FR2936319A1 - Detection directionnelle d'un defaut a la terre par correlation lineaire - Google Patents

Abstract

Selon l'invention, le procédé et le dispositif de détection directionnelle d'un défaut à la terre dans un réseau multiphasé sont basés sur la dispersion des facteurs de corrélation linéaire (r , r , r ) entre les courants de phase (I , I , I ) et le courant homopolaire (I ). L'utilisation des moyenne (µ) et écart-type (σ) de ce coefficient de corrélation (r) permet de déterminer si le défaut (10) est en amont ou en aval de la mesure des capteurs (12A, 12B, 12C) courants de phase (I , I , I ) sans utiliser de mesure de tension.

Description

DETECTION DIRECTIONNELLE D'UN DEFAUT A LA TERRE PAR CORRELATION LINEAIRE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la détection directionnelle d'un défaut à la terre sans mesure de tension de la ligne. En particulier, l'invention est relative à un procédé de détection d'un défaut à la terre dans un réseau permettant en outre de déterminer si le défaut à la terre est localisé en amont ou en aval du point de détection. Le procédé selon l'invention repose sur les seuls signaux représentatifs des courants de chaque phase du réseau, dont le traitement résulte en paramètres permettant la localisation directionnelle.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de détection apte à mettre en oeuvre le procédé précédent. En particulier, le dispositif de détection directionnelle de défaut à la terre comprend des moyens permettant de calculer des paramètres à partir des signaux de courant de chaque phase, l'interprétation desdits paramètres donnant la localisation relative du défaut sans utiliser de valeurs représentatives de la tension entre phases, ni de valeurs représentatives des tensions simples.

L'invention concerne enfin un dispositif de signalisation de défaut et un relai de déclenchement comprenant des capteurs de courant associés à chaque phase du réseau et fournissant au dispositif de détection précédent les signaux permettant la signalisation, par exemple par voyant, ou le déclenchement d'un dispositif de coupure du réseau.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les dispositifs de détection de défaut à la terre sont notamment utilisés dans les réseaux de distribution électrique triphasés moyenne tension. La figure 1 représente ainsi un schéma d'un réseau 1 de distribution électrique qui comporte un translbrmateur 2 triphasé dont le secondaire est connecté à une ligne principale 3 de distribution ; le secondaire comporte par ailleurs un conducteur commun de neutre 4 généralement connecté à la terre par une impédance. La ligne principale 3 alimente des lignes de départ 5, 5', 5". dont certaines peuvent comporter en tête un disjoncteur ou autre dispositif de coupure 6 les protégeant. Les lignes de départ 5', ou des tronçons de ligne 5, peuvent comprendre un dispositif 7 de détection de défaut à la terre. Le dispositif 7 peut servir d'indicateur de passage de défaut, allumant par exemple un voyant lumineux 8 ; un dispositif 7- peut par ailleurs être associé ou intégré à un relai de protection 9 apte à commander Louverture des contacts du disjoncteur 6.

Idéalement, le réseau l est équilibré, c'est-à-dire que le courant homopolaire Io qui y circule est nul ; par courant homopolaire Io, (ou zero sequence current selon la terminologie anglo-saxonne), on entend, à un éventuel facteur trois près, la sommation vectorielle des différents courants de phase, ou encore le courant correspondant à la résultante instantanée des courants de phase, parfois appelé courant résiduel, qui correspond éventuellement au courant de défaut à la terre ( gr)und default current selon la terminologie anglo-saxonne) ou au courant de fuite. Si une des phases est accidentellement mise à la terre, cet équilibre disparaît en ava:. du défaut 10 : la détection d'un défaut peut ainsi consister, tel qu'illustré en figure 2A, en la mesure du courant homopolaire Io, par exemple par un tore 11 entourant la ligne 5, et la comparaison du signal représentatif dudit courant Io avec un seuil Sd, le dépassement du seuil étant compris comme la détection D d'un défaut 10. Alternativement, le courant de défaut à la terre Io peut être obtenu par sommation des signaux de courant de chaque phase, un capteur de courant 12 étant alors localisé sur chaque conducteur de la ligne 5 (voir figures 2B et 2C).

Cependant, et en particulier si les ligies de départ 5 sont des câbles enterrés, de fortes valeurs de capacité peuvent apparaître entre les conducteurs de ligne 5A, 5B, 5c et la terre.

