FR2485283A1 - Systeme de relais de protection pour systeme a plusieurs terminaux - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE RELAIS DE PROTECTION POUR SYSTEME A PLUSIEURS TERMINAUX AFIN DE PROTEGER UNE LIGNE DE TRANSMISSION SUR LES PRINCIPES DE DIFFERENCE DE COURANT. SELON L'INVENTION, IL COMPREND, A CHAQUE TERMINAL RELIE A LA LIGNE, UN MOYEN POUR TIRER UN COURANT SOUS FORME ANALOGIQUE, UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE AD, UN CODEUR ENC, UN TRANSMETTEUR A, UN RECEPTEUR A, UN DECODEUR DEC, UNE PREMIERE MEMOIRE TAMPON SR, UNE SECONDE MEMOIRE TAMPON SR, UN CORRECTEUR DE RETARD DE TRANSMISSION DY, UNE HORLOGE CL, ET UN MOYEN DE TRAITEMENT COMP. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA DISTRIBUTION D'ELECTRICITE.

Description

La présente invention se rapporte à la protection d'un système électrique

à plusieurs terminaux, basé sur les principes de différence de courant et elle se rapporte plus particulièrement à un système de synchronisation - 5 pour des quantités numériques obtenues de courants par des terminaux respectifs d'une ligne de transmission

à plusieurs terminaux associée.

L'établissement des lignes de transmission a tendance à comprendre un certain nombre-de terminaux, par exemple, trois ou quatre,- du fait de problèmes tels

que la difficulté d'assurer leur emplacement, la préserva-

tion de l'environnement et autres. Cela a pour résultat la demande que les systèmes de relais de protection associés saent améliorés aussi bien du point de vue performance que du point de vue fiabilité. Les systèmes à plusieurs terminaux ont posé des problèmes tels que des défauts internes en rapport avec un courant de charge développé dans la section de protection et un flux de ce dernier, le passage d'un écoulement de courant à travers la section de protection et ainsi de suite. Ainsi, les systèmes à plusieurs terminaux sont difficiles à protéger selon l'art antérieur, par exemple par un système de relais à comparaison de phase, Afin d'éviter cette difficulté, on a déjà proposé des systèmgsdaebis de protection par différence de courant employant la somme vectorielle des courantsà-travers tous les terminaux d'uze ligne de transmission associée à plusieurs terminaux. Ces systèmes de protection par différence de courant présentent de nombreux avantages du point de vue protection. Par exemple, ces systèmes utilisent des principes simples basés sur la- première loi de Kirchhoff et sont très capables de détecter des défauts, Par ailleurs, ils sont dépourvus de tout défaut de fonctionnement comme une perturbation de courant et il n'est pas nécessaire de compromettre leur sensibilité par leur temporisation. Par conséquent, les systèmes de protection à différence de courant sont adaptés à la

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protection de système à plusieurs terminaux, Afin de matérialiser des systèmes deze2ais de protection par différence de courant que l'on a décrits ci-dessus, Ban a proposé précédemment des systèmes d'échantillonnage simultané o est introduite la technique numérique. Un exemple de tels systèmes de protection par différence de courant se compose fondamentalement d'un moyen pour échantillonner et mettre sous forme numérique un courant s'écoulant à travers chacun des deux terminaux d'une section protégée d'une ligne de transmission mise en cause, un transmetteur, un récepteur et une unité de traitement de courant à chacun de ces terminaux, A chaque terminal, les données de courait ainsi formées sont transmises au récepteur à l'autre terminal et l'unité de traitement compare les données de courant à des données semblables résultant de l'autre terminal. Quand un défaut s'est produit dans la section protégée comme cela peut être ainsi déterminé, l'unité de traitement fonctionne pour déclencher - un rupteur associé pour déconnecter la section protégée

de la ligne de transmission.

Dans des systèmes dereJais de protection traditionnels par différence de courant comme-celui ci-dessus décrit, il faut que le courant soit simultanément échantillonné à tous les terminauxce qui donne un circuit compliqué de synchronisation. De plus, comme tout le système fonctionne à cet état synchronisé, on peut craindre que la présence d'une anomalie au circuit de synchronisation inhibe non seulement la fonction de protéger tout le système mais également toutes les fonctions comprenant les mesures, les ajustements, le fonctionnement et autresemployant des données en commun avec la fonction de protection. Par ailleurs, la non adaptation à l'agrandissement des équipements est devenue remarquable avec l'augmentation du nombre de sous-stations reliées à une ligne de transmission mise en cause, En conséquence, la présente invention a pour objet un nouveau système de relais de protection à plusieurs terminaux fonctionnant sur la base des principes de différence de courant avec une construction simple et une précision lui permettant d'être mis en usage pratique, La présente invention concerne-un système de-relàis de protection à plusieurs terminaux pour protéger une ligne de transmission sur les principes de différence de courant, qui comprend, à chaque terminal relié à une ligne-de transmission, un moyen pour tirer un courant sous forme analogique, un moyen convertisseur analogique- numérique relié au moyen pour tirer le courant, un moyen codeur relié au moyen convertisseur analogique-numérique, un moyen transmetteur relié au moyen codeur, un moyen récepteur, un-moyen décodeur relié au moyen récepteur, un premier moyen formant mémoire tampon relié au moyen convertisseur analogique-numérique, un second moyen formant mémoire tampon relié au moyen décodeur, un moyen correcteur de retard de transmission relié au premier moyen-formant mémoire tampon, un moyen formant horloge-pour appliquer

