EP0289645A1

EP0289645A1 - Systemes de signalisation a l'infrarouge pour detecter une condition prederterminee d'un dispositif a haute tension

Info

Publication number: EP0289645A1
Application number: EP87111186A
Authority: EP
Inventors: Julien Simard; Yves Belanger; Raymond Lessard
Original assignee: Hydro Quebec
Current assignee: Hydro Quebec
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1988-11-09
Also published as: US4806925A; JPS63263477A; CA1262268A

Abstract

Un sémaphore (25') pour utilisation dans un système de detection pour dispositif à haute tension et pour la signalisation d'une condition prédeterminée du dispositif. Le sémaphore comprend un logement (27) à l'intérieur duquel un élément rétroréflecteur (28) est supporté. Le logement est muni d'un orifice et le rétroréflecteur possède une surface réfléchissante (34) supportée de façon à s'aligner avec l'orifice. Le logement se situe à proximité du dispositif. Une liaison est reliée au logement ainsi qu'au dispositif et est mise en marche lorsqu'une condition prédéterminée se produit de façon à placer la surface réfléchissante à l'intérieur du logement en position de réfléchir des signaux à travers l'orifice. Un dispositif de détection à distance engendre en continu des signaux infrarouges en direction de l'orifice et détecte des signaux réfléchis par la surface réfléchissante.

Description

La présente invention concerne un sémaphore pour utilisation dans un système de détection ainsi qu'une méthode de détection d'une condition prédéterminée dans un dispositif à haute tension (HT), et selon laquelle lorsque la condition prédéterminée du dispositif est détectée, il en résulte une activation d'un dispositif retroréflecteur qui réfléchit des signaux infrarouges engendrés en continu au niveau du dispositif, les signaux réfléchis indiquant que le dispositif HT a atteint la condition prédéterminée.
Dans notre brevet U.S. 4.451.910, on décrit un système de signalisation associé à un dispositif haute tension ci-après appelé dispositif sectionneur, destié à déceler la position relative d'un contact mobile par rapport à un contact fixe. Le système tel que décrit dans ce brevet est de type ultrasonique. Il est extrêmement coûteux à construire et n'est pas efficace lorsque le climat est rigoureux, notamment pendant une tempête de neige, alors que la surface réfléchissante des miroirs dans le dispositif récepteur peut être obstruée par de la neige et de la glace, rendant ainsi le récepteur imprécis.
Le système de signalisation à l'infrarouge selon la présente invention a été conçu pour utilisation avec un sectionneur haute tension du type décrit dans le brevet référé ci-dessus, lequel est muni d'un contact fixe et d'un contact mobile, et tel qu'utilisé dans un réseau de distribution et de transport électrique. Cependant, le système de détection peut avoir d'autres applications avec d'autres dispositifs à haute tension notamment pour la signalisation d'un seuil de pression de gaz ou de niveau de liquide dans un appareil à très haute tension.
Ainsi que nous l'avons décrit dans notre brevet antérieur U.S, 4.451.901, jusqu'ici, l'information pertinente à la position relative des contacts des sectionneurs à haute tension à été recueillie au niveau du mécanisme d'entraînement de la lame pivotante qui commande l'ouverture ou la fermeture du sectionneur. Des microrupteurs sont adjoints aux raccords mécaniques motorisés des contacts mobiles pour générer des signaux identifiant la position du contact mobile. Cependant, ces mécanismes de raccord motorisés entre l'entraînement moteur et la lame du contact mobile sont constitués de plusieurs