FR2749084A1 - Procede et dispositif pour la detection de defauts serie dans un tableau electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la détection de défauts série dans un tableau électrique, par des mesures de courant et de tension. Dans un tableau (10), au point A, est installé l'ensemble de mesure (1), quatre disjoncteurs (91) à (94). La sortie de chacun des disjoncteurs (92), (93), (94) correspond à un point B. L'ensemble de mesure (1) prélève quatre mesures de courant au point A, et prélève des tensions entre chaque point B et le point A. L'ensemble de traitement (5) compare des quantités déduites de mesures de tension et de courant, à des seuils mémorisés dans l'ensemble de paramètrage (4), effectue un classement des dépassements de seuil permettant de rejeter ceux correspondant à l'ouverture d'un disjoncteur. Dans le cas où survient un dépassement de seuil attribué à un défaut série, l'ensemble de sortie (6) permet une signalisation.

Description

Procédé et dispositif pour la détection de défauts série dans un tableau électrique.

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la détection de défauts série dans un tableau électrique, pouvant être un tableau monté en usine ou un tableau monté sur place, comportant des mesures de courant et de tension effectuées en plusieurs points du tableau, avec traitement des données mesurées.

Dans une installation électrique, on peut distinguer deux catégories principales de défaut - les défauts parallèles, qui sont des liaisons accidentelles entre deux points normalement à des potentiels différents, et qui peuvent être des défauts entre conducteurs actifs, des défauts entre un conducteur actif et une masse...

- les défauts série, qui sont des imperfections d'une liaison entre deux points normalement au même potentiel.

Un défaut parallèle se manifeste donc par une résistance trop faible entre deux conducteurs normalement isolés, tandis qu'un défaut série correspond à une résistance trop forte entre deux points normalement non isolés.

Sauf pour le terme défaut, nous utiliserons les définitions classiques utilisées en électrotechnique, par exemple telles qu'elles sont précisées dans la norme française
NF C 15-100, édition 1982.

La définition "défaut" donnée dans cette norme au 9 233.1 de la partie 2, correspond à la notion de défaut parallèle, telle que nous l'avons introduite plus haut.

Conformément à l'usage, nous appelons "tableau" ou "tableau électrique", les "ensembles d'appareillages traités au ≈558 de cette norme, un tableau pouvant inclure un ou plusieurs appareils. Les tableaux peuvent comporter des défauts série, notamment au niveau des nombreuses connexions qu'ils comportent, ou bien au niveau des appareils de protection, de commande et de sectionnement traités au 53 sur l'appareillage, de cette norme.

Nous appelons "appareil d'utilisation" les appareils branchés en aval du tableau, destinés à consommer de la puissance électrique sur les conducteurs actifs.

Parmi les appareils de protection, on trouve par exemple des coupe-circuits à fusible et des disjoncteurs, pour la protection contre les surintensités, des disjoncteurs différentiels et des dispositifs de contrôle permanent d'isolement pour la protection contre les chocs électriques...

Parmi les appareils de commande et de sectionnement, on trouve par exemple des interrupteurs et commutateurs...

Nous appellerons "appareils de commutation du tableau" les appareils du tableau qui sont capables d'interrompre un courant en aval du tableau sur un ou plusieurs conducteurs actifs. Les appareils de commutation du tableau sont tous des appareils de protection de commande et de sectionnement, mais la réciproque est fausse : certains appareils de protection de commande et de sectionnement comme les contrôleurs permanents d'isolement, les limiteurs de surtension, etc, ne sont pas des appareils de commutation du tableau.

On note que des défauts série peuvent être présents ou apparaître dans des appareils de commutation d'un tableau. En particulier les disjoncteurs et disjoncteurs différentiels, peuvent être amenés à effectuer des manoeuvres produisant une détérioration progressive des contacts, par exemple des fermetures sur des moteurs ou des charges capacitives, des ouvertures sur des appareils d'utilisation inductifs, ou des ouvertures lors de surintensités, par exemple des courtcircuits. Ce dernier phénomène même s'il est normalement rare, peut jouer un rôle prépondérant dans l'usure des contacts en particulier lorsque le courant de court-circuit de l'installation n'est pas beaucoup plus petit que le pouvoir de coupure de l'appareil ou que l'appareil d'utilisation est inductif. Lorsque les appareils de commutation du tableau voient leurs contacts se détériorer, il y a souvent apparition d'un défaut série. Ce phénomène, qui ne se produit normalement pas sur les coupe-circuits à fusible, prend de l'importance à mesure qu'un nombre plus important d'installations sont équipées de disjoncteurs pour une grande partie ou la totalité des départs d'un tableau.

