CH619787A5

CH619787A5 -

Info

Publication number: CH619787A5
Application number: CH1515076A
Authority: CH
Inventors: Adrian Orton Newbould; Edward Piper Walker; Anthony Williams
Original assignee: Gen Electric Co Ltd
Priority date: 1975-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1980-10-15
Also published as: AU506222B2; SE7613415L; AU1993376A; DE2654211C2; DE2654211A1; GB1547360A; SE411489B; FR2334237A1; FR2334237B1; US4104586A

Description

L'invention concerne un appareil d'indication de l'ordre de succession des changements homologues de polarité de deux signaux d'entrée en courant alternatif. Elle vise notamment à fournir un tel appareil sous une forme perfectionnée, répondant plus rapidement aux changements de polarité que les appareils antérieurs. L'invention concerne également une utilisation de tels appareils pour un nombre de signaux d'entrée supérieur à deux.

L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen qui produit un signal de sortie ayant ime première valeur lorsque les deux signaux d'entrée sont de même polarité, et une seconde valeur lorsque les deux signaux d'entrée sont de polarités opposées, un deuxième moyen qui produit un signal de sortie venant ou restant à une première valeur en réponse à chaque changement de polarité du premier signal d'entrée, et venant ou restant à une seconde valeur en réponse à chaque changement de polarité du deuxième signal d'entrée, et un troisième moyen produisant, en réponse aux signaux de sortie des deuxième et premier moyens, un signal ayant une première valeur lorsque les signaux de sortie des premier et deuxième moyens ont tous deux leur première valeur ou tous deux leur seconde valeur et ayant une seconde valeur lorsque le signal de sortie de l'un des premier et deuxième moyens est à sa première valeur et que le signal de sortie de l'autre de ces moyens est à sa seconde valeur, le signal sortie dudit troisième moyen prenant alors sa première valeur lorsque le premier signal d'entrée est en retard sur le deuxième et son autre valeur dans le cas contraire.

L'expression «changement de la polarité (ou de la valeur relative) d'un signal» désigne le passage de la valeur instantanée de ce signal par une valeur particulière ou de repère.

On comprend que l'appareil produit un signal de sortie dont la valeur est redéterminée lors de chaque changement affectant l'un quelconque des deux signaux d'entrée.

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L'appareil selon l'invention comporte en outre avantageusement un organe de sortie fonctionnant en réponse au signal de sortie dudit troisième moyen et produisant un signal lorsque une des valeurs de ce signal de sortie du troisième moyen a persisté pendant une durée prédéterminée. Dans une forme avantageuse de réalisation, l'appareil comprend un quatrième moyen qui produit une impulsion en réponse à chaque changement de polarité des signaux d'entrée, et un organe commandé par le signal de sortie du troisième moyen comprend un compteur qui, en réponse à chaque impulsion de sortie du quatrième moyen s'incrémente dans un sens ou dans l'autre suivant que le signal de sortie du troisième moyen est à sa première ou à sa seconde valeur, ce compteur produisant un signal lorsqu'il atteint un total déterminé.

L'invention propose encore une utilisation de tels appareils pour l'indication de l'ordre de succession des changements homologues de polarité d'un nombre de signaux d'entrée en courant alternatif supérieur à 2, caractérisé en ce que chaque appareil se trouve sensible à une paire différente des signaux d'entrée et est relié à un circuit logique recevant les signaux produits par lesdits troisièmes moyens de chaque appareil et produisant un signal de sortie ayant une première valeur dans le cas où au moins p desdits appareils indiquent, chacun par la valeur du signal de sortie de son troisième moyen, que les deux signaux de la paire de signaux appliquée à leur entrée ont un ordre de succession de changements qui correspond à un certain ordre de succession déterminé spécifiquement pour les deux signaux de cette paire, et une seconde valeur lorsque seulement un nombre d'appareils inférieur à q indiquent,

chacun par la valeur du signal de sortie de son troisième moyen, que les deux signaux de la paire appliquée à leur entrée sont dans cet ordre de succession déterminé pour les deux signaux de cette paire, l'ordre de succession déterminé spécifiquement pour chaque dite paire de signaux étant celui que ces signaux ont dans un ordre de succession globale établi pour l'ensemble des signaux, p étant supérieur à 1 et inférieur ou égal au nombre d'appareils et q étant supérieur ou égal à 0 et inférieur à p.