Ainsi, en cas de présence d'un défaut 10 à la terre sur une ligne 5, des capacités 13 sont à l'origine de la circulation d'importants courants homopolaires Io sur les autres lignes de départ 5', 5" (qui ne présentent pas de défaut à la terre), ou en aval du défaut 10. Ces (relativement) forts courants de défaut Io peuvent être à l'origine de fausses détections par les dispositifs de détection 7 présents sur les lignes voisines 5' non défaillantes.

Il importe donc de distinguer un défaut 10 localisé en aval d-a dispositif de détection 7;, d'un défaut 10 en amont du dispositif 7;+- qui peut détecter de fait une défaillance d'un départ voisin par liaison capacitive ; cette différenciation n'est pas réalisable par le dispositif schématisé en figure 2A, surtout dans le cas d'un réseau 1 à neutre compensé (c'est-à-dire que le neutre 4 est mis à la terre par une bobine de compensation) qui génère un courant résiduel Io de valeur insuffisante, en particulier dans le cas de câbles 5 enterrés.

Pour de telles détections directionnelles de défaut, les dispositifs de détection 7, tel qu'illustré plus précisément en figure 2B, se basent sur la mesure du courant mais aussi de la tension de la ligne 5. Le système de détection comprend ainsi des capteurs de courant 12A, 12B, 12C fournissant les signaux représentatifs des courants IA, IB, IC circulant dans chacune des phases de la ligne 5 et des capteurs de tension l 4A, 14B, 14C, se présentant notamment sous la forme de transformateurs de tension, qui fournissent des signaux représentatifs des tensions VA, VB, VC de chaque conducteur de phase. Le dispositif de détection 7 comprend des moyens 15 qui conditionnent les données desdits capteurs 12, 14 et un module de traitement 16 qui, sur la base des signaux représentatifs du courant homopolaire Io et de la tension homopolaire Vo ainsi obtenus, permet de détecter à la fois la présence D et la localisation relative L d'un défaut 10.

Cependant, les transformateurs de tension 14 sont à la fois volumineux et coûteux ; qui plus est, ils ne sont pas toujours forcément adaptés pour une installation sur des lignes 5 déjà existantes. Pour une mise en oeuvre économiquement viable, il est préférable que les dispositifs de détection de défaut 7 soient dénués de moyens de mesure 14 ou de traitement des tensions du réseau 1.

Ainsi, tel qu'illustré en figure 2C, ont été développés des dispositifs de défaut à la terre 17 dans lesquels la tension n'est pas utilisée. Par exemple, le document EP 1 475 874 présente un dispositif de détection directionnelle de défaut à la terre pour lequel le module de traitement 18 utilise, outre le signal représentatif du courant résiduel Io, le signal représentatif du courant inverse chacun des signaux étant comparé à un seuil afin de signaler un défaut de terre en aval des capteurs de courant 12. La détection d'un défaut amont nécessite cependant une deuxième unité de traitement, et le passage en composantes complexes alourdit encore le dispositif de détection 17.

Une autre approche a été développée dans le document EP 1 890 165 dans lequel le module de traitement 19 compare la forme du courant homopolaire Io aux courants de phases IA, IB, le pour déterminer si le défaut à la terre détecté est en aval ou non du dispositif de détection 17. Cette comparaison s'appuie cependant sur un réseau de neurones 19, système complexe dont la base d'apprentissage conditionne fortement le diagnostic de détection D et de direction L (une base d'apprentissage en inadéquation avec le réseau final 1 pourra conduire à des résultats de détection erronés). Qui plus est, la base d'apprentissage nécessite des coefficients (poids et facteurs de biais du réseau de neurones) figés, qui correspondent à un mode d'exploitation spécifique, comme le régime de neutre du réseau, le niveau de déclenchement du détecteur : toute modification de paramètres de réglage ou d'exploitation du dispositif de détection 17 peut alors nécessiter un nouvel apprentissage, complexe à réaliser, notamment par les équipes en charge de l'installation ou de la maintenance de tels équipements.

Il apparaît ainsi que les dispositifs de détection directionnelle de défaut à la terre 7, 17 existants ne sont pas optimisés pour une large mise en oeuvre en raison de leur complexité, que celle-ci soit due au nombre de capteurs 12, 14 à mettre en place ou au système 18, 19 de traitement des signaux.

EXPOSE DE L'INVENTION

Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des dispositifs et procédés de détection directionnelle de défaut à la terre existants. En particulier, le principe de directionnalité mis en oeuvre repose sur l'analyse de coefficients de corrélation entre le signal représentatif du courant homopolaire et les signaux représentatifs des courants de phase, sans utilisation des différentes tensions du réseau.