raccords flexibles et peuvent à l'occasion fonctionner de façon erronée, ce qui en définitive peut provoquer une fermeture erronée du contact mobile, bien que les microrupteurs indiquent que le contact soit correctement fermé. De tels indications erronées peuvent entraîner la destruction des contacts au moment du passage d'un fort courant à travers le sectionneur, et requièrent souvent une vérification visuelle du sectionneur pour déterminer la position de ces contacts. En conséquence, les systèmes de signalisation actuels s'avèrent peu fiables quant aux informations fournies, empêchant ainsi leur utilisation ans un système de contrôle à distance alors qu'il est souvent requis d'effectuer une vérification visuelle du sectionneur.
Un aspect de la présente invention réside en un système de détection utilisant un sémaphore pour signaliser une condition prédéterminée d'un dispositif haute tension en réfléchissant des signaux infrarouges générés de façon continue en direction du retroréflecteur du sémaphore, les signaux étant ensuite retournés par le retroréflecteur monté pivotant dans le logement du sémaphore. Un autre aspect de la présente invention réside en une méthode de détection d'une condition prédéterminée d'un dispositif haute tension en utilisant un système de détection à l'infrarouge constitué par un sémaphore comportant un élément rétroréflecteur monté de façon pivotante pour réfléchir les signaux infrarouges générés de façon continue en direction du rétroréflecteur du sémaphore, sur détection d'une condition prédéterminée du dispositif haute tension.
Selon les aspects précités, dans un sens large, la présente inventionest relative à un sémaphore pour utilisation dans un système de détection pour dispositif haute tension (HT) et pour la signalisation d'une condition prédéterminée du dispositif. Le sémaphore comprend un logement à l'intérieur duquel un élément retroréflecteur est supporté. Le logement est muni d'un orifice et le retroréflecteur possède une surface réfléchissante qui est supportée de façon à s'aligner avec l'orifice. Des moyens sont prévus pour monter le logement à proximité du dispositif. Une liaison est reliée au logement ainsi qu'au dispositif et est mise en marche lorsqu'une condition prédéterminée se produit plaçant la surface réfléchissante à l'intérieur du logement en position de réfléchir des signaux à travers l'orifice. Un dispositif de détection à distance génère en continu des signaux infrarouges en direction du retroréflecteur, et détecte des signaux réfléchis par la surface réfléchissante du retroréflecteur.
Selon un autre aspect plus large, la présente invention constitue en une méthode de détection d'une condition prédéterminée d'un dispositif haute tension (HT). La méthode est caractérisée en ce que l'on supporte un dispositif retroréflecteur dans un logement muni d'un orifice aligné avec le dispositif rétroréflecteur. Le dispositif retroréflecteur possède une surface réfléchissante et est pivoté de façon à adopter une position réfléchissante et non-réfléchissante. Une condition prédéterminée d'un dispositif haute tension est perçue par l'entremise d'un moyen de liaison monté pour faire pivoter le dispositif retroréflecteur. Des signaux infrarouges sont transmis en direction du rétroréflecteur, et un détecteur détecte les signaux infrarouges qui sont retournés par la surface réfléchissante du retroréflecteur lorsque ce dernier est placé en position réfléchissante par la liaison, alors que la condition prédéterminée du dispositif HT se produit.
Une réalisation préférée de la présente invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

