FR2523312A1 - Dispositif interferometrique de mesure de courant electrique a fibre optique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF INTERFEROMETRIQUE A FIBRE OPTIQUE 1 DESTINE A LA MESURE DU COURANT VEHICULE PAR UNE LIGNE HAUTE TENSION 2 DU TYPE COMPRENANT UN ENROULEMENT 8 PARCOURU PAR UN COURANT DE CONTRE-REACTION. LE DISPOSITIF COMPREND AU MOINS UNE EMBASE AU POTENTIEL DE LA TERRE COMPRENANT DANS UNE VARIANTE PREFEREE LE COEUR 4 DE L'INTERFEROMETRE ET L'ENROULEMENT DE CONTRE-REACTION 8, UN SUPPORT ISOLANT ET UNE TETE DE MESURE ENFILEE SUR UN CONDUCTEUR PARCOURU PAR LE COURANT A MESURER. DANS UNE VARIANTE PREFEREE, LE CABLAGE DE LA FIBRE OPTIQUE 1 EST M FOIS LA REPETITION DU TRAJET: EMBASE-TETE DE MESURE, UNE SPIRE AUTOUR DU CONDUCTEUR 2, TETE DE MESURE-EMBASE ET N SPIRES AUTOUR DE L'ENROULEMENT DE REFERENCE 8.

Description

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DISPOSITIF INTERFEROMETRIQUE DE MESURE DE

COURANT ELECTRIQUE A FIBRE OPTIQUE.

La présente invention se rapporte au domaine de la mesure des courants électriques et plus particulièrement des courants de très fortes

intensités véhiculés par des lignes hautes tensions.

La mesure de courants ayant de fortes intensités et susceptible de varier dans de grande proportions est difficile avec les dispositifs de mesure habituels, dans certains environnements, particulièrement dans les centrales

électriques ou les usines d'électrochimie En effet, dans de tels environ-

nements, les fortes tensions, les températures élevées, l'atmosphère éven-

tuellement corrosive, la pollution électromagnétique ou tout simplement l'accessibilité difficile rendent les mesures difficiles et peu fiables lorsqu' elles sont effectuées par des moyens classiques du type shunt ou jauge à effet Hall par exemple Ainsi, pour mesurer des courants de l'ordre d'une centaine de milliers dampères, les dispositifs de mesure de courant type shunt ne permettent d'obtenir qu'une précision de l'ordre de 10 % de la valeur mesurée De plus, de tels dispositifs entraînent des pertes d'énergie dans le

dispositif de mesure.

Pour améliorer ces dispositifs, il a été proposé de mettre à profit l'effet magnétooptique qui se manifeste par exemple dans les dispositifs du type interféromètre Comme il est connu, lorsqu'une onde lumineuse se propage parallèlement aux lignes de force d'un champ magnétique, celui-ci

induit sur l'onde un effet non réciproque appelé effet Faraday.

Le brevet français FR-B-2 461 956 concerne un dispositif interfero-

métrique de mesure de courant électrique à fibre optique de ce type.

Le dispositif décrit dans ce brevet comporte une fibre optique enroulée autour du conducteur dans lequel circule le courant à mesurer, une source laser, des moyens de séparation du rayonnement émis par la source vers les deux extrémités de la fibre enroulée et de recombinaison du rayonnement émergeant de ces deux extrémités, un circuit conducteur parcouru par un courant de référenrce règlable, un dispositif de détection fournissant un signal caractéristique des interférences entre les deux ondes émergeant de la fibre, le courant de référence étant ajusté pour que le

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déphasage entre les deux ondes contrarotatives dans la fibre soit nul, ce courant étant alors proportionnel au courant à mesurer circulant dans le

conducteur principal.

Cependant lorsqu'on mesure des courants transportés par des lignes de distribution hautes ou très hautes tensions, ces tensions atteignant couram- ment 220 KV ou même 400 KV, les distances d'isolement dans l'air sont

respectivement 2,5 m et 4,5 m Il n'est donc pas possible d'entourer simple-

ment le conducteur véhiculant le courant par une ou plusieurs spires de la fibre optique de l'interféromètre et disposer à proximité les circuits

électroniques fournissant le courant de référence règlable.

