EP1128411B1 - Dispositif et procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique et tableau électrique comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif et procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique et tableau électrique comportant un tel dispositif Download PDF

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EP1128411B1
EP1128411B1 EP01410011A EP01410011A EP1128411B1 EP 1128411 B1 EP1128411 B1 EP 1128411B1 EP 01410011 A EP01410011 A EP 01410011A EP 01410011 A EP01410011 A EP 01410011A EP 1128411 B1 EP1128411 B1 EP 1128411B1
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EP
European Patent Office
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operating
light beam
electrical
monitoring
operating means
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01410011A
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German (de)
English (en)
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EP1128411A1 (fr
Inventor
Jean-Louis Lovato
Vernay Marc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP1128411A1 publication Critical patent/EP1128411A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"
    • H01H9/168—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off" making use of an electromagnetic wave communication

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for monitoring an electric switchgear device comprising means for providing a state of at least one switching device, as well as an electrical switchboard comprising an electrical switchgear support, at least one electrical switching device provided with an operating member, and such a device.
  • Known surveillance devices are generally in the form of auxiliary modules intended to be fixed on electrical switching devices such as circuit breakers, switches, contactors or relays. These devices are in connection with the mechanisms of said devices and provide outputs in the form of contacts representative of the open states, closed, or triggered according to the type of devices.
  • each monitoring device must be individually connected to the display device or status report.
  • an alarm system for a plurality of circuit breakers includes a light beam for detecting the state of the circuit breakers.
  • a system does not make it possible to determine the causes of opening of a device.
  • the object of the invention is a device and a method for monitoring an electrical device avoiding mechanical associations and electrical connections with devices. electrical and to indicate the causes of opening of said devices, and an electrical panel comprising such a device.
  • a device according to the invention is described in claim 1.
  • the first light beam is modulated by a first signal having a first carrier frequency.
  • the second light beam is modulated by a second signal having a second carrier frequency.
  • control means connected to the second reception means comprise detection means for detecting a passage time of the actuating member in front of the second beam to differentiate an internal control of the actuating member. an external control of the operating member, an internal control being detected if a passage time is less than a predetermined time.
  • the transmission means comprise third transmission means for emitting a third light beam intended to detect an external control of an operating member of said electrical apparatus
  • the reception means comprise third reception means intended to receive said third light beam
  • the third light beam is modulated by the first signal having a first carrier frequency, the control means controlling the alternating transmission of the first and third light beams according to a signal having a predetermined third frequency and a duty cycle.
  • the transmission means and the reception means comprise at least one polarization filter.
  • the monitoring device comprises light beam reflection means arranged in front of the transmitting means and receiving means.
  • the monitoring device comprises light beam absorption means arranged opposite the transmitting means and receiving means, and at least one actuating member of said electrical apparatus comprises a reflecting surface for reflecting on the less a light beam.
  • the monitoring device comprises signaling means connected to the control means for signaling an open state if at least one actuating member is in front of the first beam and if at least one actuating member is passed in front of the second beam during a time greater than a predetermined time or if a element was present in front of the third beam before the change of position of said operating member.
  • the monitoring device comprises signaling means connected to the control means for signaling a trip state if at least one operating member is in front of the first beam and if at least one operating member is passed in front of the second beam during a time less than a predetermined time.
  • the transmitting means, the receiving means, and the control means are arranged in at least one modular switchgear module intended to be installed on a support in the form of a rail.
  • An electrical panel according to one embodiment of the invention comprising a support of electrical equipment and at least one electrical switching device provided with an operating member comprises at least one monitoring device as defined above.
  • the operating phase comprises a third step of detecting an opening of an electrical apparatus by an external command detected when an operating member passes the second beam for a time greater than one. predetermined time and if said member remains in front of the first beam, and a fourth step of signaling an opening when the third step is performed.
  • the operation phase comprises a fifth step of signaling a trigger and an opening if a third step is followed by a second step.
  • the operation phase comprises a sixth acknowledgment step to go from the second or the fifth step to the fourth opening signaling step.
  • Modular electrical devices 1, 2, 3, 4 represented on the figure 1 comprise known monitoring devices such as auxiliary blocks 5, 6, 7, 8, 9, 10.
  • the devices and the auxiliary units are installed on a rail 11 forming a support.
  • the auxiliary units are mechanically associated with modular electrical appliances.
  • these auxiliary blocks comprise electrical contacts whose states are representative of the states of the devices, for example of the open or closed state, or the triggered state if the devices have triggering means.
  • an electrical switchgear monitoring device comprises means for emitting light radiation intended to be directed towards a light source.
  • operating member of at least one electrical switching device means for receiving a light radiation intended to be directed towards said operating member, and control means connected to the transmitting means and the receiving means for determining the state of said at least one electrical breaking device.
  • a monitoring device is represented on the figure 2 .
  • the monitoring device comprises a first module 12 comprising a first transmission device 13 of a first light beam 14 directed towards an open position 15 of at least one operating member of a switchgear electric.
  • the first light beam 14 is intended to detect a position of the operating member representative of an open position of said electrical breaking device.
  • the monitoring device comprises a second module 17 comprising a first receiving device 18 intended to receive said first light beam 14.
  • the apparatuses 1 to 4 and the modules 12 and 17 are arranged on a rail 11 and aligned. If all the devices are closed, the actuators of said apparatus are in a closed position representative of closed apparatus and the beams 14 and 22 are not interrupted. In this case, the first receiving device 18 receives the first beam 14 and control means of the module 17 can provide on terminals 20 a signal representative of closed electrical devices. If at least one apparatus is open, an operating member moves to the open position, the first beam 14 is interrupted and the first receiving device 18 detects the interruption of the light beam and control means of the module 17 provide a signal representative of an open device.
