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" DISPOSITIF POUR MESURES ELECTRIQUES A DISTANCE ."
L'ingénieur chargé de la surveillance d'une centrale mo- derne doit, de toute nécessité, pouvoir se rendre compte instan- tanément d'une foule de choses qui se passent dans l'exploitation afin de pouvoir prendre aussi rapidement que possible ses dispo- sit,ions en conséquence., C'est pourquoi on installe des postes spéciaux de commandement dans lesquels les phénomènes qui se produisent en des endroits éloigné s se trouvent accuses sur des instruments de mesure indicateurs dont la déviation permet de re- connaître à distance les diverses conditions de marche , A cause du grand nombre des instruments de mesure nécessaires,
il est fréquemment peu économique de relier chacun d'eux par une ligne
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distincte avec le poste où s'effectue la mesure. On doit au con- traire s'efforcer, soit à l'aide de commutateurs synchrones, soit par tout autre moyen, de rassembler plusieurs instruments en plu- sieurs groupes et à relier alternativement les divers instruments d'un même groupe à une seule et même ligne composée, suivant les circonstances, de deux ou trois conducteurs isoles.
Les dispositifs existants sont tous tels que, à des intervalles périodiques, on effectue en quelque sorte des son- dages, c'est-à-dire que la va leur accidentelle qui se révèle juste à l'instant.considéré-est transmise à une aiguille et c'est cette valeur accidentelle qui doit éveiller l'attention (le l'observateur.
Il peut se produire de ce fait des interprétations extrêmement erronées qui peuvent conduire à de fausses manoeuvres. Ceci résul- te de ce que les dispositifs existants prévoient, pour l'avance- ment intermittent des -aiguilles, des intervalles tellement con- sidérables que l'on n'obtient pas une image exacte de la réallité des choses..De ce fait, les avantages que doivent procurer les dispositifs de ce genre peuvent dans certains cas devenir négatifs.
La présente invention a. pour objet le remplacement des longs-intervalles d'observation par des intervalles assez courts pour que l'observateur ait l'impression que chacun des instruments récepteurs est en liaison permanente avec son conjugué émetteur.
On peut ainsi arriver à ce que l'appareil récepteur suive les mou- vements de l'appareil émetteur assez rapidement pour que certains états de marche¯très.fugitifs qui se réajustent d'eux-mêmes, n'é- chappent pas à l'observation, il est vrai, mais permettent de con- clure. immédiatement qu'ils sont sans importance.
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On obtient ce résultat, conformément à l'invention, en réduisant l'intervalle périodique de temps entre deux mises en circuit con- sécutives du même instrument émetteur avec l'instrument récepteur correspondant par des moyens spéciaux suffisamment pour que, lors de variations se produisant dans la grandeur mesurée, l'oeil de l'observateur conserve encore l'impression du précédent mouvement de l'aiguille à tel point que l'impression résultante soit celle d'un mouvement ininterrompu.
Ainsi que les expériences l'ont montré, on peut ob- tenir que la durée pendant laquelle l'instrument récepteur reste relié à son instrument émetteur soit inférieur à 1/2 seconde et que la durée de la période entre deux remises en circuit consécu- tives du même récepteur soit inférieure à deux secondes, quel que soit le nombre des appareils de mesure devant transmettre leurs indications par un même groupe de conducteurs
Afin d'assurer la persistance de la dernière indica- ion, de l'instrument récepteur pendant la période où il se trouve hors circuit on pourrait se servir de dispositifs d'arrêt ou de blocage actionnés périodiquement, par exemple des freins à chute libre. Toutefois, la levée et la remise en action d'un tel dispo- sitif d'arrêt demande chaque'fois un certain temps qui n'est pas négligeable.
Conformément à l'invention, on réalise une durée de lia.ison électrique minimum en utilisant comme instrument récepteur un appareil de mesure sans force de rappel et dont l'aiguille con- serve sa dernière position pendant que le circuit de transmission est coupé. Un instrument de mesure éminemment propre à cet usage, est l'appareil à bobines en croix qu'on emploie normalement comme ohmmètre, fréquencemètre et indicateur de facteur de puissance.
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.Grâce à la-suppression de tout blocage pendant la période de coupure, un tel appareil récepteur permet, si on lui donne/une sensibilité suffis.ante, des fréquences de commutation tellement élevées qu'il reproduit fidèlement des oscillations.du même ordre de grandeur que celles de l'instrument émetteur connecté de fa- çon permanente-au circuit de travail, bien que ledit récepteur ne soit relié 'que périodiquement à l'émetteur par le circuit de trans- mission . Tout ce qui vient d'être dit,suppose que le,temps que demande l'instrument émetteur pour se placer dans sa position d'é- quilibre,n'est,pas supérieur à celui d'appareils de tableau nor- maux .
