FR2926370A1 - Interior arc detecting method for e.g. gas-insulated metal-clad substation, involves locating arc with help of information obtained by recognition of light signal and by recognition of pressure waves - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE DE DETECTION D'ARC INTERNE PAR MESURE COMBINEE DE PRESSION ET DE LUMIERE DEVICE AND METHOD FOR INNER ARC DETECTION BY COMBINED PRESSURE AND LIGHT MEASUREMENT
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne le domaine du matériel moyenne ou haute tension. Dans ce type de matériel, des défauts peuvent se produire. Elle concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif permettant la détection d'un défaut électrique, et plus spécifiquement d'un arc interne, dans une liaison électrique ou dans un poste électrique, à moyenne ou à haute tension, sous enveloppe métallique (encore appelés PSEM ou GIS) ou dans une ligne à isolation gazeuse (encore appelée LIG ou GIL). La détection de l'arc interne de défaut (contrairement à un arc de coupure), à l'intérieur de matériel haute tension est nécessaire pour la sécurité, 20 la maintenance et l'exploitation. Un procédé de détection existant utilise les courants : la mesure des courants entrants et sortants d'une portion de GIS (par exemple un jeu de barres) permet par sommation (qui est nulle en temps 25 normal) de détecter de façon fiable et rapide un arc de défaut, sans toutefois pouvoir indiquer précisément quel compartiment est en défaut dans la zone. Ce principe est tout à fait adapté aux systèmes de protection (protection différentielle), 30 répondant ainsi aux questions de sécurité grâce à des temps de détection courts (inférieurs à 20ms), sans toutefois répondre aux besoins de maintenance. Comme, d'une part, les matériels HT sont le plus souvent imposants et d'accès limités et que, d'autre part, le temps d'intervention doit être court pour une remise en exploitation rapide, on cherche à localiser le compartiment ou la zone en défaut. Cette opération n'est alors possible éventuellement qu'au moyen d'un analyseur de gaz portable, à déplacer d'une vanne sur l'autre. Comme le nombre de vannes d'une section donnée peut être important (plusieurs dizaines), cette opération est fastidieuse. Un tel système répond donc au besoin de sécurité, mais est coûteux, car dédié à cette fonction. TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The invention relates to the field of medium or high voltage equipment. In this type of equipment, faults can occur. It relates more particularly to a method and a device for the detection of an electrical fault, and more specifically of an internal arc, in an electrical connection or in an electrical station, at medium or high voltage, in a metal envelope (also called PSEM or GIS) or in a gas-insulated line (also called LIG or GIL). The detection of the internal fault arc (as opposed to a cut-off arc) inside high voltage equipment is necessary for safety, maintenance and operation. An existing detection method uses the currents: the measurement of the incoming and outgoing currents of a portion of GIS (for example a busbar) allows by summation (which is zero in normal time) to reliably and quickly detect a defect arc, but without being able to indicate precisely which compartment is in fault in the zone. This principle is quite suitable for protection systems (differential protection), thus answering security questions thanks to short detection times (less than 20 ms), without, however, satisfying maintenance requirements. As, on the one hand, the HT equipment is most often imposing and limited access and that, on the other hand, the intervention time must be short for a quick restart, we try to locate the compartment or the zone in default. This operation is then possibly possible only by means of a portable gas analyzer, to move from one valve to the other. As the number of valves of a given section can be large (several tens), this operation is tedious. Such a system therefore meets the need for security, but is expensive because dedicated to this function.
Il nécessite la présence de transformateurs de courant afin de pouvoir effectuer les mesures. Un autre type de système connu fonctionne sur un principe optique. Il est schématisé sur la figure 10 qui représente une application de ce type de système à une enveloppe métallique d'un GIS. Sur cette figure 10 est représenté un GIS qui comporte une enveloppe métallique 2 compartimentée et un conducteur central 4, isolé par un gaz sous pression, par exemple de l'azote et/ou de l'hexafluorure de soufre SF6. Les compartiments sont délimités par des supports isolants 6, qui, en outre, maintiennent le conducteur électrique 4. Sur chaque compartiment est monté un capteur d'optique CL1, CL2, CL3,..., reliées individuellement à une unité d'acquisition 12 par un ensemble de fibres optiques FOI, FO2, FO3, Divers inconvénients sont inhérents à la mise en oeuvre de cette méthode optique: les défauts sont fugitifs, il n'y a pas de mémoire de signal et cette méthode demande en outre des capteurs supplémentaires et judicieusement placés dans l'installation à surveiller, il en résulte donc que un coût très élevé. Ce principe de détection optique est donc largement utilisé mais comporte des limitations. It requires the presence of current transformers in order to perform the measurements. Another type of known system operates on an optical principle. It is shown schematically in Figure 10 which shows an application of this type of system to a metal shell of a GIS. In this figure 10 is shown a GIS which comprises a metal shell 2 compartmentalized and a central conductor 4, isolated by a pressurized gas, for example nitrogen and / or sulfur hexafluoride SF6. The compartments are delimited by insulating supports 6, which, in addition, maintain the electrical conductor 4. On each compartment is mounted an optical sensor CL1, CL2, CL3, ..., individually connected to an acquisition unit 12 by a set of optical fibers FOI, FO2, FO3, Various disadvantages are inherent in the implementation of this optical method: the defects are fugitive, there is no signal memory and this method additionally requires additional sensors and judiciously placed in the installation to be monitored, it therefore results in a very high cost. This principle of optical detection is therefore widely used but has limitations.
Une part considérable de défauts en matériel HT survient durant la manoeuvre des appareils. Sur la base de la lumière, la détection peut être rapide. Mais, cette information est fugitive. Comme les appareils HT génèrent, durant les 15 manoeuvres, de la lumière, en raison des arcs de coupure (qui ne sont pas des arcs de défaut), le système de détection d'arc doit alors être occulté. Le temps de détection d'un tel système est généralement court (moins de 20 ms), sauf en cas de 20 manoeuvre d'appareils où il est aveugle. Un autre inconvénient est la difficulté de franchissement des isolateurs ou des parties actives ou des coudes du matériel HT pouvant conduire à des zones d'ombre. Il n'est pas aisé de poser des fibres 25 optiques (qui sont habituellement utilisées pour ramener la lumière émise par l'arc au niveau de l'unité d'acquisition) sur de longues distances et dans des conditions environnementales difficiles Pour être exact les GIS sont le plus souvent en bâtiment, par contre 30 les GIL sont à l'extérieur. Cependant, même en bâtiment, poser des fibres optiques entre l'appareillage GIS et les armoires contenant le système d'acquisition n'est pas aisé car le trajet est tortueux. Cette technique est en outre inadaptée à des mesures sur des jeux de barres ou LIG de plusieurs dizaines de m à plusieurs centaines de m. L'architecture parallèle des capteurs de lumière conduit à une multiplication du nombre de câbles optiques (ce que l'on voit bien sur la figure 10) et à des unités d'acquisition 12 comportant de nombreuses entrées et donc à des coûts peu supportables. D'autre part, les capteurs optiques étant inertes (il s'agit d'un simple conducteur optique de 5 à 10mm de section, prolongeant la fibre à l'intérieur du compartiment et se terminant par un collecteur de lumière, la lumière ne peut être amplifiée. Ceci pose problème en raison de l'atténuation du signal lumineux à l'intérieur des fibres optiques. A considerable part of HV equipment faults occur during the operation of the devices. On the basis of light, detection can be fast. But, this information is fleeting. Since the HV devices generate light during the maneuvers because of the cut-off arcs (which are not fault arcs), the arc detection system must then be obscured. The detection time of such a system is generally short (less than 20 ms), except in the case of device operation where it is blind. Another disadvantage is the difficulty of crossing insulators or active parts or elbows HT material that can lead to shadows. It is not easy to place optical fibers (which are usually used to bring back the light emitted by the arc at the acquisition unit) over long distances and under difficult environmental conditions. GIS are most often in building, on the other hand 30 GIL are outside. However, even in buildings, placing optical fibers between the GIS switchgear and the cabinets containing the acquisition system is not easy because the journey is tortuous. This technique is also unsuitable for measurements on busbars or LIGs of several tens of meters to several hundred meters. The parallel architecture of the light sensors leads to a multiplication of the number of optical cables (as can be seen in FIG. 10) and to acquisition units 12 having many inputs and therefore at very low costs. On the other hand, the optical sensors being inert (it is a simple optical conductor of 5 to 10mm section, extending the fiber inside the compartment and ending with a light collector, the light can not This is problematic because of the attenuation of the light signal inside the optical fibers.
De plus, un tel système est particulièrement exposé à des défaillances au niveau des fibres FOI, FO2, FO3,....en raison de leur nombre, de leur rayon de courbure limité, et de leur exposition dans les zones de maintenance de l'appareillage HT. In addition, such a system is particularly exposed to failures in the fibers FOI, FO2, FO3, .... due to their number, their limited radius of curvature, and their exposure in the maintenance areas of the earth. HT equipment.
Ceci est problématique en raison de l'impossibilité pour le système de se tester lui-même. Il faudrait donc prévoir des campagnes de maintenance rapprochées et compliquées en raison de la nécessité de générer manuellement une lumière à l'extrémité de chaque fibre et de tester la réaction de l'unité d'acquisition, ceci ayant un impact sur la continuité d'exploitation de la ligne. Par ailleurs, ce système est lui aussi coûteux. This is problematic because of the impossibility for the system to test itself. Therefore, close and complicated maintenance campaigns should be planned because of the need to manually generate a light at the end of each fiber and to test the reaction of the acquisition unit, this having an impact on the continuity of operation of the line. In addition, this system is also expensive.
Un autre principe déjà utilisé repose sur la mesure de pression du gaz à l'intérieur des enveloppes. Le document EP 1 004 884 décrit un procédé permettant de détecter, à la suite de la création d'un tel arc, un front de montée d'une onde de surpression interne créée par cet arc, ondes qui se propagent dans l'enveloppe. Selon cette technique, un arc interne va générer de la chaleur qui peut se mesurer au travers d'une augmentation de la pression dans le volume hermétiquement clos d'une enveloppe. La température diminuant relativement lentement, la variation de pression est un phénomène persistant ce qui permet d'établir un diagnostic fiabilisé par un nombre important de points de mesure. Toutefois, le temps de transmission de l'onde de pression dans le gaz (typiquement 136 m/s) conduit à un retard dans la mesure de signal dépendant de la position relative de l'arc et du capteur de pression. Ce retard peut par exemple être supérieur à 20 ms dans une virole de 4 m linéaire. Another principle already used is based on the measurement of gas pressure inside the envelopes. The document EP 1 004 884 describes a method making it possible to detect, following the creation of such an arc, a rising edge of an internal overpressure wave created by this arc, which waves propagate in the envelope. According to this technique, an internal arc will generate heat that can be measured through an increase in pressure in the hermetically sealed volume of an envelope. As the temperature decreases relatively slowly, the pressure variation is a persistent phenomenon which makes it possible to establish a reliable diagnosis by a large number of measurement points. However, the time of transmission of the pressure wave in the gas (typically 136 m / s) leads to a delay in the signal measurement depending on the relative position of the arc and the pressure sensor. This delay may for example be greater than 20 ms in a shell of 4 linear m.
Par ailleurs, le complément de remplissage d'un compartiment, qui se traduit aussi par une augmentation de pression, peut conduire à un faux diagnostic. Autre problème, la reconnaissance d'arc interne basée sur l'utilisation de capteurs analogiques n'est, quant à elle, pas satisfaisante, car les mesures analogiques sont sensibles aux perturbations électromagnétiques générées par les appareils HT, et notamment celles émises par l'arc interne lui-même. Les perturbations électromagnétiques émises lors d'un arc interne se traduisent par la circulation de courants circulant dans les enveloppes des appareils haute tension et dans les circuits de terre, mais aussi dans les écrans des câbles des capteurs. Ces courants transmettent par couplage des perturbations sur les fils du câble. En cas de capteurs à communication analogique, la mesure est perturbée. Il se pose donc le problème de trouver un nouveau procédé et un nouveau dispositif permettant de réaliser des identifications de défauts de manière plus efficace que par les techniques actuellement connues. En particulier, une identification plus rapide d'un défaut et une intervention plus rapide suite à cette identification est souhaitable. De préférence un tel nouveau procédé ou dispositif est adaptable à l'identification de divers types de défauts. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de détection d'un arc interne dans un dispositif haute tension, comportant une enveloppe métallique, au moins un conducteur central, un gaz sous pression faisant office d'isolant diélectrique, et une pluralité de compartiments traversés par ce conducteur, ce procédé comportant : - une détection de l'arc par reconnaissance d'un signal lumineux émis par l'arc, - une détection de l'arc par reconnaissance des ondes de pressions émises par l'arc dans le gaz, - la localisation de l'arc à l'aide des informations obtenues d'une part par reconnaissance du signal lumineux, d'autre part par reconnaissance d'ondes de pressions. Un procédé selon l'invention permet une localisation précise de l'arc dans le dispositif HT, en plus de la détection de la zone de ce dispositif dans laquelle le défaut est apparu. Par exemple, la mesure de l'écart temporel entre lumière et onde de pression est convertie en distance. Un procédé selon l'invention permet en outre une détection rapide par des moyens optiques, mais tout en bénéficiant des avantages de la détection par capteur de pression. Un procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre . - soit par un dispositif, tel qu'un transmetteur, intégrant les deux capteurs et les deux fonctions de détection, - soit par deux capteurs dissociés, l'un étant un capteur de pression ordinaire, l'autre un capteur optique, de préférence tous deux reliés à une unique unité d'acquisition et de traitement. Selon un mode de réalisation il n'est procédé à la détection par ondes de pressions que si un signal lumineux est d'abord détecté. Une alarme peut être générée dès lors qu'un signal lumineux a été détecté mais avant détection par ondes de pressions. In addition, the additional filling of a compartment, which also results in an increase in pressure, can lead to a false diagnosis. Another problem, the internal arc recognition based on the use of analog sensors is, for its part, not satisfactory, because the analog measurements are sensitive to the electromagnetic disturbances generated by the devices HT, including those issued by the internal arc itself. The electromagnetic disturbances emitted during an internal arc result in the circulation of currents flowing in the envelopes of the high-voltage devices and in the earth circuits, but also in the screens of the sensor cables. These currents transmit by coupling disturbances on the wires of the cable. In the case of analog communication sensors, the measurement is disturbed. There is therefore the problem of finding a new method and a new device making it possible to carry out fault identifications more effectively than by currently known techniques. In particular, faster identification of a defect and faster intervention following this identification is desirable. Preferably such a novel method or device is adaptable to the identification of various types of defects. DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention relates to a method for detecting an internal arc in a high-voltage device, comprising a metal envelope, at least one central conductor, a pressurized gas acting as a dielectric insulator, and a plurality of compartments traversed by this conductor, this method comprising: - a detection of the arc by recognition of a light signal emitted by the arc, - a detection of the arc by recognition of the pressure waves emitted by the arc in the gas, - the location of the arc using information obtained on the one hand by recognition of the light signal, on the other hand by recognition of pressure waves. A method according to the invention allows a precise location of the arc in the HT device, in addition to the detection of the area of this device in which the defect appeared. For example, the measurement of the time difference between light and pressure wave is converted into distance. A method according to the invention also allows rapid detection by optical means, but while enjoying the advantages of detection by pressure sensor. A method according to the invention can be implemented. either by a device, such as a transmitter, integrating the two sensors and the two detection functions, or by two separate sensors, one being an ordinary pressure sensor, the other an optical sensor, preferably all two connected to a single unit of acquisition and processing. According to one embodiment, the pressure wave detection is carried out only if a light signal is first detected. An alarm can be generated as soon as a light signal has been detected but before detection by pressure waves.