D'autres difficultés apparaissent également De façon plus précise, le dispositif sus-mentionné fonctionne en réducteur de courant Les circuits électroniques ajustent le courant dans l'enroulementede contre-réaction de façon à annuler l'effet du courant parcourant la boucle principale sur la phase de la lumière guidée par la fibre Les deux courants sont alors en proportion du nombre de tours des enroulements seulement si le coefficient d'interaction magnétooptique est le même pour les deux enroulements, l'un de ceux-ci étant réduit à sa plus simple expression puisqu'il s'agit du cable

de transport d'énergie.

Lorsque ces deux enroulements ne sont pas superposés, c'est le cas le plus général, l'application du théorème d'Ampère, qui garantit cette égalité, n'est possible que si l'état de polarisation de la lumière véhiculée est

uniforme le long du parcours fermé de la fibre de l'interféromètre.

Aucune fibre ne conserve parfaitement l'état de polarisation circulaire nécessaire à ce fontionnement Lorsque, comme c'est le cas pour l'utilisation en très haute tension, on est conduit à éloigner considérablement la boucle de contre-réaction du conducteur de courant principale pour éviter un

amorçage, la stabilité du facteur d'échelle peut en être affectée considéra-

blement et la mesure faussée.

L'invention se fixe pour but de pallier les difficultés rencontrées avec

les dispositifs de l'art connu.

L'invention à donc pour objet un dispositif de mesure du courant circulant dans une ligne de distribution d'énergie électrique portée à un potentiel élevé par rapport au potentiel de la terre, dispositif du type

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mettant en oeuvre un organe de mesure interferométrique comprenant une fibre optique dans laquelle circulant deux ondes en sens inverses, le courant à mesurer induisant un premier déphasage entre les deux ondes émergeant

aux extrémités de la fibre optiques par effet Faraday, des circuits opto-

électroniques délivrant un signal électrique de commande proportionnel à ce déphasage et un générateur de courant de référence alimentant un circuit conducteur de référence induisant par effet Faraday un second déphasage entre les deux ondes émergeant aux extrémités de la fibre optique en sens contraire du premier déphasage et, d'amplitude telle que le déphasage résultant soit nul, la valeur du courant de référence étant directement proportionnelle au courant à mesurer; dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une tête de mesure en matériau isolant enfilée sur un conducteur traversé par ledit courant à mesurer, un support en matériau isolant de longueur déterminée supportant ladite tête de mesure et percé d'un canal de liaison, l'une des extrémités de ce canal débouchant dans la tête de mesure et une embase portée au potentiel de la terre comprenant ledit circuit de référence et communiquant avec la seconde extrémité du canal perçé dans le support; et en ce que ladite fibre optique est disposée de manière à effectuer au moins une boucle fermée décrivant un trajet débutant dans l'embase, traversant le canal du support dans un premier sens, formant une spire autour dudit conducteur à l'intérieur de la tête de mesure, retraversant le canal en sens inverse et retournant dans l'embase pour former au moins

une spire autour dudit circuit conducteur de référence.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparai-

tront au moyen de la description qui suit par référence aux figures qui

l'accompagne et parmi celles-ci: les figures 1 à 3 sont relatives à un dispositif interférométrique de

mesure de courant de l'art connu.

la figure 4 est un exemple de réalisation concrète d'un dispositif

selon l'invention.

les figures 5 à 8 sont des figures de détails d'éléments particulières

mis en oeuvre dans le dispositif de la figure 4.

Le dispositif de l'invention mettant en oeuvre un organe de mesure de courant comprenant un interféromètre à fibre optique, il est utile d'en

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rappeler le fonctionnement.

Le courant circulant dans un conducteur induit un champ magnétique autour de ce conducteur Si une onde lumineuse se propage dans un milieu

entourant ce conducteur, le champ magnétique induit, par effet magnéto-

optique, des variations dans les conditions de propagation de l'onde lumineu- se Lorsque le champ magnétique et la direction de propagation de l'onde lumineuse sont parallèles, l'effet magnétooptique induit sur l'onde lumineuse

est un effet non réciproque ou effet Faraday, dépendant du sens de propaga-

tion de l'onde par rapport au sens du champ magnétique.

