FR2753851A1 - Low frequency anti-resonant circuit for remote-controlled power distribution network - Google Patents

Abstract

The circuit has two connection terminals (A,B) between which a main coil (2) is coupled in parallel with a capacitor (3) to simultaneously permit passage of an alternating current between two parts of the distribution network. The frequency of the alternating current corresponds to the resonant frequency of the anti-resonant circuit. The anti-resonant circuit is formed from an auxiliary coil and an auxiliary resistance which is magnetically coupled with the capacitor connected between the circuit connection terminals.

Description

L'invention concerne un circuit bouchon à fréquence musicale notamment pour agencement émetteur et/ou récepteur de télécommande de réseau de distribution d'énergie électrique sous moyenne tension.The invention relates to a musical frequency capping circuit in particular for transmitter arrangement and / or remote control receiver of medium voltage electrical energy distribution network.

Les liaisons par l'intermédiaire desquelles l'énergie électrique est transmise dans les réseaux de distribution sous moyenne tension, sont communément utilisées pour une transmission de télécommandes à des équipements, notamment depuis une unité centrale. Les télécommandes sont constituées sous la forme de signaux qui, pour au moins certains d'entre eux, sont susceptibles d'avoir une fréquence comprise dans la bande de fréquence correspondant aux signaux musicaux, par exemple une fréquence de 175 Hz. La transmission de ces télécommandes sur un réseau de distribution d'énergie en activité est susceptible d'être perturbée par la présence d'appareillages correspondant électriquement à de fortes charges et par la présence de générateurs de forte puissance. I1 est donc connu de placer des circuits bouchons au niveau de points critiques d'un réseau de distribution pour maintenir les signaux de télécommande dans des limites déterminées et d'utiliser à cette fin des circuits bouchons. En effet un tel circuit permet d'augmenter significativement l'impédance d'une branche de réseau pour un signal de fréquence déterminée. I1 permet donc de maintenir le niveau du signal en deçà d'une limite déterminée, notamment pour que ce signal ne vienne pas perturber un équipement, situé en amont du point où il est injecté, auquel il n'est pas destiné. Un tel circuit peut par ailleurs permettre d'éviter un affaiblissement non souhaité d'un signal de fréquence donnée en aval du point où ce signal est injecté en réduisant la circulation de ce signal dans la branche de réseau dans laquelle ledit circuit est inséré.The links through which the electrical energy is transmitted in the medium voltage distribution networks, are commonly used for transmitting remote controls to equipment, especially from a central unit. The remote controls are constituted in the form of signals which, for at least some of them, are capable of having a frequency included in the frequency band corresponding to the musical signals, for example a frequency of 175 Hz. The transmission of these remote controls on an energy distribution network in operation is likely to be disrupted by the presence of equipment corresponding electrically to high loads and by the presence of high power generators. It is therefore known to place stop circuits at critical points of a distribution network to maintain the remote control signals within specified limits and to use for this purpose plug circuits. Indeed, such a circuit makes it possible to significantly increase the impedance of a network branch for a given frequency signal. I1 thus makes it possible to maintain the level of the signal below a determined limit, in particular so that this signal does not come to disturb equipment, located upstream of the point where it is injected, to which it is not intended. Such a circuit may furthermore make it possible to avoid undesired attenuation of a given frequency signal downstream from the point where this signal is injected by reducing the circulation of this signal in the network branch into which said circuit is inserted.

