FR2621698A1 - Dispositif de detection de concordance de phase dans un systeme d'alimentation electrique du type polyphase - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un dispositif de détection de concordance de phase dans un système d'alimentation électrique du type polyphasé. Ce dispositif de détection est caractérisé en ce qu'il est composé de deux éléments dissociés, ne présentant aucune connexion matérielle entre eux et dont l'un est un élément émetteur 8 et l'autre un élément récepteur 9. L'invention trouvera son application dans le domaine de l'industrie des dispositifs de sécurité, notamment appliqués à la maintenance des installations de réseaux de lignes électrifiées.

Description

L'invention concerne un dispositif de détection de concordance de phase dans un système d'alimentation électrique du type polyphasé.

L'invention trouvera son application dans le domaine de l'industrie des dispositifs de sécurité, notamment appliqués à la maintenance d'une installation de réseaux de lignes aériennes électrifiées.

Les dispositifs habituellement utilisés pour effectuer le repérage del'ordre des phases d'un système de tension polyphasé se composent, essentiellement, de deux perches isolantes comportant à leur partie supérieure une antenne résistive et reliées, au niveau de la partie inférieure, par un conducteur parfaitement isolé. L'une de ces perches est également pourvue d'un module électrique permettant de visualiser le caractère de la mesure effectuée.

Ainsi, lorsqu'il s'agit de repérer la concordance des phases de deux réseaux polyphasés, l'opérateur amène, simultanément, la pointe de touche, située à l'extrémité supérieure d'une des perches isolantes, en contact avec une ligne du premier système de tension polyphasé et la pointe de touche de la seconde perche isolante en contact avec l'une des lignes de l'autre réseau. La mesure recueillie par le module électrique est transcrite, soit sous forme d'une indication sur un voltmètre, soit sous forme d'information lumineuse grâce à un voyant.

Ainsi, la lecture sur le cadran du voltmètre ou la simple constatation de l'allumage du voyant permet à l'opérateur de définir la concordance ou non des phases correspondant aux lignes connectées aux perches isolantes.

Ce type de détecteur de concordance des phases connu présente un certain nombre dtinconvénients, notamment sur le plan de la commodité de son utilisation.

En effet, lors de sa manipulation, le câble, reliant les deux perches isolantes, constitue une gêne incontestable, en particulier, dans des conditions de travail difficiles, par exemple en hiver et sur les lignes aériennes de très haute tensIon.

Plus précisément, il est à remarquer que pour des questions de sécurité, le câble reliant les deux perches isolantes présente une isolation importante, proportionnelle à la tension maximum à laquelle s'applique le détecteur. De ce fait, dans le cadre de lignes à très haute tension, il devient particulièrement encombrant, d'une part, en raison de son poids et, d'autre part, de sa rigidité accrue.

Cependant, il est fréquent que les opérateurs, intervenant sur ce genre de réseau polyphasé soient dans l'obligation de travailler en altitude, le long de poteaux supportant lesdites lignes aériennes à haute tension. Dans ces conditions, il est impératif de prendre un maximum de précautions pour prévenir les accidents éventuels, dus à des manipulations excessives d'un outillage encombrant.

Par ailleurs, en règle générale, la matière isolante enrobant le conducteur électrique est du type synthétique dont les propriétés évoluent en fonction de la température ambiante. Notamment, en hiver et lors des baisses de température extérieure importantes, ce matériau isolant vient à se rigidifier ce qui accroît les difficultés de manipulation de ces détecteurs de concordance de phase.

La présente invention a pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients précités en proposant un dispositif de détection de concordance de phase dont la mise en oeuvre est particulièrement commode et améliorant considérablement la sécurité des opérateurs.

Un autre but de la présente invention consiste à proposer un dispositif de détection de concordance de phase qui soit en mesure de renseigner instantanément l'opérateur sur la correspondance entre les phases même si les pointes de touche ne sont pas connectées aux lignes concordantes.

A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de détection de concordance de phase dans un système d'alimentation électrique polyphasé, caractérisé par le fait qu'il est composé de deux éléments dissociés, ne présentant aucune connexion matérielle entre eux et dont l'un est un élément émetteur et l'autre un élément récepteur.

Les avantages de la présente invention sont dus essentiellement à l'absence de connexion matérielle, telle qu'un conducteur à forte isolation, reliant les deux éléments émetteur et récepteur du dispositif de détection de concordance de phase. Il en résulte, en effet, une grande commodité d'utilisation de ce dernier et une sécurité accrue pour les opérateurs mettant en oeuvre ce type de matériel sur les lignes électrifiées à haute tension.

