CA2304398C - Dispositif et procede de protection d'une ligne d'un reseau de lignes d'alimentation en energie electrique - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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Abstract
Ce dispositif de protection d'une ligne (10, 12) d'un réseau de lignes d'alimentation comprend deux relais de protection (18, 20 ; 22, 24) munis de moyens de détection de défauts et un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut, chaque relais étant adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone (Z1) de la ligne correspondant à une zone de détection certain e d'un défaut (10, 12) et d'au moins une deuxième zone (Z2) juxtaposée à la première zone et correspondant à une zone de détection incertaine d'un défaut. Au moins un de s relais comporte des moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur associé à l'autre relais en réponse à une détection, par ce dernier, d'un défaut en première zone de manière à provoquer l'ouverture du disjoncteur associé audit au moins un relais (18, 2 0 ; 22, 24). Les moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur comportent des moyens de calcul d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance de la ligne et des moyens de comparaison de cette caractéristique avec une valeur de seuil.
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, et à un procédé de protection mis en oeuvre au moyen d'un tel dispositif.
Dans un tel réseau, l'apparition d'un défaut est susceptible de provoquer des perturbations pouvant affecter le fonctionnement du réseau et la qualité de l'alimentation fournie aux abonnés.
Par exemple, un défaut mal éliminé sur un réseau à très haute tension, c'est à
dire un réseau véhiculant une tension de 150 kilovolts, 225 kilovolts ou 400 kilovolts est susceptible de priver d'alimentation une partie importante de la zone géographique couverte par le réseau. De même, les défauts sur un réseau à haute tension, à
savoir un réseau véhiculant des tensions de l'ordre de 42 kilovolts, 63 kilovolts ou 90 kilovolts entraînent des creux de tension ou des coupures brèves, voire longues, dans l'alimentation foumie aux abonnés.
Dans le but de limiter les effets d'un défaut, les réseaux sont généralement équipés de relais de protection disposés chacun à une extrémité d'une ligne du réseau. Ces relais sont dotés de moyens de détection de défauts et sont raccordés chacun à
un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes dès l'apparition d'un défaut sur cette dernière.
De tels relais de protection doivent présenter une très grande fiabilité, c'est à
dire une absence de défaut de fonctionnement et une absence de fonctionnement intempestif.
En effet, un dysfonctionnement d'un relais de protection est contraignant, pour le réseau, s'il conduit à une élimination tardive et non sélective des défauts, c'est à dire s'il prôvoque l'ouverture d'un disjoncteur qui n'est pas nécessaire à l'élimination d'un défaut.
En effet, les réseaux à haute tension et à très haute tension sont généralement destinés à véhiculer de forts niveaux d'énergie, les courants de charge pouvant atteindre plusieurs milliers d'ampères.
Après l'ouverture d'un relais, il se produit instantanément un report de charge sur les portions du réseau restant en service.
Il est donc nécessaire de ne déclencher que les éléments de protection strictement nécessaires à l'élimination d'un défaut, sous peine d'être confronté à des niveaux de puissance insupportables sur d'autres parties du réseau, et par conséquent à des déclenchements en cascade.
Dans un tel réseau, l'apparition d'un défaut est susceptible de provoquer des perturbations pouvant affecter le fonctionnement du réseau et la qualité de l'alimentation fournie aux abonnés.
Par exemple, un défaut mal éliminé sur un réseau à très haute tension, c'est à
dire un réseau véhiculant une tension de 150 kilovolts, 225 kilovolts ou 400 kilovolts est susceptible de priver d'alimentation une partie importante de la zone géographique couverte par le réseau. De même, les défauts sur un réseau à haute tension, à
savoir un réseau véhiculant des tensions de l'ordre de 42 kilovolts, 63 kilovolts ou 90 kilovolts entraînent des creux de tension ou des coupures brèves, voire longues, dans l'alimentation foumie aux abonnés.
Dans le but de limiter les effets d'un défaut, les réseaux sont généralement équipés de relais de protection disposés chacun à une extrémité d'une ligne du réseau. Ces relais sont dotés de moyens de détection de défauts et sont raccordés chacun à
un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes dès l'apparition d'un défaut sur cette dernière.
De tels relais de protection doivent présenter une très grande fiabilité, c'est à
dire une absence de défaut de fonctionnement et une absence de fonctionnement intempestif.
En effet, un dysfonctionnement d'un relais de protection est contraignant, pour le réseau, s'il conduit à une élimination tardive et non sélective des défauts, c'est à dire s'il prôvoque l'ouverture d'un disjoncteur qui n'est pas nécessaire à l'élimination d'un défaut.
En effet, les réseaux à haute tension et à très haute tension sont généralement destinés à véhiculer de forts niveaux d'énergie, les courants de charge pouvant atteindre plusieurs milliers d'ampères.
Après l'ouverture d'un relais, il se produit instantanément un report de charge sur les portions du réseau restant en service.
Il est donc nécessaire de ne déclencher que les éléments de protection strictement nécessaires à l'élimination d'un défaut, sous peine d'être confronté à des niveaux de puissance insupportables sur d'autres parties du réseau, et par conséquent à des déclenchements en cascade.
2 La sélectivité d'élimination des défauts est une contrainte majeure pour les relais de protection, dans la mesure où elle accroit considérablement la complexité des relais.
Pour atteindre les objectifs mentionnés précédemment, différents types de dispositifs de protection équipent à ce jour les réseaux de distribution d'énergie électrique.
L'un de ces types de dispositif de protection, universellement utilisés par les exploitants des réseaux de distribution, utilise la technique dite de "protection de distance".
Selon cette technique, chaque relais de protection est adapté pour réaliser une surveillance par zones du réseau, plusieurs relais pouvant être sollicités par un même défaut.
Plus particulièrement, selon cette technique, chaque ligne est équipée d'une paire de relais disposés chacun à une extrémité de la ligne, de sorte que chaque relais est adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne et correspondant à une zône de détection certaine d'un défaut sur cette dernière et d'au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, la deuxième zone englobant une portion de la ligne dans laquelle se situe l'autre relais de protection et correspondant à
une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette ligne.
Ainsi, par exemple, la première zone couvre 80% de la longueur de la ligne, et la deuxième zone couvre une portion du réseau s'étendant entre 80% et 120% de la longueur de la ligne, une troisième zone pouvant être prévue à partir d'une portion du réseau s'étendant à partir de 120% de la longueur de la ligne.
