FR2498762A1 - Equivalent impedance measurement system for AC electricity network - applies dummy load over waveform periods to obtain sum of inductive and resistive impedances and resistance only - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la mesure des composantes résistive et inductive de l'impédance équivalente à celle d'un réseau électrique alternatif sinusoidal, en régime établi.Le procédé et l'appareil objet de l'invention sont plus particulièrement applicables à la détermination des ca ractéristiques des boucles de défaut dans les réseaux de distribution électrique à basse tension et fréquence industrielle. The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the resistive and inductive components of the impedance equivalent to that of a sinusoidal alternating electrical network, in steady state. The method and apparatus which are the subject of the invention are more particularly applicable to the determination of the characteristics of fault loops in low voltage industrial frequency distribution networks.
Lorsque, dans un réseau électrique basse tension, il apparatt un défaut d'isolement, le courant résultant éventuellement de ce défaut peut prendre une valeur qui, tout en étant dangereuse pour l'installation, peut astre incompatible avec les caractéristiques des dispositifs de protection, en cas d'inadaptation fonctionnelle de ces dispositifs. I1 apparaît donc comme une nécessité de connaître la valeur des courants de court-circuit présumés, susceptibles de circuler en cas de défaut.Ce problême revient à estimer les caractéristiques de l'impédance de la boucle parcourue par le courant en cas de défaut, donc les caractéristiques du schéma équivalent, au sens de Norton, par lequel on pourrait remplacer le réseau à un instant donné. When, in a low voltage electrical network, an insulation fault appears, the current possibly resulting from this fault can take a value which, while being dangerous for the installation, can be incompatible with the characteristics of the protection devices, in the event of the functional inadequacy of these devices. I1 therefore appears to be a necessity to know the value of the presumed short-circuit currents, likely to flow in the event of a fault. This problem amounts to estimating the characteristics of the impedance of the loop traversed by the current in the event of a fault, therefore the characteristics of the equivalent scheme, in the Norton sense, by which the network could be replaced at a given time.
La norme française NF C 15.100 indique au paragraphe 622.1.3.1 du guide, les conditions suivant lesquelles peut entre effectuée une telle mesure d'impédance de boucle, ainsi qu'une méthode pour réaliser cette mesure. The French standard NF C 15.100 indicates in paragraph 622.1.3.1 of the guide, the conditions under which such a loop impedance measurement can be made, as well as a method for performing this measurement.
D'une manière générale, en ce qui concerne les conditions auxquelles doit satisfaire la mesure des impé- dances de boucle, il ne faut pas que le procédé mis en oeuvre soit dangereux pour les personnes ou susceptible d'endommager le matériel installé.La prise en compte de toutes les réactances participant à la détermination dos impédances de bouole rend, par ailleurs,très ditrici- le l'utilisation de méthodes mettant en oeuvre un générateur autre que celui produisant le courant de défaut; cette limitation conduit donc à utiliser les varia tions de la tension existant entre les deux bornes du réseau susceptibles d'8tre mises en contact pour créer une boucle de défaut.Les mesures devant Entre réalisées sur des installations sous tension, il est enfin sou- haitable de ne pas perturber les utilisateurs de ces installations, ce qui implique un appareil pratique et faiblement générateur de parasites. In general, with regard to the conditions which the loop impedance measurement must satisfy, the process used must not be dangerous for people or likely to damage the equipment installed. taking into account all the reactances participating in the determination of the bouole impedances makes, moreover, very use of methods employing a generator other than that producing the fault current; this limitation therefore leads to the use of the variations in the voltage existing between the two terminals of the network which can be brought into contact to create a fault loop. The measurements in front carried out on live installations, it is finally desirable not to disturb the users of these installations, which implies a practical device and weakly generating parasites.
Une des voies théoriquement offertes,conduisant à la solution du problème considéré, consiste à mesurer, au point contrlç, la tension à vide et la variation de tension résultant de l'application d'une charge connue. One of the theoretically offered paths, leading to the solution of the problem under consideration, consists in measuring, at the control point, the no-load voltage and the voltage variation resulting from the application of a known load.
Tous les appareils connus utilisent cette voie et leur spécificité réside - dans leur domaine d'application:réseaux triphasés et monophasés, ou réseaux triphasés seulement; -dans la nature et 1'application de l'impédance de charge qu'ils utilisent pour la mesure résistance seule ou résistance associée à une inductance; -dans la nature et le traitement des informations recueillies.All known devices use this channel and their specificity lies - in their field of application: three-phase and single-phase networks, or three-phase networks only; in the nature and the application of the load impedance that they use for the measurement of resistance only or resistance associated with an inductance; -in the nature and processing of the information collected.
Un certain nombre d'appareils et de procédées connus sont rappelés ci-après, en suivant les critères de classement définis ci-dessus. A certain number of known devices and processes are recalled below, following the classification criteria defined above.
Dans la catégorie des appareils pour réseaux triphasés seulement, et utilisant comme charge une résistance pure, existe l'appareil connu sous le nom de PADEC et faisant l'objet du brevet français N0 1 594 736, au nom du Déposant. Le principe de son fonctionnement repose sur une mesure des variations des composantes symétriques d'un réseau électrique triphasé quasiment symétrique, lors de l'application d'une charge monophasée.De ces mesures, il est déduit le module des courants de court-circuit présumés entre deux phases,entre phase et neutre et triphasé.Bien que très satisfaisant du point de vue de la précision et de l'étendue de mesure (100 k A), l'appareil construit à partir du principe précédent présente les inconvénients autre lourd, encombrant et d'utilisation peu automatisée,et de ne donner que le module des courants de court-circuit. In the category of devices for three-phase networks only, and using pure resistance as a load, there is the device known under the name of PADEC and which is the subject of French patent No. 1,594,736, in the name of the Applicant. The principle of its operation is based on a measurement of the variations of the symmetrical components of an almost symmetrical three-phase electrical network, during the application of a single-phase load. From these measurements, the module is deduced from the presumed short-circuit currents between two phases, between phase and neutral and three-phase. Although very satisfactory from the point of view of the accuracy and the measurement range (100 k A), the device built on the basis of the previous principle has the disadvantages other heavy, bulky and of little automated use, and to give only the module of the short-circuit currents.
Dane la catégorie des appareils pour réseaux monophasés et triphasés, et utilisant pour charge une résistance associée à une inductance, sont connus deux principes:
Selon un premier principe, décrit par le brevet allemand Ne 1 256 319,une impédance de module constant et de phase réglsble est connectée périodiquement,avec un retard réglable par rapport au passage à zéro,entre les deux points du réseau où l'on désire connaître le courant de court-circuit.Comme résultat de l'application de cette charge, on observe une variation des valeurs de crête de la tension aux bornes du point de mesure, et cette valeur sera maximale lorsque l'angle d'enclenchement de la charge et la phase de cette dernière seront égaux entre enx et au déphasage de l'impédance définissant le courant de court-circuit présumé. Avec ce principe il est possible d'obtenir le module et la phase de l'impédance définissant le courant de court-circuit donc,connaissant la tension à vide, la valeur de ce courant Le brevet allemand ci-dessus ne décrit pas une réalisation concrète d'appareil, et il ne semble pas exister d'appareil construit à partir de ce principe.In the category of devices for single-phase and three-phase networks, and using for resistance a resistance associated with an inductance, two principles are known:
According to a first principle, described by the German patent Ne 1 256 319, an impedance of constant module and adjustable phase is connected periodically, with an adjustable delay with respect to the zero crossing, between the two points of the network where it is desired know the short-circuit current. As a result of the application of this load, there is a variation in the peak values of the voltage across the measurement point, and this value will be maximum when the angle of engagement of the load and the phase of the latter will be equal between enx and the phase shift of the impedance defining the presumed short-circuit current. With this principle it is possible to obtain the module and the phase of the impedance defining the short-circuit current therefore, knowing the no-load voltage, the value of this current The above German patent does not describe a concrete embodiment device, and there does not seem to be a device built on this principle.