L'instrument récepteur étant construit sans force de rap- pel, la dernière indication persisterait même en l'absence de tou- te impulsion électrique. Des dispositifs accessoires spéciaux per- mettent d'amener la disparition de cette indication. Il est possi- ble d'y arriver en construisant l'instrument récepteur sous forme d'instrument à illumination et en prévoyant un dispositif de relais destiné à mettre hors circuit la source lumineuse, si les impul- sions électriques viennent à faire défaut .
Une autre particularité de la présente invention consiste à baser le dispositif de mesure à distance sur l'un des procédés connus en eux-mêmes pour la mesure de la fréquence. Si l'on appli- que une tension alternative quelconque à un circuit électrique comportant résistance, self-induction et capacité, il se produit bien, à la vérité, lors de la mise en circuit et comme courant d'équilibre, un courant alternatif dont la fréquence dépend des constantes du circuit.
Mais on dispose en tout temps d'un moyen simple pour faire différer d'autant qu'on le veut par rapport à la fréquence de ce courant d'équilibre, la fréquence de mesure
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pour laquelle, bien entendu, l'instrument récepteur sera ensuite accordé, et par suite, pour rendre sans action sur la mesure ,, les phénomènes transitoires qui accompagnent la fermeture du circuit.
Contrairement donc à tous les procédés de mesure reposant en der- nière instance sur une mesure du courant, on peut donc pour ce qui concerne la présente invention, considérer lesdits phénomènes ac- compagnant la fermeture du circuit dans une mesure à distance de la fréquence, comme s'opérant avec une constante de temps négli- geable. Il en résulte une nouvelle réduction du temps pendant le- quel l'instrument émetteur et l'instrument récepteur doivent né- cessairement de trouver simultanément reliés en circuit.
La hauteur de la zône de fréquences choisie pour les besoins des mesures dé- pend encore de la condition suivante : il faut que pendant le temps où les deux appareils sont en circuit sur la ligne de trans- mission, le fréquencemètre reçoive un certain nombre d'alternances indispensables pour obtenir une indication univoque .
Pour pouvoir effectuer, à l'aide d'un nombre donné désignes, un nombre de transmissions plus grand. que ne le permet le nombre de circuits indépendants susceptibles d'être formés a.vec les conduc- teurs existants, il n'est pas nécessaire d'utiliser toujours les mêmes circuits indépendants les uns des autres et de transmettre successivement par leur intermédiaire, grâce à une commutation pé- riodique, une série de grandeurs mesurées. On peut au contraire relien/successivement chaque conducteur avec chacun des autres, ce qui fournit autant de circuits électriques qu'il est possible de former de combinaisons deux à deux avec le nombre de conducteurs considère .
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Parmi les n .
(n-1) circuits électriouos ru'il <-à;1, nos-
2 sible de constituer de cette manière on peut en constituer si Il.1:.- tanément n-1 dont chacun soit pratiquement indépendant des autres, en utilisant des relais sélecteurs installés, soit à l'une seule- ment des stations reliées par laligne de transmission, soit à toutes les deux .
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Ce mode de montage e::\t en lui-i'1Ê:n8 p;pli.iifit4e nu>< procèdes de mesure à distance les plus divers, mais il présente des avantages particuliers dans le cas où de nouveau on applique un procédé de mesure à distance de la fréquence.
Le dessin représente à titre d'exemple un mode de montage de ce genre dans le cas d.'une ligne à cinq conducteurs.
Tant au poste émetteur G qu'au poste récepteur E on a établi tou- tes les liaisons possibles entre les conducteurs de transmission LI, L2,L3,L4etL5. Dans chacune des laisons ainsi établies, zu poste émetteur, sont intercalés en série un relais 1 sensible à la tension et un émetteur à courant alternatif 2.
De même, -au poste récepteur, les relais de tension 1 pareils aux précédents et les appareils récepteurs 3 sont interca- lés en. série dans ces liaisons. Si maintenant on applique à deux sommets quelconques du polygone-conducteur constitué per les liai- sons dont il vient-d'être question , une tension de courant con- tinu dont la valeur est.réglée suivant la tension de réaction des -relais, on peut obtenir que la réaction des deux relais sélecteurs fasse fermer un circuit électrique constitué par le conducteur reliant. ces deux sommets, le conducteur analogue qui lui corres- pond 'au poste récepteur et les deux fils de la ligne de transmis- sion qui leur sont .-affectés.