Dans ce type de dispositif de protection, un défaut détecté sur la première zone provoque une ouverture instantanée du disjoncteur associé au relais correspondant, alors qu'un défaut détecté dans les autres zones engendre un retard dans l'ouverture du disjoncteur de ce relais.
En effet, la localisation de l'emplacement du défaut s'effectue avec une erreur de mesure pouvant aller jusqu'à 20%.
=30 Ainsi, lorsqu'un relais détecte un défaut en première zone, ce dernier localise de façon certaine le défaut dans la ligne d'alimentation qui lui correspond et provoque instantanément une ouverture du-disjoncteur.
Pour atteindre les objectifs mentionnés précédemment, différents types de dispositifs de protection équipent à ce jour les réseaux de distribution d'énergie électrique.
L'un de ces types de dispositif de protection, universellement utilisés par les exploitants des réseaux de distribution, utilise la technique dite de "protection de distance".
Selon cette technique, chaque relais de protection est adapté pour réaliser une surveillance par zones du réseau, plusieurs relais pouvant être sollicités par un même défaut.
Plus particulièrement, selon cette technique, chaque ligne est équipée d'une paire de relais disposés chacun à une extrémité de la ligne, de sorte que chaque relais est adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne et correspondant à une zône de détection certaine d'un défaut sur cette dernière et d'au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, la deuxième zone englobant une portion de la ligne dans laquelle se situe l'autre relais de protection et correspondant à
une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette ligne.
Ainsi, par exemple, la première zone couvre 80% de la longueur de la ligne, et la deuxième zone couvre une portion du réseau s'étendant entre 80% et 120% de la longueur de la ligne, une troisième zone pouvant être prévue à partir d'une portion du réseau s'étendant à partir de 120% de la longueur de la ligne.
Dans ce type de dispositif de protection, un défaut détecté sur la première zone provoque une ouverture instantanée du disjoncteur associé au relais correspondant, alors qu'un défaut détecté dans les autres zones engendre un retard dans l'ouverture du disjoncteur de ce relais.
En effet, la localisation de l'emplacement du défaut s'effectue avec une erreur de mesure pouvant aller jusqu'à 20%.
=30 Ainsi, lorsqu'un relais détecte un défaut en première zone, ce dernier localise de façon certaine le défaut dans la ligne d'alimentation qui lui correspond et provoque instantanément une ouverture du-disjoncteur.
3 Par contre, un défaut détecté en deuxième zone peut être soit situé sur la ligne d'alimentation auquel le relais appartient, soit sur la ligne d'alimentation adjacente.
Par conséquent, dans ce cas, le relais réalise une temporisation afin d'être en mesure de déterminer si le relais de protection équipant la ligne d'alimentation adjacente a détecté ce défaut en première zone et a dès lors provoqué l'ouverture du disjoncteur dont il est équipé.
Par contre, si le défaut, détecté en deuxième zone, se situe sur la même ligne d'alimentation, l'autre relais, c'est à dire le relais disposé à l'extrémité
opposée de la ligne, a nécessairement détecté la présence de ce défaut en première zone et a provoqué
l'ouverture du disjoncteur dont il est équipé.
Dans ce cas, il est toutefois nécessaire de provoquer l'ouverture des deux disjoncteurs afin d'isoler la portion de réseau incriminée et éviter ainsi un maintien de l'alimentation, ce qui pourrait engendrer des risques pour l'environnement et pour des personnes (incendies, électrocutions, ...). _ Certains types de dispositifs de-protection de distance sont dotés de moyens de liaison assurant une transmission d'informations entre les relais de chaque paire afin de provoquer l'ouverture du disjoncteur de chaque relais en réponse à une détection, par ce dernier, d'un défaut en deuxième zone et à une détection, par l'autre relais, d'un défaut en première zone.
Cette technique, bien qu'efficace pour isoler une portion de réseau défectueux, nécessite toutefois de prévoir, sur le réseau d'alimentation, un câblage et des moyens d'émission et de réception de donnés spécifiques, ce qui tend à augmenter considérablement le coût d'un tel dispositif de protection.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients.
Elle a donc pour objet un dispositif de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, comprenant au moins deux relais de protection disposés chacun à une extrémité de la ligne et munis chacun des moyens de détection de défauts et un disjoncteur associé à chaque relais et adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette demière, chaque relais de protection étant adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne et correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur la ligne et d'atr moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, la
Par conséquent, dans ce cas, le relais réalise une temporisation afin d'être en mesure de déterminer si le relais de protection équipant la ligne d'alimentation adjacente a détecté ce défaut en première zone et a dès lors provoqué l'ouverture du disjoncteur dont il est équipé.
Par contre, si le défaut, détecté en deuxième zone, se situe sur la même ligne d'alimentation, l'autre relais, c'est à dire le relais disposé à l'extrémité
opposée de la ligne, a nécessairement détecté la présence de ce défaut en première zone et a provoqué
l'ouverture du disjoncteur dont il est équipé.
Dans ce cas, il est toutefois nécessaire de provoquer l'ouverture des deux disjoncteurs afin d'isoler la portion de réseau incriminée et éviter ainsi un maintien de l'alimentation, ce qui pourrait engendrer des risques pour l'environnement et pour des personnes (incendies, électrocutions, ...). _ Certains types de dispositifs de-protection de distance sont dotés de moyens de liaison assurant une transmission d'informations entre les relais de chaque paire afin de provoquer l'ouverture du disjoncteur de chaque relais en réponse à une détection, par ce dernier, d'un défaut en deuxième zone et à une détection, par l'autre relais, d'un défaut en première zone.
Cette technique, bien qu'efficace pour isoler une portion de réseau défectueux, nécessite toutefois de prévoir, sur le réseau d'alimentation, un câblage et des moyens d'émission et de réception de donnés spécifiques, ce qui tend à augmenter considérablement le coût d'un tel dispositif de protection.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients.
Elle a donc pour objet un dispositif de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, comprenant au moins deux relais de protection disposés chacun à une extrémité de la ligne et munis chacun des moyens de détection de défauts et un disjoncteur associé à chaque relais et adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette demière, chaque relais de protection étant adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne et correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur la ligne et d'atr moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, la
4 deuxième zone englobant une portion de la ligne dans laquelle se situe un autre relais de protection et correspondant à une zone de détection incertaine d'un défaut sur ladite ligne, caractérisé en ce que au moins l'un des relais comporte des moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur associé à l'autre relais en réponse à une détection, par ce dernier, d'un défaut en première zone de manière à provoquer l'ouverture du disjoncteur associé audit au moins un relais, et en ce que lesdits moyens de détection de l'ouverture dudit disjoncteur comportent des moyens de calcul d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance de la ligne et des moyens de comparaison de ladite caractéristique avec au moins une valeur de seuil de déclenchement de l'ouverture du disjoncteur.