la FIGURE 1 est une vue en perspective illustrant de façon schématique l'agencement d'un dispositif sectionneur incorporant le système de signalisation suivant la présente invention;
la FIGURE 2 est une vue en section montrant les composantes du sémaphore;
la FIGURE 3 est une autre vue en perspective illustrant un sous-ensemble du logement du sémaphore; et
la FIGURE 4 est une illustration schématique d'un sémaphore pour utilisation dans le cadre de la présente invention, mais pour détecter un changement de pression dans un sectionneur haute tension.

En se référant mainenant aux dessins, plus particulièrement à la Figure 1, on montre de façon générale en 10 un sectionneur haute tension qui est habituellement relié à une ligne de transmission d'un réseau de transport électrique triphasé (non illustré). Le sectionneur est essentiellement constitué de deux structures métalliques de support 11 et 12, chacune possédant une colonne d'isolateur en procelaine 13 et 15, respectivement. Une colonne additionnelle d'isolateurs 15 est reliée avec le bras de déplacement à contact 16 du sectionneur et peut être entraînée en rotation par le mécanisme d'entraînement motorisé 17 de façon à provoquer la rotation axiale de la lame de contact 16. Une structure de cette sorte est bien connue dans le domaine.
En se référant aussi à la Figure 2, on verra illustrer de façon schématique les parties constituantes du contact fixe 18 lequel reçoit la lame à contact 16 pour compléter le circuit. Le contact fixe comporte des paires de doigts de contact montés l'un vis-à-vis l'autre, notamment les doigts 19 et 20, le doigt de contact 19 étant porté vers le doigt fixe 20 par le moyen d'un ressort. Lorsque la lame 16 pénètre dans l'espace prévu entre les deux doigts de contact 19 et 20, l'entraînement 17 lui fait subir une rotation axiale de façon à assumer la position illustrée en Figure 2, la mâchoire de contact étant alors ouverte et une pression s'exerçant sur la lame par les doigts de contact 19 et 20. On s'assure ainsi d'une bonne conduction électrique à travers le contact fixe. Ainsi que nous l'avons décrit dans notre brevet U.S. mentionné ci-dessus, un câble 21 est muni d'un fil mobile interne 22 relié au doigt de contact mobile 19 de façon à transmettre un signal mécanique traduisant la position du doigt mobile lorsque ce dernier est engagé par la lame, tel qu'on le voit sur la Figure 2. On comprendra aussi que dans certaines applications, el fil interne 22 pourra aussi être appelé à se déplacer en se servant de faux doigts façonnés de façon spéciale, et montés à proximité des doigts normaux.
Lorsque la lame de contact mobile est complètement rétractée, elle assume une position telle qu'illustrée en pointillé en A.
Ainsi qu'on le verra sur la Figure 1, le système de détection et de signalisation selon la présente invention est constitué d'un sémaphore 25 et 25ʹ respectivement relié au contact mobile 16 et au contact fixe 18. L'ensemble de deux dispositifs de détection à l'infrarouge 26 et 26ʹ est associé avec son sémaphore respectif 25 et 25ʹ, et génère et détecte un faisceau étroit de signaux infrarouges au niveau de leurs sémaphores respectifs, plus précisément au niveau de l'orifice 33 de ces derniers. Ces détecteurs 26 sont bien connus dans l'art et sont fournis par Banner, Modèle SBLX-1, lequel est un détecteur pour retroréflecteur à fins bien précises pour applications à longue portée.
En se référant maintenant plus précisément aux Figures 2 et 3, on va maintenant décrire les éléments constitutifs du dispositif sémaphore 25ʹ relié au contact fixe 18. On notera que l'autre dispositif 25 est identique sauf que son câble 23 est mû par une liaison (non illustrée), qui agit lorsque le bras de contact 16 atteint une position complètement ouverte A. Le sémaphore consiste en un sous-ensemble comportant un logement 27, renfermant un élément rétroréflecteur 28. Un second sous-ensemble comportant un logement 29 est constitué d'une paroi arrondie de façon à se prémunir contre les décharges d'effluves émises par les circuits à haute tension environnants, et empêcher les rayons directs du soleil de saturer le récepteur incorporé au dispositif de détection 26. La face avant 30 du logement 29 est constitué de préférence d'un fini non-réfléchissant. Une tubulure 31 fait aussi partie inhérente du sous-ensemble 27 et constitue un logement pour le retroréflecteur 28. La tubulure définit aussi l'orifice 33 qui reçoit les signaux infrarouges et les réfléchit lorsque le retroréflecteur 28 est en position réfléchissante telle qu'illustrée en Figure 2. Un paravent 32 est formé par une extension de la tubulure 31 qui s'avance au-delà de la face antérieure 30 afin de prévenir des accumulations de neige pousée par le vent sur le rétroréflecteur.