En variante, on détecte de la lumière ou une onde de pression, on mémorise les données de lumière et de pression, puis on élabore une signature à partir de ces données de lumière et de pression, et on compare la signature ainsi obtenue avec une signature de référence. Dans tous les cas, une alarme peut être déclenchée lorsqu'un arc est détecté à partir des données de signaux lumineux et des données de pression. In a variant, light or a pressure wave is detected, the light and pressure data are memorized, then a signature is generated from these light and pressure data, and the signature thus obtained is compared with a signature. reference. In any case, an alarm can be triggered when an arc is detected from the light signal data and pressure data.
Un procédé selon l'invention offre les avantages suivants. Il est opérationnel durant la manoeuvre des appareils HT. Du fait de la conjonction de deux phénomènes physiques (détection de lumière et de pression), le diagnostic de présence d'arc interne de défaut est fiable, par rapport à la détection de lumière ou à la mesure de pression pris de façon isolés. A method according to the invention offers the following advantages. It is operational during the operation of HT devices. Due to the conjunction of two physical phenomena (light and pressure detection), the diagnosis of presence of internal fault arcs is reliable, compared to the detection of light or measurement of pressure taken in isolation.
Un procédé selon l'invention permet une réduction de coût de la détection d'arc interne de défaut, notamment sur les conduites à isolation gazeuse de type jeu de barres ou LIG, grâce à un diagnostic local (dans un unique transmetteur) et à la fusion des moyens de communications avec les capteurs de pression sous forme d'un bus de terrain. Il y a également réduction de coût de la fonction de localisation d'arc et solution de backup de protection différentielle grâce à un diagnostic accéléré et fiabilisé établi sur des phénomènes physique différents. A method according to the invention makes it possible to reduce the cost of fault internal arc detection, in particular on busbar-type or LIG gas-insulated lines, by means of a local diagnosis (in a single transmitter) and the fusion of the communication means with the pressure sensors in the form of a fieldbus. There is also a reduction in the cost of the arc localization function and differential protection backup solution thanks to an accelerated and reliable diagnosis established on different physical phenomena.
L'invention concerne également un dispositif de détection d'un arc interne dans un dispositif haute tension, comportant : - des moyens optiques, de détection d'arc par reconnaissance d'un signal lumineux émis par l'arc, -des moyens capteurs de pression, de détection d'arc par reconnaissance des ondes de pressions émises par l'arc dans le gaz, - des moyens de calcul pour localiser un arc à l'aide des informations obtenues d'une part par reconnaissance du signal lumineux, d'autre part par reconnaissance d'ondes de pressions. L'invention concerne également un dispositif haute tension, comportant une enveloppe métallique, au moins un conducteur central et une pluralité de compartiments traversés par ce conducteur, et un dispositif selon l'invention, notamment tel qu'expliqué ci-dessus. L'invention concerne également un dispositif haute tension, comportant une enveloppe métallique, au moins un conducteur central et une pluralité de compartiments traversés par ce conducteur, et des couples de capteurs, comportant chacun un capteur de pression et un capteur optique, pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, notamment tel qu'expliqué ci-dessus. Dans un dispositif selon l'invention, les moyens de traitement de données peuvent comporter un régulateur d'alimentation à découpage. The invention also relates to a device for detecting an internal arc in a high voltage device, comprising: optical means, arc detection by recognition of a light signal emitted by the arc, sensor means of pressure, arc detection by recognition of the pressure waves emitted by the arc in the gas, - calculation means for locating an arc using the information obtained on the one hand by recognition of the light signal, on the other hand, by recognition of pressure waves. The invention also relates to a high voltage device, comprising a metal casing, at least one central conductor and a plurality of compartments traversed by this conductor, and a device according to the invention, in particular as explained above. The invention also relates to a high voltage device, comprising a metal casing, at least one central conductor and a plurality of compartments traversed by this conductor, and pairs of sensors, each comprising a pressure sensor and an optical sensor, for implement a method according to the invention, especially as explained above. In a device according to the invention, the data processing means may comprise a switching power regulator.
Un dispositif selon l'invention peut en outre comporter des moyens pouvant mesurer une température représentative de la température de l'enveloppe métallique. Chaque capteur de pression peut être de type à variation de capacité ou de type piézoélectrique. Dans un procédé et dispositif selon l'invention, les données de pression et les données optiques caractéristiques d'un défaut peuvent être transmises à des moyens de traitement de données. A device according to the invention may further comprise means capable of measuring a temperature representative of the temperature of the metal casing. Each pressure sensor may be of capacity variation type or piezoelectric type. In a method and device according to the invention, pressure data and optical data characteristic of a defect can be transmitted to data processing means.
Un ou plusieurs des capteurs de pression peut être du type numérique, muni de moyens pour échantillonner des données de pression, et pour identifier des données de pression caractéristiques dudit défaut. Dans ce cas, l'acquisition de données de mesures, et leur traitement pour identifier l'apparition d'un défaut sont réalisés par des moyens propres, associés et dédiés au capteur correspondant ou, encore mieux, à chaque capteur. Un tel capteur numérique de pression, muni de ses moyens de traitement et de moyens de mémorisation, peut donc effectuer en permanence une analyse de l'évolution de la pression. Celle-ci peut être mesurée suivant un cycle d'observation rapide. Du fait de l'existence de plusieurs capteurs, on utilise une architecture de traitement parallèle, profitant des moyens de traitement ou de calcul disponibles dans chaque capteur. La synthèse des données ainsi obtenues peut être transmise à une unité d'acquisition en une seule trame de communication, par exemple d'une durée de l'ordre de quelques millisecondes, qui va surtout dépendre de la vitesse de communication du capteur. Ainsi, une durée inférieure à 1 msec par capteur a pu être obtenue dans le cadre de la présente invention. La mémorisation, par chaque capteur, de la perturbographie de pression sur une fenêtre temporelle glissante permet de procéder à une analyse conduisant à un diagnostic très fiable de la présence d'un défaut, par exemple un arc interne. Les moyens de traitement de chaque capteur sont aptes à diagnostiquer par eux-mêmes la présence d'un défaut, et à avertir spontanément l'unité d'acquisition, qui n'a plus à traiter que le message d'alarme d'un seul capteur. À cette fin, les moyens de traitement peuvent comporter un ou des algorithmes embarqués dans chaque capteur. Il en résulte une durée de diagnostic inférieure à celle obtenue avec les dispositifs existants. La durée de diagnostic peut être divisée par un facteur d'environ 50 à 15. One or more of the pressure sensors may be of the digital type, provided with means for sampling pressure data, and for identifying pressure data characteristic of said defect. In this case, the acquisition of measurement data, and their processing to identify the appearance of a defect, are performed by own means, associated and dedicated to the corresponding sensor or, better still, to each sensor. Such a digital pressure sensor, equipped with its processing means and storage means, can therefore permanently perform an analysis of the evolution of the pressure. This can be measured according to a fast observation cycle. Due to the existence of several sensors, a parallel processing architecture is used, taking advantage of the processing or calculation means available in each sensor. The synthesis of the data thus obtained can be transmitted to an acquisition unit in a single communication frame, for example of a duration of the order of a few milliseconds, which will mainly depend on the communication speed of the sensor. Thus, a duration of less than 1 msec per sensor could be obtained in the context of the present invention. The storage by each sensor of the pressure disturbance over a sliding time window makes it possible to carry out an analysis leading to a very reliable diagnosis of the presence of a defect, for example an internal arc. The processing means of each sensor are able to self-diagnose the presence of a defect, and spontaneously warn the acquisition unit, which has to deal with only the alarm message of a single sensor. For this purpose, the processing means may comprise one or more algorithms embedded in each sensor. This results in a shorter diagnostic time than that obtained with existing devices. The diagnostic time can be divided by a factor of about 50 to 15.
Selon un mode de réalisation, une trace de l'évolution de la pression, sur une certaine fenêtre temporelle, est conservée dans une mémoire, telle qu'une mémoire tournante, qui précède l'instant de mesure. According to one embodiment, a trace of the evolution of the pressure, over a certain time window, is stored in a memory, such as a rotating memory, which precedes the measurement instant.
Une analyse, à l'aide des moyens de traitement de données associés localement à chaque capteur, lui permet de détecter quasi-instantanément, ou de manière très rapide, la présence d'une anomalie, par exemple une anomalie de surpression, comme celle générée par un arc interne. An analysis, using the data processing means associated locally with each sensor, enables it to detect almost instantaneously, or very quickly, the presence of an anomaly, for example an overpressure anomaly, such as that generated. by an internal arc.
Le capteur est donc capable d'émettre, en une seule trame, un message d'alarme contenant une synthèse sur l'évolution récente des valeurs de pression. The sensor is therefore capable of transmitting, in a single frame, an alarm message containing a summary of the recent evolution of the pressure values.
Le capteur a également la capacité de transmettre, en vue d'une analyse détaillée par l'unité d'acquisition, les valeurs unitaires mesurées à l'intérieur d'une fenêtre de temps qui est déterminée, soit par l'unité d'acquisition, soit par le capteur en fonction de sa propre analyse. Le temps de réponse de chaque capteur est de préférence inférieur à 1,5 msec. Des données de variation de pression caractéristique d'un défaut peuvent être identifiées à l'aide d'un calcul de variation de pression AP pendant une certaine durée AT, (OP/AT), et/ou à l'aide d'une fréquence d'oscillations de la pression et/ou de la mesure de l'amplitude crête à crête de la pression et/ou à l'aide de l'identification d'une onde de pression amortie et/ou d'une pente persistante de pression. Le rapport AP/AT et/ou la fréquence d'oscillations de la pression et/ou l'amplitude crête à crête et/ou la forme de l'onde de pression peuvent être mesurées ou identifiées à intervalles réguliers. Dans le cas de la détection d'un arc, des données de variations de pression, caractéristiques d'un arc, peuvent être identifiées à l'aide d'un calcul de variation de pression AP pendant une certaine durée AT, AP/AT, qui peut être réalisé à intervalles réguliers. The sensor also has the capacity to transmit, for a detailed analysis by the acquisition unit, the measured unit values within a time window which is determined either by the acquisition unit. either by the sensor according to its own analysis. The response time of each sensor is preferably less than 1.5 msec. Pressure variation data characteristic of a defect can be identified using a pressure variation calculation AP for a certain duration AT, (OP / AT), and / or using a frequency of pressure oscillations and / or measurement of peak to peak pressure amplitude and / or identification of a damped pressure wave and / or a persistent pressure gradient . The AP / AT ratio and / or the frequency of pressure oscillations and / or the peak-to-peak amplitude and / or the shape of the pressure wave can be measured or identified at regular intervals. In the case of the detection of an arc, pressure variation data, characteristic of an arc, can be identified by means of a calculation of pressure variation AP for a certain duration AT, AP / AT, which can be done at regular intervals.
Il peut être intéressant de mesurer en outre une température représentative de la température de l'enveloppe métallique. Les capteurs et l'unité de traitement peuvent fonctionner en mode autonome, ce qui permet au capteur d'informer, de façon immédiate, l'unité de traitement de la détection d'un phénomène. Mais le capteur et l'unité de traitement sont de préférence en relation maître-esclave, chaque capteur ne pouvant émettre une donnée ou une information que si il a reçu des moyens de traitement une requête de transmission de donnée ou d'information. De préférence, chaque capteur ne peut émettre une donnée ou une information, après réception d'une requête de transmission de donnée ou d'information, que pendant une durée prédéfinie et limitée. Un procédé selon l'invention peut comporter, entre l'étape a) et l'étape b), une étape a') de transmission, aux moyens de traitement de données, d'une information d'apparition d'un défaut. Après l'étape a'), un signal d'anomalie peut être produit, par exemple par les moyens de traitement de données. It may be interesting to measure in addition a temperature representative of the temperature of the metal casing. The sensors and the processing unit can operate in autonomous mode, which enables the sensor to inform, in an immediate manner, the processing unit of the detection of a phenomenon. But the sensor and the processing unit are preferably in master-slave relationship, each sensor can transmit data or information only if it has received processing means a request for data transmission or information. Preferably, each sensor can transmit data or information, after receiving a request for data transmission or information, for a predefined and limited time. A method according to the invention may comprise, between step a) and step b), a step a ') of transmitting, to the data processing means, a fault appearance information. After step a '), an abnormality signal may be produced, for example by the data processing means.
Ce signal d'anomalie peut être produit avant l'étape b). De préférence, l'étape b) est réalisée sur requête des moyens de traitement de données au capteur ayant identifié un défaut. This anomaly signal can be produced before step b). Preferably, step b) is performed on request of the data processing means to the sensor having identified a defect.