Le dispositif de protection selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R, suivant l Zarerm - ZBOUV
R, ~
=
l ZBferm l dans lequel :
Zs feR7 représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est fermé, et Zeouõ représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est ouvert ;
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R, suivant l L Bferm l- l G Bouv l R, _ l ZBferm l dans lequel :
/Zg,enõ/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à
l'autre relais est fermé ; et /ZBou~ représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à
l'autre relais est ouvert ;
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul de
Le dispositif de protection selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R, suivant l Zarerm - ZBOUV
R, ~
=
l ZBferm l dans lequel :
Zs feR7 représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est fermé, et Zeouõ représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est ouvert ;
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R, suivant l L Bferm l- l G Bouv l R, _ l ZBferm l dans lequel :
/Zg,enõ/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à
l'autre relais est fermé ; et /ZBou~ représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur associé à
l'autre relais est ouvert ;
- les moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul de
5 l'impédance de la ligne.
L'invention a-également pour objet un procédé de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, la ligne étant dotée, à
chaque extrémité, d'un relais de protection comprenant des moyens de détection de défauts et d'un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette dernière, le procédé comprenant les étapes consistant à, pour l'un des relais au moins :
surveiller une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur ladite ligne et au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne adjacente, de manière à détecter un défaut sur lesdites zones, la deuxième zone englobant une portion de ladite ligne dans laquelle se situe l'autre relais et correspondant à
une zone de détection incertaine d'un défaut sur la ligne, et commander l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de détection d'un défaut en première zone, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de surveillance des première et deuxième zones du réseau, on calcule la valeur d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance, on compare la valeur calculée avec au moins une valeur de seuil de détection de l'ouverture du disjoncteur de l'autre relais, et l'on déclenche l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de dépassement de la ou des valeurs de seuil.
Selon un mode de réalisation particulier de ce procédé, ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transit de puissance positif, par des droites correspondant, respectivement, à des valeurs minimale et maximale des parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée en l'absence défaut et à des arguments maximum et minimum de l'impédance mesurée lorsque le disjoncteur distant est ouvert, et
L'invention a-également pour objet un procédé de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, la ligne étant dotée, à
chaque extrémité, d'un relais de protection comprenant des moyens de détection de défauts et d'un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette dernière, le procédé comprenant les étapes consistant à, pour l'un des relais au moins :
surveiller une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur ladite ligne et au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne adjacente, de manière à détecter un défaut sur lesdites zones, la deuxième zone englobant une portion de ladite ligne dans laquelle se situe l'autre relais et correspondant à
une zone de détection incertaine d'un défaut sur la ligne, et commander l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de détection d'un défaut en première zone, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de surveillance des première et deuxième zones du réseau, on calcule la valeur d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance, on compare la valeur calculée avec au moins une valeur de seuil de détection de l'ouverture du disjoncteur de l'autre relais, et l'on déclenche l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de dépassement de la ou des valeurs de seuil.
Selon un mode de réalisation particulier de ce procédé, ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transit de puissance positif, par des droites correspondant, respectivement, à des valeurs minimale et maximale des parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée en l'absence défaut et à des arguments maximum et minimum de l'impédance mesurée lorsque le disjoncteur distant est ouvert, et
6 par une droite correspondant à une variation de l'impédance mesurée en fonction de la résistance du défaut.
Selon un autre mode de réalisation de ce procédé, ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transit de pui5sance négatif, par des droites correspondant à des valeurs minimales des parties réelle et imaginaire de l'impédance de la ligne mesurée après l'apparition du défaut et à des arguments minimum et maximum de la variation de l'impédance mesurée lorsque que ledit disjoncteur distant est ouvert, et par une droite élaborée à partir de la valeur de l'impédance en présence d'un défaut de résistance nulle au même endroit et de la variation de l'impédance mesurée en fonction de la résistance d'un défaut de résistance non nulle.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique illustrant une portion de réseau dotée d'un dispositif de protection conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue agrandie d'une portion du réseau de la figure 1, montrant la constitution d'un dispositif de protection conforme à l'invention ;
- la figure 3 est une représentation complexe illustrant la zone de détection, par l'un des relais, de l'ouverture de l'autre relais, pour un transit de puissance positif; et - la figure 4 est une représentation complexe illustrant la zone de détection, pour l'un des relais, de l'ouverture de l'autre relais, pour un transit de puissance négatif.
Sur la figure 1, on a représenté, de façon schématique et unifilaire, la structure d'un réseau de distribution d'énergie électrique triphasée.
Bien que sur cette figure, le réseau soit représenté sous une forme linéaire, on conçoit que, en fait, ce dernier a une structure maillée de manière à
permettre l'alimentation d'une région géographique en énergie électrique.
Le réseau est constitué par une succession de lignes d'alimentation en énergie électrique, telles que 10 et 12, assurant chacune le transfert de l'énergie électrique délivrée par des postes d'alimentation, tels que 14 et 16, alimentant le réseau.
Par exemple, le réseau représenté sur cette figure est un réseau à haute tension, c'est à dire capable de véhiculer une tension comprise entre 15kv et 150kv,
Selon un autre mode de réalisation de ce procédé, ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transit de pui5sance négatif, par des droites correspondant à des valeurs minimales des parties réelle et imaginaire de l'impédance de la ligne mesurée après l'apparition du défaut et à des arguments minimum et maximum de la variation de l'impédance mesurée lorsque que ledit disjoncteur distant est ouvert, et par une droite élaborée à partir de la valeur de l'impédance en présence d'un défaut de résistance nulle au même endroit et de la variation de l'impédance mesurée en fonction de la résistance d'un défaut de résistance non nulle.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique illustrant une portion de réseau dotée d'un dispositif de protection conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue agrandie d'une portion du réseau de la figure 1, montrant la constitution d'un dispositif de protection conforme à l'invention ;
- la figure 3 est une représentation complexe illustrant la zone de détection, par l'un des relais, de l'ouverture de l'autre relais, pour un transit de puissance positif; et - la figure 4 est une représentation complexe illustrant la zone de détection, pour l'un des relais, de l'ouverture de l'autre relais, pour un transit de puissance négatif.
