EP4123676B1 - Dispositif de coupure d'un circuit électrique de moyenne tension - Google Patents

Dispositif de coupure d'un circuit électrique de moyenne tension Download PDF

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EP4123676B1
EP4123676B1 EP22182272.9A EP22182272A EP4123676B1 EP 4123676 B1 EP4123676 B1 EP 4123676B1 EP 22182272 A EP22182272 A EP 22182272A EP 4123676 B1 EP4123676 B1 EP 4123676B1
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EP
European Patent Office
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instant
circuit
transition
determining
electrode
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EP22182272.9A
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EP4123676A1 (fr
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Diego Alberto
Philippe Brun
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Publication date
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Publication of EP4123676A1 publication Critical patent/EP4123676A1/fr
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Publication of EP4123676B1 publication Critical patent/EP4123676B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0015—Means for testing or for inspecting contacts, e.g. wear indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/0062—Testing or measuring non-electrical properties of switches, e.g. contact velocity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • 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
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    • 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
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures

Definitions

  • the present description relates to the field of switching devices for medium voltage electrical circuits.
  • the term "medium voltage” is used in its usual meaning, namely a voltage which is greater than 1,000 volts in alternating current and 1,500 volts in direct current but which does not exceed 52,000 volts in current. AC and 75,000 volts DC.
  • the electrical device comprises three circuits, each connected to a phase of an electrical supply network. The flow of current can be interrupted in each of the three circuits by means of the cut-off device.
  • the disclosure relates in particular to switching devices in which the current is cut by opening a vacuum interrupter arranged in series in each circuit to be interrupted.
  • the vacuum interrupter includes a movable electrode connected to a control rod.
  • the control rod is linked to a control lever.
  • the control lever is movable between two extreme positions defining a constant actuation stroke. By actuating the control lever, the connecting rod is moved and separates the movable electrode from the fixed electrode; which opens the circuit.
  • a position sensor makes it possible to determine the relative position of the connecting rod with respect to at the control lever. The amplitude of the overtravel making it possible to compress the spring can thus be determined. The position sensor thus makes it possible to verify that the overtravel remains sufficient during use of the cut-off device, despite the wear of the contacts of the electrodes of the vacuum interrupter.
  • the action of the control levers of the various circuits is synchronized so that the breaking of the current in each phase of the circuit is as simultaneous as possible.
  • the cut-off device is adjusted, during its manufacture, so that the times of opening of the various circuits, as well as the times of closing of the various circuits are synchronous.
  • a method for determining an operational state of a cut-off device of an electrical appliance is for example known from the document DE 102 60 248 A1 .
  • the aim is to provide a solution making it possible to detect during normal use a lack of synchronism between the closings, as well as the openings, of the circuit of the different phases. Normal use means that no particular shutdown is necessary.
  • the temporary addition of specific measuring instruments can be avoided, the proposed solution using only measuring sensors already present to provide at least one other function.
  • the breaking device As long as the time lag between the first instant of transition of the first vacuum interrupter and the first instant of transition of the second vacuum interrupter is sufficiently low, it is considered that the operational state of the breaking device is nominal, it that is to say that the synchronism of the breaking device is nominal. In other words, the breaking device has no fault. When the time lag between the first instant of transition of the first vacuum interrupter and the first instant of transition of the second vacuum interrupter is greater than a threshold, that is to say too high, it is considered that the synchronism of the device is abnormal. Thus, the breaking device then has a degraded operation. Based on this determination of the operational state of the breaking device, corrective action can be taken in order to restore nominal operation.
  • the elastic return member is a spring.
  • the elastic return member may be a coil spring.
  • the first predetermined threshold is between 22.5% and 25% of a period of variation of the voltage of the electrical network.
  • the second predetermined threshold is between 15.0% and 16.5% of a period of variation of the voltage of the electrical network.
  • the control member is linked to an actuating lever that rotates about an axis.
  • the direction of the axis of rotation of the operating lever is perpendicular to the direction of the longitudinal axis of the vacuum interrupter.
  • the actuating lever is linked to the control member by a pivot.
  • the pivot is secured to the control member.
  • the pivot extends along an axis perpendicular to the longitudinal axis and perpendicular to the direction of the axis of rotation of the actuating lever.
  • the third predetermined threshold is greater than 7.
  • the third predetermined threshold is for example equal to 8.
  • the first predetermined duration is between 8 ms and 12 ms, preferably equal to 10 ms.
  • the first regression curve is a first regression line.
  • the second predetermined duration is between 0.8 ms and 1.2 ms, preferably equal to 1 ms.
  • the second regression curve may be a second regression line.
  • the alert signal emitted can be a display of a message on a control screen, or an illumination of an indicator light, or the emission of an audible signal.
  • first element or second element or else first parameter and second parameter, etc.
  • the purpose of this indexing is to differentiate between similar but not identical elements or parameters. This indexing does not imply a priority of an element, or parameter compared to another and one can interchange the denominations.
  • a subsystem comprises a given element, this does not exclude the presence of other elements in this subsystem.
  • a subsystem includes a given element, it is understood that the subsystem includes at least this element.
  • the first instant of transition t1 corresponds to the instant when the movable electrode 6 of the vacuum interrupter 4 of the first circuit 1 comes into contact with the fixed electrode 5 of the vacuum interrupter 4 of the first circuit 1, during of a closing phase of the vacuum bottle 4.
  • the first instant of transition t1' corresponds to the moment when the mobile electrode 6' of the vacuum bottle 4' of the second circuit 2 comes into contact with the 'fixed electrode 5' of the vacuum interrupter 4' of the first circuit 1, during a closing phase of the vacuum interrupter 4'.
  • these steps of the method aim to verify the synchronism of the closing of the first circuit 1 and of the second circuit 2.
  • Ideal synchronism is obtained when the instants of closing between the two circuits are exactly identical.
  • a small difference between the first transition instant t1 and the first transition instant t1' means that satisfactory synchronism is ensured between the two circuits.
  • the first circuit 1 and the second circuit 2 close at sufficiently close times for the time difference between these closing times to allow nominal operation of the electrical device. 40.
  • the time lag between the first transition instant t1 and the first transition instant t1' is thus less than the maximum acceptable value defined by an applicable standard.
  • too great a difference between the first transition instant t1 and the first transition instant t1' means that the first circuit 1 and the second circuit 2 exhibit abnormal synchronism.
  • the difference between the first transition instant t1 and the first transition instant t1′ is in this case too large to allow nominal operation of the electrical device 40.
  • the operation of the device is then not conforms to the applicable standard.
  • Such a difference indicates degraded operation of the electrical apparatus 40, at least during the circuit closing phases.
  • the mobile electrode 6, 6' For each of the circuits 1, 2, the mobile electrode 6, 6' comprises an upper end which is the end facing the fixed electrode 5, 5'.
  • the mobile electrode 6, 6' comprises a lower end which is the end opposite the upper end.
  • the position measuring device 11,11' is configured to measure a relative distance D-r between the control member 7,7' and the lower end of the mobile electrode 6,6'.
  • the first predetermined threshold s1 is between 22.5% and 25% of a period of variation of the voltage of the electrical network.
  • the first predetermined threshold s1 is between 4.5 milliseconds and 5.0 milliseconds when the frequency of the electrical network is 50 Hertz.
  • the period of the mains voltage is then 20 milliseconds.
  • the first predetermined threshold s1 is between 3.75 milliseconds and 4.17 milliseconds when the frequency of the electrical network is 60 Hertz.
  • the period is then about 16.66 milliseconds.
  • the cut-off device 50 is detailed on the picture 2 .
  • the fixed electrode 5.5' and the movable electrode 6.6' are separated by a distance O1, O1' when the movable electrode 6.6' is in the position of maximum opening P1, P1'.
  • This distance O1 of maximum separation of the fixed electrode 5 with respect to the movable electrode 6 is between 8 and 20 millimeters.
  • the distance O1′ of maximum separation of the fixed electrode 5′ relative to the mobile electrode 6′ is between 8 and 20 millimeters.
  • the fixed electrode 5 and the movable electrode 6 are in contact when the movable electrode 6 is in the closed position P2. In the same way, the fixed electrode 5' and the mobile electrode 6' are in contact when the electrode mobile 6' is in the closed position P2'.
  • the distance between the movable electrode 6.6' and the fixed electrode 5.5' is zero when the movable electrode 6.6' and the fixed electrode 5.5' are in contact.
  • the movable electrode 6 of the vacuum bulb 4 is movable in translation along a longitudinal axis X.
  • the movable electrode 6 and the fixed electrode 5 are coaxial with axis X.
  • the axis of the vacuum bulb denotes 4 the common longitudinal axis X of the mobile electrode 6 and of the fixed electrode 5.
  • the mobile electrode 6' and the fixed electrode 5' are coaxial with axis X'.
  • the relative distance Dr between the control member 7.7' and the mobile electrode 6.6' is measured along the longitudinal axis X, X' of the mobile electrode 6, 6'.
  • the control member 7, 7' is configured to selectively move the mobile electrode 6, 6' from the maximum open position P1, P1' to the closed position P2, P2' and from the closed position P2 , P2' to the maximum open position P1, P1'.
  • the control member 7, 7' is here rigidly linked to the mobile electrode 6, 6'.
  • the elastic return member 8, 8' is interposed in the mechanical connection between the control member 7,7' and the mobile electrode 6,6'.
  • the elastic return member 8.8' is rigidly linked on the one hand to the control member 7.7' and is rigidly linked on the other hand to the mobile electrode 6.6'. Rigid intermediate elements can form part of the mechanical connection between the control member 7.7' and the mobile electrode 6.6'.
