Appareil de mesure électrique pour ligne à haute tension
La présente invention concerne un appareil de mesure électrique pour ligne à haute tension, et notamment pour la mesure du courant de ligne à haute tension.
L'invention consiste en un appareil servant à mesurer un paramètre de transmission dans une ligne à haute tension, comprenant un dispositif pour contrôler ce paramètre pendant une période déterminée de son cycle et pour convertir le signal contrôlé d'une forme analogique en une forme numérique, un transmetteur pour transmettre l'information numérique sous une forme série, le dispositif de contrôle et le transmetteur étant suspendus à la ligne à haute tension, et un récepteur dans un poste au sol, pour r recevoir l'information trans- mise et en tirer une mesure dudit paramètre.
Le paramètre mesuré peut tre le courant de la ligne, et le transmetteur, de mme que le récepteur, peuvent tre disposés près d'un disjoncteur, l'appareil étant accouplé à des dispositifs de protection servant à faire fonctionner le disjoncteur, lorsque le courant de la ligne dépasse une valeur déterminée.
Outre le fait que l'appareil peut actionner des dispositifs de protection, une indication visuelle de la valeur du courant, sous forme numérique, peut tre également fournie.
En transmettant l'information sous forme série, on obtient une nette réduction de la largeur de bande, par rapport à celle qui serait nécessaire si l'information était transmise en parallèle. L'appareil peut ainsi opérer à n'importe quelle fréquence porteuse attribuée et, pour des lignes triphasées, trois appareils transmetteurs-récepteurs séparés, à différentes fréquences porteuses, peuvent donc tre employés; ces fréquences peuvent tre de l'ordre de 1500 MHz et s'étendre sur une largeur de bande jusqu'à 10 kHz et tre séparées les unes des autres par 25 MHz.
L'information transmise peut tre représentée par dix chiffres binaires, pouvant représenter avec précision des valeurs du courant de la ligne comprises entre un faible pourcentage du courant de pleine charge et un multiple, par exemple 75 fois, de ce courant de pleine charge.
Pour bien faire comprendre la présente invention, une réalisation de celle-ci est décrite dans ce qui suit, en se référant aux dessins annexés, où
la fig. 1 est un schéma fonctionnel du transmetteur et du récepteur;
la fig. 2 est un schéma du circuit du convertisseur analogique-numérique, et
la fig. 3 est un schéma du circuit du convertisseur parallèle-série.
En se référant à la fig. 1, un transmetteur 1 est monté sur une lilgne à haute tension 2 (dont une seule phase est indiquée) et comprend un transformateur dans l'air, non saturable 3, répondant au paramètre de la ligne, par exemple au courant, qu'il s'agit de contrôler, et un appareil d'alimentation 4, qui peut comprendre un transformateur de courant et un dispositif pour redresser, lisser et stabiliser la tension fournie par ce transformateur.
Un intégrateur 5 est couplé au transformateur 3 et sa sortie est reliée à un convertisseur analogique-numérique 6.
En outre, un signal est fourni à un dispositif d'exploration 7 qui applique des impulsions de commande au convertisseur 6 et à un dispositif transformation parai- lèle-série 8, qui reçoit la sortie de ce convertisseur.
La sortie numérique en série 8 est conduite dans un transmetteur à hyperfréquence 9, d'où l'information est transmise à un dispositif de réception 10 dans un poste de sol.
Le dispositif 10 comprend un récepteur à hyperfréquence très sélectif 11, dont la sortie sous forme série est conduite à des dispositifs de protection à relais 12 et à un convertisseur série-parallèle 13, où l'information est fournie par l'intermédiaire d'une matrice de comp- tage pour tre alignée sous forme parallèle. Cette information est ensuite inversée en décimales complémentaires dans un convertisseur binaire-décimal 14, puis conduite à un dispositif indicateur 15.
Plus particulièrement, le transformateur sans noyau 3 est bobiné autour du conducteur de la ligne, qui sert de primaire, à proximité d'un n disjoncteur (non repré- senté) qui surveille une extrémité de la ligne. Une cage de Faraday est disposée entre les enroulements primaire et secondaire, l'enroulement secondaire présentant une résistance relativement élevée, mais une très faible inductance. Toute modification dans le courant primaire produit une tension proportionnelle dans le secondaire et, par un choix approprié du paramètre d'enroulement, la tension appliquée à l'intégrateur 5, qui est un circuit
RC. peut tre déphasée de 900, de façon que la tension résultante aux bornes du condensateur soit directement proportionnelle au courant t primaire (ligne) et en phase avec ce courant.