Comme il est connu, un circuit bouchon et notamment un circuit bouchon à fréquence musicale, comporte une bobine principale à laquelle est associée au moins un condensateur qui est monté en parallèle. La fréquence dite de résonance ou d'accord du circuit est donnée par la formule f = 1/ 2VMxC ou L et C sont les valeurs de l'inductance de la bobine et de la capacité du condensateur. Lorsque la fréquence fs du signal sur lequel il est prévu d'agir est choisie égale à f, avec les tolérances habituelles de fabrication qui sont de l'ordre de + 2% pour l'inductance d'une bobine et de t 4% pour la capacité d'un condensateur, les fluctuations de la fréquence d'accord sont susceptibles de correspondre à t 3% de la fréquence fs.As is known, a plug circuit, and in particular a musical frequency plug circuit, comprises a main coil to which is associated at least one capacitor which is connected in parallel. The so-called resonance or tuning frequency of the circuit is given by the formula f = 1 / 2VMxC where L and C are the values of the inductance of the coil and capacitance of the capacitor. When the frequency fs of the signal on which it is intended to act is chosen equal to f, with the usual manufacturing tolerances which are of the order of + 2% for the inductance of a coil and t 4% for the capacity of a capacitor, the fluctuations of the tuning frequency are likely to correspond to t 3% of the frequency fs.

Par ailleurs pratiquement, si Z est l'impédance obtenue, elle est liée à l'impédance maximum théoriquement réalisable Zo par la relation suivante: Z I Zo = 11(1 + A2. 42) =ri ou Q est un facteur de qualité propre à la bobine définit par la relation: Q = L. / Rac et ou A est un écart qui se définit par la relation: A = (Cx. Lx / Co . Lo) - 1 < o étant la pulsation à la fréquence fs du signal, Rac étant la résistance de la bobine considérée à la fréquence fs, Co et Cx la valeur théorique de la capacité d'accord et la valeur limite de la capacité du condensateur, Lo et Lx la valeur théorique de l'inductance à l'accord et la valeur limite de l'inductance de la bobine.Furthermore, if Z is the impedance obtained, it is related to the maximum impedance theoretically achievable Zo by the following relation: ZI Zo = 11 (1 + A2.42) = ri where Q is a quality factor specific to the coil defines by the relation: Q = L. / Rac and where A is a deviation which is defined by the relation: A = (Cx Lx / Co Lo) - 1 <o being the pulsation at the frequency fs of the signal Where Rac is the resistance of the coil considered at the frequency fs, Co and Cx the theoretical value of the tuning capacity and the limit value of the capacity of the capacitor, Lo and Lx the theoretical value of the inductance at the chord and the limit value of the inductance of the coil.

Si l'on admet que la valeur maximale usuellement admise pour Q est égale à 60 on obtient des valeurs de n qui sont de 91,7 %, 73,5 %, 41 % et 23,6 % pour des valeurs de A qui sont respectivement choisies égales à 1/2 %, 1 %, 2 % et 3 %.If we accept that the maximum value usually accepted for Q is equal to 60, we obtain n values of 91.7%, 73.5%, 41% and 23.6% for values of A which are respectively chosen equal to 1/2%, 1%, 2% and 3%.

L'écart existant entre les valeurs théoriques idéales et les valeurs susceptibles d'être pratiquement obtenues influe donc notablement sur la valeur de l'impédance réelle d'un circuit bouchon à une fréquence de signal fs donnée.The difference between the ideal theoretical values and the values that can be practically obtained therefore has a significant influence on the value of the real impedance of a plug circuit at a given signal frequency fs.

I1 est donc classique de réaliser des prises intermédiaires entre les deux extrémités des bobines des circuits bouchons à fréquence musicale pour permettre d'obtenir l'impédance maximale possible dans différents cas, le nombre et l'écart entre prises étant déterminés en ce but. Toutefois la réalisation de prises intermédiaires devient difficile, lorsque le courant électrique à fréquence industrielle transmis dans le cadre de la distribution d'énergie est important, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines d'ampères. La bobine principale d'un tel circuit bouchon est en effet parcourue par ce courant et pour éviter d'augmenter la résistance à la fréquence fs du signal de télécommande, il est usuel d'utiliser une pluralité de conducteurs à faible section pour éviter une réduction trop importante du facteur de qualité Q à la fréquence de signal fs évoquée ci-dessus, cette multiplication de conducteurs augmentant encore la difficulté de réalisation des prises intermédiaires.  It is therefore conventional to make intermediate sockets between the two ends of the coils of the musical frequency plug circuits to obtain the maximum possible impedance in different cases, the number and the gap between taps being determined for this purpose. However, the achievement of intermediate taps becomes difficult, when the electric power at industrial frequency transmitted in the context of the distribution of energy is important, for example of the order of several hundred amperes. The main coil of such a circuit cap is indeed traversed by this current and to avoid increasing the resistance to the frequency fs of the remote control signal, it is customary to use a plurality of small section conductors to avoid a reduction too important quality factor Q at the signal frequency fs mentioned above, this multiplication of conductors further increasing the difficulty of achieving intermediate catches.