Au niveau du grand nombre de connexions présentes dans un tableau, la partie 5 de la norme française NF C 15-100, édition 1982, indique à son ≈526.1.6, page 526, que les connexions doivent être en mesure de supporter les contraintes provoquées par les courants admissibles et par les courants de courtcircuit déterminés par les dispositifs de protection. Il est précisé que les connexions peuvent se modifier au cours du temps, par exemple du fait de l'échauffement, des vibrations, de la dilatation thermique, de la présence de couples électrochimiques, etc.

I1 ne semble pas exister de procédés automatiques connus pour la détection de défauts série dans un tableau électrique en fonctionnement. L'état de l'art en matière de détection de défaut série, tel qu'il découle du ≈624 de la partie 6 de la norme française NF C 15-100, édition 1982, semble en fait limité à un contrôle manuel périodique du serrage et de l'échauffement des connexions.

I1 existe aussi un procédé automatique connu pour la détection de défauts série dans une installation électrique, décrit dans la demande de brevet français 96 03455. Toutefois ce procédé connu ne peut être appliqué, tel qu'il est décrit, à un tableau électrique parce qu'il détecterait un défaut série à chaque fois qu'un appareil de commutation du tableau passerait en position ouverte.

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la détection automatique de défauts série dans un tableau électrique en fonctionnement.

Selon le procédé selon l'invention, le but de la détection automatique de défauts série, est atteint par - premièrement, entre un premier point A et un ou plusieurs autres points B du tableau, une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, - deuxièmement, au point A, une pluralité de mesures de courant, au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, - troisièmement, la mémorisation de paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série lorsque le point B est alimenté, - quatrièmement, le traitement de résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, - cinquièmement, le classement de chaque dépassement de seuil en au moins deux catégories, par un procédé automatique, une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, et une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant ne pas correspondre à un défaut série, ce classement pouvant reposer sur des résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, ou sur d'autres données, - sixièmement, en cas de présence d'un ou plusieurs dépassements de seuil entrant dans au moins une catégorie se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, la signalisation de cette présence, ou l'application d'une commande spécifique.

Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte - premièrement, un "ensemble de mesure", capable d'effectuer entre un premier point A et un ou plusieurs autres points B du tableau, une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, l'ensemble de mesure étant aussi capable d'effectuer, au point A, une pluralité de mesures de courant, au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, - deuxièmement un "ensemble de paramètrage" capable de mémoriser des paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série lorsque le point B est alimenté, - troisièmement, un "ensemble de traitement" capable en premier lieu de traiter des résultats de mesures de tension et de courant, ou des quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, en second lieu de classer chaque dépassement de seuils en au moins deux catégories, par un procédé automatique, une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, et une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant ne pas correspondre à un défaut série, ce classement pouvant reposer sur des résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, ou sur d'autres données, - quatrièmement, un "ensemble de sortie" capable, en cas de présence d'un ou plusieurs dépassements de seuil entrant dans au moins une catégorie se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, de signaler cette présence, ou d'appliquer une commande spécifique.

L'objet du classement des dépassements de seuil est évidemment de ne pas déclencher de signalisation ou de commande spécifique intempestive, par exemple lorsqu'un dépassement de seuil résulte d'une ouverture d'un circuit par un appareil de commutation du tableau. Les spécialistes comprennent clairement quels sont les critères pouvant être utilisés pour définir les différentes catégories de façon appropriées.

On note que si, au lieu du procédé que nous venons de décrire, le traitement ne prenait en compte que des mesures de tension sur les conducteurs actifs il ne serait possible de détecter un défaut série que lorsque le courant est suffisamment important, car à faible courant la tension apparaissant aux bornes d'un défaut série conséquent, pourrait être considérée comme normale.

Considérons, à titre d'exemple, un circuit de distribution alimentant un tableau de distribution de 100 A nominal, pour lequel il a été déterminé que l'impédance à 250C ne doit pas dépasser 50 mQ entre l'entrée du tableau et tout appareil d'utilisation : la chute de tension maximale permise est donc de 5 V entre ces points. L'impédance maximale est normalement répartie entre le tableau et les canalisations du circuit terminal : il est donc logique d'adopter une valeur inférieure à 5 V, par exemple 3 V, comme seuil fixe pour la détection d'un défaut série dans le tableau. Si un défaut série caractérisé par une résistance localisée de 50 mQ apparait dans le tableau, mais que dans son utilisation normale il n'est soumis qu'à des courants n'excédant pas 50 A, le seuil fixe de 3 V ne sera pas atteint. Cependant, une puissance de 125 W peut être dissipée dans le défaut série, suffisante pour produire un échauffement anormal.