Sur la figure 1, on a représenté, de façon schématique et unifilaire, la structure d'un réseau de distribution d'énergie électrique triphasée.
Bien que sur cette figure, le réseau soit représenté sous une forme linéaire, on conçoit que, en fait, ce dernier a une structure maillée de manière à
permettre l'alimentation d'une région géographique en énergie électrique.
Le réseau est constitué par une succession de lignes d'alimentation en énergie électrique, telles que 10 et 12, assurant chacune le transfert de l'énergie électrique délivrée par des postes d'alimentation, tels que 14 et 16, alimentant le réseau.
Par exemple, le réseau représenté sur cette figure est un réseau à haute tension, c'est à dire capable de véhiculer une tension comprise entre 15kv et 150kv,
7 environ. Toutefois, l'invention s'applique également à la protection d'un réseau à très haute tension, c'est à dire des tensions supérieurs à 150kv.
Comme cela est classique, le réseau est doté d'un dispositif de protection assurant une détection de défauts susceptibles d'apparaître sur le réseau, dûs par exemple à
une mise à la terre d'une des lignes 10 et 12, et une déconnection de la portion de réseau incriminée, du reste du réseau. --Le dispositif de protection comporte un ensemble de relais de protection 18, 20, 22 et 24, disposés par paires, chaque paire de relais équipant une ligne d'alimentation ou 12.
10 Dans chaque paire, l'un des relais est disposé à l'une des extrémités de la ligne d'alimentation, l'autre relais étant disposé à l'autre extrémité de cette ligne.
Les relais 18, 20, 22 et 24 sont des relais réalisant une protection du type "protection de distance", c'est à dire qu'ils sont adaptés pour effectuer une surveillance du réseau par zones.
Ainsi, en considérant la ligne d'alimentation désignée par la référence numérique 10 sur la figure 1, l'un des relais 18 réalise une surveillance d'une première zone Z, du réseau s'étendant sur une portion de la ligne 10, par exemple sur une longueur représentant 80% de cette dernière et d'une dernière zone Z, du réseau juxtaposée à la première zone Z, et chevauchant une portion de la ligne 12 adjacente, cette deuxième zone Z, couvrant, par exemple, une zone du réseau s'étendant entre 80% et 12011'0 de la longueur de la ligne d'alimentation 10.
D'autres zones de surveillance peuvent être envisagées.
On considérera toutefois, dans la suite de la description, que chaque relais effectue une surveillance selon deux zones.
On conçoit, de même, que l'autre relais 20 de la paire de relais effectue une surveillance du réseau selon une première et une deuxième zones Z', et Z'z, identiques aux zones Z, et Z, mentionnées précédemment, et correspondant chacune à une portion du réseau.
Chaque première zone Z, et Z', constitue une zone de détection certaine d'un = 30 défaut sur la ligne 10 à laquelle appartiennent les relais 18 et 20, les deuxièmes zones Z, et Z', correspondant, quant à elles, à une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette ligne. -En effet, dans la mesure où la première zone couvre une partie de la ligne d'alimentation sur laquelle est disposé le relais, la détection d'un défaut, dans cette zone, correspond à une localisation du défaut sur cette ligne d'alimentation.
Au contraire, une détection en deuxième zone Z2 ou Z', ne fournit qu'une indication peu fiable quant à la localisation du défaut sur l'une ou l'autre de deux lignes d'alimentation adjacentes,, Par conséquent, la détection d'un défaut en première zone provoque l'ouverture d'un disjoncteur associé au relais.
Toutefois, et comme cela sera décrit en détail par la suite, le dispositif de protection est doté de moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur des relais de chaque paire, en réponse à une détection, par l'un des relais, d'un défaut en première zone, de manière à provoquer une ouverture du disjoncteur associé à l'autre relais.
Ainsi, dans le cas où l'un des relais, tel que 18, détecte un défaut en deuxième zone, le disjoncteur de ce relais s'ouvre si ce défaut est détecté en première zone Zt par l'autre relais, tel que 20, de la paire considérée.
La description détaillée d'un relais de protection va maintenant être faite en référence à la figure 2.
Sur cette figure, on a représenté de façon trifilaire une partie du réseau d'alimentation de la figure 1, équipée d'un relais, tel que 18.
L'un des postes d'alimentation du réseau 14 a été représenté sous la forme d'une source d'alimentation triphasée V 1, V2 et V3 alimentant un jeu de barres 26, 28 et 30, auxquels sont raccordées des lignes d'alimentation. Sur cette figure seule une ligne L1, L2, L3 a été représentée.
On voit sur cette figure que le relais de protection 18 est dôté d'un ensemble de détecteurs, tel que 32, assurant une surveillance des grandeurs électriques caractéristiques du fonctionnement des lignes d'alimentation.
Les détecteurs 32 de la ligne sont raccordés à une unité de traitement 34 associée à la ligne, assurant le pilotage du fonctionnement du disjoncteur, tel que 36, équipant chaque ligne d'alimentation L1, L2, L3, de manière à les déconnecter du réseau dès l'apparition d'un défaut.
Pour la détection d'un défaut sur la ligne d'alimentation, les détecteurs 32 surveillent en permanence, sous le contrôle de l'unité centrale 34, les paramètres principaux du réseau, tels que la tension, le courant, ou une combinaison de la tension et du courant.
Les détecteurs 32 sont des détecteurs de type classique, appropriés pour l'utilisation envisagée. Ils ne seront donc pas décrits en détail par la suite. On notera toutefois qu'ils sont capables, conjointement avec l'unité de traitement 34, de réaliser une surveillance par zones de la portion de réseau sur laquelle ils sont placés, c'est à dire de localiser un défaut détecté soit en première zone, soit en deuxième zone.
L'unité de traitement 34 réalise une comparaison entre les paramètres surveillés et une ou plusieurs valeurs de seuil prédéterminées de détection d'un défaut sur la portion de réseau surveillée de manière à effectuer, en cas de détection d'un défaut, une ou plusieurs actions telles que la réalisation d'une mesure supplémentaire et provoque, en cas de détection d'un défaut en première zone, l'ouverture du ou des disjoncteurs 36 nécessaire pour isoler la portion de réseau incriminée.
Par ailleurs, l'unité de traitement 34 du relais 18 comporte des moyens logiciels de calcul d'une caractéristique représentative de la variation de l'impédance mesurée de la ligne et de comparaison de la valeur de la caractéristique calculée avec une ou plusieurs valeurs de seuil de détection de l'ouverture du ou des disjoncteurs associé à
l'autre relais de la paire de relais à laquelle il appartient.