des signaux de commande au moyen convertisseur analogique-

numérique, au moyen codeur, au moyen transmetteur,, au premier moyen formant mémoire tampon et au moyen correcteur de retard de transmission, et un moyen de traitement relié au moyen correcteur et au second moyen formant mémoire tampon afin d'éliminer ainsi la nécessité de préparer un signal de synchronisation pour le moyen convertisseur analogiquenumérique disposé sur les terminaux, L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention' et dans lesquels: - la figure 1 montre un circuit et un schéma bloc combinés illustrant la construction fondamentale d-'un système de protection traditionnel par différence-de courant 5 - la figure 2 montre un circuit et un schéma bloc combinésd'un mode de réalisation du système de relais de protection à plusieurs terminaux selon l'invention, - la figure 3 est un graphique illustrant un certain nombre d'impulsions d'horloge produites par le compteur

représenté sur la figure 2, pour commander le fonctionne-

ment de ltagencement de la figure 2; - la figure 4 montre deux formes d'onde utiles pour expliquer l'échantillonnage très rapide; - la figure 5 est un diagramme utile pour expliquer la façon dont la synchronisation est effectuée selon la présente invention; - la figure 6 est un diagramme semblable à la figure mais illustrant une modification du mode de synchronisa- tien représenté sur la figure 5; - la figure-7 donne un schémabloc d'un mode de réalisation de l'unité de production de signaux de commande selon l'invention, disposée dans le récepteur de la figure 2; la figure 8 est un diagramme utile pour expliquer, à titre d'exemple, un défaut développé dans une section de ligne protégée comprenant une borne de dégagement ou de flux; - la figure 9 est un schéma d'une structure de grille de données de courant reçues par le récepteur de la figure 2; - la figure 10 est un schéma de circuit des détails du correcteur de retard de transmission de la figure 2; et - la figure 11 est un graphique illustrant des formes d'onde utiles pour expliquer plus minutieusement la façon dont la synchronisation est effectuée selon la

présente invention.

Tout système de protection par différence de courant fonctionne selon les principes fondamentaux basés sur la première loi de Kirchhoff. En d'autres termes, le système utilise le fait que, lorsqu'un défaut se présente à l'extérieur d'une section protégée d'un système électrique 5. mis en cause et à l'état sain de la section protégée, les courants à travers tous les terminaux de la section protégée ont une somme vectorielle égale à une valeur nulle tandis que cette somme vectorielle n'est pas égale ) à la valeur nulle lorsqu'un défaut se présente dans la section protégées En réalité, il faut considérer les erreurs se présentant dans un système de mesure disposé dans le système de protection par différence de courant et ce dernier système fonctionne selon l'inégalité exprimée par n n I | 1 | Ii k| >To (1) j=1 o Ij désigne un courant à travers un terminal j comme un vecteur, k un facteur de retenue et T0 désigne une constante déterminant une sensibilité minimum du système de protection par différence de courant, Dans l'inégalité (1), le terme n désigne la valeur absolue de la j=I somme vectorielle des courants à travers tous les terminaux et représente une force de fonctionnement, tandis que le terme n désigne la somme des valeurs absolues de tous j=1 ces courants et représente une force de retenue. Ce qui

tient l'inégalité (1) est appelé "un système de retenue-

de somme scalaire" et est habituellement employé dans

de nombreux cas.

Quand l'inégalité (1) tient, le système accomplit l'opération de protection, par exemple ltopération de

déclencher un rupteur de circuit associé.

Afin de matérialiser le système de protection par différence de courant ci-dessus décrit, on a précédemment proposé un système d'échantillonnage simultané utilisant une technique numérique tel que celui représenté sur la figure 1. Dans l'agencement illustré, une section protégée L d'une ligne de transmission est reliée à ses sections adjacentes par des rupteurs respectifs CBA et CBB avec, à chacun des terminaux A ou B, un transformateur de courant CTA ou CTB opérativement relié à la section de la ligne de transmission, un transmetteur A. ou BS relié au transformateur de courant CTA ou CTB et un récepteur AR ou BR recevant des données du transmetteur BS Ou AS

et un circuit de traitement CO0PA ou COPB.

Une quantité analogique développée, en tant qu'évènement indépendant, à chacun des terminaux A ou B est mise sous forme numérique puis est transmise au récepteur BR ou AR par le transmetteur AS ou BS avec ensuite son introduction dans l'unité de traitement COMPB

ou COMPA, respectivement.

La construction ci-dessus décrite donne les principes fondamentaux des systèmes dexreaisb pzrotecta par

différence de courant.

Afin que l'agencement de la figure 1 tienne avec fidélité la première loi de Kirchhoff, il faut envoyer des données strictes se présentant d'un moment à l'autre - à chacun des terminaux, à l'autre terminal et comparer les données se présentant à chaque terminal à celles

transmises par l'autre terminal dans des buts de traitement.

Cela a pour résultat la nécessité d'augmenter la précision avec une augmentation du nombre de terminaux et par conséquent la demande que le point du temps. d'échantillonnage

à tous les terminaux ait un synchronisme simultané.