Cette tension analogique est appliquée directement au convertisseur analogique-numérique 6 (fig. 2) et la tension secondaire est conduite au dispositif d'explo. ra- tion 7, qui différencie ce signal et produit une impulsion de commande pour amorcer des séquences dans le convertisseur 6 et le dispositif transformateur 8. La tension appliquée au dispositif d'exploration est déphasée de 900 par rapport au courant de la ligne et, après différentiation. l'impulsion de sortie ou de commande du dis positif f d'exploration coïncide avec chaque maximum de tension (courant zéro), où le degré de modification est minimal.
En se référant à la fig. 2, L'entrée analogique est appliquée directement à un comparateur 17 qui reçoit également un rétrosignail analogique provenant d'un réseau de résistances et de diodes 18 servant de convertisseur numérique-analogique de l'information fournie sous forme parallèle au dispositif transformateur 8. Le comparateur est actionné par des signaux horaires pro- venant d'un oscillateur 19, pour une période déterminée par le temps d'ouverture d'un circuit de porte 20 par l'impulsion de commande qui y parvient. Ces signaux horaires sont également conduits à un compteur 21 à échelle de dizaines, dont la sortie conditionne dix portes 22, qui actionnent à leur tour un enregistreur numérique 23, en fonction de la sortie du comparateur 17.
Plus particulièrement, l'enregistreur 23 est tout d'abord remis à zéro, puis les bascules dans cet enregistreur sont successivement ajustées au binaire 1, à des inrtervalles de 10 microsecondes par exemple, par les signaux horaires appliqués au compteur 21. A chaque échelon, la sortie numérique est convertie en une tension analogique dans le réseau 18 et est comparée, dans le comparateur 17, avec l'entrée provenant de l'intégrateur 5. Si la tension d'entrée n'est pas inférieure à la tension provenant du réseau 18, la porte correspondante 22 n'est pas ouverte et la bascule correspondante dans l'en registreur 23 demeure dans son état R 1) 1 . Si la tension d'entrée est inférieure, la bascule est ramenée à 0 .
Ce processus d'approximations successives se poursuit jusqu'à ce que tout l'enregistreur ait été exploré, c'està-dire pendant une période de 100 microsecondes, après quoi la sortie sous forme parallèle est conduite au dispositif transformateur 8.
Bien que les excursions positives et négatives du courant de la ligne soient explorées, la sortie sous forme parallèle de ce convertisseur 6 n'est arrangée que dans le sens positif.
En se référant à la fig. 3, qui montre les composants du dispositifZtransformateur parallèle-série, la sortie sous forme parallèle provenant du convertisseur 6, sur dix lignes, est conduite à une entrée d'un nombre correspondant de portes ET 25, dont l'autre entrée est activée séquentiellement par des signaux provenant d'un décodeur matriciel à diodes 26, dans l'intervalle entre deux impulsions de commande successives.
Cette activation séquentielle est effectuée par un circuit de comptage comprenant un circuit bistable 27, qui passe d'un état à l'autre par l'impulsion de commande fournie par le dispositif d'exploration 7 et qui peut débloquer un circuit ET 28 pour y permettre le passage d'impulsions formées par un oscillateur 29. Ce circuit ET demeure passant jusqu'à ce que le circuit bistable soit basculé à son autre état par une impulsion provenant du décodeur 26, comme cela est expliqué ci-après.
En particulier, les impulsions de sortie d'un circuit
ET 28 sont conduites à un premier circuit bistable 30, qui fonctionne comme un compteur à division par deux, c'est-à-dire qu'une impulsion de sortie est produite en réponse à deux impulsions d'entrée. Dans la disposition en question, l'impulsion d'entrée est appliquée en parallèle à ce circuit 30, de sorte que des sorties complémentaires (0 et 1) sont produites par ce circuit. Un transfert a lieu entre l'une des sorties parallèles à un second circuit bistable 31, qui fonctionne comme un compteur à division par deux, et des transferts analogues ont lieu entre ce circuit et d'autres compteurs à division par deux 32 et 33.
Le transfert final, depuis le compteur 33, fait basculer le circuit bistable 27, ce qui bloque le circuit ET 28, après que 2 X 2 X 2 > < x 2, 2, c'est-à-dire 16, impul- sions y ont passé.