De préférence, ce calcul est effectué après détection d'un défaut en deuxième zone Z, de manière à déterminer si l'autre relais a détecté ce défaut en première zone Z,.
Le dispositif de protection. est ainsi capable, en surveillant la variation de l'impédance mesurée de la ligne, de détecter l'ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs de l'un des relais, qui engendre une variation de l'impédance mesurée de la ligne, de manière à provoquer, en réponse, l'ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs associé à
l'autre relais et d'isoler ainsi, la ligne défectueuse du réseau de lignes d'alimentation.
Pour réaliser la détection de l'ouverture d'un disjoncteur, plusieurs critères peuvent être utilisés.
Tout d'abord, il est possible de calculer la différence relative entre l'impédance mesurée de la ligne avant ouverture et après ouverture, en établissant le rapport Rl suivant :
R~ _ /Zaferm - ZBouv ~ (1) ~ ZBferm ~
dans lequel :
Za,e,.,T, représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est fermé et 5 ZaouY la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est ouvert.
En comparant le rapport R1 calculé avec une valeur de seuil prédéterminée, fixée par exemple à 10% ou 20% de la valeur de l'impédance de Zafeil est possible de détecter l'ouverture du disjoncteur.
10 De même, il est possible de détecter l'ouverture d'un relais en calculant le rapport R2 suivant : -I
R Zaferm l- l ZBouv I (2) ~ _ l ZBferm l dans lequel :
/Zafe1711,/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé ; et /Zaouj représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert, et en comparant ce rapport R2 avec une valeur de seuil, fixée par exemple à
une augmentation de 10% ou 20% de la valeur de l'impédance ZaFen,,.
Il est également possible, en variante, de surveiller l'évolution dans le temps, de la valeur Z de l'impédance de la ligne mesurée par les relais et de comparer cette valeur avec un ensemble de valeurs de seuil.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, en représentation complexe, les valeurs de seuil constituent une zone de détection.
Sur ces figures, l'abcisse correspond à la partie réelle R des impédances et l'ordonnée correspond à la partie imaginaire X des impédances.
En se référant tout d'abord à la figure 3, qui correspond à un transit de puissance positif avant l'apparition d'un défaut, on voit, qu'après apparition d'un défaut, la valeur de l'impédance mesurée de la ligne se situe dans une zone z,. Cette zone z, est élaborée à partir de la valeur de l'impédance de la ligne mesurée après apparition du défaut et avant ouverture du disjoncteur distant, et en traçant un cercle de diamètre égal par exemple à 0,5 S2 de manière à ne pas prendre en compte des variations d'impédance inférieure par exemple à 0,5 Q.
Comme on le voit sur la figure 3, la zone de détection est délimitée par des droites D1 à D6 obtenues à partir de simulations d'un réseau. Les droites Dl et D2 correspondent respectivément à des valeurs minimale et maximale de parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée de la ligne lorsque le disjoncteur distant est fermé, après l'apparition du défaut, en dessous et au dessus desquelles, respectivement, il est décidé qu'une ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs distants a pu intervenir.
A partir de ces droites D 1 et D2, la zone de détection D, hachurée sur la figure 3, est délimitée par deux droites D3 et D4 correspondant à des arguments maximum et minimum de la variation de l'impédance mesurée lorsque le disjoncteur distant est ouvert, au dessus et en dessous desquelles une ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs a pu intervenir, et par une droite D5 correspondant à une variation de l'impédance mesuré en fonction de la résistance du défaut.
Comme on le voit sur la figure 3, la droite D1 est tracée à partir de la partie réelle de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, déplacée par exemple de -0,5 S2, dans la mesure où la partie réelle de la différence entre ZBfe, et ZBouv est toujours plus grande que sa partie imaginaire et est tracée selon un angle de 90 .
La droite D2 est construite à partir de la partie imaginaire de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut déplacée par exemple de +0,5 Q et tracée selon un angle de 0 .
Les droites D3 et D4 sont élaborées à partir de simulations indiquant que l'argument de l'impédance mesurée après ouverture du relais distant est par exemple comprise entre environ 5 et 35 . Enfin, la droite D5 est tracée de manière à
éviter toute possibilité de déclenchement intempestif du relais. Cette droite est élaborée en établissant le coefficient de variation de l'impédance ZBfe,m en fonction de la résistance d'un défaut, cette variation étant sensiblement linéaire pour une résistance de défaut variant entre 1 S2 et 10 S2, et en déterminant l'angle b selon lequel la droite ainsi établie coupe l'axe R des réels.
Enfin, dans la mesùre où la droite D1 et la droite D4 sont susceptibles de ne pas avoir de point commun, une sixième droite D6 est élaborée à partir du point de coupure entre la droite D5 et l'axe X des parties imaginaires et tracée selon un angle nul.
Il est ainsi possible, en surveillant la variation de l'impédance mesurée de détecter l'ouverture du relais distant, en détectant si cette impédance mesurée atteint la zone D délimitée par ces droites D1 à D6.
En référence à la figure 4, on définit de même pour un transit de puissance négatif, une zone D' de détection de l'ouverture du relais distant, délimitée par les droites D'làD'6. -Comme dans le cas précédent décrit en référence à la figure 3, pour un transit négatif, on élabore la zone de détection D' à partir d'une zone z'1 définie à
partir de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, entourée d'un cercle de rayon par exemple égal à 0,5 S2 de manière à ne pas prendre en compte des variations d'impédance inférieures à 0,5 ohm.
Les droites D'l et D'2 sont tracées respectivement à partir de la partie réelle et de la partie imaginaire de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut lorsque le disjoncteur distant est fermé.
De même, comme dans le cas précédent, les droites D'3 et D'4 sont élaborées à partir de calculs électrotechniques établissant que l'arzument de la variation de l'impédance mesurée, après ouverture du relais distant est par exemple compris entre -10 et +20 .
La droite D'5 est élaborée de manière à éviter tout déclenchement intempestif.
Pour ce faire, on calcule la valeur de l'impédance obtenue en présence d'un défaut de résistance nulle au même endroit, on place le point P ainsi obtenu, et l'on détermine la variation de l'impédance mesurée de la ligne en fonction de la résistance d'un défaut présent sur cette dernière et de résistance non nulle, par exemple pour des valeurs de résistance comprises entre 1 et 5 S2, de manière à définir la pente de la droite D'5.