A cette fin, il est de pratique courante de transmettre un signal de synchronisation d'échantillonnage de la station principale aux stations esclaves, en effectuant l'échantillonnage à chacune des stations esclaves -0 en réponse au signal de synchronisation d'échantillonnage transmis tout en ramenant en même temps le signal de synchronisation à la station principale de chaque station esclave. Entre temps, la station principale a détecté un intervalle de temps entre la transmission du signal de synchronisation d'échantillonnage à chacune des stations esclaves et la réception de ce signal qui lui est ramené par chaque station esclave. Ainsi, la station principale

a ajusté le point, dans le temps, o le signal de synchro-

nisation d'échantillonnage est transmis aux stations esclaves afin que la station principale effectue l'échantillonnage en synchronisme avec ce temps d'échans tillonnage à chacune des stations esclaves Dans ces circonstances, tout le système fonctionne à un étatsynchronisédans le temps du type à synchronisation simultanée, ce qui amène les inconvénients qui suivent:

il faut non seulement un circuit compliqué de synchronisa-

QO tion mais on peut également craindre que la présence

d'une anomaliedens'e circuit.de synchronisation inhibe-

non seulement la fonction de protection de tout le système mais également toutes les fonctions comprenant les mesures, les ajustements, les opérations et autres, utilisant des données en commun avec la fonction de protection, Par ailleurs, si l'on tente dtaugmenter le nombre de sousstations liées à la ligne de transmission particulières alors la non adaptation à l'agrandissement des équipements devient remarquable tandis que-le nombre de stations génératrices et sous-stations associées augmente, Afin d'éliminer les inconvénients de la pratique antérieure comme on la décrit ci-dessus, la présente invention concerne un système de relais de protection à plusieurs terminaux fonctionnant sur la base des principes de différence de courant et ayant des fréquences d'échantillonnage coincidant les unes avec les autres à toutes les stations électriques reliées à une ligne de

transmission associée, mais sans reposer sur la synchro-

nisation dans le temps. A chaque terminal, des données de courant sous forme analogique sont échantillonnées à la fréquence commune d'échantillonnage, augmentées en grandeur et mises sous forme numérique. Les données numériques sont transmises et reçues-entre les terminaux opposés tandis qu'un retard de transmission à chaque terminal est corrigé pendant une période de temps d'échantillonnage multipliée par un nombre entier, ainsi l'échantillonnage est effectué à chaque terminal avec

une précision pouvant être considérée comme étant sensible-

ment équivalente à celle à laquelle les données sont simultanément échantillonnées à des intervalles prédéterminés de temps satisfaisant un algorithme mis en cause et à tous les terminaux, Cela donne une précision permettant un usage pratique satisfaisant. En se référant maintenant à la figure 2, on peut y voir un mode de réalisation du système de relais de protection à plusieurs terminaux selon l'invention. La figure 2 ne montre qu'une installation à un seul terminal correspondant au terminal A représenté sur la figure 1 tandis que celle à l'autre terminal tel que le terminal B

de la figure 1 est omise uniquement pour l'illustration.

Comme sur la figure 1, l'agencement illustré comprend une section protégée L d'une ligne de transmission reliée à une section protégée adjacente par un rupteur de circuit CBA et un transformateur de courant CTA relié de façon électromagnétique à la section protégée L à sa position

adjacente au rupteur CBA.

L'agencement comprend de plus un filtre F relié

au transformateur de courant CTA, un circuit d'échantillon-

nage et de maintient S/H, un convertisseur analogique-

numérique A/D, un codeur ENC, et un transmetteur AS>

reliés en série les uns avec les -autres dans l'ordre nommé.

Le filtre F retire les composantes à haute.fréquence pour éviter les erreurs d'échantillonnage et le circuit d'échantillonnage et de maintient S/H sert à former des échantillons. Le convertisseur analogique-numérique A/D est également relié à une première mémoire tampon SR1,

dans ce cas, un registre à décalage.

Un générateur d'horloge CL est relié à un compteur CNT subséquemment relié au circuit d'échantillonnage et de maintien- S/H, au convertisseur analogique-numérique A/D, au codeur ENC, au transmetteur AS et à la première mémoire

tampon SR1 par des conducteurs d'horloge respectifs.

La première mémoire tampon SR1 est de plus reliée à un correcteur de retard de transmission DY subséquemment relié à une unité de traitement C0OF. Le compteur CNT est également relié à l'unite de traitement COMPA par un

conducteur d'horloge.

L'agencement comprend de plus un récepteur AR, un décodeur DEC, une seconde mémoire tampon SR2. dans ce cas, un registre à décalage, et l'unité de traitement COMPAO interconnectés en série dans l'ordre nommée De même, le récepteur AR est relié au décodeur DEC et à la seconde mémoire tampon SR2 par des conducteurs d'horloge respectifs, Alors, l'unité de traitement COMPA est de plus reliée au rupteur CBA. ' Un train d'impulsions d'horloge est produit par le

générateur d'horloge CL et est appliqué au compteur CNT.