  • the elastic return member 8.8' is free to deform depending on the forces applied to the control member 7.7' and to the mobile electrode 6.6'.
  • the elastic return member 8 is here a spring. More precisely, the elastic return member 8 is here a helical spring. The helical spring 8 works here in compression.
  • the length of the spring 8 during the use of the cut-off device 50 is always less than the length of the spring 8 when the latter is free. Free means that no end of the spring 8 receives or applies force.
  • the compression of the spring 8,8' makes it possible in particular to ensure a sufficiently high opening speed of the vacuum interrupter, necessary for the extinction of the arc during the separation of the fixed and mobile electrodes on opening.
  • the control member 7 continues to move and deforms the return member elastic 8 until it reaches its second extreme position P4.
  • the potential energy stored by the elastic return member 8 during the closing phase is then restored during the opening phase of the vacuum interrupter 4, which increases the kinetic energy of the control member 7 during an opening stroke of the vacuum interrupter 4.
  • the separation of the movable electrode 6 and the fixed electrode 5 is thus favored by the impulse provided by the elastic return member 8. The performance of the switching device 50 is thus improved.
  • the elastic return member 8 can be in a prestressed state when the control member 7 is in the first extreme position P3.
  • the overtravel of the control member 7 makes it possible, for a given overtravel amplitude, to store more potential energy.
  • this prestressed state means that the forces of inertia to be overcome in order to set in motion all the elements linked to the movable electrode 6 do not cause deformation of the elastic return member 8 before the movable electrode 6 is in contact with the fixed electrode 5.
  • the control member 7.7' is linked to an actuating lever 9.9' rotatable around an axis Y.
  • the direction of the axis of rotation Y of the actuating lever 9.9' is perpendicular to the direction of the longitudinal axis X, X' of the vacuum bottle 4.4'.
  • Actuating lever 9.9' is linked to control member 7.7' by a pivot 10.10'.
  • the pivot 10, 10' is integral with the control member 7.7'.
  • the pivot 10,10' extends along an axis Z perpendicular to the longitudinal axis X and perpendicular to the direction of the axis of rotation Y of the actuating lever 9.
  • each actuation lever 9,9',9" is connected to a control bar 14.
  • a movement of the control bar 14 thus makes it possible to ensure a joint movement of all the actuation levers.
  • the electrical apparatus 40 comprises three circuits 1, 2, 3 constructed in the same way.Each circuit corresponds to a separate phase.
  • the position measuring device 11, 11' comprises a magnetic target 12 mechanically linked to the movable electrode 6 and a position sensor 13 of the magnetic target 12.
  • the position sensor 13 is linked to the control member 7.
  • the magnetic target 12 is, in the example shown, rigidly linked to the movable electrode 6.
  • the position sensor 13 is rigidly linked to the control member 7.
  • the magnetic target 12 is for example a permanent magnet .
  • the position sensor 13 is for example a Hall effect sensor, or a magnetoresistive effect sensor.
  • the control member 7 is included, along the longitudinal axis X, between the elastic return member 8 and an abutment 17 which is rigidly connected to the movable electrode 6. In the example shown, the abutment 17 coincides with the lower end of the movable electrode 6.
  • intermediate parts may be present in the mechanical connection between the stop 17 and the movable electrode 6.
  • the position measuring device 11,11 ' delivers an output signal which can be analog or digital.
  • the refresh rate of the output signal from the position measuring device 11, 11' can be constant.
  • the refresh rate is greater than 10 kHz.
  • the electronic control unit 15 acquires and processes the measurement signals.
  • the duration of an opening or closing phase of a circuit being between 5 and 50 milliseconds, such a sampling frequency provides a sufficient number of samples.
  • the position measuring device 11 may include an indicator rod connected to the mobile electrode 6.
  • the indicator rod is electrically insulating.
  • the indicator rod is for example made of epoxy resin, or of polyester.
  • the magnetic target 12 can be disposed at an axial end of the indicator rod.
  • the indicator rod has not been shown. others types of kinematic connections can be made, as long as they make it possible to measure a relative distance Dr between the control member 7.7' and the mobile electrode 6.6'.
  • the variation of the relative distance D-r between the control member 7 and the mobile electrode 6 is equal to the variation in length of the elastic return member 8.
  • the degree of compression of the elastic return member 8 remains constant. Indeed, the elastic return member 8 presses the control member 7 against the stop 17, as shown schematically in part A of the picture 2 .
  • the degree of compression of the elastic return member 8 can only vary, when the vacuum interrupter 4 is closed, when the movable electrode 6 and the fixed electrode 5 are in contact.
  • the control member 7 is moved away from the stop 17, as shown schematically in part B of the picture 2 .
  • the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6 can only vary when the mobile electrode 6 and the fixed electrode 5 are in contact.
  • the analysis of the temporal evolution of the signal delivered by the position measuring device 11 determining the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6 makes it possible to determine the moment when the mobile electrode 6 enters in contact with the fixed electrode 5.
  • the comparison of the evolution of the signal of each circuit 1,2 thus makes it possible to quantify the time lag between the instant of closure of the first circuit 1 and the instant of closure of the second circuit 2
  • the quality of the synchronism of the closing as well as of the opening of the circuits 1, 2 can be checked during the normal use of the electrical apparatus 40. It is not necessary to interrupt the normal use in order to carry out a diagnosis of the electrical device 40. It is also not necessary to add specific equipment to the diagnosis.
  • the proposed method uses position sensors already present to measure the overtravel, and adds a new functionality.
  • the additional cost of this new functionality is low, since adding a sensor is avoided.
  • Such a position measuring device thus also makes it possible to monitor the quality of the opening and closing synchronism between the various circuits, the origin of which can in particular prevent wear of the contacts of the electrodes of the vacuum interrupter during the use of the cut-off device.
  • FIG. 3 illustrates the time evolution of the signal delivered by the position measuring device 11, for each of the three circuits 1,2,3, during a circuit closing race.
  • Curve A1 corresponds to the first circuit 1
  • curve A2 corresponds to the second circuit 2
  • curve A3 corresponds to the third circuit 3.
  • each of the curves exhibits oscillations around a mean value. These oscillations are due to various measurement noises and sampling fluctuations.
  • the signal delivered can be an increasing function of the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6, or else a decreasing function.
  • the amplitude of the signal delivered decreases when the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6 decreases.
  • the oscillations visible on the picture 3 correspond to the reactions of the elastic return member of each of the circuits following the impact between the electrodes of the vacuum interrupter.
  • FIG. 4 illustrates the time evolution of the signal delivered by the position measuring device 11, for each of the three circuits 1,2,3, during an opening race of the circuits.
  • Curve B1 corresponds to the first circuit 1
  • curve B2 corresponds to the second circuit 2
  • curve B3 corresponds to the third circuit 3.
  • the second transition instant t2 corresponds to the instant when the movable electrode 6 ceases to be in contact with the fixed electrode 5.
  • the second transition instant t2' corresponds to the instant when the movable electrode 6' ceases to be in contact with the fixed electrode 5'.
  • the second transition instant t2, t2' can also be defined by the instant at which the movable electrode 6, 6' leaves the closed position P2, P2'. In other words, the second transition instant corresponds to the opening start instant of each circuit.
  • a small difference between the second transition instant t2 and the second transition instant t2' means that a satisfactory synchronism is ensured between the first circuit 1 and the second circuit 2.
  • the first circuit 1 and the second circuit 2 open at sufficiently close times for the time difference between these opening times to allow nominal operation of the electrical device 40.
  • too great a difference between the second transition instant t2 and the second transition instant t2' means that the first circuit 1 and the second circuit 2 exhibit abnormal synchronism on opening .
  • the second predetermined threshold s2 is between 15.0% and 16.5% of a period of variation of the voltage of the electrical network.
  • the second predetermined threshold s2 is between 3.0 milliseconds and 3.33 milliseconds when the frequency of the electrical network is 50 Hertz.
  • the second predetermined threshold s2 is between 2.5 milliseconds and 2.78 milliseconds when the frequency of the electrical network is 60 Hertz.
  • the curve A1 of the figure 5 illustrates the evolution over time of the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6 during a closing stroke of the circuit 1.
  • the curve A2 illustrates the same magnitude, plotted for the second circuit 2, and the curve A3 corresponds to the same magnitude for the third circuit 3.
  • the time scale of the figure 5 is dilated with respect to figure 3 And 4 , so as to detail more precisely the temporal evolution of the different signals.
  • the sign of the difference determined changes depending on whether the control member 7 causes the mobile electrode 6 to pass from the open position P1 to the closed position P2 or else that the control member 7 causes the mobile electrode to pass 6 from closed position P2 to open position P1.
  • the use of the absolute value Dev, Dev' of the difference between the last sample acquired xn, xn' and the average determined M, M' allows the use of the same method both for the opening phases and for the closing.
  • the third predetermined threshold s3 is greater than 7.
  • the third predetermined threshold s3 is for example equal to 8. These values of the third predetermined threshold s3 make it possible to guarantee that the normal fluctuations of the output signal of the position measuring device 11 do not cross the threshold s3. Indeed, in steady state the measurement samples are distributed in a substantially normal way, and a difference of more than 7 standard deviations between a sample and the average of the samples cannot be attributed to fluctuations. normals of the measurement signals. The crossing of the threshold value therefore clearly indicates a real change in the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6, indicating the start of a state transition phase.
  • steady state is meant a state corresponding either to a continuous closing of the circuit, or a continuous opening of the circuit.
  • the instant ts at which the instantaneous signal of the relative distance D-r between the control member 7 and the mobile electrode 6 becomes sufficiently distant by a sufficient number of standard deviations is taken as the first transition instant t1, that is to say as the instant marking the start of the transition phase between an opening and a closing of the cut-off device 50.