Selon l'invention, le traitement des mesures prenant en compte des valeurs de courant dans le tableau peut, à titre d'exemple non limitatif, rapporter des chutes de tension à une ou plusieurs valeurs de courant circulant effectivement dans le circuit terminal de façon à déterminer des quantités homogènes à des résistances.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé détaillé qui va suivre d'un premier mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention représenté sur la figure 1, donné à titre d'exemple non limitatif. Sur la figure 1 apparaissent un dispositif selon l'invention et d'autres appareils, installés dans un tableau (10). Au point A de cette figure on trouve l'entrée d'un circuit de distribution, c'est-à-dire le point d'où provient la puissance à la fréquence du réseau. En aval de ce point A on trouve un disjoncteur tétrapolaire à 3 pôles protégés et à détection de courant différentiel (91), puis trois disjoncteurs (92) (93) (94) alimentant chacun un circuit terminal. La sortie de chacun de ces disjoncteurs (92) (93) (94) correspond à un point B. Sur la figure 1, les conducteurs représentés en traits épais sont les conducteurs où circulent les courants consommés en aval du tableau, tandis que les conducteurs représentés en trait fin sont ceux utilisés pour les mesures. Tel que représenté sur la figure 1, l'ensemble de mesure (1) prélève quatre mesures de courant au point A, et prélève sur chaque conducteur actif la différence de potentiel entre chaque point
B et le point A. Sur la figure 1 on trouve enfin l'ensemble de paramètrage (4), l'ensemble de traitement (5), et l'ensemble de sortie (6).

Les paramètres mémorisés par l'ensemble de paramètrage (4) sont par exemple entrés à l'aide d'un clavier et d'un afficheur faisant partie de l'ensemble de paramétrage. Dans ce premier mode de réalisation, ces paramètres mémorisés comportent une description de la structure du tableau avec des valeurs maximales de résistance entre le point A et les différents points B. Ces valeurs de résistance correspondent à des seuils variables, dépendant du courant, à partir desquels une tension apparaissant entre un point B et le point A révèle un défaut série si le point B est alimenté. Ces seuils peuvent par exemple avoir été déterminés par calcul, et entrés lors de l'installation du dispositif selon l'invention, ou résulter de mesures. Le clavier et l'afficheur permettent de modifier ces paramètres lors d'évolutions du tableau.

L'ensemble de mesure (1) détermine environ une fois par seconde en premier lieu les valeurs des tensions efficaces à la fréquence du réseau mesurées sur chaque conducteur actif entre chaque point B et le point A, et en second lieu les valeurs des courants efficaces à la fréquence du réseau mesurées sur chaque conducteur au point A, ces quantités étant déduites par traitement numérique du signal de mesures effectuées à la fréquence d'échantillonnage de 1000 Hz, selon un des procédés bien connus des spécialistes. On note que dans cet exemple, les prélèvements de tension aux points B sont tous effectués avec une impédance d'environ 10 MQ par rapport au conducteur de protection électrique (non représenté), de façon à ne pas laisser indéterminé le potentiel de conducteurs flottants.

L'ensemble de traitement (5) effectue un traitement comportant notamment la division des chutes de tension entre les points B et le point A sur chaque conducteur actif, par le courant mesuré au point A sur le conducteur actif correspondant, et compare les quantités ainsi obtenues aux valeurs maximales de résistances mémorisées dans l'ensemble de paramétrage (4). Lorsqu'il y a dépassement d'un seuil, un classement est effectué automatiquement entre deux catégories - la première catégorie correspond à des dépassements de seuil pour lesquels le courant au point A sur le conducteur considéré dépasse 100 mA et pour lesquels la tension entre le point B et le point A ne dépasse pas 50 V efficace.

- la seconde catégorie correspond aux autres dépassements de seuil.

Il est clair que les critères retenus pour la définition de la première catégorie permettent, pour un tableau alimenté par une tension de 230 V, d'en éliminer les dépassements de seuils résultant uniquement de l'ouverture d'un des disjoncteurs du tableau, puisque dans ce cas la tension entre le point B correspondant et le point A est de l'ordre de 230 V.

Inversement la probabilité de non-détection d'un défaut série dans le tableau est faible car des défauts série susceptibles de développer brutalement une tension supérieure à 50 V sont très rares. Eliminer de la première catégorie les dépassements de seuil pour des courants inférieurs à 100 mA, qui ne correspondent qu'à une dissipation modérée dans un défaut série, permet premièrement de s'affranchir de certains effets normaux de variation de résistances de contact dans les appareils de commutation du tableau en fonction du courant, deuxièmement de limiter l'incidence des incertitudes de mesure de courant.

Dans le cas où survient un dépassement de seuil entrant dans la première catégorie, l'ensemble de sortie (6) permet une signalisation par allumage d'un voyant et établissement d'un contact sec.