Ainsi qu'on l'a montré, le retroréflecteur est un réflecteur de type tétraédrique possédant une surface réfléchissante 34 et disposé sur un raccord à pivot, fixé au disque 35 situé à l'extérieur de la tubulure 32 (cf. Figure 3). Le disque retroréflecteur 28 peut se déplacer d'une position non réfléchissante, illustrée en pointillé par le chiffre de référence 28ʹ, en une position réfléchissante telle qu'illustrée en Figure 2. Ce déplacement s'effectue au moyen d'une liaison à bascule comportant un bras pivotant 36 ayant un pivot intermédiaire 37. Le fil 22 au départ du doigt de contact mobile 19 est fixé à une extrémité du bras pivotant 36 par l'entremise d'une attache convenable 38. L'autre extrémité du bras est munie d'un élément de raccord flexible constitué par une liaison à ressort 39, le ressort ayant une extrémité 40 relié au bras 36 et l'autre extrémité 41 reliée au disque 35. Le bras pivotant 36 est normalement sollicité vers le bas par un ressort à tension 42, alors que le disque prend la position non-réfléchissante illustrée en 28ʹ.
Ainsi qu'on le voit sur les Figures 2 et 3, lorsque le doigt de contact 19 se déplace vers l'extérieur dans la position illustrée en Figure 2, le fil 22 va tirer sur l'extrémité fixée du bras 36 faisant en sorte que l'extrémité du bras 36 fixée au ressort se déplacera vers le haut. En conséquence, une tension sera appliquée dans le ressort à liaison et provoquera rapidement la rotation du disque 35 en position illustrée en Figure 2, c'est-à-dire que le retroréflecteur retournera rapidement dans sa position réfléchissante. Donc, les rayons infrarouges pénétrant dans la tubulure par l'orifice 33 et s'alignant sur le miroir (la surface réfléchissante) seront retournés au détecteur 26ʹ approprié, qui détecte les rayons réfléchis, indiquant que la lame de contact 16 a pénétré dans la mâchoire du contact fixe 18, et a ouvert les mâchoires de façon à ce que le sectionneur HT opère de façon normale. Dans l'application qui nous concerne, les signaux infrarouges générés par le détecteur étaient constitués de signaux infrarouges pulsés, et ces derniers avaient l'avantage d'empêcher le détecteur d'être affecté par les rayons infrarouges ambiants qui pourraient être indirectement émis par le soleil ou toute autre source de lumière, notamment des arcs électriques.
En se référant maintenant à la Figure 4, on montre une autre application du sémaphore selon la présente invention, et dans ce cas particulier, ce dernier est appliqué à la détection du niveau de pression d'un gaz dans un coupe-circuit haute tension ou du niveau de l'huile isolante dans un transformateur ou dans une traversée, ou tout autre variable qu'il serait intéressant de contrôler. Ainsi qu'on l'a montré, le lien devrait inclure un manomètre 50 dont un raccordement 51 se désengage d'un raccordement 52 associé avec le rétroréflecteur 53. Si la pression dans le manomètre 50 tombe ou augmente au-dessus de certaines limites prédétermineés, les raccords 51 et 52 se désengageraient 35 feraient prendre au rétroréflecteur 53 une position horizontale résultant de l'action d'un moyen de sollicitation à ressort, non illustré, afin d'empêcher la réflection des rayons infrarouges 54 qui s'orientent vers l'orifice 55 du logement 56.
On pourrait concevoir plusieurs autres applications du dispositif de détection selon la présente invention, plus particulièrement son usage avec des dispositifs à haute tension, c'est-à-dire, lorsque la tension est au voisinage de 735 kV. Pour résumer, la présente invention fournit une méthode et un système pour la détection d'une condition prédéterminée dans un dispositif haute tension (HT) par l'intermédiaire d'un dispositif retroréflecteur supporté dans un logement. Le logement est muni d'un orifice aligné avec le rétroréflecteur. Le dispositif rétroréflecteur possède une surface réfléchissante qui est montée à pivot pour se déplacer entre une position réfléchissante et une position non-réfléchissante. Une condition prédéterminée du dispositif HT est perçue par une liaison qui est reliée avec le dispositif rétroréflecteur de façon à faire pivoter ce dernier, de sorte que sur détection de la condition prédéterminée, la surface rétroréflichissante est placée de façon à retourner les signaux infrarouges qui sont transmis de façon continue vers l'ouverture jusqu'au rétroréflecteur au moyen d'un dispositif à détection situé à distance du sémaphore.