Sous un de ses aspects, l'invention est relative à un procédé de détection directionnelle de défaut à la terre dans un réseau multiphasé, de préférence triphasé, comprenant un premier stade de détection du défaut par comparaison d'un signal représentatif du courant homopolaire circulant le tronçon de ligne surveillé à un seuil de détection. Le signal représentatif du courant homopolaire peut être obtenu directement, ou par calcul à partir des signaux représentatifs des courants de chaque conducteur de phase dudit tronçon.

Si le premier stade détecte la présence d'un défaut à la terre dans ledit tronçon, le deuxième stade du procédé selon un mode de réalisation préféré de l'invention est déclenché. Le deuxième stade est basé sur le traitement des signaux représentatifs des courants de chaque phase dudit tronçon et du courant de défaut du même tronçon, ces signaux étant obtenus sur une durée prédéterminée suffisante, par exemple un nombre entier de demi-périodes du réseau. Avantageusement, les signaux représentatifs des courants de phase sont filtrés, notamment analogiquement, et/ou échantillonnés, de préférence à une fréquence permettant d'obtenir au moins une vingtaine de points sur la durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de 1 kHz pour un réseau à 50 Hz et une demi-période. Le signal représentatif du courant homopolaire peut être ici aussi obtenu directement, ou par calcul à partir des signaux représentatifs des courants de chaque conducteur de phase dudit tronçon, avant ou après filtrage et/ou échantillonnage.

Après l'acquisition des signaux représentatifs de différents courants, le deuxième stade du procédé se poursuit par un traitement desdits signaux pour permettre d'interpréter si le défaut détecté dans le premier stade se situe en amont ou en aval du point de mesure des courants de phase. Le traitement des signaux comprend, selon l'invention, le calcul des coefficients de corrélation linéaire normalisés entre le signal représentatif du courant homopolaire du tronçon et chacun des signaux représentatifs des courants de phase ; de préférence, la formule de Bravais-Pearson et/ou des coefficients non signés sont utilisés. La dispersion desdits coefficients est ensuite analysée, notamment par le calcul de leur moyenne et de leur écart-type.

Si la dispersion des coefficients de corrélation linéaire non signés est élevée, par exemple avec un écart-type supérieur à 0,3 et une moyenne supérieure 0,5, alors le défaut se situe en aval de l'appareil de détection. Inversement, pour une moindre dispersion, notamment une moyenne inférieure à 0,5 et un écart-type inférieur à 0,2, alors le défaut se situe en amont de l'appareil de détection.

De préférence, la dispersion des coefficients est réalisée par formulation d'une relation comparative. En particulier, si la différence entre l'écart-type multiplié par racine de trois et la différence entre la moyenne et un est positive, alors le défaut est en amont de la détection ; tout autre comparaison basée sur l'inégalité 3.6' > (1 - p)2 peut être utilisée.

Selon une autre option, la comparaison est réalisée graphiquement par rapport à une droite d'équation y =1ûx : suivant que le point de coordonnées moyenne et écart-type est positionné ou non dans le demi-plan contenant l'origine, le défaut est en amont ou en aval.

Selon un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, ledit procédé de détection directionnelle est associé à un actionnement d'un dispositif de coupure pour isoler le tronçon à partir du point en aval duquel un défaut a été détecté.

Sous un autre aspect, l'invention se rapporte à un dispositif de détection directionnelle d'un défaut à la terre d'une ligne dans un réseau multiphasé, de préférence triphasé, adapté pour le procédé précédent. Le dispositif de détection directionnelle selon l'invention peut être associé à des capteurs de courant de chacune des phases de la ligne, par exemple des tores de détection, qui lui fournissent les signaux représentatifs desdits courants. Le dispositif de détection directionnelle peut en outre faire partie d'un indicateur de passage de défaut, par exemple par activation de moyens d'alerte de type voyant si un défaut aval aux capteurs est détecté. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif de détection directionnelle selon l'invention est associé à un relai de protection de la ligne, les moyens d'alerte provoquant l'actionnement d'un dispositif de coupure de la ligne permettant d'isoler le tronçon sur lequel un défaut a été détecté.