Par contre, tous les autres circuits électriques possibles demeurent ouverts car leurs relais ne sont excités dans chaque cas que parunee fraction correspondante de la
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tension continue appliquée, insuffisante pour provoquer la réac- tion de ces relais. Ceci provient de ce que, dans tous les autres circuits électriques possibles, il se trouve, entre les points soumis à la totalité de la différence de potentiel de la tension auxiliaire appliquée, au moins deux de ces relais sélecteurs en série, de sorte qu'il n'échoit à chacun d'eux que la moitié au plus de la tension .
Comme on le voit, en reliant, du coté émetteur, l'un des sommets du polygone avec l'un des pôles - par exemple le pôle po- sitif - de la source de courant continu, et tous les autres sommets avec l'autre pôle, on peut constituer simultanément, n-1 circuits électriques pratiquemment indépendants les uns des autres. Entre les sommets du polygone et les conducteurs de raccordement à la source de courant continu, il convient, de prévoir, le cas échéant, des résitances ou des bobines de self pour limiter les fuites des.' courants de l'émetteur à travers la source de courant auxiliaire.
On peut dès lors obtenir à l'aide d'un commutateur, que la tension auxiliaire continue soit cycliquement commutée de telle manière que le pôle positif dont il a été question plus haut soit relié successivement avec chacun des sommets du polygone. On ob- tient ainsi la constitution successive de tous les circuits élec'- triques .
Si., comme il est indiqué au dessin, on dispose du coté émetteur, les relais sélecteurs sensibles à la tension, les ap- pareils émetteurs à courant alternatif influencés en permanence par la grandeur que chacun d'eux est destiné à mesurer et, du coté ré- cepteur, les récepteurs réagissant à la fréquence, le tout monté en série, il est facile de voir que seule ceux des émetteurs à cou- rant alternatif qui se trouvent compris dans des circuits actifs
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peuvent influencer les récepteurs qui leur sont affectés, tandis que les divers récepteurs sont garantis contre toute influence in- tempestive de la part d'émetteurs étrangers aux circuits considérés.
Comme relais sélecteurs, les lampes à décharge silencieuse (lampe au-néon) conviennent d'une manière remarquable ; ces lampes s'allu- ment et réagissent sans aucun retard dès la fermeture du circuit de la tension continue du service, de sorte que les appareils récepteurs se trouvent alimentés au même instant. Dans le montage, représenté, la tension aux bornes des lampes à décharge silencieuse est formée par la superposition des tenions continue et alternative. Toutefois comme ces lampes cessent d'être lumineuses lorsque la tension tombe au-dessous d'une certaine valeur, les appareils récepteurs ne rece- vraient pas les ondes complètes du courant alternatif total, mais des fractions d'ondes seulement.
Si, par contre, on emploie, pour actionner lesdites lampes une tension auxiliaire de courant continu dont, conformément à l'invention, la valeur, est choisie supérieure à la différence de la tension de rupture des lampes et la tension de crête du courant alternatif, alors la tension reste pendant toute la période où le circuit est établi supérieure à la valeur de la tension de rupture, de sorte que les lampes à décharge silencieuse 1 ne s'éteignent pas à chaque onde de tension et que les ondes d'in- tensté sont amenées tout entières aux appareils récepteurs .
Comme il peut aussi se produire que deux conducteurs voi- sins transmettent au même instant des courants alternatifs dont les valeurs de crête (maximal sont temporairement égeles et de signe con- traire, il pourrait se faire que les lampes à décharge intercalées entre ces deux conducteurs réagissent lors même qu'aucune différence de potentiel de courant continu n'existe entre ces deux conducteurs et que, par suite, la lampe intéressée ne doit régulièrement pas réa-
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gir . Ceci s'évite conformément &A'invention, en main -
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tenant la tension -alternative choisie pour la mesure de fréquence plus petite que la moitié de la tension de rupture des lampes à décharge silencieuse .
L'invention qui vient d'être décrite prend une importance particulière lorsque les instruments récepteurs sont groupés sur un tableau représentatif suivant un schéma répétiteur de telle manière que l'observateur n'a plus d'autre effort mental à faire pour déterminer à quel point de l'installation se rapporte la me- sure observée .
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"DEVICE FOR REMOTE ELECTRIC MEASUREMENTS."