  • the first module 12 comprises a second emitting device 21 of a second light beam 22 intended to detect a change of position of an operating member representative of an opening following a command of said electrical apparatus
  • the second module 17 comprises a second receiving device 23.
  • Control means of the second module connected to the second receiving device 23 detect a time of passage of the actuating member in front of the second beam to differentiate an internal control of the actuating member. an external control of the operating member, an internal control being detected if a passage time is less than a predetermined time.
  • the control means can signal a trigger state of an apparatus. If the passage time is not less than a predetermined time the control means signal an opening of the device, including manual opening.
  • the predetermined time to differentiate the internal commands from the external commands is preferably between 4 and 20 ms.
  • the devices and the monitoring device are arranged on a rail-shaped support 11 and integrated into an electrical panel 24.
  • the first light beam is modulated by a first signal having a first carrier frequency
  • the second light beam is modulated by a second signal having a second carrier frequency
  • a monitoring device is represented on the figure 3 .
  • the monitoring device comprises a first module 12 comprising the first transmission device 13 of the first light beam 14 and the second reception device 23 of the second light beam 22, and a second module 17 comprising the second device transmission 21 of the second light beam 22 and the first receiving device 18 of the first light beam 14.
  • the module 12 includes a third transmission device for emitting a third light beam 25 intended to detect an external control of an organ.
  • operating said electrical apparatus and the module 17 comprises a third receiving device for receiving said third light beam.
  • the third beam passes through a gripping zone 26 of an operating member 16.
  • the figure 4 shows an apparatus 2 with an operating member 16, a module 12 and the arrangement of the three light beams with respect to said operating member.
  • FIGs 5, 6 and 7 show the passage of an operating member 16 of a position 19 representative of a closed apparatus at a position representative of an open apparatus.
  • an operating member 16 starts to be actuated by a finger or a tool 27 which passes in front of the third light beam 25.
  • the operating member 16 passes in front of the second beam 22, and reaches the position 15 representative of an open device represented on the figure 7 .
  • the first beam is interrupted by the operating member 16. Since in this case the operating member 16 is moved manually, the passage time in front of the second beam is greater than a predetermined passage time and the control means detect an open position by a external maneuver.
  • the figure 8 represents an electronic block diagram of a monitoring device according to the embodiment of the figure 3 .
  • the first module 12 comprises the first transmitting device 13, the second receiving device 23, and a third transmitting device 28 for emitting the third light beam 25.
  • the second module 17 comprises the second device of FIG. emission 21, the first receiving device 18, and a third receiving device 29 for receiving said third light beam 25.
  • the control means comprise a circuit 30 generating a first signal 31 having a first carrier frequency. This signal 31 is applied to the first transmission device 13 through a first control circuit 32, and to the third transmission device 28 through a third control circuit 33.
  • the control means comprise a circuit 34 generating a second signal 35 having a second carrier frequency. This signal is applied to the second transmission device 21 through a second control circuit 36.
  • the first carrier frequency is substantially 40 kHz and the second carrier frequency is substantially 30 kHz.
  • the first module 12 comprises a third circuit 37 generating a third signal 38 having a modulation frequency.
  • a control circuit 39 receives the modulation signal 38 and controls the control circuits 32 and 33 to emit the first and third beams alternately.
  • the modulation frequency is of the order of 5 kHz. It is also possible to predetermine the duty cycle of the third signal 38.
  • the receiving devices 18 and 29 connected to a control circuit 40 of the second module 17 provide representative signals of received light signals.
  • the control circuits 39 and 40 comprise synchronization means.
  • the transmission device 13 transmits the beam 14 the signals supplied by the reception device 18 are taken into account by the circuit 40 and the signals received by the device 29 are ignored.
  • the transmission device 28 transmits the beam 25 the signals supplied by the reception device 29 are taken into account by the circuit 40 and the signals received by the device 18 are ignored.
  • the synchronization can be achieved by a connection between the two control circuits 39 and 40.
  • the module 17 includes a first signaling device 41 connected to the control circuit 40 to signal a state of opening of an apparatus. The signaling occurs if at least one operating member is in front of the first beam 14 and if at least one operating member is passed in front of the second beam 22 for a time greater than a predetermined time or if an element has been present in front of the third beam before the change of position of said operating member.
  • a second signaling device 42 is connected to the control circuit 40 to signal a tripping state if at least one actuating member is in front of the first beam and if at least one operating member has passed in front of the second beam for a time less than a predetermined time.
  • a second signaling circuit 43 connected to the control circuit 40 makes it possible to signal that the monitoring device is in a state of service and is operating correctly.
  • the reception device 23 is connected to the circuit 39 and the said circuit 39 can be connected to the control circuit 40.
  • the Figures 9A to 9C represent signals representative of light beam signals used in a monitoring device according to the invention.
  • the signal 14 is modulated at a modulation frequency identical to that of the signal 25 of the Figure 9C .
  • the modulation of said signals is alternative and complementary.
  • the frequency of the modulation signal is substantially 1 kHz and the duty cycle is about one-third for the signal 14 and two-thirds for the signal 25.
  • the signal 22 of the Figure 9B is continuous.
  • signals represent light beams respectively 14, 22 and 25 during a trigger and an opening of an apparatus.
  • the beam 22 is interrupted for a time TC less than a predetermined time.
  • the beam 14 is interrupted and the signaling device 42 is actuated to indicate an internal opening or a trigger.