Par ailleurs comme connu, il est difficile et coûteux de réaliser des prises intermédiaires au niveau des condensateurs mis en oeuvre dans des circuits bouchons à fréquence musicale pour le genre d'application évoqué ici.Moreover, as is known, it is difficult and expensive to make intermediate taps at the capacitors used in musical frequency plug circuits for the kind of application mentioned here.

L'invention propose donc un circuit bouchon à fréquence musicale notamment pour agencement émetteur et/ou récepteur de télécommande de réseau de distribution d'énergie électrique sous moyenne tension qui comporte deux bornes de raccordement entre lesquelles une bobine, dite principale, et un condensateur sont montés en parallèle, pour simultanément permettre le passage d'un courant alternatif de grande intensité entre deux des parties du réseau de distribution et séparer ces deux parties l'une par rapport à l'autre vis-à-vis de signaux de télécommande dont la fréquence correspond à la fréquence d'accord dudit circuit bouchon.The invention thus proposes a musical frequency plug circuit in particular for transmitter arrangement and / or remote control receiver of medium voltage electrical energy distribution network which comprises two connection terminals between which a so-called main coil and a capacitor are connected in parallel, to simultaneously allow the passage of a high-intensity alternating current between two parts of the distribution network and separate these two parts relative to each other vis-à-vis remote control signals whose frequency corresponds to the tuning frequency of said plug circuit.

Selon une caractéristique de l'invention, le circuit comporte une bobine auxiliaire et/ou une résistance auxiliaire insérée(s) en série avec le condensateur entre les bornes de raccordement du circuit.According to a characteristic of the invention, the circuit comprises an auxiliary coil and / or an auxiliary resistor inserted (s) in series with the capacitor between the connection terminals of the circuit.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit comporte une bobine auxiliaire qui est magnétiquement couplée à la bobine principale.According to another characteristic of the invention, the circuit comprises an auxiliary coil which is magnetically coupled to the main coil.

L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.The invention, its characteristics and its advantages are specified in the description which follows in conjunction with the figures mentioned below.

La figure 1 présente un schéma d'un circuit bouchon à fréquence musicale selon l'invention.Figure 1 shows a diagram of a musical frequency plug circuit according to the invention.

La figure 2 présente un exemple de réalisation d'un circuit bouchon selon l'invention où une des bobines est présentée en coupe.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a plug circuit according to the invention where one of the coils is presented in section.

Le circuit bouchon à fréquence musicale 1 présenté est un circuit qui comporte deux bornes A et B et qui est destiné à être placé dans un réseau de distribution d'énergie sous moyenne tension, non représenté, entre deux des diverses parties de ce réseau qui participent à la distribution en courant alternatif assurée par le réseau. I1 est destiné à séparer ces deux parties l'une par rapport à l'autre vis-à-vis de signaux de télécommande de fréquence fs transmis dans le réseau en plus du courant alternatif distribué.The music frequency plug circuit 1 presented is a circuit which comprises two terminals A and B and which is intended to be placed in a medium-voltage power distribution network, not shown, between two of the various parts of this network that participate. to the AC distribution provided by the network. I1 is intended to separate these two parts relative to each other vis-à-vis remote control signals of frequency fs transmitted in the network in addition to the distributed alternating current.