On note premièrement que, dans cet exemple, les différentes unités fonctionnelles (1) (4) (5) (6) au point A peuvent être regroupées dans un seul boîtier relié aux conducteurs prélevant les tensions à mesurer et aux transformateurs de courant permettant la mesure des courants.

On note deuxièmement que, dans ce premier exemple, les critères retenus pour la définition des deux catégories ne sont pas parfaits pour un tableau alimenté par une tension nominale de 230 V, comme on le voit dans les deux situations suivantes - en cas de sous-tension prolongée à une valeur inférieure à 50 V efficace (situation 1), un disjoncteur ouvert pourra être la cause d'un dépassement de seuil entrant dans la première catégorie, - un défaut série de 5 Q survenant brutalement sur une charge résistive monophasée de 15 Q (situation 2) ne sera pas la cause d'un dépassement de seuil entrant dans la première catégorie, en conditions normales de fonctionnement, car il provoque une chute de tension supérieure à 50 V.

Dans ces deux situations, on voit que les critères retenus ne remplissent pas parfaitement leur objet. Plusieurs perfectionnements du dispositif selon le premier exemple permettent de s'affranchir de ces limitations.

Au titre d'un second mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention représenté sur la figure 1, donné à titre d'exemple non limitatif, le classement en catégories effectué par l'ensemble de traitement (1) utilise les déterminations des tensions entre les différents conducteurs au point A, et est tel que la première catégorie se rapporte à des dépassements de seuil pour lesquels le courant en A sur le conducteur considéré dépasse 100 mA et pour lesquels la tension entre le point B et le point A ne dépasse pas 45 % de la plus petite tension entre conducteurs au point
A. En définissant ainsi la première catégorie, il est clair que, dans un contexte tel que celui de la situation 1 évoquée plus haut, il n'y a pas d'affectation intempestive dans la première catégorie. La probabilité d'avoir une non-détection dans un contexte tel que celui de la situation 2 évoquée plus haut est aussi fortement réduit.

Un dispositif selon l'invention peut, au titre des autres données sur lesquelles peuvent reposer le classement par catégorie des dépassements de seuils effectué par l'ensemble de traitement, disposer d'entrées lui permettant de déterminer l'état d'un contact isolé destiné à être représentatif de l'état, ouvert ou fermé, d'appareils de commutation du tableau capables d'interrompre l'alimentation d'un point B.

Au titre d'un troisième mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, le classement en catégories effectué par l'ensemble de traitement repose sur des données autres que des résultats de mesures de tension et de courant : les appareils de commutation du tableau capables d'interrompre l'alimentation d'un point B, signalent leur état ouvert ou fermé par l'état d'un contact de signalisation, le dispositif selon l'invention disposant d'entrées lui permettant de déterminer l'état de ce contact et de prendre en compte cette donnée pour classer par catégorie les dépassements de seuils.

Ainsi, dans le cas particulier d'un tableau similaire à celui de la figure 1, où tous les disjoncteurs disposeraient d'un tel contact, relié à l'ensemble de mesure, un classement pourrait être effectué automatiquement entre deux catégories de la façon suivante - la première catégorie correspond à des dépassements de seuil pour lesquels le point B est alimenté.

- la seconde catégorie correspond aux autres dépassements de seuil.

Ce type de classement a l'avangage d'être effectué sur un critère simple, mais répondant parfaitement à son objet. Par contre il est difficilement applicable aux appareils de protection de commande et de sectionnement actuellement employés, qui ne disposent en général pas du contact de signalisation.

Un dispositif selon l'invention peut fournir des renseignements sur la localisation d'un défaut série qu'il a détecté. Les spécialistes comprennent clairement les fonctions qu'il convient d'ajouter à l'ensemble de traitement et à l'ensemble de sortie pour obtenir ces renseignements. On note que ces renseignements seront évidemment limités à l'indication d'une ou plusieurs branches du circuit où le défaut détecté peut se trouver, ou à l'identification du conducteur actif concerné.

Un dispositif selon l'invention peut effectuer un classement de seuil en plus de deux catégories, ce qui autorise par exemple une signalisation permettant d'apprécier la valeur de la résistance correspondant à un défaut détecté, par exemple en vue d'apprécier l'urgence d'une opération de maintenance.

On notera que dans les modes de réalisation donnés à titre d'exemple, les points B ont été choisis en sortie du tableau, c'est-à-dire en des points les plus en aval du tableau. Ceci n'est pas un élément caractéristique de l'invention. En effet, certaines sorties pourraient fort bien ne pas être prises comme point B, et des points B pourraient être choisis en des noeuds ne correspondant pas à des sorties.