Cependant, on peut penser que la mise en oeuvre d'un tel procédé nécessite une impédance de charge de riali- sation délicate et de poids important. On peut également penser qu'un appareil utilisant une mesure de variation des valeurs de crête verrait sa précision diminuer,du fait de l'existence de distorsions fréquemment observées sur les ondes de tension.However, it may be thought that the implementation of such a process requires an impedance of delicate warping charge and significant weight. One can also think that a device using a measurement of variation of the peak values would see its precision decrease, due to the existence of distortions frequently observed on the voltage waves.
Dans la même catégorie d'appareils,un second
principe est celui décrit dans la revue ELEKTRIS
NO 5 du 22 Juin 1968, par Monsieur STREUBER. L'auteur
prévoit deux charges, l'une résistive,l'autre inductive
qui sont successivement utilisées pour mesurer les
composantes actives et réactives de l'impédance définis sant le courant de court-circuit présumé.Lors de la mesure de l'un des deux paramètres recherchés, la charge utilisée est branchée pendant une demi-période et débranchée pendant la demi-période suivante et ce,d'une manière synchrone avec la tension du réseau.Pour éviter les perturbations provenant des transitoires de commutation, les inductances sont mises sous tension lors des maxima et les résistances lors des minima.L'information prélevée au cours des mesures est la valeur moyenne des différences observées entre la surface d'une demi-sinusotde chargée et celle d'une demi-sinusoTde non charges, De cette information on peut déduire les valeurs des composantes recherchées de l'impEdunce. In the same category of devices, a second
principle is that described in the review ELEKTRIS
NO 5 of June 22, 1968, by Mr. STREUBER. The author
provides two loads, one resistive, the other inductive
which are successively used to measure the
active and reactive impedance components defined as the presumed short-circuit current.When measuring one of the two parameters sought, the load used is connected for half a period and disconnected during the following half-period and This, in a synchronous manner with the network voltage. To avoid disturbances from switching transients, the inductors are energized at the maxima and the resistances at the minima. The information taken during the measurements is the value mean of the differences observed between the surface of a loaded half-sine and that of an unloaded half-sine, From this information we can deduce the values of the sought components of the impEdunce.
Dans la catégorie des appareils pour roseaux monophasés et triphasés, et utilisant une charge résistive,peuvent être cités trois principes ou appareils connus
Dans le brevet allemand Ne 1 067 924 est décrit un procédé qui permettrait d'obtenir la variation de tension résultant de l'applicatioç récurrente d'une charge résistive pendant une demi-période pour chaque période.Le système consisterait à mémoriser dans un wo- dule à retard les valeurs de la tension lorsque la charge est appliquée et à retrancher ces valeurs à la tension existant lorsque la charge est déconnectée.Le brevet considéré ne décrit ni le module à retard, ni l'utilisation exacte de la tension relevée,ni comment discriminer les composantes actives et réactives de l'impédance, et l'on ne peut en tirer directement aucune solution concrète.In the category of devices for single-phase and three-phase reeds, and using a resistive load, three known principles or devices can be mentioned
In the German patent Ne 1 067 924 a method is described which would make it possible to obtain the voltage variation resulting from the recurrent application of a resistive load for half a period for each period. The system would consist of memorizing in a wo- Delays the values of the voltage when the load is applied and subtracts these values from the existing voltage when the load is disconnected. The patent in question neither describes the delay module, nor the exact use of the detected voltage, nor how to discriminate between the active and reactive components of the impedance, and no concrete solution can be drawn directly from it.
Un autre appareil, décrit par P. BAGETE dans la revue SEV/VSE 69 (1978),1Q-27 liai, mesure les variations d'amplitude et de phase de la tension aux bornes du point de mesure lors de l'application d'une charge résistive. Ces deux informations transmises à un micro-calculateur permettent d'obtenir les composantes de l'impédance et, connaissant La tension du rEseau,le courant de court-circuit présumé. Cet appareil requiert, pour mesurer des courants de court-circuit supérieurs à 1000 A, une charge de 1 ohm, ce qui sous une tension de 380 V correspond à une intensité efficace de 380 A.Une telle charge appliquée pendant deux périodes peut provoquer de très fortes chutes de tension(supérieures à 25%) et par suite perturber les utilisateurs raccordés au réseau contrôle. De plus, comme dans le brevet allemand NO 1 256 319 cité plus haut, la grandeur mesurée est l'amplitude de la tension, grandeur théoriquement bien définie mais en pratique souvent perturbée par la présence d'harmoniques, ce qui peut provoquer des erreurs de mesure. Another device, described by P. BAGETE in the review SEV / VSE 69 (1978), 1Q-27 liai, measures the amplitude and phase variations of the voltage across the measurement point when applying a resistive load. These two pieces of information transmitted to a microcomputer make it possible to obtain the components of the impedance and, knowing the voltage of the network, the presumed short-circuit current. This device requires a load of 1 ohm to measure short-circuit currents greater than 1000 A, which under a voltage of 380 V corresponds to an effective current of 380 A. Such a load applied for two periods can cause very large voltage drops (greater than 25%) and therefore disturb users connected to the control network. In addition, as in the German patent NO 1,256,319 cited above, the magnitude measured is the amplitude of the voltage, magnitude theoretically well defined but in practice often disturbed by the presence of harmonics, which can cause errors of measured.
Enfin, dans la catégorie ici considérée,le troisième principe est représenté par l'appareil connu sous le nom de PONTABOUCLE et fabriqué par la Société PONTARLIER ELECTRONIQUE. Cet appareil utilise,pour mesurer l'impédance de boucle, la mesure des variations de phase et de tension résultant de l'application d'une résistance de charge. Son exploitation nécessite de nom breux calculs et parait pratiquement limitée à la mesure de courants de court-circuit de valeur inférieure à 20 kA. Finally, in the category considered here, the third principle is represented by the device known as PONTABOUCLE and manufactured by the company PONTARLIER ELECTRONIQUE. This device uses the measurement of phase and voltage variations resulting from the application of a load resistance to measure the loop impedance. Its operation requires many calculations and seems practically limited to the measurement of short-circuit currents of value less than 20 kA.
Cette limitation provient essentiellement du principe appliqué, et en particulier de la méthode utilisée pour déterminer la réactance inductive.This limitation comes essentially from the principle applied, and in particular from the method used to determine the inductive reactance.
D'une manière générale, les procédés ou appareils déjà connus mettent en oeuvre des charges lourdes, encombrantes et génératrices de perturbations, ou ils présentent des domaines pratiques d'utilisation trop restreints
En analysant les origines des inconvénients précédents, on remarque qu'ils résultent,pour l'essentiel,d'une trop grande consommation d'énergie électrique au niveau de la charge appliquée pour effectuer une mesure.In general, the methods or apparatuses already known employ heavy, bulky loads which generate disturbances, or they present practical fields of use that are too restricted.
By analyzing the origins of the preceding drawbacks, it can be seen that they result, for the most part, from too great consumption of electrical energy at the level of the load applied to carry out a measurement.