  • the time lag between the transition instants t1, t1' thus determined are then used to determine the operational state of the switching device 50, as described previously.
  • the first predetermined duration dp1 is between 8 milliseconds and 12 milliseconds, preferably equal to 10 milliseconds.
  • the first regression curve R1 is a first regression line D1.
  • the first regression line D1 is an equation of the relative distance Dr between the control member 7 and the movable electrode 6 as a function of time, valid over the time range between the threshold instant ts minus the first predetermined duration dp1 and the threshold instant ts.
  • the second predetermined duration dp2 is between 0.8 milliseconds and 1.2 milliseconds, preferably equal to 1 millisecond.
  • the second regression curve R2 is a second regression line D2.
  • the second regression line D2 is an equation of the relative distance Dr between the control member 7 and the mobile electrode 6 as a function of time. This equation is valid over the time range between the threshold instant ts and the threshold instant ts plus the second predetermined duration dp2.
  • Other types of regression curves than a straight line can be used, without changing the principle of this step of the method.
  • the value of the transition instant previously calculated from the difference between instantaneous signal and averaged signal is used to model two regression lines D1, D2.
  • Each regression line D1, D2 is applicable to a given time interval, the two time intervals partially overlapping.
  • the instant tc at which the two modeled straight lines D1, D2 intersect is taken in this embodiment as the start t1 of the transition phase between an opening and a closing of the breaking device.
  • the time lag between the transition instants t1, t1' thus determined is then used to determine the operational state of the breaking device 50.
  • the two regression lines D1, D2 have been plotted only for curve A1. The same processing is also performed for curve A2 but has not been plotted.
  • FIG 7 shows the difference between the results obtained by each of the two exposed methods.
  • FIG 7 is an enlargement of the dotted framed area on the figure 6 .
  • the difference between the value ts, found by the first method, and the value tc, found by the second method, is visible on the figure 7 .
  • the second method provides more accurate results but requires more calculations.
  • the calculations implemented by the method can be carried out in real time, or in deferred time.
  • the steps of the method analyzing the time lag between two distinct phases have been described.
  • the process can be generalized to three distinct phases. The instants of transition of each of the three phases are therefore compared two by two.
  • the fixed electrode 5, 5', 5" and the movable electrode 6, 6', 6" are spaced apart.
  • the closed position P2, P2', P2 ", the fixed electrode 5, 5', 5" and the mobile electrode 6, 6', 6" are in contact.
  • the control member 7, 7', 7" is configured to selectively move the mobile electrode 6, 6', 6" from the maximum open position P1, P1', P1" to the closed position P2, P2', P2" and from the closed position P2, P2', P2" to the maximum open position P1, P1', P1".
  • THE figures 8 and 9 illustrate the different settings. These steps make it possible to carry out the determination of the operational state of a device for breaking three distinct phases of an electrical network, during the closing of three circuits 1,2,3 corresponding to these three phases.
  • the operational state is nominal if the three time offsets determined are all below a predetermined threshold.
  • the operational state is abnormal as soon as at least one of the three time offsets is greater than the acceptance threshold.
  • FIG 9 illustrates the transition instants determined for each of the three circuits, as well as the differences between these transition instants.
  • times t1' and t1" are very close.
  • the shift Delta1' is thus less than the threshold s1.
  • Time t1 is shifted with respect to times t1' and t1".
  • the offsets Delta1 and Delta1" are greater than the threshold s1.
  • the determination of the operational state can also be carried out when the three circuits are opened.
  • FIG 10 represents, for each of the three circuits, the first regression line and the second regression line.
  • the second transition time t2, t2', t2" corresponding respectively to each of the three circuits is also represented, as well as the differences Delta2, Delta2', Delta2" between the transition times. The operational state can thus be determined.
  • the alert signal emitted can be a display of a message on a control screen, or an illumination of an indicator light, or the emission of an audible signal. This step applies just as well to the determination of an operational state of a cut-off device 50 comprising two circuits as to a cut-off device comprising three circuits.
  • the alert received allows an operator to trigger corrective action on the cut-off device 50, and avoids leaving the electrical device 40 to operate under abnormal conditions that could lead to failures.

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Description

    Domaine technique
  • La présente description se rapporte au domaine des dispositifs de coupure des circuits électriques moyenne tension. Dans le présent document, le terme « moyenne tension » est utilisé dans son acceptation habituelle, à savoir une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu. L'appareil électrique comporte trois circuits, chacun connecté à une phase d'un réseau électrique d'alimentation. Le passage du courant peut être interrompu dans chacun des trois circuits par l'intermédiaire du dispositif de coupure. La divulgation concerne en particulier des dispositifs de coupure dans lesquels la coupure du courant est réalisée par l'ouverture d'une ampoule à vide disposée en série dans chaque circuit à interrompre.
    • Technique antérieure
  • L'ampoule à vide comprend une électrode mobile liée à une bielle de commande. La bielle de commande est liée à un levier de commande. Le levier de commande est mobile entre deux positions extrêmes définissant une course d'actionnement constante. En actionnant le levier de commande, la bielle est déplacée et sépare l'électrode mobile de l'électrode fixe ; ce qui ouvre le circuit.
  • Lorsque le circuit est fermé, une pression de contact suffisante doit être garantie entre les deux électrodes de l'ampoule à vide, afin de résister aux forces de répulsion existant entre elles en raison du passage du courant. Pour assurer cette pression de contact, un ressort est présent dans la liaison cinématique entre le levier de commande et la bielle, et la course du levier de commande est supérieure à la course minimale permettant d'assurer une mise en contact des électrodes de l'ampoule à vide. La surcourse permet donc de comprimer le ressort et ainsi d'appliquer une précharge assurant la pression de contact minimale souhaitée. Un capteur de position permet de déterminer la position relative de la bielle par rapport au levier de commande. L'amplitude de la surcourse permettant de comprimer le ressort peut ainsi être déterminée. Le capteur de position permet ainsi de vérifier que la surcourse reste suffisante au cours de l'utilisation du dispositif de coupure, malgré l'usure des contacts des électrodes de l'ampoule à vide.
  • L'action des leviers de commande des différents circuits est synchronisée de façon à ce que la coupure du courant dans chaque phase du circuit soit la plus simultanée possible. Ainsi, le dispositif de coupure est réglé, lors de sa fabrication, pour que les instants d'ouverture des différents circuits, ainsi que les instants de fermeture des différents circuits soient synchrones.
  • Cependant, la course nécessaire à obtenir la mise en contact des électrodes de l'ampoule à vide évolue au cours du temps, en raison de l'érosion des contacts au fur et à mesure de l'utilisation du dispositif de coupure. De plus, le jeu mécanique entre les différentes pièces mobiles peut évoluer de manière différente entre les différents circuits. Par conséquent, la coupure du courant dans le circuit d'une phase peut se produire avec un décalage temporel par rapport à la coupure du courant dans le circuit d'une autre phase. Un léger décalage ne pose pas de problème particulier, mais un décalage trop important est susceptible d'endommager les équipements reliés aux circuits. Il est connu de réaliser une vérification du synchronisme entre les différents circuits lors de phases de mise hors-service du dispositif de coupure, comme par exemple lors d'arrêts prévus pour maintenance. Ces arrêts permettent l'intervention temporaire d'instruments de mesures sophistiqués et ainsi de réaliser un diagnostic de l'équipement.
  • Un procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure d'un appareil électrique est par exemple connu du document DE 102 60 248 A1 .
  • Le but est de fournir une solution permettant de détecter lors de l'utilisation normale un défaut de synchronisme entre les fermetures, ainsi que les ouvertures, du circuit des différentes phases. On entend par utilisation normale qu'aucun arrêt particulier n'est nécessaire. De plus, l'ajout temporaire d'instruments de mesure spécifiques peut être évité, la solution proposée utilisant seulement des capteurs de mesure déjà présents pour assurer au moins une autre fonction.
    • Résumé
  • A cette fin, la présente description propose un procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure d'un appareil électrique comportant un premier circuit connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit comportant respectivement:
    • une ampoule à vide disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide comportant une électrode fixe et une électrode mobile entre une position d'ouverture maximale et une position de fermeture,
    • un organe de commande cinématiquement lié à l'électrode mobile par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique,
    • dans lequel chaque circuit comporte un dispositif de mesure de position configuré pour mesurer une distance relative entre l'organe de commande et l'électrode mobile,
    • le procédé comprenant les étapes :
      • pour chacun des premier et deuxième circuits, lorsque l'organe de commande fait passer l'électrode mobile de la position d'ouverture maximale à la position de fermeture, déterminer à partir de mesures de la distance relative entre l'organe de commande et l'électrode mobile un premier instant de transition auquel l'électrode mobile entre en contact avec l'électrode fixe,
      • déterminer une différence entre le premier instant de transition de la première ampoule à vide et le premier instant de transition de la deuxième ampoule à vide,
      • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence est inférieure ou égale à un premier seuil prédéterminé,
      • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence est supérieure au premier seuil prédéterminé.
  • Tant que le décalage temporel entre le premier instant de transition de la première ampoule à vide et le premier instant de transition de la deuxième ampoule à vide est suffisamment faible, il est considéré que l'état opérationnel du dispositif de coupure est nominal, c'est-à-dire que le synchronisme du dispositif de coupure est nominal. Autrement dit, le dispositif de coupure ne présente pas de défaut. Lorsque le décalage temporel entre le premier instant de transition de la première ampoule à vide et le premier instant de transition de la deuxième ampoule à vide est supérieur à un seuil, c'est-à-dire trop élevé, il est considéré que le synchronisme du dispositif est anormal. Ainsi, le dispositif de coupure présente alors un fonctionnement dégradé. A partir de cette détermination de l'état opérationnel du dispositif de coupure, une action correctrice peut être réalisée afin de retrouver un fonctionnement nominal.
  • Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
    L'organe de rappel élastique est un ressort. L'organe de rappel élastique peut être un ressort hélicoïdal.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes :
    • pour chacun des premier et deuxième circuits, lorsque l'organe de commande fait passer l'électrode mobile de la position de fermeture à la position d'ouverture, déterminer un deuxième instant de transition auquel l'électrode mobile cesse d'être en contact avec l'électrode fixe,
    • déterminer une différence entre le deuxième instant de transition de la première ampoule à vide et le deuxième instant de transition de la deuxième ampoule à vide ,
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé ,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence est supérieure au deuxième seuil prédéterminé .
  • Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé, le premier seuil prédéterminé est compris entre 22,5% et 25% d'une période de variation de la tension du réseau électrique.
  • Le deuxième seuil prédéterminé est compris entre 15,0% et 16,5% d'une période de variation de la tension du réseau électrique.
  • L'organe de commande est mobile entre :
    • une première position extrême dans laquelle l'électrode mobile est en position d'ouverture maximale, l'électrode mobile et l'électrode fixe étant alors distantes d'une distance d'ouverture, et
    • une deuxième position extrême dans laquelle l'électrode mobile et l'électrode fixe sont en contact,
    • un déplacement de la première position extrême à la deuxième position extrême définissant une course de déplacement de l'organe de commande ,
    • et la course de déplacement de l'organe de commande est supérieure à la distance d'ouverture de telle sorte que l'organe de rappel élastique est comprimé lorsque l'organe de commande est dans la deuxième position extrême.
  • L'organe de commande est lié à un levier d'actionnement mobile en rotation autour d'un axe.
  • La direction de l'axe de rotation du levier d'actionnement est perpendiculaire à la direction de l'axe longitudinal de l'ampoule à vide.
  • Le levier d'actionnement est lié à l'organe de commande par un pivot. Le pivot est solidaire de l'organe de commande.
  • Le pivot s'étend selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal et perpendiculaire à la direction de l'axe de rotation du levier d'actionnement.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes :
    • pour chaque circuit, acquérir successivement un ensemble d'échantillons de la distance relative entre l'organe de commande et l'électrode mobile,
    • déterminer la moyenne et l'écart type de l'ensemble des échantillons acquis,
    • déterminer une valeur absolue de la différence entre le dernier échantillon acquis et la moyenne déterminée,
    • déterminer le quotient de la différence déterminée et de l'écart type déterminé,
    • déterminer un instant, dit instant seuil, où le quotient déterminé devient supérieur à un troisième seuil prédéterminé.
  • Le troisième seuil prédéterminé est supérieur à 7. Le troisième seuil prédéterminé est par exemple égal à 8.
  • Le procédé peut comporter l'étape :
    • attribuer la valeur de l'instant seuil au premier instant de transition.
  • Le procédé peut comprendre en outre les étapes :
    • déterminer une équation d'une première courbe de régression dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil moins une première durée prédéterminée, et un instant correspondant à l'instant seuil.
  • Par exemple, la première durée prédéterminée est comprise entre 8 ms et 12 ms, de préférence égale à 10 ms.
  • Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé, la première courbe de régression est une première droite de régression.
  • Le procédé peut comprendre en outre les étapes :
    • déterminer une équation d'une deuxième courbe de régression dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil et un instant correspondant à l'instant seuil plus une deuxième durée prédéterminée.
  • Par exemple, la deuxième durée prédéterminée est comprise entre 0,8 ms et 1,2 ms, de préférence égale à 1 ms.
  • La deuxième courbe de régression peut être une deuxième droite de régression.
  • La divulgation concerne également un procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure d'un appareil électrique comportant un premier circuit connecté à une première phase d'un réseau électrique, un deuxième circuit connecté à une deuxième phase du réseau électrique, et un troisième circuit connecté à une troisième phase du réseau électrique, chaque circuit comportant :
    • une ampoule à vide disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide comportant une électrode fixe et une électrode mobile entre une position d'ouverture maximale et une position de fermeture,
    • un organe de commande cinématiquement lié à l'électrode mobile par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique,
    le procédé comprenant les étapes :
    • pour chacun des premier, deuxième et troisième circuits, lorsque l'organe de commande fait passer l'électrode mobile de la position d'ouverture maximale à la position de fermeture, déterminer un premier instant de transition auquel l'électrode mobile entre en contact avec l'électrode fixe,
    • déterminer une première différence entre le premier instant de transition de l'ampoule à vide du premier circuit et le premier instant de transition de l'ampoule à vide du deuxième circuit,
    • déterminer une deuxième différence entre le premier instant de transition de l' ampoule à vide du deuxième circuit et le premier instant de transition de l'ampoule à vide du troisième circuit,
    • déterminer une troisième différence entre le premier instant de transition de l' ampoule à vide du troisième circuit et le premier instant de transition de l'ampoule à vide du premier circuit,
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit synchronisme nominal » si la première différence, la deuxième différence et la troisième différence sont toutes inférieures ou égales à un premier seuil prédéterminé ,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si au moins l'une des première différence, deuxième différence et troisième différence est supérieure au premier seuil prédéterminé.
  • La divulgation se rapporte aussi à un procédé comprenant en outre les étapes :
    • pour chacun des premier, deuxième et troisième circuits, lorsque l'organe de commande fait passer l'électrode mobile de la position de fermeture à la position d'ouverture, déterminer un deuxième instant de transition auquel l'électrode mobile cesse d'être en contact avec l'électrode fixe ,
    • déterminer une quatrième différence entre le deuxième instant de transition de l'ampoule à vide du premier circuit et le deuxième instant de transition de l'ampoule à vide du deuxième circuit,
    • déterminer une cinquième différence entre le deuxième instant de transition de l' ampoule à vide du deuxième circuit et le deuxième instant de transition de l'ampoule à vide du troisième circuit,
    • déterminer une sixième différence entre le deuxième instant de transition de l' ampoule à vide du troisième circuit et le deuxième instant de transition de l'ampoule à vide du premier circuit,
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit synchronisme nominal » si la quatrième différence, la cinquième différence et la sixième différence sont toutes inférieures ou égales à un premier seuil prédéterminé ,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si au moins l'une des quatrième différence, cinquième différence et sixième différence est supérieure au premier seuil prédéterminé.
  • Selon un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend en outre les étapes :
    • si l'état opérationnel déterminé est le deuxième état dit « synchronisme anormal», émettre un signal d'alerte.
  • Le signal d'alerte émis peut être un affichage d'un message sur un écran de contrôle, ou un allumage d'un voyant lumineux, ou l'émission d'un signal sonore.
  • La divulgation concerne également un ensemble comportant :
    • un dispositif de coupure d'un appareil électrique comportant un premier circuit connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit comportant respectivement:
    • une ampoule à vide disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide comportant une électrode fixe et une électrode mobile entre une position d'ouverture maximale et une position de fermeture ,
    • un organe de commande cinématiquement lié à l'électrode mobile par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique ,
    • une unité électronique de contrôle configurée pour mettre en oeuvre un procédé comportant les étapes :
      • pour chacun des premier et deuxième circuits, lorsque l'organe de commande fait passer l'électrode mobile de la position d'ouverture maximale à la position de fermeture, déterminer un premier instant de transition auquel l'électrode mobile entre en contact avec l'électrode fixe,
      • déterminer une différence entre le premier instant de transition de la première ampoule à vide et le premier instant de transition de la deuxième ampoule à vide ,
      • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence est inférieure ou égale à un premier seuil prédéterminé ,
      • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence est supérieure au premier seuil prédéterminé.
    Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l'analyse des dessins annexés, sur lesquels :
    • [Fig. 1] est une vue schématique d'un dispositif de coupure d'un appareil électrique tripolaire,
    • [Fig. 2] est une vue détaillée d'un pôle d'un dispositif de coupure, en position d'ouverture ainsi qu'en position de fermeture,
    • [Fig. 3] est une représentation de l'évolution temporelle de paramètres du procédé selon l'invention, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 4] est une représentation de l'évolution temporelle de paramètres lors d'une phase d'ouverture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 5] est une représentation schématique de l'évolution temporelle de paramètres d'un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 6] est une représentation schématique de l'évolution temporelle de paramètres d'un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 7] est une représentation schématique comparant le premier et le deuxième mode de réalisation, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 8] est une autre vue illustrant le deuxième mode de réalisation du procédé, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 9] est encore une autre vue illustrant le deuxième mode de réalisation du procédé, lors d'une phase de fermeture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 10] est une autre vue illustrant le deuxième mode de réalisation du procédé, lors d'une phase d'ouverture du dispositif de coupure,
    • [Fig. 11] est un schéma-bloc illustrant différentes étapes du procédé selon l'invention.
    Description des modes de réalisation
  • Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. Certains éléments ou paramètres peuvent être indexés, c'est-à-dire désignés par exemple par premier élément ou deuxième élément, ou encore premier paramètre et second paramètre, etc. Cette indexation a pour but de différencier des éléments ou paramètres similaires, mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, ou paramètre par rapport à un autre et on peut interchanger les dénominations. Quand il est précisé qu'un sous-système comporte un élément donné, cela n'exclut pas la présence d'autres éléments dans ce sous-système. De même, quand il est précisé qu'un sous-système comprend un élément donné, il est entendu que le sous-système comprend au moins cet élément.