En particulier, le dispositif de détection directionnelle d'un défaut à la terre selon l'invention comprend des premiers moyens pour recevoir des signaux représentatifs de courants de chaque phase de la ligne à surveiller ainsi que des deuxièmes moyens pour recevoir un signal représentatif du courant homopolaire de ladite ligne, ces deuxièmes moyens comprenant de préférence des moyens permettant de déduire des signaux représentatifs des courants de phase, notamment par sommation, ledit signal représentatif du courant homopolaire. Avantageusement, les premiers moyens de réception des signaux représentatifs des courants de phase sont associés à des moyens de filtrage desdits signaux, par exemple un filtre analogique ; de préférence, les premiers moyens comprennent des moyens d'échantillonnage pour obtenir un nombre de valeurs discrètes suffisantes, par exemple à fréquence 1 kHz.

Le dispositif selon l'invention comprend des moyens de traitement des signaux représentatifs obtenus associés à des moyens d'activation desdits moyens de traitement, les moyens d'activation étant déclenchés par la détection de l'occurrence d'un défaut à la terre. De préférence, la détection de l'occurrence d'un défaut à la terre actionnant les moyens d'activation est réalisée par le dispositif selon l'invention qui comprend des moyens adaptés, notamment des moyens de comparaison du signal représentatif du courant homopolaire à un seuil de détection.

Les moyens de traitement des signaux du dispositif selon l'invention comprennent des moyens pour calculer les coefficients de corrélation linéaire normalisés, avantageusement non signés, de préférence selon la formule de Bravais-Pearson, entre le signal représentatif du courant homopolaire et chacun des signaux représentatifs des courants de phase. De préférence, les moyens de calcul sont associés à des moyens de temporisation permettant l'acquisition des signaux pendant une durée correspondant à un nombre entier de demi- périodes du réseau. Les données calculées sont transmises à un module de calcul de la moyenne arithmétique et de l'écart-type, couplé en sortie à des moyens d'interprétation comparant les résultats pour déterminer si le défaut est en amont ou en aval du point d'obtention des signaux représentatif des courants de phase ; les moyens d'interprétation peuvent être du type graphique ou calculatoire.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement 30 limitatifs, représentés dans les figures annexées.

La figure 1, déjà décrite, représente un réseau électrique dans lequel des dispositifs de détection de défaut terre peuvent être utilisés.

Les figures 2A, 2B et 2C, déjà décrites, représentent des schémas blocs de dispositifs de 5 détection de défauts à la terre selon l'art antérieur.

La figure 3 montre de façon schématique et filtrée des signaux représentatifs des courants de phase et homopolaire lors de l'apparition d'un défaut à la terre sur une phase, respectivement à l'amont et à l'aval du dispositif de détection. La figure 4 illustre le procédé de détection selon un mode de réalisation préféré de l'invention.

La figure 5 représente un schéma bloc d'un dispositif de détection de défaut terre selon un 15 mode de réalisation préféré de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE

Le dispositif 20 de détection directionnelle de défaut 10 selon l'invention peut être utilisé 20 dans tout réseau multiphasé 1, tel que celui décrit en figure 1, en lieu et place des dispositifs 7, 17 existants. Dans le mode de réalisation et d'utilisation préféré illustré de l'invention, la ligne 5 sur laquelle le dispositif 20 est mis en place comprend trois conducteurs de phase 5A, 5B, 5c et le réseau est équilibre, c'est-à-dire que le courant homopolaire Io est nul en l'absence de défaut. Cependant, il est possible de s'écarter de 25 cette situation idéale, et le réseau peut comprendre un autre nombre de phases.

Lors de l'apparition d'un défaut à la terre 10 sur une des phases A, le courant de ladite phase IA devient (idéalement) nul en aval du défaut 10, et vo;.t son amplitude augmenter en amont. Tel qu'illustré en figure 3, un capteur de courant 12.A sur le conducteur en défaut 30 5A fournit ainsi un signal représentatif du courant IA marquant une rupture nette au niveau du défaut 10, et différent selon que le dispositif selon l'invention est disposé en amont 20i+i ou en aval 20i dudit capteur 12. La figure 3 montre également que le courant est 10 ponctuellement altéré dans les deux autres phases B et C, mais reste de forme quasi-constante. La figure 3 illustre enfin le courant homopolaire Io détecté sur la ligne 5, soit par un capteur 11 approprié (voir figure 2A), soit par calcul depuis les trois courants de phase IA, IB, IC obtenus par les capteurs 12.