Le compteur CNT a la forme d'un compteur à plusieurs étages en cascade et il produit en succession un certain nombre d'impulsions d'horloge, une pour chaque étage pendant chaque période d'échantillonnage comme cela est illustré sur la figure 3. Sur la figure 3, une impulsion d'horloge d'échantillonnage et de maintient tSH est illustrée comme étant produite au début de la période d'échantillonnage tECH et elle est suivie d'une impulsion d'horloge de conversion analogique-numérique t AD qui est suivie d'une impulsion d'horloge de codage TEN, Enfine

une impulsion d'horloge de transmission tS est produite.

Toutes ces impulsions sont identiques en largeur et sont

produites à des intervalles de temps sensiblement égaux.

Par ailleurs, deux impulsions d'horloge t:SR ettDy sont illustrées sur la figure 3 comme étant produites simultanément avec les impulsions d'horloge tiEN et tS respectivement, et elles sont identiques en largeur,

à ces dernières impulsions.

L'impulsion d'horloge d'échantillonnage et de maintien tSH est appliquée au circuit d'échantillonnage et de maintient S/H pour forcer ce dernier à échantillonner

une quantité électrique primaire d'un système de transmis-

sion associé. dans ce cas, un courant secondaire d'un transformateur de courant CT)filtré par le filtre F, Le circuit S/H maintient le courant ainsi échantillonné

jusqu'à ce qu'il reçoive l'impulsion d'horloge d'échantil-

lonnage et de maintien suivante tSH.

Alors, le convertisseur analogique-numérique A/D est sensible à 1' impulsion d'horloge de conversion analogique-numérique tAD qui lui est appliquée, pour convertir le courant échantillonné appliqué à ce moment,

en une donnée numérique parallèle correspondante ADa.

La donnée numérique ADa est appliquée au codeur ENC.

Le codeur ENC répond à l'impulsion d'horloge de codage tEN qui lui est appliquée en cédant la donnée numérique ADa en donnée codée et en ajoutant, à la donnée codée, un code de vérification tel que "CRC" ou analogue pour

former un signal codé en parallèle ENCa.

Le signal codé ENCa est appliqué au transmetteur ASO Le transmetteur AS est sensible à l'impulsion d'horloge de transmission tS pour convertir le signal codé en parallèle ENCa en signal série correspondant ASa qui, à son tour, est transmis à un terminal associé de la

section protégée L comme le terminal B de la figure 1.

Le terminal associé est pourvu du même agencement que celui.représenté sur la figure 2 et il transmet, au terminal A ou à l'agencement représenté sur la figure 2, un signal en série AB formé par le même processus que celui ci-dessus décrit, bien que le terminal associé et l'agencement qui y est installé ne soant pas illustrés Le récepteur AR reçoit le signal en série ASb d'un transmetteur (non représenté)- identique à celui de la figure 2, et disposé au terminal associé. Dans le récepteur AR, le signal en série reçu ASb est soumis à une conversion série-parallèle et ensuite des impulsions de commande ou d'horloge tBR et tAR sont formées d'un mot de synchronisation de grille et d'un mot de fin de grille incorporésdans le signal reçu ASb comme on le décrira en se référant à la figure 7 ci-après, De même,

un signal en parallèle ARa est appliqué au décodeur DEC,.

Le décodeur DEC répond à l'impulsion d'horloge tAR du récepteur AR pour vérifier et décoder le signal AR a tandis que la seconde mémoire tampon SR2 répond à l'impulsion d'horloge tBR du récepteur AR pour recevoir un signal décodé DECa du décodeur DECGo Par ailleurs, la première mémoire tampon SR1 répond à l'impulsion de commande TSR du compteur CNT pour recevoir

le-signal numérique ADa du convertisseur analogique-

numérique A/D. Alors, le correcteur de retard de transmission DY reçoit un signal de sortie SRa de la première mémoire tampon SR1 en réponse à l'impulsion de commande tDy du compteur CNT, ce que l'on décrira plus en détail ci-après en se ré'férant à la figure 6 L'unité de traitement COMPA est représentée sur la figure 2 comme appliquant une impulsion t au correcteur de retard de transmission DY et à la seconde mémoire tampon SR2o Cette impulsion tC est une impulsion d écriture et il existe, entre elle et l'impulsion d'horloge tDy à la sortie du compteur CNT, la relation qui-suit n tDy tC (2)

o n désigne un nombre entier positif, L'impulsion d'écri-

ture tc est généralement déterminée par l'algorithme exécuté par l'unité de traitement COMPAet sa largeur ou durée d'impulsion est de préférence établie à un intervalle de temps donnant un angle électrique duune onde de fréquence commerciale à une fréquence de 60 ou 50 Hz égal. à.celui de 900 divisé par un nombre entier, Le correcteur de retard de treasmission DY et la seconde mémoire tampon SR2 répondent à l'impulsion d'écritLre tC pour introduire, dans l'unité de traitement COMPA, les

données DYa(t1) et SRb(t+ c&) ce qui est équivalent-

à celleséchantillonnéessensiblement au même point dans

le temps respectivement, tc étant défini ci-aprèso -

Lgunité de traitement COMPA calcule la donnée écrite selon l'inégalité (1) Quand le rupteur CBA doit être déclenché comme cela peut être ainsi déterminéS l'unité de traitement COMPA applique un signal de déclenchement à une bobine de déclenchement (non représentée) disposée dans le rupteur CBA pour le déclencher, avec pour résultat une déconnexion

entre la section protégée L et la ligne de transmission.

