FR2531540A1 - Procede de mesure des composantes symetriques des tensions d'un secteur polyphase et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE MESURE. LE DISPOSITIF FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN COMMUTATEUR 25 DONT LES ENTREES, EN NOMBRE EGAL A CELUI DES PHASES DU SECTEUR POLYPHASE, SONT RELIEES CHACUNE A LA PHASE RESPECTIVE DE CE SECTEUR, UN MULTIPLICATEUR DE FREQUENCE 26 DONT L'ENTREE EST BRANCHEE SUR L'UNE DES PHASES DUDIT SECTEUR ET DONT LA FONCTION EST DE CONVERTIR LA PERIODE DE CETTE PHASE EN UNE SUITE D'IMPULSIONS, AINSI QU'UN CONVERTISSEUR TENSION-CODE 27, UN BLOC DE COMMANDE 28 ET UN ORGANE DE CALCUL 29 DONT LE SIGNAL DE SORTIE PORTE L'INFORMATION SUR LES PARAMETRES DES COMPOSANTES SYMETRIQUES, DES SORTIES 30, 31 ET 32 DU BLOC DE COMMANDE 28 ETANT RELIEES, RESPECTIVEMENT, AUX ENTREES DE COMMANDE DU COMMUTATEUR 25, DU CONVERTISSEUR 27 ET DE L'ORGANE 29, TANDIS QUE SON ENTREE EST RELIEE A LA SORTIE DU MULTIPLICATEUR DE FREQUENCE 26. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA REALISATION DE SYSTEMES SPECIAUX DE MESURE ET D'INFORMATION, OU BIEN D'APPAREILS COMBINES A FONCTIONS MULTIPLES, SERVANT A MESURER LES PARAMETRES D'UN SECTEUR A COURANT POLYPHASE, EN PARTICULIER LES PARAMETRES QUALITATIFS DE L'ENERGIE ELECTRIQUE D'UN SECTEUR A COURANT TRIPHASE.

Description

La présente invention concerne les techniques de mesure et a notamment

pour objets un procédé de mesure des composantes symétriques des tensions d Vun secteur à courant polyphasé et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédéo L'invention présente le plus d'intérêt pour la

mise au point de systèmes spéciaux de mesure-et d 2 informa-

tion, ou bien d'appareils combinés à fonctions multiples, servant à mesurer les paramètres d'unsecteur à courant polyphasé, en particulier les paramètres qualitatifs de l'énergie électrique d'un secteur à courant triphaséo L'invention trouve son utilisation la plus rationnelle dans les systèmes de mesure comprenant des calculatrices electroniques ou bien dans les appareils de mesure utilisant des microprocesseurs, A l'heure actuelle, on constate une consommation iîâDortante de différents types d'énergieo Sur ce plan, un role prédominent est joué par l S'énergie électrique dont les avantages sont incontestables aussi bien du point de vue simnplicité de transfert et d'utilisation que possibilité d Uaccumulation et de rendement universelo Comme n'importe qruel produit, l'énergie électrique se caractérise par la cualitéo Les paramètres de qualité de l'énergie électrique sont lexcu:$sion de fréquence, la déviation de tension, la valeur crête à crête de la fréquence, la valeurcrête à crête de la tension, les coefficients d'asymétrie, de déséquilibre et celui relatif au caractère non sinusoïdal

des tensions.

Le problème de l'augmentation de la qualité de l'énergie électrique est lié étroitement à celui du contrôle et de la mesure des valeurs de certains paramètres de qualitéo Ceci résulte du fait que ce ne sont que les valeurs numériques desdits paramètres-de qualité qui fours nîssent des informations sur la base desquelles doivent et peuvent etre élaborées des mesures visant à améliorer la qualité de l'énergie électrique, aucune amélioration sur ce

plan n'étant possible autrement.

Il convient de noter que quatre paramètres de qualité sur les sept qui viennent d'être mentionnés (la déviation et la valeur crête à crête de la tension, les

coefficients d'asymétrie et de déséquilibre) sont normale-

ment déterminés suivant les composants symétriques des tensions de séquences positive U+, négative U et nulle

Uo 7 dont les valeurs complexes s'expriment par l'intermé-

diaire des valeurs complexes des tensions de phase (UA B UC) de la manière suivante: o u 13 (u A + a a U, -t. U = (Un + 2 E u+ U C) Uo = (UA + UB + UC)

o = e 2 T/3 est l'o Dèrateur de rotation.

On connait actuelement les techniques suivantes de sélection des composantes symétriques de la tension: par filtrage, par calcul, par conversion du système triphasé en polyphasé, et par modulation

La technique du filtraae est basée sur l'utilisa-

ti-on de filtres des composantes symétriques 9 dans lesquels on o Dère a l'aide de différents circults déphaseurs en vue de déephaser les tensions et d'en obternir la somme de façon à pouvoir réaliser les fonctions de transformation qui sont indispensables pour Dl obtention des composantes synmétriques. L'un des inconvénients principaux de ces filtres consiste en ce que les réactances des éléments constituants ou composants sont fonction de la fréquence C'est la raison pour laquelle tout écart de la fréquence du secteur

de sa valeur nominale entratne des erreurs de mesure-

complémentaires Un autre inconv Senient se traduit par l'effet que les harmoniques supérieurs ont sur le signal de sortie Il est en principe possible de remédier à ces inconvénients à l'aide d'un grand nombre de circuits mis au point à cet effet, mais on a alors à faire face à une brusque augmentation du temps de transformation, ce qui empêche la mesure des paramètres des processus rapides dont les secteurs de courant triphasé sont normalement le siège

(déviation crête à crête des tensions, par exemple).

;La technique des calculs envisage de déduire les valetrs des composantes symétriques en partant des résultats fournis par la mesure des tensions linéaires ou de phase et 9

parfois même, des angles de déphasage des tensions.

Cependant, dans la pratique 9 cette technique n'a pas trouvé une large application à cause'du grand nombre de mesures et de calculs à exécutero La technique de conversion du système triphasé en voly Ahas 6 éconsiste à convertir symétriquement le système de tensions triphasées en un système de tensions à-m phases, aquon soumet par-la suite au redressement à l'aide d'un redresseur polyphaséo On opère ensuite de manière à séparer du spectre de la tension redressée l'harmonique de la

fréquence double du secteur 9 dont l'amplitude est propor-

-tionnelle à la tension de séquence négative 9 et la compo-

sante continue qui est proportionnelle à la tension de séquence positive Compte tenu du fait que la suppression des harmon niques suéDrieurs, de même que la séparation du deuxième harmonique et de la composante continue, nécessite l'emploi de filtres sélectifs et épurateurs 9 cette technique s'avère inapplicable au niveau des appareils rapides pour la mesure des composantes symétriqueso Il existe d'autre-part une série de limites imposées par la conception des éléments constituant les appareils tilisant la technique en question 9 ces limites nuisant à la précision de mesure

des composantes symétriques.

La technique de modulation (voir certificat d'auteur URSS NM 374557) consiste à établir la moyenne des produits des tensions linéaires ou de phase et des tensions de référence ayant la même fréquence, qui forment un système symétrique de tensions triphasés 9 l'ordre de succession des phases coincidant, dans ce système, avec l'ordre de succession des phases dans la composante sym,étrique à mesurer En modifiant l'angle de déphasage des tensions de référence, on peut obtenir le maximum de

la valeur propre au paramètre de sortie qui est proportion-

nel à la composante symétrique dont on opère la mesure. L'un des inconvénients principaux de cette technique réside dans la basse précision de mesure des

composantes symétriqueso Ceci résulte du fait que l'enre-

gistrement des résultats de mesure s'opère lorsque les indications des appareils sont maximales, de sorte qu'il est difficile d'identifier la valeur exacte du maximum et, par conséquent, de déphaser convenablement, les impulsions de commande Lorsque l'asymétrie du système de tensions polyphasées change de caractère l'angle de déphasage des composantes symétriques change lui-aussi, ce qui conduit à une altération de l'ajustage et par consequent de la

précision de mesure.

Les tensions de séquence symétrique du secteur polyphasé sont normalement déterminées suivlant les premiers harmoniques des tensions d'entrée Cependant, lors de la multiplication entre eux des signaux polyharmoniques constitués par les tensions d'entrée et les impulsions de commande, on assiste à une séparation des composantes continues des tensions, qui sont proportionnelles à la somme des produits des amplitudes et du cosinus de l'angle

de déphasage des harmoniques respectifs desdits signaux.

Ces composantes continues des tensions, qui résultent des harmoniques supérieurs présents dans les spectres des signaux facteurs, constituent une source d'erreur supplémentaireo Ce procédé connu est d'autre part assez compliqué: il est nécessaire de réajuster l'ordre de succession des impulsions de commande chaque fois qu'on procède à la mesure d'une autre composante symétrique Ce procédé utilise An système auxiliaire à m impulsions de commande, o m est le nombre de phases dans le système de tensions polyphasé soumis à l'examen Il est en outre nécessaire de maintenir constant l'angle de déphasage desdites impulsions de commande, cet angle devant être égal à 2 e/m, ce qui est tecbhniquement très difficile à réalisero Le réglage de langle de déphasage des impulsions de commande et 11 assimi= lation des indications maximales des appareils de mesure présentent eu-x aussi toute une série-de difficultés o L 2 invention vise donc un procédé de mesure des composantes symétriques des tensions d'un secteur polyphasé et ul dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, qui permettraient de séparer les composantes orthogonales de seq Uences symétriques et, par là même 9 délever la rapidité e ia precision de mesure des composantes symétriques des

-;ensions dudit secteur.

L* e -problme ainsi posé est résolu à l'aide d'un 1 i ooc 6 dr é de mesure des composantes symétriques des tensions u N secteur po lyhasée du type consistant à former des 2 -ins x de rééSrence, à multiplier leurs valeurs momentanees i? rs valeurs momentanees des tensions de phase et à ahblir la moy- srne des produits obtenus, caractérisé, selon 2 t) i:i-, ention: en ce que les signaux de référence sont iu 2 i-s sous for('me d un système de deux signaux sinusoidaux o.?E ogonuaua -,-' que 9 tune frois ladite moyenne établie, on _d aciion des valeurs moyennes des produits avec es Co-o'F-icies de pond Sration espectifs en vue de séparer -5 l S 5 coâmposantes or-th 7 ogonales de séquences symétriques 9 Sui 4 anit lesquelles on évalue les paramètres des composantes synntriques des tensions du secteur considéréo es fait que les signau, de référence utilisés dans ce pîo Co dé se -oresentent sous forme d 2 um système de detux signa u sinu Lsoidalw orthogonaux permet d'améelorer la pecoision de maesure, car l'influence des harmoniques su-pe- eu-rs est exclueo D autre part, les résultats de iesure obtenus en conformité avec ce procédé ne sont pas fnçtion de langle de déphasage du système de signarx de râfèrence par rapport au système de tensions du secteur pol/ohasê à mesurero Les opérations constituant le procédé s facilement réalisables pendant une seule période du secteur, ce qui permet d'évaluer les paramètres du secteur L'els que les variations de tension et d'enregistrer les processus qui ont lieu dans les périodes précédant les pc-u-y-ii-es Du fait que les résultats (le mesure se présentent Sous forme de composantes orthogonales, on a la possibilité d'évaluer les rapports entre les composantes symétriques

de tension an niveau des phases.

Suivant un aille oode de du -Procédé confoï-toe à 11 ilriention, les des telasions -10 de phase el des signaux de r 6 férrance peuvent être fournies sous -me É'e '2 UMI de leurs des -isîor "e sur uQe -peà-_r Jodrs 4-e GIS-I du Sec-C îwx, polyphasé. -rnods de réalisa-tion d 7 sfle-fer -La de dui -,aît a S si g -Cl Y e ru-Lèrence se préssntent àIo:Cs sous fozîLIG codes e-G nulle -Les Op - rations propirem-ent

Cie tes de de ï 7 erisa Lio-

sous nu-ïlik, iciue e-i; a 7,reC r Cee - 2 ?S-î-;_i SîîDîI -Aires élevéz En ce cas, les Orr-Surs de E Llesurs sie crue Cas s; 1-_,ve-_, iuc-Sz -Lors de Ig_: c-cî_mîts-_,sîoîI code des Cie -,Taleucîs de,3 de à. 2% ou C des de ïDhase des Ct a ê LC ê î- C C s; S DD î cie-2 -r a D 2 c ai e c; S t d _î re Il D S leiles '7 'e leurs _,I 's t ê' gales à 1, 1 , lers Grreur S chinoises p a r I e S r 2 k a t î O -3 l sde -L de S a al-eur îIOMI -olus hau-t-I esll d'autre para d 2 ur _Qarv W Qt à iïIettre en oeiu 17 qz-e le ay y_ê, q:Lij corîDorî ci ico cûutatetve ant de E ent-rées C-xl des du sec-beu-P et relliées à la pliase respective de ce secteur, un multiplicateur bc do-f'l b l'entrée est b a- aciîée sur 17 une des -ohases dudit,secteur et dont 1-,BOL D 5 fonction est de coyriertir la de tension de cette phase en une suite dl-îi,- iijulsîoïis, ainsî q conver%ïsseirr

un bloc de commande et un organe de calcul:'.

dont le signal de sortie fournit des renseignements sur les paramètres des composantes symétriques, les sorties dudit bloc de commande étant reliées aux entrées de commande respectives du commuàteur, du convertisseur tension-code et del'organe de calcul reliés en série entre eux, tandis que son entrée est reliée à la sortie du multiplicateur de fréquenceo La partie du dispositif proposé qui est destinée à effectuer les mesures est simplifiée au maximum Elle ne no comporte que le commutateur, le convertisseur tension-code, le multiplicatsur de fréquence et le bloc de commandeo Toutes les opérations relatives au traitement des valeurs codées des échantillons des tensions de phase sont exécutées dans l'organe de calcul suivant un programme strictement définio Il est rationnel que le dispositif conforme à l invention comporte en outre une mémoire analogique servant à mémoriser-les échantillons des valeurs momentanées des tensions de phase quand un signal attaque son entrée de commande, qui est reliée à la sortie du multiplicateur de frequence, et à relier électriquement les entrées du commutateur aux phases correspondantes du secteur polyphaséo Le fait de recourir à cette mémoire analogique permet d'éviter les erreurs de caractère dynamique qui ont lieu normalement dans le convertisseur tension-code lors de la conversion en code des tensions de phase en cours de variation Suivant un autre mode de réalisation, le bloc de commande comprend un organe synchroniseur dont une première et une deuxcième sortie sont les sorties dudit bloc de commande et sont reliées respectivement au convertisseur

tensionscode et à l'organe de calcul, un compteur d'impul-

sions et, branché sur celui-ci, un organe d'identification

du numéro de phase dont les sorties d'information consti-

tuent les sorties du bloc de commande reliées au commutateur, l'entrée du compteur d'impulsions étant réunie avec l'entrée de l'organe synchroniseur et jouant le rôle dentrée du

2531540:

bloc de commande.