L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé, à titre d'exemple. Dans ce dessin:

la fig. la et lb représentent les deux séquences possibles de signaux carrés de même fréquence et de même demi-période, la fig. 2 est un schéma d'une forme de réalisation de l'appareil selon l'invention,

la fig. 3 est un diagramme des temps montrant les formes d'ondes relevées en divers points de l'appareil de la fig. 2,

la fig. 4 montre le fonctionnement de l'appareil de la fig. 2 en présence de signaux d'interférence à haute fréquence, et la fig. 5 est un schéma d'une installation faisant utilisation de plusieurs appareils selon la fig. 2.

Dans la suite on dénommera simplement «séquence», 1'«ordre de succession des changements homologues».

Le fonctionnement de l'appareil selon la conception proposée repose sur le principe selon lequel la séquence de deux signaux d'entrée en courant alternatif peut être déterminée d'après le sens du passage au zéro d'un signal d'entrée en fonction de la polarité de l'autre signal d'entrée à cet instant. L'utilisation de plusieurs appareils de ce type permet l'application de ce principe à un nombre de signaux d'entrée supérieur à deux.

Il convient de considérer les deux signaux carrés A et B de même fréquence et de demi-périodes égales, représentés sur les figures la et lb, la figure la montrant le signal A en avance sur le signal B, et la figure lb montrant le signal B en avance sur le signal A, c'est-à-dire le signal A en retard sur le signal B.

On considère qu'un signal est en avance (ou en retard) sur un autre signal lorsque la phase du premier signal précède (ou suit) celle de l'autre signal d'un angle inférieur à 180°. Par conséquent, dans le cas où le signal A précède le signal B d'un angle supérieur à 180°, c'est-à-dire (180 + ©)°, on considère que le signal B est en avance sur le signal A ou que le signal A est en retard sur le signal B d'un angle de (180—©)°.

La figure la montre que dans le cas où le signal A précède le signal B, les polarités des deux signaux changent suivant la séquence:

AB ÂB AB AB AB (1)

dans laquelle A et A représentent les valeurs positive et négative du signal A, respectivement, et

B et B représentent les valeurs positive et négative du signal B, respectivement.

De même, la figure lb montre que dans le cas où le signal A est en retard sur le signal B, les polarités des deux signaux changent suivant la séquence:

AB AB ÄB ÂB AB (2)

Il ressort donc de la séquence (1) que dans le cas où le signal A précède le signal B, les passages du signal A par le zéro ont un sens tel que ce signal A passe à la polarité opposée à celle du signal B, et que les passages du signal B par le zéro ont un sens tel que le signal B passe à la même polarité que le signal A.

De même, la séquence (2) montre que dans le cas où le signal A est en retard sur le signal B, les passages du signal A par le zéro ont un sens tel que ce signal A passe à la même polarité que le signal B, et que les passages du signal B par le zéro ont un sens tel que ce signal B passe à la polarité opposée à celle du signal A.

Par conséquent, il est possible de déterminer la séquence des signaux d'entrée en connaissant le sens de tout passage par le zéro de l'un des signaux d'entrée en fonction de la polarité de l'autre signal d'entrée. Dans la plus grande partie des applications pratiques, une indication basée sur un seul changement ne donne pas satisfaction et il est avantageux de considérer le sens d'un certain nombre de changements successifs.

Un circuit logique réalise avantageusement la détection demandée des sens des changements.

La figure 2 représente schématiquement une forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, destinée à indiquer la séquence de deux signaux d'entrée A et B.

L'appareil représenté sur la figure 2 comprend un circuit logique 1 qui constitue un générateur de données destiné à indiquer le sens des changements de valeur des signaux d'entrée, et un compteur 2 qui produit un signal lorsqu'une séquence donnée a persisté pendant un nombre prédéterminé de changements.

