LU82801A1 - METHOD FOR DETECTING INTERFERENCE OF AN ALTERNATIVE ELECTRICAL VOLTAGE CAUSING THE SWITCHING OF USE TO ANOTHER CURRENT SOURCE - Google Patents

Description

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Procédé de détection de perturbations d'une tension électrique alternative provoquant la commutation de l'utilisation vers une autre source de courant 5 La présente invention concerne un procédé de dé tection de perturbations d'une tension électrique alternative provoquant la commutation de 1'utilisation vers une autre source de courant selon lequel on analyse la valeur instantanée de la tension en la comparant à sa valeur nominale, 10 et on commande la commutation sur cette autre source en cas d'anomalie de la tension.The present invention relates to a method for detecting disturbances of an AC voltage causing switching of the use to another source of current. another current source according to which the instantaneous value of the voltage is analyzed by comparing it with its nominal value, and the switching is ordered on this other source in the event of a voltage anomaly.

* Ce procédé s'applique plus particulièrement aux v alimentations d'installations ou appareil que l'on veut, ou que l'on doit soustraire aux défaillances ou perturbations 15 éventuelles d'alimentation électrique. Toutefois, étant donné qu'il est extrêmement difficile, voire impossible d'éliminer complètement les risques d'une défaillance d'alimentation électrique, on prévoit généralement un système de détection de perturbations, ou de signes de perturba-20 tions de l'alimentation électrique et on se sert des résultats de cette détection pour commander automatiquement la commutation sur une seconde source de courant.* This process applies more particularly to the power supplies of installations or apparatus which one wants, or which one must remove from possible failures or disturbances of electrical supply. However, since it is extremely difficult, if not impossible, to completely eliminate the risks of a power supply failure, a system is generally provided for detecting disturbances, or signs of disturbances of the supply. electric and the results of this detection are used to automatically control switching to a second current source.

Les moyens de détection utilisés à cet effet sont, en général , des moyens électro-mécaniques, ou plus 25 récemment, électroniques. Ces moyens électroniques fonc-< tionnent par principes analogiques et le principal défaut î qu'on leur reproche actuellement est de nécessiter plusieurs périodes d'ondes pour pouvoir détecter une anomalie lorsque la détection se fait au niveau de l'onde délivrée à 30 l'utilisation.The detection means used for this purpose are, in general, electro-mechanical, or more recently, electronic means. These electronic means operate on analogical principles and the main defect which they are currently accused of is that they require several periods of waves to be able to detect an anomaly when the detection is done at the level of the wave delivered at 30 l. use.

* Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé de détection électronique des perturbations d'une onde électrique, qui soit beaucoup plus rapide et plus précis que les procédés actuellement connus.* The object of the present invention is to provide a new method of electronic detection of disturbances of an electric wave, which is much faster and more precise than the methods currently known.

35 Pour atteindre cet objectif, le procédé selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on échantillonne en permanence la tension et on convertit cha-| que valeur de l'échantillon en une valeur numérique, en ce que l'on compare cette valeur numérique à la valeur nominale I - 2 - théorique qu'elle devrait avoir, les valeurs théoriques I ainsi que les écarts tolérés de ces valeurs théoriques étant préalablement mis en mémoire, en ce que l'on commute automatiquement sur l'autre source et déconnecte, après un 5 laps de temps où les sources se recouvrent, la source contrôlée lorsqu'un nombre prédéterminé de comparaisons suc-cesives révèle des écarts, en valeur absolue, entre l'échantillon de tension concerné et la valeur nominale théorique correspondante qui sont supérieurs à l'écart toléré mémo-10 risë pour cette valeur.To achieve this objective, the method according to the invention is essentially characterized in that the voltage is continuously sampled and each one converted. that sample value into a numerical value, in that we compare this numerical value to the theoretical nominal value I - 2 - that it should have, the theoretical values I as well as the tolerated deviations of these theoretical values being previously stored, in that one automatically switches to the other source and disconnects, after a period of 5 where the sources overlap, the source checked when a predetermined number of successive comparisons reveals deviations, in absolute value, between the voltage sample concerned and the corresponding theoretical nominal value which are greater than the tolerated difference memo-10 risë for this value.