La figure 4 illustre une partie des principes fondamentaux de la présente invention et montre qu'avec un plus court intervalle d'échantillonnage, la forme d'onde reproduit plus fidèlement la forme d'onde d'origine,

dans ce cas une onde sinusoïdale.

La figure 4 montre, à la partie gauche, un cycle d'une onde sinusoldaleet six échantillons qui en sont

échantillonnés avec une période d'échantillonnage relative-

ment longue. Cependant, la partie droite de la figure 4 montre dix échantillons échantillonnés sur la môme onde

sinusoïdale avec une période plus courte.

L'intervalle de temps d'échantillonnage correspon-

dait précédemment à un angle électrique de 30 de l'onde de fréquence commerciaie et était de 1,389 millisecondes pour la fréquence commerciale de 60 Hz tandis que dans

la présente invention, ilestsufisant qu'il corresponde -

à un angle électrique de l'ordre de 0,5 0 En effet, il est de 231,5 microsecondes pour la fréquence commerciale

de 60 Hz.

Comme exemple, on suppose dans la protection par différence de courant que, lors de la présence d'un défaut externe sur la section protégée qui est supposée être du type à deux terminaux uniquement dans le cadre de la présente explication, un courant défectueux est désigné par AsinQ. Dans les conditions supposées, le pire des cas se produit avec l'échantillonnage à l'un des deux terminaux décalé par rapport à celui à l'autre terminal d'un angle électrique de 0,5 de l'onde de fréquence commerciale. Un courant d'erreur AA à ce moment peut être exprimé par A = AsinG - Asin(Q + 0,5 ) = A ((1 - cos0,50)sinO - sinO,5 cosg} = 8,727 x 10'3Asin(G - 89,75 ) (3) En supposant que le courant défectueux est de 200 ampères, valeur efficace, pour le transformateur de courant CT avec un courant secondaire nominal de 5.ampères, le courant défectueux A A est calculé à A A= 8,727 x 10-3 x f x 200sin(Q - 89,75 ) 2,468sin( - 89,750) (4) En conséquence, le courant défectueux6A en ampère est

A = 2,468 (5)

pour o = -0,25 (6) Par conséquent, le facteur-de retenue k dans l'inégalité (1) a une limite de mauvais fonctionnement ou de défaut de fonctionnement qui est exprimée par 2,468/4 - To = 1,-745 -To -0 >tek (7)

200

On suppose de plus que le système fonctionne comme cela est représenté sur la figure 8 o est illustré un flux d'entrée 1 par un terminal A, un flux de sortie 0,5 par un terminal B et un flux d'entrée 0,5 par un terminal C. Afin de déterminer ou de décider si un défaut interne s'est produit surla section protégée 1L que l'on peut voir sur la figure 8, on considérera maintenant l'échantillonnage idéal. Dans les conditions supposées, la somme vectorielle des courants à travers les terminaux respectifs A, B et C est égale à l'unité (1) et la

- somme scalaire de ces courants est égale à deux (2).

En remplaçant les sommes vectorielle et scalaire dans l'inégalité (1),le facteur de retenue donnant la limite

inférieure en ce qui concerne les conditions de fonctionne-

ment est calculé par - (1 - TO) = k (.8)

2

Les expressions (7) et (8) donnent une grandeur minimum de soutirage Tomin d'un relais fonctionnant selon l'inégalité (1) comme suit: Tomin * 0,992 en ampère (valeur efficace) (9) On peut voir par l'expression (9), qu'une grandeur de soutirage de l'ordre de 1 ampère (valeur efficace) peut

être établie au relais.

24852f Les figures 5 et 6 montrent deux modes de réalisation selon le mécanisme de correction de retard de transmission formant une autre partie des principes fondamentaux de la présente invention, et ces figures sont utiles pour expliquer les principes du correcteur

de retard de transmission DY de la figure 2.

Le correcteur de retard de transmission DY est de préférence formé td'un registre à décalage qui doit seulement être préparé pour le nombre de mots validés pour corriger un retard de transmission. Le correcteur de retard de transmission DY est illustré à la partie gauche marquéeA sur la figure 5 comme comprenant neuf positions de mot 1, 2, 3......9, o les données sous forme numérique

échantillonnées à des temps d'échantillonnage to, t1, t2,...

t8 au terminal A sont enregistrées respectivement.

Le correcteur DY est également représenté sur la figure 5 comme ayant sa neuvième position recevant le signal en parallèle SRa de la première mémoire tampon SR1 et sa première position appliquant le signal en parallèleDYa

à l'unité de traitement COMPA à la façon décrite ci-dessus.

De même, la seconde mémoire tampon SR2 est illustrée à la partie droite marquée B sur la figure 5 comme comprenant neuf positions de mot et les données échantillonnées auxtemps d'échantillonnage tO +o, t1 +c, t2 +Cd et t3 +,Lc et enregistrées aux septième, huitième et neuvième positions. Dans ce cas, c' désigne un intervalle de temps entre les échantillonnages effectués aux terminaux A et B. La seconde mémoire tampon SR2 est de plus illustréecomme ayant sa neuvième position de mot recevant le signal en parallèle DECa du décodeur DEC et sa première position de mot appliquant le signal en parallèle SRb à l'unité de traitement COMPA

à la façon décrite ci-dessus.