Le générateur 1 de données comprend deux portes OU-EXCLUSIF 3 et 4 à deux entrées, le signal d'entrée A étant appliqué directement à une première entrée de la porte 3 et, par une résistance 5, à l'autre entrée de la porte 3. De même, l'autre signal B d'entrée est appliqué directement à une première entrée de la porte 4 et par l'intermédiaire d'une résistance 6 à son autre entrée.

La sortie de la porte 3 est connectée à une entrée d'une porte NON-OU 7 à deux entrées, reliée, par une connexion croisée, à une autre porte NON-OU 8 avec laquelle elle forme une bascule. L'autre entrée de cette dernière est connectée à la sortie de la porte 4.

Les sorties des portes 3 et 4 sont également connectées aux entrées d'une porte OU 9 dont la sortie est reliée à une entrée du compteur 2.

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Les signaux A et B d'entrée sont appliqués aux entrées correspondantes d'une porte OU-EXCLUSIF 10 à deux entrées dont la sortie est reliée à une entrée d'une autre porte OU-EXCLUSIF 11 à deux entrées, l'autre entrée de cette porte 11 étant reliée à la sortie de la porte 7 de la bascule, et la sortie de la porte 11 étant connectée à une entrée de déclenchement et de retenue du compteur 2.

Les signaux A et B d'entrée sont des ondes alternatives carrées de même fréquence, à demi-périodes de même longueur, mais déphasées. Il convient de noter que l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour indiquer la séquence ou le déphasage se signaux autres que de forme carrée par l'application des signaux d'entrée au générateur de donnée par l'intermédiaire de circuits conformateurs.

Le fonctionnement de l'appareil selon l'invention sera à présent décrit en regard de la figure 3 dont les courbes a et b montrent que le signal A d'entrée précède le signal B pendant deux périodes, puis change rapidement de manière à être ensuite en retard sur le signal B.

En raison du léger retard résultant de la présence de la résistance 5 et de la capacité d'entrée de la porte 3, cette dernière produit un signal logique «1» momentané en réponse à chaque passage du signal A par le zéro, comme indiqué par la courbe c. De même, la porte 4 produit un signal logique «1» momentané lors de chaque passage du signal B par le zéro (courbe d). Par conséquent, un signal logique «1» apparaît momentanément à la sortie de la porte 9 lors de chaque passage des signaux d'entrée par le zéro (courbe e).

Le signal de sortie de la porte 10 est au niveau «1» ou «0» suivant que les signaux d'entrée A et B sont de polarité différente ou de même polarité (courbe f), alors que le signal de sortie de la porte 7 passe ou reste à la valeur «0» en réponse à chaque passage du signal d'entrée A par le zéro, et qu'il passe ou reste à la valeur «1» en réponse à chaque passage du signal d'entrée B par le zéro (courbe g). Par conséquent, lorsque le signal d'entrée A passe par le zéro dans un sens tel qu'il prend une polarité opposée à celle du signal B, les signaux de sortie des portes 7 et 10 prennent, respectivement, les valeurs «0» et «1». De même, lorsque le signal d'entrée B passe par le zéro dans un sens tel qu'il prend la même polarité que le signal A, les signaux de sortie des portes 7 et 10 prennent, respectivement, les valeurs «1» et «0». Par conséquent, lorsque les passages par le zéro s'effectuent dans un sens correspondant au déphasage avant du signal A par rapport au signal B d'entrée, le signal de sortie de la porte 11 reste à la valeur «1» (courbe h).