  • On a représenté sur la figure 1 un ensemble comportant :
    • un dispositif de coupure 50 d'un appareil électrique 40 comportant un premier circuit 1 connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit 2 connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit 1,2 comportant respectivement:
      • une ampoule à vide 4,4' disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide 4,4' comportant une électrode fixe 5,5' et une électrode mobile 6,6' entre une position d'ouverture maximale P1, P1' et une position de fermeture P2, P2',
      • un organe de commande 7, 7' cinématiquement lié à l'électrode mobile 6, 6' par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique 8, 8',
      • une unité électronique de contrôle 15 configurée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.
  • Le procédé selon l'invention est un procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure 50 d'un appareil électrique 40 comportant un premier circuit 1 connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit 2 connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit 1,2 comportant respectivement:
    • une ampoule à vide 4,4' disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide 4,4' comportant une électrode fixe 5,5' et une électrode mobile 6,6' entre une position d'ouverture maximale P1, P1' et une position de fermeture P2, P2',
    • un organe de commande 7, 7' cinématiquement lié à l'électrode mobile 6, 6' par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique 8, 8',
    • dans lequel chaque circuit 1,2 comporte un dispositif de mesure de position 11,11' configuré pour mesurer une distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6',
    • le procédé comprenant les étapes :
      • pour chacun des premier 1 et deuxième 2 circuits, lorsque l'organe de commande 7,7' fait passer l'électrode mobile 6,6' de la position d'ouverture maximale P1,P1' à la position de fermeture P2,P2', déterminer à partir de mesures de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6' un premier instant de transition t1, t1' auquel l'électrode mobile 6, 6' entre en contact avec l'électrode fixe 5,5',
      • déterminer une différence Delta1 entre le premier instant de transition t1 de la première ampoule à vide 4 et le premier instant de transition t1' de la deuxième ampoule à vide 4',
      • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence Delta1 est inférieure ou égale à un premier seuil prédéterminé s1,
      • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence est supérieure au premier seuil prédéterminé s1. (étape 50)
  • Le premier instant de transition t1 correspond à l'instant où l'électrode mobile 6 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1 entre en contact avec l'électrode fixe 5 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1, lors d'une phase de fermeture de l'ampoule à vide 4. Le premier instant de transition t1' correspond à l'instant où l'électrode mobile 6' de l'ampoule à vide 4' du deuxième circuit 2 entre en contact avec l'électrode fixe 5' de l'ampoule à vide 4' du premier circuit 1, lors d'une phase de fermeture de l'ampoule à vide 4'.
  • Autrement dit, ces étapes du procédé visent à vérifier le synchronisme de la fermeture du premier circuit 1 et du deuxième circuit 2. Un synchronisme idéal est obtenu lorsque les instants de fermeture entre les deux circuits sont exactement identiques. Un faible écart entre le premier instant de transition t1 et le premier instant de transition t1' signifie qu'un synchronisme satisfaisant est assuré entre les deux circuits. En d'autres termes, le premier circuit 1 et le deuxième circuit 2 se ferment à des instants suffisamment proches pour que l'écart temporel entre ces instants de fermeture permette un fonctionnement nominal de l'appareil électrique 40. Le décalage temporel entre le premier instant de transition t1 et le premier instant de transition t1' est ainsi inférieur à la valeur maximale acceptable définie par une norme applicable. A l'inverse, un écart trop élevé entre le premier instant de transition t1 et le premier instant de transition t1' signifie que le premier circuit 1 et le deuxième circuit 2 présentent un synchronisme anormal. Autrement dit, l'écart entre le premier instant de transition t1 et le premier instant de transition t1' est dans ce cas trop important pour permettre un fonctionnement nominal de l'appareil électrique 40. Le fonctionnement de l'appareil n'est alors pas conforme à la norme applicable. Un tel écart indique un fonctionnement dégradé de l'appareil électrique 40, au moins lors des phases de fermeture des circuits.
  • Pour chacun des circuits 1, 2, l'électrode mobile 6, 6' comprend une extrémité supérieure qui est l'extrémité tournée vers l'électrode fixe 5, 5'. L'électrode mobile 6, 6' comprend une extrémité inférieure qui est l'extrémité opposée à l'extrémité supérieure. Pour chaque circuit 1, 2 le dispositif de mesure de position 11,11' est configuré pour mesurer une distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'extrémité inférieure de l'électrode mobile 6,6'.
  • Le premier seuil prédéterminé s1 est compris entre 22,5% et 25% d'une période de variation de la tension du réseau électrique. Le premier seuil prédéterminé s1 est compris entre 4,5 millisecondes et 5,0 millisecondes lorsque la fréquence du réseau électrique vaut 50 Hertz. La période de la tension de réseau vaut alors 20 millisecondes. Le premier seuil prédéterminé s1 est compris entre 3,75 millisecondes et 4,17 millisecondes lorsque la fréquence du réseau électrique vaut 60 Hertz. La période vaut alors environ 16,66 millisecondes.
  • Le dispositif de coupure 50 est détaillé sur la figure 2.
  • L'électrode fixe 5,5' et l'électrode mobile 6,6' sont distantes d'une distance O1, O1' lorsque l'électrode mobile 6,6' est en position d'ouverture maximale P1, P1'. Cette distance O1 d'écartement maximal de l'électrode fixe 5 par rapport à l'électrode mobile 6 est comprise entre 8 et 20 millimètres. De même, la distance O1' d'écartement maximal de l'électrode fixe 5' par rapport à l'électrode mobile 6' est comprise entre 8 et 20 millimètres. L'électrode fixe 5 et l'électrode mobile 6 sont en contact lorsque l'électrode mobile 6 est en position de fermeture P2. De la même manière, l'électrode fixe 5' et l'électrode mobile 6' sont en contact lorsque l'électrode mobile 6' est en position de fermeture P2'. Autrement dit, la distance entre l'électrode mobile 6,6' et l'électrode fixe 5,5' est nulle lorsque l'électrode mobile 6,6' et l'électrode fixe 5,5' sont en contact. L'électrode mobile 6 de l'ampoule à vide 4 est mobile en translation selon un axe longitudinal X. L'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 sont coaxiales d'axe X. On désigne par axe de l'ampoule à vide 4 l'axe longitudinal X commun de l'électrode mobile 6 et de l'électrode fixe 5. De même, l'électrode mobile 6' et l'électrode fixe 5' sont coaxiales d'axe X'. La distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6' est mesurée le long de l'axe longitudinal X, X' de l'électrode mobile 6, 6'.
  • L'organe de commande 7, 7' est configuré pour faire sélectivement passer l'électrode mobile 6, 6' de la position d'ouverture maximale P1, P1' à la position de fermeture P2, P2' et de la position de fermeture P2, P2' à la position d'ouverture maximale P1, P1'. L'organe de commande 7, 7' est ici rigidement lié à l'électrode mobile 6, 6'.
  • L'organe de rappel élastique 8, 8' est intercalé dans la liaison mécanique entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6'. L'organe de rappel élastique 8,8' est rigidement lié d'une part à l'organe de commande 7,7' et est rigidement lié d'autre part à l'électrode mobile 6,6'. Des éléments intermédiaires rigides peuvent faite partie de la liaison mécanique entre l'organe de commande 7,7'et l'électrode mobile 6,6'. L'organe de rappel élastique 8,8' est libre de se déformer en fonction des forces appliquées sur l'organe de commande 7,7' et sur l'électrode mobile 6,6'. L'organe de rappel élastique 8 est ici un ressort. Plus précisément, l'organe de rappel élastique 8 est ici un ressort hélicoïdal. Le ressort hélicoïdal 8 travaille ici en compression. Ainsi, la longueur du ressort 8 pendant l'utilisation du dispositif de coupure 50 est toujours inférieure à la longueur du ressort 8 lorsque celui-ci est libre. On entend par libre qu'aucune extrémité du ressort 8 ne reçoit ou n'applique de force. La compression du ressort 8,8' permet notamment d'assurer une vitesse d'ouverture suffisamment élevée de l'ampoule à vide, nécessaire à l'extinction de l'arc lors de la séparation des électrodes fixe et mobile à l'ouverture.
  • L'organe de commande 7, 7' est mobile entre :
    • une première position extrême P3 dans laquelle l'électrode mobile 6 est en position d'ouverture maximale P1, l'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 étant alors distantes d'une distance d'ouverture O1, et
    • une deuxième position extrême P4 dans laquelle l'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 sont en contact,
    • un déplacement de la première position extrême P3 à la deuxième position extrême P4 définissant une course de déplacement C1 de l'organe de commande 7,
    • et la course de déplacement C1 de l'organe de commande 7,7' est supérieure à la distance d'ouverture O1,O1' de telle sorte que l'organe de rappel élastique 8,8' est comprimé lorsque l'organe de commande 7 est dans la deuxième position extrême P4.
  • Lors d'une course de fermeture de l'ampoule à vide 4, une fois que l'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 sont en contact, l'organe de commande 7 continue de se déplacer et déforme l'organe de rappel élastique 8 jusqu'à atteindre sa deuxième position extrême P4. L'énergie potentielle emmagasinée par l'organe de rappel élastique 8 lors de la phase de fermeture est ensuite restituée lors de la phase d'ouverture de l'ampoule à vide 4, ce qui augmente l'énergie cinétique de l'organe de commande 7 lors d'une course d'ouverture de l'ampoule à vide 4. La séparation de l'électrode mobile 6 et de l'électrode fixe 5 est ainsi favorisée par l'impulsion apportée par l'organe de rappel élastique 8. La performance du dispositif de coupure 50 est ainsi améliorée.