The engineer in charge of the surveillance of a modern power station must, of all necessity, be able to realize instantaneously a host of things which are happening in the operation in order to be able to take as quickly as possible his provisions. - sit, ions accordingly., This is why special command posts are installed in which the phenomena which occur in distant places are found on indicator measuring instruments whose deflection makes it possible to recognize at a distance the various operating conditions, because of the large number of measuring instruments required,
it is often uneconomical to connect each of them by a line
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separate from the station where the measurement is made. On the contrary, an effort must be made, either with the aid of synchronous switches or by any other means, to group several instruments into several groups and to connect alternately the various instruments of the same group to one and the same group. same line composed, depending on the circumstances, of two or three insulated conductors.
The existing devices are all such that, at periodic intervals, some sort of sounding is carried out, that is to say that the accidental value which is revealed just at the instant considered-is transmitted to a needle and it is this accidental value which must arouse the attention (the observer.
As a result, extremely erroneous interpretations can occur which can lead to false maneuvers. This results from the fact that the existing devices provide, for the intermittent advance of the needles, such considerable intervals that one does not obtain an exact picture of the reality of things. , the advantages to be provided by such devices may in some cases become negative.
The present invention a. The object is to replace the long observation intervals with intervals short enough for the observer to have the impression that each of the receiving instruments is in permanent contact with its emitting conjugate.
It is thus possible for the receiving apparatus to follow the movements of the transmitting apparatus quickly enough so that certain very fugitive states of operation which readjust themselves by themselves, do not escape the problem. observation, it is true, but allow us to conclude. immediately that they are unimportant.
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This result is obtained, in accordance with the invention, by reducing the periodic interval of time between two consecutive switching on of the same transmitting instrument with the corresponding receiving instrument by special means so that, during variations occurring in the measured quantity, the eye of the observer still retains the impression of the previous movement of the needle to such an extent that the resulting impression is that of an uninterrupted movement.
As the experiments have shown, we can obtain that the duration during which the receiving instrument remains connected to its emitting instrument is less than 1/2 second and that the duration of the period between two consecutive reconnections. tives of the same receiver is less than two seconds, regardless of the number of measuring devices having to transmit their indications by the same group of conductors
In order to ensure the persistence of the last indication, of the receiving instrument during the period when it is switched off, one could use stopping or blocking devices actuated periodically, for example free-fall brakes. However, the lifting and reactivation of such a stop device each time requires a certain time which is not negligible.
According to the invention, a minimum electrical connection time is achieved by using as a receiving instrument a measuring device without return force and the needle of which retains its last position while the transmission circuit is cut. A measuring instrument eminently suited to this use is the cross-coil apparatus which is normally employed as an ohmmeter, frequency meter and power factor indicator.
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.Thanks to the elimination of any blocking during the cut-off period, such a receiving device allows, if given sufficient sensitivity, switching frequencies so high that it faithfully reproduces oscillations of the same order of magnitude than those of the transmitting instrument permanently connected to the working circuit, although said receiver is only periodically connected to the transmitter by the transmitting circuit. All that has just been said supposes that the time required by the emitting instrument to be placed in its equilibrium position is not greater than that of normal panel apparatus.
Since the receiving instrument is constructed without a return force, the last indication would persist even in the absence of any electrical impulse. Special accessory devices allow this indication to disappear. This can be achieved by constructing the receiving instrument in the form of an illumination instrument and by providing a relay device intended to switch off the light source, if the electric pulses fail.
Another feature of the present invention consists in basing the remote measuring device on one of the methods known per se for measuring the frequency. If we apply any alternating voltage to an electric circuit comprising resistance, self-induction and capacitance, it does indeed occur when it is switched on and as an equilibrium current, an alternating current of which the frequency depends on the constants of the circuit.
But we have at all times a simple way to make the measurement frequency differ as much as we want with respect to the frequency of this equilibrium current.
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for which, of course, the receiving instrument will then be tuned, and consequently, to render without any action on the measure, the transient phenomena which accompany the closing of the circuit.
Unlike all the measurement methods ultimately based on a current measurement, it is therefore possible, with regard to the present invention, to consider said phenomena accompanying the closing of the circuit in a remote measurement of the frequency, as operating with a negligible time constant. This results in a further reduction in the time during which the transmitting instrument and the receiving instrument must necessarily be simultaneously connected in circuit.
The height of the frequency zone chosen for the needs of the measurements still depends on the following condition: it is necessary that during the time when the two devices are in circuit on the transmission line, the frequency meter receives a certain number of 'alternations essential to obtain a clear indication.