  • the apparatus is closed, the signaling is acknowledged and the monitoring device returns to its initial state.
  • an operating member is manually actuated and the beam 25 is interrupted.
  • the beam 22 is interrupted for a time TL greater than a predetermined time.
  • the beam 14 is interrupted and the signaling device 41 is actuated to indicate an opening by an external or manual control.
  • the signaling devices 41, 42 and 43 may be local on the modules and / or remotely reported in particular by electrical links or communication buses.
  • the figure 11 represents an operating flowchart of a monitoring device according to an embodiment of the invention.
  • the flowchart represents a method of monitoring an electrical switchgear to provide a status of at least one switchgear.
  • the method comprises, in an operating phase, the emission of a first light beam for detecting a position of an actuating member of at least one electrical breaking device, and the emission of a second light beam for detecting the movement of an actuating member of at least one electrical breaking device.
  • a monitoring loop can detect various events.
  • a step 45 makes it possible to detect a manual opening. If the manual opening is detected, a step 46 checks whether the triggered state is already detected to signal a triggered device at a signaling step 47, or to signal an open device at a signaling step 48 if the triggered state is not verified.
  • detection of an opening of an electrical apparatus by an external command is detected when an operating member passes the second beam for a time greater than a predetermined time and if said member remains in front of the first beam.
  • a step 49 makes it possible to detect an internal trigger. If a trigger is detected, a step 50 checks whether the open state is already detected to signal an open device and a device triggered at a signaling step 51, or to signal a device triggered at the signaling step 47 if the open state is not detected. In step 49, a detection of a triggering of an electrical device by an internal control is detected when an operating member passes the second beam for a time less than a predetermined time and if said member remains in front of the first beam. Thus, if a triggering step 49 performed follows a manual opening step 45 performed, a step 51 signals the two events opening and tripping.
  • a step 52 makes it possible to detect a trip fault acknowledgment command, in which case the open device signaling is controlled (step 48) if a previous signaling indicated a triggered device (step 47 or 51).
  • a step 53 makes it possible to detect a manual closure, especially when the first beam is no longer interrupted. If the closure is detected, a standby step 54 cancels previous signaling.
  • the light beams are polarized to avoid interference.
  • the first beam has a first polarization and the third beam has a second polarization orthogonal to the first polarization.
  • the polarization of the second beam may be identical to the polarization of the first beam.
  • the treatment of the polarization of the light beams can be achieved by polarizing filters arranged in front of the light beam emission and reception devices.
  • the first light beam 14 may be the second light beam reflected by a reflector 58.
  • the light beam reflector is preferably arranged in front of the transmitting devices and receiving devices located, for example, in the same module.
  • the light beams are absorbed by an absorption device 59 arranged in front of the transmitting devices and receiving devices located, for example, in the same module.
  • the actuators have a reflecting face for reflecting the light beams to receiving devices.
  • the transmitting devices and the receiving devices are preferably arranged in two modules arranged on a support in the form of a rail.
  • the modules are preferably located on each side of an electrical appliance or a group of several aligned electrical appliances. It is also possible to arrange the transmitting and receiving devices in a single module disposed on one side of a device or group of devices.
  • modules of the monitoring device can be arranged on each support to monitor different groups of devices. In other embodiments, modules can also monitor devices on multiple media. In a table the status of the devices can be signaled by device, by group of devices and / or for all the devices in the table.
  • the signaling can be done locally on monitoring modules in the form of LEDs, outputs of relay contacts and / or in a form reported by means of communication with a central display or report states.

Landscapes

  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)

Description

  • L'invention concerne un dispositif et un procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique comportant des moyens pour fournir un état d'au moins un appareil de coupure, ainsi qu'un tableau électrique comportant un support d'appareillage électrique, au moins un appareil électrique de coupure muni d'un organe de manoeuvre, et un tel dispositif.
  • Des dispositifs de surveillance connus se présentent généralement sous la forme de modules auxiliaires destinés à être fixés sur des appareils de coupure électrique tels que des disjoncteurs, des interrupteurs, des contacteurs ou des relais. Ces dispositifs sont en liaison avec les mécanismes desdits appareils et fournissent des sorties sous la forme de contacts représentatifs des états ouverts, fermés, ou déclenchés selon le type d'appareils.
  • La fixation des dispositifs de surveillance connus nécessite une intervention sur chaque appareil afin de réaliser un couplage mécanique et des liaisons électriques. De plus, chaque dispositif de surveillance doit être connecté individuellement sur le dispositif de visualisation ou de report d'état.
  • Il existe des dispositifs qui comportent des capteurs magnétiques pour détecter l'état d'un disjoncteur. De tels appareils sont décrits dans des demandes de brevet DE 197 07 729 et WO 98/38666 . Ces capteurs évitent les associations mécaniques entre les dispositifs de surveillance et les appareils de coupure mais ils nécessitent des liaisons électriques entre les capteurs magnétiques internes aux appareils et des dispositifs de contrôle extérieurs.
  • Dans un document US5493278 , un système d'alarme pour une pluralité de disjoncteurs comporte un faisceau lumineux pour détecter l'état des disjoncteurs. Cependant un tel système ne permet pas de déterminer les causes d'ouverture d'un appareil.
  • L'invention a pour but un dispositif et un procédé de surveillance d'appareil électrique évitant des associations mécaniques et des liaisons électriques avec des appareils électriques et permettant de signaler les causes d'ouverture desdits appareils, ainsi qu'un tableau électrique comportant un tel dispositif.