Le défaut est par exemple l'apparition d'un arc interne, ou un choc externe sur l'enveloppe, ou une fuite de gaz isolant, ou une dilatation de l'enveloppe. Il est d'ailleurs possible de reconfigurer un capteur, programmé par exemple pour identifier des arcs, pour identifier un autre type de défaut, par exemple une dilatation. L'invention permet en outre de résoudre le problème lié à l'influence des perturbations électromagnétiques sur les mesures. Ainsi, il peut arriver qu'une information, par exemple émise sous forme de trame, soit affectée par une perturbation (par exemple un octet devient illisible), et, dans ce cas, l'information, par exemple la trame dans l'exemple choisi, peut être réémise. C'est notamment le cas pour les capteurs à communication numérique, pour lesquels il existe au moins deux paires de fils. Une des deux paires est dédiée à l'alimentation du capteur (par exemple : 24VDC de tension nominale d'alimentation), l'autre étant dédiée à la communication, par exemple sous forme d'échange de trames. Un contrôle de transmission peut être réalisé (souvent appelé CRC). En outre, grâce à la mémoire du capteur, la transmission de données peut être différée, notamment après que les perturbations électromagnétiques aient disparu (donc après le défaut qui a occasionné les perturbations). Ceci peut être en particulier appliqué dans le cas ou l'on télécharge l'ensemble des points de mesure pour une analyse humaine a posteriori, après que le capteur ait détecté et signalé un défaut en temps quasi réel. Les fils d'alimentation du capteur peuvent aussi ramener des perturbations vers le capteur, qui fonctionne durant le défaut. C'est pourquoi des filtres, de préférence CEM, peuvent être prévus à l'entrée du capteur. D'autres caractéristiques peuvent être mises en oeuvre pour ce type de situation : par exemple on peut prévoir une réserve d'énergie suffisante en cas de creux de tension et/ou une plage de fonctionnement étendue en tension. Dans un dispositif et un procédé selon l'invention, chaque capteur et les moyens de traitement de données correspondants peuvent être contenus dans un corps de sonde à insérer dans l'enveloppe métallique d'un dispositif HT. Dans un dispositif et un procédé selon l'invention, des moyens de traitement de données d'un capteur peuvent être réalisés sous forme d'un circuit imprimé logé dans le corps de sonde. L'invention concerne également un dispositif haute tension, comportant une enveloppe métallique, au moins un conducteur central et une pluralité de compartiments traversés par ce conducteur, et des capteurs, éventuellement numériques, de mesure de pression pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention, selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci dessus. The defect is for example the appearance of an internal arc, or an external shock on the envelope, or an insulating gas leak, or an expansion of the envelope. It is also possible to reconfigure a sensor, programmed for example to identify arcs, to identify another type of defect, for example a dilation. The invention also makes it possible to solve the problem related to the influence of electromagnetic disturbances on the measurements. Thus, it may happen that information, for example transmitted in the form of a frame, is affected by a disturbance (for example a byte becomes unreadable), and in this case the information, for example the frame in the example. chosen, can be reissued. This is especially the case for digital communication sensors, for which there are at least two pairs of wires. One of the two pairs is dedicated to the supply of the sensor (for example: 24VDC nominal supply voltage), the other being dedicated to the communication, for example in the form of frame exchange. A transmission control can be realized (often called CRC). In addition, thanks to the memory of the sensor, the data transmission can be delayed, especially after the electromagnetic disturbances have disappeared (so after the fault that caused the disturbances). This can be particularly applied in the case where all the measurement points are downloaded for a posterior human analysis, after the sensor has detected and reported a defect in near real time. The sensor supply leads can also restore disturbances to the sensor, which operates during the fault. This is why filters, preferably EMC, can be provided at the sensor input. Other characteristics can be implemented for this type of situation: for example, a sufficient reserve of energy can be provided in the event of a voltage dip and / or an extended voltage operating range. In a device and a method according to the invention, each sensor and the corresponding data processing means may be contained in a probe body to be inserted into the metal casing of an HT device. In a device and a method according to the invention, data processing means of a sensor can be made in the form of a printed circuit housed in the probe body. The invention also relates to a high-voltage device, comprising a metal casing, at least one central conductor and a plurality of compartments traversed by this conductor, and possibly digital sensors for measuring pressure to implement a method according to the invention. invention, according to any one of the embodiments described above.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS - La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, - la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, - les figures 4A et 4B représentent chacune un capteur pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention, - les figures 5A et 5B sont des représentations schématiques, d'une part d'un capteur pouvant être utilisés dans le cadre de l'invention et d'autre part de son circuit équivalent, - la figure 6 est une représentation schématique d'une sonde de température pouvant être utilisée dans un capteur selon l'invention, -la figure 7 est une représentation schématique d'une carte électronique pouvant être utilisée dans un capteur selon l'invention, - les figures 8A et 8B représentent une application de l'invention, avec un capteur pression - optique combiné, respectivement à une enveloppe métallique d'un GIL et d'un GIS, - la figure 8C représente une application de l'invention, avec un capteur pression - optique non combiné, à une enveloppe métallique d'un GIS, - les figures 9A à 9C représentent des évolutions temporelles de données de pression mesurées par un capteur selon l'invention, - la figure 10 représente un système optique de type connu, dans une application à une enveloppe métallique d'un GIL. - Les figures 11A - 11C représentent des mesures effectuées selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des exemples de mises en oeuvre de l'invention sont illustrées sur les figures 8A et 8B, respectivement dans des architectures de type GIS ou GIL. L'invention peut être mise en oeuvre dans des architectures de type GIS ou GIL, mais des organes de coupure ou d'isolation, tels que un ou plusieurs disjoncteur ou sectionneur, peuvent être intégrés dans ce type d'architecture. L'invention peut aussi être mise en oeuvre dans une chambre de coupure, par exemple à SF6, d'un disjoncteur non blindé ou dans un sectionneur non blindé. En particulier, il est alors possible de détecter la présence de lumière et d'un signal de pression, par exemple une variation de pression AP, avant l'ouverture d'un disjoncteur, ce qui permet de distinguer un arc de défaut d'un arc de coupure. Sur la figure 8A est représenté un GIS qui comporte une enveloppe métallique 2 compartimentée et un conducteur central 4, isolé par un gaz sous pression, par exemple de l'azote et/ou de l'hexafluorure de soufre SF6. Les compartiments sont délimités par des supports isolants 6, qui, en outre, maintiennent le conducteur électrique 4. L'invention s'applique également aux matériels haute tension triphasée, comportant trois conducteurs 4 dans une même enveloppe. Sur chaque compartiment est monté un capteur de pression MP et un capteur optique DL, ces deux capteurs étant associés à une unité locale notée S1, S2, S3, etc.). Les différentes paires de capteurs (MP, DL) sont reliées à une unité d'acquisition 12 par un bus 14 de communication numérique. De tels moyens 12 d'acquisition sont par exemple de type microordinateur et comportent par exemple une unité centrale ou un microprocesseur, qui va permettre de réaliser des traitements sur les données reçues des capteurs, et de mémoriser lesdites données ainsi que des calculs effectués à partir de ces données. Une unité d'affichage permet d'afficher des données, par exemple sous forme de graphiques tels que ceux des figures 11A - 11C, ou des données calculées. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 represents a first embodiment of a method according to the invention; FIG. 2 represents a second embodiment of a method according to the invention; FIG. embodiments of a method according to the invention, - Figures 4A and 4B each represent a sensor that can be used in the context of the invention, - Figures 5A and 5B are schematic representations, on the one hand of a sensor which can be used in the context of the invention and, on the other hand, of its equivalent circuit, FIG. 6 is a schematic representation of a temperature probe that can be used in a sensor according to the invention, FIG. is a schematic representation of an electronic card that can be used in a sensor according to the invention, - Figures 8A and 8B show an application of the invention, with a combined pressure-optical sensor, respect In a metal casing of a GIL and a GIS, FIG. 8C shows an application of the invention, with a non-combined pressure-optical sensor, to a metal casing of a GIS, FIGS. 9C represent temporal evolutions of pressure data measured by a sensor according to the invention; FIG. 10 represents an optical system of known type, in an application to a metal envelope of a GIL. FIGS. 11A-11C represent measurements made according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS Examples of implementations of the invention are illustrated in FIGS. 8A and 8B, respectively in GIS or GIL architectures. The invention can be implemented in GIS or GIL type architectures, but cut-off or isolation devices, such as one or more circuit-breakers or disconnectors, can be integrated in this type of architecture. The invention can also be implemented in an interrupting chamber, for example at SF6, an unshielded circuit breaker or in an unshielded disconnector. In particular, it is then possible to detect the presence of light and a pressure signal, for example a pressure variation AP, before the opening of a circuit breaker, which makes it possible to distinguish a defect arc from a breaking arc. FIG. 8A shows a GIS comprising a compartmentalized metal casing 2 and a central conductor 4, isolated by a gas under pressure, for example nitrogen and / or sulfur hexafluoride SF6. The compartments are delimited by insulating supports 6, which, in addition, maintain the electrical conductor 4. The invention also applies to three-phase high-voltage equipment comprising three conductors 4 in the same envelope. On each compartment is mounted a pressure sensor MP and an optical sensor DL, these two sensors being associated with a local unit denoted S1, S2, S3, etc.). The different pairs of sensors (MP, DL) are connected to an acquisition unit 12 by a digital communication bus 14. Such acquisition means 12 are for example microcomputer-type and comprise for example a central unit or a microprocessor, which will make it possible to carry out processing on the data received from the sensors, and to store said data as well as calculations made from of these data. A display unit makes it possible to display data, for example in the form of graphs such as those of FIGS. 11A-11C, or calculated data.
Les moyens 12 peuvent être programmés pour mettre en oeuvre des étapes de procédé décrites dans la présente demande. Selon l'invention, il n'est pas procédé par requêtes successives sur chaque capteur et envoi de toutes les données vers l'unité 12, ce qui introduirait un temps de cycle incompatible avec un échantillonnage rapide sur chaque capteur. Au contraire, chaque unité S1, S2, etc... comporte des moyens pour échantillonner, de préférence à grande vitesse, chaque signal. The means 12 may be programmed to implement the method steps described in the present application. According to the invention, it is not process by successive requests on each sensor and sending all the data to the unit 12, which would introduce a cycle time incompatible with a fast sampling on each sensor. On the contrary, each unit S1, S2, etc. has means for sampling, preferably at high speed, each signal.
Chaque unité S1, S2, ... comporte en outre des moyens de mémorisation, par exemple une mémoire tournante, qui permettent de mémoriser temporairement au moins un certain nombre de données qui ont été prélevées au cours d'un intervalle de temps de durée AT, écoulé, précédant l'instant tO de mesure (c'est l'intervalle [tO- AT, t0]). Un tel intervalle est représenté par exemple en figure 9A, qui donne l'évolution de la pression en fonction du temps, telle qu'elle est mesurée par un capteur de pression ML. Sur la courbe de la figure 9A est en outre représenté un saut AP de pression, qui correspond à la variation entre la pression initiale et la pression finale, telle que détectée par le capteur de pression. Cette figure 9A et les figures 9B, 9C sont commentées plus loin. Chaque unité locale S1, S2,... comporte en outre, localement, des moyens de traitement des données permettant de traiter les données mémorisées dans les moyens de mémorisation. A partir de cet échantillonnage et de ce traitement, une anomalie peut être qualifiée. Each unit S1, S2, ... furthermore comprises storage means, for example a rotating memory, which can temporarily store at least a certain number of data which have been taken during a time interval of duration AT. , elapsed, preceding the time tO of measurement (this is the interval [tO-AT, t0]). Such an interval is represented for example in FIG. 9A, which gives the evolution of the pressure as a function of time, as measured by a pressure sensor ML. On the curve of FIG. 9A is further shown a pressure jump AP, which corresponds to the variation between the initial pressure and the final pressure, as detected by the pressure sensor. This Figure 9A and Figures 9B, 9C are discussed further. Each local unit S1, S2,... Further comprises, locally, data processing means making it possible to process the data stored in the storage means. From this sampling and processing, an anomaly can be qualified.
Par exemple, un arc interne peut être détecté à partir d'une fréquence élevée des mouvements de la pression générée dans le gaz, ou alors à partir d'un écart de pression crête à crête significatif. Des mesures de pression durant un arc électrique dans du SF6 ont permis de caractériser les fréquences et les amplitudes ainsi que les atténuations lors de la propagation dans le gaz. Les fréquences sont plus importantes que celles d'un bruit mécanique, permettant ainsi d'établir une distinction avec le cas d'un bruit mécanique. For example, an internal arc can be detected from a high frequency of the movements of the pressure generated in the gas, or from a significant peak-to-peak pressure difference. Pressure measurements during an electric arc in SF6 made it possible to characterize frequencies and amplitudes as well as attenuations during propagation in the gas. The frequencies are greater than those of a mechanical noise, thus making it possible to distinguish with the case of a mechanical noise.
La mesure d'un écart de pression crête à crête est particulièrement bien adaptée dans les compartiments de type jeu de barres ou LIG , où il est difficile de détecter de petits arcs dégageant peu d'énergie, et où, par conséquent, des variations de pression AP sont souvent faibles en raison d'un volume particulièrement important de compartiments. Par exemple encore, l'élévation de pression sur un certain intervalle de temps, tel que l'intervalle AT ci-dessus, est calculée. Les moyens de traitement de données associés au capteur peuvent donc calculer une valeur moyenne du rapport AP/AT, AT étant une fenêtre temporelle qui précède immédiatement l'instant de mesure. Cette valeur peut être comparée à une valeur de seuil, en-deçà de laquelle il n'y a pas anomalie, et au-delà de laquelle l'anomalie est caractérisée, c'est-à-dire correspond à un arc. Ceci permet de confirmer le diagnostic d'arc interne après détection de lumière. En effet, la seule présence de lumière n'est pas automatiquement significative de la présence d'un arc de défaut. Il en est ainsi des phénomènes corona. Les informations relatives aux événements détectés par chaque capteur ou chaque paire de capteurs sont disponibles dans l'unité correspondante S1, S2 Avec un dispositif et un procédé selon l'invention, de tels événements peuvent être détectés très rapidement, et permettre la mise en place d'une mesure de sécurité de l'installation, pour éviter que la situation, qui résulte de l'événement en question, ne prenne un caractère très grave. The measurement of a peak-to-peak pressure difference is particularly well suited in busbar or LIG-type compartments, where it is difficult to detect small, low-energy arcs, and where, therefore, variations in AP pressure is often low due to a particularly large volume of compartments. For example again, the pressure rise over a certain time interval, such as the AT interval above, is calculated. The data processing means associated with the sensor can therefore calculate an average value of the AP / AT ratio, AT being a time window immediately preceding the measurement instant. This value can be compared to a threshold value, below which there is no anomaly, and beyond which the anomaly is characterized, that is to say corresponds to an arc. This confirms the internal arc diagnosis after light detection. Indeed, the mere presence of light is not automatically significant of the presence of a defect arc. This is the case with corona phenomena. The information relating to the events detected by each sensor or each pair of sensors is available in the corresponding unit S1, S2. With a device and a method according to the invention, such events can be detected very rapidly, and allow the setting up a security measure of the installation, to prevent the situation, which results from the event in question, from taking on a very serious character.
De tels événements, ou les informations correspondantes, peuvent être mémorisés ou archivés dans une base de données, permettant ensuite une analyse, par exemple en termes de vieillissement et d'usure du matériel. Les figures 9A-9C donnent des exemples de forme pour diverses situations et divers types d'événements. Si l'anomalie est caractérisée, il peut y avoir alors sauvegarde de, au moins, tout ou partie des données du capteur identifiant l'anomalie. La présence de l'anomalie est signalée à l'unité d'acquisition 12. Cette dernière peut alors décider immédiatement d'une action (par exemple déclenchement d'une signalisation ou d'une alarme), puis télécharger l'ensemble de ces données sauvegardées, par exemple en interrogeant le capteur qui a signalé l'anomalie. Dès que la réception des données par l'unité d'acquisition 12 est bonne, le capteur 10 peut reprendre le cycle normal d'interrogation rapide. L'unité d'acquisition 12 dispose donc d'abord de l'information relative à l'apparition d'un incident (production d'un arc ou autre anomalie), ce qui permet de gagner du temps pour déclencher une alarme, plutôt que d'attendre la réception de toutes les données, celles qui identifient l'anomalie et éventuellement d'autres données. Le transfert des points de mesure, qui justifient le déclenchement de l'alarme, peut ensuite être réalisé. Such events, or the corresponding information, can be stored or archived in a database, which can then be analyzed, for example in terms of aging and material wear. Figures 9A-9C provide examples of form for various situations and types of events. If the anomaly is characterized, then there may be backup of at least all or part of the sensor data identifying the anomaly. The presence of the anomaly is reported to the acquisition unit 12. The latter can then immediately decide on an action (for example triggering a signaling or an alarm), then download all of these data. saved, for example by querying the sensor that reported the anomaly. As soon as the reception of the data by the acquisition unit 12 is good, the sensor 10 can resume the normal fast interrogation cycle. The acquisition unit 12 therefore first has information relating to the occurrence of an incident (production of an arc or other anomaly), which saves time to trigger an alarm, rather than to wait for the reception of all the data, those which identify the anomaly and possibly other data. The transfer of the measuring points, which justify the triggering of the alarm, can then be realized.
Autrement dit, selon l'invention, chaque capteur et les moyens qui lui sont localement associés, a la capacité de détecter une anomalie en un temps très court, de signaler cette anomalie à l'unité 12, qui va d'abord agir pour que la situation résultant de l'apparition de cette anomalie soit maîtrisée. Des exemples de procédés selon l'invention, et de fonctionnement d'un capteur selon l'invention, vont être donnés en liaison avec les figures 1-3. In other words, according to the invention, each sensor and the means which are locally associated with it, has the ability to detect an anomaly in a very short time, to report this anomaly to the unit 12, which will first act for that the situation resulting from the appearance of this anomaly is controlled. Examples of methods according to the invention, and of operation of a sensor according to the invention, will be given in conjunction with FIGS.
D'abord, sur la figure 1, des étapes de procédé sont désignées par les références SO - S5. Dans cet exemple, le procédé est mis en oeuvre pour diagnostiquer la présence d'un arc interne de défaut durant la manoeuvre de sectionneurs HT. First, in Fig. 1, process steps are referred to as SO - S5. In this example, the method is implemented to diagnose the presence of an internal fault arc during the operation of HV disconnectors.