La présente invention, gui vise à éliminer ces
inconvénients, a essentiellement pour objet un procédé
pour la mesure des composantes résistive et inductive
de l'impédance équivalente à celle d'un réseau électri que alternatif sinusoidal, en régime établi,procédé directement utilisable pour déterminer les caractéristiques des boucles de défaut dans les réseaux de distribution électrique à basse tension et fréquence industrielle, et consiste à appliquer,pendant une alternance, une charge résistive entre les bornes du réseau dont les caractéristiques sont inconnues, et â mesurer la valeur moyenne de la tension aux bornes du réseau pendant une pseudopériode incluant tout ou partie du temps pendant lequel la charge est appliquée,les bornes de la pseudopériode d'intégration étant choisies de manière à obtenir,par deux mesures, deux informations dont l'une est proportionnelle à la somme des composantes résistive et inductive de l'impédance,et dont l'autre est proportionnelle à la composante résistive seule.The present invention, which aims to eliminate these
disadvantages, essentially relates to a process
for measuring resistive and inductive components
impedance equivalent to that of a sinusoidal alternating electrical network, in steady state, a process that can be directly used to determine the characteristics of fault loops in electrical distribution networks at low voltage and industrial frequency, and consists in applying, during an alternation, a resistive load between the terminals of the network whose characteristics are unknown, and to measure the average value of the voltage at the terminals of the network during a pseudoperiod including all or part of the time during which the load is applied, the terminals of the integration pseudoperiod being chosen so as to obtain, by two measurements, two pieces of information, one of which is proportional to the sum of the resistive and inductive components of the impedance, and the other of which is proportional to the resistive component alone.
Le principe utilisé est donc d'appliquer une charge résistive pendant une alternance seulement, et d'examiner les modifications provoquées sur la tension du réseau par l'insertion de cette charge'Ce procédé permet d'obtenir les caractéristiques d'une impédance de boucle avec une faible consommation d'énergie et, par suite, de diminuer l'encombrement du matériel de mesure. The principle used is therefore to apply a resistive load during an alternation only, and to examine the modifications caused on the network voltage by the insertion of this load. This process makes it possible to obtain the characteristics of a loop impedance with a low energy consumption and, consequently, to reduce the size of the measuring equipment.
La prise d'information, étalée sur la durée d'une période, permet de réduire les influences des composantes harmoniques et des fluctuatibns de la charge du réseau inconnu. De plus, le réseau qui reste alimenté n'est pratiquement pas perturbé par la mesure.The taking of information, spread over the duration of a period, makes it possible to reduce the influences of the harmonic components and fluctuations of the load of the unknown network. In addition, the network which remains supplied is practically not disturbed by the measurement.
Pour la mise en oeuvre de ce procédé, en ce qui concerne le choix des bornes de la pseudopériode d'intégration, il peut être prévu que l'une des mesures de la valeur moyenne de la tension aux bornes du réseau est faite pendant la durée comprenant toute l'alternance précédant l'application de la charge et toute l'alternance correspondant à l'application de a charge, ce qui donne l'information proportionnelle à la composante résistive seule, tandis que l'autre mesure de la valeur moyenne de la tension aux bornes du réseau est faite pendant la durée comprenant les derniers trois quarts de la période précédant l'application de la charge et la première moitié de l'alternance correspondant à l'application de la charge, ce qui donne l'information proportionnelle à la somme des composantes résistive et inductive de l'impédance. For the implementation of this method, with regard to the choice of the terminals of the integration pseudoperiod, it may be provided that one of the measurements of the average value of the voltage across the network is made for the duration comprising all the alternation preceding the application of the load and all the alternation corresponding to the application of a load, which gives the information proportional to the resistive component alone, while the other measures the mean value of the voltage across the network is made for the duration comprising the last three quarters of the period preceding the application of the load and the first half of the half-cycle corresponding to the application of the load, which gives proportional information to the sum of the resistive and inductive components of the impedance.
A partir de ces deux informations obtenues par intégration, on peut déterminer facilement les valeurs de la composante résistive et de la composante inductive, puis de l'impédance de boucle et enfin du courant de court-circuit présumé. La précision de mesure peut être augmentée en cumulant les informations obtenues sur un nombre de mesures successives suffisamment grand effectuées avec une période de récurrence de l'ordre de quelques secondes,donc sur une durée totale restant courte ce qui est permis par le fait que la charge résistive est appliquée à chaque fois pendant une seule alternance, et en déterminant ensuite la moyenne des mesures effectuées. Le fait de donner ainsi le résultat sous la forme d'une moyenne de plusieurs mesares permet notamment de tenir compte des fluctuations aléatoires de phase et d'amplitude. From these two pieces of information obtained by integration, one can easily determine the values of the resistive component and the inductive component, then of the loop impedance and finally of the presumed short-circuit current. The measurement accuracy can be increased by accumulating the information obtained on a sufficiently large number of successive measurements carried out with a recurrence period of the order of a few seconds, therefore over a total duration remaining short, which is allowed by the fact that the resistive load is applied each time for a single alternation, and then determining the average of the measurements made. The fact of thus giving the result in the form of an average of several mesares makes it possible in particular to take account of the random fluctuations of phase and amplitude.
De préférence,on effectue une détermination préliminaire de la valeur moyenne de la tension aux bornes du réseau considéré,durant une période complète avant l'application de la charge, et on retranche cette valeur moyenne de celle obtenue pendant la pseudopériode incluant tout ou partie du temps pendant lequel la charge est appliquée, de manière à compenser d'éventuelles tensions continues, résultant de sources apparenant soit au réseau lui-même,soit au système de mesure. Ceci évite tous risques d'erreurs provenant de composantes continues, et peut aussi fa
ciliter les règlages initiaux.Preferably, a preliminary determination of the average value of the voltage at the terminals of the network in question is carried out, for a complete period before the application of the load, and this average value is subtracted from that obtained during the pseudoperiod including all or part of the time during which the load is applied, so as to compensate for possible direct voltages, resulting from sources appearing either on the network itself or on the measurement system. This avoids all risks of errors coming from continuous components, and can also fa
cilitate the initial adjustments.
L'invention a aussi pour objet un appareil qui, mettant en oeuvre le procédé défini précédemment,permet d'obtenir directement les composantes résistive et induc
tive de l'impédance d'une boucle de défaut d'un réseau
de distribution électrique à basse tension. Cet appareil
comprend essentiellement,en combinaison
-une charge résistive et des moyens de liaison de cette charge avec deux points du réseau considéré; -des moyens de commande de l'application de ladite ch--
ge pendant ghe alternance, ces moyens étant cogtrtlés par un séquenceur, lui-mame synchronisé par les passages à zéro ou les maxima et minima de la tension;; -des moyens de prise de la tension aux bornes du réseau considéré, ces moyens étant reliés à des moyens d'inté- gration dont la mise en service durant une période est contrlée aussi par le séquenceur précité; -des moyens d'amplification des valeurs obtenues par
intégration et correspondant soit à la somme des composantes résistive et inductive,soit à la seule composante résistive, -des moyens parla compensation automatique d'éventuelles tensions continues,résultant de sources internes ou externes à l'appareil; -des moyens de conversion analogique-numérique des informations recueillies après compensation éventuelle; -des moyens cumulant les valeurs numériques obtenues après conversion, sur un nombre prédéterminé de mesures
successives; et -des moyens d'affichage numérique de la moyenne des valeurs cumulées, ainsi obtenues sur plusieurs mesures, cette moyenne indiquant soit la somme des composantes résistive et inductive ou la seule composante inductive, soit la seule composante résistive.The invention also relates to an apparatus which, implementing the method defined above, makes it possible to directly obtain the resistive and induc
tive of the impedance of a network fault loop
low voltage electrical distribution. This device
basically includes in combination
a resistive load and means for connecting this load with two points of the network considered; means for controlling the application of said ch--
ge during alternating ghe, these means being cogtrtlés by a sequencer, itself synchronized by the zero crossings or the maximum and minimum of the voltage ;; means for taking the voltage across the terminals of the network in question, these means being connected to integration means, the commissioning of which during a period is also controlled by the aforementioned sequencer; means of amplification of the values obtained by
integration and corresponding either to the sum of the resistive and inductive components, or to the only resistive component, - means by automatic compensation of possible direct voltages, resulting from sources internal or external to the device; means of analog-digital conversion of the information collected after possible compensation; means combining the digital values obtained after conversion, over a predetermined number of measurements
successive; and means of digital display of the average of the cumulative values, thus obtained over several measurements, this average indicating either the sum of the resistive and inductive components or the only inductive component, or the only resistive component.