On définit ainsi une zone de détection D' qui permet de détecter l'ouverture du relais distant lorsque la valeur de l'impédance se situe à l'intérieur de cette zone D'.
On notera que, dans ce qui précède, les valeurs de seuil permettant la détection de l'ouverture du relais distant sont choisies de manière à
effectuer une distinction entre une variation de l'impédance mesurée dûe à une variation de la résistance du défaut et une variation de l'impédance mesurée dûe à une ouverture du relais distant.
On conçoit que l'invention qui vient d'être décrite, qui est capable de détecter l'ouverture d'un relais distant, à partir de la valeur de grandeurs électriques représentatives du fonctionnement du réseau d'alimentation surveillé, permet de réduire considérablement le temps de déclenchement des relais de protection en présence d'un défaut détecté et, ainsi, d'obtenir un fonctionnement similaire aux dispositifs de protection de distance dotés de moyens de télécommunication, tout en conservant une bonne sélectivité et à
moindre coût.
Comme cela est classique, le réseau est doté d'un dispositif de protection assurant une détection de défauts susceptibles d'apparaître sur le réseau, dûs par exemple à
une mise à la terre d'une des lignes 10 et 12, et une déconnection de la portion de réseau incriminée, du reste du réseau. --Le dispositif de protection comporte un ensemble de relais de protection 18, 20, 22 et 24, disposés par paires, chaque paire de relais équipant une ligne d'alimentation ou 12.
10 Dans chaque paire, l'un des relais est disposé à l'une des extrémités de la ligne d'alimentation, l'autre relais étant disposé à l'autre extrémité de cette ligne.
Les relais 18, 20, 22 et 24 sont des relais réalisant une protection du type "protection de distance", c'est à dire qu'ils sont adaptés pour effectuer une surveillance du réseau par zones.
Ainsi, en considérant la ligne d'alimentation désignée par la référence numérique 10 sur la figure 1, l'un des relais 18 réalise une surveillance d'une première zone Z, du réseau s'étendant sur une portion de la ligne 10, par exemple sur une longueur représentant 80% de cette dernière et d'une dernière zone Z, du réseau juxtaposée à la première zone Z, et chevauchant une portion de la ligne 12 adjacente, cette deuxième zone Z, couvrant, par exemple, une zone du réseau s'étendant entre 80% et 12011'0 de la longueur de la ligne d'alimentation 10.
D'autres zones de surveillance peuvent être envisagées.
On considérera toutefois, dans la suite de la description, que chaque relais effectue une surveillance selon deux zones.
On conçoit, de même, que l'autre relais 20 de la paire de relais effectue une surveillance du réseau selon une première et une deuxième zones Z', et Z'z, identiques aux zones Z, et Z, mentionnées précédemment, et correspondant chacune à une portion du réseau.
Chaque première zone Z, et Z', constitue une zone de détection certaine d'un = 30 défaut sur la ligne 10 à laquelle appartiennent les relais 18 et 20, les deuxièmes zones Z, et Z', correspondant, quant à elles, à une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette ligne. -En effet, dans la mesure où la première zone couvre une partie de la ligne d'alimentation sur laquelle est disposé le relais, la détection d'un défaut, dans cette zone, correspond à une localisation du défaut sur cette ligne d'alimentation.
Au contraire, une détection en deuxième zone Z2 ou Z', ne fournit qu'une indication peu fiable quant à la localisation du défaut sur l'une ou l'autre de deux lignes d'alimentation adjacentes,, Par conséquent, la détection d'un défaut en première zone provoque l'ouverture d'un disjoncteur associé au relais.
Toutefois, et comme cela sera décrit en détail par la suite, le dispositif de protection est doté de moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur des relais de chaque paire, en réponse à une détection, par l'un des relais, d'un défaut en première zone, de manière à provoquer une ouverture du disjoncteur associé à l'autre relais.
Ainsi, dans le cas où l'un des relais, tel que 18, détecte un défaut en deuxième zone, le disjoncteur de ce relais s'ouvre si ce défaut est détecté en première zone Zt par l'autre relais, tel que 20, de la paire considérée.
La description détaillée d'un relais de protection va maintenant être faite en référence à la figure 2.
Sur cette figure, on a représenté de façon trifilaire une partie du réseau d'alimentation de la figure 1, équipée d'un relais, tel que 18.
L'un des postes d'alimentation du réseau 14 a été représenté sous la forme d'une source d'alimentation triphasée V 1, V2 et V3 alimentant un jeu de barres 26, 28 et 30, auxquels sont raccordées des lignes d'alimentation. Sur cette figure seule une ligne L1, L2, L3 a été représentée.
On voit sur cette figure que le relais de protection 18 est dôté d'un ensemble de détecteurs, tel que 32, assurant une surveillance des grandeurs électriques caractéristiques du fonctionnement des lignes d'alimentation.
Les détecteurs 32 de la ligne sont raccordés à une unité de traitement 34 associée à la ligne, assurant le pilotage du fonctionnement du disjoncteur, tel que 36, équipant chaque ligne d'alimentation L1, L2, L3, de manière à les déconnecter du réseau dès l'apparition d'un défaut.
Pour la détection d'un défaut sur la ligne d'alimentation, les détecteurs 32 surveillent en permanence, sous le contrôle de l'unité centrale 34, les paramètres principaux du réseau, tels que la tension, le courant, ou une combinaison de la tension et du courant.
Les détecteurs 32 sont des détecteurs de type classique, appropriés pour l'utilisation envisagée. Ils ne seront donc pas décrits en détail par la suite. On notera toutefois qu'ils sont capables, conjointement avec l'unité de traitement 34, de réaliser une surveillance par zones de la portion de réseau sur laquelle ils sont placés, c'est à dire de localiser un défaut détecté soit en première zone, soit en deuxième zone.
L'unité de traitement 34 réalise une comparaison entre les paramètres surveillés et une ou plusieurs valeurs de seuil prédéterminées de détection d'un défaut sur la portion de réseau surveillée de manière à effectuer, en cas de détection d'un défaut, une ou plusieurs actions telles que la réalisation d'une mesure supplémentaire et provoque, en cas de détection d'un défaut en première zone, l'ouverture du ou des disjoncteurs 36 nécessaire pour isoler la portion de réseau incriminée.