Pour mettre en évidence par cet effet non réciproque une quantité mesurable qui soit directement liée au courant circulant dans le conducteur, et qui par conséquent n'intègre pas d'autres effets et en particulier les effets réciproques produisant eux aussi des variations dans les conditions de

propagation, (variation de température ou variation de pression par exem-

p Ie), l'organe de mesure utilise deux ondes contrarotatives dans le même milieu de propagation entourant le conducteur; ces deux ondes subissent de la même manière les effets réciproques induisant dans le milieu des variations dans les conditions de propagation variant dans le même sens, et

subissent par effet Faraday non réciproque des variations en sens contraires.

Ces variations en sens contraires sont susceptibles d'être détectées par une

méthode interférométrique.

Pour cela, l'organe de mesure de courant comporte une fibre optique enroulée autour du conducteur dans lequel circule le courant I à mesurer, cette fibre optique comportant une ou plusieurs spires, les deux extrémités de cette fibre optique enroulée recevant chacune une onde optique issue par exemple d'un laser; ces deux ondes circulent en sens contraires dans la fibre Le courant circulant dans le conducteur induit un champ magnétique dans le même sens que le sens de propagation de l'une des ondes et en sens contraire de l'autre Les deux ondes émergeant de la fibre présentent un déphasage A 4, qui dépend de la constante de Verdet caractéristique de l'effet Faraday du milieu de propagation, de l'intensité I du courant circulant dans le conducteur, (éventuellement du nombre q de conducteurs lorsque la fibre optique entoure plusieurs branches de conducteur dans lequel circule le même courant 1), et du nombre m de tours de la fibre optique entourant le

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conducteur. Pour mettre en évidence le déphasage entre les deux ondes, l'organe de mesure met en oeuvre une structure d'interféromètre, les deux ondes contrarotatives émergeant des extrémités de la fibre étant recombinées et

l le signal correspondant étant détecté par un photodétecteur.

Compte tenu des différentes constantes intervenant dans le dispositif, et des variations dans le temps susceptibles de se produire, il est très difficile de connaître le facteur d'échelle d'un tel dispositif de mesure, c'est à dire la relation liant l'intensité I du courant circulant dans le conducteur et l'intensité lumineuse L détectée sur le photodétecteur En conséquence, dans les modes de réalisation préférés l'organe de mesure met en oeuvre une méthode de zéro pour effectuer cette mesure Pour cela la fibre optique, et donc l'onde optique, subissent les effets d'un champ magnétique de référence produit par un courant i très inférieur au courant à mesurer parcourant un

conducteur passant un grand nombre de fois par la boucle de fibre optique.

Le courant i est règlable et ajusté à tout moment pour compenser le déphasage M' induit par le courant I en créant un déphasage AI' induit par

le courant i.

De nombreuses variantes de réalisation de l'organe de mesure peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'invention et parmi celles-ci, pour fixer les idées, la variante de réalisation représentée sur la figure l va être décrite, variante correspondant à celle décrite en relation avec la figure 5

du brevet français FR-B-2 461 956 précité.

Une fibre l forme une ou plusieurs spires autour d'un conducteur 2, suivant la gamme de courant à mesurer Un faisceau lumineux issu d'un laser

3 est couplé simultanément aux deux extrémités de la fibre I par l'intermé-

diaire d'un circuit optique de séparation et de couplage 4 Les deux ondes lumineuses circulent dans la fibre en sens contraires, émergent par les deux extrémités 5 et 6 pour se recombiner dans le circuit optique de séparation et de couplage Le rayonnement résultant du mélange des ondes émergentes est détecté par un photodétecteur 7 Lorsque le conducteur 2 est parcouru par un courant 1, il induit un champ magnétique H suivant des lignes fermées autour de ce conducteur L'onde lumineuse se propageant dans la fibre subit, sur ses composantes de polarisation circulaire, un déphasage induit par effet Faraday par le champ magnétique On sait qu'une fibre optique se comporte comme un empilement de lames biréfringentes quelconques induisant sur l'onde lumineuse qui se propage des variations de polarisation Ces effets sont réciproques et agissent sur les deux ondes contrarotatives de la même manière; par contre l'effet de polarisation circulaire pour introduire une avance ou un retard sur chacune des composantes, agit dans des sens différentes sur les deux ondes contrarotatives et introduit donc entre elles un déphasage global At En effet pour chaque onde l'établissement du