A cet effet, le circuit bouchon 1 comporte une bobine 2 d'inductance L conçue pour supporter le courant alternatif de grande intensité qui est susceptible de transiter d'une partie de réseau à l'autre via la bobine 2 et les bornes A, B qui la relient à ces parties. Parallèlement à cette bobine est montée une branche qui comporte un condensateur 3 de capacité C en série avec lequel est ou sont monté(s) une résistance auxiliaire 4 de valeur Rc et/ou une bobine auxiliaire 5 d'inductance Lc.For this purpose, the plug circuit 1 comprises a coil 2 of inductance L designed to support the high-intensity alternating current that is likely to pass from one part of the network to the other via the coil 2 and the terminals A, B which connect it to these parts. Parallel to this coil is mounted a branch which comprises a capacitor 3 of capacitance C in series with which is mounted (s) an auxiliary resistor 4 Rc value and / or an auxiliary coil 5 of inductance Lc.

Dans une forme préférée de réalisation, la bobine auxiliaire 5 est montée d'une manière qui est susceptible d'être l'une de celles connues de l'homme de métier pour se trouver magnétiquement couplée à la bobine 2.In a preferred embodiment, the auxiliary coil 5 is mounted in a manner that is likely to be one of those known to those skilled in the art to be magnetically coupled to the coil 2.

I1 est donc prévu d'agir sur la fréquence d'accord du circuit bouchon ainsi constitué pour la faire correspondre à la fréquence fs du signal de télécommande, ainsi que sur le facteur de qualité Q de ce circuit bouchon. Ceci est obtenu en agissant au niveau des composants que sont la résistance auxiliaire 4 et/ou la bobine auxiliaire 5 ainsi qu'éventuellement sur le couplage magnétique M entre bobines 2 et 5. It is therefore intended to act on the tuning frequency of the plug circuit thus formed to correspond to the frequency fs of the remote control signal, as well as on the quality factor Q of this plug circuit. This is achieved by acting on the components that are the auxiliary resistor 4 and / or the auxiliary coil 5 as well as possibly on the magnetic coupling M between coils 2 and 5.

Comme le courant alternatif susceptible d'être présent dans la branche comportant le condensateur 3, la résistance auxiliaire 4 et la bobine auxiliaire 5 est faible par rapport à celui susceptible d'être présent dans la bobine 2, il est prévu de mettre en oeuvre des composants dont la réalisation est simple et dont la dissipation d'énergie reste limitée en ce qui concerne la résistance auxiliaire 4 et la bobine auxiliaire 5.As the alternating current that may be present in the branch comprising the capacitor 3, the auxiliary resistor 4 and the auxiliary coil 5 is small compared to that likely to be present in the coil 2, it is intended to implement components whose realization is simple and whose dissipation of energy remains limited as regards the auxiliary resistance 4 and the auxiliary coil 5.

La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un circuit bouchon destiné à être monté en série avec une des phases d'une branche d'un réseau triphasé de distribution, chacune des trois phases de cette branche étant supposée équipée d'un circuit bouchon individuel tel que figuré. A titre d'exemple, trois circuits bouchons tels que celui présenté sont susceptibles d'être insérés, chacun sur l'une des trois liaisons reliant les enroulements secondaires d'un transformateur de distribution triphasé à une forte charge triphasée, le transformateur étant par exemple un transformateur abaisseur alimenté au primaire sous 90 kV.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a plug circuit intended to be mounted in series with one of the phases of a branch of a three-phase distribution network, each of the three phases of this branch being assumed to be equipped with a plug circuit. individual as figured. By way of example, three plug circuits such as the one presented are capable of being inserted, each on one of the three links connecting the secondary windings of a three-phase distribution transformer to a high three-phase load, the transformer being for example a step-down transformer powered at the primary level at 90 kV.