L'opération exécutée par le décodeur 26 est d'assimiler les impulsions d'entrée qui y sont appliquées en séquence temporisée et de présenter ces impulsions à des portes ET 25 en séquences décimales, du chiffre le plus significatif au chiffre le moins significatif tenus par ces portes. En particulier, le décodeur 26 comprend une matrice de diodes qui, comme cela a déjà été mentionné, reçoit des impulsions complémentaires d'entrée (0 et 1) pour chaque impulsion appliquée à ses compteurs respectifs 30 à 33 et une sortie à binaire 1 est présentée successivement à chacune des portes 25.
La disposition est telle que ces dix impulsions de sortie coïncident, dans le temps, avec les dix premières (ou dernières) des seize impulsions qui traversent le circuit ET 28 durant chaque cycle, la période pendant laquelle les six impulsions restantes se présentent étant employée pour libérer et refermer les portes. Si, dans l'une ou l'autre des portes, se trouve un binaire 1 provenant de la sortie en parallèle fournie par le convertisseur 6, il y aura par conséquent une coïncidence avec l'entrée binaire 1 appliquée à cette porte par le décodeur 26 et une sortie sera appliquée à un circuit OU 34. La sortie de ce circuit OU sera ainsi une série de chiffres binaires (0 et 1), le binaire 1, par exemple, indiquant une coïncidence d'entrées dans une porte
ET 25 et le binaire 0 indiquant une absence de coïncidence.
Etant donné que les impulsions de sortie se présentent sous forme série, dans une séquence temporisée, des impulsions de synchronisation doivent tre fournies, afin que les intervalles de temporisation soient reproduits, ce qui est obtenu en appliquant les seize impulsions de la sortie du circuit ET 28 à un circuit différenciateur et inverseur 35.
Ces impulsions de synchronisation, ainsi que les impulsions d'information, sont appliquées au transmetteur à hyperfréquence 9, d'où elles sont transmises au récepteur 11 au sol. Comme cela a déjà été mentionné, seules dix des seize impulsions de synchronisation sont alignées avec les impulsions s d'information, les six im- pulsions restantes servant à conditionner le récepteur pour la réception de cette information.
Les informations reçues sont guidées, d'une part, aux dispositifs de protection à relais 12, qui font fonctionner un disjoncteur lorsque l'information binaire dépasse une valeur déterminée, et, d'autre part, au dis- positif indicateur visuel 15, après avoir été tout d'abord présentées sous forme parallèle, puis reconverties sous forme décimale, en partant de la notation binaire.
L'invention procure ainsi un moyen précis et commode pour mesurer un paramètre d'une ligne à haute tension, par exemple le courant de la ligne, comme dans le cas qui vient d'tre décrit, et, en employant des principes de radio tran smission, elle évite la nécessité de transformateurs de courant habituels à huile ou à gaz, montés sur socle.
Les dispositifs de protection à relais 12 peuvent comprendre un comparateur, disposé de façon à fournir un signal de sortie, au cas où l'information numé- rique reçue du récepteur 11 diffère de plus d'un degré déterminé d'un niveau de référence ajusté dans le comparateur, le signal de sortie servant à faire fonctionner un disjoncteur.
Dans une autre disposition des dispositifs de protection à relais 12, les impulsions de commande provenant du dispositif d'exploration 7 sont également transmises par le transmetteur 9, de sorte que la sortie numérique du récepteur 11 est précédée par des impulsions de commande, dont chacune se présente simultanément à une pointe de courant dans la ligne 2. Le dispositif de protection à relais 12 comprend également un dispositif pour tirer des signaux numériques indiquant les valeurs de pointe d'une tension, obtenues d'un diviseur de tension approprié, ou d'un transformateur, en phase avec la tension de la ligne 2. Ce dls- positif fournit également des signaux de commande, dont chacun se présente simultanément à une pointe de tension dans la ligne 2.
Les impulsions de commande sont conduites dans un phasemètre, pour fournir un signal indiquant la phase entre le courant et la tension de la ligne, ce signal étant conduit, avec les signaux numériques, à un comparateur disposé de façon à fournir un signal de sortie au cas où le courant dans la ligne diffère de plus d'une quantité iter- minée d'un niveau requis.
L'appareil transmetteur complet peut tre logé dans un coffret en aluminium résistant aux intempéries et suspendu à la ligne. I1 est autonome, parce qu'il est alimenté directement par la ligne à haute tension, l'aérien, par exemple un réflecteur d'angle, pouvant tre suffisamment directionnel pour éviter des interférences entre appareils adjacents. Des lampes d'alimenta- tion peuvent tre incorporées à chaque transmetteur pour fournir une indication visuelle du fonctionnement du transmetteur.