Il est rationnel de recourir à un tel bloc de commande lorsque les tensions de phase varient suivant des fonctions proches de fonctions périodiques,=la rapidité du convertisseur tensionscode et de l'organe de calcul restant alors la même et le nombre d'échantillonnages par période pouvant être augmentéS, ce qui favorise dans une grande mesure la précision de mesure des composantes symétriques des tensions (car les composantes aléatoires d'erreur diminuent E a numéro des harmoniques supérieurs qui commencent à influencer le résultat de la mesure augmente). Il est d'autre part possible que le bloc de commande comporte,reliés en série, urebascule dont une entrée est l'entrée du bloc de commande, un générateur déclenché, un organe d'identification du numéro de phase dont une sortie supplémentaire est reliée à une autre entrée de la basculeainsi qu'un organe synchroniseur dont une première et une deuxième sortie constituent les sorties du bloc de commande, reliées respectivement au convertisseur tension-code et à l'organe de calcul, et dont l'entrée est réunie à l'entrée de l'organe d'identification du numéro de phase, les sorties de celui-ci étant les sorties du

bloc de commande reliées au commutateur.

-Le bloc de commande réalisé comme décrit est utilisé avantageusement lorsque les courbes d'enveloppe des tensions de phases varient dans le temps, par exemple lors de variations de tension Ce bloc de commande permet de

synchroniser le fonctionnement du commutateur, du conver-

tisseur tension-code et de l'organe de calcul de manière que toutes les informations sur les échantillons de valeurs

momentanées soient fournies pendant une seule période.

Ceci permet à son tour d'élever la précision de mesure grâce à l'élimination de toutes les erreurs de caractère dynamique dues à la non simultanéité des opérations visant à déterminer les composantes orthogonales des tensions de phase D'autre part, ce mode de réalisation conduit à une augmentation de la rapidité d'action du dispositif dans son ensemble car les valeurs des composantes

symétriques peuvent être établies pour chaque période.

Suivant l'invention, l'organe de calcul peut comprendrez reliés en série' une première mémoire dont l'entrée constitue l'entrée de l'organe de calcul, un premier multiplicateur, un premier additionneur cumulatif, une deuxième mémoire, un deuxième multiplicateur, un deuxième additionneur cumulatif et un convertisseur fonctionnel dont la sortie constitue la sortie de l'organe de calcul, celui-ci pouvant comprendre en outre un bloc de commande ainsi qu'une première et une deuxième mémoire inaltérables servant à emmagasiner respectivement les

échantillons des valeurs momentanées des signaux de réfé-

rence et les coefficients de pondération, les sorties deedites mémoires inaltérables étant reliées respectivement aux autres entrées du premier et du deuxième multiplicateur, ledit bloc de commande ayant des sorties auxquelles sont reliées respectivement les entrées de synchronisation d'enregistrement et les fils d'adresse de la première et de la deuxième mémoire, les fils d'adresse de la première Dt de la deuxième mémoire inaltérables, les entrées de remise a zero et les entrées de synchronisation du premier et du deui ème additionneur et, d'autre part, l'entrée de synchronisation deniregistrement et l'entrée de démarrage dul convertisseur fonctioenel, l'entrée de démarrage du bloc de commande faisant fonction d'entrée de commande de

i orgae de calcul.

Ce mode de réalisation de l'organe de calcul, D O suivant lequel les valeurs codées des échantillons des -tensions de phase sont d'abord mises en mémoire pour être ensuite traitées suivant un algorithme bien déterminé, présente les avantages suivants: 1-) la structure de ce bloc est optimisée en conformité avec le but à atteindre (détermination des paramèetres de qualité de l'énergie électrique), ce qui permet de contribuer à la rapidité du dispositif tout entier;

2) les opérations d'enregistrement des échantil-

lons codés des tensions de phase dans la mémoire et de traitement de leurs valeurs sont séparées, ce qui permet de supprimer les pertes de temps liées aux interruptions du fonctionnement du bloc de calcuil Suivant un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention, le bloc de commande comporte un organe d'ide: tification du numéro de phase, dont les sorties constituent les sorties du bloc de commande, reliées au commutateur, et dont l Ventrée constitue 1 entrée de ce bloc, et un organe synchroniseur dont une première sortie constitue la sortie du bloc de commande reliée au convertisseur teinsion-code, une de-Zième sortie constitue une autre sortie dudit bloc, tandis que l'entrée est rétnie à l'entrée de l'organe d identification du numéro de phase, le bloc de calcul comprenant, reliés en série, un premier multiplicateur dont l 'entrée constitue l'entrée de l'organe de calcul, un premier additionneur, une mémoire de travail, tue mémoire, ua detuxième multiplicateur, un deuxième additionneur cumulati L et tue convertisseur fonctiornnael -dont la sortie constitue la sortie dudit organe de oalcul, celui-ci comportant; son propre bloc de comnande ainsi qu'une première et une deuièLmes mémoire inaltérables

serv-ant a m Smoriser les échantillons des valeurs momenta-

2 néees des signaux de rèevrence et des coefficients de pondération, respectivement, les sorties desdites mémoires inaltérables étant connectées, respectiveme-nt, aux autres entrées du premier et du deuximie multiplicateur, la sortie de la reémoire de trav-ail étant aussi reliée à une autre enstrée du pr:emier additionneur, le bloc de commande faisant partie de l organe de calcul ayant des sorties respectives auxquelles sont connectés les fils d'adresse de la première et de la deuxième mémoire inaltérables, i'entrée de synchronisation du premier additionneur, l'entrée de synchronisation d'enregistrement et l'entrée de remise à zéro de la mémoire de travail, l'entrée de synchronisation d'enregistrement et les fils d'adresse de la mémoire, l'entrée de synchronisation et l'entrée de remise à zéro du deuxième additionneur cumulatif, ainsi que l'entrée de démarrage du convertisseur fonctionnel, les fils d'adresse de la mémoire de travail étant reliés aux fils d'adresse des digits de poids inférieur de la première mémoire inaltérable et l'entrée de démarrage de ce bloc de commande faisant- fonction d'entrée de commande

de l'organe de calcul.

Un tel mode de réalisation du dispositif présenté l'avantage d'une grande rapidité d'action, du fait que le bloc de commande et l'organe de calcul, tels qu'ils sont décrits plus haut, permettent de traiter les échantillons codés, relatifs aux valeurs momentanées des tensions de

phase, à une échelle de temps réelle.

Un autre mode de réalisation du dispositif est caractérisé en ce que celui-ci comporte en outre un générateur de signaux échantillons, destiné à former des systèmes de tension symétriques de séquences positive, négative et nulle, un organe correcteur relié à la sortie de l'organe de calcul et un sélecteur commandé servant à relier à tour de rôle les sorties du générateur de signaux échantillons et les tensions de phase du secteur polyphasé aux entrées correspondantes' du commutateur ou de la mémoire analogique en conformité avec les signaux attaquant les entrwées de commande de ce sélecteur et provenant des sorties de commande de l'organe correcteur, la sortie informatrice de l'organe correcteur faisant fonction de sortie du dispositif, à laquelle est appliquée l'information sur les valeurs compensées des paramètres 0 caractérisant les composantes symétriques à mesurer O

Le fait de recourir au calibrage à l'aide de.

signaux échantillons qui se présentent sous forme de systèmes de tension de séquence positive, négative et nulle, permet d'élever la précision de mesure des composantes symétriques Ceci est dû à ce que la détermination des coefficients de transmission du dispositif, selon les paramètres de caractère informatif et non informatif, permet d'identifier les valeurs réelles des composantes

symétriques des tensions.

En ce qui concerne l'organe correcteur, celui-ci peut comprendre un définisseur de facteurs de correction, une mémoire de travail dont l'entrée est reliée à la sortie

dudit définisseur de facteurs de correction, un multiplica-

teur dont une première entrée est réunie à l'entrée du défeinisseur de facteurs de correction et constitue l'entrée de l'organe de correction, tandis que sa deuxième entrée est reliée à la sortie de la mémoire de travail, ledit organe correcteur pouvant d'autre part comprendre un additio-nneur cumulatif dont l'entrée est reliée à la sortie du multiplicateur, tandis que sa sortie constitue la sortie d'information de l'organe correcteur, qui comprend en outre son propre bloc de commande dont trois premières sorties sont reliées respectivement aux entrées de commande du définisseur de facteurs de correction, de la mémoire de travail et de l'additionneur cumulatif, tandis que ses autres sorties constituent les sorties

de commande dudit organe correcteur.

L'organe correcteur conforme à ce mode de réalisa-

tion permet de réduire à un minimum les dépenses de temps nécessaires pour un cycle de mesure 9 du fait que les facteurs de correction qui sont definis d'9 après les résultats du calibrage par les signaux échantillons peuvent être établis périodiquement (par exenmple, une fois pour chaque 10 ou 100 cycles de mesure, ou bien une fois

par minute ou toutes les 105 60 minutes, etco).

On peut aussi envisager un autre mode de -

réalisation, suivant lequel l'organe correcteur est en outre muni d'un bloc indicateur de défauts ayant son entrée reliée à la sortie du définisseur de facteurs de correction et comprenant, reliés en série, un circuit comparateur

de codes et un indicateur.

Ce mode de réalisation permet de diagnostiquer

l'ensemble du dispositif, car tout dépassement du coeffi-

cient de transmission suivant les paramètres non informatifs par rapport à une certaine valeur prédéterminée

témoigne d'un défaut survenu dans le dispositif.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la

lumière de la description explicative qui va suivre de

différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins annexes dans lesquels la figure I représente le schéma structural d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à 1 'invention; = les figures 2 et 3 représentent différents modes de réalisation du dispositif conforme à l'invention; l a figure 4 représente le schéma fonctionnel -15 d'algorithme relatif aux calculs des composantes symétriques; la figure 5 représente un schéma fonctionnel d'algorithme illustrant l'opération A de la figure 4; la figure 6 représente un schéma fonctior Lnnel d'algorithme illustrant l'opération B de la figure 4; la figure 7 représente un schéma fonctionnel d'algorithme illustrant l'opération C de la figure 4; la figure 8 représente un schéma fonctionnel d'algorithme illustrant leopération D de la figure 4; les figures 9, 10, 11 représentent différents modes de réalisation du bloc de commande du dispositif conforme à l'invention; les figures 12 et 13 représentent différents modes de réalisation de l'organe de calcul du dispositif conforme à l'invention; la figure -14 représente le mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention dans lequel est réalisé un calibrage par signaux échantillons; la figure 15 (ab,c) représente un diagramme temporel illustrant le procédé conforme à l'invention; la figure 16 (abcde fg) représente un diagramme temporel illustrant le fonctionnement du bloc de commande de la figure 9; la figure 17 (a,bc 9 d,efg,h,i,j,) représente un diagramme temporel illustrant le fonctionnement du bloc de commande de la figure 10; la figure 18 (abcdefg,hi) représente un diagramme temporel illustrant le fonctionnement du bloc de commande de la figure 11 o Le procedé selon l'invention pour la mesure des composanites symétriques des tensions d'un secteur polyphasé consiste à former d'abord des signaux de référence qui, suivant l'invention, se présentent sous forme d'un système de deux sia sinusoldaux orthogonaux, ensuite on multiplie entcre elles les -aleurs momentanées desdits sigîaux et les valeurs momentlnées des tensions de phase, après quoi on obtient les valeurs moyennes des produits résultants Selon l'invention on sépare les composantes orthogonales des séquences symétriques en additionnant les valeurs moyennes obtenues aux coefficients de pondération respectifs, ces composantes orthogonales servant à évaluer les paramètres des composantes symé= triques, par exemple: amplitude, angle de déphasage, amplitude complexes et autres o On sait que les composantes symétriques dun secteur polyphasé de tensions sinusoïdales se déterminent en partant des expressions m U = U UU + oo 1 * a a," = f Im mu= U 1 + 2, + I 22 & (Mî) mî = + '+'+ 00 m' m 1 + : =i IUP u 4 + +îU m U 1 LI 11 (-)m 1

O O O O

o 1 UI 2 U 2 3 o, Um sont les valeurs complexes des tensions de phase d'un secteur à m phases U, U U 2,*, a Um 1sont les valeurs complexes des composantes symétriques des tensions de séquences, respectivement, nulle, première, deuxième, (m 1);

a = e 2 est l'opérateur de rotation.

Les expressions ( 1) peuvent être représentées, avec plus de commodité, d'une manière généralisée m J,;-=_ UàS s(F-1 us m UF S(F 1) ( 2) 5. o S est le numéro de la composante symétrique du secteur polyphasé, S = 0,1,2, ooo (m-1);

F est le numéro de la tension de phase.

Le cas particulier du secteur polyphasé est celui d'un secteur triphasé,pour lequel m = 3 o En introduisant les reéférences des tensions de phase VAU 9 9 C"i et

celles des composantes symétriques '10 ', v 3 l+ï 9 î,9 respecti-

vement, de séquence nulle, positive et négative (m étant égal à 3), les expressions ( 1) prendront la forme suivante

O B C

uo = e + UB + UC) o 0-2) 3 UA+ua Ca) U_= b(U + UB +}( 3) e 3 (UA =Ba Uca On va maintenant examiner le procédé proposé en prenant comme exemple un secteur triphaséo La figure 15 montre les diagrammes temporels illustrant la variation des tensions de phase U,9 UB % UC, qui sont représentés par des

lignes continues.

Dans un intervalle de temps lt 1 =T; t 1 l égal à la durée de la période de l'une des tensions, par exemple de la tension UA, les tensions de phase UA 1 UB, Uc peuvent etre représentées sous forme de séries de Fourier o U=U sin (<kt U UNAK Tsin k=l A UB = UMBK sin ( 2 kt + BK) ( 4) k=U l MBK T BK UC= UCK sin ( 2 kt + CX) k= 1 o UMFK est l'amplitude; MFK t FK est la phase initiale du Keme harmonique de tension de la phase "F", F prenant la valeur de A, B, C. A ces séries de Fourier correspondent les courbes périodiquement variables, représentées sur la figure 15 par des lignes tiretées qui ne coïncident avec les variations réelles des tensions de phase UAP UB, UC que dans l'intervalle de temps lt 1 -T; t 1 En conformité avec le procédé de l'invention, les valeurs momentanées des tensions de phase UF (o F prend la valeur de A, B, C dans le cas d'un secteur triphasé, et de 1, 2, 3, m, dans le cas d'un secteur polyphasé) doivent être multipliées, dans l'intervalle de temps l t 1-T; t 1 l, par les valeurs des signaux sinusoïdaux 2 r 2 fr sin t, cos t Les valeurs moyennes de ces produits

T T

étant établies, on obtient des composantes orthogonales a F type cosinus et b F type sinus du premier harmonique des tensions de phase UF, qui sont comme suit a FT = 1

TUFos3 t dt.

t 1 T

2 1 T

b F= t U Fr sin 2 t dt.