Le temps de détection d'une perturbation ou ano-% malie dépend essentiellement de la finesse de l'échantil lonnage et du nombre prédéterminé de comparaisons que l'on s'impose avant de commander la commutation. En tout état 15 de cause, il est possible de faire la détection et la commutation en moins d'une demi-période, c'est-à-dire dix milli-secondes pour une onde de tension à 50 Hz.The detection time of a disturbance or anomaly depends essentially on the fineness of the sampling and on the predetermined number of comparisons that one imposes before ordering the switching. In any event, it is possible to detect and switch in less than half a period, that is to say ten milli-seconds for a voltage wave at 50 Hz.

En outre, la commutation vers la seconde source est réalisée sans coupure de courant car, hormis le cas 20 d'un court-circuit, la détection de l'anomalie et la commutation sont effectuées avant que la tension ne tombe à zéro.In addition, the switching to the second source is carried out without power failure because, except in the case of a short circuit, the detection of the anomaly and the switching are carried out before the voltage drops to zero.

Afin de ne recourir qu'à des valeurs positives lors de la comparaison, on effectue un redressement pré-25 alable de la tension.In order to use only positive values during the comparison, a voltage rectification is carried out beforehand.

L'échantillonnage et l'analyse numérique sont de préférence effectués au moyen de circuits logiques, comme par exemple, des éléments discrets et/ou des microproces- t i seurs.The sampling and the digital analysis are preferably carried out by means of logic circuits, such as for example, discrete elements and / or microprocessors.

30 Le passage par zéro de la tension contrôlée n'in fluence pas la comparaison. Autrement dit, le nombre prédéterminé de comparaisons successives pris en considération pour déterminer s'il y a anomalie ou non, peut s'étaler sur deux demi-périodes successives.30 The zero crossing of the controlled voltage does not influence the comparison. In other words, the predetermined number of successive comparisons taken into account to determine whether there is an anomaly or not, can be spread over two successive half-periods.

35 Selon une autre particularité de l'invention, on commute à nouveau sur la source de courant initiale dès que les perturbations de celle-ci auront disparu. A cet j effet, après avoir commuté sur la seconde source, on con-tinue le contrôle de la source précédemment perturbée en - 3 - effectuant des contrôles à intervalles réguliers. Après avoir commuté, de cette manière, à nouveau sur la source initiale, on ne recommence le processus d'échantillonnage et de détection d'anomalies qu'après quelques périodes de 5 la tension alternative, ceci afin d'éviter la détection d'anomalies*causées par la commutation.According to another particular feature of the invention, the switch is again made to the initial current source as soon as the disturbances thereof have disappeared. To this end, after switching to the second source, control of the previously disturbed source is continued by carrying out checks at regular intervals. After having switched in this way again to the initial source, the sampling and anomaly detection process is only restarted after a few periods of the AC voltage, this in order to avoid the detection of anomalies. * caused by switching.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture d'un exemple de mise en oeuvre présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en réfé-10 rence aux figures annexées dans lesquelles :Other particularities and advantages of the invention will emerge on reading an example of implementation presented below, by way of illustration, with reference to the appended figures in which:

La figure 1 présente un schéma synoptique d'un circuit pour la mise en oeuvre de l'invention dans une application particulière etFIG. 1 presents a block diagram of a circuit for implementing the invention in a particular application and

La figure 2 illustre schématiquement l'échantil-15 lonage d'une tension alternative redressée.Figure 2 schematically illustrates the sample-15 lonage of a rectified AC voltage.