  • L'organe de rappel élastique 8 peut être dans un état précontraint lorsque l'organe de commande 7 se trouve dans la première position extrême P3. Ainsi, la surcourse de l'organe de commande 7 permet, pour une amplitude de surcourse donnée, d'emmagasiner davantage d'énergie potentielle. De plus, cet état précontraint fait que les forces d'inertie à vaincre pour mettre en mouvement l'ensemble des éléments liés à l'électrode mobile 6 ne provoquent pas de déformation de l'organe de rappel élastique 8 avant que l'électrode mobile 6 soit en contact avec l'électrode fixe 5.
  • L'organe de commande 7,7' est lié à un levier d'actionnement 9,9' mobile en rotation autour d'un axe Y. La direction de l'axe de rotation Y du levier d'actionnement 9,9' est perpendiculaire à la direction de l'axe longitudinal X, X' de l'ampoule à vide 4,4'. Le levier d'actionnement 9,9' est lié à l'organe de commande 7,7' par un pivot 10,10'. Le pivot 10, 10' est solidaire de l'organe de commande 7,7'. Le pivot 10,10' s'étend selon un axe Z perpendiculaire à l'axe longitudinal X et perpendiculaire à la direction de l'axe de rotation Y du levier d'actionnement 9.
  • Comme schématisé sur la figure 1, chaque levier d'actionnement 9,9',9" est relié à une barre de commande 14. Un déplacement de la barre de commande 14 permet ainsi d'assurer un déplacement conjoint de tous les leviers d'actionnement. L'appareil électrique 40 comporte trois circuits 1, 2, 3 construits de la même manière. Chaque circuit correspond à une phase distincte.
  • Le dispositif de mesure de position 11, 11' comporte une cible magnétique 12 mécaniquement liée à l'électrode mobile 6 et un capteur de position 13 de la cible magnétique 12. Le capteur de position 13 est lié à l'organe de commande 7. La cible magnétique 12 est, sur l'exemple représenté, rigidement liée à l'électrode mobile 6. De même, le capteur de position 13 est rigidement lié à l'organe de commande 7. La cible magnétique 12 est par exemple un aimant permanent. Le capteur de position 13 est par exemple un capteur à effet Hall, ou un capteur à effet magnéto-résistif. Sur l'exemple de la figure 2, l'organe de commande 7 est compris, selon l'axe longitudinal X, entre l'organe de rappel élastique 8 et une butée 17 qui est rigidement liée à l'électrode mobile 6. Sur l'exemple représenté, la butée 17 coïncide avec l'extrémité inférieure de l'électrode mobile 6. Selon des variantes de réalisation non représentées, des pièces intermédiaires peuvent être présentes dans la liaison mécanique entre la butée 17 et l'électrode mobile 6. Le dispositif de mesure de position 11,11' délivre un signal de sortie qui peut être analogique ou numérique. La fréquence de rafraichissement du signal de sortie du dispositif de mesure de position 11, 11' peut être constante. De préférence, la fréquence de rafraichissement est supérieure à 10 kHz. L'unité électronique de contrôle 15 assure l'acquisition et le traitement des signaux de mesure. La durée d'une phase d'ouverture ou de fermeture d'un circuit étant comprise entre 5 et 50 millisecondes, une telle fréquence d'échantillonnage procure un nombre suffisant d'échantillons.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de mesure de position 11 peut comporter une tige indicatrice liée à l'électrode mobile 6. La tige indicatrice est électriquement isolante. La tige indicatrice est par exemple en résine époxy, ou en polyester. La cible magnétique 12 peut être disposée à une extrémité axiale de la tige indicatrice. Sur les figures, la tige indicatrice n'a pas été représentée. D'autres types de liaisons cinématiques peuvent être réalisés, du moment qu'ils permettent de mesurer une distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6'.
  • Comme l'organe de rappel élastique 8 est interposé dans la chaine cinématique entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6, la variation de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 est égale à la variation de longueur de l'organe de rappel élastique 8.
  • Tant que l'électrode mobile 6 est distante de l'électrode fixe 5, le degré de compression de l'organe de rappel élastique 8 reste constant. En effet, l'organe de rappel élastique 8 plaque l'organe de commande 7 contre la butée 17, comme schématisé sur la partie A de la figure 2. Le degré de compression de l'organe de rappel élastique 8 ne peut varier, lors de la commande de fermeture de l'ampoule à vide 4, que lorsque l'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 sont en contact. Lorsque la compression de l'organe de rappel élastique 8 varie, l'organe de commande 7 est écarté de la butée 17, comme schématisé sur la partie B de la figure 2. Ainsi, la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 ne peut varier que lorsque l'électrode mobile 6 et l'électrode fixe 5 sont en contact. L'analyse de l'évolution temporelle du signal délivré par le dispositif de mesure de position 11 déterminant la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 permet de déterminer l'instant où l'électrode mobile 6 entre en contact avec l'électrode fixe 5. La comparaison de l'évolution du signal de chaque circuit 1,2 permet ainsi de quantifier le décalage temporel entre l'instant de fermeture du premier circuit 1 et l'instant de fermeture du deuxième circuit 2. Autrement dit, la qualité du synchronisme de la fermeture ainsi que de l'ouverture des circuits 1, 2 peut être vérifiée pendant l'utilisation normale de l'appareil électrique 40. Il n'est pas nécessaire d'interrompre l'utilisation normale afin d'effectuer un diagnostic de l'appareil électrique 40. Il n'est pas non plus nécessaire d'ajouter des équipements spécifiques au diagnostic. Le procédé proposé utilise des capteurs de position déjà présents pour mesurer la surcourse, et rajoute une nouvelle fonctionnalité. Le surcout de cette nouvelle fonctionnalité est faible, puisqu'un ajout de capteur est évité. Un tel dispositif de mesure de position permet ainsi de surveiller également la qualité du synchronisme d'ouverture et de fermeture entre les différents circuits, dont l'origine peut prévenir notamment de l'usure des contacts des électrodes de l'ampoule à vide au cours de l'utilisation du dispositif de coupure.
  • La figure 3 illustre l'évolution temporelle du signal délivré par le dispositif de mesure de position 11, pour chacun des trois circuits 1,2,3, lors d'une course de fermeture des circuits. La courbe A1 correspond au premier circuit 1, la courbe A2 correspond au deuxième circuit 2, et la courbe A3 correspond au troisième circuit 3. En régime permanent, chacune des courbes présente des oscillations autour d'une valeur moyenne. Ces oscillations sont dues aux divers bruits de mesure et fluctuations d'échantillonnage. Suivant la configuration du signal de sortie du dispositif de mesure de position 11, le signal délivré peut être une fonction croissante de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6, ou bien une fonction décroissante. Sur les exemples illustrés, l'amplitude du signal délivré diminue lorsque la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 diminue. Les oscillations visibles sur la figure 3 correspondent aux réactions de l'organe de rappel élastique de chacun des circuits suite au choc entre les électrodes de l'ampoule à vide.
  • La figure 4 illustre l'évolution temporelle du signal délivré par le dispositif de mesure de position 11, pour chacun des trois circuits 1,2,3, lors d'une course d'ouverture des circuits. La courbe B1 correspond au premier circuit 1, la courbe B2 correspond au deuxième circuit 2, et la courbe B3 correspond au troisième circuit 3.
  • Le procédé comprend en outre les étapes :
    • pour chacun des premier 1 et deuxième 2 circuits, lorsque l'organe de commande 7,7' fait passer l'électrode mobile 6,6' de la position de fermeture P2, P2' à la position d'ouverture P1, P1', déterminer un deuxième instant de transition t2, t2' auquel l'électrode mobile 6,6' cesse d'être en contact avec l'électrode fixe 5,5',
    • déterminer une différence Delta2 entre le deuxième instant de transition t2 de la première ampoule à vide 4 et le deuxième instant de transition t2' de la deuxième ampoule à vide 4',
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence Delta2 est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé s2,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence delta2 est supérieure au deuxième seuil prédéterminé s2. (étape 51)
  • Le deuxième instant de transition t2 correspond à l'instant où l'électrode mobile 6 cesse d'être en contact avec l'électrode fixe 5. De même, le deuxième instant de transition t2' correspond à l'instant où l'électrode mobile 6' cesse d'être en contact avec l'électrode fixe 5'. Le deuxième instant de transition t2, t2', peut également être défini par l'instant auquel l'électrode mobile 6,6' quitte la position de fermeture P2, P2'. Autrement dit, le deuxième instant de transition correspond à l'instant de début d'ouverture de chaque circuit. Ces étapes du procédé visent à vérifier le synchronisme de l'ouverture du premier circuit 1 et du deuxième circuit 2. Comme précédemment, un faible écart entre le deuxième instant de transition t2 et le deuxième instant de transition t2' signifie qu'un synchronisme satisfaisant est assuré entre le premier circuit 1 et le deuxième circuit 2. Dans ce cas, le premier circuit 1 et le deuxième circuit 2 s'ouvrent à des instants suffisamment proches pour que l'écart temporel entre ces instants d'ouverture permette un fonctionnement nominal de l'appareil électrique 40. A l'inverse, un écart trop élevé entre le deuxième instant de transition t2 et le deuxième instant de transition t2' signifie que le premier circuit 1 et le deuxième circuit 2 présentent un synchronisme anormal à l'ouverture.
  • Le deuxième seuil prédéterminé s2 est compris entre 15,0% et 16,5% d'une période de variation de la tension du réseau électrique. Le deuxième seuil prédéterminé s2 est compris entre 3,0 millisecondes et 3,33 millisecondes lorsque la fréquence du réseau électrique vaut 50 Hertz. Le deuxième seuil prédéterminé s2 est compris entre 2,5 millisecondes et 2,78 millisecondes lorsque la fréquence du réseau électrique vaut 60 Hertz.