F T En substituant, dans les expressions ( 5)>la tension de phase '"F' on obtient UF = UFK sin ( k t + ') ( 6) k= 1 Apras avoir calculé les intégrales et supposé que t 1 est multiple de T, on obtient: a F = UMF 1 sin F 1

> ( 7)

b F = UMF 1 cos 7 F 1) I Il est facile de s'apercevoir que les composantes a F et b constituent la projection du vecteur de a F F liamplitude complexe du premier harmonique de tension de phase "FI' de valeur UF 1 I sur les axes imaginaire et réel du plan complexe, c'est-à- dire UF 1 = b F + j a Fo ( 8) somme de En supposant que l opérateur de phase a est la ses parties réelle et imaginaire, on a: 2 t 2 JY m 2 rS * _: 2 i-a e a = e = cos m + J snj 1 9 m m Alors, la valeur as(F 1) dans l Vexpression -S(F-1) jl 2 mS(F 1) -T -r a -= e = COS m ' %r-1 J + ( 2) sera: ( 10) + j sin 2 g S(F-1) o m Les expressions ( 8) et ( 10) étant intégrées dans 12 expression ( 2), on obtient la valeur complexe de l'saplitude du premier harmonique de la composante symtriqu e de Seme squence symétrique de S séquence m Us =m F= 1 (b-ja F) lcos 2 m 7 S(F= 1) + ( 11) + j sin =m 2 T S(F=i)l Après avoir divisé lexpression ( 11) en parties reelle et imaginaire, on obtient des composantes orthogo= nales type sinus b* et type cosinus a* de Seme séquence U = b ja 9 ( 12) S S s o g m as = E a F s F=I m b*= F 1 b

S F

cosm 2 t S(F-1) m m cos 2 t?<S(F-1) m ? m + =lb F F= 1

F= 1 F

sin 2 r S(F-1) m m sin 21 m S(F-1) m M ( 13) 1,9) A% 1 Les expressions ( 13) font ressortir que les composantes orthogonales de séquences symétriques du secteur polyphasé s'obtiennent par addition des coefficients de pondération aux composantes orthogonales des tensions de phase, qui, à leur tour, s'obtienent par la prise des

valeurs moyennes des produits résultant de la multiplica-

tion, entre elles, des valeurs momentanées des tensions

de phase et des signaux orthogonaux de référence.

L'information sur les composantes orthogonales de séquences symétriques de la tension est celle de départ pour la détermination des paramètres des composantes symétriques caractérisant les tensions ou les courants d'un secteur polyphaseéo L'expression ( 12) permet, par exemple, de déduire leurs valeurs complexes, tandis que l'amplitude et l'angle de déphasage peuvent être déterminés à partir des expressions suivantes

2 2

U V(as) + (b* 2 ( 14) MS = arctg) ( 15) s On va maintenant examiner les formules servant à déterminer les composantes orthogonales des tensions de

séquence positive, négative et nulle d'un secteur triphasé.

Pour m= 3 et les valeurs S= 0, 1, 2, qui correspondentc aux tensions de séquences nulle, positive et négative, les expressions ( 13) prennent les formes ao = a A + 3 a B + 3 a C 9 bo = bb b + i bc + a+ = a a A a B _ 6 ac +b c 6 Aa B-6 c -'F ( 16) -JI-bb 1 b V 3 _ b+ 3 A b B b C B '+ C a = 3 a b I 3 aa B -I a b -J-ba b -_b+ _ 3 a Vb b A-b b b B C+ a B a C

253-1540

Comme on l'a déjà fait remarquer plus haut, en partant des valeurs effectives des composantes symétriques caractérisant la fréquence fondamentale des tensions d'un secteur triphasé, on peut déterminer les paramètres de qualité de l'énergie électriqueo Ainsi, la déviation M V et les variations des tensions, les coefficients d'asymétrie 2 et de déséquilibre o des tensions d'un secteur triphasé peuvent être déterminés, suivant les tensions de séquences positive, négative et nulle, de la manière suivante u+ +(+1)100 %, b

UH = (±1)10091 = 1)100 % 9 ( 17)

U_WU 2 = T 10 b 1 = O, ( 18) 0 îoo% = ua H+b

0 O = X 1010 @, = $O 100 %, ( 19)

UH 2

o UH est la valeur nominale de la tension du secteur.

Le procédé faisant l'objet de l'invention peut être mis en oeuvre à l'aide du dispositif représenté sur la figure 1 o

Le dispositif en question comporte des multiplica-

teurs 1, 2, 3, ooo 6, des intégrateurs 7,8 O o 12 servant à obtenir les moyennes des valeurs momentanées des tensions, des convertisseurs additionneurs à échelle 13, 14 ooo 18, un générateur 19 de signaux sinusoïdaux orthogonaux et des

convertisseurs fonctionnels 20, 21 et 22.

Les multiplicateurs 1 = 6 présentent chacun deux entrées dont la première est attaquée par les tensions de phase et la deuxième par les signaux de référence en provenance du générateur 19 Les premières entrées des multiplicateurs 1, 2 sont branchées sur la barre "A", les premières entrées des multiplicateurs 3, 4 le sont sur la barre "B" et les premières entrées des multiplicateurs 5, 6 le sont sur la barre "'C" Les deuxièmes entrées des multiplicateurs 1, 3, 5 sont reliées à une première sortie 23 du génarateur 19, tandis que les deuxièmes entrées des

multiplicateurs 2, 49 6 le sont sur la deuxième sortie 24.

Les sorties des multiplicateurs 1-6 sont reliées

awx entrees des intéegraleurs, respectivement, 712.

Les'sorties des intéegrateurs 7 = 12 sont connectées aux entrées respectives des convertisseurs additionneurs à échelle 13-18 L'ordre de connexion des intégrateurs aux entrées des convertisseurs 13 à 13 et les coefficients de transmission propres a ces entrees sont déterminées par

les emressions ( 16) Par exemvle, les entrées du conver-

tisseur additionneur 15 i dont la sortie fournat la composante type cosinus a, de la tension de séquence positive, sont connectées aux entrées des intégrateurs 7, 9, 11, 10, 129 aux sorties desquels se présentent des signaux proportionnels aux valeurs a, 9 a B ac 9 b B, b C, tandis que les coefficients de transmission propres à ces entrées sont respectivement égamux à 1/3, -1/69 -1/69 V 76 V//6, comme il découle de l'exression ( 16) pour les termes d'addition constituant la valeur a 3 Les sorties des convertisseurs 13 a 18 sont des sorties d'information sur lesquelles sont prélevés des signaux proportionnels aux composantes orthogonales, type cosinus et sinus, de séquences symétriques des tensionso D'autre part, les sorties des intégrateurs 13, 14 sont reliées aux entrées du convertisseur fonctiogmel 209 les sorties des intégrateurs 159 16 sont reliées aux entrées du conxvertisseur fonctionnel 21 et les sorties des intéegrateurs 17 et 18 sont connec-téees aux entrées du convert-isseur' fonctionnel 22 o Les convertisseurs 'onctionnels 209 21, 22 servant à réaliser la fonction d'extraction de la racine carrée à partir de la somme des carrés des valeurs d'entréeo Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne

de la manière suivante.

Les sorties 23 et 24 du générateur 19 produisent des signaux sinusoidaux orthogonaux, respectivement, cos 2 =t et sin 2 t o Dans les multiplicateurs I à 6, 7 r T ces signaux sont multipliés par les valeurs momentanées des tensions de phase, Les signaux de sortie provenant des multiplicateurs I à 6 sont ensuite traités dans les intégrateurs 7 à 12, respectivement, de manière à obtenir leur moyenneo Les signaux qui se présentent aux sorties des intégrateurs 7 à 12 sont décrits par les expressions ( 5) et sont égaux respectivement aux valeurs a A, b A, a Bg b B, a C O b C, ces valeurs étant les composantes type cosinus et sinus des tensions de phase Les signaux de sortie des intégrateurs 7 à 12 arrivent aux entrées respectives des

convertisseurs additionneurs à échelle 13 à 18 o L'organisa-

tion des signaux d'entrée et la valeur des coefficients de transmission, propres à chacune de ces entrées, sont entièrement définies par les expressions ( 16)o Il en résulte que les signaux de sortie des convertisseurs 13 à 18 sont egau-x aux valeurs ao, bog a, b+, a_, b c'estàa-dire aux composantes type cosinus et sinus des tensions de

séquences nulle, positive et négative.

Les composantes type cosinus et sinus de séquences

analogues arrivent aux entrées des convertisseurs fonction-

nels respectifs 209 21 et 22, dont les sorties fournissent des signaux proportionnels aux amplitudes des tensions de séquences positive, négative et nulle, comme il résulte de l'expression ( 14) Le procédé de mesure des composantes symétriques doun secteur polyphasé conforme à l'invention offre les avantages suivants: 1) rapidité élevée, due à ce que les composantes orthogonales de séquences symétriques peuvent être déterminées pendant une seule période, du fait que les

valeurs moyennes des produits résultant de la multiplica-

tion des valeurs momentanées des tensions de phase et des signaux de référence, peuvent être obtenues dans un intervalle de temps lt 1 l T; t 1 l égal à une période des tensions; 2) précision de mesure élevée due au caractère sinusoidal des signaux de référence qui permet d'éliminer l'effet nuisible des harmoniques supérieurs D'autre part,

le caractère orthogonal des signaux de référence (c'est-à-

11 r dire leur déphasage de =) leun par rapport à -l'autre peut être obtenu et conservé avec une plus grande précision qu'un déphasage de 2 '_ (voir le système de signaux de m référence dans le dispositif connu), ce qui contribue aussi à diminuer les erreurs de mesure; 3) larges possibilités fonctionnelles, car quel que soit le nombre de phases m, le système de signaux de référence ne se compose que de deux signaux, et non pas de m signaux Ceci permet de modifier le schéma de connexion des sorties des intégrateurs 7 à 12 aux entrées des convertisseurs 13 à 18, ainsi que les coefficients de transmission propres aux entrées desdits convertisseurs, de sorte que le dispositif s'adapte facilement à la mesure des composantes symétriques dans des secteurs à nombre de

phases différent.

L'un des modes de réalisation du procédé conforme à l'invention consiste à fournir les valeurs momentanées des tensions de phase et des signaux de référence sous forme d'un code de leurs échant-illons à des moments

équidistants sur la période de l'une des tensions de phase.

Comme on le sait, *si la fonction périodique U(t) ne comporte pas d'harmoniques d'ordre supérieur à N/2, ou bien lorsque les harmoniques d'ordre supérieur ont une amplitude négligeable, on constate une coïncidence entre les coefficients de la série de Fourier complexe résultant de la décomposition de-cette fonction dans l'intervalle dstemps lt-T; t 1, égaux à Ck U(t)e dt t 1-T (o K = O, + 1, + 2,), et la transformation discrète de Fourierpoeartet surles échantillons Xn de cette fonction, prélevés à des moments équidistants t 1-T + N dans l'intervalle ft-T; t 1 i, (o n= 0, 1, N-1), laquelle transformation est g N-i -j 21 n K -'K = xne n=O o K = 09 19 25 oo Noq-1 étant entendu que Ck dans la première expression (avec K négatif) est égal à CNK dans la deuxième expressiono Par conséquent, les composantes orthogonales des tensions de phase a F et b F 9 déterminées par les expressions ( 5) de décomposition de la tension U Fen série de Fourier et la transformation discrète de Fourier portant sur les échantillons des tensions de phase X Fn, prélevés à des moments équidistants sur la période de l'une des tensionscoincident elles aussio Pour des raisons de commodité, la transformation discrète de Fourier figure sous forme trigonometriqueo En partant de ce qui vinet d'être dit, lès composantes type cosinus a F et type sinus b F du premier harmonique des tensions de phase se définissent d Vaprès les expressions N-1 a F + Fn co 9 n= O ( 20) 2 N-i 210 T 2 N sin = N o Les valeurs a F et b F étant obtenues, on détermine les composantes type cosinus a* et type sinus s b des tensions du secteur polyphasé, en se ser vant à cet effet des expressions ( 13); Pour un secteur triphasé, on peut se servir, tout comme précédemment, des expressions La figure 15 representce la manière dont on exécute léchantlllonnage des valeurs momentanées des tensionso l,intervalle de temps lt 1-T; t 1 J doit être divisé en N 33 parties égales t t 1 T + T n; t 1 T (n+l) o n = 09 19 29 N-0 Aux moments constituant les débuts de ces intervalles, on enregistre les ordonnées des

24 2531540

tensions de phase qu'on transforme ensuite en codes X Zn égaux à UF(tl-T 4 T n)o Ces codes doivent 8 tre traités par la suite en conformité avec les expressions ( 20)Q ( 13), ( 1 i 4) Les avantages de ce mode de realisation du procédé de mesure des composantes symétriques consistant en ce que le système de signaux de référence se présente sous forme de codes et que les opérations de multiplication et de prise de moyenne sont exécutées, avec une très haute précision/sous forme numérique En ce cas, les erreurs de

mesure ne sont dues qu'à des erreurs relevant de la.

transformation des échantillons des valeurs momentanées

des te 2 sions en code.

D'autre part, les erreurs dues à l'excursion de la fréquence vis-à-vis de sa valeur nominale sont exclues du fait que l'échantillonnage des tensions dé phase et des valeurs des signaux de référence, qui sont multioliés les uns par les autres, sont prélevés à des moments équidistants sur la période, les valeurs momentanées de leurs phases, égales à a n, étant identiqueso Dui fait que le procédé propose Dr Set de traser convenablement les signaux -sous forme numé 2 iqueo on a la p ssibilité de créer différents disposiifs mesureurs des composantes symériaues concus sr la base de moyens de calcul numériqu dont les avantages sont indiscutables sur le plan de 1 a précision et de la rapidi? é o La figure 2 représente 1 'u desdits dispos 2 ltifs inmériques Dpermettant de réaliser le procédé conforme à Xl'invention, dans lequel les valeurs momentanées des tensions de phase et des signaux de référence se présentent sous forme d'un code de leurs echantzllons,rélevés à des moments équidistants sur la périodeo Ce dispositif comnporte un commutateur 25, un

multiplicateur de -fréquence 26, un convertisseur tension-

code 27, un bloc de commande 28 et un organe de calcul 29.

Le commutateur 25 a des entrées en nombre égal à celui des phases du secteur polyphasé, chacune desdites entrées étant attaquée par des signaux proportionnels aux tensions de phase respectives Le commutateur 25 a lui aussi des entrées de commande en nombre égal à celui des phases du secteur et connectées aux sorties respectives 30 du bloc de commande 28, et une sortie qui, par l'intermédiaire du convertisseur 27, est reliée à l'entrée de l'organe de calcul 29 En présence de signaux aux entrées de commande respectives du commutateurs celui-ci fait passer ces

signaux des entrées respectives à l'entrée du convertis-

seur 27-

Le convertisseur 27 transforme en code la valeur momentanée du signal présent à son entrée, ceci en présence d'un signal provenant de la sortie 31 du bloc de commande 28

et attaquant son entrée de commande.

Une autre sortie 32 du bloc de commande 28 est destinée à produire un signal de démarrage de l'organe de

calcul et est reliée à l'entrée de commande de celui-ci.

Comme il ressort de la description ci-dessus, le

bloc de commande 28 opère la synchronisation du fonction-

nement de tous les éléments constituant le dispositif et, à son tour, se met en jeu en présence d'un signal de sortie provenant du multiplicateur de fréquence 26 qui est branché sur l'une des phases du secteur polyphasé et sert à transformer la période de tension de cette phase en une suite d'impulsions dont la période de succession est de T/N, o T est la période de la tension de phase et N est le nombre d'échantillons des tensions de phase prélevés

sur cette période.