D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et au dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 représente un schéma de principe du fonctionnement du dispositif de détection de concordance de phase, conforme à l'invention.

- la figure 2 est une vue schématisée et en coupe partielle de l'un des éléments émetteur ou récepteur du dispositif de détection.

- la figure 3 est un schéma synoptique du principe de fonctionnement de l'élé- ment émetteur, conforme à l'invention.

- la figure 4 est un schéma synoptique du principe de fonctionnement de l'élé- ment récepteur, conforme à l'invention.

La présente description s'applique, plus particulièrement, à un dispositif de détection de concordance de phase 1 et son utilisation dans le cadre de réseaux d'alimentation électrique du type triphasé.

Bien entendu, ce dispositif de détection 1 peut trouver son application dans des systèmes de tension polyphasés quelconques, sans sortir, pour autant, du cadre et de l'esprit de la présente invention. En effet, les moindres modifications qu'il conviendra d'apporter, dans ces conditions, au dispositif de détection 1 sont à la portée de l'Homme du Métier considéré, à la lecture de la description suivante.

L'intérêt d'un tel dispositif de détection 1, conforme à l'invention, consiste à effectuer le repérage de la concordance des phases dans des réseaux d'alimentation polyphasés différents.

Ainsi, dans la figure 1 ont été représentés, schématiquement, deux réseaux triphasés 2,3 composés, chacun, de quatre lignes 4,5,6,7 respectivement 41 5 61 71' dont la ligne 4,41 correspond au neutre et les lignes 5,6,7, 519 61 71 aux différentes phases de ces réseaux 2, 3.

La tension électrique présente sur ces derniers est du type alternatif de période T dépendant de la fréquence du signal. Cette période T se divise en trois intervalles de temps égaux, correspondant aux décalages existant entre les différentes phases d'un réseau triphasé.

Ainsi, lorsqu'il est nécessaire d'effectuer une liaison quelconque entre deux réseaux triphasés 2, 3 distincts, l'opérateur doit obligatoirement déterminer la concordance des phases représentées par les lignes 5 à 7 et 51 à 1
Selon l'invention, le dispositif de détection 1 de concordance de phase dans des systèmes d'alimentation électrique polyphasés se compose de deux éléments dissociés 8, 9, dont l'un constitue l'élément émetteur 8 et l'autre l'élément récepteur 9.

L'avantage de ce dispositif de détection 1, conforme à l'invention, consiste en ce que- les deux éléments émetteur 8 et récepteur 9 ne présentent aucune connexion matérielle entre eux. Ceci rend leur utilisation particulièrement commode et contribue, de manière incontestable, à la sécurité de l'opérateur.

Préférentiellement, dans le cadre d'un repérage effectué sur des lignes à haute tension, l'élément émetteur 8 tout comme l'élément récepteur 9 sont rapportés à l'extrémité d'une perche isolante 10,101 facilitant leur mise en contact avec des lignes aériennes électrifiées et permettant d'accroître la sécurité des opérateurs.

Le principe de fonctionnement de ce dispositif de détection 1, conforme à 1 invention, consiste, dans un premier temps, à amener l'élément émetteur 8 en contact avec une des phases du réseau triphasé 2. Cet élément émetteur 8 effectue une mesure indirecte de la tension alternative se rapportant à cette phase, puis envoie un signal à l'élément récepteur 9. Ce dernier étant connecté à l'une des lignes 51 à 71 du réseau triphasé 3, il effectue une mesure de manière identique à l'élément émetteur 8 et procède à sa comparaison avec le signal provenant de ce dernier. Finalement, ce même élément récepteur 9 délivre une information qui permet à l'opérateur de définir si oui ou non les tensions présentes sur les deux lignes considérées des réseaux triphasés 2, 3 sont en phase.

L'avantage de ce dispositif de détection 1 consiste également en ce que l'information délivrée par l'élément récepteur 9 permet de renseigner instantanément l'opérateur sur la correspondance entre les phases en indiquant la valeur du déphasage.

Selon un mode de réalisation préférentiel , l'élément émetteur 8 tout comme l'élément récepteur 9 se composent d'un module électronique 11, 111 inséré dans une cage de FARADAY 12 et relié, par une liaison 13, à une pointe de touche 14. Avantageusement, cette dernière présente la forme d'un crochet permettant d'agripper aisément les lignes 5 à 7 et 51 à 71 des réseaux triphasés 2, 3.