Dans une première étape SO, le système de détection est mis sous tension. Les capteurs (de pression et optique) sont rendus actifs (étape Si) . L'étape S2 correspond à la détection de présence de lumière, ce qui détermine un instant T0. Tant qu'une telle détection n'est pas réalisée, le procédé boucle sur l'étape S1. Dès lors que de la lumière a été détectée, il est procédé (étape S3) à un échantillonnage rapide de la pression en fonction du temps. Les valeurs échantillonnées sont mémorisées. Un calcul de tendance permet de déterminer une augmentation, ou une signature, de pression. Tant qu'une signature de pression, caractéristique d'un arc de défaut, n'est pas détectée (étape S4), le procédé boucle sur l'étape S1. In a first step SO, the detection system is powered up. The sensors (pressure and optical) are made active (step Si). Step S2 corresponds to the presence detection of light, which determines a time T0. As long as such detection is not performed, the method loops on step S1. Once light has been detected, a rapid sampling of the pressure as a function of time is carried out (step S3). The sampled values are stored. A trend calculation makes it possible to determine an increase, or a signature, of pressure. As long as a pressure signature characteristic of a defect arc is not detected (step S4), the method loops to step S1.
Dès qu'une signature de pression, caractéristique d'un arc de défaut, est détectée (étape S4), le début de la montée en pression est daté (instant Tl). As soon as a pressure signature, characteristic of a defect arc, is detected (step S4), the start of the pressure rise is dated (instant Tl).
Une alarme peut alors être générée, (étape S5), indiquant la présence d'un arc de défaut. La seule présence de lumière n'est pas nécessairement significative d'un défaut dans le dispositif, par exemple dans un compartiment sectionneur ou dans un sectionneur de terre. C'est la présence de lumière (étape S2) qui permet de déclencher l'échantillonnage rapide de pression (étape S3). Dans le cas d'un sectionneur, la durée d'échantillonnage est proche du temps de manoeuvre du sectionneur, soit quelques secondes. Une variante de ce procédé va être donnée en liaison avec la figure 2, sur laquelle les étapes de procédé sont désignées par les références S10 - S17. Les étapes S10 et S11 sont identiques aux étapes SO et S1 déjà décrites ci-dessus. On procède ensuite (étape S12) à un échantillonnage rapide de la mesure de pression et à la détection optique, qui permet d'identifier la présence ou l'absence de lumière émise. An alarm can then be generated (step S5) indicating the presence of a fault arc. The mere presence of light is not necessarily significant of a defect in the device, for example in a disconnector compartment or in an earthing switch. It is the presence of light (step S2) which makes it possible to trigger the rapid pressure sampling (step S3). In the case of a disconnector, the sampling time is close to the operating time of the disconnector, ie a few seconds. A variant of this method will be given in connection with FIG. 2, in which the process steps are designated by the references S10-S17. Steps S10 and S11 are identical to steps S0 and S1 already described above. Then (step S12) is carried out a rapid sampling of the pressure measurement and the optical detection, which makes it possible to identify the presence or absence of emitted light.
Les données sont mises en mémoire tournante. Si de la lumière est détectée ou si une signature de pression, caractéristique d'un arc d'un défaut (étape S13), est identifiée, l'échantillonnage est poursuivi (étape S14) durant la durée de manoeuvre et les données sont mises en mémoire. The data is stored in a rotating memory. If light is detected or if a pressure signature characteristic of an arc of a defect (step S13) is identified, sampling is continued (step S14) during the maneuvering period and the data is set. memory.
La signature peut être élaborée de la manière décrite ci-dessus. Cette signature est comparée avec une signature de référence (étape S15), afin de repérer une éventuelle anomalie. Une alarme peut alors être générée, (étape S16), indiquant la présence d'un arc de défaut. Au cours des étapes S13 et S15, si aucune anomalie n'est détectée, le procédé reboucle sur l'étape S10. La figure 3 représente la détection de la présence d'un arc interne de défaut et la localisation du défaut à l'intérieur de compartiments, particulièrement avantageux pour les compartiments longs de type jeu de barres ou LIG. Sur cette figure, les étapes de procédé sont désignées par les références S20 - S26. Les étapes S20, S21, S22, S23 et S24 sont identiques aux étapes S0, S1, S2, S3 et S4 déjà décrites ci-dessus. En fin d'étape S22, une alarme est générée, indiquant la présence de lumière (étape S'22). Au cours de l'étape S25, un calcul de localisation du défaut est effectué, sur la base de la différence T1-T0. Une alarme peut alors être générée, (étape S26), confirmant la présence d'un arc de défaut. La distance du défaut par rapport au capteur est indiquée. Dans ce mode de réalisation la présence de lumière peut être considérée comme détection préliminaire. The signature can be developed as described above. This signature is compared with a reference signature (step S15), in order to identify a possible anomaly. An alarm can then be generated (step S16) indicating the presence of a fault arc. During steps S13 and S15, if no abnormality is detected, the method loops back to step S10. FIG. 3 represents the detection of the presence of an internal fault arc and the location of the fault within compartments, particularly advantageous for long busbar or LIG busbar compartments. In this figure, the process steps are designated S20 - S26. The steps S20, S21, S22, S23 and S24 are identical to the steps S0, S1, S2, S3 and S4 already described above. At the end of step S22, an alarm is generated, indicating the presence of light (step S'22). During step S25, a calculation of the location of the fault is performed, based on the difference T1-T0. An alarm can then be generated, (step S26), confirming the presence of a fault arc. The distance of the fault from the sensor is indicated. In this embodiment the presence of light can be considered as preliminary detection.
La figure 4A représente une sonde intégrée pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention. Cette sonde comporte d'une part des moyens formant capteur de pression, et d'autre part des moyens pour recueillir des informations optiques. Dans le mode de réalisation illustré, cette sonde est de forme sensiblement cylindrique autour d'un axe AA'. Elle comporte un corps, constitué ici en deux parties 150, 152, fixé sur une embase 153. Cette dernière est traversée par un passage cylindrique 113, reliant l'atmosphère du compartiment au capteur. A l'extrémité de ce passage est d'ailleurs disposé le capteur 110. Ce dernier peut être isolé, maintenu dans une pièce en céramique 140, maintenue elle-même par l'embase 153, et dans la base 141 de laquelle un orifice 115 laisse le passage libre à l'atmosphère ambiante provenant du conduit 113 et dont la pression est à mesurer. Le diamètre de cet orifice 115, ainsi que le diamètre de la partie du conduit 113 située entre la base 141 et le capteur 110 peuvent être ajustés pour constituer un filtre mécanique passe-bas, qui permet de filtrer les bruits. Le tube extérieur 152, qui forme la partie basse du corps du dispositif, est de préférence réalisé en inox et est fixé sur l'embase 153. En cours de fonctionnement, la température de ce tube 152 est celle de l'enveloppe 2. Le capot 150 qui ferme le dispositif peut être une pièce moulée, par exemple en polyuréthane traité, et qui tient à la température sur une gamme comprise sensiblement entre -40° C et + 110° C. Dans le prolongement du capteur 110, et sensiblement sur l'axe AA' du dispositif, est disposé un circuit imprimé 130, comportant des moyens de traitement et des moyens de mémorisation de données mesurées à partir du capteur 110, ainsi que des moyens de communication avec une unité d'acquisition 12 extérieure. Le capteur 110 est relié, depuis sa face arrière, au circuit 130 par des connexions 111. Le circuit 130 est maintenu dans le tube 152 par une matière de remplissage 156, par exemple à base de silicone. Un deuxième niveau de remplissage, ou remplissage extérieur, 154 est par exemple en mousse de polyuréthane. Le circuit 130 est lui-même relié à un connecteur 170, sur lequel des moyens 175 de connexion peuvent être fixés. Ces moyens 175 sont prolongés par un câble 180. FIG. 4A represents an integrated probe that can be used in the context of the invention. This probe comprises on the one hand pressure sensor means, and on the other hand means for collecting optical information. In the illustrated embodiment, this probe is of substantially cylindrical shape about an axis AA '. It comprises a body, here constituted in two parts 150, 152, fixed on a base 153. The latter is traversed by a cylindrical passage 113, connecting the atmosphere of the compartment to the sensor. At the end of this passage is disposed the sensor 110. The latter can be insulated, held in a ceramic part 140, itself held by the base 153, and in the base 141 of which an orifice 115 leaves the free passage to the ambient atmosphere from the conduit 113 and whose pressure is to be measured. The diameter of this orifice 115, as well as the diameter of the portion of the duct 113 located between the base 141 and the sensor 110 can be adjusted to form a low-pass mechanical filter, which makes it possible to filter the noises. The outer tube 152, which forms the lower part of the body of the device, is preferably made of stainless steel and is fixed on the base 153. During operation, the temperature of this tube 152 is that of the casing 2. cover 150 which closes the device may be a molded part, for example treated polyurethane, and which holds the temperature over a range substantially between -40 ° C and + 110 ° C. In the extension of the sensor 110, and substantially on the axis AA 'of the device is arranged a printed circuit 130, comprising processing means and data storage means measured from the sensor 110, as well as communication means with an external acquisition unit 12. The sensor 110 is connected from its rear face to the circuit 130 by connections 111. The circuit 130 is held in the tube 152 by a filling material 156, for example based on silicone. A second level of filling, or external filling, 154 is for example polyurethane foam. The circuit 130 is itself connected to a connector 170, on which connecting means 175 can be fixed. These means 175 are extended by a cable 180.
L'ensemble comportant le capteur 110, le circuit 130 et le connecteur 170 peut être maintenu par un tube 155, lui-même maintenu dans le tube 152 par la matière de remplissage 154. De préférence, une distance d d'amorçage, calculée pour une certaine valeur de tension, par exemple 30 kV, sépare la bague 171 du connecteur 170 du tube extérieur 152. Ce dispositif comporte en outre une entrée optique latérale munie d'un connecteur optique 190, dans lequel peut être introduite une gaine 196 contenant deux fibres optiques 192, 194. Chacune de ces fibres comporte, à son extrémité localisée dans le corps du dispositif, respectivement : une photodiode Del 202 de test, qui va permettre de transmettre, via la fibre 192, de la lumière de test à l'ensemble de la chaîne de détection optique, et un photodétecteur, tel qu'une photorésistance 204 qui va permettre de convertir un signal optique reçu par la fibre 194 en un signal électrique qui peut être transmis au circuit électronique 130. En fait, la photorésistance 204 peut être elle-même intégrée au circuit 130. La DEL est de préférence elle aussi intégrée au circuit 130. The assembly comprising the sensor 110, the circuit 130 and the connector 170 can be held by a tube 155, itself held in the tube 152 by the filling material 154. Preferably, a starting distance d, calculated for a certain voltage value, for example 30 kV, separates the ring 171 from the connector 170 of the outer tube 152. This device further comprises a lateral optical input provided with an optical connector 190, into which a sheath 196 containing two optical fibers 192, 194. Each of these fibers comprises, at its end located in the body of the device, respectively: a photodiode Del 202 test, which will allow to transmit, via the fiber 192, the test light to the set of the optical detection chain, and a photodetector, such as a photoresistor 204 which will convert an optical signal received by the fiber 194 into an electrical signal which can be transmitted to the electrical circuit In fact, the photoresistor 204 may itself be integrated into the circuit 130. The LED is preferably also integrated in the circuit 130.
D'autres moyens qu'une photo résistance peuvent être utilisés: par exemple une photodiode ou un photo transistor. Si une photorésistance est utilisée, elle peut être issue de la série VT de Perkinelmer par exemple de référence VT33CT. La sortie de ce composant est proportionnelle à la quantité de lumière reçue. La diode de test de la fibre peut émettre dans la lumière visible ou le proche infrarouge comme par exemple à 880 nm pour la diode VTE1261 de Perkin - Elmer. Other means than a photo resistance can be used: for example a photodiode or a photo transistor. If a photoresistor is used, it may be from the Perkinelmer VT series, for example reference VT33CT. The output of this component is proportional to the amount of light received. The test diode of the fiber can emit in visible light or the near infrared, for example at 880 nm for the Perkin-Elmer VTE1261 diode.
Un angle de visé relativement étroit dans la fibre (par exemple +/-10 degrés) permet de canaliser la lumière dans la fibre évitant ainsi une illumination directe du capteur de lumière. La lumière du jour, qui peut éventuellement pénétrer dans le dispositif, par exemple par un ou des hublots, peut éventuellement être filtrée (par exemple la photodiode CR50DE-DLF de Perkin - Elmer permet de réaliser ce filtrage). On notera qu'il est également possible de réaliser un dispositif avec une seule fibre 194 de réception, sans fibre de test ni photodiode de test. Par son autre extrémité, la gaine 196 peut être introduite à l'aide d'un connecteur optique 200 dans une ouverture pratiquée dans la paroi 206, 206' d'un dispositif sous pression (cette paroi est par exemple l'enveloppe d'un GIS ou d'un GIL sous pression). A l'extrémité des fibres située de ce côté est disposé un capteur optique 210 (ou collecteur de lumière). La référence 220 représente très schématiquement un arc interne qui produit de la lumière désignée par les flèches 221, lumière dont une partie est captée par le capteur 210. Le dispositif de test constitué par la diode 202 et la fibre 192 de test permet le test automatique de la photorésistance 204, mais aussi de la fibre 194 et du collecteur de lumière 210. Lors de ce test, la diode émettrice 202 envoie un flash de lumière vers le collecteur de lumière 210 via la fibre 192. Une fraction de la lumière émise est alors réfléchie à l'extrémité du collecteur 210 vers la fibre de retour 194, testant ainsi l'ensemble de la chaîne. Dans les dispositifs optiques actuels, un test peut être réalisé manuellement et fibre par fibre par déconnection de l'extrémité de la fibre. Ce test est long. Il n'inclue pas le collecteur de lumière car ce dernier ne peut pas être démonté. Durant cette opération de test, qui dure plusieurs heures, le système de détection d'arc est inopérant, conduisant à un arrêt d'exploitation du système surveillé, par exemple GIS ou du GIL. Il y a aussi un risque lorsque l'extrémité de la fibre est remise en service, donc remontée sur l'enveloppe du dispositif. Au contraire, avec un dispositif comportant des moyens de test, le capteur selon l'invention ne nécessite pas un arrêt d'exploitation. Il peut se dérouler en 10ms et de façon automatique. Le dispositif décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4A intègre des moyens permettant de recueillir à la fois des données de pressions et des données optiques. A relatively narrow target angle in the fiber (for example +/- 10 degrees) allows the light to be channeled into the fiber, thus avoiding direct illumination of the light sensor. The daylight, which may possibly enter the device, for example by one or more portholes, may optionally be filtered (for example the Perkin-Elmer CR50DE-DLF photodiode makes it possible to perform this filtering). Note that it is also possible to produce a device with a single receiving fiber 194, without test fiber or test photodiode. By its other end, the sheath 196 can be introduced by means of an optical connector 200 into an opening in the wall 206, 206 'of a device under pressure (this wall is for example the envelope of a GIS or GIL under pressure). At the end of the fibers located on this side is disposed an optical sensor 210 (or light collector). The reference 220 schematically represents an internal arc which produces light designated by the arrows 221, a light of which a portion is picked up by the sensor 210. The test device constituted by the diode 202 and the test fiber 192 allows the automatic test. of the photoresistor 204, but also the fiber 194 and the light collector 210. In this test, the emitting diode 202 sends a flash of light to the light collector 210 via the fiber 192. A fraction of the light emitted is then reflected at the end of the collector 210 to the return fiber 194, thereby testing the entire chain. In current optical devices, a test can be performed manually and fiber by fiber by disconnecting the end of the fiber. This test is long. It does not include the light collector because it can not be dismantled. During this test operation, which lasts several hours, the arc detection system is inoperative, leading to a shutdown of the monitored system, for example GIS or GIL. There is also a risk when the end of the fiber is put back into service, so reassembled on the envelope of the device. On the contrary, with a device comprising test means, the sensor according to the invention does not require an operating stop. It can take place in 10ms and automatically. The device described above in connection with FIG. 4A integrates means making it possible to collect both pressure data and optical data.