  • Un dispositif selon l'invention est décrit dans la revendication 1.
  • De préférence, le premier faisceau lumineux est modulé par un premier signal ayant une première fréquence de porteuse.
  • De préférence, le second faisceau lumineux est modulé par un second signal ayant une seconde fréquence de porteuse.
  • Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de contrôle connectés aux seconds moyens de réception comportent des moyens de détection pour détecter un temps de passage de l'organe de manoeuvre devant le second faisceau pour différentier une commande interne de l'organe de manoeuvre d'une commande externe de l'organe de manoeuvre, une commande interne étant détectée si un temps de passage est inférieur à un temps prédéterminé.
  • Avantageusement, les moyens d'émission comportent des troisièmes moyens d'émission pour émettre un troisième faisceau lumineux destiné à détecter une commande externe d'un organe de manoeuvre dudit appareil électrique, et les moyens de réception comportent des troisièmes moyens de réception destinés à recevoir ledit troisième faisceau lumineux.
  • De préférence, le troisième faisceau lumineux est modulé par le premier signal ayant une première fréquence de porteuse, les moyens de contrôle commandant l'émission en alternance des premier et troisième faisceaux lumineux selon un signal ayant une troisième fréquence et un rapport cyclique prédéterminés.
  • Selon une première variante, les moyens d'émission et les moyens de réception comportent au moins un filtre de polarisation.
  • Selon une seconde variante, le dispositif de surveillance comporte des moyens de réflexion de faisceaux lumineux disposés en face des moyens d'émission et des moyens de réception.
  • Selon une troisième variante, le dispositif de surveillance comporte des moyens de d'absorption de faisceaux lumineux disposés en face des moyens d'émission et des moyens de réception, et au moins un organe de manoeuvre dudit appareil électrique comporte une face réfléchissante pour réfléchir au moins un faisceau lumineux.
  • De préférence, le dispositif de surveillance comporte des moyens de signalisation connectés aux moyens de contrôle pour signaler un état d'ouverture si au moins un organe de manoeuvre est devant le premier faisceau et si moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau pendant un temps supérieur à un temps prédéterminé ou si un élément à été présent devant le troisième faisceau avant le changement de position dudit organe de manoeuvre.
  • De préférence, le dispositif de surveillance comporte des moyens de signalisation connectés aux moyens de contrôle pour signaler un état de déclenchement si au moins un organe de manoeuvre est devant le premier faisceau et si moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau pendant un temps inférieur à un temps prédéterminé.
  • Avantageusement, les moyens d'émission, les moyens de réception, et les moyens de contrôle sont disposés dans au moins un module de d'appareillage modulaire destiné à être installé sur un support en forme de rail.
  • Un tableau électrique selon un mode de réalisation de l'invention comportant un support d'appareillage électrique et au moins un appareil électrique de coupure muni d'un organe de manoeuvre comporte au moins un dispositif de surveillance tel que défini ci-dessus.
  • Un procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique selon un mode de réalisation de l'invention comporte, dans une phase de fonctionnement, l'émission d'un premier faisceau lumineux pour détecter une position d'un organe de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique et l'émission d'un second faisceau lumineux pour détecter le déplacement d'un organe de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique, ladite phase de fonctionnement comportant
    • une première étape de détection d'un déclenchement d'un appareil électrique par une commande interne lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps inférieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau, et
    • une seconde étape de signalisation d'un déclenchement lorsque la première étape est réalisée.
  • Avantageusement, la phase de fonctionnement comporte une troisième étape de détection d'une ouverture d'un appareil électrique par une commande externe détectée lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps supérieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau, et une quatrième étape de signalisation d'une ouverture lorsque la troisième étape est réalisée.
  • De préférence, la phase de fonctionnement comporte une cinquième étape de signalisation d'un déclenchement et d'une ouverture si une troisième étape est suivie d'une seconde étape.
  • Dans un mode de réalisation particulier, la phase de fonctionnement comporte une sixième étape d'acquittement pour passer de la seconde ou de la cinquième étape à la quatrième étape de signalisation d'ouverture.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente des appareils modulaires comportant des blocs auxiliaires selon l'art antérieur ;
    • la figure 2 montre un dispositif de surveillance selon un premier mode réalisation de l'invention pour surveiller des appareils électriques modulaires ;
    • la figure 3 représente un dispositif de surveillance selon un second mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 4 montre une vue de coté d'un appareil et d'un dispositif de surveillance selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • les figures 5, 6, et 7 montrent trois états de fonctionnement d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 8 représente un schéma bloc électronique d'un dispositif de surveillance selon la figure 3 ;
    • les figures 9A à 9C représentent des signaux représentatifs de signaux lumineux utilisés dans un dispositif de surveillance selon l'invention ;
    • les figures 10A à 10C représentent des signaux selon les figures 9A à 9C pendant un déclenchement et une ouverture d'un appareil ;
    • la figure 11 représente un organigramme de fonctionnement d'un dispositif de surveillance selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 12 montre un schéma représentant des signaux polarisés pour un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 13 montre un schéma représentant des signaux réfléchis pour un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 14 montre un schéma représentant des signaux absorbés et réfléchis pour un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Des appareils électriques modulaires 1, 2, 3, 4 représentés sur la figure 1 comportent des dispositifs de surveillance connus tels que des blocs auxiliaires 5, 6, 7, 8, 9, 10. Sur cette figure, les appareils et les blocs auxiliaires sont installés sur un rail 11 formant un support. De manière connue les blocs auxiliaires sont associés mécaniquement aux appareils électriques modulaires. Généralement, ces blocs auxiliaires comportent des contacts électriques dont les états sont représentatifs des états des appareils, par exemple de l'état ouvert ou fermé, ou de l'état déclenché si les appareils ont des moyens de déclenchement.