champ magnétique parallèle à la direction de propagation avance la vibra-

tion circulaire dans le même sens que le courant magnétisant et retarde d'une quantité égale la vibration circulaire en sens contraire Même si l'état de polarisation de l'onde lumineuse varie au cours de la propagation le long de la fibre, les effets d'avance et de retard se cumulent le long de cette fibre et les deux ondes émergentes présentent un déphasage susceptible d'être détecté par interférométrie représentant directement les effets induits par le courant I circulant dans le conducteur, les autres effets étant subis de manière identique par les deux ondes et n'introduisant donc pas

entre elles de déphasage.

L'organe de mesure représenté fournit sur le détecteur une intensité lumineuse W qui varie en fonction du déphasage A' entre les deux ondes contrarotatives suivant la courbe représentée sur la figure 2, le déphasage Et A étant fonction du courant I circulant dans le conducteur Mais, du fait des variations subies par les ondes dans la fibre en fonction du temps, le facteur d'échelle de cette courbe n'est pas fixe dans le temps, c'est à dire que l'intensité lumineuse W 1 détectée pour un déphasage induit At 1 fixé, dû à un courant donné 1 peut varier en fonction du temps Ce dispositif de

mesure ne permet donc pas de fournir une mesure absolue du courant 1.

L'organe de mesure représenté sur la figure I met en oeuvre une méthode de zéro permettant à chaque instant de disposer d'une valeur de référence i ajustée pour produire un déphasage entre les deux ondes contrarotatives par effet Faraday compensant exactement le déphasage induit par le courant I à mesurer, ce courant i étant alors directement proportionnel au courant I à mesurer L'organe de mesure comporte pour ce faire un conducteur 8 comportant p spires entourant une (ou plusieurs) spire

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de la fibre optique enroulée 1 Ce conducteur 8 est parcouru par un courant variable i délivré par un générateur de courant 9 Le signal issu du photodétecteur 7 correspondant aux interférences entre les deux ondes contrarotatives émergeant de la fibre, est transmis à un dispositif de traitement 10 qui fournit au générateur de courant 9 un signal de commande tel qu'à chaque instant le déphasage entre les deux ondes contrarotatives

soit nul.

Si K est la constante de Verdet du matériau formant la fibre, m étant le nombre de spires enroulées autour du conducteur 2, q étant le nombre de branches du conducteur entouré par cette fibre enroulée 1, le déphasage induit par le courant I circulant dans le conducteur 2 est: M = K m q ( 1) Si p est le nombre de spires du conducteur 8 entourant N spires de la fibre optique 1, le déphasage te 2 induit par le courant i circulant dans le conducteur 8 est: At 2 = Kpni ( 2) Le circuit de traitement 10 applique au générateur de courant un signal de commande tel qu'à chaque instant AI = d 2 le déphasage entre les deux ondes contrarotatives étant ainsi maintenu égal à zéro à tout moment La valeur du courant I se déduit alors de la valeur du courant i par la relation I = Pn i m q Pour obtenir un organe de mesure ayant une résolution importante,

plusieurs méthodes sont envisageables La première (non représentée) con-

siste à moduler le courant circulant dans le conducteur de référence 8 et à effectuer ensuite une détection hétérodyne à la fréquence de modulation de

ce courant, le signal issu de cette détection hétérodyne permettant d'as-

servir la composante continue du courant circulant dans le conducteur 8.

Une deuxième méthode consiste à moduler, directement la phase de l'onde circulant dans la fibre optique 1 Pour ce faire, on utilise également le circuit opfique intégré 4 qui va maintenant être décrit de façon plus détaillée. Le circuit optique intégré 4 est alimenté par une source laser à semiconducteur 3 directement couplée par la tranche à la plaquette de circuit intégré Un coupleur à 3 d B, 40, permet de séparer le faisceau lumineux issu de la source laser 3 entre deux branches de guide optique

intégré, ces deux branches étant respectivement couplées aux deux extrémi-

tés 5 et 6 de la fibre optique enroulée 1 Le dispositif comporte en outre pour la détection des ondes émergeant après circulation en sens contraires un détecteur 7 détectant le rayonnement résultant de la superposition des deux ondes par le coupleur 40 Le signal de sortie de ce détecteur est appliqué à un circuit de traitement de signal 10 fournissant au générateur de courant 9 un signal de commande permettant de faire varier le courant i

circulant dans le conducteur 8 entourant la fibre optique.