Pour l'intervalle d'échantillonnage correspondant à l'angle électrique de 0,5 de l'onde de fréquence du système, l'intervalle d'échantillonnagecen terme du temps n'est pas de moins de 231,5 microsecondeso En supposant que tECH désigne l'intervalle dîéchantillonnage.o, est calculé en terme de temps ettd désigne un temps de retard de transmission, le correcteur DY doit contenir le nombre de positions de mot exprimé par td/tECH.Cependant, le correcteur DY peut avantageuse- ment contenir une portion supplémentaire de-mot pour un mot redondant.: Quand l'intervalle d'échantillonnage o est de 0p5 dans l'angle électrique de l'onde de fréquence dans l'exemple illustré sur la figure 5. le retard de. transmission

td en microsecondescorrespond, à l'inégalité -

926 (td( <11575. (10) En recueillant à la fois les données échantillonnées au temps d'échantillonnage tI au terminal A et enregistrées à la seconde position de mot du correcteur de transmission DY et celles échantillonnées au temps d'échantillonnage (t1 +c>) au terminal B'et enregistrées à la septième position de mot de la seconde mémoire tampon SR2 en réponse à l'impulsion d'écriture tc, comme cela est indiqué par

les lignes avec des flèches sur la figure 5. les échantil-

lonnagesauxtermnau A et B peuvent être maintenus-en relation synchronisée dans des limites en dehors de la synchronisation d'échantillonnage comme cela est défini

par l'inégalité (10)-

Le processus ci-dessus décrit est exécuté de fagon que chaque signal SRa et DECa appliqué au correcteur de retard de transmission DY et à la seconde mémoire tampon SR2 respectivement soit décalé en succession de la neuvième vers la première position de mot tandis que les données sont recueillies en considérant une différence de position de mot entre le correcteur DY et la seconde mémoire tampon SR2 correspondant à cinq positions de mot que l'on connaît. Par conséquent, le processus est, pour ainsi dire, la correction du retard de transmission en

mode logiciel.

Au contraire, la figure 6 illustre la correction du retard de transmission en mode matériel, L'agencement I illustré est identique à celui de la figure 5 à l'exception qu% la figure 6, le signal DECa à la sortie du décodeur DEC est appliqué à la quatrième position de mot de la seconde mémoire tampon SR2. Cela est dûa fait que l'on considère le retard de transmission entre les terminaux A et B. Par conséquent, des repères et caractères identiques ont été assignés à des composants identiques à ceux de la figure 5. On peut noter sur la figure 6 que la seconde mémoire tampon SR2 a des données échantillonnées

en des temps d'échantillonnage tO +b, t1 +bn, t2 +cL-

et t3 +cLau terminal B et enregistrées aux quatrième, troisième, seconde et première positions de mot respectivement. Dans l'agencement illustréS, les données sont agencées pour être, comme les données synchronisées, corrigées des secondes positions de mot du correcteur de retard de transmission DY et de la seconde mémoire tampon SR2 en réponse à l'impulsion d'écriture tC comme cela

est indiqué par les lignes à flèche sur la figure 3.

La figure 7 donne un schéma bloc d'une partie disposée dans le récepteur AR que l'on peut voir sur la figure 2, pour former les impulsions de commande tAR et tBR des données transmises d'un terminal associé, dans ce cas le terminal B (non représenté). L'agencement forme une autre partie des principes fondamentaux de la présente invention, et il comprend un convertisseur série-parallèle 10 recevant le signal en série ASb par un circuit récepteur (non représenté) disposé dans le récepteur AR (non représenté sur la figure 7), et

deux portes ET 12 et 14 reliées par une entrée au conver-

tisseur série-parallèle 10, et par les autres entrées à deux circuits de mémoire d'adresseE16 et 18 pour mémoriser les adresses AD1 et AD2 respectivement. Les portes ET 12 et 14 ont des sorties respectives reliées à une entrée d'établissement S et une entrée de rétablissement R d'une bascule ou flip-flop 20 ayant une sortie Q reliée à un -circuit porte 22 auquel est également reliée la sortie du

convertisseur série-parallèle 10.

Les sorties des portes ET 12 et 14 appliquent les impulsions de commande tBR et tAR à la seconde mémoire tampon SR2 et au décodeur DEC respectivement tandis que le circuit porte 22 applique le signal en parallèle ARa au décodeur DECo Le convertisseur série-parallèle 10 convertit le signal en série ASb en un signal en parallèle ASc ayant une structure telle que représentée sur la figure 9. Comme on peut le voir sur la figure 9, une image ou grille débute avec l'adresse AD1, indiquant un mot de synchronisation d'image ou de grille et se termine à 1 adresse AD2 indiquant la fin de l'image ou grille tandis que les données D1, D2, D3000o Dl sont placées entre les adresses AD1 et AD2 et représentent celles concernant les courants pour les phases respectives du système au terminal B et la position de fermeture ou d'ouverture d'un rupteur de circuit associé disposé au même.terminal. Chacune des adresses AD1 ou AD2 a une valeur lui permettant d'exister dans les données D1, D2,,.,oDl. Par exemple, il est possible de former les adresses AD1 et AD2 de codescorrespondantsà une pleine échelle tout en ajustant l'entrée maximum à un convertisseur analogique-numérique disposé au terminal B afin d'empocher l'entrée maximum de devenir égale à la pleine échelle