De même, pour les passages du signal d'entrée A par le zéro en sens opposé au précédent, comme c'est le cas lorsque le signal A est en retard sur le signal B, les signaux de sortie des portes 7 et 10 prennent la valeur «0», alors que pour le passage du signal d'entrée B par le zéro dans l'autre sens, comme c'est le cas lorsque le signal A est en retard sur le signal B d'entrée, les signaux de sortie des portes 7 et 10 prennent la valeur «1». Par conséquent, le signal de sortie de la porte 11 reste à la valeur «0» lorsque les passages par le zéro dans un sens correspondent à un retard du signal A d'entrée par rapport au signal B (courbe h). De plus, le signal de sortie de la porte 11 change de niveau lorsque la séquence des signaux A et B d'entrée varie. Ce changement de niveau s'effectue en réponse au premier passage d'un signal d'entrée par le zéro après le changement de séquence ou de déphasage (indiqué en X sur la courbe a de la figure 3).

Le compteur 2 peut être monté de manière à être sensible aux signaux de sortie du générateur 1 de données de l'une quelconque d'un certain nombre de manières suivant la séquence ou le déphasage des signaux d'entrée qu'il est souhaité de détecter, et suivant la qualité de la détection souhaitée.

Par exemple, pour indiquer que les signaux A sont en déphasage avant par rapport aux signaux B, le compteur peut être monté de manière à compter ou à décompter d'une même quantité, par exemple d'une unité, pour chaque impulsion «1» apparaissant en sortie de la porte 9, suivant que le signal de sortie de la porte 11 est à la valeur «1» ou à la valeur «0», et pour produire un signal de sortie de niveau «1» lorsqu'un total donné, généralement compris entre 2 et 20 est atteint. Ce total, pour lequel le compteur produit un signal de sortie, peut être fixe ou peut varier suivant un facteur extérieur quelconque. En variante, plutôt que de compter et de décompter les mêmes quantités, le compteur peut être monté de manière à être remis à zéro ou à décompter une quantité x en réponse à l'apparition d'un signal «0» en sortie de la porte 11, x étant un nombre fixe choisi ou une variable dépendant d'un facteur extérieur quelconque.

Pour indiquer que le signal A d'entrée est en déphasage arrière par rapport au signal B, le compteur peut être monté de manière à compter ou à décompter (ou à être remis à zéro) suivant que le signal de sortie de la porte 11 est au niveau «0» ou «1», ou, en variante, un inverseur peut être connecté à la sortie de la porte 11.

Dans certaines applications, il peut être souhaitable de limiter le taux maximal de comptage du compteur 2.

Dans d'autres formes de réalisation, le compteur peut être remplacé par un élément d'intégration.

Le mode simple de comptage ou de décomptage par une ou plusieurs unités présente un avantage important dans le cas où les signaux d'entrée sont soumis à des interférences à haute fréquence. Les courbes a et b de la fig. 4 représentent des formes d'ondes pouvant être présentées par les signaux A et B d'entrée en présence de telles interférences. Il convient de noter que ces dernières introduisent des paires de passages supplémentaires par le zéro, un passage d'une telle paire augmentant le comptage d'une unité, alors que l'autre passage de la même paire diminue ce comptage d'une unité, comme indiqué par la courbe c sur la fig. 4. Par conséquent, l'effet total des interférences sur le total effectué par le compteur est nul et l'appareil selon l'invention est donc de lui-même insensible aux hautes fréquences, contrairement aux comparateurs connus de séquence.

Il convient de noter que, bien que la forme de réalisation représentée sur la fig. 2 indique la séquence ou le déphasage de deux signaux d'entrée, il est possible de former avec plusieurs appareils de ce type une installation pouvant indiquer la séquence de trois signaux d'entrée ou plus. Une telle installation peut comporter un circuit logique produisant des données et correspondant au générateur 1 de la fig. 2, mais monté de manière à appliquer à l'entrée de déclenchement et de retenue du compteur un signal logique unique de valeur «1» ou «0» suivant que les signaux d'entrée ont un déphasage donné ou non. Cependant, le nombre de déphasages possibles s'élevant rapidement avec le nombre de signaux d'entrée (c'est-à-dire, pour n signaux d'entrée, donnant r = nc2 différentes paires de signaux d'entrée le nombre de séquences possibles est 2r), il est généralement plus simple de considérer une séquence de plusieurs signaux d'entrée comme une combinaison particulière des séquences possibles des nc2 différentes paires de signaux.