Un autre type de dispositif peut être utilisé dans le cadre de la présente invention: il s'agit d'un capteur de pression qui n'est pas couplé avec des moyens optiques, comme illustré sur la figure 4B sur laquelle des références numériques identiques à celles de la figure 4A y désignent des éléments identiques ou similaires. La structure de ce capteur est donc très proche de celle de la figure 4A, mais ne comporte pas une ouverture latérale qui permet d'insérer un connecteur optique et des moyens tels que des fibres optiques. Une ou plusieurs fibres optiques seront donc placées en parallèle à ce capteur (comme indiqué de manière très schématique sur la figure 4B), les signaux optiques qu'elle prélève étant directement envoyés à une unité d'acquisition 12 (comme sur la figure 8C décrite ci-dessous). Another type of device may be used in the context of the present invention: it is a pressure sensor which is not coupled with optical means, as illustrated in FIG. 4B, on which numerical references identical to those of FIG. 4A designate identical or similar elements therein. The structure of this sensor is therefore very similar to that of FIG. 4A, but does not include a lateral opening which makes it possible to insert an optical connector and means such as optical fibers. One or more optical fibers will therefore be placed in parallel with this sensor (as indicated very schematically in FIG. 4B), the optical signals that it takes directly to an acquisition unit 12 (as in FIG. below).
Dans la configuration de deux capteurs séparés, comme sur la figure 4B, il y a possibilité d'utiliser un moyen 181 intermédiaire, de type boîtier, réunissant les données du capteur de pression et les données du capteur optique, et permettant ensuite de transmettre l'ensemble des données via une seule liaison vers l'unité 12. C'est dans ce boîtier intermédiaire que les moyens de traitement électronique et de communication pourront être hébergés. In the configuration of two separate sensors, as in FIG. 4B, it is possible to use an intermediate means 181, of the housing type, uniting the data of the pressure sensor and the data of the optical sensor, and then making it possible to transmit the all of the data via a single link to the unit 12. It is in this intermediate box that the electronic processing and communication means can be hosted.
La figure 5A représente schématiquement le capteur 110 lui-même. Ce capteur de pression 110 fonctionne sur le principe d'une variation de capacité engendrée par la flexion d'une membrane 112 en céramique (Al2O3) métallisée sur sa face interne. Cette membrane est scellée sur une embase 114 elle-même en céramique et sur laquelle trois électrodes 115, 117 et 119 ont également été préalablement sérigraphiées. Ce scellement est réalisé par sérigraphie d'une mince épaisseur de verre 116 à l'état pâteux sur le pourtour de la membrane 112 et sur l'embase 114, puis, après superposition. Sous l'influence de la pression, le centre de la membrane 112 se rapproche de l'embase 114 et provoque l'accroissement de la capacité de mesure Cm constituée par l'électrode 113 située au centre de l'embase et la membrane. L'électrode périphérique sert de capacité de référence Cr. Dans une réalisation, le circuit équivalent 30 de ce dispositif est représenté en figure 5B, sur laquelle les capacités, respectivement de mesure et de référence sont représentées. Les capacités de mesure Cm et de référence Cr sont de l'ordre de 3OpF chacune. La variation de la capacité de mesure (capacité centrale) est de l'ordre de 1 pF à 2 pF pour la pleine échelle de mesure. Le conditionnement du signal est réalisé sur le principe du transfert de charge d'un condensateur vers les deux capacités du capteur. La tension obtenue aux bornes des deux capacités est ensuite filtrée pour donner un signal analogique. Afin de déterminer la température de l'enveloppe 2 du sectionneur, des moyens formant capteur de température peuvent être disposés dans le dispositif de mesure, de préférence avec le circuit électronique 130. Par exemple, ces moyens 109 comportent deux capteurs de température RTH1 et RTH2, disposés comme indiqué sur la figure 6, sont utilisés. Chacun de ces deux capteurs peut être réalisé en platine, sous forme d'un chip résistif. La résistance nominale de chaque capteur, à 0°C, est de 1000 Ohm. Les deux capteurs sont disposés en série, avec une borne commune. Tcap pres désigne la température de la capsule sous pression, Telectronique désigne la température du circuit électronique 130. Une méthode de calcul pour déterminer la température de l'enveloppe est par exemple la suivante : Tenveloppe = Tcap pres - ((Telectronique - Tcap pres) /RTH2) * (RTHI + RTH2). Figure 5A schematically shows the sensor 110 itself. This pressure sensor 110 operates on the principle of a capacity variation caused by the bending of a ceramic membrane 112 (Al2O3) metallized on its internal face. This membrane is sealed on a base 114 itself ceramic and on which three electrodes 115, 117 and 119 have also been previously screen printed. This seal is made by serigraphy of a thin glass thickness 116 in the pasty state around the periphery of the membrane 112 and on the base 114, then, after superposition. Under the influence of pressure, the center of the diaphragm 112 approaches the base 114 and causes the increase of the measuring capacitance Cm constituted by the electrode 113 located in the center of the base and the membrane. The peripheral electrode serves as reference capacitor Cr. In one embodiment, the equivalent circuit 30 of this device is shown in FIG. 5B, in which the measurement and reference capacities are respectively represented. The measurement capacities Cm and reference Cr are of the order of 30pF each. The variation of the measurement capacitance (central capacitance) is of the order of 1 pF to 2 pF for the full scale of measurement. The conditioning of the signal is carried out on the principle of charge transfer from a capacitor to both capacitors of the sensor. The voltage obtained across the two capacitors is then filtered to give an analog signal. In order to determine the temperature of the casing 2 of the disconnector, temperature sensor means may be arranged in the measuring device, preferably with the electronic circuit 130. For example, these means 109 comprise two temperature sensors RTH1 and RTH2. , arranged as shown in Figure 6, are used. Each of these two sensors can be made of platinum, in the form of a resistive chip. The nominal resistance of each sensor, at 0 ° C, is 1000 Ohm. The two sensors are arranged in series, with a common terminal. Tcap pres designates the temperature of the pressurized capsule, Telectronique designates the temperature of the electronic circuit 130. A calculation method for determining the temperature of the envelope is for example the following: Tnew = Tcap pres - ((Telectronique - Tcap pres) / RTH2) * (RTHI + RTH2).
Ce type de calcul donne un résultat très correct dans la mesure où la puissance (énergie) dissipée par les moyens électroniques est constante et où l'isolement du coeur du transmetteur est correctement assuré (du point de vue thermique) par rapport à l'extérieur. Dans ce cas, l'écoulement des calories dissipées par la carte électronique se fera essentiellement vers l'enveloppe 2 du dispositif. Cette information relative à la température peut ensuite être exploitée pour déterminer la densité du gaz d'isolement ou l'évolution de cette densité en fonction du temps. L'information concernant la densité, et/ou les informations de pression et de température, peuvent être envoyées à l'unité d'acquisition, soit spontanément, dans le cas d'un mode de fonctionnement autonome , soit sur requête de l'unité d'acquisition, dans le cas d'un mode de fonctionnement maître-esclave. Selon un mode de réalisation préférée, ce capteur est alimenté de façon précise et régulée sous une tension continue de 24 V. Son fonctionnement est permanent, donc le flux thermique est constant. Avec un tel capteur on peut mesurer précisément la température de l'extrémité (embout 153 vissé) du capteur 10, qui est assez représentative de la température de l'enveloppe 2. La précision de mesure est de 1°C, ou même inférieure. La validité du principe de mesure est notamment assurée par la bonne conductivité thermique de l'isolation électrique céramique 140, qui est environ deux fois meilleure que celle de l'inox utilisé pour la construction de l'extrémité 153 du capteur. La figure 7 représente une carte électronique d'un capteur de pression selon l'invention. En aval de cette carte électronique on trouve les moyens, dont un mode de réalisation a été décrit de manière plus détaillée ci-dessus, qui permettent de prélever des données de pression, et des données de rayonnement : le capteur 110 de pression, la photo résistance 204, ainsi que la diode 202, et les moyens, respectivement 122, 222, de conditionnement respectivement du signal de pression et du signal optique. En utilisation, ces moyens de mesure sont associés à une enveloppe métallique 2, par exemple d'un GIS ou d'un GIL. Sur cette figure, sont également schématisés les moyens 109 qui permettent de prélever des données de température. L'électronique du transmetteur est structurée autour d'un microcontrôleur 132 qui intègre des fonctionnalités telles que l'acquisition des signaux et la communication. En fait, cette électronique comporte des moyens ou une carte, par exemple sous forme de circuits imprimés, de processeur central 132 avec son alimentation 134 et une interface 136, par exemple de type RS485. Les moyens 132 comportent des moyens pour le conditionnement du signal du capteur de pression capacitif. This type of calculation gives a very correct result insofar as the power (energy) dissipated by the electronic means is constant and where the isolation of the heart of the transmitter is correctly ensured (from the thermal point of view) with respect to the outside. . In this case, the flow of calories dissipated by the electronic card will be essentially to the envelope 2 of the device. This temperature-related information can then be exploited to determine the density of the isolation gas or the evolution of this density as a function of time. The information concerning the density, and / or the pressure and temperature information, can be sent to the acquisition unit, either spontaneously, in the case of an autonomous mode of operation, or at the request of the unit. in the case of a master-slave operating mode. According to a preferred embodiment, this sensor is precisely supplied and regulated under a DC voltage of 24 V. Its operation is permanent, so the heat flow is constant. With such a sensor it is possible to precisely measure the temperature of the end (screwed tip 153) of the sensor 10, which is fairly representative of the temperature of the casing 2. The measurement accuracy is 1 ° C. or even lower. The validity of the measuring principle is in particular ensured by the good thermal conductivity of the ceramic electrical insulation 140, which is about twice as good as that of the stainless steel used for the construction of the end 153 of the sensor. FIG. 7 represents an electronic card of a pressure sensor according to the invention. Downstream of this electronic card are the means, an embodiment of which has been described in more detail above, which can collect pressure data, and radiation data: the pressure sensor 110, the photo resistor 204, as well as diode 202, and the means, respectively 122, 222, respectively conditioning the pressure signal and the optical signal. In use, these measuring means are associated with a metal casing 2, for example a GIS or a GIL. In this figure, are also schematically the means 109 which can collect temperature data. The transmitter electronics is structured around a microcontroller 132 which incorporates features such as signal acquisition and communication. In fact, this electronics comprises means or a card, for example in the form of printed circuits, central processor 132 with its power supply 134 and an interface 136, for example of the RS485 type. The means 132 comprise means for conditioning the signal of the capacitive pressure sensor.
Les moyens 130 peuvent comporter des moyens, ou une carte, de filtrage notamment pour assurer la protection EMI et CEM. Dans la structure de la figure 4 ces moyens peuvent être placés sur le circuit 130, immédiatement derrière l'embase 171. De préférence, les moyens microcontrôleur 132 permettent de réaliser une acquisition de signaux analogiques (ADC) avec un multiplexeur à 4 entrées et 16 bits de résolution minimum. Le temps d'acquisition est préférentiellement inférieur à 10 ps. Ces moyens 132 permettent de calculer la valeur effective de la pression et de la température en un temps de calcul inférieur à 0.5 ms (incluant compensation thermique, linéarité, mise à l'échelle...). The means 130 may comprise means, or a filtering card, in particular to provide EMI and EMC protection. In the structure of FIG. 4 these means can be placed on the circuit 130, immediately behind the base 171. Preferably, the microcontroller means 132 make it possible to carry out an acquisition of analog signals (ADC) with a multiplexer with 4 inputs and 16 bits of minimum resolution. The acquisition time is preferably less than 10 ps. These means 132 make it possible to calculate the effective value of the pressure and of the temperature in a computation time lower than 0.5 ms (including thermal compensation, linearity, scaling, etc.).
La liaison série RS485 est de type UART avec des buffers de type FIFO. Ces moyens sont équipés d'une mémoire FLASH " programmable in situ (16Kbyte minimum). Ils comportent également une mémoire RAM suffisante pour contenir toutes les variables de travail ainsi que les buffers de communication et les enregistrements des mesures. De préférence cette mémoire a une capacité de 8Kbyte, ou plus. Ces moyens comportent également une mémoire EEPROM, pour le stockage de diverses aux informations telles que par exemple des paramètres de calibrage et/ou les références et/ou le numéro de série du capteur. Ces moyens microcontrôleur 132 comportent en outre un système d'horloge intégré ou des moyens de génération de signal d'horloge en temps réel. Ces moyens d'horloge vont également permettre la gestion de la synchronisation du protocole retenu, tel que le protocole Modbus. Par exemple, sont prévus à cet effet 3 compteurs à 16 bits. The RS485 serial link is of UART type with FIFO type buffers. These means are equipped with a "programmable" FLASH memory in situ (minimum 16Kbyte) They also include a RAM sufficient to contain all the working variables as well as the communication buffers and the measurement recordings. capacity 8Kbyte, or more, These means also include an EEPROM memory, for storing various information such as, for example, calibration parameters and / or the references and / or the serial number of the sensor.These microcontroller means 132 comprise in addition, an integrated clock system or means for generating a real-time clock signal, these clocking means will also make it possible to manage the synchronization of the selected protocol, such as the Modbus protocol. for this purpose 3 counters with 16 bits.
Le microcontrôleur 132 dispose de préférence d'un oscillateur RC interne. Par exemple sa fréquence est de 8 MHz et sa précision est de l'ordre de 2%. Il intègre également une PLL qui permet de multiplier la fréquence d'horloge interne par 4, 8 ou 16. Le cycle d'instructions est composé de 4 cycles d'horloge. La puissance d'exécution peut être programmée pour obtenir 8 MIPS (horloge système = oscillateur interne x 4), elle peut être portée à 16MIPS. The microcontroller 132 preferably has an internal RC oscillator. For example its frequency is 8 MHz and its accuracy is of the order of 2%. It also incorporates a PLL that can multiply the internal clock frequency by 4, 8 or 16. The instruction cycle is composed of 4 clock cycles. The execution power can be programmed to get 8 MIPS (system clock = internal oscillator x 4), it can be increased to 16MIPS.