Par ailleurs, l'unité de traitement 34 du relais 18 comporte des moyens logiciels de calcul d'une caractéristique représentative de la variation de l'impédance mesurée de la ligne et de comparaison de la valeur de la caractéristique calculée avec une ou plusieurs valeurs de seuil de détection de l'ouverture du ou des disjoncteurs associé à
l'autre relais de la paire de relais à laquelle il appartient.
De préférence, ce calcul est effectué après détection d'un défaut en deuxième zone Z, de manière à déterminer si l'autre relais a détecté ce défaut en première zone Z,.
Le dispositif de protection. est ainsi capable, en surveillant la variation de l'impédance mesurée de la ligne, de détecter l'ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs de l'un des relais, qui engendre une variation de l'impédance mesurée de la ligne, de manière à provoquer, en réponse, l'ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs associé à
l'autre relais et d'isoler ainsi, la ligne défectueuse du réseau de lignes d'alimentation.
Pour réaliser la détection de l'ouverture d'un disjoncteur, plusieurs critères peuvent être utilisés.
Tout d'abord, il est possible de calculer la différence relative entre l'impédance mesurée de la ligne avant ouverture et après ouverture, en établissant le rapport Rl suivant :
R~ _ /Zaferm - ZBouv ~ (1) ~ ZBferm ~
dans lequel :
Za,e,.,T, représente la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est fermé et 5 ZaouY la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur associé à l'autre relais est ouvert.
En comparant le rapport R1 calculé avec une valeur de seuil prédéterminée, fixée par exemple à 10% ou 20% de la valeur de l'impédance de Zafeil est possible de détecter l'ouverture du disjoncteur.
10 De même, il est possible de détecter l'ouverture d'un relais en calculant le rapport R2 suivant : -I
R Zaferm l- l ZBouv I (2) ~ _ l ZBferm l dans lequel :
/Zafe1711,/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé ; et /Zaouj représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais pour une phase défectueuse de la ligne lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert, et en comparant ce rapport R2 avec une valeur de seuil, fixée par exemple à
une augmentation de 10% ou 20% de la valeur de l'impédance ZaFen,,.
Il est également possible, en variante, de surveiller l'évolution dans le temps, de la valeur Z de l'impédance de la ligne mesurée par les relais et de comparer cette valeur avec un ensemble de valeurs de seuil.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, en représentation complexe, les valeurs de seuil constituent une zone de détection.
Sur ces figures, l'abcisse correspond à la partie réelle R des impédances et l'ordonnée correspond à la partie imaginaire X des impédances.
En se référant tout d'abord à la figure 3, qui correspond à un transit de puissance positif avant l'apparition d'un défaut, on voit, qu'après apparition d'un défaut, la valeur de l'impédance mesurée de la ligne se situe dans une zone z,. Cette zone z, est élaborée à partir de la valeur de l'impédance de la ligne mesurée après apparition du défaut et avant ouverture du disjoncteur distant, et en traçant un cercle de diamètre égal par exemple à 0,5 S2 de manière à ne pas prendre en compte des variations d'impédance inférieure par exemple à 0,5 Q.
Comme on le voit sur la figure 3, la zone de détection est délimitée par des droites D1 à D6 obtenues à partir de simulations d'un réseau. Les droites Dl et D2 correspondent respectivément à des valeurs minimale et maximale de parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée de la ligne lorsque le disjoncteur distant est fermé, après l'apparition du défaut, en dessous et au dessus desquelles, respectivement, il est décidé qu'une ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs distants a pu intervenir.
A partir de ces droites D 1 et D2, la zone de détection D, hachurée sur la figure 3, est délimitée par deux droites D3 et D4 correspondant à des arguments maximum et minimum de la variation de l'impédance mesurée lorsque le disjoncteur distant est ouvert, au dessus et en dessous desquelles une ouverture d'un ou de plusieurs disjoncteurs a pu intervenir, et par une droite D5 correspondant à une variation de l'impédance mesuré en fonction de la résistance du défaut.
Comme on le voit sur la figure 3, la droite D1 est tracée à partir de la partie réelle de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, déplacée par exemple de -0,5 S2, dans la mesure où la partie réelle de la différence entre ZBfe, et ZBouv est toujours plus grande que sa partie imaginaire et est tracée selon un angle de 90 .
La droite D2 est construite à partir de la partie imaginaire de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut déplacée par exemple de +0,5 Q et tracée selon un angle de 0 .
Les droites D3 et D4 sont élaborées à partir de simulations indiquant que l'argument de l'impédance mesurée après ouverture du relais distant est par exemple comprise entre environ 5 et 35 . Enfin, la droite D5 est tracée de manière à
éviter toute possibilité de déclenchement intempestif du relais. Cette droite est élaborée en établissant le coefficient de variation de l'impédance ZBfe,m en fonction de la résistance d'un défaut, cette variation étant sensiblement linéaire pour une résistance de défaut variant entre 1 S2 et 10 S2, et en déterminant l'angle b selon lequel la droite ainsi établie coupe l'axe R des réels.
Enfin, dans la mesùre où la droite D1 et la droite D4 sont susceptibles de ne pas avoir de point commun, une sixième droite D6 est élaborée à partir du point de coupure entre la droite D5 et l'axe X des parties imaginaires et tracée selon un angle nul.
Il est ainsi possible, en surveillant la variation de l'impédance mesurée de détecter l'ouverture du relais distant, en détectant si cette impédance mesurée atteint la zone D délimitée par ces droites D1 à D6.
En référence à la figure 4, on définit de même pour un transit de puissance négatif, une zone D' de détection de l'ouverture du relais distant, délimitée par les droites D'làD'6. -Comme dans le cas précédent décrit en référence à la figure 3, pour un transit négatif, on élabore la zone de détection D' à partir d'une zone z'1 définie à
partir de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, entourée d'un cercle de rayon par exemple égal à 0,5 S2 de manière à ne pas prendre en compte des variations d'impédance inférieures à 0,5 ohm.
Les droites D'l et D'2 sont tracées respectivement à partir de la partie réelle et de la partie imaginaire de la valeur de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut lorsque le disjoncteur distant est fermé.
De même, comme dans le cas précédent, les droites D'3 et D'4 sont élaborées à partir de calculs électrotechniques établissant que l'arzument de la variation de l'impédance mesurée, après ouverture du relais distant est par exemple compris entre -10 et +20 .
La droite D'5 est élaborée de manière à éviter tout déclenchement intempestif.