Tel est le cas, selon un quatrième mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention représenté sur la figure 2, donné à titre d'exemple non limitatif. Sur cette figure 2, dans laquelle les différents repères ont la même signification que sur la figure 1, on peut voir que le tableau est identique à celui représenté sur la figure 1 à la seule différence qu'un point B a été ajouté immédiatement en aval du disjoncteur (91). I1 est clair que l'adjonction d'un point B permet d'améliorer les informations que peut fournir le dispositif selon l'invention, relativement à la localisation d'un défaut série.

Il convient à présent de discuter les performances de détection d'un dispositif selon l'invention. A titre indicatif, le ≈524 de la partie 5 de la norme NF C 15-100 édition 1982 indique des valeurs maximales admissibles de chute de tension dans une installation, de 3 % à 8 % de la tension nominale.

Dans une installation basse tension de tension nominale 230 V, ces proportions correspondent respectivement à 6,9 V et à 18,4 V. Si l'on considère que ces chutes de tension s'appliquent à un circuit de distribution de 100 A nominal, on en déduit que les puissances apparentes correspondantes sont respectivement de 690 W et 1840 W.

Par contre un défaut série dans lequel se développerait une tension de 1V et parcouru par un courant de 100 A, dissiperait une puissance de 100 W, pouvant déjà causer un échauffement anormal pouvant provoquer des dégradations. Les spécialistes savent que, pour un tableau électrique classique, la mesure d'une tension de cet ordre entre points A et B d'un même tableau électrique ne posera en général pas de problème de précision, même en présence des champs magnétiques importants liés à la circulation de forts courants dans le tableau ou, en présence d'autres perturbations électromagnétiques, pourvu que des précautions élémentaires, bien connues des spécialistes en compatibilité électromagnétique soient prises dans la réalisation du dispositif selon l'invention, et dans l'installation des conducteurs de mesure. A titre d'exemple, la contribution néfaste à la précision des mesures des perturbations électromagnétiques, peut normalement être rendue négligeable - par un filtrage analogique approprié dans l'ensemble de mesure éventuellement complété par un filtrage numérique, - par l'installation d'un conducteur de mesure, au plus près du conducteur actif auquel il se rapporte, où circulent les courants consommés en aval du tableau.

Ces précautions pourraient cependant s'avérer insuffisantes dans des grands tableaux électriques, par exemple dépassant 2 m de long, parcourus par des courants importants.

Un dispositif selon l'invention peut également être combiné à un dispositif pour la détection de défauts série dans une installation électrique, selon la demande de brevet français nO 96 03455. Un tel dispositif selon l'invention sera réalisé de façon à ce que - premièrement, l'ensemble de mesure soit aussi capable d'effectuer au point A une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, par rapport à une référence quelconque, - deuxièmement, il comporte en un ou plusieurs autres points C, un "ensemble de mesure distante" capable d'effectuer une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, - troisièmement, il comporte un "ensemble de transmission" capable de transmettre des résultats de certaines des mesures, ou de quantités déduites de mesures, et de les recevoir en un point où ils peuvent être traités, - quatrièmement, l'ensemble de paramètrage soit aussi capable de mémoriser des paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point C, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point C et le point A correspond à un défaut série lorsque le point C est alimenté, - cinquièmement, l'ensemble de traitement soit aussi capable de recevoir et de traiter des résultats de mesures de tension en provenance des points C et du point A.

Les spécialistes voient que l'utilisation d'un tel dispositif selon l'invention permet d'effectuer des mesures de tension en des points C éloignés du points A, par exemple dans un grand tableau électrique, ou en des points C en dehors du tableau, sans que les mesures de tension soient affectées par des perturbations électromagnétiques.

Un dispositif selon l'invention combiné à un dispositif pour la détection de défauts série dans une installation électrique, selon la demande de brevet français nO 96 03455 peut bien sûr être réalisé ou mis en oeuvre selon une des différentes variantes présentées dans cette demande de brevet.

A titre d'exemple, un tel dispositif selon l'invention peut être réalisé de façon à ce que des conducteurs utilisés comme milieu de transmission pour l'ensemble de transmission, soient aussi utilisés comme conducteurs de calibration, de façon à permettre une calibration automatique des circuits analogiques ou numériques effectuant ou traitant les mesures de tensions.

Cette calibration devient importante lorsque des ensembles de mesure distante sont utilisés, car le traitement des mesures de tension fait normalement intervenir des différences entre les tensions mesurées au points C et les tensions mesurées au point
A. Ce sujet est amplement discuté dans la demande de brevet français nO 96 03455.