To be able to carry out, using a given number designated, a greater number of transmissions. than allows the number of independent circuits capable of being formed with the existing conductors, it is not necessary to always use the same circuits independent of each other and to transmit successively through them, thanks to at periodic switching, a series of measured quantities. On the contrary, each conductor can be successively connected with each of the others, which provides as many electrical circuits as it is possible to form combinations two by two with the number of conductors considered.
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Among the n.
(n-1) electric circuits ru'il <-à; 1, nos-
2 possible to constitute in this way one can constitute if Il.1: .- temporarily n-1, each of which is practically independent of the others, using selector relays installed, or to only one of the stations connected by the line transmission, or both.
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This method of assembly is: \ t in itself: n8 p; pli.iifit4e nu> <the most diverse remote measurement procedures, but it has particular advantages in the case where a new procedure is applied. remote frequency measurement.
The drawing shows, by way of example, an assembly method of this type in the case of a line with five conductors.
Both at the transmitting station G and at the receiving station E all possible connections have been established between the transmission conductors LI, L2, L3, L4 andL5. In each of the links thus established, zu transmitter station, are interposed in series a relay 1 sensitive to the voltage and an alternating current transmitter 2.
Likewise, at the receiving station, the voltage relays 1 similar to the previous ones and the receiving devices 3 are intercalated at. series in these links. If we now apply to any two vertices of the conductive polygon formed by the links just mentioned, a direct current voltage, the value of which is set according to the reaction voltage of the relays, we The reaction of the two selector relays can cause an electrical circuit formed by the connecting conductor to close. these two vertices, the analogous conductor which corresponds to it at the receiving station and the two wires of the transmission line which are assigned to them.
On the other hand, all the other possible electric circuits remain open because their relays are only energized in each case by a corresponding fraction of the
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DC voltage applied, insufficient to cause the reaction of these relays. This is due to the fact that, in all other possible electrical circuits, there are, between the points subjected to the totality of the potential difference of the auxiliary voltage applied, at least two of these selector relays in series, so that each of them is responsible for only half the tension.
As can be seen, by connecting, on the emitting side, one of the vertices of the polygon with one of the poles - for example the positive pole - of the direct current source, and all the other vertices with the other pole, one can simultaneously constitute n-1 electric circuits practically independent of each other. Between the vertices of the polygon and the conductors connecting to the direct current source, it is advisable to provide, where appropriate, resistors or choke coils to limit the leaks. transmitter currents through the auxiliary current source.
It is therefore possible, by means of a switch, for the DC auxiliary voltage to be cyclically switched in such a way that the positive pole referred to above is connected successively with each of the vertices of the polygon. We thus obtain the successive constitution of all the electric circuits.
If., As indicated in the drawing, there are on the emitter side, voltage-sensitive selector relays, alternating current emitting devices permanently influenced by the magnitude that each of them is intended to measure and, of the on the receiver side, the receivers reacting to the frequency, all mounted in series, it is easy to see that only those of the alternating current transmitters which are included in active circuits
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can influence the receivers assigned to them, while the various receivers are guaranteed against any unwanted influence from transmitters outside the circuits considered.
As selector relays, silent discharge lamps (neon lamp) are remarkably suitable; these lamps light up and react without any delay as soon as the DC service voltage circuit is closed, so that the receiving devices are supplied at the same time. In the assembly, shown, the voltage at the terminals of the silent discharge lamps is formed by the superposition of the DC and AC tenions. However, since these lamps cease to be luminous when the voltage drops below a certain value, the receiving devices would not receive the full waves of the total alternating current, but only fractions of waves.
If, on the other hand, one employs, to actuate said lamps, an auxiliary direct current voltage, the value of which, according to the invention, is chosen to be greater than the difference between the breaking voltage of the lamps and the peak voltage of the alternating current , then the voltage remains for the whole period when the circuit is established higher than the value of the breakdown voltage, so that the silent discharge lamps 1 do not go out with each voltage wave, and the in - tensté are brought whole to the receiving devices.
As it can also happen that two neighboring conductors transmit at the same moment alternating currents whose peak values (maximum are temporarily equal and of opposite sign, it could be that the discharge lamps interposed between these two conductors react even when no difference in direct current potential exists between these two conductors and when, consequently, the lamp concerned must not regularly react.
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gir. This is avoided according to the invention, in hand -
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holding the alternating voltage chosen for the frequency measurement smaller than half the breakdown voltage of silent discharge lamps.
The invention which has just been described takes on particular importance when the receiving instruments are grouped together on a representative table according to a repeating scheme in such a way that the observer no longer has to make any further mental effort to determine how much of the installation relates to the observed measurement.