Pour moduler la phase de l'onde guidée, la structure optique intégrée est particulièrement adaptée car il est possible de réaliser de manière simple un modulateur de phase placé dans le circuit optique intégré sur l'un des deux guides d'onde disposés à la sortie du coupleur 3 d B Ce modulateur

de phase 41 a été représenté schématiquement sur la figure 1.

Le déphasage entre les deux ondes émergeant des deux extrémités de la fibre est modulé au rythme d'une pulsation de fréquence F au moyen d'un générateur de signal de modulation Le circuit de traitement 10 comprend donc dans un tel cas un détecteur hétérodyne recevant un signal de référence à la fréquence F et fournissant au générateur de courant 9 un

signal de commande.

De manière à rendre cette modulation réciproque, il est possible d'utiliser le même modulateur de phase électrooptique intégré commandé par un signal de modulation de période égale à deux fois le temps de parcours de la fibre par l'onde optique En effet, lorsque la différence de phase entre les deux ondes contrarotatives due à l'effet Faraday est nulle, et que seule existe une différence de phase due à la modulation, le signal détecté comporte une composante à la fréquence double de la fréquence de modulation La détection de cette composante à fréquence double qui existe seule lorsque AM = O permet donc de déterminer sans ambiguité la valeur du courant i de référence pour laquelle l'effet Faraday induit par le courant I est exactement compensé Dans un dispositif à éléments discrets, il est également possible de moduler la phase de l'onde se propageant dans la boucle de fibre de manière réciproque Pour cela un modulateur de phase, qui peut être réalisé en enroulant quelques spires de fibre autour d'une

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céramique piézoélectrique, dont la période de modulation est égale à deux fois le temps de parcours dans la boucle de fibre permet d'obtenir par détection de la composante à fréquence double le courant i annulant l'effet Faraday. Un exemple d'un tel modulateur de phase est illustré schématiquement par la figure 3 Ce modulateur est constitué par un cylindre creux en matériau piézo-électrique excité par deux électrodes E 1 et E 2, déposées respectivement sur les faces externe et interne du cylindre et recevant le signal de commande Vc à la fréquence double On a enroulé en spires serrées l'une des extrémités de la fibre constituant l'anneau de l'interféromètre Les déformations du matériau piézoélectrique induites par le signal périodique Vc sont transmise à la fibre optique et ont pour conséquence de moduler

périodiquement la phase des ondes circulant en sens inverses dans la fibre.

L'invention va utiliser comme organe de base pour la mesure de courant, un organe interférométrique à fibre optique du type qui vient d'être décrit ou d'un type analogue En particulier, le circuit optique intégré 4 peut être d'un autre type ou être remplacé par des éléments discrets plus classiques analogues à ceux décrit en relation avec la figure 3 du brevet

français précité.

Cependant, comme il a été rappelé, lorsqu'il s'agit de mesurer des courants véhiculés par des lignes hautes ou très hautes tensions, la structure

d'un dispositif de mesure ne peut être dérivée simplement de la configura-

tion schématique qui vient d'être redécrite L'invention se fixe pour but une

structure de dispositif adaptée à ce type d'applications.

Pour fixer les idées, sans que cela soit limitatif, on se placera dans ce qui suit dans le cadre de l'application de la mesure, en poste fixe, du courant véhiculé par les lignes hautes tensions: 220 KV ou 400 KV Le dispositif de mesure est alors destiné à remplacer les transformateurs réducteurs de

courants classiquement utilisés pour ce type d'application.

Le dispositif selon l'invention comprend de façon préférentielle quatre parties comme représenté sur la figure 4: la tête de mesure 12 contenant un mandrin sur lequel la fibre optique

est enroulée de la manière qui sera décrite plus en détail dans ce qui suit.