Pour obtenir directement l'affichage, en ohms
ou en milliohms,des résultats recherchés, l'appareil comprend, en outre, des moyens de détermination du rapport entre l'amplitude de la tension aux bornes du réseau considéré et la pulsation angulaire de cette tension, ainsi que des moyens réalisant une division par ce rapport des 'valeurs obtenues après intégration et compensation éventuelle. Cette division peut être réalisée par les moyens de conversion analogique-numérique eux-mSmes. To get the display directly, in ohms
or in milliohms, of the results sought, the apparatus further comprises means for determining the ratio between the amplitude of the voltage across the terminals of the network in question and the angular pulsation of this voltage, as well as means performing a division by this ratio of the values obtained after integration and possible compensation. This division can be carried out by the analog-digital conversion means themselves.
suivant une forme de réalisation particulière des circuits de l'appareil, celui-ci comprend un premier intégrateur dont l'entrée est reliée aux moyens de prise de la tension et dont la sortie est reliée -d'une part, à une chaîne de mesure principale,avec un ampificateur dont la sortie alimente une première bran che comprenant un commutateur contrôlé par le seqovn- ceur et une mémoire,pour enregistrer la valeur moyenne de la tension obtenue durant une période d'intégration précédant l'application de la charge, et une seconde branche par laquelle transite un signal représentant la valeur moyenne de la tension et obtenu pendant la pseudopériode d'intégration incluant tout ou partie du temps d'application de la charge, ces deux branches montées en parallèle étant réunies par un circuit déterminant la différence des signaux fournis et mémorisant cette différence,laquelle est proportionnelle soit à la somme des composantes résistive et inductive,soit à la seule composante résistive, -d'autre part, à une chaîne de mesure auxiliaire,comprenant un commutateur contrôlé par le séquenceur et une mémoire,pour l'enregistrement de la valeur moyenne de le tension pendant une durée précédant l'applica tion de la charge, valeur proportionnelle au rapport entre l'amplitude de cette tension sa pulsation, et à la sortie de cette mémoire un autre commutateur associé à un second intégrateur, mis en service après la fin de l'application de la charge, les sorties des deux chaînes de mesure précitées étant reliées aux deux entrées d'un comparateur analogique, dont la sortie est reliée à une entrée d'une porte ET recevant à son a1treentrée des signaux d'horloge,et la sortie de ladite porte ET étant reliée à au moins un compteur numérique associé aux moyens d'affichage. according to a particular embodiment of the circuits of the device, it comprises a first integrator whose input is connected to the means for taking the voltage and whose output is connected - on the one hand, to a measuring chain main, with an amplifier, the output of which supplies a first branch comprising a switch controlled by the sequencer and a memory, for recording the average value of the voltage obtained during an integration period preceding the application of the load, and a second branch through which passes a signal representing the average value of the voltage and obtained during the integration pseudoperiod including all or part of the load application time, these two branches mounted in parallel being joined by a circuit determining the difference signals supplied and memorizing this difference, which is proportional either to the sum of the resistive and inductive components, or to the only resistive component, On the other hand, to an auxiliary measurement chain, comprising a switch controlled by the sequencer and a memory, for recording the average value of the voltage for a period preceding the application of the load, value proportional to the ratio between the amplitude of this voltage its pulsation, and at the output of this memory another switch associated with a second integrator, put into service after the end of the application of the load, the outputs of the two aforementioned measurement chains being connected to the two inputs of an analog comparator, the output of which is connected to an input of an AND gate receiving at its input clock inputs, and the output of said AND gate being connected to at least one digital counter associated with the means of display.
Ces circuits, relativement simples, assurent avec un séquencement convenable toutes les fonctions précédemment définies, et notamment la compensation automatique des composantes continues, la division permettant d'obtenir directement les résultats en unités appropriées et la conversion analogique-numérique en vue de l'affichage des résultats.En effet: -Dans la chaîne de mesure principale, le résultat d'une intégration préliminaire, donnant l'éventuelle composante continue de la tension, est aiguillé dans une branche de circuit où ce résultat est mémorisé,avant d'être sous trait de la valeur obtenue par l'intégration fondamentale, effectuée pendant la pseudopériode incluant tout ou partie du temps d'application de la charge -La chaîne de mesure auxiliaire permet de déterminer une grandeur prpportionnelle à la valeur moyenne de la tension,par exemple sur une demi-période non perturbée par l'application de la charge,grandeur par laquelle doit être divisé le signal fourni par la channe de mesure principale.Cette division est faite par la combinaison du second intégrateur et du comparateur : l'intégration fournit un signal linéaire croissant en fonction du temps, et au moment où ce signal devient égal à celui délivré par la chaîne de mesure principale le comparateur fournit un ordre. L'intervalle de temps s'écoulant entre le début de l'intégration considérée et le basculement du comparateur est proportionnel au résultat de la division. These circuits, relatively simple, ensure with suitable sequencing all the functions previously defined, and in particular the automatic compensation of the DC components, the division making it possible to directly obtain the results in appropriate units and the analog-digital conversion for display Indeed: -In the main measurement chain, the result of a preliminary integration, giving the possible continuous component of the voltage, is routed in a circuit branch where this result is memorized, before being under line of the value obtained by the fundamental integration, carried out during the pseudoperiod including all or part of the time of application of the load -The auxiliary measurement chain makes it possible to determine a quantity proportional to the average value of the voltage, for example on half a period not disturbed by the application of the load, quantity by which the signal provided by the channel must be divided main measurement. This division is made by the combination of the second integrator and the comparator: the integration provides an increasing linear signal as a function of time, and at the moment when this signal becomes equal to that delivered by the main measurement chain the comparator provides an order. The time interval between the start of the considered integration and the switching of the comparator is proportional to the result of the division.
-La porte ET permet de mesurer cet intervalle de temps,en le traduisant par un nombre d'impulsions d'horloge,ce qui assure la conversion analogique-numérique. Ce nombre d'impulsions d'horloge est mémorisé dans le compteur.The AND gate makes it possible to measure this time interval, translating it by a number of clock pulses, which ensures analog-digital conversion. This number of clock pulses is stored in the counter.