La figure 1 montre l'application du procédé selon l'invention à un circuit de conditionnement du courant du réseau en vue de l'alimentation d'une installation ou d'un appareil nécessitant l'intervention d'un tel circuit. C'est 20 le cas, notamment, de certains ordinateurs, d'instruments de télémesure, bref de tous les appareils nécessitant un courant et une tension d'alimentation plus stables et plus constants que l'alimentation directe par le réseau. A cet effet, on prévoit généralement un circuit redresseur pour 25 redresser le courant du réseau. A l'aide de ce courant re-4 dressé, on alimente une batterie dont la tension de sor tie est, à nouveau, transformée dans un onduleur pour obtenir une tension alternative destinée à alimenter l'appareil ou l'installation en question. Cet appareil ou ins-30 tallation que l'on appelera "utilisateur*est représenté par la référence 4, tandis que 1 "'onduleur" destiné à délivrer une tension à amplitude constante est représenté par la référence 6.FIG. 1 shows the application of the method according to the invention to a circuit for conditioning the current of the network with a view to supplying an installation or an apparatus requiring the intervention of such a circuit. This is the case, in particular, of certain computers, of telemetry instruments, in short of all the devices requiring a current and a supply voltage more stable and more constant than direct supply by the network. To this end, a rectifier circuit is generally provided for rectifying the network current. With the help of this re-drawn up current, a battery is supplied, the output voltage of which is again transformed in an inverter to obtain an alternating voltage intended to supply the device or the installation in question. This device or installation which will be called "user * is represented by the reference 4, while the" inverter "intended to deliver a voltage at constant amplitude is represented by the reference 6.

Le procédé selon l'invention sert, par conséquent, 35 à détecter des perturbations, souvent passagères, de l'onde électrique engendrée par l'onduleur 6, perturbations dues à une anomalie de fonctionnement du circuit de conditonnement. ! Dans l'exemple représenté, on supposera que l'onduleur 6 ..¾ délivre une onde sinusoïdale de tension stable, à une fré- Λ !' i |- I - 4 - i- quence de 50 Hz.The method according to the invention therefore serves to detect disturbances, often transient, of the electric wave generated by the inverter 6, disturbances due to an abnormality in the operation of the conditioning circuit. ! In the example shown, it will be assumed that the inverter 6 ..¾ delivers a sine wave of stable voltage, at a frequency Λ! ' i | - I - 4 - i- quency of 50 Hz.

La référence 8 désigne un bloc de commande comprenant, entre autres, un circuit de commande 10 synchronisé par la tension du réseau représenté par 14. Ce circuit de 5 commande 10 engendre des impulsions de commande pour mettre l'onduleur 6 en synchronisme avec la tension du réseau 14.The reference 8 designates a control block comprising, inter alia, a control circuit 10 synchronized by the network voltage represented by 14. This control circuit 10 generates control pulses to put the inverter 6 in synchronism with the voltage from the network 14.

Le bloc de commande 8 comporte également un circuit de détection 12, composé de circuits logiques (éléments discrets et/ou micro-processeurs) destinés à engendrer des si-| 10 gnaux de sortie lors d'une anomalie de l'onde délivrée par I l'onduleur 6. Ces signaux de sortie engendrés par le cir-The control unit 8 also includes a detection circuit 12, composed of logic circuits (discrete elements and / or microprocessors) intended to generate si- | 10 output signals during an anomaly of the wave delivered by the inverter 6. These output signals generated by the circuit

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^ cuit de détection 12 sont appliqués à un interrupteur élec tronique 16 et un interrupteur électro-mécanique 18 pour brancher l'utilisateur 4 sur le réseau 14 ainsi qu'à un in-' 15 terrupteur électro-mécanique 20 pour déconnecter l'utilisa- l’ teur 4 de l'onduleur 6.The detection circuits 12 are applied to an electronic switch 16 and an electro-mechanical switch 18 to connect the user 4 to the network 14 as well as to an electro-mechanical switch 20 to disconnect the user. inverter 4 of inverter 6.

On va maintenant expliquer en détail le fonctionnement du circuit représenté par la figure 1 ainsi que le procédé mis en oeuvre.We will now explain in detail the operation of the circuit shown in Figure 1 and the process used.