pour la conversion analogique-numérique. -

En se référant de nouveau à la figure 7, le signal ASC à la sortie du convertisseur série-parallèle 10 a également la structure représentée sur la-figure 94 Les mémoires d'adresses16 et 18 mémorisent des concepts identiques au mot de synchronisation d'image ou de grille AD1 et au mot de fin d'image ou de grille AD respectivement Par suite, la porte ET 12 produit un UN binaire quand le signal ASc lui est appliqué. Cette sortie forme l'impulsion de commande te, et est également appliquée à l'entrée d'établissement S de la bascule 20 pour établir celle-ci, Par conséquent, la porte ET 12et ecircuit mémoire 16

fonctionnenent pour détecter le début de la grille ou image.

Alors, les données D1, D2,..* D1 sont appliquées en succession au circuit porte 22. Le circuit 22 est formé de portes"ET" dont le nombre est égal au nombre de bits formant chacune des données D1, D2 *. Dl. par exemple jusqu'à 16. Ainsi, le circuit porte 22 est déclenché par un signal 20a à la sortie Q de la bascule 20 pour appliquer en succession les données Dl1, D2,.. D1 au

décodeur DEC sous forme du signal ARa.

Enfin, le mot de fin de grille ou d'image AD2 atteint la porte ET 14, ensuite celle-ci coopère avec la mémoire 18 pour détecter la fin de la grille ou image d'une façon sensiblement identique à ce quia été décrit ci-dessus pour la détection du début. Par suite, la porte ET 14 produit à sa sortie un UN binaire. Ce signal de sortie forme l'impulsion de commande tAR appliquée au décodeur DEC et qui est également appliquée à l'entrée de rétablissement R de la bascule 20 pour rétablir celle-ci. Par conséquent, la bascule 20 est empêchée d'appliquer un signal de sortie - 20a au circuit porte 22. En conséquence, l'agencement de

la figure 7 est prêt pour l'opération suivante. -

La figure 10 illustre une configuration du circuit d'un mode de réalisation selon le correcteur de retard-de transmission DY que l'on peut voir sur la figure 2, formant encore une autre partie des principes fondamentaux de la présente invention. L'agencement illustré-comprend un registre à décalage de 1 motsà 16 bits, ayant seize entrées IN,, IN2,... IN16 recevant le signal SRa de la première

mémoire tampon SR1 ayant seize bits agencés en parallèle.

Chaque entrée est reliée à une entrée d'établissement d'un premier d'un agencement de 1 basculesou flips-flops interconnectés en série et à son entrée de rétablissement par une porte NON, Dans chaque agencement, chaque bascule comprend deux sorties (une qui est désignée parla lettre Q) reliéesà une entrée d'établissementetiu & rétablissement de la bascule suivante. Chaque bascule est désignée par les lettres FF avec pour suf:nxe le nombre- identifiant l'entrée qui lui est relie suivi du nombre identifiant son emplacement

-19 2485283

ians l'agencement, De même, chacune des portes NON est désignée par les lettres NON avec pour suffixele numéro identifiant l'entrée qui lui est reliée0 Par exemple, FF21 désigne la première basculè reliée par son entrée d'établissement à l'entrée IN2 et par son entrée de rétablissement à la même entrée par-la porte NON NON2o

Par ailleurs2 chaque bascule comporte deux entrées -

d'horloge recevant des impulsions d'horloge tDY et RSTO Dans chaque agencement, la (1 - 1)me bascule 1x a sa sortie Q reliée à un circuit porte individuel. GT1, GT220oo ou GT1-6 en supposant que le retard de transmission dont souffre le signal ASb peut être corrigé avec (1 1)motso Chacun des circuits porte relie les sorties Q de la (1 - 1)ième bascule correspondante à l'unité de traitement COMPA à la réception du signal de commande tc de lunité de traitement COMPAo Ces sorties Q forment le signal en parallèle DYa Quand le correcteur de retard de transmission DY et la seconde mémoire tampon SR2 introduisent les signaux DYa et SRB dans l'unité de traitement-COMPA respectivement en réponse au signal de commande tC de cette'dernière,

des parties écrites des deux signaux peuvent être temporai-

rement décalées comme cela peut être déterminé par la relation de phase que l'on peut voir sur la figure 110

Sur la figure 11, Da désigne la forme d'onde au.terminal A-

comprenant les données D1A, D2A o@e. D60A qui sont échantillonnées d'un courant pour une phase A à travers le terminal A auitemps d'échantillonnage lt, 2tqooo 60t pendant la période de récurrence des impulsions de 1939 millisecondes de l'impulsion d'horloge d!écriture tC et Db désigne une forme d'onde obtenue de même au terminal B et contenant des données DIB, D2Bo D60 semblables à D12, D, 60 A respectivement. La figure 11 montre également quatre différences entre le temps d'échantillonnage

terminal A et celui au terminal-B qui sont indiquées -

par CASI1 CAS2e CAS3 et CAS4o Le CAS1 décrit les données échantillonnées en relation totalement synchronisée ou avec -amême phase auxterminaux A et Be et le CAS2 décrit une différence de phase de 900 entre les données échantillonnées au terminal A et au terminal B. De même, le CAS3 décrit une différence de phase de 1800 et le CAS4 décrit une différence de phase de 2700. On suppose, uniquement pour l'illustration de la présente invention, que les données au terminal A forment une référence et que les données au terminal B n'ont pas de retard de transmission, On suppose également que toutes les données représentées sur la figure Il comme ayant la forme d'impulsions rectangulaires ont un coefficient d'utilité de 50% et que l'impulsion d'horloge d'écriture

tC a une largeur d'impulsion ou une durée de 231,5 micro-

secondes, ayant un niveau haut comme cela est représenté

sur la figure 11.