Pour ce faire, on calcule la valeur de l'impédance obtenue en présence d'un défaut de résistance nulle au même endroit, on place le point P ainsi obtenu, et l'on détermine la variation de l'impédance mesurée de la ligne en fonction de la résistance d'un défaut présent sur cette dernière et de résistance non nulle, par exemple pour des valeurs de résistance comprises entre 1 et 5 S2, de manière à définir la pente de la droite D'5.
On définit ainsi une zone de détection D' qui permet de détecter l'ouverture du relais distant lorsque la valeur de l'impédance se situe à l'intérieur de cette zone D'.
On notera que, dans ce qui précède, les valeurs de seuil permettant la détection de l'ouverture du relais distant sont choisies de manière à
effectuer une distinction entre une variation de l'impédance mesurée dûe à une variation de la résistance du défaut et une variation de l'impédance mesurée dûe à une ouverture du relais distant.
On conçoit que l'invention qui vient d'être décrite, qui est capable de détecter l'ouverture d'un relais distant, à partir de la valeur de grandeurs électriques représentatives du fonctionnement du réseau d'alimentation surveillé, permet de réduire considérablement le temps de déclenchement des relais de protection en présence d'un défaut détecté et, ainsi, d'obtenir un fonctionnement similaire aux dispositifs de protection de distance dotés de moyens de télécommunication, tout en conservant une bonne sélectivité et à
moindre coût.
Claims (8)
1. Dispositif de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, comprenant au moins deux relais de protection disposés chacun à une extrémité de la ligne et munis chacun des moyens de détection de défauts et un disjoncteur associé à chaque relais et adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette dernière, chaque relais de protection étant adapté pour réaliser une surveillance d'une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne et correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur la ligne et d'au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, la deuxième zone englobant une portion de la ligne dans laquelle se situe un autre relais de protection et correspondant à une zone de détection incertaine d'un défaut sur ladite ligne, caractérisé en ce que au moins l'un des relais comporte des moyens de détection de l'ouverture du disjoncteur associé à l'autre relais en réponse à une détection, par ce dernier, d'un défaut en première zone de manière à provoquer l'ouverture du disjoncteur associé audit au moins un relais, et en ce que lesdits moyens de détection de l'ouverture dudit disjoncteur comportent des moyens de calcul d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance de la ligne et des moyens de comparaison de ladite caractéristique avec au moins une valeur de seuil de déclenchement de l'ouverture du disjoncteur.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R1 suivant:
dans lequel:
Z Bferm représente la valeur de l'impédance de la ligne mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé, et Z BouV représente la valeur de l'impédance de la ligne mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R1 suivant:
dans lequel:
Z Bferm représente la valeur de l'impédance de la ligne mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé, et Z BouV représente la valeur de l'impédance de la ligne mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R2 suivant:
dans lequel:
/Z Bferm/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé; et /Z Bouv/ représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul du rapport R2 suivant:
dans lequel:
/Z Bferm/ représente la valeur absolue de la valeur de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé; et /Z Bouv/ représente la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul de l'impédance de la ligne.
en ce que lesdits moyens de calcul sont constitués par des moyens de calcul de l'impédance de la ligne.
5. Procédé de protection d'une ligne d'un réseau de lignes d'alimentation en énergie électrique, la ligne étant dotée, à chaque extrémité, d'un relais de protection comprenant des moyens de détection de défauts et d'un disjoncteur adapté pour déconnecter la ligne du réseau de lignes en présence d'un défaut détecté sur cette dernière, le procédé comprenant les étapes consistant à, pour l'un des relais au moins:
- surveiller une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur ladite ligne et au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, de manière à détecter un défaut sur lesdites zones, la deuxième zone englobant une portion de ladite ligne dans laquelle se situe l'autre relais et correspondant à une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette dernière; et - commander l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de détection d'un défaut en première zone, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de surveillance des première et deuxième zones du réseau, on calcule la valeur d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance, on compare la valeur calculée avec au moins une valeur de seuil de détection de l'ouverture du disjoncteur de l'autre relais, et l'on déclenche l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de dépassement de la ou des valeurs de seuil.
- surveiller une première zone du réseau s'étendant sur une portion de la ligne correspondant à une zone de détection certaine d'un défaut sur ladite ligne et au moins une deuxième zone du réseau juxtaposée à la première zone et chevauchant une portion d'une ligne d'alimentation adjacente, de manière à détecter un défaut sur lesdites zones, la deuxième zone englobant une portion de ladite ligne dans laquelle se situe l'autre relais et correspondant à une zone de détection incertaine d'un défaut sur cette dernière; et - commander l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de détection d'un défaut en première zone, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de surveillance des première et deuxième zones du réseau, on calcule la valeur d'une caractéristique représentative de la variation d'une valeur de mesure de l'impédance, on compare la valeur calculée avec au moins une valeur de seuil de détection de l'ouverture du disjoncteur de l'autre relais, et l'on déclenche l'ouverture du disjoncteur du relais en cas de dépassement de la ou des valeurs de seuil.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite caractéristique est constituée par l'un desdits rapports R1 et R2 suivants:
dans lesquels:
Z Bferm et /Z Bferm/ désignent respectivement la valeur et la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé; et Z Bouv et /Z Bouv/ désignent respectivement la valeur et la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
dans lesquels:
Z Bferm et /Z Bferm/ désignent respectivement la valeur et la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est fermé; et Z Bouv et /Z Bouv/ désignent respectivement la valeur et la valeur absolue de l'impédance mesurée par l'un des relais, pour une phase défectueuse de la ligne, lorsque le disjoncteur de l'autre relais est ouvert.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transit de puissance positif, par des droites correspondant respectivement à des valeurs minimale et maximale des parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut, et à des arguments maximum et minimum de la variation de l'impédance mesurée lorsque le disjoncteur distant est ouvert, et par une droite correspondant à une variation de l'impédance mesurée en fonction de la résistance du défaut.
8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite caractéristique étant constituée par l'impédance mesurée, les valeurs de seuil constituent, en représentation complexe, une zone de détection de l'ouverture du disjoncteur dudit autre relais, délimitée, pour un transfert négatif de puissance, par des droites correspondant à des valeurs minimales des parties réelle et imaginaire de l'impédance mesurée après l'apparition du défaut et à des arguments minimum et maximum de la variation de l'impédance mesurée de la ligne lorsque le disjoncteur distant est ouvert, et par une droite élaborée à partir de la valeur de l'impédance en présence d'un défaut de résistance nulle au même endroit et de la variation de l'impédance mesurée en fonction de la résistance d'un défaut présent sur la ligne et de résistance non nulle.
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