L'intérêt de la cage de FARADAY 12 consiste, d'une part, à constituer une protection du module électronique 11, 111 vis-à-vis des hautes tensions et, d'autre part, à créer une capacité parasite 15 par rapport au sol. Une telle capacité parasite 15 provoque un courant de fuite, représenté schématiquement par la flèche 16 dans la figure 2. Ce courant de fuite donne naissance à une tension alternative aux bornes d'une impédance de mesure 17, celle-ci étant connectée, recpectivement, à la cage de FARADAY 12 et à la liaison 13 reliant la pointe de touche 14 et le module électronique 11, 111.

Etant donné que cette tension alternative commande le fonctionnement des modules électroniques 11, 111, la sensibilité de l'élément émetteur 8 et récepteur 9 dépend des caractéristiques de l'impédance de mesure 17 et de l'intensité du courant de fuite 16, cette intensité étant directement liée à la taille de la cage de FARADAY 12.

Préférentiellement, les éléments constitutifs de l'élément émetteur 8, tout comme ceux de l'élément récepteur 9, sont contenus dans une enveloppe isolante 18, seule la pointe de touche 14 émergeant de cette dernière. Ces enveloppes isolantes 18 contribuent à la sécurité des opérateurs et évitent l'utilisation de perches isolantes dans le cadre d'une application du dispositif de détection 1 sur des réseaux en basse tension.

Les figures 3 et 4 concernent, plus particulièrement, les schémas synoptiques du principe de fonctionnement des modules électroniques 11, 111, respectivement, de l'élément émetteur 8 et de l'élément récepteur 9.

Ainsi, dans la figure 3, la pointe de touche 14 est schématisée par la liaison 19 terminée, à son extrémité, par une flèche 20 représentant l'émis- sion d'un signal. Cette pointe de touche 14 est connectée, d'une part, à l'impédance de mesure 17 et à un comparateur logique 21. Ce dernier est alimenté en permanence par une pile 22 et intervient sur le fonctionnement du restant des éléments constitutifs du module électronique 11.

Selon l'invention, le comparateur logique 8 agit sous l'effet d'une tension supérieure à une valeur seuil. Cet accroissement de la tension est dû au courant de fuite 16 donnant naissance à une tension alternative aux bornes de l'impédance de mesure 17.

Plus précisément, la fonction de ce comparateur logique 8 consiste à transmettre cette tension alternative, d'une part, à un commutateur 23, par l'intermédiaire d'une liaison 24 et, d'autre part, à un système d'encodage 25, connecté audit comparateur 21 par une liaison 26.

Le commutateur 23 commande, quant à lui, la mise sous tension du système d'encodage 25 et d'un émetteur 27. Avantageusement, l'opérateur est informé de cet état de fonctionnement de l'élément émetteur 8 par l'intermédiaire d'un voyant 28 connecté au commutateur 23.

L'intéret du comparateur logique 21, associé au commutateur 23, consiste en ce que le module électronique t1 peut être maintenu au repos lorsque l'élément émetteur 8 n'est pas en contact avec une ligne 5 à 7 du réseau triphasé 2. Ceci a pour but de réduire considérablement la quantité d'énergie consommée et d'accroître la longévité de la pile 22.

Contrairement, lors d'une mesure, ce principe de fonctionnement provoque, automatiquement, la mise sous tension du système d'encodage 25 et de ltémet- teur 27, évitant ainsi l'utilisation d'un interrupteur marche-arrêt.

Préférentiellement, dans ce même but de réduction de la quantité d'énergie consommée par le module électronique 11, le comparateur logique 21 est de technologie C-MOS permettant d'augmenter l'autonomie de la pile 22.

Après encodage, le signal délivré par le comparateur logique 21 est émis vers l'élément récepteur 9 par l'intermédiaire de l'émetteur 27 dont la sortie est reliée à la pointe de touche 14.

Cet émetteur 27 peut fonctionner selon un principe de transmission quelconque et, en particulier, en haute fréquence avec modulation de fréquence, ou selon le principe de la modulation d'amplitude. Généralement-, le choix dépendra de l'environnement dans lequel est utilisé le dispositif de détection 1 et, notamment, de la législation en vigueur dans les différents pays ou régions.

Par ailleurs, une transmission par ondes optiques est envisageable mais présente des contraintes technologiques plus importantes. Notamment, il est nécessaire, dans ces conditions, de s'assurer de la propagation, sans interruption des faisceaux entre l'élément émetteur 8 et l'élément récepteur 9.

De plus, les transducteurs d'émission et de réception devront être multiples et répartis de manière à rayonner et à capter dans un maximum d'angle solide.