Cette tête comporte un passage axial suffisant pour qu'elle puisse être

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enfilée sur le cable 2 dans lequel circule le courant à mesurer Le cable 2 est entouré d'au moins une spire de fibre optique conformément à la disposition de la figure 1 Cette partie du dispositif de mesure est au même potentiel que la ligne 2, c'est à dire à un potentiel élevé par rapport à la terre. le support 13: c'est une partie de forme générale cylindrique ou tronc-conique qui supporte la tête du capteur et protège les fibres de connexion. On peut réaliser cet élément à partir d'un isolateur percé dans sa longueur ou d'une céramique d'extrémité, creuse par construction Selon les réalisations, cet isolateur supporte seulement la tête 12, ou bien supporte, par l'intermédiaire de la tête, une partie de la charge de la ligne de courant 2 Il est donc dimensionné en conséquence, Dans le cadre de lignes hautes tensions 220 KV ou 400 KV, les distances d'isolement dans l'air sont respectivement 2,5 m et 4,Sm La longueur du support 13 doit être supérieure à ces valeurs Pour 400 KV, on choisit typiquement cette longueur égale à Sm De façon plus générale la longueur du support isolant doit être plus grande que la distance de

contournement de lisolateur qui dépend de sa géométrie.

la base 14 du dispositif: elle est reliée au potentiel de la terre et est

destinée à supporter le support 13 et à abriter lenroulement de contre-

réaction 8 Sa forme peut être quelconque ainsi que le matériau qui la constitue De façon préférentielle, elle est constituée en métal magnétique, par exemple du mu-métal qui permet un meilleur découplage vis à vis des

champs magnétiques extérieurs susceptibles de créer des phénomènes para-

sites. une baie d'électronique et d'optique 15: reliée par un cable souple comportant à la fois des fibres optiques et des conducteurs, elle peut abriter le coeur optique de rinterféromètre et l'électronique de traitement et

d'exploitation des signaux électriques.

Dans une variante préférée le coeur optique de linterféromètre est également situé dans la base du capteur, ce qui permet la jonction par un

cable 150 comportant seulement des conducteurs électriques.

Enfin, dans une variante non représentée, la baie électronique 15 peut

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il

également être confondue avec la base 14 du capteur.

Dans une variante de réalisation pratique de la tête de mesure 12, représentée en coupe partielle sur la figure 5, celle-ci peut être constituée originellement par deux demi-coques, 120 et 121, respectivement femelle et mâle La partie mâle comporte un mandrin central 122 ou un élément analogue sur lequel est enroulée au moins une spire de la fibre optique I (non

représentée sur la figure 5).

La partie femelle comporte un orifice 123 destiné a être enfilé sur l'extrémité du support 13 Les deux demi-coques 121 et 122 sont percées 1 o chacune par un canal axial débouchant respectivement aux extrémités 124 et 125 de manière à ce que la tête de capteur puisse être enfilée sur le cable

2 (figure 4).

Les deux demi-coques sont ensuite assemblées et peuvent être rem-

plies par un orifice 116 d'un matériau isolant, par exemple de la résine époxy fixant le tout Le matériau composant les demi-coques est également un matériau isolant, par exemple de la céramique de même nature que celle

composant le support isolant 13.

Le diamètre d'enroulement de la fibre, c'est à dire celui du mandrin 122, est choisi de façon à ne pas causer une atténuation trop forte au passage de la lumière et pour ne pas perturber exagérément l'état de

polarisation (circulaire) de la lumière véhiculée.

La tête de mesure 12 présente des surfaces convexes à grands rayons de courbures pour éviter des gradients de champ électrique susceptibles de créer des amorçages (effet corona) A titre d'exemple, elle peut se présenter sous la forme d'un cylindre prolongé à ses extrémités par deux demi-sphères, comme représenté sur les figures 4 et 5, ou sous la forme d'un tore d'axe

confondu avec le cable 2.

Alternativement, comme représenté sur la figure 6, la tête de mesure 12 peut comporter d'origine une barre 20 solidaire de celle-ci et destinée à être insérée en série dans la ligne véhiculant le courant à mesurer Pour ce faire, des moyens de connexions, représentés sur la figure 6 par des orifices et 201 percés dans la barre, sont prévus Dans cet exemple de

réalisation la barre peut être fixée par boulonnage.