  • Pour éviter notamment des liaisons électriques entre des appareils et leurs blocs auxiliaires, un dispositif de surveillance d'appareil de coupure électrique selon un mode de réalisation de l'invention comporte des moyens d'émission d'un rayonnement lumineux destinés à être dirigés vers un organe de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique, des moyens de réception d'un rayonnement lumineux destinés à être dirigés vers ledit organe de manoeuvre, et des moyens de contrôle connecté aux moyens d'émission et aux moyens de réception pour déterminer l'état dudit au moins un appareil de coupure électrique.
  • Un dispositif de surveillance selon un premier mode réalisation de l'invention est représenté sur la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de surveillance comporte un premier module 12 comportant un premier dispositif d'émission 13 d'un premier faisceau lumineux 14 dirigé vers une position ouverte 15 d'au moins un organe de manoeuvre d'un appareil de coupure électrique. Ainsi, le premier faisceau lumineux 14 est destiné à détecter une position de l'organe de manoeuvre représentative d'une position ouverte dudit appareil de coupure électrique. Sur cette figure, le dispositif de surveillance comporte un second module 17 comportant un premier dispositif de réception 18 destiné à recevoir ledit premier faisceau lumineux 14.
  • Sur la figure 2 les appareils 1 à 4 et les modules 12 et 17 sont disposés sur un rail 11 et alignés. Si tous les appareils sont fermés, les organes de manoeuvre desdits appareils sont dans une position 19 fermée représentative d'appareils fermés et les faisceaux 14 et 22 ne sont pas interrompus. Dans ce cas, le premier dispositif de réception 18 reçoit le premier faisceau 14 et des moyens de contrôle du module 17 peuvent fournir sur des bornes 20 un signal représentatif d'appareils électriques fermés. Si au moins un appareil est ouvert, un organe de manoeuvre passe dans la position 15 ouverte, le premier faisceau 14 est interrompu et le premier dispositif de réception 18 détecte l'interruption du faisceau lumineux et des moyens de contrôle du module 17 fournissent un signal représentatif d'un appareil ouvert.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 2, le premier module 12 comporte un second dispositif d'émission 21 d'un second faisceau lumineux 22 destiné à détecter un changement de position d'un organe de manoeuvre représentatif d'une ouverture suite à une commande dudit appareil électrique, et le second module 17 comporte un second dispositif de réception 23. Des moyens de contrôle du second module connectés au second dispositif 23 de réception détectent un temps de passage de l'organe de manoeuvre devant le second faisceau pour différentier une commande interne de l'organe de manoeuvre d'une commande externe de l'organe de manoeuvre, une commande interne étant détectée si un temps de passage est inférieur à un temps prédéterminé. Ainsi, si temps de passage de l'organe de manoeuvre 16 devant le second faisceau 22 est inférieur à un temps prédéterminé, les moyens de contrôle peuvent signaler un état de déclenchement d'un appareil. Si le temps de passage n'est pas inférieur à un temps prédéterminé les moyens de contrôle signalent une ouverture de l'appareil, notamment une ouverture manuelle. Le temps prédéterminé pour différencier les commandes internes des commandes externes est de préférence compris entre 4 et 20 ms.
  • Sur la figure 2, les appareils et le dispositif de surveillance sont disposés sur support en forme de rail 11 et intégrés dans un tableau électrique 24.
  • Avantageusement, pour éviter les interférences entre le premier et le second faisceaux lumineux, le premier faisceau lumineux est modulé par un premier signal ayant une première fréquence de porteuse, et le second faisceau lumineux est modulé par un second signal ayant une seconde fréquence de porteuse.
  • Un dispositif de surveillance selon un second mode réalisation de l'invention est représenté sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de surveillance comporte un premier module 12 comportant le premier dispositif d'émission 13 du premier faisceau lumineux 14 et le second dispositif de réception 23 du second faisceau lumineux 22, et un second module 17 comportant le second dispositif d'émission 21 du second faisceau lumineux 22 et le premier dispositif de réception 18 du premier faisceau lumineux 14.
  • Pour renforcer la distinction entre une commande externe de l'organe de manoeuvre et une commande interne de l'appareil, le module 12 comporte un troisième dispositif d'émission pour émettre un troisième faisceau lumineux 25 destiné à détecter une commande externe d'un organe de manoeuvre dudit appareil électrique et le module 17 comporte un troisième dispositif de réception destiné à recevoir ledit troisième faisceau lumineux. Le troisième faisceau passe dans une zone de préhension 26 d'un organe de manoeuvre 16. Ainsi, lorsqu'un doigt ou un outil 27 actionne l'organe de manoeuvre le troisième faisceau 25 est interrompu les moyens de contrôle des modules peuvent interpréter l'action d'ouverture de l'appareil comme une commande externe ou une commande manuelle d'ouverture.
  • La figure 4 montre un appareil 2 avec un organe de manoeuvre 16, un module 12 et la disposition des trois faisceaux lumineux par rapport audit organe de manoeuvre.