L'organe de calcul 29 sert à traiter les codes des valeurs momentanées des tensions de phase en conformité avec les expressions ( 20), ( 13) pour déterminer les composantes orthogonales, type cosinus et sinus, de séquences symétriques En fonction de la destination du dispositif, l'organe de calcul 29 peut se servir des valeurs caractérisant les composantes orthogonales des séquences symétriques pour définir, par exemple, l'amplitude et la phase initiale suivant les expressions ( 14), ( 15), ou bien les paramètres de qualité de l'énergie électrique suivant les expressions ( 17, ( 18),9 ( 19), ou encore, les valeurs complexes des composantes symétriques des tensions suivant les expressions ( 12), etc. La sortie de l'organe de calcul peut 8 tre reliée à n'importe quel dispositif périphérique: tableau d'affichage, perforatrice, imprimante numérique, cumulateur

magnétique et autres.

En conformité avec un autre mode de réalisation (voir la figure 3), le dispositif selon l'invention comporte une mémoire analogique 33 ayant des entrées d'information en nombre égal à celui des phases du secteur polyphasé, des sorties d'information reliées aux entrées d'information respectives du commutateur 25, et une entrée de commande

reliée à la sortie du multiplicateur de fréquence 26.

La mémoire analogique est destinée à mémoriser 1 'échantillon des valeurs momentanées des tensions au moment ou son entrée de commande est attaquée par un

signal approprié.

L'introduction de la mémoire logique 33 permet

d'éliminer les erreurs de caractère dynamique du convertis-

seur 27, car la tension d'entrée du convertisseur 27 reste

alors invariable pendant la transformation tension=code.

Suivant des variantes de réalisation des dispositifs conformes aux figures 2 et 3, ceuxci cormportent un bloc de commande 28 dont le schéma est représenté sur la figure 9 En conformité avec ce mode de réalisation, le bloc de commande 28 comporte un organe synchroniseur 34 dont une première sortie constitue la sortie 31 du bloc de commande 28, qui sert au démarrage du convrertisseur 27, tandis que sa deuxième sortie sert de sortie 32 du bloc 28, destinée au démarrage de l'organe 29 L'entrée du bloc de commande 28 est reliée à la sortie du multiplicateur 26 En présence d'un signal approprié à son entrée, l'organe synchroniseur 34 produit un signal de démarrage du

convertisseur 27 et un signal de démarrage de l'organe 29.

Il est à remarquer que le signal produit par la sortie 32 se présente avec un certain retard par rapport au signal produit par la sortie 319 ce retard étant de valeur plus

élevée que le temps opératoire maximal du convertisseur 27.

Le bloc de commande 28 comporte aussi un compteur 35 des impulsions de sortie du multiplicateur 26, dont la

sortie de débordement est reliée à un organe 36 d'identifi-

cation du numéro de phase, tandis que son entrée constitue l'entrée du bloc de commande 28 Lès sorties de l'organe 36

servent de sorties 30 du bloc de commande 28.

Le compteur 35 a une capacité égale au rapport de multiplication du multiplicateur 26, et de ce fait, sa sortie de débordement ne produit un signal que lorsque son

entrée fonctionnelle est attaquée par N impulsions, c'est-

à-dire une fois par période.

L'organe 36 d'identification du numéro de phase est réalisé en sorte que son état de-sortie varie après l'arrivée, à son entrée, de chaque signal suivant, son ieme état faisant place à l'état (i+ 1), et le mème état faisant place à l'état 1 L'un des modes de réalisation de cet organe 35 est représenté sur la figure 90 Dans ce cas, l'organe 36 d'identification du'numéro de phase comporte,

reliés en série, un compteur de numéros 37 et un décodeur 38.

Le compteur 37, dont l'entrée est reliée à la sortie de débordement du compteur 35, sert au comptage du nombre de périodes à mesurer L'état de sortie de ce compteur 37 est transformé à l'aide du décodeur 38 en signal de commande qui est appliqué à l'une des entrées de commande du

commutateur 25.

Le bloc 28 fonctionne de la manière suivante.

Les impulsions de sortie en provenance du multi-

plicateur 26 attaquent le compteur 350 Comme mentionné plus haut, le signal de débordement n'apparaît à sa sortie qu'une seule fois a la fin de chaque période de tension Ce signal attaque le compteur 37 dont l'état de sortie est transformé par le décodeur 38 en un signal de commande qui est transmis des O sorties 30 aux entrées de commande du commutateur 25 Le cycle de transformation des échantillons de valeurs momentanées des tensions de phase en code

25315-40

continue pendant m périodes de tension du secteur, car, lors de la première période, l'entrée du convertisseur tension-code 27 est attaquée par la tension de la phase 1, lors de la deuxième période, par la tension de la phase 2, et ainsi de suite jusqu'à la meme période, lors de laquelle elle est attaquée par la-tension de la phase m Le démarrage du convertisseur 27 et de l'organe de calcul 29

est assuré par les signaux provenant de l'organe syichroni-

seur 34 qui, à son tour, est démarre par les signaux de

sortie dn provenance du multiplicateur de fréquence 26.

Pour illustrer le fonctionnement du bloc 28, la figure 16 représente les diagrammes temporels des tensions d'un secteur triphasé (figure 16 a) sur lesquels les points montrent les échantillons des valeurs momentanées à transformer en code D'autre part, la figure 16 montre les signaux de sortie du multiplicateur de fréquence 26 (figure 16 b), les signaux commandant le commutateur 25 qui apparaissent aux sorties 30 du bloc 28 (figures 16 cd,e), et les signaux commandant le convertisseur 27 et l'organe 29, qui sont fournis, respectivement, par les sorties 31 et 32 du bloc de commande 28 (figures 16 f, 16 g)o Le fait de recourir à la mémoire analogique 33 (figure 3) permet d'envisager un autre mode de réalisation du bloc de commande 28 (voir la figure 10)o Du fait que le niveau des signaux de sortie de la mémoire logique 33 reste invariable en attendant larrivée du signal de

démarrage suivant, le commutateur 25 peut servir d'intermé-

diaire pour fournir à l'entrée du convertisseur 27, dans l 'intervalle de tem Ds entre les deux signaux de sortie du multiplicateur 26, des signaux de sortie en provenance de la mémoire logique 33, l 'information sur les échantillons des valeurs momentanées des tensions de phase étant obtenue pendant une seule période, Ceci permet, premièrement,

d'élever larapidité du dispositif tout entier, et deuxième-

ment, d'exclure les erreurs de caractère dynamique qui pourraient avoir lieu en raison de la non-simultanéité

des mesures des tensions de phase.

Pour la réalisation du principe de traitement des signaux décrit-cidessus, on propose le bloc de commande représenté sur la figure 100 A la différence du bloc de commande donné sur la figure 9, il est proposé de susbtituer au compteur 35 une bascule 39 et un générateur déclenché 40, reliés en série, la sortie de celui-ci étant connectée à l'entrée de l'organe synchroniseur 34 et à l'entrée de l'organe 36 d'identification du numéro de phase L'entrée " 1 "V de la bascule 39 constitue l'entrée du bloc de commande 28, tandis que l'entrée "O" de cette bascule est reliée à une sortie complémentaire 41 de l'organe 36 On peut utiliser en tant que sortie 41 la sortie de-débordement

du compteur 37 (voir la figure 9)-

Le bloc 28 fonctionne de la manière suivante O Les signaux de sortie du multiplicateur de fréquence 26 arrivent à l'entrée fonctionnelle de la bascule 39 en la mettant à l'état " 1 "o Alors l'entrée du

générateur déclenché 40 est attaquée par un signal d'autori-

sation et ce générateur commence à produire des impulsions

qui sont appliquées à l'entrée de l'organe 36 d'identifica-

tion du numéro de phase et à celle de l'organe synchroniseur

340 L'organe 36 est réalisé comme montré sur la figure 9.

Du fait que chaque signal apparaissant à l'entrée de l'organe 36 provoque un changement de son état, après éème l'arrivée du i signal d'entrée l'organe 36 applique à la sortie de la mémoire analogique 33 une tension Ui qui est transmise par l'intermédiaire du commutateur 25 à l'entrée du convertisseur tension-code 27 En même temps, du fait que les signaux de sortie du générateur 40 arrivent 3 o à l'entrée de l'organe synchroniseur 34, le signal de commande provenant de la sortie 31 opère le démarrage du convertisseur 27, tandis que le signal provenant de la

* sortie 32 opère le démarrage de l'organe de calcul 29.

Une fois que toutes les m tensions ont été commutées par le commutateur 25 sur le convertisseur 27 et transformées en code, la sortie 41 delbqpne 36 d'identification du numéro de phase, par exemple la sortie de débordement du compteur 37 (voir la figure 9), produit un signal qui remet la bascule 39 à l'état "O" Alors le bloc de commande 28 se met en attente du signal de sortie suivant en provenance

du multiplicateur de fréquence 26.

La figure 17 représente les diagrammes temporels des tensions d'un secteur triphasé (voir notamment les figures 17 a,b,c), sur lesquels sont montrés par des points les échantillons des valeurs momentanées des tensions, qui sont transformées en code, l'échantillonnage étant opéré simultanément pour toutes les phases La figure 17 d illustre

les signaux de sortie du multiplicateur de fréquence 26.

La figure 17 montre aussi les signaux commandant le commutateur 25 et provenant des sorties 30 du bloc 28 (figuras 17 e, f,g), les signaux commandant le convertisseur 27 et l'organe 29 en provenance des sorties 31 et 32, respectivement, du bloc 28 (figures 17 h, i), le signal à la sortie de la bascule 39 (figuré 17 j), lesdits diagrammes temporels (figures 17 d, efg,hi,îj) étant donnés pour l'intervalle de temps compris entre plusieurs signaux de

sortie du multiplicateur de fréquence 26.

Il en résulte que l'entrée de l'organe de calcul 29 reçoit les échantillons codés des valeurs momentanées des tensions de phase enregistrés dans la mémoire 33 à des

moments équidistants T/N. On peut employer en tant qu'organe de calcul 29 une calculatrice numérique

universelle ou spéciale pouvant traiter ces échantillons en conformité avec l'algorithme

illustré à la figure 4.

Le bloc A (figure 4) représente l'opération d'obtention et de mémorisation, dans la mémoire de l'organe 29, de l'information sur les valeurs momentanées des échantillons des tensions de phase arrivant à l'entrée d'information de l'organe 29 sous forme de codes Le bloc B représente l'opération consistant à former les échantillons des valeurs momentanées des signaux de

référence, à multiplier ces échantillons par les échantil-

lons des tensions de phases et à obtenir la moyenne des produits résultantso Le bloc C représente les opérations de séparation des composantes orthogonales des séquences symétriques par addition des valeurs moyennes des produits et des coefficients de pondération respectifso Le bloc D représente l'opération de détermination des paramètres des composantes symétriques,9 par exemple des paramètres de qualité de l'énergie électriqueo Les opérations représentées par les différents

blocs sont examinées ci-aprèso La description est faite,

à titre d 9 exemple, pour um secteur triphaséo Comme représenté sur la figure 5 illustrant les operations du bloc A, -le bloc E effectue la remise à zéro du' compteur déchantillons, le bloc F réalise l Qopération d'attente du signal de démarrage de l'organe de calcul 299 lequel signal est produit par la sortie 31 du bloc de commande 28 Après l'arrivée de ce signal, la commande est reprise par le bloc G, dans lequel le code X provenant de la sortie d'inormation du convertisseur 277 est porté dans la ieme cellule de la mémoire faisant partie de 2 o l'organe de calcul 29 L'adresse de la cellule de mémoire est déterminée par l'état du compteur d'échantillonso Ensuite le bloc H compare le nombre d'échantillons enregis= tres dans la mémoire avec le nombre 3 N qui correspond au total des echantillons des tensions de phase à prendre pendant une période dans le secteur triphaséo -S i i< 3 N-19 la commande est reprise par le bloc I o le contenu du compteur d'échantillons est additionné d'une unité 9 pour

passer ensuite au bloc Fo Dans le cas contraire, c'est-

Andirre lorsque i= 3 N-19 la commande est reprise par le

bloc Bo.

Comme montré sur la figure 69,illustrant les opérations du bloc B 9 il se produit, dans les bloc K, L, M, N, P, Q 9 le calcul des composantes types cosinus et sinus des tensions de phase suivant les échantillons des tensions de phase enregistrés dans la mémoire de l'organe 299 les opérations étant exécutées en conformité avec les expressions N-1 /x, a A =X 1 -N 2 L__ i=O 2 N-1 a = x -2 a BX N L xi i=N 3 N-1 ac = 3 = 'N i= 2 N N-1 b A= l 4 = N xi i=O 2 N-1 b B = x 5 = N i=N 3 N-1 bc = X 6 = N i i= 2 N cos 2 7 i, cos 21 i, cos 2 i, N sin ZZ' i 9 sin 2 i, 2 in 1 r V sin 2 z i N Les valeurs momentanées des signaux de référence sinusoldaux orthogonaux cos 2 i, sin i se présentent sous forme de codes mémorisés par la mémoire

naltérable faisant partie de l'organe de calcul 29.

Comme représenté sur la f Ligure 7 illustrant les opérations du bloc C, les blocs R, S, T, Ug V, W servent à déterminer les composantes orthogonales des séquences symétriques suivant les expressions ( 21) a+ = ( 1)X 1 +( 2)X 2 +()X 3 + O ox 4 +()X 5 +()X 6 + ()x 4 +(= xx 5 +(=)x 6 ao ( 3)X 1 ( r) 2 +(=ÉX 3 + 004 +GX 5 +()X 6 9 ( 22) b = O Il + V,)X \-)X+ (_ b+ = Oo X 1 +()X 2 +(b 2)X 3 + (")X 4 +()X 5 +()X 6 b ()X 13 +( 3):2 + ( 5)X 3 +)X 4 + O (X 5 = O 'i 6 bo = 00 X 1 + Oo X 2 + 00 X 3 + ( 5)X 4 + ( 5)X 5 + ( 3)X 6 Les codes X I, IX 3, X/,, X 5, X 6 sont ontenus dans le bloc B, les coefficients qui les caractérisent se

présentant sous forme de codes dans la mémoire inaltérable.

Comme représenté sur la figure 8 illustrant les, opérations du bloc D, les blocs X, Y, Z déterminent les paramètres de qualité de l'énergie électrique suivant les expressions ( 17), ( 18), ( 19)o Pour réaliser lalgoritlme décrit ci-dessus, on propose un organe de calcul dont le mode de réalisation préféré est représenté sur la figure 12 o Cet organe de calcul 29 comprend une première mémoire 42, une première mémoire inaltérable 43, un premier multiplicateur 44, un premier additionneur cumulatif 45, une deuxième mémoire 46, une deuxième mémoire inaltérable 47, ua deuxième multiplicateur 48, un deuxième additionneur cumulatif 49, un convertisseur fonctionnel 50 et un bloc 51 de commande du processus de calculo

La mémoire 42 a une entrée d'information consti-

tuant l'entrée de l'organe 29, et une sortie qui, par l'intermédiaire du multiplicateur 44, de l'additionneur cumulatif 45, de la mémoire 46, du multiplicateur 48 et de l'additionneur cumulatif 49 reliés en série, est reliée à l'entrée d'information du convertisseur fonctionnel 50 dont le signal de sortie porte l'information sur les résultats des calculs exécutés O Les sorties des mémoires inaltérables 43 et 46 sont reliées aux autres entrées des

multiplicateurs 44 et 48, respectivement.

L'entrée de synchronisation d'enregistrement de la

mémoire 42 est reliée à une première sortie 52 du bloc 51.