Normalement, la précision de l'oscillateur interne est suffisante pour assurer une transmission correcte des données sur la liaison série, mais un résonateur céramique 8 MHz (précision de la fréquence > 0.5%) peut être implanté sur la carte électronique, pour remédier à un éventuel problème. Enfin, le microcontrôleur va permettre de réaliser la gestion des interruptions avec une table des vecteurs programmables. En vue de l'utilisation spécifique qui en est faite, ce microcontrôleur a de préférence une faible consommation, par exemple environ 22 mA sous 5 volts en 8 Mips. Il fonctionne sur une large gamme de tension de fonctionnement, par exemple de 2,5V à 5,5V, et sur une gamme de température comprise entre -40°C et 85°C (cette dernière correspond à une garantie de fonctionnement pour la mesure). Mais, il est souhaitable que la résistance du composant à la température soit en fait de environ 140°C, c'est à dire que, pour toute température inférieure à 140°C il n'y ait ni destruction, ni dommage irréversible. Un exemple de microcontrôleur pouvant être utilisé est le dsPIC30F3012 ou le dsPIC30F3013 de MICROCHIP. Le dispositif 130 comporte des moyens 134 d'alimentation. De préférence, et afin de conserver un gradient de température constant au niveau de la carte électronique par rapport à son environnement, et ce quelle que soit la tension d'alimentation, cette alimentation met en oeuvre la technologie de conversion 15 d'énergie à découpage. Du côté du microcontrôleur, la consommation est à peu près constante, tant que celui-ci fonctionne à fréquence constante. Quelle que soit la tension d'alimentation, la puissance consommée par la carte 20 électronique est à peu près constante, seul le courant varie. Compte tenu des conditions de fonctionnement de l'ensemble du système, l'alimentation est l'élément qui subi le plus directement 25 d'éventuelles perturbations générées par l'environnement. Par conséquent, on choisit de préférence une alimentation robuste, pouvant assurer une protection du microcontrôleur; elle est par exemple du type qualifié pour des applications embarquées dans 30 le domaine de l'automobile. 10 De préférence, les principales caractéristiques d'un régulateur d'alimentation 134 à découpage pour cette application sont les suivantes : - une faible consommation (courant de fonctionnement < 1 mA), - une fréquence de découpage élevée (par exemple de l'ordre de 600 kHz) afin de minimiser la valeur de la self de transfert d'énergie, - une technologie MOS de puissance intégrée haute tension, afin de permettre une large plage d'entrée, - une référence de tension intégrée, - une protection contre les pointes de courant et courts-circuits. Normally, the accuracy of the internal oscillator is sufficient to ensure proper data transmission on the serial link, but an 8 MHz ceramic resonator (frequency accuracy> 0.5%) can be implemented on the electronic board, to remedy a problem. possible problem. Finally, the microcontroller will enable the management of interrupts with a table of programmable vectors. For the specific use that is made of it, this microcontroller preferably has a low consumption, for example about 22 mA at 5 volts in 8 Mips. It operates over a wide operating voltage range, for example from 2.5V to 5.5V, and over a temperature range of -40 ° C to 85 ° C (the latter corresponds to a functional guarantee for the measurement ). But, it is desirable that the resistance of the component to the temperature is in fact about 140 ° C, that is to say that for any temperature below 140 ° C there is neither destruction nor irreversible damage. An example of a microcontroller that can be used is dsPIC30F3012 or dsPIC30F3013 from MICROCHIP. The device 130 includes means 134 for feeding. Preferably, and in order to maintain a constant temperature gradient on the electronic board with respect to its environment, and whatever the supply voltage, this power supply implements the switching energy conversion technology 15 . On the microcontroller side, the consumption is almost constant, as long as it operates at a constant frequency. Regardless of the supply voltage, the power consumed by the electronic board is approximately constant, only the current varies. Given the operating conditions of the entire system, the power supply is the element that is most directly affected by any disturbances generated by the environment. Therefore, it is preferred to choose a robust power supply, which can provide protection for the microcontroller; it is for example of the type qualified for embedded applications in the field of the automobile. Preferably, the main characteristics of a switching power regulator 134 for this application are the following: - a low consumption (operating current <1 mA), - a high switching frequency (for example of the order 600 kHz) in order to minimize the value of the energy transfer choke, - a high voltage integrated power MOS technology, to allow a wide input range, - an integrated voltage reference, - a protection against current peaks and short circuits.
Un régulateur à découpage qui convient est le régulateur LM5008 de National Semi-Conducteur. Son MOS intégré de 100V permet de supporter une plage de tension d'alimentation comprise entre 10 et 90Vdc (pour une tension d'alimentation nominale de 24Vdc). La fréquence de découpage varie, en fonction du courant délivré par le régulateur, entre 100 et 600 KHz. La valeur de la self est comprise entre 100 pH et 220 pH. Si le microcontrôleur retenu précédemment (dsP1C30F3012) est programmé pour fournir une puissance de calcul de 4 MIPS, sa consommation théorique sous 5 Vdc d'alimentation est de 22 mA, ce qui donne une consommation globale de (5V/24V x 22 mA) + 1 mA < 6mA pour une carte alimentée sous 24 Vdc, ceci en considérant que le microcontrôleur est le principal consommateur de courant. Le niveau de décrochage de cette alimentation est de 8 volts, et une consommation de seulement 6 mA est satisfaisante, loin des limites imposées. L'interface 136 de communication RS485 assure la transmission des données à 115 Kbauds en mode 5 hall' duplex sur une paire torsadée. Le driver d'interface RS485 étant le composant le plus exposé aux perturbations générées par l'environnement (notamment les pics de tension conduits), celui-ci est sélectionné en fonction de ses 10 performances vis-à-vis des surtensions et courts circuits. Une protection ESD, par exemple de +/-15 KW, est donc intégrée au composant. Afin de ne pas lui-même générer des perturbations conduites ou rayonnées, le driver RS485 est sélectionné dans la gamme de vitesse 15 comprise entre 500 Kbauds et 2,5 Mbauds. Le choix d'un composant rapide permet de limiter les appels de courant lors des commutations. Comme le courant est prélevé sur l'alimentation du capteur, il peut en résulter un bruit sur les mesures. Les appels de 20 courants dépendent aussi de la charge que représente le bus de communication entre capteur et unité d'acquisition. De préférence, la consommation du driver en fonctionnement ne dépasse pas 1 à 2 mA. 25 Plusieurs drivers ont été testés. Le premier est le LTCI785CS8 de LinearTechnology. Ce driver est le plus performant en ce qui concerne les protections vis-à-vis des perturbations externes il permet une protection 30 contre les surtensions jusqu'à 60V, contre les courts circuits, et il supporte les ESD jusqu'à + 15 KV sans dommage ni latchup (IEC-61000-4-2, level 4, qui identifie des décharges électrostatiques) ainsi que les décharges transitoires, rapides, en salve, de + 4 KV (IEC-61000-4-4 level 4, qui identifie ce type de décharges électrostatiques). L'inconvénient de ce composant est sa consommation (42 mA en 5 volts, 9 mA en 24 volts). Ceci porte la consommation du capteur à 15 mA. Cela est un inconvénient pour le capteur car une consommation excessive de courant peut conduire à un échauffement interne compliquant la mesure de température. En outre, le coût de ce composant est élevé. Un autre composant, le Texas SN65176B, a donné durant les mêmes essais des résultats supérieurs à ceux obtenus avec le composant LINEAR. La technologie TTLx utilisée dans ce composant Texas, par comparaison avec la technique CMOS du LINEAR, est plus immunisée au bruit en raison de ses temps de commutation qui sont beaucoup plus rapides. A suitable switching regulator is the National Semiconductor LM5008 controller. Its built-in 100V MOS supports a power supply voltage range of 10 to 90Vdc (for a nominal supply voltage of 24Vdc). The switching frequency varies, depending on the current delivered by the controller, between 100 and 600 KHz. The value of the self is between 100 pH and 220 pH. If the microcontroller previously selected (dsP1C30F3012) is programmed to provide a calculation power of 4 MIPS, its theoretical power consumption at 5 Vdc is 22 mA, which gives an overall consumption of (5V / 24V x 22 mA) + 1 mA <6mA for a 24 Vdc board, considering that the microcontroller is the main current consumer. The stall level of this power supply is 8 volts, and a consumption of only 6 mA is satisfactory, far from the imposed limits. The RS485 communication interface 136 provides data transmission at 115 kbps in duplex 5-duplex mode over a twisted pair. Since the RS485 interface driver is the most exposed component to the disturbances generated by the environment (in particular the driven voltage peaks), the latter is selected according to its performances with respect to overvoltages and short circuits. An ESD protection, for example of +/- 15 KW, is therefore integrated into the component. In order not to generate itself conducted or radiated disturbances, the RS485 driver is selected in the speed range 15 between 500 Kbauds and 2.5 Mbauds. The choice of a fast component makes it possible to limit current calls during switching operations. Since the current is drawn from the sensor supply, this may result in noise on the measurements. The current calls also depend on the load represented by the communication bus between the sensor and the acquisition unit. Preferably, the consumption of the driver in operation does not exceed 1 to 2 mA. Several drivers have been tested. The first is LinearTechnology's LTCI785CS8. This driver is the most efficient in terms of protection against external disturbances, it provides protection against surges up to 60V, against short circuits, and it supports ESD up to + 15 KV without damage or latchup (IEC-61000-4-2, level 4, which identifies electrostatic discharges) as well as transient, fast, burst discharges of + 4 KV (IEC-61000-4-4 level 4, which identifies type of electrostatic discharge). The disadvantage of this component is its power consumption (42 mA in 5 volts, 9 mA in 24 volts). This brings the sensor consumption to 15 mA. This is a disadvantage for the sensor because excessive power consumption can lead to internal heating complicating the temperature measurement. In addition, the cost of this component is high. Another component, Texas SN65176B, gave during the same tests results superior to those obtained with the LINEAR component. The TTLx technology used in this Texas component, compared to the LINEAR CMOS technique, is more immune to noise because of its much faster switching times.
Un autre composant, le MAX3O85E de MAXIM, est protégé contre les perturbations: il supporte les ESD de + 15 KV, et assure une protection contre les surtensions (directes ou inverses) de + 13 V. Les fronts du signal transmis sont limités, afin de réduire les perturbations émises. Sa consommation en mode opérationnel est de l'ordre de 0,4 mA. Un fonctionnement d'un logiciel de traitement et d'exploitation des données mis en oeuvre dans des moyens 132 d'un capteur individuel 10 est le suivant. Another component, the MAX3O85E MAXIM, is protected against disturbances: it supports ESD + 15 KV, and provides protection against overvoltages (direct or reverse) of + 13 V. The fronts of the transmitted signal are limited, so to reduce the disturbances emitted. Its consumption in operational mode is of the order of 0.4 mA. An operation of a data processing and exploitation software implemented in means 132 of an individual sensor 10 is as follows.
Un tel logiciel permet de mettre en oeuvre tout ou partie des fonctions ou des opérations déjà décrites ci-dessus. A la mise sous tension, le microcontrôleur 132 gère lui-même, en fonction de la configuration programmée (zone mémoire spécifique des moyens 132)), sa phase de Reset ainsi que la mise en fonction de son oscillateur. Toutes les Entrées/sorties (I/O) sont de préférence configurées en entrée : dans une première étape, le logiciel configure les entrées/sorties du microcontrôleur 132 ainsi que les différentes fonctions associées (par exemple : les entrées analogiques pour les signaux du capteur, UART (émetteur-récepteur asynchrone universel) pour la liaison série qui pilote le driver RS485, ....) . Les interruptions (IT) en temps réel permettent d'assurer un bon déroulement temporel, parfaitement cadencé. Such software makes it possible to implement all or part of the functions or operations already described above. On power-up, the microcontroller 132 itself manages, according to the programmed configuration (specific memory area of the means 132)), its Reset phase and the activation of its oscillator. All inputs / outputs (I / O) are preferably configured as input: in a first step, the software configures the inputs / outputs of the microcontroller 132 as well as the various associated functions (for example: the analog inputs for the sensor signals , UART (universal asynchronous transceiver) for the serial link that drives the RS485 driver, ....). The interruptions (IT) in real time make it possible to ensure a good time flow, perfectly clocked.
Dans une première phase, les IT en temps réel sont générées à une fréquence qui peut être ajustée, par exemple toutes les 200 ps. On cherche un compromis entre capacité de traitement dans l'IT en temps réel et les tâches de fond. En règle générale, le traitement sous IT ne doit pas dépasser 30 % de la capacité globale. Les tâches exécutées dans le traitement de l'IT en temps réel sont essentiellement les acquisitions de signaux provenant des capteurs et l'incrémentation de différents compteurs tels que ceux relatifs à la gestion du déroulement temporel du protocole de communication entre les capteurs 10 et l'unité 12. Une ou plusieurs acquisitions de chacun des signaux des capteurs sont réalisées à chaque interruption en temps réel. Chaque valeur de signal ainsi obtenue est additionnée aux précédentes dans un registre tampon. Toutes les 8 IT en temps réel, le tampon est transféré pour initier les calculs de pression et température, puis remis à zéro pour la prochaine séquence d'acquisition. Les calculs sont pris en charge par un gestionnaire de tâches de fond (hors IT). Ainsi, il est possible d'obtenir une valeur de pression et de température actualisées toutes les 1 ms. Le traitement sur chaque paquet d'échantillons, par exemple 16 échantillons, conduit à réaliser une moyenne après élimination des valeurs atypiques et des valeurs extrêmes, par l'utilisation d'un filtre de cohérence absolue et relative. L'émission et la réception des informations sont effectuées sous IT. Le microcontrôleur 132 est pourvu de buffers (en émission et réception) qui assurent une bonne transmission, sans risque de pertes de caractères, et sans risque de ruptures de cadence 25 dans l'émission des caractères de la trame (temps maximum entre 2 caractères = 1,5 caractère). Les principales tâches de fond activées en mode mesure sont les suivantes . - gestion de la mesure : les valeurs de la 30 pression et de la température sont calculées en fonction des valeurs d'acquisitions et des paramètres 20 de calibrage (compensation thermique, linéarité, mise à l'échelle ...) . - Gestion des trames les trames reçues sont analysées. Il n'y a pas d'action si la trame est destinée à un autre capteur ou traitement de la commande dans le cas contraire, avec dans ce cas chargement du buffer de réponse à la requête du maître. Quand la commande est traitée et le buffer chargé, un drapeau ( flag ) est positionné pour initier l'émission des caractères sous IT UART. - Surveillance du bon fonctionnement du transmetteur : cette fonction est assurée grâce à des mécanismes de validité des accès en mémoires pour le programme et les données. In a first phase, the real-time ITs are generated at a frequency that can be adjusted, for example every 200 ps. We seek a compromise between processing capacity in IT in real time and background tasks. In general, IT processing should not exceed 30% of the overall capacity. The tasks performed in the processing of the IT in real time are essentially the acquisition of signals from the sensors and the incrementation of various counters such as those relating to the management of the temporal progress of the communication protocol between the sensors 10 and the unit 12. One or more acquisitions of each of the sensor signals are performed at each interruption in real time. Each signal value thus obtained is added to the previous ones in a buffer register. All 8 ITs in real time, the buffer is transferred to initiate the pressure and temperature calculations, then reset for the next acquisition sequence. Calculations are supported by a background task manager (excluding IT). Thus, it is possible to obtain an updated pressure and temperature value every 1 ms. The treatment on each sample packet, for example 16 samples, leads to an average after elimination of the atypical values and the extreme values, by the use of an absolute and relative coherence filter. The transmission and reception of information is done under IT. The microcontroller 132 is provided with buffers (in transmission and reception) which ensure good transmission, without risk of loss of characters, and without the risk of breaks in the rate of transmission of the characters of the frame (maximum time between 2 characters = 1.5 characters). The main background tasks enabled in the measurement mode are as follows. measurement management: the values of the pressure and the temperature are calculated as a function of the acquisition values and the calibration parameters (thermal compensation, linearity, scaling, etc.). - Frames management received frames are analyzed. There is no action if the frame is intended for another sensor or processing the command in the opposite case, with in this case loading the response buffer to the request of the master. When the command is processed and the buffer loaded, a flag is set to initiate the transmission of characters under IT UART. - Monitoring of the functioning of the transmitter: this function is ensured thanks to mechanisms of validity of the accesses in memories for the program and the data.
Des tâches secondaires comportent par exemple des procédures annexes auxquelles le programme principal fait occasionnellement appel pour réaliser des fonctions particulières et exceptionnelles, telles que : -une fonction qui permet de programmer ou de charger ou de télécharger une nouvelle version du logiciel sans ouvrir physiquement le produit. Cette fonction permet de recevoir la nouvelle version du programme via la liaison série RS485. A cet effet une fonction spécifique du protocole est réservée, et assure l'implantation en mémoire "FLASH". Éventuellement, cette fonction permet de mettre en oeuvre une autre version du traitement des données si on change de type de défaut à caractériser. Secondary tasks include, for example, ancillary procedures that the main program occasionally uses to perform particular and exceptional functions, such as: a function that makes it possible to program or load or download a new version of the software without physically opening the product . This function is used to receive the new version of the program via the RS485 serial link. For this purpose a specific function of the protocol is reserved, and ensures the implementation in memory "FLASH". Possibly, this function makes it possible to implement another version of the data processing if one changes the type of fault to be characterized.