  • Les figures 5, 6 et 7 montrent le passage d'un organe de manoeuvre 16 d'une position 19 représentative d'un appareil fermé à une position représentative d'un appareil ouvert. Sur la figure 5, un organe de manoeuvre 16 commence à être actionné par un doigt ou un outil 27 qui passe devant le troisième faisceau lumineux 25. Puis, sur la figure 6, l'organe de manoeuvre 16 passe devant le second faisceau 22, et atteint la position 15 représentative d'un appareil ouvert représentée sur la figure 7. Dans cette position le premier faisceau est interrompu par l'organe de manoeuvre 16. Puisque dans ce cas l'organe de manoeuvre 16 est déplacé manuellement, le temps de passage devant le second faisceau est supérieur à un temps de passage prédéterminé et les moyens de contrôle détectent une position ouverte par une manoeuvre externe.
  • La figure 8, représente un schéma bloc électronique d'un dispositif de surveillance selon le mode de réalisation de la figure 3. Sur ce schéma, le premier module 12 comporte le premier dispositif d'émission 13, le second dispositif de réception 23, et un troisième dispositif d'émission 28 pour émettre le troisième faisceau lumineux 25. Le second module 17 comporte le second dispositif d'émission 21, le premier dispositif de réception 18, et un troisième dispositif de réception 29 destinés à recevoir ledit troisième faisceau lumineux 25.
  • Dans le premier module 12, les moyens de contrôle comportent un circuit 30 générant un premier signal 31 ayant une première fréquence de porteuse. Ce signal 31 est appliqué au premier dispositif d'émission 13 à travers un premier circuit de commande 32, et au troisième dispositif d'émission 28 à travers un troisième circuit de commande 33. Dans le second module 17, les moyens de contrôle comportent un circuit 34 générant un second signal 35 ayant une seconde fréquence de porteuse. Ce signal 35 est appliqué au second dispositif d'émission 21 à travers un second circuit de commande 36.
  • Par exemple, la première fréquence de porteuse est sensiblement de 40 kHz et la seconde fréquence de porteuse est sensiblement de 30 kHz.
  • Pour éviter que le troisième faisceau 25 agisse sur le premier dispositif de réception 18 ou que le premier faisceau 14 agisse sur le troisième dispositif de réception 29, le premier module 12 comporte un troisième circuit 37 générant un troisième signal 38 ayant une fréquence de modulation. Un circuit de contrôle 39 reçoit le signal 38 de modulation et commande les circuits de commande 32 et 33 pour émettre le premier et troisième faisceau en alternance. Ainsi, lorsque le premier dispositif d'émission 13 émet, le troisième dispositif 28 est éteint, et lorsque le troisième dispositif d'émission 28 émet le premier dispositif 13 est éteint. Par exemple, la fréquence de modulation est de l'ordre de 5 kHz. Il est également possible de prédéterminer le rapport cyclique du troisième signal 38.
  • Lors de la réception des premier et troisième faisceaux lumineux 14 et 25, les dispositifs de réception 18 et 29 connectés à un circuit de contrôle 40 du second module 17 fournissent des signaux représentatifs de signaux lumineux reçus. Pour assurer un fonctionnement alternatif de l'émission et de la réception des faisceaux 14 et 25, les circuits de contrôle 39 et 40 comportent des moyens de synchronisation. Ainsi, lorsque le dispositif d'émission 13 émet le faisceau 14, les signaux fournis par le dispositif de réception 18 sont pris en compte par le circuit 40 et les signaux reçus par le dispositif 29 sont ignorés. A l'alternance suivante du signal de modulation 38, le dispositif d'émission 28 émet le faisceau 25 les signaux fournis par le dispositif de réception 29 sont pris en compte par le circuit 40 et les signaux reçus par le dispositif 18 sont ignorés. La synchronisation peut être réalisée par une liaison entre les deux circuits de contrôle 39 et 40.
  • Le module 17 comporte un premier dispositif de signalisation 41 connecté au circuit de contrôle 40 pour signaler un état de d'ouverture d'un appareil. La signalisation se produit si au moins un organe de manoeuvre est devant le premier faisceau 14 et si moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau 22 pendant un temps supérieur à un temps prédéterminé ou si un élément à été présent devant le troisième faisceau avant le changement de position dudit organe de manoeuvre.
  • Un second dispositif de signalisation 42 est connecté au circuit de contrôle 40 pour signaler un état de déclenchement si au moins un organe de manoeuvre est devant le premier faisceau et si au moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau pendant un temps inférieur à un temps prédéterminé.
  • Un second circuit de signalisation 43 connecté au circuit de contrôle 40 permet de signaler que le dispositif de surveillance est en état de service et fonctionne correctement. Pour récupérer les informations concernant le second faisceau 22, le dispositif de réception 23 est connecté au circuit 39 et ledit circuit 39 peut être relié au circuit de contrôle 40.
  • Les figures 9A à 9C représentent des signaux représentatifs de signaux de faisceaux lumineux utilisés dans un dispositif de surveillance selon l'invention. Sur la figure 9A le signal 14 est modulé à une fréquence de modulation identique à celle du signal 25 de la figure 9C. Cependant la modulation desdits signaux est alternative et complémentaire. Par exemple, la fréquence du signal de modulation est sensiblement de 1 kHz et le rapport cyclique est environ un tiers pour le signal 14 et deux tiers pour le signal 25. Dans ce mode de réalisation le signal 22 de la figure 9B est continu.
  • Sur les figures 10A à 10C des signaux représentent les faisceaux lumineux respectivement 14, 22 et 25 pendant un déclenchement et une ouverture d'un appareil. A un instant t1 le faisceau 22 est interrompu pendant un temps TC inférieur à un temps prédéterminé. Ensuite, à un instant t2 le faisceau 14 est interrompu et le dispositif de signalisation 42 est actionné pour indiquer une ouverture interne ou un déclenchement. A un instant t3, l'appareil est refermé, la signalisation est acquittée et le dispositif de surveillance revient dans sont état initial.