Les fils d'adresses de la mémoire 42 sont reliés aux deuxièmes sorties 53 du bloc 51 o En présence d'un signal à la sortie 52, le code qui apparaît à l'entrée d'information de la mémoire 42 est enregistré dans la cellule de mémoire dont l'adresse est déterminée par le code présent

aux sorties 53 Les fils d'adresse de la mémoire inalté-

rable 43 sont reliés aux troisièmes sorties 54 du bloc 51.

Le code présent aux sorties 54 détermine l'adresse de la cellule dont la constante est fournie à la sortie de la

mémoire 43.

L'entrée de remise à zéro de l'additionneur 45 est reliée à une quatrième sortie 55 du bloc 51 En présence d'un signal à cette sortie, l'additionne Lur 45 se remet à zéro L'entrée de synchronisation de l'additionneur 45 est reliée à une cinquième sortie 56 du bloc 51 En présence d'un signal à cette sortie, au contenu de l'additionneur 45 s'additionne le code présent à son entrée d'information qui

est reliée au multiplicateur 44.

L'entrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 46 est reliée à une sixième sortie 57 du bloc 51, tandis que ses fils d'adresse sont connectés auxc septièmes so-ies 58 d bloc 51 En présence d'un signal à la sortie 57, le code présent à l'entrée d'information de la mémoire 46 et provenant de l'additionneur 45 est enregistré par la cellule de mémoire dont l'adresse est déterminée par le code présent aux sorties 58 Les fils d'adresse de la mémoire inaltérable 47 sont reliés aux huitièmes sorties 59 du bloc 51 Le code présent à la sortie 59 détermine l'adresse de la cellule dont la constante apparaît à la

sortie de la mémoire inaltérable 47.

L'entrée de remise à zéro de l'additionneur

cumulatif 49 est reliée à une neuvième sortie 60 du bloc 51.

En présence d'un signal à cette sortie, l'additionneur 49

se remet à zéro L'entrée de synchronisation de l'addition-

neur 49 est reliée à une dixième sortie 61 du bloc 51 o En

présence-d'un signal à cette sortie, au contenu de l'addi-

tiorneur 49 s'additionne le code présent à son entrée d'information qui est reliée au multiplicateur 48. L'entrée de synchronisation d'enregistrement du convertisseur fonctionnel 50 est reliée à une onzième sortie 62 du bloc 510 En présence d'un signal à cette sortie, le convertisseur 50 emmagasine le code présent à son entrée d'information L'entrée de démarrage du convertisseur 50 est reliée à une douzième sortie 63 du bloc 51 En présence d'un signal à cette sortie,9 le convertisseur 50 extrait la racine carrée de la somme des carrés des codes emmagasinés antérieurement 9 le résultat de ce calcul étant fourni à sa sortie d'informationo

Le bloc de commande 51 peut être divisé fonction-

nellement en trois sous-ensembles de commande le sous-

ensemble 64 contrôlant la mémorisation de l'information par la mémoire 42, le sous-ensemble 65 contrôlant le calcul des composantes orthogonales des tensions de phase, et le sous-ensemble 66 contrôlant le calcul des composantes

symétriques des tensions.

Dans la variante représentée sur la figure 12, le sous-ensemble 64 comporte une bascule 679 unformateur 68 9 un compteur 699 un circuit "ET" 70, un organe synchroniseur 719 un groupe de circuits "ET" 72 o Le sousensemble 65 comporte unebascule 739 un formateur 74, un compteur 759 un organe synchroniseur 76, un compteur 779 un générateur déclenché 78, un organe synchroniseur 79, un groupe de circuit "ET" 809 819 un circuit " O OU" 82 Le sous-ensemble 66 comporte une bascule 83, un formateur 84, un compteur 859 un organe synchroniseur 86, un compteur 879 tu L générateur déclenché 88, un organe synchroniseur 899 un groupe de circuits IET" 90, un circuit "OU" 919 un circuit "ET" 92 L'entrée " 1 " de la bascule 67 est reliée à une borne "Démarrage" dont le signal remet la bascule à l'état " 1 o La sortie de la bascule 67 est reliée par l'intermédiaire du formateur 68 à l'entrée de remise à zéro du compteur 69 dont les sorties sont connectées aux fils d'adresse de la mémoire 42 par l'intermédiaire du groupe de circuits 72 dont les sorties constituent les sorties 53 du bloc 51 D'autre part 9 la sortie de la bascule 67 est reliée à l'entrée de commalde du groupe de circuits 729 à une première entrée du circuit 709 dont une deuxième entrée est l'entrée de démarrage du bloc 51, ainsi qugà l'entrée de commande de l'organe de calcul 29 La sortie du circuit

o 70 est reliée à l'entrée de démarrage ds l'organe synchro-

niseur 71, dont une premidre sortie, constituant la sortie 52 du bloc 51, est reliée à l'en-tre de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 42, tsandis que sa deuxième sortie est reliée à l'entrée fonctionnelle du compteur 69 dont la sortie de débordement est connectée à l'entrée '90 '

de la bascule-67 et à l'entrée " 1 " de la bascu Lle 73.

La sortie de la bascule 73 est reliée par i 'in-ermédiaire du formateur 74 au entrées de remise à zéro des compteurs 75, 77 et à la première enitrée du circuit "'OU"I 82 dont la sortie, constituant la sortie 55 du bloc 51, est reliée à l'entrée de remise a zéro de 1 laddi= tio-raeur cumulatif 45 D'autre part, la sortie de la bascule 735 est reliée aux entrées de commande des groupes de circuits 80, 81 et, par duintermédiaire du générateur déclenche 78, à l'entrée de demarrage de l organe synchroniseur 79 dont la premi&re sorties, constituant la

sortie 56 du bloc 51, est reliée à l'entrée de synchronisa-

tion de 1 ladditionneur 49, sa deulli&me sortie communiquant avec 11 entrée de comptage du compteur 75 La sortie de débordement du compteur 75 est connectéee à l Aentrée de démarrage de 11 organe synchroniseur 76 dont la première sortie, constituent la sortie 57 du bloc 51,9 est reliée à lentrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 469 sa deuxtème sortie communigquant avec la deuxième entrée du circuit "OU" 82, tandis que sa troisième sortie commtunique avec l'entrée de comptage du coimpteur 77 dont la sortie de débordement est reliée à l'entrée a'0 "' de la bascule 75 et à l'entrée " 1 l de 1 l bascule 83 O Les sorties du compteur 75

sont reliées aux chiffres de poids inférieur du groupe de cir-

cuits 80 de "ET" logiques et constituant en même temps les sorties 54 du bloc 519 sont reliées par les fila d'adresse de poids inf Sérieur de la mémoire inaltérable 43 Les sorties du compteur 77 sont connectées aux entrées du groupe de circuits "ET" 81, le chtffre de poids inférieur du compteur 77 tat relié au fil d"adresse de pcids supérieur de la aémoire inaltérable 43 et ses chiffres de poids inferieur ftaut connectés aux digits de poids supérieur du groupe de circuits 80 Les sorties des circuits 729 80 réunies entre

eilles par un montage "OU", constituent les sorties 53 du -

bloc 51 et sont reliées aux fils d'adresse de la mémoire 42 o

La sortie de la bascule 83 est reliée, par linter-

mediaire du formateur 84, aux entrées de remise à zéro des compteurs 85, 87 et à la première entrée du circuit "OU" 91 D dont la sortie, constituant-la sortie 60 'du bloc 51 D est reliée à l entrée de remise à zéro de l additionneur cunlat;if 49 o D'autre part, la sortie de la bascule 83 est reli Se à l'entrée de commande du groupe de circuits "ET" 90 o dar lintvbermédiaire du générateur déclenché 88 f, t',trée de démarrage de 1 lorgane synchroniseur 89 dont la remière sortie@ constituant la sortie 6 ' âu bloc 51, est reliée à 12 entrée de synchronisation de l 2 additionneur 49 'et dont la deuxièeme sortie communique avec l'entrée de @oo Lptage du compteur 85 La sortie de débordement du com O eu Lr 85 est connectée à l'entrée de demarrage de l 2 organe synchroniseur 86 dont la première sortie, constiî tuani 4 la sortie 62 du bloc 51 '9 est connectée a l entrée de synchro:nisation d'enregistrement de code du cqnvr tisseur fonctionnel 50 et dont la deuxième sortie communique avec 2 a deuxi eme entree du circuit 9 00 U 9 91 tandis que sa troisième sortie communique avec la première entrée du circuit "'ET" 92 et avec l'entrée de comptage du compteur 87 dont la sortie de débordement est reliée à l 2 entrée W 00 de la bascule 83 Les sorties du compteur 85 sont reliées aux entrées du groupe de circuits 90 etconstituant enm Ome tempc

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les sorties 59 du bloc 51, sont reliées aux fils d'adresse de poids inférieur de la mémoire inaltérable 47 Les sorties du compteur 87 sont reliées aux fils d'adresse de poids supérieur de ladite mémoire:47 La sortie du chife de poids inférieur du compteur 87 est connectée a la deuxième entrée du circuit "ET" 92 dont la sortie, const'ituant la sortie 63 du bloc 51, est connectee a a entre de synchronisation de démarrage de l'opération de transformation fonctionnmlelle du convertisseur 50 Les sorties des circuits 81, 90, qui sont réunies entre elles par un montage "OU" constituent les sorties 58 du bloc 51 et sont reliées aux fils d'adresse

de la mémoire 46.

Certains sous-ensembles constitu- ant le bloc de commande 51 ont une composition analogue et se caractérisent par un même principe de fonctionnemento Par exemple, les formateurs 68, 74, 84 fonctionnent de manière à produire un bref signal lorsque le signal d'entrée varie de '0 " logique à " 1 ' logique, lequel signal est utilise pour remettre à zéro les ensembles qui sont reliés aux sorties de ces formateurs Les générateurs déclenchés 79, 89 ne produisent des signaux de sortie que lorsque leurs entrées sont atta Quées par " 1 ' logiqueo Sinon, aucune genération ne se produit Les circuits 72, 8 $, 81, 90 sont chacun un noeud de circuits logiques "ET", don-t les premières entrées constituent les entreées dqnformation, andis cue ses deuxèmes entrées sont reunies pour:jouer le rôle d'une entrée de commande O Les organes synchroniseurs 71, 76, 79, 86, 89, quand ils sont attaques par un signal d'entrée, produisent des signaux qui apparaissent à leurs sorties

avec un certain retard l'un par rapport à l'autre O Pour la.

description du fonctionnement, on admettra conventionnelle-

ment que le signal issu de la première sortie se présente le premier, celui de la deuxième sortie est le deuxième et ainsi de suite Les autres sous-ensembles constituant le bloc de commande 51 sont du type classique sur le plan de

la technique de calcul.

Lorsque l'entrée "Démarrage" du bloc 51 est attaquée par un signal 9 la bascule 67 se met à l'état " 1 V',

ce qui déclenche le sous-ensemble 64 commandant l'enregis-

trement de l'information par la mémoire 42 o Le sous-

ensemble 64 fonctionne en conformité avec le signal provenant de la sortie 32 du bloc de commande 28 de manière à fournir par les sorties 53 du bloc 51 l'adresse de la cellule de mémoire 42 devant enregistrer le code de sortie du convertisseur 27 et à former des signaux de synchronisation d'enregistrement, par la mémoire 429 à la sortie 52 du bloc 510 L'algorithme de fonctionnement du-sous-ensemble 64 correspond entièrement au bloc algorithmique A (figure 4)7 quli est détaillé sur la figure 5 o Le sous-ensemble 64 fonctionne de la manière suivante Quand la bascule 67 se met à l'état " 1 ", les circuits "ET"Q 70, 72 s'ouvrent, les signaux issus de la sortie 32 du bloc 28 arrivant, par l'intermédiaire du circuit 70, à l Ventrée de l'organe synchroniseur 71 et le code de sortie du compteur 69 arrivant aux fils d'adresse de la mémoire 42 o D'autre part, le formateur 68 sépare l'etat de passage de la bascule 67 de " O " à " 1 " et produit à sa sortie une brève impulsion qui provoque la remise à zéro du compteur 690 Le signal suivant 9 issu de la sortie 32 du bloc 28, passe par le circuit "ET" 70 et arrive à l'entrée de l'organe synchroniseur 71 pour démarrer celui-cio Le signal issu de la première sortie de l'organe synchroniseur 71 attaque l'entrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 42, la cellule de mémoire dont l'adresse est définie par le code de sortie du compteur 69 enregistre le code de sortie du convertisseur 27 Le signal en provenance de la deluxième sortie de l'organe synchroniseur apparait avec un retard dont la durée n'est pas inférieure à celle du cycle d'enregistrement dans la mémoire 42 o Ce signal arrive à l'entrée de comptage du compteur 69 et additionne à son état une unitéo La capacité du compteur 69 est égale à N, o N est le-nombre d'échantillons de-chaque tension de phase prélevés pendant la périodeo Quand l'entrée de démarrage du bloc 51 emmagasine 3 N impulsions issues de la sortie 32 du bloc 28, il se produit un débordement du compteur 69 Vers ce moment, la mémoire 42 aura enregistré les codes de tous les échantillons des tensions de phase necessaires pour les opérations ultéerieures visant à deéterminer les composantes symétriq eso Le signal issu de la sortie de débordement du compteur 69 remet la bascule à l'etat i" O " et la basdule 73 à le'état A 1 "f A ce stade, le cycle de fonctionnement de l'ensemble 64 cesse, e-t celui-ci n'a plus aucu Ln effet sur le fonctionnement du dispositi L. Une fois que la basctle 73 se trouve à l'état 1 ", on assiste au démarrage du sous-ensemble 65 commandant le

calcul des composantes orthogonales des tensions de phase.

Les codes caracterisa-nt les echantillons des tensions de phase et les sigau de réérence, qui sont enregistrés, respectivement, dans la mémoire 42 et dans la mémoire inaltérable 43, sortent des cellules de meémoire 42, 43 dont les adresses sont définies Dar les codes prése-nts aux fils dcadresse 53 et 54 du bloc 51 et arrivent aux entrées du multiplicateur 44 Le code de sortie du multiplicateur 44, qui est égal au produit résuiltant -de la multiplication entre les codes mentionnés, arrive à l entrée de 1 additionneur ctuiulati L 45, o il est additionnée de son contenu en presence d'un signal à l'entrée de synchronisation de cet addiio-nneur, lequel signal est f ourni par la sortie 56 du bloc 51 Aant de procéder a la détermination de la valeur suivante des composantes orthogonales des tensions de pha 13 e l additi Gon Meu-r 45 est remis à zéro par un signal at-taeu nt son entréee corres= ondante Une lois la como Posate or-thogonale de tension de phase déterminée, le code oar 2 actéri-sant celle-ci est produi-t ar la sortie de ladcdit-ionneur 4-5 et est ensuite enregistré par cette cellule-de la mémoire 46, dont l'adresse est définie par le code présent aux sorties 58 du bloc 51 au moment de l'arrivée du signal, provenant de la sortie 57 du bloc 51, à l'entrée de synchronisation

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d Aenregistrement de la mémoire 46.