Claims

1. Sémaphore pour utilisation dans un système de détection pour dispositif à haute tension (HT) et pour la signalisation d'une condition prédéterminée dudit dispositif, ledit sémaphore comprenant un logement à l'intérieur duquel un élément rétroréflecteur est supporté, ledit logement étant muni d'un orifice, ledit rétroréflecteur possédant une surface réfléchissante supportée, alignée avec ledit orifice, des moyens pour monter ledit logement à proximité rapprochée dudit dispositif, une liaison associée avec ledit logement et ledit dispositif, et mise en marche lorsque ladite condition prédéterminée se produit, plaçant ainsi la surface réfléchissante à l'intérieur du logement en position de réfléchir des signaux infrarouges à travers ledit orifice, et un dispositif de détection à distance générant en continu des signaux infrarouges en direction dudit orifice et détectant des signaux infrarouges réfléchis par ladite surfce réfléchissante lorsque cette dernière est en position de réflection.

2. Un sémaphore selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif est une sectionneur HT muni d'au moins un contact mobile et au moins un contact fixe, ledit rétroréflecteur étant monté pivotant dans ledit logement de façon à faire déplacer ladite surface réfléchissante à partir d'une première position non réfléchissante vers une seconde position réfléchissante, deux desdits sémaphores étant respectivement associés avec un contact mobile et un contact fixe, ladite surface réfléchissante se déplaçant de ladite position réfléchissante lorsque le contact approprié est dans ladite condition prédéterminée, un dispositif de détection étant prévu pour un ensemble des deux dits sémaphores.

3. Un sémaphore selon la revendication 2, caractérisé enc e que ladite surface réfléchissante peut se déplacer d'une position horizontale en prolongement axiale selon l'axe central passant par ledit orifice, jusqu'à une position verticale généralement à angle droit par rapport audit axe central, ledit rétroréflecteur étant fixé à une connexion à pivot.

4. Un sémaphore selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite liaison est un lien à bascule comprenant un bras monté pivotant, un pivot intermédiaire fixé audit bras, un câble fixé à une extrémité dudit bras, ledit câble opérant par déplacement de l'un desdits contacts, l'autre extrémité dudit bras ayant un élément de raccordement flexible fixé à la connexion à pivot dudit réflécteur pour faire déplacer ladite surface réfléchissante vers ladite première ou seconde position dépendant de la position de l'autre extrémité dudit bras.

5. Un sémaphore selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément de raccord flexible est constitué par un raccordement à ressort raccordant l'autre extrémité dudit bras à un raccord fixé au raccordement à pivot dudit rétroréflecteur.

6. Un sémaphore sleon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bras est sollicité par un ressort en une direction où ladite surface réfléchissante est en position non-réfléchissante, ledit câble lorsque mis en opération, surmontant la force de sollicitation à ressort dudit bras.

7. Un sémaphore selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit logement comporte une portion protectrice arrondie destinée à empêcher les décharges d'effluves des circuits à haute tension environnants et à empêcher les rayons directs du soleil de pénétrer en direction dudit dispositif à détection à distance.

8. Un sémaphore selon la revendication 4, caractérisé en ce que le contact fixe dudit sectionneur possède au moins un doigt flexible ou un faux doigt de contact capable d'être déplacé suite à une pression exercée sur ce dernier par ledit contact mobile, et en ce que ledit câble dudit sémaphore associé avec ledit contact fixe est relié audit doigt de contact flexible de façon à ce que le mouvement dudit doigt soit transféré au bras monté pivotant par l'entremise dudit câble pour faire déplacer la surfce réfléchissante en l'une ou l'autre de ces deux positions.

9. Un sémaphore selon la revendication 8, caractérisé en ce que le câble de l'autre desdits sémaphores est relié audit contact mobile pour détecter une position extrême dudit contact mobile.

10. Un sémaphore selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif est un coupe-circuit HT à pression de gaz ou un dispositif à remplissage d'huile, ladite liaison étant une liaison sensible à la pression, fonctionnant sur un changement de la pression interne dudit dispositif, ledit rétroréflecteur étant monté pivotant dans ledit logement pour faire déplacer ladite surface réfléchissante à partir d'une première position non-réfléchissante à une seconde position réfléchissante sur détection d'un changement prédéterminé dans la pression interne dudit sectionneur HT.

11. Méthode de détection d'une condition prédéterminée dans un dispositif haute tension (HT) caractérisée par les étapes suivantes:

(i) on supporte un dispositif rétroréflecteur dans un logement muni d'un orifice aligné avec ledit dispositif rétroréflecteur, ledit dispositif rétroréflecteur possédant une surface réfléchissante;

(ii) on fait pivoter ledit dispositif rétroréflecteur de façon à placer ladite surface réfléchissante en position réfléchissante et non-réfléchissante;

(iii) on perçoit une condition prédéterminée dans ledit dispositif HT par des moyens de liaison disposés de façon à faire déplacer le dispositif rétroréflecteur par pivotement;

(iv) on transmet des signaux infrarouges en direction dudit orifice; et

(v) on détecte des signaux infrarouges réfléchis par ladite surface réfléchissante lorsque cette dernière est placée dans ladite position réfléchissante par ladite liaison lorsque ladite condition prédéterminée dudit dispositif HT se produit.