Les éléments constitutifs du circuit bouchon présenté sur la figure 2 sont une bobine principale 2 qui est ici présentée de manière symbolique et coupée en son milieu sur toute sa longueur pour permettre de montrer les éléments logés dans sa partie centrale. Comme il est connu une telle bobine est constituée par une série de bobinage concentriques séparés par des conduits de ventilation, cette structure relativement complexe n'étant pas représentée ici dans la mesure où elle est sans rapport direct avec l'objet de l'invention. Les extrémités de cette bobine comportent des bornes de raccordement A et B qui sont supposées de type barre conductrice à grosse section pour permettre d'insérer la bobine 2 en série dans une phase entre deux éléments de barre conductrice propres à cette phase.The components of the plug circuit shown in Figure 2 are a main coil 2 which is here symbolically presented and cut in its middle along its entire length to allow to show the elements housed in its central portion. As is known, such a coil is constituted by a series of concentric windings separated by ventilation ducts, this relatively complex structure not being shown here insofar as it is not directly related to the object of the invention. The ends of this coil comprise connection terminals A and B which are assumed to be of the conductive bar type with a large cross-section to allow the coil 2 to be inserted in series in a phase between two conductor bus elements specific to this phase.

La bobine auxiliaire 5 est supposée constituée de quelques spires réalisées par enroulement d'une barre conductrice à section rectangulaire, les extrémités de cette bobine sont respectivement reliées à la borne A et à une des bornes du condensateur 3, via une liaison par barre(s) conductrice(s) 6. Ce condensateur est ici relié à la borne B par son autre extrémité, via une barre conductrice 7. Dans l'exemple proposé le condensateur 3 est supposé monté sur un support 8 sur lequel la bobine 2 est elle-même assujettie par l'intermédiaire d'isolateurs 9. Le positionnement de la bobine 5 dans le volume creux intérieurement délimité par la bobine 2 est réalisé de manière à obtenir un couplage optimal entre ces bobines. Ce couplage est éventuellement déterminé par fixation de l'orientation de l'axe de bobine 5 par rapport à celui de la bobine 2, ces axes pouvant par exemple être confondus comme supposé sur la figure 2, ou être perpendiculaires ou même obliques l'un par rapport à l'autre, les deux premières solutions étant a priori de réalisation plus simple.The auxiliary coil 5 is assumed to consist of a few turns made by winding a rectangular section conductor bar, the ends of this coil are respectively connected to the terminal A and to one of the terminals of the capacitor 3, via a bar link (s). ) This capacitor is here connected to the terminal B at its other end, via a conducting bar 7. In the example proposed, the capacitor 3 is assumed to be mounted on a support 8 on which the coil 2 is itself even secured via insulators 9. The positioning of the coil 5 in the hollow volume internally delimited by the coil 2 is made in such a way as to obtain an optimal coupling between these coils. This coupling is possibly determined by fixing the orientation of the coil axis 5 with respect to that of the coil 2, these axes being for example possible to be merged as assumed in FIG. 2, or to be perpendicular or even oblique one compared to the other, the first two solutions are a priori simpler realization.

La bobine auxiliaire 5 peut aussi être placée au centre ou en extrémité de la bobine 2 ou encore entre ces positions pour que soit obtenu le degré de couplage choisi.The auxiliary coil 5 may also be placed in the center or at the end of the coil 2 or between these positions so that the chosen degree of coupling is obtained.

Un parafoudre non représenté est préférablement monté en parallèle avec la bobine auxiliaire 5 pour protéger cette dernière contre les surtensions transitoires qu'elle aurait autrement à encaisser.A not shown surge arrester is preferably mounted in parallel with the auxiliary coil 5 to protect the latter against transient overvoltages that it would otherwise have to cash.

La résistance 4 est ici supposée portée par la barre conductrice de la borne A, par exemple intérieurement à la bobine 2, à une extrémité de cette dernière. Elle est, elle aussi, constituée par une barre qui est ici représentée repliée plusieurs fois sur sa longueur de manière à offrir plusieurs points de raccordement correspondant chacun à une valeur différente de résistance. Une barre conductrice 10 permet de relier l'extrémité de la bobine 5 à la barre conductrice de la borne A via la résistance 4 en un point de raccordement choisi pour permettre d'obtenir le facteur de qualité désiré.The resistor 4 is here assumed to be carried by the conductive bar of the terminal A, for example internally to the coil 2, at one end of the latter. It is also constituted by a bar which is here shown folded several times over its length so as to offer several connection points each corresponding to a different value of resistance. A conductive bar 10 connects the end of the coil 5 to the conductive bar of the terminal A via the resistor 4 at a selected connection point to obtain the desired quality factor.