L'algorithme de fonctionnement du sous-ensemble 65 correspond entièrement au bloc -algorithmique B (figure 4) dont le détail est fourni par la figure 60 i Le sous-ensemble 65 fonctionne de la manière suivanteo Dès que la bascule 73 est remise à l'état '1 gl les circuits "ET" 809 81 s Vouvrent Aux sorties 55 ap Raisseni alors le code de sortie du compteur 75 et celui des chiffres de poids inférieur du compteur 77, tandis qu'aux sorties 58 apparaît le code de sortie du compteur 77 Aux sorties 54 apparaât le code de sortie du compteur 75 et celui du cbiffede poids supérieur du compteur 77 Le formateur 74 sépare létat de passage de la bascule 73 de gr O gf à ll' et produit à sa sortie une brève impulsion qui arrive aux entrées de remise à zéro des compteurs 75, 77 et, -par le

circuit " O U'" 82, à l'entrée de remise à zéro de 11 addi-

tionneur cumulatif 45 o Il en résulte que les compteurs 75 77 et l'additionneur 45 sont remis à zéroo Lorsque la bascule 73 se retrouve E l tat 1 V 9 se produit le démarrage du générateur déclenché 78, dont les signaux de sortie parviennent à l'organe synchroniseur 79 en le de Lémarrant lui aussio Le signal issu de la première sortie de 1 lorgane 79 arrive à 1 'entrée de syncnronisation de l additionneur 45 o Alors, au contenu de lvadditionneur 45 s'additionne le code sortant du multiplicateur 44 D lequel code est égal au produit resultant de la multiplication entre les contenus des cellules des mémoires 42 et 439 dont les adresses sont définies par les codes en provenance des compteurs 75, 770 Le signal issu de la deuxième sortie de l 2 organe synchroniseur 79 se forme avec unretard dont la durée N 7 est pas inférieure à celle des cycles d 7 adressage aux mémoires 42 et 43 et d'addition par luadditionneur 459 Ce signal parvient à l 1 entrée de comptage du compteur 75

dont le contenu est de ce fait augmenté d'une unité.

La capacité du compteur 75 est égale à N'et son état détermine le numéro des échantillons des tensions de phase et des signaux de référence devant subir la

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multiplication Lorsqu'il s'agit de mesurer les composantes symétriques d'un secteur triphasé, la capacité du compteur

77 est égal à six, les poids de ses chiffres étant égaux.

(en partant du supérieur) à 3, 2 et 1 L'état des chiffres de plus faibles poids définit le numéro de la phase, c'est

pourquoi cep chiffres sont branchés sur les circuits 80.

L'état du'chfre de poids supérieur détermine le type des composant+s orthogonales à calct Ler, par exemple si l'état de ce chife est égal à zéro, on assiste au caloul des composantes type cosinus, et si cet état est égal à

l'uniteé, on assiste au calcul des composantes type sinus.

L'entrée de comptage du compteur 75 étant attaquée par N impulsions issues de l'organe synchroniseur 79, le signal qui se présente à sa sortie de debordement met en marche l'organe synchroniseur 76 Le signal issu de la première sortie de l'organe 76 arrive à l'entrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 46 Alors le code de sortie de l'additionneur 45, égal (voir les expressions 21) soit à la composante type cosinus ou sinus a, a B, b C, b A, b B ou bc, en présence d'un code à la sortie du compteur 77, respectivement 0009 001, 0109 100, 101 ou 110, est enregistré par cette cellule de la mémoire 46, dont l'adresse est définie par le code de sortie du compteur 77 Le signal issu de la deuxième sortie de l'organe 76 se forme avec un retard dont la durée n'est pas inférieure à celle du cycle d'enregistrement dans la mémoire 46 Ce signal passe par le circuit "OU" 82 et arrive à l'entrée de remise à zéro de l'additionneur 45, en remettant celui-ci à zéro, et, par là même, enle rendant

prêt au calcul de la composante orthogonale suivante.

Le signal issu de la troisième sortie de l'organe 76 se forme après le signal à sa deuxième sortie Ce signal arrive à l'entrée de comptage du compteur 77 en augmentant

d'une unité l'état de celui-ci.

Après 6 N rythmes du générateur 78, toutes les composantes orthogonales des tensions de phase sont déterminées et leurs codes respectifs sont enregistrés par la mémoire 46 A ce moment a lieu le débordement du compteur 779 qui produit un signal remettant la bascule 73 à l'état '0 et la bascule 83 à l'état " 1 Vo Alors le cycle de fonctionnement du sousensemble 64 cesse et le cycle de fonctionnemenit du sous-ensemble 66 commandant le calcul

des composantes symétriques commence.

Les codes caractérisant les échantillons des composantes orthogonales des tensions de phase et ceux caractérisant les coefficients de pondération, qui sont enregistrés, respectivement, dans la mémoire 46 et la mémoire inaltérable 47, sont introduitsedans l'ordre résultant des expressions ( 22), par les entrées respectives, dans le multiplicateur L 48, le choix des cellules des mémoires 46, 47, qui fournissent l'information, étant con-orme aux codes présents aux fils d'adresse 58, 59 du bloc 510 Le code sortant du multiplicateur 48, qui est égal au produit résultant de la multiplication des codes mentionnés, arrive à l'entrée de l'additionneur cumulatif 49, o, en présence d'un signal attaquant l'entrée de synchronis tionen provenance de la sortie 61 du bloc 51, il est additionné au contenu de cet additionneuro Avant de procéder à la détermination de la valeur suivante des oomposantes orthogonales de séquences symétriques, l'addi= tionneur 49 est remis à zéro par un signal respectif G 5 provenant de la sortie 60 du bloc 51 La composante orthogonale de séquence symétrique éetant déterminée, sa

valeur codée est produite par l'additionneur 49 et intro-

eduite dans le coirnvertisseur fonctionnel 50 en présence d'un signal à son entrée de synchronisation Les codes des Do composantes orthogonales sont déterminés dans l'ordre suivant a +a 9 b 9 ao, bo Dés que les convertisseur 50 a emmagasiné les composantes type cosinus et sinus de l'une des séquences, son entrée de démarrage est attaquée par un signal issu de la sortie 63 du bloc 510 Alors, le convers tisseur 50 procède à l'extraction de la racine carrée de la somme des carrés des codes qui y ont été introduits au préalableo L 'algorithme de fonctionnement du sousensemble 66 correspond entièrement aux blocs algoritlmiques C et D (figure 4) dont les détails sont représentés sur les

figures 7 et 8.

Le sous-ensemble 66 fonctionne de la manière suivante Dès que la bascule 83 se retrouve à l état 21 " 1, on assiste à l Vouverture des circuits f ET 9 f 909 les sorties 58 reproduisent le code de sortie du compteur 85 E même temps, les sorties 59 reproduisent les codes de sortie des compteurs 85, 870 Le formiateur 84 sépare l'état de passage de la bascule 83 de " 07 à 01 v et produit à sa sortie une brève impuslion qui arrive arx entrées de remise à zéro des compteurs 85 87 et, par le circuit 91, à l'entrée de remise à zéro de 11 additionneur cumulatif 49 Il en résulte que les compteurs 85, 87 et 11 additionneur 49 sont remis à zéro Lorsque la bascule 83 est à l'état 11, on assiste au démarrage du générateur 88, dont les signaux de sortie arrivent à l organe synchroniseur 89 en le démarrant lui aussi Le signal qui se forme à la première sortie de

11 organe synchroniseur 89 arrive à I en-trée de synchronisa-

tion de 1 additiomnneur 49 Au contenu de 1 additionneur 49 est alors additionné le code sortant du multiplicateur 48, qui esc égal au produit des contenus des cellules faisant partie des mémoires 462 472 et dont les adresses sont définies par les codes sortant des compteurs 85, 87 Le signal issu de la deuxième sortie de l organe 89 arrive a l entrée de comptage du compteur 85 dont le contenu est de ce fait augmenté d uie unit Séo La capacité du compteur 85 est égaie à six et son eétat délerem- ne lacomposante orthogonale des tensions de phase qui doit subir la multiplication La capacité du compteur 87 est elle aussi éga Ie à six 2 son état déterminant

la composante orthogonale de séquence symétrique à calculer.

Le numéro de la cellule de la mémoire 47, o se trouve le coefficient de pondération devant être multiplié par la composante orthogonale de tension de phase, choisie dans la mémoire 46, en vue de calculer la composante orthogonale

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de séquence symétrique, dépend de l'ensemble des états

des compteurs 85, 87.

Comme mentionné plus haut, ltordre de sortie des codes des composantes orthogonales des tensions de phase de la mémoire 46 et de ceux des coefficients de pondération de la mémoire 17, est défini par les expressions ( 22)o Le cycle de calcul de chacune dés composantes orthogonales de séquence symétrique dure le temps de 6 rythmes du générateur 88 après quoi se produit le débordement du compteur 85 Le signal issu de la sortie de débordement de ce compteur met en marche l'orgae synchroniseur 86 Le signal issu de la première sortie de l'organe 86 parvient

à l'entrée de synchronisation du convertisseur 50 En-

presence de ce signal, le code sortant de l'additionneur 49, qui est égal à la composante orthogonale de séquence symétriqueest introduit dans le convertisseur 500 Le signal issu de la deuxième sortie de l'organe 86 arrive à l'entrée du circuit 9 ET" 92 et, dans le cas o le convertisseur 50 a déjà emmagasiné les composantes type cosinus et sinus de 11 une des séquences, c'est-=dire lorsque 1 'état du chiffre de poids inférieur du compteur 87 est égal à '1 ' 9 ce signal parvient à l'entrée de démarrage du oonvertisseur 500 lors le convertisseur en quest Son procède à l'extraction de la racine carrée de la somme des carres des codes caractérisant -les composanrtes orthogonales de séquences symétriques, qui ont été au préalable introduits dans ce convertisseuro Ce mode de réalisation du bloc de calcul permet d'9 obtenir une precision de mesure et une rapidité opératoire maximale en ce qui concerne le traitement des informations en conformité avec le procédé proposé Les erreurs de conversion sont négligeables par rapport aux erreurs propres à la mémoire analogique et au convertisseur tension-code. Comme mentionné plus haut, la memoire analogique permet de réduire les erreurs de caractère dynamique du convertisseur tension-code et d'élever la rapidité du dispositif tout entier grâce à l'obtention de l'information sur les codes caractérisant les échantillons des valeurs

momentanées des tensions de phase pendant une seule période.

Ceci peut &tre obtenu, suivant l'invention, en utilisant la variante de réalisation du bloc de commande représenté

sur la figure 11.

En conformité avec ce mode de réalisation, le bloc de commande comporte un organe 36 d'identification du numéro de phase et un organe synchroniseur 34, les entrées de ces organes 34, 36 étant réunies et branchées sur la sortie du multiplicateur de fréquence 26 Une telle variante du dispositif (figure 11) présente un certain nombre d'avantages: elle permet de supprimer la mémoire

analogique, qui doit satisfaire à des exigences métrolo-

giques strictes surleplande la précision, de l'identité et de la stabilité Ceci conduit à une simplification considérable de la partie de mesure du dispositif et,

d'autre part, à un ajustage plus simple du dispositif.

On va maintenant examiner le fonctionnement du dispositif (figure 11) en prenant comme exemple le cas de la mesure des composantes symétriques-des tensions d'un

secteur triphasé.

Les signaux de sortie du multiplicateur de fréquence 26, dont le coefficient de multiplication est

égal à 3 N, arrivent aux entrées des organes 34 et 36.

L'organe 36 fonctionne de la manière décrite pour le bloc de commande de la figure 9, c'est-à-dire que chaque signal appliqué à son entrée a pour effet de changer l'état de l'organe 36 en sorte qu'il corresponde au branchement de l'une des phases, par l'intermédiaire du commutateur 25, sur l'entrée du convertisseur tension-code 27 Ainsi, après

l'application du i-ème signal à l'entrée du multiplica-

teur 26, l'entrée du convertisseur 27 sera branchée sur la tension UA, si i= 3 N, sur la tension UB, si i= 3 n+ 1 et sur la tension UC si i= 3 n+ 2, ou N = 0,1,, N-1 Les valeurs momentanées de ces tensions sont codées dans le convertisseur 27 et, sous cette forme, arrivent à l'entrée de l'organe de calcul 290 La figure 18 donne les diagrammes temporels des tensions d'un secteur triphasé (figures 18 a, b, c), dans lesquels les points montrent les échantillons des valeurs momentanées des tensions, qui sont transformes en codes A la différence des modes de réalisation précédents et des diagrammes temporels respectifs, les échantillons sont traités l'un après l'autre et non pas d'une manière simultanée La figure 18 montre aussi les signaux de sortie du multiplicateur 26 (figure 18 d), les signaux de de commande du commutateur 25 issus des sorties 30 du bloc 28 (figures 18 e, f, g), les signaux de commande du convertisseur 27 et de l'organe 29, respectivement, issus des sorties 31 et 32 du bloc 28 (figures 18 h, i)0 Les diagrammes temporels des figures 18 d, ee f 9 g, h, i sont donnés pour un intervalle de temps compris entre plusieurs impulsions de sortie du multiplicateur 268 Du fait que les échantillons des valeurs

momentanées des tensions de phase sont maintenant enre-

gistrés aiux moments de temps T 3 N ( 3 n) ( 3 n+ 2) pour les tensions, respectivement, 1 UA UB, UC, les composantes orthogonales des tensions de phase s'obtiennent elles aussi en établissant-la moyenne des produits résultant de la multiplication, entre eux, des codes de ces echantillons et des codes des signaux de référence valables pour les mêmes moments de temps Ainsi, les composantes type cosinus et sinus des tensions de phase

peuvent être déterminées de la manière suivante-

N-1 a% = 2 n

N 1 =Z

N-I a B =N n= O N-1 a = 2 n= O N-1 b A = 2 A N n= O N-1 n=O

1.5 b-

b C UN Lf X 3 N cos 3 ( 3 n) X 3 n+ 3 21 X 3 n+l cos 2 N ( 3 n+ 1) 3 n+l( 3 +I X 3 n+ 2 cos 7 M ( 3 n+ 2) X 3 sin ( 3 n) X 3 nlt 1 sin 3 ff ( 3 n+ 1) Xn sin 2 t( 3 n 2) 3 n+ 2 3 N d Suivant la présente inventions l'opération de détermination des composantes orthogonales des tensions de

phase est réalisée simultanément avec celle de transforma-

tion en code des échantillons des valeurs momentanées des tensions Ceci permet d'accroltre la rapidité d Vaction du dispositif, car les résultats des mesures peuvent être obtenus immédiatement après la fin de la période de la tension pendant laquelle a eu lieu l'échantillonnage des

valeurs momentanées des tensions.

La figure 13 représente une variante de réalisation de l'organe de calcul 29, utilisant le mode de traitement des échantillons des valeurs momentanées des tensions, le signal commandant le démarrage de l'organe de calcul 29 étant formé, en ce cas, dans le bloc de commande 28

représenté sur la figure 11.

A la différence du mode de réalisation donné sur la figure 12, l'organe de calcul représenté sur la figure 13 comporte une mémoire de travail 93 qui est branchée entre la sortie de l'additionneur 45 et l'entrée de la mémoire 46,

2531540 '

( 23) l'additionneur 45 étant en outre muni d'une autre entrée d'information qui est reliée à la sortie de la mémoire de

travail 93 Le bloc de commande 51 est dépourvu de sous-

ensemble 64 commandant l'enregistrement de l'information dans la mémoire 42, tandis que le sous-ensemble 65 commandant le calcul des composantes orthogonales est

conçu d'une manière nouvelle.