Selon l'invention, les coefficients de corrélation entre les différentes courbes sont utilisés pour déterminer si le défaut 10 est localisé en amont ou en aval des capteurs 12 fournissant des signaux représentatifs des courants de la ligne 5, de préférence filtrés. De fait, on y constate que, après occurrence du défaut à la terre, dans le cas d'un défaut 10 ayant lieu en aval du dispositif 20;, la ressemblance entre le courant homopolaire Io et le courant IA de la phase en défaut est importante, au contraire de la ressemblance, moyenne, entre le courant homopolaire Io et les courants IB, le des autres phases ; ainsi, [es coefficients de corrélation normalisés avec le courant homopolaire Io devraient être, en valeur absolue, proche de l'unité pour la phase A et moyens, par exemple proches de 0,5, pour les autres phases.

Inversement, dans le cas d'un défaut 10 ayant lieu en amont du dispositif 20;+i, après son occurrence, la ressemblance du courant homopolaire Io avec le courant IA de la phase en défaut est faible alors que la ressemblance entre le courant homopolaire Io et les courants IB, le des autres phases reste moyenne ; ainsi, les coefficients de corrélation normalisés non signés avec le courant homopolaire Io devraient rester moyens, par exemple proches de 0,5, pour les phases B et C, et être proche de zéro pour la phase A. De préférence, les signaux sont analysés sur une durée suffisante Tacq, avec notamment acquisition des signaux supérieure à une demi-période du réseau, par exemple une période ou tout nombre entier de demi-périodes.

Le coefficient de corrélation linéaire normalisé utilisé dans le procédé selon l'invention est de préférence obtenu par la formule de Bravais-Pearson et non signé : de fait, les capteurs 12 fournissent un signal de courant alternatif circulant dans chacune des phases 5A, 5B, 5c qu'il est préféré d'échantillonner de façon à obtenir un nombre défini de valeurs discrètes représentatives du courant. Avantageusement, le nombre N de valeurs fourni par l'échantillonnage est adapté à la durée d'acquisition Tacq pour optimiser la reproductibilité et la fiabilité des résultats de la formule de Bravais-Pearson, c'est-à-dire de préférence plus de 20 valeurs dans le cas d'une durée d'acquisition Tacq égale à une demi-période réseau, avec par exemple une fréquence d'échantillonnage de l'ordre du kilohertz pour un réseau 1 triphasé à 50 Hz. Ainsi, dans le procédé selon l'invention schématisé en figure 4, une fois le défaut détecté D, par exemple par un procédé similaire à celui décrit en relation avec la figure 2A, les signaux représentatifs des courants de phase, de préférence filtrés, sont acquis sur une durée d'acquisition Tacq, puis échantillonnés ; parallèlement, le courant homopolaire Io est calculé pour la même durée. Les coefficients de corrélation, ici non signés, entre les signaux représentatifs des courants de phases filtrés échantillonnés IAf*, IBf*, Icf* et le signal représentatif du courant homopolaire Io sont calculés par la formule de Bravais-Pearson selon l'équation (1), dans laquelle rxy désigne l'indice de corrélation linéaire non signé entre les deux variables X, Y dont respectivement N valeurs ponctuelles x, y sont connues. N \ r N IVV XI ' i i=1 _ i=1 xk N X Yk N / N \2 N \2 'xi X i=1 N N k=l N k=l On obtient ainsi trois coefficients de corrélation linéaire normalisés non signés rA, rB, rc. Tel qu'indiqué plus haut, suivant que le défaut 10 est en amont ou en aval, les coefficients rA sont plus proches de 1 ou de O. Suivant l'invention, pour évaluer cette proximité, la 20 moyenne arithmétique et l'écart-type a de la distribution des coefficients de corrélation sont utilisés. De fait, un couple moyenne/écart-type ( , a) à valeurs élevées (par exemple > 0,5 et a > 0,3) correspond à un défaut aval, contrairement à un couple moyenne/écarttype ( , a) à valeurs faibles (par exemple < 0,5 et a < 0,2) qui correspond à un défaut amont. (1) rxy = 25 Plus particulièrement, on constate que, pour un défaut 10 en aval de la détection 20;, est vérifiée la relation suivante (2), alors que pour un défaut amont 10, 20i+i, l'inverse est vrai, c'est-à-dire : 3.62 1 - 02. (2) 'x6> (1û,u) Dans un procédé préféré selon l'invention, une fois la moyenne et l'écart-type calculés, la comparaison selon la relation (2), ou toute relation qui en dérive directement, est effectuée et, selon le résultat, l'interprétation directionnelle L quant à la position du défaut est donnée, soit signalisée à l'extérieur, soit transmise à un relai 9 pour couper un disjoncteur 6 en amont, ou tout autre utilisation.