Dans le cadre d'une transmission par haute fréquence, la portée de l'émetteur et du récepteur est généralement réduite, ce qui peut poser des problèmes dans certains cas particuliers d'utilisation du dispositif de détection 1. Selon l'invention, cette portée de l'émetteur et du récepteur est améliorée en raison de la pointe de touche 14 qui, mise en contact avec la ligne sur laquelle est effectuée la mesure, constitue une antenne à caractère rayonnant particulièrement important.

En ce qui concerne l'élément récepteur 9, celui-ci est constitué, tout comme l'élément émetteur 8, d'un comparateur logique 31 alimenté en permanence par une pile 32. Ce comparateur logique 31 est relié, au niveau de son entrée, d'une part, à l'impédance de mesure 17 et, d'autre part, à la pointe de touche 14.

Lors d'un repérage, ledit comparateur logique 31 agit sous l'effet d'une tension supérieure à une valeur seuil, dûe à la tension alternative créée aux bornes de l'impédance de mesure 17. Cette tension alternative commande un commutateur 33 relié au comparateur logique 31 par une liaison 34 et provoque la mise sous tension d'un ensemble électronique 35 et d'une partie réceptrice 36. A cet effet, ledit commutateur 33 est relié, au niveau d'une borne d'entrée, à la pile 32 et, respectivement, à l'ensemble électronique 35 et à la partie réceptrice 36 au niveau d'une borne de sortie. Cet état de fonctionnement de l'élément récepteur 9 est visualisé par l'allumage d'un voyant 37 connecté au commutateur 33.

Simultanément à cette opération de mesure effectuée par l'élément récepteur 9, le signal émis par l'élément émetteur 8 arrive à la partie réceptrice 36, par l'intermédiaire d'une liaison 38 reliant cette dernière à la pointe de touche 14. Cette partie réceptrice 36 transmet l'information provenant de l'émetteur 27 à un système de décodage faisant partie de l'ensem- ble électronique 35. Ce dernier comporte également un discriminateur séquentiel permettant de déterminer le décalage de la phase correspondant au signal provenant du système de décodage par rapport à celle correspondant au signal issu du comparateur logique 31. A cet effet, et selon l'invention, ce dernier fait office d'horloge de référence commandant le discriminateur séquentiel.

Etant donné que dans un système triphasé la période T, dépendant de la fréquence du courant alternatif, se divise en trois intervalles de temps égaux ,, l'ensemble électronique 35 présente trois sorties 41, 42, 43, correspon3 dant aux différentes valeurs du décalage des phases.

Il est bien évident que dans le cadre de systèmes de tension à n phases, cette période T se divise, dans ces conditions, en n intervalles de temps égaux
T et l'ensemble électronique 35 est nécessairement pourvu de n sorties.

Ainsi, lors de la mise en oeuvre du dispositif de détection 1, une de ces trois sorties 41, 42, 43 de l'ensemble électronique 35 est activée. Cette sortie est déterminée en fonction du déphasage des signaux provenant, respectivement du système de décodage, donc de la partie réceptrice 36 et du comparateur logique 31.

Avantageusement, ces sorties 41, 42, 43 sont connectées à des voyants 45, 46, 47 permettant de visualiser, immediatement, la correspondance des phases avec lesquelles sont mis en contact l'élément émetteur 8 et l'élément récepteur 9.

Par ailleurs, la sortie 43 correspondant à la concordance des phases peut être connectée à un générateur de tonalité 47 dont la commande délivre un signal sonore. Cette configuration augmente la commodité d'utilisation du dispositif de détection 1 en donnant une information sans aucune ambiguité possible.

Bien entendu, le comparateur logique 31 de l'élément récepteur 9 est réalisé, tout comme précédemment, suivant la technologie C-MOS permettant d'accroître l'autonomie de la pile 32.

Avantageusement, l'élément émetteur 8 et l'élément récepteur 9 comportent un système de tests 48 permettant d'effectuer le contrôle du fonctionnement de chacun des appareils séparément et en association.

Plus précisément, chacun des éléments émetteur 8 et récepteur 9 est pourvu d'un organe de commande 48 actionnant les comparateurs logiques 21, 31 et transformant ces derniers en multi-vibrateurs dont la fréquence est voisine de celle du réseau triphasé (ou polyphasé). Il en résulte l'émission d'un signal dudit comparateur logique 21,31 transmis au commutateur 23,33, et l'allumage du voyant 28,37.

Lorsque les organes de commande 48 de l'élément émetteur 8 et de l'élé- ment récepteur 9 sont activés simultanément, il est possible de vérifier le fonctionnement de l'ensemble des éléments constitutifs des modules électroniques 11, il En effet, le signal émis par le comparateur logique 21 de l'élément émetteur 8 est transmis au système d'encodage 25 puis vers l'émet- teur 27 qui permet de solliciter la partie réceptrice 36 de l'élément récepteur 9. Le système de décodage et le discriminateur séquentiel comparent la mesure provenant de la partie réceptrice 36 avec l'émission du multivibra- teurs ou comparateur logique 31.