Si l'impulsion d'horloge d'écriture t0 a la relation, dans le temps, avec les impulsions échantillonnées, qui est représentée sur la figure 11, alors chaque impulsion rectangulaire comporte une partie hachurée introduite dans l'unité de traitement COMPAO Cela est dû au fait qu'une période de validation de données est formée d'un intervalle de temps pendant lequel l'impulsion d'horloge d'écriture t est à son niveau haut, Dans chacun des CAS 1, 2, 3 et 4, il y a à craindre que deux données ou impulsions rectangulaires soient

recueillies dans la période de temps de validation de données.

Cependant, les données peuvent être recueillies par un circuit étudié et construit de façon que si une montée de toute impulsion rectangulaire est détectée pendant la période de temps de validation de données, il y ait *inhibition pour recueillir cette donnée rectangulaire et la suivantescette inhibition étant supprimée à la chute

de l'impulsion d'horloge d'écriture tc.

La présente invention présente plusieurs avantages.

Par exemple, elle permet d'assurer une protection comparable à celle obtenue par la pratique antérieure sans signal de commande de synchronisation d'une station principale prédéterminée transmis à des stations esclaves A chacune des stations électriques reliées à une ligne de transmission associée. l'échantillonnage peut être effectué indépendamment des autres stations, Par conséquents il est non seulement inutile d'utiliser un moyen pour assurer la synchronisation compliquée mais de même, le circuit de signaux de synchronisation peut être décentralisée Cela a pour résultat une forte augmentation de fiabilité du système parce qu'on peut éviter d'inhiber tout le système du fait d'un défaut de fonctionnement du circuit de synchronisation comme dans le système de synchronisation simultanéQ Par ailleurs, la présente inventionpermet de répondre facfement-à un changement du nombre de terminaux

dans le système.

De nombreuses modifications sont possibles, Par exemple, le filtre F représenté sur la figure 2 peut être

omis avec une fréquence d'échantillonnage extrêmement élevée.

Cela sera facilement compris par le fait que, quand la fréquence d'échantillonnage est infiniment élevée, l'échantillonnage donne la forme d'onde analogique d'origine elle-même. De même, le-circuit d'échantillonnage et de maintien S/H de la figure 2 peut être omis parce que l'échantillonnage est validé ou permis dans une gamme prédéterminée d'erreus à une haute vitesse de conversion du convertisseur analogiquenumérique A/D relié.au circuit d'échantillonnage et de maintien S/H-. Par ailleurs, tandis que la présente invention a été décrite avec un système de protection pour protéger une section d'une ligne de transmission s'étendant entre deux stations électriques, on comprendra qu'elle s'applique également à une grande variété de dispositifs de protection disposés dans une seule station électrique, On peut citer comme exemples de tels dispositifs de protection, des relais du type à calcul vectoriel, par exemple, des relais directionnels et des relais d'impédance reposant sur la tension et le courant, et des relais de protection de transformateur de bus reposant sur un courant et l'autre courant, Bien entendu,l'invention n'est nullement limitée

aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont -

été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier,elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en ouvre dans le

cadre de la protection comme revendiquée.

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Claims (1)

1. R E V E N D I C A T I 0 N

   Système de relais de protection pour système à plusieurs terminaux pour protéger -une ligne de transmission sur les principes de différence de courant, caractérisé en ce qu'il comprend, à chacun des terminaux reliés à une ligne de transmission, un moyen pour tirer un courant sous forme analogique, un moyen convertisseur analogique=numéri= que (A/D)9 relié au moyen pour tirer du courant,-un moyen codeur (ENC) relié audit moyen convertisseur2 un moyen transmetteur (AS) relié audit moyen codeur, un moyen récepteur (AR), un moyen décodeur (DEC) relié audit moyen récepteur, un premier moyen formant mémoire tampon (SR1) relié audit moyen convertisseur analogique=numérique, un second moyen formant mémoire tampon (SR2) relié audit moyen décodeur, un moyen correcteur de retard de transmission (DY) relié à ladite première mémoire tampon, un moyen d'horloge (CL) pour appliquer des impulsions d'horloge de commande audit moyen convertisseur analogique=numérique2 audit moyen codeur, audit moyen transmetteur, audit premier moyen formant mémoire tampon et audit moyen correcteur de transmission, et un moyen de traitement (COMPA) relié audit moyen correcteur et à ladite seconde mémoire tampon afin d'éliminer ainsi la nécessité de préparer un signal de synchronisation pour ledit convertisseur analogique-numérique, disposé auxdits terminaux, ..