Le support isolant 13 est représenté en coupe sur la figure 7 Il

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comprend un canal par exemple de section circulaire 130 dans lequel la fibre I effectue au moins un aller et retour de manière à former au moins une spire autour du cable 2 Le support se prolonge par une collerette 13 l,1

destinée à s'emboiter dans l'orifice 123 de la tête de mesure (figure 5).

Pour améliorer la tenue diélectrique et la résistance à l'environ-

nement, l'extérieur de l'isolateur 13 peut présenter une succession de jupes 132 destinées à accroitre la longueur de la ligne de fuite munies de "gouttes d'eau" 133 aux extrémités Pour la même raison, l'intérieur peut être rempli

d'huile ou de gaz sous pression par exemple de l'hexafluorure de soufre (SF 6).

Dans ce cas la longueur de l'isolateur 12 peut être réduite Pour:e gaz la proportion de réduction est de l'ordre d'un facteur dix Cependant, bien que séduisante, cette solution nécessite la mise en oeuvre de dispositions aptes à

garantir une parfaite étanchéité, y compris au niveau de la tête de mesure.

Tous les orifices doivent être scellés, ce qui rend plus complexe et onéreux

la construction du dispositif de l'invention.

Dans une autre variante (non représentée) les fibres optiques peuvent

être maintenues dans un tube en matériau isolant.

Enfin, l'ensemble peut être moulé de façon analogue à ce qui a été décrit pour la tête de mesure dans de la résine époxy remplissant l'intérieur

du canal axial 120 et scellant les fibres optiques. Bien qu'une seule spire de la fibre optique entourant le cable 2 soit

suffisante pour qui l'effet Faraday se manifeste, comme il a été rappelé, il est nécessaire que l'état de polarisation se conserve parfaitement tout au long de la fibre optique 1 Or aucune fibre optique conserve intact cet état de polarisation, notamment dans le cadre d'applications de la présente invention pour lesquelles la distance séparant le conducteur principal, c'est à dire la ligne 2, de l'enroulement de référence 8 est particulièrement importante, au minimum la longueur de la fibre optique est égale à deux fois

la longueur du support isolant 13.

Dans ce cas les formules ( 1) et ( 2) précédemment rapelées deviennent respectivement: t M 1 = K m q I ( 1 bis) M 2 = K'pni ( 2 bis) avec K K'

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Aussi dans une variante de réalisation préférée et selon un autre aspect avantageux de l'invention, des dispositions particulières sont prises

pour contre-carrer cet effet parasite.

Selon cet aspect de l'invention, la dérive de polarisation est réduite en effectuant une moyenne spatiale sur l'évolution de la polarisation. Pour ce faire, de façon préférentielle, la fibre 1 de l'interféromètre est disposé selon le schéma de cablage suivant:

a) départ du coeur de l'interféromètre.

b) montée vers la tête de mesure 12 par le canal 130 de l'isolateur 13 c) passage autour du cable 2, ce qui correspond à une spire de fibre optique.

d) descente vers la base 14.

e) bobinage de N spires sur la bobine de contre-réaction.

f) répétition des étapes b), c), d), e) m fois.

g) retour vers le coeur de l'interféromètre.

Dans ce qui précède, le départ du coeur de l'interféromètre est l'extrémité 5 du circuit intégré optique 4, si on se reporte à la configuration représentée sur la figure 1, et le retour s'effectue sur l'extrémité 6 De façon préférentielle, comme il a été précédemment indiqué le coeur de

l'interféromètre est situé dans la base 14 du dispositif.

La figure 8 illustre un exemple simplifié d'un tel cablage dans lequel m = 3 et N = 2 Si la bobine de contre-réaction 8 comporte p tours de fil électrique, le

facteur de réduction du capteur est j I = n p (indépendant de m).

La sensibilité du zéro du capteur obéit à la relation: A I = m 10-5 A Outre l'application à la mesure du courant au sens strict du terme, le dispositif de l'invention peut également trouver application à la protection contre les surcharges Dans ce cas, à l'aide de circuits électroniques simples à la portée de l'homme de métier, un signal est délivré lorsque l'intensité dépasse en amplitude une valeur prédéterminée et sert à déclancher des

organes de sécurité.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précisemment décrits et représentés, elle s'applique toutes les fois que l'on désire mesurer

des courants véhiculés par des lignes hautes tensions, continues ou alterna-

tives.