La fig. 5 représente une installation destinée à plus de deux signaux d'entrée. Cette installation utilise r générateurs 12 de données, analogues à celui représenté sur la figure 2 et recevant chacun une paire différente des n signaux d'entrée appliqués en totalité à l'installation. Les impulsions produites par les générateurs 12 lors du passage des signaux d'entrée par le zéro, c'est-à-dire les signaux de sortie des générateurs correspondant au signal de sortie de la porte 9 de l'appareil représenté sur la figure 2, sont appliqués aux entrées correspondantes d'une porte OU 13 à r entrées et dont la sortie est connec-

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tèe à l'entrée de comptage d'un compteur 14. Les autres signaux de sortie des générateurs 12, c'est-à-dire les signaux indiquant le sens de passage par le zéro, sont appliqués aux entrées correspondantes d'un circuit logique 15 de déclenchement et de retenue dont le signal de sortie est lui-même appli- s qué à l'entrée de déclenchement et de retenue du compteur 14.

Le circuit 15 est conçu de manière à provoquer une totalisation du compteur 14 lorsqu'au moins p paires de signaux d'entrée ont une séquence particulière qui correspond à une io séquence globale à détecter, 1 <p=Sr, et à décompter de la même quantité lorsque le nombre des paires de signaux d'entrée de la séquence particulière correspondant à la séquence globale à détecter ne dépasse pas q, 0 =S7q<r. p et q peuvent être fixes ou peuvent varier suivant un facteur extérieur quel- ls conque. Il est cependant évident que p doit être supérieur à q.

Plutôt que de provoquer un comptage et un décomptage de la même quantité par le compteur, le circuit logique 15 de déclenchement et de retenue peut commander le compteur 14 de toute autre manière convenable, comme décrit ci-dessus en 20 regard de la figure 2.

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L'appareil d'indication de séquence ou de déphasage selon l'invention convient à toutes les applications des appareils antérieurs de ce type. Cependant, il est particulièrement utile pour la détermination des caractéristiques d'impédance de dispositifs de protection des installations de transmission d'énergie électrique, par exemple les relais télécommandés. Les caractéristiques d'impédance de ces dispositifs sont décrites en détail dans le chapitre 3 du volume 1 d'un ouvrage intitulé «Protective Relays, their Theory and Practice» (théorie et pratique des relais de protection) de A. R. van C. Warring-ton, publié par Chapman et Hall, 1962. Cependant, il suffit de noter que l'utilisation d'un appareil d'indication de séquence avec un tel dispositif est destinée principalement à faire savoir si un premier signal précède ou suit un second signal, les signaux étant choisis suivant la caractéristique d'impédance demandée pour le dispositif de protection. Il ressort de la description précédente que l'appareil selon l'invention convient particulièrement bien à une telle application, notamment en raison de son fonctionnement très rapide et de la facilité avec laquelle sa condition de travail peut varier.

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2 feuilles dessins

Claims

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REVENDICATIONS

1. Appareil d'indication de l'ordre de succession des changements homologues de polarité de deux signaux d'entrée en courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen (10) qui produit un signal de sortie (f, Fig. 3) ayant une première valeur lorsque les deux signaux d'entrée (a, b, fig. 3) sont de même polarité et une seconde valeur lorsque les deux signaux d'entrée sont de polarités opposées, un deuxième moyen (3,4,7,8) qui produit un signal de sortie (g, fig. 3)