Ainsi, selon un cinquième mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention représenté sur la figure 3, donné à titre d'exemple non limitatif, le point C est placé à proximité d'un appareil d'utilisation éloigné du tableau (10). Sur cette figure 3, les repères (1) (4) (5) (6) (10) (91) (92) (93) (94) ont la même signification que sur la figure 1 et sur la figure 2. Dans le tableau (10) on trouve aussi le sous-ensemble (31) de l'ensemble de transmission (3).

Au point C est installé un ensemble de mesure distante (2), communiquant avec un sous-ensemble (32) de l'ensemble de transmission (3). Outre les sous-ensembles (31) et (32), l'ensemble de transmission dispose aussi d'un milieu de transmission (33), qui est ici un support conducteur, par exemple une paire torsadée blindée. Sur la figure 3, on a indiqué que des transmissions de données étaient effectuées non seulement dans le sens (2) vers (5), mais aussi dans le sens inverse car dans cet exemple le milieu de transmission pour l'ensemble de transmission est aussi utilisé comme conducteurs de calibration, les tensions stables permettant la calibration provenant de l'ensemble de mesure, à travers l'ensemble de traitement.

On notera que dans les cinq modes de réalisation et d'installation donnés à titre d'exemple, le point A a été choisi à l'entrée du tableau, mais que ceci n'est pas un élément caractéristique de l'invention.

On note que dans les figures 1 à 3, il y a au point A une mesure du courant sur le conducteur de neutre. Ceci n'est nullement une caractéristique de l'invention. De plus, si on le souhaite, il est parfaitement possible de déduire le courant de neutre des trois courants de phase, en supposant les courants de fuite négligeables.

On note que selon l'invention, les mesures de courant ne sont imposées qu'au point A. Il serait évidemment plus aisé de détecter l'apparition d'un

Notons en premier lieu que, selon l'invention, connaître avec une précision accrue les courants circulant dans les conducteurs du tableau peut se faire en employant des mesures supplémentaires de courant au titre des autres mesures de grandeurs physiques pouvant être prises en compte par l'ensemble de traitement. Dans les deux modes de réalisation et d'installation présentés plus haut à titre d'exemple, les courants n'étaient par exemple connus qu'au point A. Des mesures de courant supplémentaires seraient parfaitement envisageables en un ou plusieurs points B.

Toutefois, ce renchérissement du dispositif selon l'invention peut n'être pas nécessaire : si l'on considère l'analyse du problème mathématique de la détermination des résistances et des courants dans une installation telle que celle de la figure 1, on montre facilement que l'ensemble de traitement dispose de données suffisantes pour déterminer les courants et les résistances de toutes les canalisations, à partir de plusieurs états différents correspondant à une même position (ouverte ou fermée) de tous les appareils de commutation du tableau, ces états étant linéairement indépendants, pourvu que l'ensemble de traitement dispose des valeurs instantanées ou complexes des tensions et courants mesurés. Or de tels états indépendants ne manqueront généralement pas de survenir au cours du temps, dans une installation réelle, car les appareils d'utilisation ne consomment généralement pas tous un courant constant.

Il est facile pour un spécialiste d'établir un algorithme capable de reconnaître des états différents, correspondant à une même position des appareils de commutation du tableau, et de déterminer leur indépendance. Dans le cas du circuit de la figure 1, comportant 4 branches, on vérifie aisément qu'il suffit de prendre en compte 4 états distincts.

Dans le cas de cet exemple, et pour étayer cette affirmation, intéressons-nous au conducteur de neutre, et notons n l'indice d'un de ces états, n prenant ses valeurs dans l'ensemble (1, 2, 3, 4}. Notons, pour chaque état
In le courant mesuré en A, V2n la tension mesurée sur le conducteur de neutre entre le point B en aval du disjoncteur (92) et le point A, V3n la tension mesurée sur le conducteur de neutre entre le point B en aval du disjoncteur (93) et le point A, V4n la tension mesurée sur le conducteur de neutre entre le point B en aval du disjoncteur (94) et le point A.

Ce courant et ces trois tensions sont déterminés par les mesures effectuées par l'ensemble de mesure (1).

Les 3 courants circulant sur le conducteur de neutre pour chaque état aux niveaux des différents points B, soit 12n en aval du disjoncteur (92),13fl en aval du disjoncteur (93), et I4n en aval du disjoncteur (94), sont inconnus. De la même façon, les 4 impédances du conducteur de neutre pour les 4 branches du circuit, Zc entre le point A et la sortie du disjoncteur (91),
Z2 entre le point B en aval du disjoncteur (92) et la sortie du disjoncteur (91), Z3 entre le point B en aval du disjoncteur (93) et la sortie du disjoncteur (91), et Z4 entre le point B en aval du disjoncteur (94) et la sortie du disjoncteur (91) sont également inconnues, mais indépendantes de l'état car elles sont supposées correspondre à une même position des appareils de commutation du tableau. Le spécialiste voit immédiatement que pour un état n du système, on peut écrire automatiquement 4 équations permettant de lier 3 courants inconnus à 4 impédances inconnues

Avec 4 états indépendants, on peut donc lier 12 courants inconnus à 4 impédances inconnues, avec 16 équations indépendantes, problème qui admet une solution unique.