La calibration, qui est une fonction spécifique auquel le programme principal fait appel uniquement lors de la phase de calibrage du transmetteur, en production ou lors des étalonnages ultérieurs. Le transmetteur est complètement assemblé avant son calibrage, qui est réalisé via la liaison série RS485 et une commande spécifique du protocole réservée. Cette fonction inclue l'enregistrement des données de traçabilité et d'identification, données qui sont stockées dans une mémoire (par exemple de type EEPROM) du transmetteur. Calibration, which is a specific function that the main program uses only during the calibrator phase of the transmitter, in production or during subsequent calibrations. The transmitter is fully assembled prior to calibration, which is performed via the RS485 serial link and a specific control of the reserved protocol. This function includes the recording of the traceability and identification data, which data are stored in a memory (for example of the EEPROM type) of the transmitter.
Les paramètres d'offset et de gain peuvent être préalablement ajustés, la calibration sur site se limitant alors à une comparaison avec un étalon. Les données des capteurs 10 sont transmises à l'unité de calcul 12. Pour ce faire, un protocole de dialogue entre ces différents éléments a été élaboré. Ces éléments sont en relation maître-esclave : les capteurs (esclaves) ne peuvent émettre que si ils y ont été invités par l'unité 12 (le maître). Chaque échange de données est initié par celle-ci. Quand elle interroge un capteur, celui-ci dispose d'une durée maximale (par exemple 1 ms ou même 500 ps), pour traiter la commande et répondre ; un message transmis hors de cette fenêtre temporelle est considéré comme invalide. De même après l'exécution d'une commande, ou après réception d'une trame dont il n'est pas destinataire, le transmetteur 10 dispose d'une durée temps maximum, par exemple 500 ps, afin de se remettre en écoute de l'unité 12. La liaison physique est assurée par une interface 136 RS485 qui transmet un signal différentiel en semi-duplex (les différents équipements accèdent successivement au bus 14 (figure 1). Cette liaison utilise une paire torsadée pour la transmission des données, et une paire pour l'alimentation (24 Vdc nominal). The offset and gain parameters can be adjusted beforehand, the calibration on site then being limited to a comparison with a standard. The data of the sensors 10 are transmitted to the calculation unit 12. To do this, a dialogue protocol between these different elements has been developed. These elements are in master-slave relationship: the sensors (slaves) can only transmit if they have been invited by the unit 12 (the master). Each exchange of data is initiated by it. When it interrogates a sensor, it has a maximum duration (for example 1 ms or even 500 ps), to process the command and respond; a message sent out of this time window is considered invalid. Likewise after the execution of a command, or after receiving a frame of which it is not addressed, the transmitter 10 has a maximum duration of time, for example 500 ps, in order to get back into tune. The physical link is provided by an interface RS485 which transmits a differential signal in half duplex (the different devices successively access bus 14 (FIG. 1) This link uses a twisted pair for the transmission of the data, and one pair for the power supply (24 Vdc nominal).
Le format des données transmises sur le bus est le suivant : - 1 bit Start, - 8 bits de données (bit de poids faible en premier), - 1 bit Stop. Si la vitesse de transmission est de 115200 Baud, la durée de transmission d'un caractère est donc de l'ordre de 100 ps. Lors de la transmission d'une trame, les caractères sont transmis successivement, sans interruption. Le protocole de transmission peut spécifier que la durée maximale entre 2 caractères est inférieure à 1,5 caractères, donc inférieure à 150 ps. Une interruption de la transmission des caractères, pendant une durée supérieure à 3 caractères, (donc supérieur à 300 ps) est interprétée comme une fin de trame. Le format d'une trame émise par le maître est la suivante : Adresse station Code Fonction Données (optionnel) _1 CRC16 H 1 CRC16 L L'adresse station est celle du capteur concerné. Une adresse, par exemple 250, peut être réservée aux commandes "BROADCAST", c'est-à-dire aux commandes adressées à tous les capteurs 10 simultanément. Ces commandes ne nécessitent pas de réponse de la part des capteurs. Les autres adresses, par exemple 1 à 249, peuvent être utilisées pour les transmetteurs présents sur le bus 14. Le code fonction détermine la commande à exécuter par la station (esclave). Le code fonction est par exemple codé sur 7 bits, le huitième bit (MSB) étant toujours égal à 0. The format of the data transmitted on the bus is as follows: - 1 Start bit, - 8 data bits (least significant bit first), - 1 Stop bit. If the transmission speed is 115200 baud, the transmission time of a character is therefore of the order of 100 ps. When transmitting a frame, the characters are transmitted successively, without interruption. The transmission protocol can specify that the maximum duration between 2 characters is less than 1.5 characters, so less than 150 ps. An interruption of the transmission of characters, for a duration greater than 3 characters, (thus greater than 300 ps) is interpreted as a frame end. The format of a frame transmitted by the master is as follows: Station address Code Function Data (optional) _1 CRC16 H 1 CRC16 L The station address is that of the relevant sensor. An address, for example 250, can be reserved for "BROADCAST" commands, that is to say commands addressed to all the sensors 10 simultaneously. These commands do not require any response from the sensors. The other addresses, for example 1 to 249, can be used for the transmitters present on the bus 14. The function code determines the command to be executed by the station (slave). The function code is for example coded on 7 bits, the eighth bit (MSB) being always equal to 0.
Les paramètres ou données sont les informations permettant l'exécution de la fonction. Les 2 octets CRC16 constituent une clef de contrôle de l'ensemble de la trame et permettent de garantir l'intégrité des données reçues. Le calcul du CRC16 fait l'objet d'un standard décrit dans la norme Modbus (modbus.org). Une réponse émise par un transmetteur répond à un format spécifique : Adresse station X ou Code Fonction n Data (optionnel) _1 CRC16 H 1 CRC16 L En tête de sa réponse, le transmetteur retourne sa propre adresse pour confirmer que c'est bien lui qui a exécuté la fonction. Si le transmetteur a correctement exécuté la fonction, il retourne le code fonction identique à celui émis par le maître. Si une erreur quelconque est survenue, il retourne le code fonction en forçant le huitième bit (MSB) à 1. Dans ce cas, la donnée qui suit est un code d'erreur exceptionnelle. The parameters or data are the information allowing the execution of the function. The 2 bytes CRC16 constitute a key of control of the whole frame and make it possible to guarantee the integrity of the received data. The calculation of CRC16 is subject to a standard described in the Modbus standard (modbus.org). A response sent by a transmitter responds to a specific format: Station address X or Code Function n Data (optional) _1 CRC16 H 1 CRC16 L At the top of its response, the transmitter returns its own address to confirm that it is he who performed the function. If the transmitter has correctly executed the function, it returns the same function code as that sent by the master. If any error has occurred, it returns the function code by forcing the eighth bit (MSB) to 1. In this case, the following data is an exceptional error code.
Les données Data sont présentes si la fonction exige un retour d'informations. Data data is present if the function requires feedback.
Pour les octets CRC16, on se reportera aux explications ci-dessus. En général, la longueur d'une réponse émise par une station comprend entre 5 et 10 caractères. For the bytes CRC16, one will refer to the explanations above. In general, the length of a reply sent by a station comprises between 5 and 10 characters.
Enfin, des erreurs exceptionnelles peuvent être programmées, telles que des erreurs de transmission. Chaque transmetteur peut mettre en oeuvre les fonctions suivantes . - Lecture des paramètres de calibrage et spécifications techniques. - Ecriture des paramètres de calibrage et spécifications techniques. - Initialisation des appareils ; identification des appareils donnée en retour. - Programmation de l'adresse de bus. -Lecture du numéro de série. - Lecture des valeurs de pression et de température réelles au format virgule flottante. - Lecture des valeurs de pression et de température réelles au format entier. Pour chacune de ces fonctions, est définie . - une requête du maître, selon un format prédéfini, par exemple celui indiqué ci-dessus, - une réponse du transmetteur, selon un format prédéfini, par exemple celui indiqué ci-dessus, - une ou des erreurs exceptionnelles Une fonction de lecture des valeurs mesurées en " cascade ", également appelée " BUS rapide ", peut être implémentée. Elle consiste à obtenir successivement la réponse de plusieurs transmetteurs suite à une seule requête du maître, elle est spécifique et contraire au principe du protocole Modbus , mais permet d'améliorer l'efficacité d'un procédé selon l'invention. Si plusieurs appareils sont connectés au bus, seul le premier est interrogé par le maître; les autres répondent chacun à leur tour, à condition que les adresses soient en ordre croissant et consécutive. Finally, exceptional errors can be programmed, such as transmission errors. Each transmitter can implement the following functions. - Reading of the calibration parameters and technical specifications. - Writing of the calibration parameters and technical specifications. - Initialization of the devices; device identification given back. - Programming the bus address. -Reading the serial number. - Reading of real pressure and temperature values in floating point format. - Reading actual pressure and temperature values in whole format. For each of these functions, is defined. a request from the master, according to a predefined format, for example that indicated above, a response from the transmitter, according to a predefined format, for example that indicated above, one or more exceptional errors A function for reading the values measured in "cascade", also called "fast BUS", can be implemented. It consists in successively obtaining the response of several transmitters following a single request from the master, it is specific and contrary to the principle of the Modbus protocol, but makes it possible to improve the efficiency of a method according to the invention. If several devices are connected to the bus, only the first is interrogated by the master; the others answer each in turn, provided that the addresses are in ascending and consecutive order.
Sinon, l'unité d'acquisitions interroge les capteurs un par un. Chaque valeur de pression mesurée, par exemple chaque milliseconde, est stockée dans une pile tournante de 512 valeur. Otherwise, the acquisition unit polls the sensors one by one. Each pressure value measured, for example every millisecond, is stored in a 512 value revolving stack.
Cette valeur est exprimée en millibar. 2 octets sont utilisés par valeur, soit une pile de 1024 octets. Cette pile peut être stockée dans une mémoire RAM du DSP, utilisant la moitié de la RAM. Les 1024 octets restants sont suffisants pour les besoins de l'application. L'application possède un algorithme de détection d'événement pression, basé sur un seuil de AP/AT (configurable). Le calcul se fait à intervalles réguliers, par exemple chaque msec, par calcul de l'élévation de pression sur un certain intervalle de temps, par exemple un intervalle de 10 msec. En cas de dépassement de seuil, une confirmation, d'après la pente obtenue par régression linéaire, peut être effectuée sur, par exemple, 10 valeurs. This value is expressed in millibar. 2 bytes are used per value, a stack of 1024 bytes. This stack can be stored in a RAM of the DSP, using half of the RAM. The remaining 1024 bytes are sufficient for the purposes of the application. The application has a pressure event detection algorithm, based on a threshold of AP / AT (configurable). The calculation is done at regular intervals, for example each msec, by calculating the pressure rise over a certain time interval, for example an interval of 10 msec. If the threshold is exceeded, a confirmation based on the slope obtained by linear regression can be performed on, for example, 10 values.
En outre, en cas de dépassement, la pile est figée avec une certaine valeur prise comme valeur d'origine de l'enregistrement, par exemple la valeur N-20. Les valeurs suivantes (par exemple: 512 valeurs) sont enregistrées et gardées à disposition du maître pendant, par exemple, une minute. Le trigger déclenche un compteur de millisecondes permettant le marquage temporel de l'événement, lors de la lecture par le maître. In addition, if exceeded, the stack is frozen with a certain value taken as the original value of the record, for example the value N-20. The following values (for example: 512 values) are saved and kept available to the master for, for example, one minute. The trigger triggers a millisecond counter for time marking of the event, when read by the master.
En cas d'événement, lors de la réponse (quelle que soit la question, sur la pression ou la température), un code spécifique est retourné au maître. Ce dernier ayant été informé d'un événement, un code fonction permet de réaliser le chargement ( Dump ) de la pile de ces valeurs ainsi que du compteur de temps. Le maître retourne un accusé de réception , ou réitère sa demande. Dés la réception de cet accusé de réception, ou au plus tard à l'issue d'un délai prédéfini, par exemple 64 secondes, le fonctionnement de la pile tournante est ré-initialisé, et le fonctionnement du compteur est arrêté. De préférence, le temps de réponse d'un capteur est inférieur à 1,5 msec. Ceci permet d'assurer une durée d'un cycle de Question/Réponse (Q/R), lors d'un échange de données ou d'informations avec l'unité 12, inférieure à 2,5 msec. De préférence encore, la durée entre la fin d'une question du maître et le début de la réponse du capteur est de moins de 500 microsecondes. In the case of an event, during the response (whatever the question, pressure or temperature), a specific code is returned to the master. The latter having been informed of an event, a function code makes it possible to load (Dump) the stack of these values as well as the time counter. The master returns an acknowledgment of receipt, or reiterates his request. On receipt of this acknowledgment, or at the latest after a predefined period, for example 64 seconds, the operation of the rotating battery is re-initialized, and the operation of the counter is stopped. Preferably, the response time of a sensor is less than 1.5 msec. This makes it possible to ensure a duration of a Question / Answer (Q / R) cycle, during an exchange of data or information with the unit 12, less than 2.5 msec. More preferably, the time between the end of a master's question and the beginning of the sensor's response is less than 500 microseconds.
Le temps d'initialisation du capteur est de préférence inférieur à 10 msec, et préférablement inférieur à 3 cycles complets de Q/R en pression, soit au maximum 7 msec. Dans un exemple de réalisation, les dimensions de la carte électronique sont 1=16 (+ 0,1) mm, L = 30 + 10 mm. L'utilisation de composants CMS de dernière génération permet d'assurer la miniaturisation et la tenue face aux perturbations électromagnétiques. Les résistances et condensateurs CMS n'étant pas soumis à des impératifs de puissance ou tenue en tension, sont en boîtier 0402 (qui est un boîtier miniature, préférable sauf en cas d'échauffement du composant). Des exemples non limitatifs de détails de réalisation sont les suivants. The initialization time of the sensor is preferably less than 10 msec, and preferably less than 3 complete cycles of Q / R under pressure, ie at most 7 msec. In an exemplary embodiment, the dimensions of the electronic card are 1 = 16 (+ 0.1) mm, L = 30 + 10 mm. The use of the latest generation of SMD components ensures miniaturization and resistance to electromagnetic interference. The SMD resistors and capacitors are not subject to power requirements or voltage withstand, are in 0402 housing (which is a miniature housing, preferable except in case of heating of the component). Non-limiting examples of embodiment details are as follows.
Les amplificateurs opérationnels destinés au conditionnement des signaux issus des capteurs de pression ou température sont en boîtier MSOP8. Le circuit imprimé est de technologie 4 couches classe-5B ou classe-6B. Les 2 couches centrales seront réservées principalement à la mise à la masse du microcontrôleur et à la tension d'alimentation positive du microcontrôleur (par exemple +5 Volt). La matière est du FR4 avec une épaisseur de environ 1,6mm. The operational amplifiers for the conditioning of the signals coming from the pressure or temperature sensors are in an MSOP8 package. The printed circuit is of 4-layer class-5B or class-6B technology. The 2 central layers will be reserved mainly for the grounding of the microcontroller and the positive supply voltage of the microcontroller (for example +5 Volt). The material is FR4 with a thickness of about 1.6mm.
L'épaisseur des conducteurs (cuivre) est standard : +/-35 microns, les vernis de protection des conducteurs sont en LPI - 2 x vert. Etant donné le niveau de miniaturisation extrême, il n'y a pas de sérigraphie pour le repérage des composants, celle-ci présente plus d'inconvénients pour la bonne soudure des composants que de réel intérêt pour la mise au point ou le test des cartes. La largeur minimum des conducteurs (pistes) est de 0.2mm, et le diamètre des trous est de 0.35mm 5 minimum. The thickness of the conductors (copper) is standard: +/- 35 microns, the protective coatings of drivers are in LPI - 2 x green. Given the extreme level of miniaturization, there is no silkscreen for the identification of components, it has more disadvantages for the good welding of components that real interest in the development or testing of cards . The minimum width of the conductors (tracks) is 0.2mm, and the hole diameter is 0.35mm 5 minimum.