  • A un instant t4, un organe de manoeuvre est actionné manuellement et le faisceau 25 est interrompu. Puis, à un instant t5, le faisceau 22 est interrompu pendant un temps TL supérieur à un temps prédéterminé. Ensuite, à un instant t6 le faisceau 14 est interrompu et le dispositif de signalisation 41 est actionné pour indiquer une ouverture par une commande externe ou manuelle.
  • Les dispositifs de signalisation 41, 42 et 43 peuvent être locaux sur les modules et/ou reportés à distance notamment par des liaisons électriques ou des bus de communication.
  • La figure 11 représente un organigramme de fonctionnement d'un dispositif de surveillance selon un mode de réalisation de l'invention. L'organigramme représente un procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique pour fournir un état d'au moins un appareil de coupure. Le procédé comporte, dans une phase de fonctionnement, l'émission d'un premier faisceau lumineux pour détecter une position d'un organe de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique, et l'émission d'un second faisceau lumineux pour détecter le déplacement d'un organe de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique.
  • Lors de la mise en fonctionnement l'organigramme comporte une étape 44 de mise en veille. Ensuite, une boucle de surveillance permet de détecter les divers évènements. Dans cette boucle une étape 45 permet de détecter une ouverture manuelle. Si l'ouverture manuelle est détectée, une étape 46 contrôle si l'état déclenché est déjà détecté pour signaler un appareil déclenché à une étape de signalisation 47, ou pour signaler un appareil ouvert à une étape de signalisation 48 si l'état déclenché n'est pas vérifié. A l'étape 45, une détection d'une ouverture d'un appareil électrique par une commande externe est détectée lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps supérieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau.
  • Dans la boucle, une étape 49 permet de détecter un déclenchement interne. Si un déclenchement est détecté, une étape 50 contrôle si l'état ouvert est déjà détecté pour signaler un appareil ouvert et un appareil déclenché à une étape de signalisation 51, ou pour signaler un appareil déclenché à l'étape de signalisation 47 si l'état ouvert n'est pas détecté. A l'étape 49, une détection d'un déclenchement d'un appareil électrique par une commande interne est détectée lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps inférieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau. Ainsi, si une étape 49 de déclenchement réalisé suit une étape 45 d'ouverture manuelle réalisée, une étape 51 signale les deux évènements ouverture et déclenchement.
  • Une étape 52 permet de détecter une commande d'acquittement de défaut de déclenchement, dans ce cas la signalisation appareil ouvert est commandée (étape 48) si une signalisation précédente indiquait un appareil déclenché (étape 47 ou 51).
  • Une étape 53 permet de détecter une fermeture manuelle notamment lorsque le premier faisceau n'est plus interrompu. Si la fermeture est détectée, une étape 54 de mise en veille annule des signalisations précédentes.
  • Dans un premier mode de réalisation particulier représenté sur la figure 12 les faisceaux lumineux sont polarisés de manière à éviter les interférences. Par exemple, le premier faisceau a une première polarisation et le troisième faisceau a une seconde polarisation orthogonale à la première polarisation. La polarisation du second faisceau peut être identique à la polarisation du premier faisceau. Avantageusement, le traitement de la polarisation des faisceaux lumineux peut être réalisé par des filtres polarisateurs disposés devant les dispositifs d'émission et de réception des faisceaux lumineux.
  • Dans un second mode de réalisation particulier représenté sur la figure 13 le premier faisceau lumineux 14 peut être le second faisceau lumineux réfléchi par un réflecteur 58. Le réflecteur de faisceaux lumineux est de préférence disposé en face des dispositifs d'émission et des dispositifs de réception situés, par exemple, dans un même module.
  • Dans un troisième mode de réalisation particulier représenté sur la figure 14, les faisceaux lumineux sont absorbés par un dispositif d'absorption 59 disposé en face des dispositifs d'émission et des dispositifs de réception situés, par exemple, dans un même module. Dans ce mode de réalisation, les organes de manoeuvre comportent une face réfléchissante pour réfléchir les faisceaux lumineux vers des dispositifs de réception.
  • Les dispositifs d'émission et les dispositifs de réception sont de préférence disposés dans deux modules disposés sur un support en forme de rail. Les modules sont de préférence situés de chaque coté d'un appareil électrique ou d'un groupe de plusieurs appareils électriques alignés. Il est également possible de disposer les dispositifs d'émission et de réception dans un seul module disposé sur un coté d'un appareil ou d'un groupe d'appareils.
  • Lorsque le dispositif de surveillance est disposé dans un tableau électrique comportant plusieurs supports, des modules du dispositif de surveillance peuvent être disposés sur chaque support pour surveiller des groupes d'appareils différents. Dans d'autres modes de réalisation, des modules peuvent aussi surveiller des appareils sur plusieurs supports. Dans un tableau la signalisation des états des appareils peut se faire par appareil, par groupe d'appareils et/ou pour l'ensemble des appareils du tableau.
  • La signalisation peut être faite en local sur des modules de surveillance sous la forme de voyants, de sorties de contacts de relais et/ou sous une forme reportée par des moyens de communication avec une centrale de visualisation ou de report d'états.