Pour alléger cette étape de calcul du procédé selon l'invention, il est possible graphiquement de déterminer la localisation relative aval ou amont du défaut 10 en positionnant le point de coordonnées ( ,6) sur un graphe (x,y) où est tracée une droite d'équation (3) : si le point est situé dans le demi-plan contenant l'origine (0,0), il s'agit d'un défaut amont. Le procédé selon l'invention peut être mis en place dans un relai de protection 9, dans un indicateur de défaut avec système d'alerte 8, par implémentation dans un dispositif de détection directionnelle de défaut à la terre 20 adapté. Un dispositif 20 selon un mode de réalisation préféré de l'invention est schématisé en figure 5. Il comprend des moyens 22 permettant d'obtenir des signaux représentatifs des courants de phase fournis par des capteurs 12 adaptés, par exemple des tores de détection, avantageusement avec un filtrage par moyens 24 adaptés comme un filtre analogique. Dans le mode de réalisation préféré, les signaux, filtrés IA, 1g,, IcF, sont en outre conditionnés par échantillonnage et les moyens d'obtention des signaux représentatifs 22 comprennent un module d'échantillonnage 26, fonctionnant avantageusement à plus de 1 kHz, fournissant ainsi des signaux échantillonnés filtrés à traiter IAF*, IBF*, I,F*. 1ûx30 Le dispositif 20 selon l'invention comprend en outre des moyens 28 permettant d'obtenir un signal représentatif du courant homopolaire Io. Ces moyens peuvent être couplés directement à un tore de détection du courant concerné entourant la ligne 5 (non illustré) ; de préférence, les moyens 28 relatifs à la valeur du courant homopolaire I0 déterminent ledit courant par traitement des signaux relatifs aux courants de phase IA, IB, If. (non illustré), avantageusement filtrés I, IB,, ICf (non illustré), éventuellement échantillonnés IAf*, IBf*, I,,f* (figure 5).

Outre leur entrée dans les moyens de détermination 28 du signal représentatif du courant homopolaire Io, les signaux représentatifs des courants de phases échantillonnés filtrés IAf*, IBf*, Icf* sont transmis à un module de traitement 30 qui comprend une quatrième entrée pour le signal représentatif du courant homopolaire Io, et qui est activé en fonction de la détection D d'un défaut à la terre 10. A cette fin, le module de traitement 30 est connecté à un dispositif de détection de défaut 32 quelconque, de préférence ici un module de comparaison du courant homopolaire I,, avec un seuil de détection Sd : si le seuil est dépassé, alors un défaut D est détecté et le module de traitement 30 est activé.

Le module de traitement 30 comporte successivement un dispositif de calcul 34 de coefficients de corrélation normalisés non signés r à partir des quatre signaux d'entrée IAf*, IBf*, Icf*, h, un dispositif de calcul 36 de la moyenne arithmétique et de l'écart-type a des trois données entrées rA, r8, rc, un dispositif de comparaison 38 avec deux entrées 4, 6 et qui est relié à des moyens d'interprétation 40 dont la sortie est un signal L de détection directionnelle de défaut terre en aval ou en amont des capteurs 12 selon le résultat de l'interprétation.

Les moyens de calcul de coefficients de corrélation normalisés non signés 34 utilisent de préférence la formule (1) de Bravais-Pearson et sont associés à des moyens de temporisation afin de s'assurer que les signaux représentatifs des courants de phase IAf*, IBf*, Icf* ont été acquis sur une durée suffisante Tacq, par exemple une demi-période ou une période du réseau 1, voire plus.

Les moyens de comparaison 38 fournissant la valeur au module d'interprétation 40 peuvent utiliser différentes fonctions. En particulier, les moyens de comparaison 38 peuvent comprendre une comparaison graphique par des deux valeurs entrées par rapport à un demi-plan délimité par la droite d'équation (3) ; les moyens 38 peuvent déterminer la différence entre le triple du carré de l'écart-type et le carré de la différence entre un et la moyenne, pour la comparer à zéro ; toute autre option est possible.

Le dispositif 20 de la figure 5 peut être avantageusement associé à un relai de protection 9 pour des réseaux électriques, ou à un indicateur de passage de défaut pour des lignes 5 moyenne tension souterraines connectées en réseau 1, la sortie du module d'interprétation déclenchant la coupure d'un disjoncteur 6, l'allumage d'un voyant 8 ou tout autre moyen de sécurité et/ou d'alerte.