Il est à noter que les circuits en question peuvent aussi,sans complication supplémentaire, effectuer l'opération de moyennage des valeurs obtenues sur plusieurs mesures. I1 suffit, dans ce but, de prévoir au moins un compteur décimal qui cumule les valeurs numériques obtenues sur dix mesures successives,la valeur moyenne à afficher étant ainsi obtenue directement,par positionnement correct de la virgule décimale sur les moyens d'affichage qui donnent les composantes recherchées. It should be noted that the circuits in question can also, without additional complication, carry out the operation of averaging the values obtained over several measurements. For this purpose, it suffices to provide at least one decimal counter which accumulates the numerical values obtained over ten successive measurements, the mean value to be displayed being thus obtained directly, by correct positioning of the decimal point on the display means which give the components sought.
L'appareil selon l'invention permet, grâce à son système d'autocompensation et d'amplification, de travailler avec un rapport " impédance de charge/impédance à mesurer n qui est grand, et notamment supérieur à 100. The device according to the invention makes it possible, thanks to its self-compensation and amplification system, to work with a ratio "load impedance / impedance to be measured n which is large, and in particular greater than 100.
A titre d'exemple, cet appareil permet,avec une charge résistive de 20 ohms, de mesurer sur des réseaux à 220/380 volts des impédances de boucle dont la valeur est inférieure à 40 milliohms, en produisant une chute de tension inférieure à 1X pendant 10 millisecondes.For example, this device allows, with a resistive load of 20 ohms, to measure loop impedances on 220/380 volt networks whose value is less than 40 milliohms, by producing a voltage drop less than 1X for 10 milliseconds.
La durée totale d'un essai, donnant les valeurs moyennes des composantes de l'impédance de boucle sur une série de 10 mesures, n'excède pas une minut environ.Par ailleurs,la conception de l'appareil avec son séquenceur qui constitue un automatisme prenant en charge toutes les opérations d'intégration, de compensation, de division et de moyennage,permet d'utiliser cet appareil avec un minimum d'intervention manuelles.The total duration of a test, giving the average values of the components of the loop impedance over a series of 10 measurements, does not exceed one minute. Furthermore, the design of the device with its sequencer which constitutes a automation taking care of all integration, compensation, division and averaging operations, allows this device to be used with minimal manual intervention.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant le procédé objet de l'invention et représentant, à titre d'exemple non limitatif,une forme derealisation de l'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
Figure 1 est un schéma explicatif très simplifié, incluant le schéma équivalent au réseau inconnu dont les caractéristiques sont à mesurer;
Figure 2 est un diagramme représentant la tension en fonction du temps,aux bornes de ce réseau, et illustrant les deux durées fondamentales d'intégration qui interviennent dans le procédé;;
Figure 3 est une vue en perspective,montrant l'aspect extérieur d'un appareil selon l'invention, permettant d'obtenir directement par ce procédé les composantes résistive et inductive de l'impélance d'une boucle de défaut;
Figure 4 est un schéma électrique très simplifié, montrant une possibilité de branchement de l'appareil sur un réseau alternatif triphasé;
Figure 5 est un schéma-bloc des circuits internes de cet appareil;
Figure 6 est un diagramme séquentiel de fonctionnement de l'appareil considéré, expliquant le mesure de la composante résistive;
Figure 7 est un diagramme séquentiel similaire à figure 6, mais expliquant la mesure de la somme des composantes résistive et inductive.In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing illustrating the process which is the subject of the invention and representing, by way of nonlimiting example, a form of realization of the invention. apparatus for carrying out this process
Figure 1 is a very simplified explanatory diagram, including the diagram equivalent to the unknown network whose characteristics are to be measured;
Figure 2 is a diagram representing the voltage as a function of time, at the terminals of this network, and illustrating the two fundamental integration durations involved in the process;
Figure 3 is a perspective view showing the external appearance of an apparatus according to the invention, allowing to obtain directly by this process the resistive and inductive components of the impelance of a fault loop;
Figure 4 is a very simplified electrical diagram, showing a possibility of connecting the device to a three-phase AC network;
Figure 5 is a block diagram of the internal circuits of this apparatus;
Figure 6 is a sequential diagram of the operation of the device considered, explaining the measurement of the resistive component;
Figure 7 is a sequence diagram similar to Figure 6, but explaining the measurement of the sum of the resistive and inductive components.
Les figures 7 et 2 permettent de justifier le procédé, objet de l'invention, par l'étude simplifiée faite ci-après- Sur la figure 1, toute la partie gauche constitue le schéma équivalent du réseau inconnu, dans lequel - G est un générateur de tension électrique alternative, de force électromotrice
e . Eo sin wt; - r et Lw sont les composantes résistive et inductive de l'impédance à déterminer; -A et B désignent les bornes de ce réseau inconnu.Figures 7 and 2 justify the process, object of the invention, by the simplified study made below. In Figure 1, the entire left part constitutes the equivalent diagram of the unknown network, in which - G is a alternating voltage generator, electromotive force
e. Eo sin wt; - r and Lw are the resistive and inductive components of the impedance to be determined; -A and B designate the terminals of this unknown network.
Entre ces deux bornes À et B est branchée la résistance de charge R, dont la valeur connue est grande de vant r ou bw . En série avec la résistance de charge
R , est monté un interrupteur K0 commandant l'application de la charge.Between these two terminals A and B is connected the load resistance R, the known value of which is large by r or bw. In series with load resistance
R, a switch K0 is mounted controlling the application of the load.
En se référant maintenant aussi à la figure 2,où la tension V entre les bornes A et;B est représentée en fonction du temps t, on suppose qu'à l'instant TI oû cette tension V passe par la valeur zéro, en croissant,l'on ferme l'interrupteur KO. A partir de cet instant TI, la tension V voit sa phase et son amplitude modifiées,par rapport à ce qu'elle serait normalement (tracé sinusoïdal en pointillés) .T2 désigne l'instant où la tension V s'annule à nouveau, et TO désigne le dernier instant, précédant celui TI, où la tension V passe par la valeur zéro . Referring now also to FIG. 2, where the voltage V between the terminals A and; B is represented as a function of time t, it is assumed that at the instant TI where this voltage V passes through the value zero, increasing , the KO switch is closed. From this instant TI, the voltage V sees its phase and its amplitude modified, compared to what it would normally be (sinusoidal dotted line). T2 designates the instant when the voltage V again cancels out, and TO indicates the last instant, preceding that TI, where the voltage V passes by the value zero.
En intégrant la tension V entre les instants TO et T2, c'est-à-dire pendant la durée comprenant toute l'alternance précédant l'application de la charge R et toute l'alternance correspondant à l'application de cette charge R, on obtient
Si r et LW sont négligeables devant R, on aura:
Si l'on intègre la tension V entre les instants '0 et T'2, c'est-A-dire entre les deux maxima de la tension alternative sinusoldale situés juste avant et juste après l'instant T1 du début d'application de la charge R, on obtient
soit dans les mêmes conditions que précédemment
either under the same conditions as above
A partir des deux intégrations qui donnent Il
et I2, et connaissant Eo /w , on peut déterminer successivement : r , Lw, Z et le rapport Eo/Z qui représente le courant de court-circuit présumé.From the two integrations which give He
and I2, and knowing Eo / w, we can successively determine: r, Lw, Z and the ratio Eo / Z which represents the presumed short-circuit current.