Dans une variante de réalisation, la résistance 4 est constituée par une barre plate en acier inoxydable reliant directement la partie de la barre bonne conductrice de la borne A, où elle se fixe, à la barre 6 de rattachement à une borne du condensateur 3, lorsqu'il n'est pas prévu de bobine auxiliaire 5. Une telle solution peut aussi être mise en oeuvre pour relier la barre conductrice de la borne A à une des extrémités de la bobine auxiliaire 5. Dans l'un et l'autre cas, le choix de l'emplacement du point de fixation entre barres conditionne la valeur de la résistance auxiliaire alors obtenue. In an alternative embodiment, the resistor 4 is constituted by a stainless steel flat bar directly connecting the part of the good conductor bar of the terminal A, where it is fixed, to the bar 6 of attachment to a terminal of the capacitor 3, when no auxiliary coil 5 is provided. Such a solution can also be used to connect the conductive bar of the terminal A to one of the ends of the auxiliary coil 5. In either case the choice of the location of the point of attachment between bars conditions the value of the auxiliary resistance then obtained.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1/ Circuit bouchon à fréquence musicale, notamment pour agencement émetteur et/ou récepteur de télécommande de réseau de distribution d'énergie électrique sous moyenne tension, comportant deux bornes de raccordement (A, B) entre lesquelles une bobine, dite principale, (2) et un condensateur (3) sont montés en parallèle, pour simultanément permettre le passage d'un courant alternatif à fréquence industrielle de grande intensité entre deux des parties du réseau de distribution et séparer ces deux parties l'une par rapport à l'autre vis-à-vis de signaux de télécommande dont la fréquence correspond à la fréquence d'accord du circuit bouchon, ce dernier étant caractérisé en ce qu'il comporte une bobine auxiliaire (5) et/ou une résistance auxiliaire (4) insérée(s) en série avec le condensateur entre les bornes de raccordement du circuit.1 / Music frequency capping circuit, especially for transmitter arrangement and / or remote control receiver of medium voltage electrical power distribution network, comprising two connection terminals (A, B) between which a so-called main coil (2) ) and a capacitor (3) are connected in parallel, to simultaneously allow the passage of a high-frequency alternating current of high intensity between two parts of the distribution network and separate these two parts relative to each other with regard to remote control signals whose frequency corresponds to the tuning frequency of the plug circuit, the latter being characterized in that it comprises an auxiliary coil (5) and / or an inserted auxiliary resistor (4) ( s) in series with the capacitor between the connection terminals of the circuit. 2/ Circuit bouchon à fréquence musicale, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine auxiliaire (5) qui est magnétiquement couplée à la bobine principale (2).2 / musical frequency plug circuit according to claim 1, characterized in that it comprises an auxiliary coil (5) which is magnetically coupled to the main coil (2). 3/ Circuit bouchon à fréquence musicale, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine auxiliaire (5) qui est logée à l'intérieur de la bobine principale (2).3 / circuit musical frequency cap, according to claim 2, characterized in that it comprises an auxiliary coil (5) which is housed inside the main coil (2). 4/ Circuit bouchon à fréquence musicale, selon l'une des revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (4) qui est logée à l'intérieur de la bobine principale (2) sur une des barres de borne de raccordement (A) à laquelle est reliée cette bobine.4 / musical frequency plug circuit, according to one of claims 1, 2 or 3 characterized in that it comprises a resistor (4) which is housed inside the main coil (2) on one of the bars of connection terminal (A) to which this coil is connected. 5/ Circuit bouchon à fréquence musicale, selon l'une des revendication 1, 2, 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte une résistance (4) qui est réalisée sous la forme d'une barre plate d'acier inoxydable. 5 / Circuit musical frequency cap, according to one of claims 1, 2, 3 or 4 characterized in that it comprises a resistor (4) which is formed as a flat bar of stainless steel.