Les figures 8A et 8B représentent une application de l'invention, avec un capteur pression - optique combiné, respectivement à une enveloppe 10 métallique 2 d'un GIL et d'un GIS. Sur ses figures, de même d'ailleurs que sur la figure 8C, décrite ci-dessous, on retrouve les références qui ont déjà été décrites ci-dessus, dans l'introduction à la présente demande, en liaison avec la figure 10. 15 Les capteurs de pression sont désignés sur les 3 figures 8A - 8C par les lettres MP et les capteurs de lumière par les lettres DL. Les références S1, S2, S3,.... désignent chacune soit un capteur de type intégré, par exemple 20 tel que celui de la figure 4A (c'est le cas sur les figures 8A et 8B), soit un capteur de pression, associé à un capteur de rayonnement mais non intégré avec celui-ci, par exemple tel que celui de la figure 4B (c'est le cas sur la figure 8C). 25 On voit sur les deux figures 8A et 8B que les capteurs sont reliés de manière simple à l'unité d'acquisition 12, par un bus 14 d'alimentation et de communication numérique. Ce dernier peut être constitué d'une première paire de fils dédiés à l'alimentation, 30 et d'une seconde paire dédiée à la communication numérique. Dans les deux cas, un seul câble de bus est mis en oeuvre et on ne constate pas d'affaiblissement de signal lié à la distance. En outre, la structure du capteur de la figure 4A permet, comme déjà expliqué ci-dessus, de réaliser un test in situ, avec des moyens eux-mêmes intégrés dans le capteur. Un traitement des données peut en outre être réalisé dans le capteur lui-même, à l'aide des moyens 130. Un tel dispositif permet de renforcer le diagnostic de défaut d'un arc. Dans les deux cas, chaque capteur S1, S2, S3....est un capteur combiné, par exemple du type de celui décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4A. En outre, chaque capteur combiné est relié à des moyens de traitement et de communication du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 7. Ces moyens vont permettre de communiquer et de mettre en oeuvre un protocole de communication (décrit plus loin) avec l'unité d'acquisition 12. La figure 8C représente une application de l'invention, avec capteur pression - optique non combiné, par exemple du type de celui décrit ci-dessus en liaison avec la figure 4B, à une enveloppe métallique 2 d'un GIS. La liaison avec l'unité d'acquisition 12 est cette fois plus complexe, elle met en oeuvre, d'une part, un bus 14 d'alimentation et de communication numérique avec les capteurs de pression, et, d'autre part, un ensemble 100 de fibres optiques qui vont permettre de transmettre les données de mesures optiques à la même unité d'acquisition 12. Le bus 14 peut être constitué d'une première paire de fils dédiés à l'alimentation, et d'une seconde paire dédiée à la communication numérique. A chacun des compartiments Cl, C2, C3,....de l'enveloppe métallique est associé un couple constitué d'un capteur de pression MP et d'une fibre optique ou de moyens optiques DL permettant de détecter la présence d'un rayonnement émis dans le compartiment correspondant. Cette fois, ce sont les moyens capteurs de pression qui vont être associés à des moyens de traitement et de communication du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 7. Ces moyens vont permettre de communiquer et de mettre en oeuvre un protocole de communication (décrit plus loin) avec l'unité d'acquisition 12. La configuration décrite en liaison avec la figure 8C est moins avantageuse que celle des figures 8A et 8B, mais elle rentre néanmoins dans le cadre de l'invention. FIGS. 8A and 8B show an application of the invention, with a combined pressure-optical sensor, respectively to a metal casing 2 of a GIL and a GIS. In its figures, as well as in Figure 8C, described below, there are references which have already been described above, in the introduction to the present application, in conjunction with Figure 10. 15 The pressure sensors are designated in FIGS. 8A-8C by the letters MP and the light sensors by the letters DL. The references S1, S2, S3,... Each denote either an integrated type sensor, for example 20 such as that of FIG. 4A (this is the case in FIGS. 8A and 8B), or a pressure sensor. , associated with a radiation sensor but not integrated with it, for example such as that of Figure 4B (this is the case in Figure 8C). It can be seen from both FIGS. 8A and 8B that the sensors are connected in a simple manner to the acquisition unit 12 by a digital supply and communication bus 14. The latter may consist of a first pair of wires dedicated to power, and a second pair dedicated to digital communication. In both cases, only one bus cable is implemented and there is no signal loss related to the distance. In addition, the structure of the sensor of FIG. 4A makes it possible, as already explained above, to carry out an in situ test, with means that are themselves integrated in the sensor. A data processing can furthermore be carried out in the sensor itself, using means 130. Such a device makes it possible to reinforce the fault diagnosis of an arc. In both cases, each sensor S1, S2, S3 .... is a combined sensor, for example of the type described above in connection with FIG. 4A. In addition, each combined sensor is connected to processing and communication means of the type described above in connection with FIG. 7. These means will make it possible to communicate and implement a communication protocol (described below) with the acquisition unit 12. FIG. 8C represents an application of the invention, with a non-combined pressure-optical sensor, for example of the type described above in connection with FIG. 4B, with a metallic envelope 2 of a GIS. The connection with the acquisition unit 12 is this time more complex, it implements, on the one hand, a bus 14 for supply and digital communication with the pressure sensors, and, on the other hand, a 100 set of optical fibers that will allow to transmit the optical measurement data to the same acquisition unit 12. The bus 14 may consist of a first pair of son dedicated to the power supply, and a second dedicated pair to digital communication. To each of the compartments C1, C2, C3, .... of the metal casing is associated a pair consisting of a pressure sensor MP and an optical fiber or optical means DL for detecting the presence of a radiation emitted in the corresponding compartment. This time, it is the pressure sensor means that will be associated with processing and communication means of the type described above in connection with FIG. 7. These means will make it possible to communicate and implement a communication protocol. (described later) with the acquisition unit 12. The configuration described in connection with Figure 8C is less advantageous than that of Figures 8A and 8B, but it is nevertheless within the scope of the invention.
Les figures 9A-9C représentent les évolutions de signaux de pression en fonction du temps dans le cadre de mesures réalisées avec un dispositif selon l'invention. Dans les 3 cas, un événement se produit dans l'enveloppe 2 d'un dispositif à haute tension, pendant une durée Tarc. Des variations de pression sont observées pendant cet intervalle de temps, et la question se pose de savoir si ces variations de pression permettent de caractériser effectivement la présence, ou non, d'un arc électrique. Les données de pression sont obtenues, dans les trois cas, selon l'un des algorithmes qui ont été décrits ci-dessus en liaison avec les figures 1 à 3. Le premier cas (figure 9A) et celui d'un compartiment de petit volume, où d'un défaut important, qui libère beaucoup d'énergie. Dans ce cas, l'amplitude AP, c'est-à-dire à l'écart entre la pression après défaut et la pression avant défaut est significatif, c'est-à-dire supérieure à l'erreur de mesure du capteur de pression. FIGS. 9A-9C show the evolutions of pressure signals as a function of time in the context of measurements made with a device according to the invention. In all 3 cases, an event occurs in the envelope 2 of a high-voltage device for a duration Tarc. Pressure variations are observed during this time interval, and the question arises whether these pressure variations effectively characterize the presence or absence of an electric arc. The pressure data are obtained, in all three cases, according to one of the algorithms which have been described above in connection with FIGS. 1 to 3. The first case (FIG. 9A) and that of a small volume compartment , where of a major defect, which releases a lot of energy. In this case, the amplitude AP, that is to say the difference between the pressure after defect and the pressure before defect is significant, that is to say greater than the measurement error of the sensor. pressure.
Le deuxième cas (figure 9B) et celui d'un compartiment de grand volume, ou d'un petit défaut, qui libère peu d'énergie. Dans ce cas, il est préférable d'identifier la fréquence des variations de pression. Si cette fréquence est élevée, et si les oscillations se produisent sur une durée suffisante, un défaut peut être caractérisé. Le troisième cas (figure 9C) et celui d'un compartiment de grand volume, ou d'un petit défaut, avec un capteur localisé de manière relativement proche du défaut. Dans ce cas, il est préférable d'identifier l'amplitude crête à crête AcP ; une amplitude crête à crête élevée et répétée confirme la présence d'un arc. Les figures 11A - 11C représentent des mesures, du type de celle schématisée en figure 9A, pour un arc à 990 A (d'une durée de 210 ms), effectuées avec un capteur enregistreur auto déclenché de chez Bourdon. Des valeurs de pression peuvent être identifiées pour chaque milliseconde. Sur ces 3 graphiques, l'axe des abscisses est en ms et l'axe des ordonnées en mbar. The second case (Figure 9B) and that of a large volume compartment, or a small defect, which releases little energy. In this case, it is preferable to identify the frequency of the pressure variations. If this frequency is high, and if the oscillations occur over a sufficient period of time, a fault can be characterized. The third case (Figure 9C) and that of a large volume compartment, or a small defect, with a sensor located relatively close to the defect. In this case, it is preferable to identify the peak-to-peak amplitude AcP; a high peak to peak peak amplitude confirms the presence of an arc. FIGS. 11A-11C represent measurements, of the type shown schematically in FIG. 9A, for a 990 A arc (duration of 210 ms), performed with a self-triggered recording sensor from Bourdon. Pressure values can be identified for every millisecond. On these 3 graphs, the abscissa axis is in ms and the ordinate axis in mbar.
Le capteur est situé au droit de l'arc pour la figure 11A et à 3,45 m de l'arc pour la figure 11B. Pour la figure 11C deux courbes sont représentées, l'une (courbe I) avec le capteur situé au droit de l'arc et l'autre (courbe II) avec le capteur situé à 3,45 m de l'arc. Le AP mesuré est de 24,5 mbar. Le gaz isolant est du SF6 dans les 3 cas. Le signal lumineux peut être pris en compte de diverses manières sur ces exemples de courbes, et d'une manière générale sur toute représentation d'un évènement détecté par l'invention. Ainsi, dans le cas de la figure 1, le signal lumineux peut être représenté sous forme tout ou rien comme un créneau de durée égale au temps d'arc Tarc, avec un état haut en présence de lumière, et positionné en avance sur l'onde de pression avec un départ à un instant T0. Il peut y avoir chevauchement entre ce créneau et la perturbation de pression. Le créneau peut aussi être subdivisé en plusieurs parties, l'énergie lumineuse n'étant pas constante, et dépendant par exemple des pulsations à 100 Hz (impulsion positive + impulsion négative, à 50Hz) en cas de court circuit (moins de lumière au passage par zéro de la tension). D'autre part l'énergie lumineuse de l'arc peut être obscurcie par les nuages formés par des produits de décomposition du gaz, par exemple du SF6, lors de l'arc. Il est ainsi judicieux d'utiliser le front de la première impulsion (dont l'intensité lumineuse n'est pas altérée) comme trigger. The sensor is located at right of the arc for Figure 11A and at 3.45 m from the arc for Figure 11B. For FIG. 11C, two curves are represented, one (curve I) with the sensor located at the right of the arc and the other (curve II) with the sensor located at 3.45 m from the arc. The measured AP is 24.5 mbar. The insulating gas is SF6 in all 3 cases. The light signal can be taken into account in various ways on these examples of curves, and in general on any representation of an event detected by the invention. Thus, in the case of FIG. 1, the light signal can be represented in all or nothing form as a slot of duration equal to the arcing time Tarc, with a high state in the presence of light, and positioned in advance on the pressure wave with a start at a time T0. There may be overlap between this niche and the pressure disruption. The slot can also be subdivided into several parts, the light energy is not constant, and depends, for example pulses at 100 Hz (positive pulse + negative pulse, at 50Hz) in case of short circuit (less light in passing by zero of the voltage). On the other hand, the light energy of the arc can be obscured by clouds formed by decomposition products of the gas, for example SF6, during the arc. It is therefore wise to use the front of the first pulse (whose light intensity is not impaired) as a trigger.
Toutefois il est aussi possible de mesurer la quantité de lumière reçue. Dans ce cas le créneau se trouve transformé en courbe (le créneau est issu de la courbe sur laquelle un seuil de détection est appliqué). Avec les moyens de détection lumineuse, en particulier avec photo - détecteur, il est possible de mesurer la quantité de lumière reçue, qui, relevée sur le même temps de cycle que les mesures de pression, permet une superposition des courbes. Ceci n'empêche pas un fonctionnement en déclenché, grâce à un seuil de détection. Un exemple d'avantage lié à l'invention est le suivant. Lors de la manoeuvre de sectionneurs ou sectionneurs de terre d'un poste GIS, alors que le courant de charge a préalablement été coupé par le disjoncteur de la travée, des arcs électriques sont néanmoins générés entre les contacts. Il ne s'agit pas d'arcs de commutation comportant électriques Dans ce défaut, mais d'arcs de charges piégées, le une capacité, et les lignes des inductances et des capacités. détection basée sur la lumière générés par la matériel blindé se comme comme cas une uniquement va systèmes sont détecter un défaut, c'est pourquoi ces déconnectés durant les manoeuvres. C'est un problème car, statistiquement, les arcs de défaut surviennent pour une bonne part lors des manoeuvres, justement sur rupture d'une pièce métallique par exemple. Dans ce cas de figure, l'invention permet de maintenir la détection d'arc fonctionnelle, le diagnostic arc détecté n'étant confirmé que si une montée en pression anormale est détecté. However it is also possible to measure the amount of light received. In this case the slot is transformed into a curve (the slot is from the curve on which a threshold of detection is applied). With the light detection means, in particular with photodetector, it is possible to measure the amount of light received, which, measured over the same cycle time as the pressure measurements, allows a superposition of the curves. This does not prevent a triggered operation, thanks to a detection threshold. An example of advantage related to the invention is as follows. When operating the disconnectors or earthing switches of a GIS station, while the charging current has previously been cut by the circuit breaker of the bay, arcs are nevertheless generated between the contacts. It is not about switching arcs having electrical In this defect, but of trapped charge arcs, the one capacitance, and the lines of the inductances and capacitances. Detection based on light generated by the shielded hardware is like a case where only systems will detect a fault, which is why these disconnected during maneuvers. This is a problem because, statistically, fault arcs occur for a good part during maneuvers, precisely on breaking a metal part for example. In this case, the invention makes it possible to maintain the functional arc detection, the detected arc diagnosis being confirmed only if a rise in abnormal pressure is detected.
Un autre avantage est une localisation plus précise du défaut. Les capteurs de pression sont installées d'office dans le matériel pour effectuer la surveillance du gaz et sont au minimum un par compartiment à surveiller. Les systèmes optiques de l'art antérieur sont des équipements ajoutés aux équipements standards. Ils ne peuvent être installés qu'en nombre limité sur des piquages disponibles et uniquement sur certaines enveloppes. Un capteur optique utilisé selon les techniques connues peut donc couvrir une zone comportant plusieurs compartiments. De ce fait, la localisation est bien moins précise qu'avec un dispositif et un procédé selon l'invention (sans parler de l'aspect coût déjà abordé).15 Another advantage is a more precise location of the defect. The pressure sensors are installed automatically in the equipment to perform the gas monitoring and are at least one per compartment to monitor. The optical systems of the prior art are equipment added to standard equipment. They can only be installed in limited numbers on available connections and only on certain envelopes. An optical sensor used according to known techniques can therefore cover an area comprising several compartments. As a result, the location is much less precise than with a device and a method according to the invention (not to mention the cost aspect already discussed).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20091231 |