20 L'onde sinusoïdale engendrée par l'onduleur 6 est redressée et échantillonnée dans le circuit 12 à une cadence prédéterminée, par exemple, à la cadence de une milli-, seconde. Autrement dit, si l'onde délivrée par l'onduleur i 6 a une fréquence de 50 Hz, c'est-à-dire une période de 20 ; 25 milli-secondes, chaque demi-période de la tension V de l'on- î * jj duleur 6 est échantillonnée en dix signaux qui sont conver- ] tis en valeur numérique. Cet échantillonnage est représenté j i schématiquement par la figure 2.The sine wave generated by the inverter 6 is rectified and sampled in the circuit 12 at a predetermined rate, for example, at the rate of one millisecond. In other words, if the wave delivered by the inverter i 6 has a frequency of 50 Hz, that is to say a period of 20; 25 milliseconds, each half-period of the voltage V of the on-line 6 is sampled into ten signals which are converted into a digital value. This sampling is represented j i diagrammatically by FIG. 2.

i | Dans le circuit 12 sont mémorisées dix valeurs marné- ] . 30 riques correspondant aux amplitudes nominales théoriques de l'onde à délivrer par l'onduleur 6 comme, par exemple, représenté à la figure 2. Un circuit de comparaison, connu en soi, compare chacun des signaux échantillonnés de l'onde produite par l'onduleur 6 à la valeur optimale de l'échan-35 tillon correspondant mémorisé. Si cette comparaison révèle une différence et que cette différence dépasse un écart prédéterminé, fixé arbitrairement en fonction de la précision I exigée, par exemple 15 % de la valeur mémorisée, le circuit ^ 12 déclenche un signal d'anomalie. Ce signal d'anomalie est - 5 - introduit dans le compteur dont le compte progresse d'une unité. Si le compte de ce compteur atteint un nombre prédéterminé, par exemple 5, il produit un signal aux sorties du circuit 12. Par contre, ce compteur est remis à zéro 5 chaque fois que la comparaison ne révèle pas de différence entre les valeurs comparées ou une différence inférieure à l'écart prédéterminé. Autrement dit, le signal de sortie du circuit 12 n'est déclenché que lorsque cinq comparaisons successives déclenchent des signaux d'anomalie.i | In circuit 12, ten seawater values are stored. 30 risks corresponding to the theoretical nominal amplitudes of the wave to be delivered by the inverter 6 as, for example, represented in FIG. 2. A comparison circuit, known per se, compares each of the sampled signals of the wave produced by the 'inverter 6 to the optimal value of the corresponding stored sample 35. If this comparison reveals a difference and this difference exceeds a predetermined difference, arbitrarily fixed as a function of the required precision I, for example 15% of the stored value, the circuit ^ 12 triggers an anomaly signal. This anomaly signal is introduced into the counter, the count of which increases by one. If the count of this counter reaches a predetermined number, for example 5, it produces a signal at the outputs of circuit 12. On the other hand, this counter is reset to zero 5 each time the comparison reveals no difference between the values compared or a difference less than the predetermined difference. In other words, the output signal from circuit 12 is only triggered when five successive comparisons trigger abnormality signals.

10 II O'st bien entendu possible de fixer arbitraire ment le nombre de signaux d'anomalies nécessaire pour déclencher un signal à la sortie du circuit 12. De même, on * pourra changer l'importance de l'écart nécessaire entre les valeurs comparées pour qu'il y ait un signal d'anomalie.10 It is of course possible to arbitrarily set the number of anomaly signals necessary to trigger a signal at the output of circuit 12. Likewise, we can change the size of the necessary difference between the compared values so that there is a fault signal.

15 Les perturbations les plus fréquentes de l’onde si nusoïdale engendrées par l'onduleur 6 sont une croissance ou une décroissance de l'amplitude de la tension. Une autre perturbation est le court-circuit, c'est-à-dire une chute instantanée de la tension. Le temps nécessaire à la détec-20 tion d'une telle perturbation est, dans le cas de l'exemple précité, c'est-à-dire avec un échantillonnage à la cadence d'une milli-seconde et la condition de cinq signaux successifs d'anomalies, égal à un quart de période.15 The most frequent disturbances of the nusoidal wave generated by the inverter 6 are an increase or decrease in the amplitude of the voltage. Another disturbance is the short circuit, i.e. an instantaneous drop in voltage. The time required for the detection of such a disturbance is, in the case of the above example, that is to say with sampling at the rate of one millisecond and the condition of five signals successive anomalies, equal to a quarter of a period.