  • On détaillera maintenant une première manière de déterminer, pour chaque circuit, le premier instant de transition ainsi que le deuxième instant de transition.
  • Pour cela, le procédé comprend en outre les étapes :
    • pour chaque circuit 1,2, acquérir successivement un ensemble d'échantillons x1, ..., xn de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7,7' et l'électrode mobile 6,6'
    • déterminer la moyenne M,M' et l'écart type Ect, Ect' de l'ensemble des échantillons acquis,
    • déterminer une valeur absolue Dev, Dev' de la différence entre le dernier échantillon acquis xn,xn' et la moyenne déterminée M,M'
    • déterminer le quotient Q,Q' de la différence déterminée Dev,Dev' et de l'écart type Ect,Ect' déterminé,
    • déterminer un instant, dit instant seuil ts, ts', où le quotient déterminé Q,Q' devient supérieur à un troisième seuil prédéterminé s3. (étape 52)
  • Ces étapes sont détaillées sur la figure 5. La courbe A1 de la figure 5 illustre l'évolution temporelle de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 lors d'une course de fermeture du circuit 1. La courbe A2 illustre la même grandeur, tracée pour le deuxième circuit 2, et la courbe A3 correspond à la même grandeur pour le troisième circuit 3. L'échelle des temps de la figure 5 est dilatée par rapport aux figures 3 et 4, de façon à détailler plus précisément l'évolution temporelle des différents signaux.
  • Lors de l'ouverture de chaque circuit, la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 évolue. Cette phase correspond à la diminution de l'amplitude du signal délivré. La surveillance de l'écart du signal délivré par rapport à sa valeur moyenne permet de différencier une fluctuation de mesure d'une dérive du signal en raison du déclenchement d'une phase de fermeture des circuits.
  • Le signe de la différence déterminée change suivant que l'organe de commande 7 fait passer l'électrode mobile 6 de la position d'ouverture P1 à la position de fermeture P2 ou bien que l'organe de commande 7 fait passer l'électrode mobile 6 de la position de fermeture P2 à la position d'ouverture P1. L'utilisation de la valeur absolue Dev, Dev' de la différence entre le dernier échantillon acquis xn, xn' et la moyenne déterminée M, M' permet d'utiliser la même méthode aussi bien pour les phases d'ouverture que pour les phases de fermeture.
  • Le troisième seuil prédéterminé s3 est supérieur à 7. Le troisième seuil prédéterminé s3 est par exemple égal à 8. Ces valeurs du troisième seuil prédéterminé s3 permettent de garantir que les fluctuations normales du signal de sortie du dispositif de mesure de position 11 ne franchissent pas le seuil s3. En effet, en régime permanent les échantillons de mesure sont distribués de manière sensiblement normale, et une différence de plus de 7 écart-types entre un échantillon et la moyenne des échantillons ne peut être attribué aux fluctuations normales des signaux de mesure. Le franchissement de la valeur seuil indique donc bien un changement réel dans la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6, indiquant le début d'une phase de transition d'état. On entend par régime permanent un état correspondant soit à une fermeture continue du circuit, soit une ouverture continue du circuit.
  • Selon un premier mode de réalisation, le procédé comporte l'étape :
    • attribuer la valeur de l'instant seuil ts, ts' au premier instant de transition t1, t1'. (étape 53)
  • Autrement dit, pour chaque circuit 1,2, l'instant ts auquel le signal instantané de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 devient suffisamment éloigné d'un nombre suffisant d'écart-types est pris comme premier instant de transition t1, c'est-à-dire comme instant marquant le début de la phase de transition entre une ouverture et une fermeture du dispositif de coupure 50. Le décalage temporel entre les instants de transition t1, t1' ainsi déterminés sont ensuite utilisés afin de déterminer l'état opérationnel du dispositif de coupure 50, comme décrit précédemment.
  • Selon un deuxième mode de réalisation, l'instant de transition est calculé d'une manière différente. Pour cela, le procédé comprend en outre l'étape :
    • déterminer une équation d'une première courbe de régression R1 dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil ts moins une première durée prédéterminée dp1, et un instant correspondant à l'instant seuil ts. (étape 54)
  • Le procédé comprend en outre l'étape :
    • déterminer une équation d'une deuxième courbe de régression R2 dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil ts et un instant correspondant à l'instant seuil ts plus une deuxième durée prédéterminée dp2. (étape 55)
  • La première durée prédéterminée dp1 est comprise entre 8 millisecondes et 12 millisecondes, de préférence égale à 10 millisecondes. Sur l'exemple de la figure 6, la première courbe de régression R1 est une première droite de régression D1. La première droite de régression D1 est une équation de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 en fonction du temps, valide sur la plage temporelle comprise entre l'instant seuil ts moins la première durée prédéterminée dp1 et l'instant seuil ts.
  • La deuxième durée prédéterminée dp2 est comprise entre 0,8 millisecondes et 1,2 millisecondes, de préférence égale à 1 millisecondes. Sur l'exemple de la figure 6, la deuxième courbe de régression R2 est une deuxième droite de régression D2. La deuxième droite de régression D2 est une équation de la distance relative D-r entre l'organe de commande 7 et l'électrode mobile 6 en fonction du temps. Cette équation est valide sur la plage temporelle comprise entre l'instant seuil ts et l'instant seuil ts plus la deuxième durée prédéterminée dp2. D'autres types de courbes de régression qu'une droite peuvent être utilisées, sans changer le principe de cette étape du procédé.
  • Le procédé comprend en outre les étapes :
    • Déterminer un instant tc dit instant de croisement, correspondant à l'instant auquel la première courbe de régression C1 coupe la deuxième courbe de régression C2,
    • attribuer la valeur de l'instant de croisement tc au premier instant de transition t1. (étape 56)
  • Dans le deuxième mode de réalisation, la valeur de l'instant de transition préalablement calculée à partir de l'écart entre signal instantané et signal moyenné est utilisée pour modéliser deux droites de régression D1, D2. Chaque droite de régression D1, D2 est applicable à un intervalle de temps donné, les deux intervalles de temps se recouvrant en partie. L'instant tc auquel les deux droites modélisées D1, D2 se coupent est pris dans ce mode de réalisation comme début t1 de la phase de transition entre une ouverture et une fermeture du dispositif de coupure. Comme pour le premier mode de réalisation, le décalage temporel entre les instants de transition t1, t1' ainsi déterminés est ensuite utilisé afin de déterminer l'état opérationnel du dispositif de coupure 50. Afin de simplifier la figure 6, les deux droites de régression D1, D2 ont été tracées seulement pour la courbe A1. Le même traitement est également réalisé pour la courbe A2 mais n'a pas été tracé. La figure 7 montre la différence entre les résultats obtenu par chacune des deux méthodes exposées. La figure 7 est un agrandissement de la zone encadrée en pointillés sur la figure 6. L'écart entre la valeur ts, trouvée par la première méthode, et la valeur tc, trouvée par la deuxième méthode, est visible sur la figure 7. La deuxième méthode assure des résultats plus précis mais réclame davantage de calculs. Les calculs mis en oeuvre par le procédé peuvent être réalisés en temps réel, ou en temps différé.
  • Les étapes du procédé analysant le décalage temporel entre deux phases distinctes ont été décrites. Le procédé peut être généralisé à trois phases distinctes. Les instants de transition de chacune des trois phases sont pour cela comparés deux à deux.
  • On a ainsi un procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure 50 d'un appareil électrique 40 comportant un premier circuit 1 connecté à une première phase d'un réseau électrique, un deuxième circuit 2 connecté à une deuxième phase du réseau électrique, et un troisième circuit 3 connecté à une troisième phase du réseau électrique, chaque circuit 1,2,3 comportant :
    • une ampoule à vide 4,4',4" disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide comportant une électrode fixe 5,5',5" et une électrode mobile 6,6',6" entre une position d'ouverture maximale P1, P1', P1" et une position de fermeture P2, P2', P2",
    • un organe de commande 7, 7', 7" cinématiquement lié à l'électrode mobile 6, 6', 6" par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique 8, 8', 8",
    le procédé comprenant les étapes :
    • pour chacun des premier 1, deuxième 2 et troisième 3 circuits, lorsque l'organe de commande 7, 7', 7" fait passer l'électrode mobile 6, 6', 6" de la position d'ouverture maximale P1, P1', P1" à la position de fermeture, déterminer un premier instant de transition t1, t1', t1" auquel l'électrode mobile 6, 6', 6" entre en contact avec l'électrode fixe 5, 5', 5",
    • déterminer une première différence Delta1 entre le premier instant de transition t1 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1 et le premier instant de transition t1' de l'ampoule à vide 4' du deuxième circuit 2,
    • déterminer une deuxième différence Delta1' entre le premier instant de transition t1' de l' ampoule à vide 4' du deuxième circuit 2 et le premier instant de transition t1" de l'ampoule à vide 4" du troisième circuit 3,
    • déterminer une troisième différence Delta1" entre le premier instant de transition t1" de l' ampoule à vide 4" du troisième circuit 3 et le premier instant de transition t1 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1,
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit synchronisme nominal » si la première différence Delta1, la deuxième différence Delta2 et la troisième différence Delta3 sont toutes inférieures ou égales à un premier seuil prédéterminé s1,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si au moins l'une des première différence Delta1, deuxième différence Delta2 et troisième différence Delta3 est supérieure au premier seuil prédéterminé s1.