La figure 3 montre l'aspect extérieur de l'appareil selon l'invention appliquant le principe exposé ci-dessus. Cet appareil comprend un boîtier 1,de dimensions standard, dont la face avant comporte
- deux affichages numériques 2 et 3 , l'un pour la
composante résistive x, l'aube par la composante inductive U ; -des boutons-poussoirs 4 et 5, le premier pour la comman- de d'initialisation d'une mesure, le second pour la remise à zéro; - des voyants lumineux 6 et 7, l'un indiquant que l'appa- reil est prêt à fonctionner, l'autre indiquant qu'une mesure est en cours;; - un clavier 8 dont les touches permettent de sélectionner une valeur de la résistance de charge R, parmi plusieurs valeurs disponibles; - un interrupteur général " marche-arrêt " 9; - un système de raccordement à quatre conducteurs,avec deux entrées " courant " 10 et deux entrées N tension" 11. FIG. 3 shows the external appearance of the device according to the invention applying the principle set out above. This device comprises a housing 1, of standard dimensions, the front face of which comprises
- two digital displays 2 and 3, one for the
resistive component x, dawn by the inductive component U; push buttons 4 and 5, the first for the command to initialize a measurement, the second for resetting to zero; - indicator lights 6 and 7, one indicating that the device is ready to operate, the other indicating that a measurement is in progress; a keyboard 8, the keys of which make it possible to select a value of the load resistance R from among several available values; - a general "on-off" switch 9; - a four-conductor connection system, with two "current" inputs 10 and two N voltage "inputs 11.
La figure 4 montre comment l'appareil,désigné ici dans son ensemble par le repère 12, est branché pour permettre la mesure d'une impédance de boucle de défaut entre une phase et le conducteur neutre, sur un réseau triphasé à basse tension 13 dont les phase sont reliées, par l'intermédiaire d'un disJoncteur 14, au secondaire dçun transformateur 15, dont le primaire est alimenté sous haute tension.En traits plus forts, on a représen- té le trajet du courant de défaut résultant d'un courtcircuit entre les points À et B. Les deux entrées n courant " 10 de l'appareil 12 sont reliées respectivement à ces points À et B, et permettent l'application de la charge R lorsque l'interrupteur KO est termé.Les deux entrées n tension" 71 sont aussi raccordés aux conducteurs de phase et neutre considérés, au-delà des points A et B. Figure 4 shows how the device, designated here as a whole by the reference 12, is connected to allow the measurement of a fault loop impedance between a phase and the neutral conductor, on a low-voltage three-phase network 13 including the phases are connected, via a circuit breaker 14, to the secondary of a transformer 15, the primary of which is supplied with high voltage. In stronger lines, the path of the fault current resulting from a short-circuit between points À and B. The two current inputs n "10 of the device 12 are connected respectively to these points À and B, and allow the application of the load R when the switch KO is finished. The two inputs n voltage "71 are also connected to the phase and neutral conductors considered, beyond points A and B.
Les circuits internes de l'appareil sont représen- tés sous forme simplifiée par le schéma-bloc de la figure 5, où sont symbolisés, en haut,le réseau l3,la charge R et l'interrupteur KO. La tension V prélevée sur le réseau 13 est amenée d'abord à un réducteur 16, dont la sortie est reliée à un premier intégrateur 17 par l'intermédiaire d'un autre interrupteur R1.Les deux interrupteurs t0 et KI sont contrôlés par un séquenceur 18,assurant aussi d'autres fonctions qui apparattront plus loin.Ce séquenceur 18 reçoit des signaux d'horloge R et des impulsions de synchronisation I correspondant au passage par la valeur zéro de la tension d'entrée V, et il peut aussi entre commandé manuellement par l'action sur le bouton-poussoir 4 d'initialisation d'une mesure et sur le bouton-poussoir 5 de remise à zéro.Les circuits généraux de l'appareil comprennent encore une alimentation électronique 19, recevant la tension du réseau 13 et fournissant plusieurs basses tensions continues ,telles que : 0,5,15 et -15 volts, nécessaires pour le fonctionnement des composants des circuits. The internal circuits of the apparatus are represented in simplified form by the block diagram of FIG. 5, where are symbolized, at the top, the network 13, the load R and the switch KO. The voltage V taken from the network 13 is first brought to a reducer 16, the output of which is connected to a first integrator 17 by means of another switch R1.The two switches t0 and KI are controlled by a sequencer 18, also providing other functions which will appear below. This sequencer 18 receives clock signals R and synchronization pulses I corresponding to the passage through the zero value of the input voltage V, and it can also be controlled manually by pressing the push button 4 for initializing a measurement and the push button 5 for resetting to zero. The general circuits of the device also include an electronic power supply 19, receiving the mains voltage 13 and supplying several low continuous voltages, such as: 0.5, 15 and -15 volts, necessary for the operation of the components of the circuits.
La sortie de l'intégrateur 17 est reliée d'une part, par l'intermédiaire d'un interrupteur K2, à une première mémoire 20. Cette sortie est reliée d'autre part à l'entrée d'un amplificateur 21. La sortie de l'e- plificateur 21 e. reliee,par l'intermédiaire d'un interrupteur K3, & une deuxième mémoire 22, et elle se trouve aussi reliée directement à un inverseur 23. La mémoire 22 et l'inverseur 23 ont leurs sorties reliées respectivement aux deux entrées d'un sommateur 24,dont la sortie est reliée,par l'intermédiaire d'un interrupteur K4,à une autre mémoire 25. The output of the integrator 17 is connected on the one hand, via a switch K2, to a first memory 20. This output is connected on the other hand to the input of an amplifier 21. The output the 21 e. connected, via a switch K3, & a second memory 22, and it is also directly connected to an inverter 23. Memory 22 and inverter 23 have their outputs connected respectively to the two inputs of an adder 24, the output of which is connected, via a switch K4, to another memory 25.
La mémoire 20 a sa sortie reliée,par l'intermédiaire d'un interrupteur K5, à un second intégrateur 26; la sortie de ce dernier est reliée à une entrée d'un comparateur analogique 27, dont l'autre entrée est reliée à la sortie de la mémoire 25. Le comparateur 27 a sa sortie reliée à une entrée d'une porte ET 28,dont l'autre entrée reçoit les signaux d'horloge H.Enfin,la sortie de la porte ET 28 est reliée à des compteurs 29, eux-mSmes reliés aux affichages numériques 2 et 3 déjà mentionnés plus haut. The memory 20 has its output connected, via a switch K5, to a second integrator 26; the output of the latter is connected to an input of an analog comparator 27, the other input of which is connected to the output of the memory 25. The comparator 27 has its output connected to an input of an AND gate 28, of which the other input receives the clock signals H. Finally, the output of the AND gate 28 is connected to counters 29, themselves connected to the digital displays 2 and 3 already mentioned above.
L'ensemble constitué par le comparateur 27,la porte ET 28 et les compteurs 29,qui est désigné par le repère 30, constitue un convertisseur analogique-numé rique,comme le fera apparattro la description de fonctionnement ci-dessous. Il est à noter que les " interrupteurs "KO à K5 peuvent Entre des triacs, des thyristors, des portes électroniques ou tout autre type de commutateur statique; tous ces interrupteurs reço'vent,aux moments voulus,des ordres d'ouverture ou de fermeture délivrés par le séquenceur 18. The assembly constituted by the comparator 27, the AND gate 28 and the counters 29, which is designated by the reference 30, constitutes an analog-digital converter, as will appear from the description of operation below. It should be noted that the "switches" KO to K5 can be between triacs, thyristors, electronic gates or any other type of static switch; all these switches receive, at the desired times, opening or closing orders issued by the sequencer 18.
Après raccordement de l'appareil aux points de mesure(voir le schéma de la figure 4), sa mise en service est obtenue en manoeuvrant l'interrupteur n marchearrOt"9 . La sélection de tension, dans le cas d'un réseau 220/380 volts, peut Autre réalisée automatiquement. After connecting the device to the measuring points (see diagram in Figure 4), it is put into service by operating the n marchearrOt "9 switch. Voltage selection, in the case of a 220 / 380 volts, can Other realized automatically.