Si un signal, suite à une perturbation prolongée 25 de la tension de sortie de l'onduleur 6 se présente à la ' sortie du circuit 12, ce signal allume l'interrupteur élec tronique 16 pour brancher l'utilisateur 4 sur le réseau 14. L'interrupteur électronique 16 peut être constitué par des moyens connus en soi comme, par exemple, thyristors ou 30 triacs. Ce signal de sortie, déclenché par le circuit 12, ferme également un interrupteur électro-mécanique 18 destiné à court-circuiter l'interrupteur électronique 16 et ouvre, en même temps, un interrupteur 20 pour débrancher l'onduleur 6. L'interrupteur électronique 16 s'éteint automatiquement 35 par la fermeture de 1'interruptuer 18, laissant l'utilisateur 4 directement sur le réseau 14.If a signal, following a prolonged disturbance 25 of the output voltage of the inverter 6 occurs at the output of the circuit 12, this signal turns on the electronic switch 16 to connect the user 4 to the network 14. The electronic switch 16 may be constituted by means known per se such as, for example, thyristors or 30 triacs. This output signal, triggered by the circuit 12, also closes an electro-mechanical switch 18 intended to short-circuit the electronic switch 16 and opens, at the same time, a switch 20 to disconnect the inverter 6. The electronic switch 16 switches off automatically 35 by closing the switch 18, leaving the user 4 directly on the network 14.

, Il va de soi que, pour que l'on puisse commuter | l'utilisateur 4 de l'onduleur 6 vers le réseau 14, ce der-, It goes without saying that, so that we can switch | user 4 from inverter 6 to network 14, the latter

Js-r nier doit être en synchronisme avec l'onduleur 6. Toutefois, . ·' » - 6 - dans l'exemple représenté, cette condition est réalisée automatiquement, étant donné que le réseau 14 influence les impulsions de cadence à l'onduleur 6 par l'intermédiaire du circuit 10.Js-r denier must be in synchronism with inverter 6. However,. · '»- 6 - in the example shown, this condition is fulfilled automatically, since the network 14 influences the cadence pulses at the inverter 6 via the circuit 10.

5 Si l'utilisateur 4 exige une précision de la tension d'alimentation telle que celle du réseau 14 ne soit pas apte à alimenter l'utilisateur 4, il est possible de prévoir un circuit de conditionnement de réserve, sur lequel on commute l'alimentation de l'utilisateur 4 en cas 10 d'anomalie du circuit initial détectée par le circuit 12.5 If the user 4 requires a precision of the supply voltage such that that of the network 14 is not able to supply the user 4, it is possible to provide a reserve conditioning circuit, on which the power supply for user 4 in the event of an anomaly in the initial circuit detected by circuit 12.

En cas de court-circuit sur l'utilisation, l'onduleur 6 est capable d'actionner les dispositifs de protection (fusibles, disjoncteurs) pendant les cinq premières milli-secondes, s'ils sont correctement calibrés. Si le 15 court-circuit persiste plus de cinq milli-secondes, il faut transférer l'utilisation sur le réseau pour actionner le dispositif de protection.In the event of a short circuit during use, the inverter 6 is capable of actuating the protection devices (fuses, circuit breakers) during the first five milliseconds, if they are correctly calibrated. If the short circuit persists for more than five milliseconds, use must be transferred to the network to activate the protection device.

Lorsque l'utilisateur 4 est connecté au réseau 14 par l'interrupteur 18, on vérifie, à intervalles réguliers, 20 par exemple, toutes les cinq secondes, si les perturbations de l'onduleur 6 n'ont pas disparu. Si ces détections révèlent que la situation est redevenue normale, on commute à nouveau vers l'onduleur 6 en allumant l'interrupteur électronique 16, en ouvrant l'interrupteur 18, en fermant l'in-25 terrupteur 20 et en éteignant l'interrupteur électronique ' 16. Toutefois, après cette commutation sur l'onduleur 6, on ne recommence les vérifications de la tension délivrée par celui-ci qu'après un délai prédéterminé, par exemple, après deux périodes, pour éviter de détecter les anomalies prove-30 nant de la phase de commutation.When the user 4 is connected to the network 14 by the switch 18, it is checked, at regular intervals, 20 for example, every five seconds, if the disturbances of the inverter 6 have not disappeared. If these detections reveal that the situation has returned to normal, we switch again to the inverter 6 by switching on the electronic switch 16, by opening the switch 18, by closing the switch 20 and by turning off the switch. '16. However, after this switching on the inverter 6, the checks of the voltage delivered by the latter are only restarted after a predetermined delay, for example, after two periods, to avoid detecting the anomalies proving 30 from the switching phase.

Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'exemple particulier d'application décrit ci-dessus, mais qu'elle est applicable, d'une façon générale, pour commuter un utilisateur d'un réseau vers un autre, et vice 35 versa, la seule condition nécessaire étant que la fréquence , des tensions des deux réseaux soit la même, peu importe la I valeur de cette fréquence, et qu'ils soient synchronisables.It is understood that the invention is not limited to the particular example of application described above, but that it is applicable, in general, to switch a user from one network to another. , and vice versa, the only necessary condition being that the frequency of the voltages of the two networks is the same, regardless of the value of this frequency, and that they are synchronizable.

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Claims (4)

1. Procédé de détection de perturbations d'une tension électrique alternative provoquant la commutation de 5 l'utilisation vers une autre source de courant selon lequel on analyse la valeur instantanée de la tension en la comparant à sa valeur nominale et on commande la commutation sur cette autre source en cas d'anomalie de la tension, caractérisé en ce que l'on échantillonne en permanence la tension 10 et on convertit chaque valeur de l'échantillon en une valeur numérique, en ce que l'on compare cette valeur numérique à - la valeur nominale théorique qu'elle devrait avoir, les va- * leurs théoriques ainsi que les écarts tolérés de ces valeurs théoriques étant préalablement mis en mémoire, en ce que 15 l'on commute automatiquement sur l'autre source et déconnecte, après un laps de temps où les sources se recouvrent, la source contrôlée lorsqu'un nombre prédéterminé de comparaisons successives révèle des écarts, en valeur absolue, entre l'échantillon de tension concerné et la valeur nomi-20 nale théorique correspondante cuit sont supérieurs à l'écart toléro mémorisé pour cette valeur.1. Method for detecting disturbances of an alternating electric voltage causing the switching of the use to another source of current according to which the instantaneous value of the voltage is analyzed by comparing it with its nominal value and the switching is controlled on this other source in the event of a voltage anomaly, characterized in that the voltage 10 is continuously sampled and each value of the sample is converted into a digital value, in that this digital value is compared to the theoretical nominal value which it should have, the theoretical values as well as the tolerated deviations from these theoretical values being previously stored, in that one automatically switches to the other source and disconnects, after a period of time in which the sources overlap, the source controlled when a predetermined number of successive comparisons reveals deviations, in absolute value, between the voltage sample concerned and the value nominal nominal 20 cooked cooked are greater than the tolerance tolerance memorized for this value. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on redresse la tension à contrôler avant d'effectuer l'échantillonnage. 25 3. - Procédé selon l'une quelconque des revendica- * tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échantillonnage et l'analyse numérique sont effectués au moyen de circuits logiques.2. Method according to claim 1, characterized in that the voltage to be checked is rectified before performing the sampling. 3. - Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the sampling and the digital analysis are carried out by means of logic circuits. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé 30 en ce que le passage par zéro de la tension contrôlée n'est pas pris en considération pour ledit nombre prédéterminé de comparaisons successives.4. Method according to claim 1, characterized in that the zero crossing of the controlled voltage is not taken into account for said predetermined number of successive comparisons. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que après avoir commuté sur 35 l'autre source, on continue le contrôle de la source précédemment perturbée en effectuant des contrôles à intervalles réguliers, et en ce que l'on commute, à nouveau, Γ sur la source initiale dès que les perturbations de celle-^4» ci ont disparu. \ ; - 8 - ji 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, après avoir commuté, à nouveau sur la source ini- i tiale, on ne recommence le processus d'échantillonnage et ! de détection d'anomalies qu1après quelques périodes de s 5 tension. 'i &5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that after having switched to the other source, control of the previously disturbed source is continued by carrying out checks at regular intervals, and in that the 'we switch, again, Γ to the initial source as soon as the disturbances of the latter have disappeared. \; - 8 - ji 6.- Method according to claim 5, characterized in that, after having switched again to the initial source, the sampling process is not repeated and! detection of anomalies only after a few periods of voltage. 'i &