venant ou restant à une première valeur en réponse à chaque changement de polarité du premier signal d'entrée, et venant ou restant à une seconde valeur en réponse à chaque changement de polarité du deuxième signal d'entrée, et un troisième moyen (11) produisant, en réponse aux signaux de sortie des deuxième et premier moyens, un signal (h, fig. 3) ayant une première valeur lorsque les signaux de sortie des premier et deuxième moyens ont tous deux leur première valeur ou tous deux leur seconde valeur et ayant une seconde valeur lorsque le signal de sortie de l'un des premier et deuxième moyens est à sa première valeur et que le signal de sortie de l'autre de ces moyens est à sa seconde valeur, le signal de sortie (z, fig. 3) dudit troisième moyen prenant alors sa première valeur lorsque le premier signal d'entrée est en retard sur le deuxième, et son autre valeur dans le cas contraire.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier moyen comprend une porte OU-EXCLUSIF (10).
3. Appareil selon la revendicaton 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de sortie (2), fonctionnant en réponse au signal de sortie dudit troisième moyen, et produisant un signal lorsqu'une des valeurs de ce signal de sortie du troisième moyen a persisté pendant une durée prédéterminée.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un quatrième moyen (9) qui, en réponse à chaque changement de polarité des signaux d'entrée, produit une impulsion de sortie (e, fig. 3), le dit organe de sortie comprenant un compteur (2) qui, en réponse à chaque impulsion de sortie dudit quatrième moyen, effectue une avance dans un premier sens ou dans l'autre suivant que le signal de sortie du troisième moyen est à sa première ou sa seconde valeur, ce compteur produisant un signal de sortie lorsqu'il atteint un total donné.
5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compteur s'incrémente de la même quantité en réponse à chaque impulsion de sortie du quatrième moyen.
6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compteur est remis à zéro en réponse à une impulsion de sortie du quatrième moyen lorsque le signal de sortie du troisième moyen est à l'une de ses valeurs.
7. Utilisation d'appareils selon la revendication 1, pour l'indication de l'ordre de succession des changements homologue de polarité d'un nombre de signaux d'entrée en courant alternatif supérieur à 2, caractérisée en ce que chaque appareil (12) se trouve sensible à une paire différente des signaux d'entrée et est relié à un circuit logique (15) recevant les signaux produits par lesdits troisièmes moyen de chaque appareil et produisant un signal de sortie ayant une première valeur dans le cas où au moins p desdits appareils indiquent, chacun par la valeur du signal de sortie de son troisième moyen, que les deux signaux de la paire de signaux appliquée à leur entrée ont un ordre de succession de changements qui correspond à un certain ordre de succession déterminé spécifiquement pour les deux signaux de cette paire, et une seconde valeur lorsque seulement un nombre d'appareils inférieur à q indiquent, chacun par la valeur du signal de sortie de son troisième moyen, que les deux signaux de la paire appliquée à leur entrée sont dans cet ordre de succession déterminé pour les deux signaux de cette paire, l'ordre de succession déterminé spécifiquement pour chaque dite paire de signaux étant celui que ces signaux ont dans un ordre de succession global établi pour l'ensemble des signaux, p étant supérieur à 1 et inférieur ou égal au nombre (r) d'appareils et q étant supérieur ou égal à 0 et inférieur à p.
8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit circuit logique (15) coopère avec un organe de sortie (14) qui produit un signal lorsque le dit signal de sortie du circuit logique présente, d'une manière persistant pendant une durée prédéterminée, l'une, déterminée, des deux dites première et deuxième valeurs qu'il peut avoir.
9. Utilisation selon la revendication 8, chaque appareil comportant un quatrième moyen (9) qui produit une impulsion de sortie en réponse à chaque changement de polarité de ses deux signaux d'entrée, caractérisé en ce que lesdits appareils coopèrent avec un moyen collecteur (13) qui reçoit les impulsions produits par lesdits quatrièmes moyens de chaque appareil, de façon à produire une impulsion de sortie en réponse à chaque changement de polarité d'un quelconque des signaux d'entrée, ledit organe de sortie comprenant un compteur qui, en réponse à chaque impulsion de sortie dudit moyen collecteur, effectue une avance dans un sens ou dans l'autre suivant que le signal de sortie du circuit logique est à sa première ou à sa seconde valeur, ce compteur produisant un signal de sortie lorsqu'il atteint un total donné.
10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le compteur s'incrémente de la même quantité en réponse à chaque impulsion de sortie du moyen collecteur.
11. Utilisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le compteur est remis à zéro en réponse à une impulsion de sortie du moyen collecteur lorsque le signal de sortie du circuit logique est à l'une de ses valeurs.