Ces opérations préparatoires étant effectuées, on procède à une mesure en choisissant une valeur de la résistance de charge R sur le clavier 8, et en pressant le bouton-poussoir d'initialisation 4. A partir de là,le fonctionnement stétablit automatiquement comme décrit ci-après, en référence aux diagrammes séquentiels des figures 6 et 7. On considérera d'abord la mesure de la composante résistive r, illustrée par le diagramme de la figure 6
A partir d'un instant tO, déterminé par l'automatisme, le séquenceur 18, synchronisé sur les passages à zéro de la tension V comme figura par la seconde ligne
J du diagramme, délivre aux instants ti, correspondant à ces passages à zéro, des ordres d'ouverture ou fermeture aux divers interrupteurs KO à E5. These preparatory operations being carried out, a measurement is carried out by choosing a value of the load resistance R on the keyboard 8, and by pressing the initialization push-button 4. From there, the operation is automatically established as described below. -after, with reference to the sequential diagrams of Figures 6 and 7. We will first consider the measurement of the resistive component r, illustrated by the diagram of Figure 6
From an instant t0, determined by the automation, the sequencer 18, synchronized with the zero crossings of the voltage V as shown by the second line
J of the diagram, delivers at instants ti, corresponding to these zero crossings, opening or closing orders to the various switches KO to E5.
Entre les instants tO et t2, soit durant une période complète avant le début d'application de la charge, les interrupteurs KI et E3 sont fermés.La tension
V non perturbée par la charge, et réduite sans déphasage par le réducteur 16, est intégrée par l'intégrateur 17; la valeur résultant de cette première intégration, après amplification en 21, est mémorisée sous forme analogique dans la mémoire 22. Cette première intégration sert à mesurer la composante continue résultant d'éventuelles sources internes à l'appareil 12 ou appar tenant au réseau 13.Between instants tO and t2, i.e. for a complete period before the start of application of the load, the switches KI and E3 are closed.
V not disturbed by the load, and reduced without phase shift by the reducer 16, is integrated by the integrator 17; the value resulting from this first integration, after amplification at 21, is stored in analog form in the memory 22. This first integration is used to measure the continuous component resulting from possible sources internal to the device 12 or belonging to the network 13.
Après une certaine durée, entre les instants t2
et t4, où tous les interrupteurs sont cuvera l'inter
rupteur Xl est à nouveau fermé durant une période coiplêto, entre les instants t4 et t6, et l'interrup
teur K4 est fermé simultanément. L'interrupteur KO,
appliquant la charge R,nEest fermé que durant la seconde alternance de cette période. La tension V réduite en 16 est intégrée par l'intégrateur 17; la valeur obtenue par cette seconde intégration, amplifiée en 21,sert à
évaluer la somme de la composante continue,précédemment
évoquée, et de la variation de valeur moyenne de la tension V provoquée par l'application de la charge R entre les instants t5 et t6.L'inverseur 23 et le sommateur 24 permettent d'introduire et de mémoriser,dans
la mémoire 25, la valeur précédente diminuée du contenu de la mémoire 22, ce qui annule automatiquement la composante continue.After a certain duration, between times t2
and t4, where all the switches are cuver the inter
breaker Xl is again closed during a co-beta period, between instants t4 and t6, and the interrupt
K4 is closed simultaneously. The KO switch,
applying the load R, it is closed only during the second half-wave of this period. The reduced voltage V at 16 is integrated by the integrator 17; the value obtained by this second integration, amplified at 21, is used to
evaluate the sum of the continuous component, previously
mentioned, and of the variation in average value of the voltage V caused by the application of the load R between the instants t5 and t6. The inverter 23 and the adder 24 make it possible to introduce and store, in
memory 25, the previous value minus the content of memory 22, which automatically cancels the DC component.
Simultanément,entre les instants t4 et t5 c'est
à-dire durant l'alternance qui précède l'application
de la charge R, l'interrupteur K2 est fermé, et l'inté
grateur 17 fournit à la mémoire 20 une grandeur qui
est proportionnelle à la valeur moyenné de la tension
V durant une alternance et qui représente le rapport
Eo/w ,cette grandeur étant établie et restant mémori
sée à partir de l'instant t5.Simultaneously, between times t4 and t5 it is
i.e. during the alternation which precedes the application
of the load R, the switch K2 is closed, and the inte
grator 17 provides memory 20 with a magnitude which
is proportional to the average value of the voltage
V during an alternation and which represents the ratio
Eo / w, this quantity being established and remaining memorized
starting at time t5.
Le diagramme montre les signaux désignés respecti
vement par In1, M1 et K2 qui sont obtenus rXspectivement
aux sorties du premier intégrateur 17, de la mémoire 20
et de la mémoire 25. L'écart avant amplification,
résultant de l'application de la charge, est indiqué
par e, tandis que l'écart après amplification est indi
qué par E, cet écart étant proportionnel au rapport Eo/oJ
et à la composante résistive recherchée r. La valeur minimale a du signal M2 disponible à la sortie de la
mémoire 25 n'est représentative d'aucune grandeur
et correspond à la saturation de l'amplificateur 21. The diagram shows the designated signals respecti
by In1, M1 and K2 which are obtained respectively
at the outputs of the first integrator 17, of the memory 20
and memory 25. The difference before amplification,
resulting from the application of the load, is indicated
by e, while the difference after amplification is indi
qué by E, this difference being proportional to the ratio Eo / oJ
and to the resistive component sought r. The minimum value a of signal M2 available at the output of the
memory 25 is not representative of any magnitude
and corresponds to the saturation of the amplifier 21.
A ce stade, on dispose de deux signaux M1 et lui2, mémorisés sous forme analogique respectivement en 20 et 25,dont le second doit être divis par le premier.Pour effectuer cette opération de division, l'interrupteur K5 est fermé durant une alternance, entre des instants t7 et t8 qui suivent la fin de l'application de la charge. At this stage, there are two signals M1 and lui2, memorized in analog form respectively at 20 and 25, the second of which must be divided by the first. To carry out this division operation, the switch K5 is closed during an alternation, between instants t7 and t8 following the end of the application of the load.
Le second intégrateur 26 intervient alors,pour transformer le signal constant, mémorisé en 20,en un signal 1n2 linéairement croissant en fonction du temps t.Le comparateur 27 compare analogiquement ce signal croissant au contenu M2 de la mémoire 25. À l'instant t7 + 01, ou les deux valeurs comparées In2 et N2 sont égales, un ordre est fourni par le comparateur 27, dont le signal de sortie est désigné par C.The second integrator 26 then intervenes, to transform the constant signal, stored at 20, into a linearly increasing signal 1n2 as a function of time t. The comparator 27 analogically compares this increasing signal to the content M2 of the memory 25. At time t7 + 01, or the two compared values In2 and N2 are equal, an order is provided by the comparator 27, whose output signal is designated by C.