  • En position d'ouverture maximale P1, P1', P1", l'électrode fixe 5, 5', 5" et l'électrode mobile 6, 6', 6" sont distantes. En position de fermeture P2, P2', P2", l'électrode fixe 5, 5', 5" et l'électrode mobile 6, 6', 6" sont en contact. L'organe de commande 7, 7', 7" est configuré pour faire sélectivement passer l'électrode mobile 6, 6', 6" de la position d'ouverture maximale P1, P1', P1" à la position de fermeture P2, P2', P2" et de la position de fermeture P2, P2', P2" à la position d'ouverture maximale P1, P1', P1".
  • Les figures 8 et 9 illustrent les différents paramètres. Ces étapes permettent de réaliser la détermination de l'état opérationnel d'un dispositif de coupure de trois phases distinctes d'un réseau électrique, lors de la fermeture de trois circuits 1,2,3 correspondants à ces trois phases. L'état opérationnel est nominal si les trois décalages temporels déterminés sont tous inférieurs à un seuil prédéterminé. L'état opérationnel est anormal dès qu'au moins un des trois décalages temporels est supérieur au seuil d'acceptation.
  • La figure 9 illustre les instants de transition déterminés pour chacun des trois circuits, ainsi que les différences entre ces instants de transition. Sur l'exemple de la figure 9, les instants t1' et t1" sont très proches. Le décalage Delta1' est ainsi inférieur au seuil s1. L'instant t1 est décalé par rapport aux instants t1' et t1". Les décalages Delta1 et Delta1" sont supérieurs au seuil s1.
  • En complément, la détermination de l'état opérationnel peut être réalisée également lors de l'ouverture des trois circuits.
  • Pour cela, le procédé comprend en outre les étapes :
    • pour chacun des premier 1, deuxième 2 et troisième 3 circuits, lorsque l'organe de commande 7, 7', 7" fait passer l'électrode mobile de la position de fermeture P2, P2', P2" à la position d'ouverture P1, P1', P1", déterminer un deuxième instant de transition t2, t2', t2" auquel l'électrode mobile 6, 6', 6" cesse d'être en contact avec l'électrode fixe 5, 5', 5",
    • déterminer une quatrième différence Delta2 entre le deuxième instant de transition t2 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1 et le deuxième instant de transition t2' de l'ampoule à vide 4' du deuxième circuit 2,
    • déterminer une cinquième différence Delta2' entre le deuxième instant de transition t2' de l' ampoule à vide 4' du deuxième circuit 2 et le deuxième instant de transition t2" de l'ampoule à vide 4" du troisième circuit 3,
    • déterminer une sixième différence Delta2" entre le deuxième instant de transition t2" de l' ampoule à vide 4" du troisième circuit 3 et le deuxième instant de transition t2 de l'ampoule à vide 4 du premier circuit 1,
    • déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit synchronisme nominal » si la quatrième différence Delta2, la cinquième différence Delta2' et la sixième différence Delta2" sont toutes inférieures ou égales à un premier seuil prédéterminé s1,
    • déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si au moins l'une des quatrième différence Delta2, cinquième différence Delta2' et sixième différence Delta2" est supérieure au premier seuil prédéterminé s1.
  • La figure 10 représente, pour chacun des trois circuits, la première droite de régression et la deuxième droite de régression. Le deuxième temps de transition t2,t2', t2" correspondant respectivement à chacun des trois circuits est également représenté, ainsi que les différences Delta2, Delta2', Delta2" entre les temps de transition. L'état opérationnel peut ainsi être déterminé.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l'étape :
    • si l'état opérationnel déterminé est le deuxième état dit « synchronisme anormal», émettre un signal d'alerte. (étape 57)
  • Le signal d'alerte émis peut être un affichage d'un message sur un écran de contrôle, ou un allumage d'un voyant lumineux, ou l'émission d'un signal sonore. Cette étape s'applique aussi bien à la détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure 50 comportant deux circuits qu'à un dispositif de coupure comportant trois circuits.
  • L'alerte reçue permet à un opérateur de déclencher une intervention correctrice sur le dispositif de coupure 50, et évite de laisser fonctionner l'appareil électrique 40 dans des conditions anormales pouvant mener à des défaillances.

Claims (12)

  1. Procédé de détermination d'un état opérationnel d'un dispositif de coupure (50) d'un appareil électrique (40) comportant un premier circuit (1) connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit (2) connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit (1,2) comportant respectivement:
    - une ampoule à vide (4,4') disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide (4,4') comportant une électrode fixe (5,5') et une électrode mobile (6,6') entre une position d'ouverture maximale (P1, P1') et une position de fermeture (P2, P2'),
    - un organe de commande (7, 7') cinématiquement lié à l'électrode mobile (6, 6') par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique (8, 8'),
    dans lequel chaque circuit (1,2) comporte un dispositif de mesure de position (11,11') configuré pour mesurer une distance relative (D-r) entre l'organe de commande (7,7') et l'électrode mobile (6,6'),
    le procédé se caractérisant par les étapes :
    - pour chacun des premier (1) et deuxième (2) circuits, lorsque l'organe de commande (7,7') fait passer l'électrode mobile (6,6') de la position d'ouverture maximale (P1,P1') à la position de fermeture (P2,P2'), déterminer à partir de mesures de la distance relative (D-r) entre l'organe de commande (7,7') et l'électrode mobile (6,6') un premier instant de transition (t1, t1') auquel l'électrode mobile (6, 6') entre en contact avec l'électrode fixe (5,5'),
    - déterminer une différence (Delta1) entre le premier instant de transition (t1) de la première ampoule à vide (4) et le premier instant de transition (t1') de la deuxième ampoule à vide (4'),
    - déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence (Delta1) est inférieure ou égale à un premier seuil prédéterminé (s1),
    - déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence est supérieure au premier seuil prédéterminé (s1).
  2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre les étapes :
    - pour chacun des premier (1) et deuxième (2) circuits, lorsque l'organe de commande (7,7') fait passer l'électrode mobile (6,6') de la position de fermeture (P2, P2') à la position d'ouverture (P1, P1 '), déterminer un deuxième instant de transition (t2, t2') auquel l'électrode mobile (6,6') cesse d'être en contact avec l'électrode fixe (5,5'),
    - déterminer une différence (Delta2) entre le deuxième instant de transition (t2) de la première ampoule à vide (4) et le deuxième instant de transition (t2') de la deuxième ampoule à vide (4'),
    - déterminer que l'état opérationnel est un premier état dit « synchronisme nominal » si la différence (Delta2) est inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé (s2),
    - déterminer que l'état opérationnel est un deuxième état dit « synchronisme anormal» si la différence (Delta2) est supérieure au deuxième seuil prédéterminé (s2).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier seuil prédéterminé (s1) est compris entre 22,5% et 25% d'une période de variation de la tension du réseau électrique.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes :
    - pour chaque circuit (1,2), acquérir successivement un ensemble d'échantillons (x1, ..., xn) de la distance relative (D-r) entre l'organe de commande (7) et l'électrode mobile (6),
    - déterminer la moyenne (M) et l'écart type (Ect) de l'ensemble des échantillons (x1, ..., xn) acquis,
    - déterminer une valeur absolue (Dev) de la différence entre le dernier échantillon acquis (xn) et la moyenne déterminée (M),
    - déterminer le quotient (Q) de la différence déterminée (Dev) et de l'écart type (Ect) déterminé,
    - déterminer un instant, dit instant seuil (ts, ts'), où le quotient déterminé (Q) devient supérieur à un troisième seuil prédéterminé (s3).
  5. Procédé selon la revendication 4, comportant l'étape :
    - attribuer la valeur de l'instant seuil (ts, ts') au premier instant de transition (t1, t1').
  6. Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre les étapes :
    - déterminer une équation d'une première courbe de régression (R1) dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil (ts) moins une première durée prédéterminée (dp1), et un instant correspondant à l'instant seuil (ts).
  7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la première durée prédéterminée (dp1) est comprise entre 8 ms et 12 ms, de préférence égale à 10 ms, et
    dans lequel la première courbe de régression (R1) est une première droite de régression (D1).
  8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, comprenant en outre les étapes :
    - déterminer une équation d'une deuxième courbe de régression (R2) dans l'ensemble des échantillons acquis entre un instant correspondant à l'instant seuil (ts) et un instant correspondant à l'instant seuil (ts) plus une deuxième durée prédéterminée (dp2).
  9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième durée prédéterminée (dp2) est comprise entre 0,8 ms et 1,2 ms, de préférence égale à 1 ms et
    dans lequel la deuxième courbe de régression (R2) est une deuxième droite de régression (D2).
  10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, comprenant en outre les étapes :
    - Déterminer un instant (tc) dit instant de croisement, correspondant à l'instant auquel la première courbe de régression (C1) coupe la deuxième courbe de régression (C2),
    - attribuer la valeur de l'instant de croisement (tc) au premier instant de transition (t1).
  11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes :
    - si l'état opérationnel déterminé est le deuxième état dit « synchronisme anormal», émettre un signal d'alerte.
  12. Ensemble comportant :
    - un dispositif de coupure (50) d'un appareil électrique (40) comportant un premier circuit (1) connecté à une première phase d'un réseau électrique et un deuxième circuit (2) connecté à une deuxième phase du réseau électrique, chaque circuit (1,2) comportant respectivement:
    - une ampoule à vide (4,4') disposée en série dans le circuit, l'ampoule à vide (4,4') comportant une électrode fixe (5,5') et une électrode mobile (6,6') entre une position d'ouverture maximale (P1, P1') et une position de fermeture (P2, P2'),
    - un organe de commande (7, 7') cinématiquement lié à l'électrode mobile (6, 6') par l'intermédiaire d'un organe de rappel élastique (8, 8'),
    - une unité électronique de contrôle (15),
    l'ensemble étant caractérisé en ce que l'unité électronique de contrôle (15) est configurée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.
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