Comme il ressort de la figure 13, le sous-ensemble comporte un organe synchroniseur 94 dont l'entrée est reliée à la sortie 32 du bloc 28, un compteur 95 dont la capacité est égale à trois et un compteur 96 dont la capacité est égale à N, un groupe de circuits "ET" 97 dont les entrées sont reliées aux sorties du compteur 94 et dont les sorties, constituant les sorties 58 du bloc 51, sont reliées aux fils d'adresse de la mémoire 46, un décodeur 98 connecté aux sorties du compteur 96, un circuit "ET" 99 et un organe synchroniseur 100 La première sortie de l'organe 94, qui constitue la sortie du bloc 51, est connectée à l'entrée de synchronisation de l'additionneur 45, la deuxième sortie de l'organe 94, constituant la sortie 101 du bloc 51, est reliée à l'entrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 93, et la troisième sortie de cet organe 94 est connectée à la première entrée du circuit "ET" 99 dont la deuxième entrée est réunie à l'entrée de commande des circuits "ET" 97 et reliée à la

sortie du décodeur 98.

La quatrième sortie de l'organe 94 est connectée à l'entrée de comptage du compteur 95 dont la sortie de débordement est reliée à l'entrée de comptage du compteur 96, les sorties des compteurs 95, 96 constituant les sorties 54 du bloc 51 et étant reliées aux fils d'adresse de la

mémoire inaltérable 43.

La sortie du circuit "ET" 99 est reliée à l'entrée de l'organe synchroniseur 100 dont la première sortie, constituant la sortie 57 du bloc 51, est reliée à l'entrée de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 46, et la deuxième sortie, constituant la quatorzième sortie 102 du bloc 51, est reliée à l'entrée de remise à zéro des cellules de la mémoire 93 La sortie de débordement du

compteur 96 est reliée à l'entrée " 1 " de la bascule 83.

Une autre caractéristique de ce mode de réalisation de l'organe de calcul 29 (figure 13) est que les multiplica- teurs 44, 48 et les additionneurs 45, 49 opèrent avec des nombres complexes et que dans les mémoires 43, 46, 47, 93 sont mémorisés des combres complexes Cette particularité

permet d'optimiser la structure de l'organe de calcul 29.

Par exemple, la mémoire inaltérable 47, telle qu'elle est représentée sur la figure 13, est munie de quatre fils d'adresse au lieu des six équipant cette mémoire sur la figure 11 Le convertisseur fonctionnel 50 est destiné à déterminer le module des codes de nombres complexes

appliqués à son entrée.

L'organe de calcul représenté sur la figure 13

fonctionne comme suit.

Le code sortant du convertisseur 27 arrive à la première entrée du multiplicateur 44 dont la deuxième entrée est attaquée par la constante issue de la mémoire 43 et ayant la valeur:

21- - 2 V

e = cos 32 i j sin i ( 24)

après le ième signal provenant du multiplicateur 26.

L'adresse de la cellule fournissant la constante

( 24) est définie par le code sortant des compteurs 95, 96.

Le code caractérisant le produit des codes des échantillons et de la constante sort du multiplicateur 44 et arrive à la première entrée de l'additionneur 45 dont la

deuxième entrée est attaquée par le code de la somme par-

tielle desdits produits de codes, issu de la mémoire 93.

L'adresse de la cellule de la mémoire 93 est définie par le code en provenance du compteur 95 dont les états 00, 01, 11 ont pour effet que la mémoire 93 fournit, respectivement, les sommes partielles CA, CB, CC Le signal suivant, qui se présente à la sortie 32 du bloc 28, met en marche l'organe synchroniseur 94 Le signal issu de la première sortie de cet organe arrive à l'entrée de synchronisation de l'additionneur 45, le code sortant de liadditionneur 45 prenant une nouvelle valeur de la somme partielle qui, en présence d'un signal issu de la deuxième sortie de l'organe 94, est enregistré dans la cellule de la mémoire 93, dont l'adresse est la mêmeo Le signal provenant de la troisième sortie de l'organe 94 attaque la première entrée du circuit "ET" 99 (la fonction de ce signal sera décrite plus bas)0 Le signal issu de la quatrième sortie de l'organe 94 arrive à l'entrée de comptage du compteur 95, dont l'état est de ce fait augmenté d'une unitéo Cette séquence opératoire continue dans-l'organe de calcul 29 judqu'à ce que le code du compteur 96 prenne la valeur 'N 1 "Vo Ce code est sélectionné par le décodeur 98, dont le signal de sortie a pour effet d'ouvrir les circuits 97, 980 Les fils d'adresse de la mémoire 46 sont attaqués par le code sortant du compteur 95 Après le démarrage suivant de l'organe synchroniseur 94, sa troisième sortie produit un signal qui passe par le circuit "ET" 99 et met ei marche l'organe synchroniseur 1000 Le signal issu de la première sortie de l'organe 100 attaque l'entréee de synchronisation d'enregistrement de la mémoire 46, et celle-ci mémorise la dernière valeur de la somme partielle dont le signal provient de-la mémoire 93 Ce code est déterminé, pour les états du compteur 95 égaux à 00, 01 11, de la manière suivante N-1 J 2 ( 3 n) 3 = O

3 CA= O X 3 e-

N=I A N n=O Un N-1 2 je( 3 n+ 1) CB = N n=O X 3 n+ 11 (

N-I

CC = j N( 3 n+ 2) C N n=O 3 n+ 2 e La comparaison entre les expressions ( 25) et ( 23) fait ressortir que: CA= a A jb A CB a B -jb B CC a C ib C Ainsi, la mémoire 46 aura enregistré les

composantes orthogonales des tensions de phase.

Le signal issu de la deuxième sortie de l'organe 100 attaque l'entrée de remise à zéro des cellules de la mémoire 93 Alors l'état de la cellule, dont l'adresse est indiquée par le code de sortie du compteur 95, devient

égal à zéro.

Le signal issu de la sortie de débordement du compteur 96 attaque l'entrée '1 " de la bascule 83 en le mettant à l'état 11 " 1 En même temps a lieu le démarrage de

l'ensemble 66 commandant le calcul des composantes symé-

triques Il convient de noter que le sous-ensemble 65 continue à fonctionner pour déterminer les composantes

orthogonales des tensions de phase de la période suivante.

Le sous-ensemble 66 présente une structure analogue à celle de la figure 12 o Le fonctionnement du sous-ensemble 66, de même que son interaction avec les éléments 46-50, ont été examines plus haut La différence réside en ce que la mémoire 47 mémorise les nombres

complexes correspondant aux coefficients de pondération.

Alors les valeurs complexes des composantes symétriques des tensions sont déduites en réalisant les expressions j 2 f/3 j 2 ly/3

U = CA + CB 9

3A 3 3

Uo = CA + C o 3 A 3 B 3 ce qui résulte de la substitution des expressions ( 26)

dans l'expression ( 3).

Lors de la mesure des paramètres des composantes symétriques suivant le procédé et à l'aide des dispositifs conformes à l'invention, il peut se produire différents genres d'erreurs, déterminé par exemple par la température ambiante ou par l'instabilité temporaire des éléments constituant la partie de mesure, ou encore par le caractère non identique des canaux d'entrée, ou bien encore par

d'autres facteurs.

On sait que les résultats de mesure de X de la ème S séquence peuvent se présenter sous forme d'une combinaison linéaire de toutes les composantes symétriques présentes dans le secteur m-1 3 i=L Ki Ui ( 28) * ème o U est la valeur complexe de la tension de'i séquence; K est le coefficient de transmission du dispositif de

mesure à la ieme séquence.

En cas de mesure de la Sème séquence, la valeur nominale du coefficient de transmission est, d'après le paramètre de caractère informatif (c'està-dire la Sème séquence à mesurer), égal à 1, tandis que d'après les paramètres de caractère non informatif (les composantes symétriques qui ne sont pas à mesurer), les valeurs

nominales des coefficients de transmission sont égales à 0.

Les valeurs réelles de ces coefficients diffèrent desdites valeurs nominales et sont égales à

K 7 ( 29)

o S représente les valeurs absolues des erreurs propres aux coefficients de transmission par rapport aux

valeurs nominales.

La présence des erreurs de coefficients de transmission a pour résultat des erreurs dans la mesure des composantes symétriques, l'erreur absolue de mesure étant comme suit: m-1 m= 1 i X * U tandis que erreurrel t i est ds= d Uô* s s i=O QU ou M-1 r ts= i U+ i ( 31) ils i=o L'analyse de la dernière expression fait ressortir que les erreurs Ni même insignifiantes peuvent conduire à une erreur relative importante, en ce qui concerne la mesure de la Sème séquence si le module de tension de la S e séquence est de plusieurs fois inférieur au module de

tension de n'importe quelle autre séquence.

Il est proposé, dans la présente invention, un autre dispositif pour la mesure des composantes symétriques (figure 14) assurant la correction des erreurs apparaissant sous l'effet de la déviation des valeurs des coefficients

de transmission par rapport à leurs valeurs nominales.

Le dispositif représenté sur la figure 14 comporte, outre le dispositif 103 pour la mesure des composantes symétriques du type représenté sur les figures 3 ou 4, un sélecteur commandé 104 servant à brancher les entrées du dispositif 103, soit sur les bornes d'entrée 105 (en assurant le branchement du secteur à examiner), soit sur un générateur de signaux échantillons 106 D'autre part, ce dispositif comporte aussi un organe correcteur 107 dont l'entrée est connectée à la sortie du dispositif 103 et dont la sortie constitue la sortie du dispositif, les signaux issus de cette sortie portant l'information sur les paramètres des composantes symétriques compte tenu de

la compensation faiteo Les autres sorties de l'organe 107.

sont branchées sur les entrées de commande du sélecteur 104, par exemple sur les entrées-de commande du groupe de relais 109, qui agit-en fonction de l'entrée de commande attaquée et, ainsi, assure le branchement des entrées du dispositif 103,9 par l'intermédiaire des groupes de contacts respectifs 1109 111, 112 et 1139 soit sur les sorties du générateur 106,9 soit sur les bornes 105 o Suivant une variante préférée, représentée sur la figure 14, l'organe 107 comporte un définisseur de facteurs

de correction 114, une mémoire de travail 11-5, un multi-

plicateur 116 dont une première entrée est réunie-à l'entrée du définisseur 114 et est connectée à la sortie du dispositif 1039 tandis que son autre entrée est connectée

à la sortie de la mémoire de travail 115 L'organe correc-

teur 107 comporte aussi un additionneur cumulatif 117 dont l'entrée est connectée à la sortie du multiplicateur 116 et dont la sortie sert de sortie de l'organe correcteur 107 o Il y a d'autre part un bloc de commande 118 dont une première sortie est reliée' aux entrées de commande du définisseur 114, tandis que d'autres sorties sont connectées aux file d'adresse de la mémoire 1159 encore une autre sortie étant reliée aux entrées de synchronisation de l'additionneur 117, et d'autres sorties constituant les sorties 108 de l'organe correcteur 107,e Le générateur de signaux échantillons 106 forme un système-symétrique triphasé de tensions de séquence positive, qui parvient aux entrées du dispositif 103 par les contacts , 111, 112 Lorsque les contacts 110 se ferment, les entrées du dispositif 103 sont attaquées par une séquence positive de tensions U+n, qui se-forme à la suite de 'application de tensions aux première, deuxième et

troisième-entrées du dispositif 103 à partir 9 respectivement,.

des première 9 deuxième et troisième sorties du générateur 10 C Lors de la fermeture des contacts 111, on obtient aux entrées du dispositif 103 une séquence négative de tensions Un, qui se forme à la suite de l'application à la première, la deuxième et la troisième entrées du dispositif 103 de tensions issues des première, deuxième et troisième sorties du générateur 106, respectivement Lors de la fermeture des contacts 112, on obtient aux entrées du dispositif 103,une

séquence nulle de tensions Uon, qui résulte de l'applica-

tion de la tension issue de la première sortie du générateur aux trois entrées du dispositif 103 Il convient de noter ici que les systèmes de tensions échantillons de séquences positive, négative et nulle sont liés entre eux par le rapport: U = U-n =Uon = Un ( 32) o Un est la valeur nominale de la tension échantillon

présente à la première sortie du générateur 106.

La fermeture des contacts 113 a pour conséquence l'arrivée à l'entrée du dispositif 103 du système de

tensions triphasé prélevé sur les bornes d'entrée 105.

Les résultats de mesure X 3, X, JC qui aparaissent a la sortie du dispositif 103, en conformité avec l'expression ( 28), sont des combinaisons linéiares des tensions de séquences positive U+ 9 négative U_, et on nulle Uo attaquant l'entrée du dispositif 103 X= Ui k O 1 O O il+ Ki KU + 1 U+X 13

X = K 21 U 9 F + '22 U_ +'23 U O ( 33)

@e e oe XO= K + U + K 3 Uo o 31 + 32-33 o o Kii K 21,2 K 31 sont les coefficients de transmission de la tension de séquence positive; K 12, K 22, K 32 sont les coefficients de transmission de la tension de séquence négative K 13, K 23, K sont les coefficients de transmission de 13 'la tension de séquence nulle la tension de séquence nulle lors de la mesure des séquences de tensions, respectivement,

positive, négative et nulle.

La dernière expression peut être représentée, avec plus de commodité, sous forme de matrice :s+ | O Kil K 12 K 13 2

X U ( 34)

X_= K 21 K 22 K 23 ( 4)

K 5 K 32

1 XO X 31 X 32 K 33 UO

L Au début, le bloc de commande 118 met en marche l'organe 114 définisseur de facteurs de correction et ses sorties 108 produisent à tour de rôle des signaux qui

parviennent au groupe de relais 109.

Alors on assiste au fonctionnement des contacts , 111 et 112 qui se ferment à tour de rôle eux aussi pour un délai dont la durée n Vest pas inférieure à une période de tension On est alors en présence, aux entrées du dispositif 1039 de systèmes échantillons de tensions

de séquences positive, négative et nulle.

Les résultats de mesure de ces systèmes échantillom de tensions triphasées, qui se présentent à l Ventrée du définisseur de facteurs de correction 114, peuvent être représentés sous forme de matrice Xil 12 X 13 Kl | K 12 K 13 U+n O O 21 C 22 x 23 K 21 K 2223 O Un ( 35) x xC K 22 K 2 On O O 3 x 31 x 3233 K 31 32 33 o Un Dans le définisseur de facteurs de correction 114, se produit la détermination des éléments de la matrice de facteurs de correction en conformité avec la formule r Ai 1 l A 12 A 13 /oi 1 122 13 A 21 A 22 A 23 = 21 k 2123 ( 36) -31 A 32 A 33 Un X 31 X 32 X 33 L Les codes caractérisant les facteurs de correction sont enregistrés dans la mémoire 115 en présence de signaux

issus de la sortie du bloc de commande 118.