Ainsi, selon l'invention, un procédé et un dispositif de détection directionnelle 20 d'un défaut à la terre 10 d'une ligne 5 d'un réseau multiphasé 1 ont été réalisés sans mesure de tension, ce qui allège autant les dispositifs que leur mise en oeuvre.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à un réseau de distribution triphasé dans lequel le neutre est mis à la terre par impédance compensée, elle ne s'y limite pas : d'autres types de réseaux multiphasés peuvent être concernés par l'invention ; en particulier, tout régime de neutre est approprié. Par ailleurs, bien que décrit avec détermination et traitement du courant homopolaire instantané Io, le procédé selon l'invention peut utiliser la variation dudit courant Io par rapport à sa valeur déterminée sur une période préalable : cette variante s'avère particulièrement intéressante dans le cas de réseaux présentant un léger déséquilibre entre phases, dont le courant homopolaire Io est donc non nul en situation hors défaut.

De fait, les différents circuits, modules et fonctions présentés dans le cadre du mode de réalisation préféré de l'invention peuvent être réalisés en composants analogiques, numériques ou sous une forme programmable opérant avec des microcontrôleurs ou des microprocesseurs, et les signaux représentatifs décrits peuvent avoir des formes de signaux électriques ou électroniques, de valeurs de données ou d'information dans des mémoires ou des registres, de signaux optiques visualisables notamment sur des voyants ou des écrans, ou de signaux mécaniques agissant avec des actionneurs. De même, les capteurs de courant peuvent être différents des transformateurs décrits, comme des capteurs à effet Hall ou des magnétorésistances.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (20) de détection directionnelle d'un défaut à la terre (10) dans un réseau multiphasé (1) comportant : des premiers moyens (22) pour recevoir des signaux représentatifs du courant (IA, IB, Ic) de chacune des phases ; - des deuxièmes moyens (28) pour recevoir un signal représentatif du courant homopolaire (Io) de l'ensemble des phases ; des moyens (30) de traitement des signaux (Io, IA, IB, Ic) représentatifs de courant ; - des moyens d'activation desdits moyens de traitement (30) en fonction d'un signal (D) de détection de l'occurrence d'un défaut à la terre dans le réseau (1) ; des moyens (40) d'interprétation des résultats du traitement des signaux pour déterminer si le défaut est en amont ou en aval du dispositif ; caractérisé en ce que les moyens de traitement des signaux (30) comprennent : des moyens (34) de calcul des coefficients de corrélation normalisés (rA, rB, rc) entre le signal représentatif du courant homopolaire (Io) et chacun des signaux représentatifs de courants de phase (IA, IB, Ic) sur une durée prédéterminée (Tacq) ; des moyens (36) de calcul de la moyenne (p) et de 1"écart-type (a) entre la valeur absolue des coefficients de corrélation calculés (rA, rB, rc) ; les moyens d'interprétation (40) comprenant des moyens de comparaison de ladite moyenne (p) et dudit écart-type (a).
2. 2. Dispositif de détection directionnelle (20) selon la revendication 1 dans lequel les deuxièmes moyens (28) comprennent des moyens de sommation des signaux représentatifs de chacun des courants de phase (IA, IB, Ic) pour fournir un signal représentatif du courant homopolaire (Io).
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 comprenant en outre des moyens (32) de détection de l'occurrence d'un défaut à la terre dans le réseau reliés aux moyens d'activation des moyens de traitement des signaux (30) comprenant un comparateur du signal représentatif du courant homopolaire (Io) à un seuil de détection (Sd). 15
4. 4. Dispositif de détection directionnelle (20) selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens de calcul des coefficients de corrélation (34) sont associés à des moyens d'acquisition des signaux pendant une durée (Tacq) correspondant à un nombre entier de demi-périodes du réseau (1).
5. 5. Dispositif de détection directionnelle (20) selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les premiers moyens de réception (22) de signaux représentatifs des courants de chaque phase (IA, IB, Ic) comprennent des moyens d'échantillonnage (26) adaptés à fournir un nombre de valeurs suffisant pendant la durée prédéterminée (Tacq).