Etant donné que les multi-vibrateurs de l'élément émetteur 8 et de l'élé- ment récepteur 9 ne sont pas synchronisés, les sorties 41, 42, 43 de l'ensemble électronique 35 sont activés successivement et entraînent l'allumage à tour de rôle des voyants 44, 45, 46 ainsi que le fonctionnement du générateur de tonalité 47.

Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre-et de l'esprit de l'invention.

Claims (13)

Revendications

1. Dispositif de détection de concordance de phase dans un système d'alimentation électrique polyphasé, caractérisé par le fait qu'il est composé de deux éléments dissociés, ne présentant aucune connexion matérielle entre eux et dont l'un est un élément émetteur (8) et l'autre un élément récepteur (9).

2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément émetteur (8) et l'élément récepteur (9) sont constitués par un module électronique(11, 111) inséré dans une cage de FARADAY (12) et relié par une liaison (13) à une pointe de touche (14).

3. Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément émetteur (8) et l'élément récepteur (9) comportent, en outre, une impédance de mesure (17) connectée, respectivement, à la cage de

FARADAY (12) et à la liaison (13) reliant la pointe de touche (14) au module électronique (11, 111).

4. Dispositif de détection selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le module électronique (11) de l'élément émetteur (8) est constitué d'un comparateur logique (21), relié à l'impédance de mesure (17) et maintenu sous tension par une pile (22), ledit comparateur logique (21) transmettant, par l'intermédiaire d'une liaison (24) et sous l'effet d'une tension supérieure à une valeur seuil, une tension alternative à un commutateur (23) provoquant la mise sous tension d'un système d'encodage (25),relié au commutateur logique (21) par une liaison (26), et d'un émetteur (27) connecté, d'une part, audit système d'encodage (25) et, d'autre part, à la pointe de touche (14).

5. Dispositif de détection selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le module électronique (111) de l'élément récepteur (9) est constitué d'un comparateur logique (31) relié à l'impédance de mesure (17) et maintenu sous tension par une pile (32), ledit comparateur logique (31) transmettant, par l'intermédiaire d'une liaison (34) et sous l'effet d'une tension supérieure à une valeur seuil, une tension alternative à un commutateur (33), provoquant, automatiquement, la mise sous tension d'un ensemble électronique (35), relié au comparateur logique (31), et d'une partie réceptrice (36) connectée audit ensemble électronique (35) et à la pointe de touche (14).

6. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ensemble électronique (35) se compose d'un système de décodage pour décoder le signal émis par l'émetteur (27) et capté par la partie réceptrice (36) et d'un discriminateur séquentiel permettant de déterminer le décalage de la phase correspondant au signal provenant du système de décodage par rapport à celle correspondant au signal issu du comparateur logique (31), ce dernier faisant office d'horloge de référence pour la commande du discriminateur -séquentiel.

7. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ensemble électronique (35) comporte un nombre de sorties (41,42, 43) égal aux différentes valeurs possibles du décalage des phases.

8. Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les différentes sorties (41,42,43) sont connectées à des voyants (45,46,47) pour visualiser la correspondance des phases avec lesquelles sont mis en contact l'élément émetteur (8) et l'élément récepteur (9).

9. Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'une des sorties (43) correspondant à la concordance des phases est connectée à un générateur de tonalité (47).

10. Dispositif de détection selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'élément émetteur (8) et l'élément récepteur (9) comportent un système de tests (48) pour effectuer le contrôle de leur fonctionnement, séparément ou en association, et constitué d'un organe de commande (49) actionnant le comparateur logique (21,31)et transformant ce dernier en un multivibrateur dont la fréquence est sensiblement celle du système d'alimentation électrique polyphasé.

11. Dispositif de détection selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'élément émetteur (8) et l'élément récepteur (9) comportent un voyant (28,37) relié au commutateur (23,33) et dont l'allumage est commandé par ce dernier sous l'effet du comparateur logique (21,31) lors de la mise en contact de la pointe de touche (14) avec une phase du système d'alimentation électrique.

12. Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément émetteur (8), tout comme ltélément -récepteur (9), comportent leurs éléments constitutifs contenus dans une enveloppe isolante (18), seule la pointe de touche (14) émergeant de cette dernière.

13. Dispositif de détection selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les comparateurs logiques (21) et (31) sont en technologie

C-MOS.