Un dispositif selon l'invention peut donc mettre en oeuvre dans son ensemble de traitement un algorithme capable de résoudre, dans des cas de structure de tableau ou d'installation pour lesquels cette résolution est mathématiquement possible, le problème linéaire de la détermination des courants et des résistances du réseau à partir de la connaissance de tensions et d'au moins un courant dans le réseau, pour un nombre suffisant d'états linéairement indépendants.

Il est facile, pour le spécialiste, de déterminer les impédances théoriques maximales entre différents points d'un tableau, en l'absence de défaut série, pour une gamme de température ambiante donnée. Cette détermination permet de définir les seuils à utiliser pour ce tableau.

Un dispositif selon l'invention peut disposer d'un mode de relevé et de mémorisation automatique des caractéristiques électriques d'un tableau ou d'une installation, par exemple au cours duquel un opérateur devra successivement connecter une charge unique en diverses sorties du tableau ou en divers points de l'installation surveillée, toute autre charge étant débranchée, cette opération produisant trivialement des états indépendants. Dans un tableau de structure semblable à celle de la figure 1, la connexion successive d'une unique charge aux différents points B permet évidemment de déterminer les impédances entre le point A et les points B. Cette opération, réalisée après un contrôle minutieux du tableau, par exemple lors de sa première mise en service, pourrait être supposée correspondre à un état du tableau en l'absence de défaut série, et servir à la détermination des seuils, par exemple après multiplication par un facteur arbitraire. Les spécialistes voient clairement comment mettre en oeuvre un tel mode automatique par des algorithmes et circuits appropriés dans l'ensemble de traitement et l'ensemble de paramétrage.

Un dispositif selon l'invention peut également ne comporter aucun organe de réglage des seuils, et utiliser uniquement des seuils préétablis. Dans ce cas, l'ensemble de paramètrage pourra n'avoir qu'à mémoriser la structure du tableau.

Dans un tel dispositif selon l'invention, l'ensemble de paramètrage pourra être limité à des composants permettant d'établir des liaisons électriques sur les entrées de mesure de tension correspondant à une possibilité de connexion inutilisée pour un point B. Ainsi, dans un sixième mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, le dispositif selon l'invention est prévu pour des tableaux tels que représentés sur la figure 1, avec un maximum de 16 sorties monophasées ou triphasées à 3 ou 4 fils. Il y a donc 64 bornes sur le dispositif selon l'invention (bornes B) disponibles pour des liaisons avec les points B. A proximité de chacune de ces bornes est installée une seconde borne (borne A) reliée au conducteur correspondant, au point A, à travers une impédance de protection. La mémorisation de la structure du tableau pourra se faire en court-circuitant chacune des bornes B qui resteront inutilisées après installation des conducteurs de mesure vers les points B, à la borne A correspondante.

Dans un tableau électrique, la principale composante de l'impédance entre les différents points, est localisée au niveau des contacts électriques, et au niveau des connexions ou des appareils de commutation du tableau. Comme ces contacts sont particulièrement visés par la surveillance des défauts série, il n'y a en général pas lieu qu'un dispositif selon l'invention prenne en compte l'influence de la température sur la conductivité des conducteurs assurant le câblage du tableau.

Cette possibilité n'est cependant pas exclue puisque la prise en compte de la température peut se faire en employant des mesures de température au titre des autres mesures de grandeurs physiques pouvant être prises en compte par 1'ensemble de traitement.

En particulier, la prise en compte de la température des canalisations peut être utile lorsqu'un dispositif selon l'invention est combiné à un dispositif pour la détection de défauts série dans une installation électrique, selon la demande de brevet français nO 96 03455. La prise en compte de la température des conducteurs peut par exemple être réalisée ou mise en oeuvre selon une des différentes variantes présentées dans cette demande de brevet.

On note que certaines fonctions d'un dispositif selon l'invention se trouvent déjà présentes dans certains appareils de protection, de commande et de sectionnement, par exemple dans des disjoncteurs de fort calibre. Un dispositif selon l'invention peut donc partager certaines fonctions avec un tel appareil.

A titre d'exemple non limitatif, un dispositif selon l'invention peut fonctionner de façon continue, ou de façon périodique, ou seulement lorsqu'il est sollicité d'une façon quelconque, par exemple par un opérateur.