6. 6. Dispositif de détection directionnelle (20) selon l'une des revendications 1 à 5 comportant un filtre analogique (24) pouvant être relié en entrée aux conducteurs de phase du réseau (5A, 5B, 5c), ledit filtre (24) étant couplé en sortie aux premiers moyens de réception des signaux (22).
7. 7. Indicateur de passage de défaut à la terre comprenant des capteurs de courant (12A, 12B, 12c) disposés sur chaque conducteur de phase (5A, 5B, 5c) d'un réseau électrique (1) à surveiller et comprenant un dispositif de détection directionnelle de défaut (20) selon l'une des revendications 1 à 6 connecté auxdits capteurs de courant (12A, 12B, 12c) pour recevoir les signaux représentatifs de courant de phase (IA, IB, Ic).
8. 8. Relai (9) de protection à la terre comprenant au moins un indicateur de défaut selon la revendication 7 et des moyens d'actionnement d'un dispositif de coupure (6) en fonction des résultats des moyens d'interprétation (40) du dispositif de détection directionnelle (20) de l'indicateur.
9. 9. Procédé de détection directionnelle (D, L) d'un défaut à la terre (10) dans un réseau multiphasé (1) comprenant le déclenchement, suite à l'obtention d'un signal (D) indicateur de la présence dudit défaut à la terre (10), de la détermination directionnelle (L) du défaut (10), ladite détermination directionnelle comprenant les étapes successives de :obtention de signaux représentatifs de chacun des courants de phase (IA, IB, Ic) sur une durée (Tacq) d'au moins une demi-période du réseau ; obtention d'un signal représentatif du courant homopolaire (Io) circulant dans le réseau sur la même durée (Tacq) ; traitement des signaux représentatifs des courants de phase et de défaut à la terre (Io, IA, IB, Ic) interprétation des résultats du traitement des signaux pour indiquer si le défaut détecté (D) se situe en aval ou en amont de l'endroit où les signaux représentatifs des courants de phase (IA, IB, Ic) ont été obtenus ; caractérisé en ce que ladite étape de traitement des signaux comporte : le calcul des coefficients de corrélation normalisés non signés (rA, rB, rc) entre les signaux de courant homopolaire (Io) et de chacun des courants de phase (IA, IB, Ic) sur la durée prédéterminée (Tacq) ; le calcul de la moyenne arithmétique (g) et de l'écart-type (6) desdits coefficients de corrélation (rA, rB, rc) ; ladite interprétation étant réalisée par une comparaison utilisant ladite moyenne (g) et ledit écart-type (a).
10. 10. Procédé de détection directionnelle selon la revendication 9 dans lequel le signal (D) indicateur de la présence d'un défaut à la terre (10) est obtenu par la réception d'un signal représentatif du courant homopolaire (Io) circulant dans le réseau (1) et le résultat d'une comparaison du signal de courant homopolaire (Io) à un seuil de détection de défaut (Sd).
11. 11. Procédé de détection directionnelle selon l'une des revendications 9 ou 10 dans lequel l'obtention d'un signal représentatif du courant hornopolaire (Io) circulant dans le réseau (1) consiste à calculer ledit courant en fonction des signaux représentatifs de chacun des courants de phase (IA, IB, Ic).
12. 12. Procédé de détection directionnelle selon l'une des revendications 9 à 11 dans lequel l'étape d'interprétation comprend la comparaison avec zéro de la différence entre letriple du carré de l'écart-type (a) et le carré de la différence entre la moyenne (p) et un.
13. 13. Procédé de détection directionnelle selon l'une des revendications 9 à 11 dans lequel 5 l'étape d'interprétation comprend la comparaison graphique de la moyenne (p) et de l'écart-type (a) avec une droite d'équation y = 1 x
14. 14. Procédé de détection directionnelle selon l'une des revendications 9 à 13 dans lequel l'étape de fourniture des signaux représentatifs des courants de phase (IA, IB, Ic) 10 comporte un échantillonnage du courant à fréquence supérieure à 1 kHz.
15. 15. Procédé de détection directionnelle selon l'une des revendications 9 à 14 dans lequel le calcul de coefficients de corrélation normalisés (rA, rB, rc) est réalisé selon la formule de Bravais-Pearson.
16. 16. Procédé de protection d'une ligne de courant (5) lors de l'apparition d'un défaut à la terre (10) comprenant l'actionnement d'un dispositif de coupure (6) de ladite ligne (5) si un défaut à la terre (10) a été détecté par un procédé selon l'une des revendications 9 à 15 à l'aval dudit dispositif de coupure (6). 15 20