Par la suite, le bloc de commande 118 produit un signal qui, en attaquant le groupe de relais 109, commande la fermeture des contacts 113 Alors on obtient à l'entrée du dispositif 103 le système de tensions triphasé à examiner Les codes de sortie du dispositif 103, qui sont déterminés par le rapport ( 34), arrivent l'un après l'autre à l'entrée du multiplicateur 116, dont les autres entrées sont attaquées, l'une après l'autre, par les facteurs de correction issus de la mémoire 115 en présence des signaux respectifs provenant du bloc de commande 118 Il s'agit des facteurs A 11, A 12, A 13, en cas de détermination de la tension de séquence positive, des facteurs A 21, A 22, A 23, en cas de détermination de la tension de séquence

négative, et des facteurs A 31, A 32, A 33, en cas de détermi-

* nation de la tension de séquence nulle.

Les produits des codes de sortie, issus du dispositif 103, et des facteurs de correction respectifs sont fournis par la sortie du multiplicateur 116 à l'additionneur cumulatif 117 La sortie de l'additionneur 117 produit des codes correspondant aux valeurs réelles des

composantes symétriques des tensions du secteur triphasé.

Ces codes sont, respectivement: = A 11 X+ + A 12 X + A 1 go' U = A 21 X+ A 2 X+ A 23 Xt ( 37)

* I

U = A 31 X + A 32 X+ A 33 O

On va maintenant montrer que le dispositif représenté sur la figure 14 permet vraiment de mesurer les composantes symétriques avec une très grande précision grâce à l'élimination des erreurs dues à la déviation des valeurs de coefficients de transmission en composantes

symétriques par rapport à leurs valeurs nominales.

Compte tenu de 12 expression ( 32) peut ôtre réduite à la forme suivante: "X 1 X 12 x 13 K 11 K 12 i 21 x 22 023 = un K 21 K 22 i 31 32 33 1 lexpression ( 35) o 13 K 13

K 31 K 32 K 33

( 38)

_ _ _ 4

C'est-à=dire que les résultats des mesures des systèmes échantillons de tensions, obtenus avec une precision équivalente au coefficient constant, sont égaux aux coefficients de transmission en composantes symétriques de tension O De l'expression ( 34) on déduit _ _o r rx i K 11 K 12 K 13 o Uo: U_ UO o o o

K 21 K 22 K 23

X 31 K 32 i 33 L- on obtient, compte r r + _ U-= n o o Xi =Xl î _ j 4 tenu de l'expression r i 111 i 12 l 13 X 21 X 22 Xl 23 -1 ( 39) ( 38) T ( 40) UO O 31 X 32 33 J ilj Il est facile de remarquer que les expressions ( 36) et ( 40) sont identiques du fait que leurs facteurs de correction résultent de l 2 expression ( 36), ce qui permet de conclure que les valeurs des composantes symétriques du secteur sont calculées sans erreurs dues à la déviation des coefficients de transmission en composantes symétriques par rapport à leurs valeurs nominaleso d'o a Il convient de noter qu'il n'est pas indispensable de définir les facteurs de correction pour chaque cycle de mesure, cette opération pouvant être exécutée périodiquement,

par exemple une fois toutes les 10 ou 60 minutes.

On envisage d'autre part une autre modification à apporter au dispositif conforme à l'invention, qui permet

de diagnostiquer l'aptitude au fonctionnement du dispositif.

Cet avantage s'obtient par branchement sur la sortie du définisseur 114, en série, d'un circuit comparateur de

codes 119 et d'un indicateur de défauts 120.

En cas de bon fonctionnement du dispositif, les modules des facteurs de correction A 11 A 22, A 33 se trouvent dans un intervalle l 1; 1 + l j tandis que les modules des facteurs A 12, 113, A 219 A 23, A 31, A 32 ne dépassent pas la valeur ú 9 qui est définie expérimentalement comme la valeur maximale de l'erreur relative propre à la mesure des composantes symétriques, laquelle erreur est réduite à la valeur nominale de la tension. Les codes caractérisant les facteurs de correction et issus de la sortie du définisseur 11 Z arrivent au circuit 119 de comparaison des codes, o ces codes sont

soumis à la comparaison avec les tolérances mentionnées.

Quand 1 laun des facteurs présente une valeur dépassant les limites admises, le circuit 119 produit un signal qui est envoyé à l'indicateur de défsauts 120, pouvant se présenter, dans un cas simplifié, sous forme d'une lampe-témoin

disposée sur le tableau de commande.

Ainsi, le procédé proposé et les dispositifs pour sa réalisation permettent une mesure très précise des

composantes symétriques des tensions d'un secteur polyphasé.

En outre, on obtient une rapidité d'action maximale du dispositif (durée du cycle de mesure ne dépassant pas celle de la période du secteur) Le procédé et les dispositifs conformes à l'invention offrent de larges possibilités fonctionnelles, car les composantes orthogonales de séquences symétriques, obtenues lors de la mesure, permettent d'estimer différents paramètres des composantes symétriques: valeurs complexes, amplitudes, angles de déphasage Ceci rend le procédé et les dispositifs en questionutilisables non seulement pour les mesures, mais aussi en vue de la conversion primaire dans les systèmes de commande des régimes de

fonctionnement des réseaux d'énergie.

La grande rapidité d'action des dispositifs pour la réalisation du procédé conforme à l'invention, permet de les employer pour l'enregistrement des processus rapides qui ont lieu dans les réseaux d'énergie, en particulier aux moments précédant les pannes Ils sont aussi utilisables dans les systèmes de protection

desdits réseaux d'énergie.

Parmi les avantages obtenus on peut citer aussi l'élargissement de la gamme des paramètres pouvant être mesurés, accentué surtout vers les valeurs faibles, lequel élargissement est devenu possible grâce au calibrage par les signaux échantillons, qui contribue d'autre part à l'amélioration de la précision de mesure On bénéficie en outre d'une autre possibilité concernant le diagnostic des défauts survenus au canal de mesure, ce qui contribue à son tour à l'augmentation de la fiabilité du dispositif

pour la réalisation du procédé proposé.

Claims (3)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Procédé de mesure des composantes symétriques des tensions d'un secteur polyphasé,du type consistant à former des signaux de référence, à multiplier leurs valeurs momentanées par les valeurs momentanées des tensions de phase et à établir la moyenne des produits obtenus, caractérisé en ce que les signaux de référence sont fournis sous forme d'un système de deux signaux sinusoïdaux orthogonaux et, ladite moyenne étant établie, on procède à l'addition des valeurs moyennes des produits avec les coefficients de pondération respectifs en vue de séparer les composantes orthogonales de séquences symétriques d'après lesquelles on estime les paramètres des composantes symétriques. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs momentanées des tensions de phase et des signaux de référence se présentent sous forme d'un code de leurs échantillons prélevés à des moments

équidistants sur la période de l'une des tensions de phase.

3 Dispositif de mesure des composantes symé-

triques des tensions d'un secteur polyphasé, pour la mise

en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1

et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur ( 25) dont les entréesen nombre égal à celui des phases du secteur polyphasé, sont reliées chacune à la phase respective de ce secteur, un multiplicateur de fréquence ( 26) dont l'entrée est branchée sur l'une des phases dudit secteur et dont la fonction est de convertir la période de cette phase en une suite d'impulsions, ainsi qu'un convertisseur tension-code ( 27), un bloc de commande ( 28) et un organe de calcul ( 29) dont le signal de sortie porte l'information sur les paramètres des composantes symétriques, des sorties ( 30, 31 et 32) du bloc de commande ( 28) étant reliées, respectivement, aux entrées de commande du commutateur ( 25), du convertisseur ( 27) et de l'organe ( 29), tandis que son entrée est reliée à la sortie du multiplicateur de fréquence ( 26)o 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une mémoire analogique ( 33) servant à mémoriser les échantillons des valeurs momentanées des tensions quand un signal approprié attaque son entrée de commande reliée à la sortie du multiplicateur de fréquence ( 26), et à relier électriquement les entrées du commutateur ( 25) aux phases respectives du

secteur triphasé.

Dispositif selon l'une des revendications 3

et 4, caractérisé en ce que le bloc de commande ( 28) comporte un organe synchroniseur ( 34) dont une première et une deuxième sortie constituent, respectivement, les sorties ( 31, 32) dudit bloc de commande, un compteur d'impulsions ( 35) et, connecté à celui-ci, un organe ( 36) d'identification du numéro de phase dont les sorties d'information forment les sorties ( 30) du bioc de commande ( 28), l'entrée du compteur ( 35) étant réunie à l'entrée de l'organe synchroniseur ( 34) et jouant le rôle d'entrée

dudit bloc de commande ( 28).

o Dispositif selon la revendication 4, caractérise en ce que le bloc de commande ( 29) comporte reliés en série, une bascule ( 39) dont l'une des entrées constitue l'entrée du bloc ( 28), un générateur déclenché ( 40) et un organe ( 36) d'identification du numéro de phase, dont une sortie complémentaire ( 41) est connectée à une autre entrée de la bascule ( 39), ainsi qu'un organe synchroniseur ( 34) dont une première et une deuxième sortie constituent, respectivement, les sorties ( 31, 32) du bloc ( 28), tandis que son entrée est reliée à l'entrée de l'organe ( 36) d'identification du numéro de phase, les sorties de celui-ci formant les sorties ( 30) du bloc de commande ( 28)

7 o Dispositif selon l'une des revendications 3

et 4, caractérisé en ce que l'organe de calcul ( 29) comporte, reliés en série, une première mémoire ( 42) dont l'entrée sert d'entrée du bloc de calcul ( 29), un premier multiplicateur ( 44), un premier additionneur cumulatif ( 45), une deuxième mémoire ( 46), un deuxième multiplicateur ( 48), un deuxième additionneur cumulatif ( 49) et un convertisseur fonctionnel ( 50) dont la sortie constitue la sortie de l'organe de calcul ( 29), qui comporte en outre un bloc de commande ( 51) ainsi qu'une première et une deuxième mémoire inaltérable ( 43, 47) dans lesquelles se trouvent emmagasinés les échantillons des valeurs momentanées des signaux de référence et les coefficients de pondération, respectivement, les sorties desdites mémoires inaltérables ( 43, 47) étant reliées, respectivement, aux autres entrées du premier et du deuxième multiplicateur ( 44, 48), les entrées de synchronisation d'enregistrement et les fils d'adresse des mémoires ( 42, 46) étant connectés, respectivement, aux sorties ( 52, 53, 57, et 58) du bloc ( 51), les fils d'adresse des mémoires inaltérables ( 43, 47) ainsi que les entrées de remise à zéro et les entrées de synchronisation des additionneurs ( 45 et 49) étant reliés, respectivement, aux sorties ( 54, 59, 55, 56, 60 et 61) du bloc ( 51) précité, l'entrée de synchronisation d'enregistrement et l'entrée

de démarrage du convertisseur ( 50) étant reliées, respec-

tivement, aux sorties ( 62 et 63) du bloc ( 51), et l'entrée de démarrage du bloc ( 51) constituant l'entrée de commande

de l'organe de calcul ( 29).

8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc de commande ( 28) comporte un organe ( 36) d'identification du numéro de phase, dont les sorties forment les sorties ( 30) du bloc ( 28) et dont l'entrée constitue l'entrée du bloc ( 28), et un organe synchroniseur ( 34) dont une première sortie constitue la sortie ( 31) du bloc ( 28), et une deuxième sortiela sortie ( 32) du bloc ( 28), tandis que son entrée est réunie a l'entrée de l'organe ( 36) d'identification du numéro de phase, l'organe de calcul ( 29) comportant, reliés en série, un premier multiplicateur ( 44), dont l'entrée sert d'entrée dudit organe ( 29), un premier additionneur ( 45)>une

253154 0

mémoire de travail ( 93), une mémoire ( 46),un deuxième multiplicateur ( 48), un deuxième additionneur cumulatif ( 49) et un convertisseur fonctionnel ( 50) dont la sortie sert de sortie de l'organe de calcul, celui-ci comportant en outre son propre bloc de commande ( 51) ainsi qu'une première et une deuxième mémoire inaltérable ( 43, 47)

servant à emmagasiner les échantillons des valeurs momen-

tanées des signaux de référence et les coefficients de pondération, respectivement, les sorties desdites mémoires inaltérables ( 43, 47) étant connectées, respectivement, aux autres entrées du premier et du deuxième multiplicateur ( 44, 48), la sortie de la mémoire de travail ( 93) étant, elle aussi, reliée à une autre entrée de l'additionneur ( 45), le bloc de commande ( 51) ayant des entrées ( 54, 59) reliées aux fils d'adresse des mémoires inaltérables, respectivement ( 43 et 47), une sortie ( 56) reliée à l'entrée de synchronisation de l'additionneur ( 45), des sorties ( 101, 102) reliées, respectivement, à l'entrée de synchronisation d'enregistrement et à l'entrée de remise à zéro de la mémoire ( 93), des sorties ( 57, 58) reliées, respectivement, à l'entrée de synchronisation d'enregistrement et aux fils d'adresse de la mémoire ( 46), et des sorties ( 61, 60, 65) reliées, respectivement, à l'entrée de synchronisation et à l'entrée de remise à zéro de l'additionneur ( 49) ainsi qu'à l'entrée de démarrage du convertisseur fonctionnel ( 50), les fils d'adresse de la mémoire de travail ( 93) étant reliés aux fils d'adresse des digits de poids inférieur de la première mémoire inaltérable ( 43), et l'entrée de démarrage du bloc de commande ( 51) servant d'entrée de commande de l'organe

de calcul ( 29).

9 o= Dispositif selon l'une des revendications 3

ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un générateur de signaux échantillons ( 106) servant à former des systèmes symétriques de tension de séquences positive, négative et nulle, un organe correcteur O 107) connecté à la sortie de l'organe de calcul ( 29) et un sélecteur commandé ( 104) servant à relier à tour de rôle les sorties du générateur ( 106) et les tensions de phase du secteur polyphasé aux entrées respectives du commutateur ( 25) ou de la mémoire analogique ( 33) en conformité avec les signaux appropriés attaquant les entrées de commande de ce sélecteur en provenance des sorties ( 108) de commande de l'organe correcteur ( 107) ,9 la-sortie d'information de l'organe correcteur ( 107) constituant la sortie du dispositif en question à laquelle se présente l'information sur les valeurs compensées des paramètres caractérisant

les composantes symétriques à mesurer.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe correcteur ( 107) comprend un définisseur de facteurs de correction ( 114) , une mémoire de travail ( 115) dont l'entrée est reliée à la sortie du

définisseur de facteurs de correction ( 114), un multipli-

cateur ( 116) dont une première entrée est réunie à l'entrée

du définisseur ( 114) et sert d'entrée de l'organe correc-

teur ( 107) tandis que sa deuxième entrée est reliée à la 0 sortie de la mémoire de travail ( 115), l'organe correcteur ( 107) comportant aussi un additionneur cumulatif ( 117) dont l'entrée est reliée à la sortie du multiplicateur ( 116) et dont la sortie sert de sortie d'information de l'organe ( 107), ainsi que son propre bloc de commande ( 118) dont les trois premières sorties sont connectées, respectivement, aux entrées de commande du définisseur ( 114), de la mémoire ( 115) et de l'additionneur ( 117), tandis que ses autres sorties constituent les sorties ( 108) de commande

dudit organe correcteur.

11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe correcteur ( 107) comporte aussi un bloc indicateur de défauts ayant son entrée reliée à la sortie du définisseur de facteurs de correction ( 114) et comprenant, reliés en série, un circuit comparateur des

codes ( 119) et un indicateur ( 120).