L'intervalle de temps e1 représente la valeur de la composante résistive r, avec un coefficient de proportionnalité ne dépendant plus du rapport Eo/
Cet intervalle de temps est suré par la porte ET 28,à l'aide des signaux d'horloge H : la porte ET 28 délivre un certain nombre d'impulsions,égal au nombre d'impul- sions d'horloge H entre le début de l'intégration annexe en 26 et l'apparition de l'ordre fourni par le comparateur 27. Ce nombre d'impulsions,transcrit sous forme numérique,dans le code BCD, est amené aux compteurs 29.The time interval e1 represents the value of the resistive component r, with a proportionality coefficient no longer depending on the ratio Eo /
This time interval is secured by the AND gate 28, using the clock signals H: the AND gate 28 delivers a certain number of pulses, equal to the number of clock pulses H between the start of the annex integration at 26 and the appearance of the order provided by the comparator 27. This number of pulses, transcribed in digital form, in the BCD code, is brought to the counters 29.
Le diagramme de la figure 7 illustre la mesure permettant d'obtenir la somme des composantes inductive et résistive LW+ r
À partir d'un instant t'O, le séquenceur 18 délivre,comme précédemment,des ordres d'ouverture ou de fermeture aux divers interrupteurs KO & K5. Contrairement au cas de la mesure de la composante résistive r, la synchronisation du séquenceur 18 est faite ici par les maxima et minima de la tension V, et non pas par les passages à zéro de cette tension. Ainsi les ordres d'ouverture ou de fermeture de la plupart des interrupteurs sont délivrés à des instants t'i, décalés d'un temps égal à un quart de priode,par rapport aux passa ges à zéro de la tension V.Une mesure de la période peut être réalisée à chaque essai,pour définir ce décalage. Il est cependant important de noter que l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur KO d'application de la charge, et la fermeture de l'interrupteur K2, ne s'effectuent pas à des instants t'i mais à des instants ti synchronisés avec les passapsà zéro. La séquence de mesure reste semblable à celle décrite précédemment,mSme si les signaux,notamment ceux désignés par In1,In2, Mi, M2 disponibles aux sorties des intégrateurs 17 et 26 et des mémoires 20 et 25, ont une forme modifiée comme le montre le diagramme.On obtient finalement,par la comparaison en 27,un intervalle de temps e2 représentatif de la somme des composantes inductive Lwet résistive r,qui est convertie en un certain nombre d'impulsions amendes aux compteurs 29.The diagram in FIG. 7 illustrates the measurement making it possible to obtain the sum of the inductive and resistive components LW + r
From an instant t'O, the sequencer 18 delivers, as before, opening or closing orders to the various switches KO & K5. Unlike the case of the measurement of the resistive component r, the synchronization of the sequencer 18 is done here by the maxima and minima of the voltage V, and not by the zero crossings of this voltage. Thus the opening or closing orders of most of the switches are issued at instants t'i, offset by a time equal to a quarter of a period, with respect to the zero crossings of the voltage V. A measurement of the period can be performed at each test, to define this offset. It is however important to note that the opening and closing of the load application switch KO, and the closing of the switch K2, are not carried out at times t'i but at times ti synchronized with zero passaps. The measurement sequence remains similar to that described above, even if the signals, in particular those designated by In1, In2, Mi, M2 available at the outputs of the integrators 17 and 26 and of the memories 20 and 25, have a modified form as shown in the We finally obtain, by the comparison at 27, a time interval e2 representative of the sum of the inductive components Lwet resistive r, which is converted into a number of fine pulses at the counters 29.
Il va de soi que, Si 1 l'on applique simplement le principe de base de l'invention, l'on obtient dans les compteurs 29 d'une part la composante résistive r, d'autre part la somme Lw+ r des composantes inductive et résistive. Il suffit toutefois d'effectuer un décomptage de la seconde valeur à partir de la première,pour pouvoir obtenir et afficher directement la composante résistive seule r et la composante inductive pure c ,ce qui correspond aux rôles dévolus plus haut aux deux affichages numériques 2 et 3 reliés à la sortie des compteurs 29. It goes without saying that, if 1 we simply apply the basic principle of the invention, we obtain in the counters 29 on the one hand the resistive component r, on the other hand the sum Lw + r of the inductive components and resistive. However, it suffices to count down the second value from the first, in order to be able to directly obtain and display the only resistive component r and the pure inductive component c, which corresponds to the roles assigned above to the two digital displays 2 and 3 connected to the output of the counters 29.
L'automatisme de l'appareil permet aussi de cunuler,dans ces compteurs 29, les nombres d'impulsions exprimant les résultats de dit mesures successives. The automation of the apparatus also makes it possible to store, in these counters 29, the numbers of pulses expressing the results of said successive measurements.
Il est alors possible d'obtenir et d'afficher en 2 et 3 une moyenne sur dix mesures, simplement en positionnant correctement la virgule décimale au moment de l'affichage des résultats. Durant le temps d'établissement des dix mesures et de cumul des résultats correspondants, le voyant lumineux 7 clignote par exemple, et après l'achèvement de cette série de mesures,le même voyant 7 s'éclaire en permanence pour signaler la fin de la séquence. A ce moment, l'opérateur lit les composantes recherchées sur les affichages numériques 2 et 3.Ces résultats peuvent aussi être, eventuellement,imprimés ou automatiquement enregistrés.It is then possible to obtain and display in 2 and 3 an average over ten measurements, simply by correctly positioning the decimal point when the results are displayed. During the time taken to establish the ten measurements and to accumulate the corresponding results, the indicator light 7 flashes for example, and after the completion of this series of measurements, the same indicator light 7 lights up permanently to signal the end of the sequence. At this time, the operator reads the components sought on the digital displays 2 and 3. These results can also be, optionally, printed or automatically recorded.
Si, pour donner une explication claire du fonctionnement, on a décrit ci-dessus séparément la détermination de la composante résistive r et la détermination de la composante inductive Lw, X en réalité ces deux déterminations se font simultanément. Le séquenceur 18 commande alternativement des mesures servant à la détermination de la première composante et de la seconde composante, jusqu'à un total de dix mesures de chaque type, et il aiguille alternativement les valeurs numériques obtenues vers deux compteurs séparés 29, reliés respectivement aux deux affichages 2 et 3 a
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cet appareil qui a été décrite ci-dessus,à titre d'exemple; ;elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes comportant des moyens équivalents et mettant en oeuvre le même procédé. If, to give a clear explanation of the operation, the determination of the resistive component r and the determination of the inductive component Lw, X have been described separately separately in reality these two determinations are made simultaneously. The sequencer 18 alternately controls measurements used to determine the first component and the second component, up to a total of ten measurements of each type, and it alternately switches the digital values obtained to two separate counters 29, connected respectively to the two displays 2 and 3 a
As is obvious, and as it follows from the foregoing, the invention is not limited to the only embodiment of this device which has been described above, by way of example; on the contrary, it embraces all the variants comprising equivalent means and implementing the same process.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8027985A FR2498762A1 (en) | 1980-12-31 | 1980-12-31 | Equivalent impedance measurement system for AC electricity network - applies dummy load over waveform periods to obtain sum of inductive and resistive impedances and resistance only |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8027985A FR2498762A1 (en) | 1980-12-31 | 1980-12-31 | Equivalent impedance measurement system for AC electricity network - applies dummy load over waveform periods to obtain sum of inductive and resistive impedances and resistance only |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2498762A1 true FR2498762A1 (en) | 1982-07-30 |
| FR2498762B1 FR2498762B1 (en) | 1983-03-18 |
Family
ID=9249758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8027985A Granted FR2498762A1 (en) | 1980-12-31 | 1980-12-31 | Equivalent impedance measurement system for AC electricity network - applies dummy load over waveform periods to obtain sum of inductive and resistive impedances and resistance only |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2498762A1 (en) |
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| US7164275B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-01-16 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | AC power line impedance monitoring method and system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2498762B1 (en) | 1983-03-18 |
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