Claims (17)

  1. Dispositif de surveillance d'appareil de coupure électrique comportant :
    - des moyens pour fournir un état d'au moins un appareil (1,2, 3, 4) de coupure,
    - des moyens d'émission (13, 21, 28) d'au moins un rayonnement lumineux (14, 22, 25) destinés à être dirigés vers un organe (16) de manoeuvre d'au moins un appareil de coupure électrique (1,2, 3, 4) pour détecter l'état et des commandes dudit appareil,
    - des moyens de réception (18, 23, 29) d'au moins un rayonnement lumineux (14, 22, 25) destinés à être dirigés vers ledit organe de manoeuvre (16), et
    - des moyens de contrôle (32, 33, 39, 36, 40) connectés aux moyens d'émission et aux moyens de réception pour déterminer l'état et pour différencier des commandes internes et des commandes externes dudit au moins un appareil de coupure électrique, les moyens d'émission comportant des premiers et des seconds moyens d'émission (13, 21) pour émettre un premier et un second faisceau lumineux (14, 22) destiné à détecter un changement de position de l'organe de manoeuvre (16) représentatif d'une ouverture suite à une commande dudit appareil électrique, et les moyens de réception comportant des premiers et des seconds moyens de réception (18, 23) destinés à recevoir ledit premier et second faisceau lumineux (14, 22).
  2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier faisceau lumineux (14) est modulé par un premier signal (31) ayant une première fréquence de porteuse.
  3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le second faisceau lumineux (22) est modulé par un second signal (35) ayant une seconde fréquence de porteuse.
  4. Dispositif selon quelconque des revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les moyens de contrôle (39, 40) connectés aux seconds moyens de réception (23) comportent des moyens de détection (39, 40) pour détecter un temps de passage de l'organe de manoeuvre (16) devant le second faisceau (22) pour différentier une commande interne de l'organe de manoeuvre d'une commande externe de l'organe de manoeuvre, une commande interne étant détectée si un temps de passage (TC) est inférieur à un temps prédéterminé.
  5. Dispositif selon quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens d'émission comportent des troisièmes moyens d'émission (28) pour émettre un troisième faisceau lumineux (25) destiné à détecter une commande externe d'un organe de manoeuvre dudit appareil électrique, et les moyens de réception comportent des troisièmes moyens de réception (29) destinés à recevoir ledit troisième faisceau lumineux.
  6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le troisième faisceau lumineux (25) est modulé par le premier signal (31) ayant une première fréquence de porteuse, les moyens de contrôle commandant l'émission en alternance des premier et troisième faisceaux lumineux (14, 25) selon un signal (38) ayant une troisième fréquence et un rapport cyclique prédéterminés.
  7. Dispositif selon quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les moyens d'émission et les moyens de réception comportent au moins un filtre (57) de polarisation.
  8. Dispositif selon quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réflexion (58) de faisceaux lumineux disposés en face des moyens d'émission et des moyens de réception.
  9. dispositif selon quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de d'absorption (59) de faisceaux lumineux disposés en face des moyens d'émission et des moyens de réception, et au moins un organe de manoeuvre dudit appareil électrique comporte une face réfléchissante (60) pour réfléchir au moins un faisceau lumineux.
  10. Dispositif selon quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de signalisation (41) connectés aux moyens de contrôle (40) pour signaler un état d'ouverture si au moins un organe de manoeuvre (16) est devant le premier faisceau et si moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau (22) pendant un temps (TL) supérieur à un temps prédéterminé ou si un élément (27) à été présent devant le troisième faisceau (25) avant le changement de position dudit organe de manoeuvre.
  11. Dispositif selon quelconque des revendications 3 à 10 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de signalisation (42) connectés aux moyens de contrôle pour signaler un état de déclenchement si au moins un organe de manoeuvre (16) est devant le premier faisceau (14) et si moins un organe de manoeuvre est passé devant le second faisceau (22) pendant un temps (TS) inférieur à un temps prédéterminé.
  12. Dispositif selon quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que les moyens d'émission, les moyens de réception, et les moyens de contrôle sont disposés dans au moins un module (12, 17) de d'appareillage modulaire destiné à être installé sur un support (11) en forme de rail.
  13. Tableau électrique comportant un support (11) d'appareillage électrique et au moins un appareil électrique (1, 2, 3, 4) de coupure muni d'un organe de manoeuvre (16) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
  14. Procédé de surveillance d'appareil de coupure électrique, caractérisé en ce qu'il comporte dans une phase de fonctionnement l'émission d'un premier faisceau lumineux (14) pour détecter une position d'un organe de manoeuvre (16) d'au moins un appareil de coupure électrique (1, 2, 3, 4) et l'émission d'un second faisceau lumineux (22) pour détecter le déplacement d'un organe de manoeuvre (16) d'au moins un appareil de coupure électrique (1, 2, 3, 4), ladite phase de fonctionnement comportant :
    - une première étape (49) de détection d'un déclenchement d'un appareil électrique par une commande interne lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps (TC) inférieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau, et
    - une seconde étape (47) de signalisation d'un déclenchement lorsque la première étape est réalisée.
  15. Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce que la phase de fonctionnement comporte une troisième étape (45) de détection d'une ouverture d'un appareil électrique par une commande externe détectée lorsqu'un organe de manoeuvre passe devant le second faisceau pendant un temps (TL) supérieur à un temps prédéterminé et si ledit organe reste devant le premier faisceau, et une quatrième étape (48) de signalisation d'une ouverture lorsque la troisième étape est réalisée.
  16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que la phase de fonctionnement comporte une cinquième étape (51) de signalisation d'un déclenchement et d'une ouverture si une troisième étape est suivie d'une seconde étape.
  17. Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce que la phase de fonctionnement comporte une sixième étape (52) d'acquittement pour passer de la seconde ou de la cinquième étape à la quatrième étape (48) de signalisation d'ouverture.
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