warning signal. The load-shedding relay according to claim 4, characterized in that it comprises a second oscillator (AO3) excited by the warning signal of the first contact (60) and an AND circuit (T4) whose output is connected to a sound-emitting indicator (66) and one of whose inputs is connected to the first oscillator (AO4) and the other input to the second oscillator (AO3). The load-shedding relay according to claim 1, characterized in that the means for exciting the coil (64) comprise a bistable flip-flop (AO1,AO2) whose output controls a transistor (T3) serial connected with the coil (64) of the selector switch (50). The load-shedding relay according to claim 6, characterized in that the output of the bistable flip-flop (AO1,AO2) controls the first oscillator (AO4) and the diode (D4) associated with the second threshold (PR) to make this diode (D4) flash in the forced ON operation position and that the input of the bistable flip-flop (AO1,AO2) is connected to a reinitialization circuit (T1) supplied by opening of the override relay (62). The load-shedding relay according to any one of the above claims, characterized in that the signal delivered by the sensor is applied to an operational amplifier (AO5) with a time delay determined by a first capacitor (C9), that the output of the operational amplifier (AO5) delivers an opening signal to a power supply circuit of a coil (30,32,34) controling the switch (36,38,40) of the non priority circuit and that a feedback circuit (C10,R25) cooperates with said first capacitor (C9) to maintain the interruption state of the non priority circuit for a preset time. The load-shedding relay according to claim 8, characterized in that the feedback circuit (C10,R25) comprises a second capacitor (C10) progressively charged by the interruption signal, the charging current generating a potential difference completing the charge of the first capacitor (C9) to maintain the interruption signal for said preset time. The load-shedding relay according to claim 8 or 9, characterized in that it comprises a first (36) and a second (38) non priority circuit, a first and a second time delay of different durations to bring about successive disconnections of these circuits, and a selector to associate with said first circuit (36) selectively said first or second time delay and inversely with said second circuit said second or first time delay to reverse the disconnection order of the circuits.

Inventors: CANONNE, PAUL, FIQUET, JACQUES, GONDRY, PHILIPPE, LEGRAND, MICHEL, PECAVE, ALAIN, VOLSY, ROBERT
Applicants: MERLIN GERIN
Application year: 1987
Main classification: H02J3
IPC codes: H02J3