Un dispositif selon l'invention pourra comporter un moyen de commander automatiquement des contacteurs ou disjoncteurs télécommandés. Cette faculté pourra être utile pour contrôler un circuit sur lequel sont installées des charges normalement manoeuvrées peu fréquemment, par exemple des fours électriques ou dispositifs d'éclairage d'une usine à procédé continu, et générer des états linéairement indépendants, dans la mesure où la manoeuvre automatique de ces appareils de commutation du tableau est acceptable. Cette faculté pourra aussi être exploitée pour effectuer des relevés et mémorisation automatique de caractéristiques électriques d'un tableau.

L'invention peut être notamment appliquée à la surveillance et au contrôle automatique des défauts série dans les tableaux électriques.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la détection automatique de défauts série, caractérisé premièrement en ce qu'il comporte, entre un premier point A et un ou plusieurs autres points B du tableau, une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, deuxièmement en ce qu'il comporte, au point A, une pluralité de mesures de courant, au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, troisièmement en ce qu'il comporte la mémorisation de paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point

B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série lorsque le point B est alimenté, quatrièmement en ce qu'il comporte le traitement de résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, cinquièmement en ce qu'il comporte le classement de chaque dépassement de seuil en au moins deux catégories, par un procédé automatique, une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, et une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant ne pas correspondre à un défaut série, ce classement pouvant reposer sur des résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, ou sur d'autres données, sixièmement en ce qu'il comporte, en cas de présence d'un ou plusieurs dépassements de seuil entrant dans au moins une catégorie se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, la signalisation de cette présence, ou l'application d'une commande spécifique.

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé premièrement en ce qu'il comporte un "ensemble de mesure", capable d'effectuer entre un premier point A et un ou plusieurs autres points B du tableau, une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, l'ensemble de mesure étant aussi capable d'effectuer, au point A, une pluralité de mesures de courant, au cours du temps sur un ou plusieurs conducteurs actifs, deuxièmement en ce qu ' il comporte un "ensemble de paramètrage" capable de mémoriser des paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série lorsque le point B est alimenté, troisièmement en ce qu'il comporte un "ensemble de traitement" capable en premier lieu de traiter des résultats de mesures de tension et de courant, ou des quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, en second lieu de classer chaque dépassement de seuils en au moins deux catégories, par un procédé automatique, une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, et une ou plusieurs catégories se rapportant à des dépassements de seuil pouvant ne pas correspondre à un défaut série, ce classement pouvant reposer sur des résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, ou sur d'autres données, quatrièmement en ce qu'il comporte un "ensemble de sortie" capable, en cas de présence d'un ou plusieurs dépassements de seuil entrant dans au moins une catégorie se rapportant à des dépassements de seuil pouvant correspondre à un défaut série, de signaler cette présence, ou d'appliquer une commande spécifique.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il dispose d'entrées lui permettant de déterminer l'état d'un contact isolé destiné à être représentatif de l'état, ouvert ou fermé, d'appareils de commutation du tableau capables d'interrompre l'alimentation d'un point B.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé premièrement en ce que l'ensemble de mesure soit aussi capable d'effectuer au point A une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, par rapport à une référence quelconque, deuxièmement en ce qu'il comporte en un ou plusieurs autres points C, un "ensemble de mesure distante" capable d'effectuer une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, troisièmement en ce qu'il comporte un "ensemble de transmission" capable de transmettre des résultats de certaines des mesures, ou de quantités déduites de mesures, et de les recevoir en un point où ils peuvent être traités, quatrièmement en ce que l'ensemble de paramètrage soit aussi capable de mémoriser des paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point C, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point C et le point A correspond à un défaut série lorsque ce point C est alimenté, cinquièmement en ce que l'ensemble de traitement soit aussi capable de recevoir et de traiter des résultats de mesures de tension en provenance des points C et du point A.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des conducteurs utilisés comme milieu de transmission pour l'ensemble de transmission, soient aussi utilisés comme conducteurs de calibration.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il peut mettre en oeuvre dans son ensemble de traitement un algorithme capable de résoudre, dans des cas de structure de tableau ou d'installation pour lesquels cette résolution est mathématiquement possible, le problème linéaire de la détermination des courants et des résistances du réseau à partir de la connaissance de tensions et d'au moins un courant dans le réseau, pour un nombre suffisant d'états linéairement indépendants.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il dispose d'un mode de relevé et de mémorisation automatique des caractéristiques électriques d'un tableau ou d'une installation.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il utilise uniquement des seuils préétablis.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que l'ensemble de paramètrage est limité à des composants permettant d'établir des liaisons électriques sur les entrées de mesure de tension correspondant à une possibilité de connexion inutilisée pour un point B.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il peut fournir des renseignements sur la localisation d'un défaut série qu'il a détecté.