T A B L E A U I

ligne H T. Tension 400 KV Courant 63 KA facteur de réduction 105 courant de contre-réaction 630 m A données géométriques n 6 m 100 p 1000 01 500 mm longueur du support 1 isolant 5 m longueur totale de la fibre optique L 500 m (env) sensibilité A?/ A I 10 rad A (env) composants optoélectroniques source de lumière diode laser As Ga monomode transverse détecteur diode P I N.

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Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Dispositif de mesure du courant ( 1) circulant dans une ligne ( 2) de distribution d'énergie électrique portée à un potentiel élevé par rapport au potentiel de la terre, dispositif du type mettant en oeuvre un organe de mesure interféromètrique comprenant une fibre optique ( 1) dans laquelle circulent deux ondes en sens inverses, le courant a mesurer ( 1) induisant un premier déphasage ( q 1) entre les deux ondes émergeant aux extrémités ( 5,6) de la fibre optique par effet Faraday, des circuits opto-électroniques ( 3,7,10,11) délivrant un signal électrique de commande proportionnel à ce déphasage et un générateur ( 9) de courant de référence (i) alimentant un circuit conducteur de référence ( 8) induisant par effet Faraday un second déphasage ( A, 2) entre les deux ondes émergeant aux extrémités ( 5,6) de la fibre optique en sens contraire du premier déphasage et, d'amplitude telle que le déphasage résultant soit nul, la valeur du courant de référence (i) étant directement proportionnelle au courant à mesurer ( 1); dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une tête de mesure ( 12) en matériau isolant enfilée sur un conducteur traversé par ledit courant (I) à mesurer, un support ( 13) en matériau isolant de longueur déterminée supportant ladite tête de mesure et percé d'un canal de liaison ( 130), l'une des extrémités de ce canal débouchant dans la tête de mesure et une embase ( 14) portée au potentiel de la terre comprenant ledit circuit de référence ( 8) et communiquant avec la seconde extrémité du canal ( 130) percé dans le support ( 13); et en ce que ladite fibre optique ( 1) est disposée de manière à effectuer au moins une boucle fermée décrivant un trajet débutant dans l'embase ( 14), traversant le canal dans un premier sens, formant une spire autour dudit conducteur ( 2) à l'intérieur de la tête de mesure ( 12), retraversant le canal ( 130) en sens inverse et retournant dans l'embase ( 14) pour former au moins une spire

autour dudit circuit conducteur de référence ( 8).

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de mesure comprend deux demi-coquilles ( 120,121) accollées en matériau isolant contenant un mandrin ( 122) enfilé sur ledit conducteur parcouru par le courant (I) à mesurer et sur lequel est enroulé au moins une spire de la

fibre optique ( 1).

3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 2, carac-

térisé en ce que la tête de mesure ( 12) a la forme d'un cylindre d'axe de symétrie parallèle au conducteur parcouru par le courant (I) à mesurer et

prolongé aux deux extrémités par deux demi-sphères.

4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 2, carac-

térisé en ce que la tête de mesure ( 12) a la forme d'un tore d'axe de

symétrie parallèle au conducteur parcouru par le courant ( 1) à mesurer.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, carac-

térisé en ce que le conducteur parcouru par le courant (I) à mesurer est

constitué par la ligne ( 2) de distribution d'énergie.

6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, carac-

térisé en ce que le conducteur parcouru par le courant ( 1) à mesurer est constitué par une barre ( 20) de matériau conducteur de l'électricité solidaire de la tête de mesure ( 12) et comportant des moyens de fixation ( 200,201)

permettant son insertion en série dans la ligne ( 2) de distribution d'énergie.

7 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support isolant ( 13) est constitué d'une perche de forme tronconique, parallèle à ladite longueur déterminée, et comporte un empilement de jupes ( 132) du même matériau isolant à profils extérieurs ( 133) arondi en "goutte d'eau", et

en ce que la longueur déterminée est supérieure à la distance de contour-

nement pour ledit potentiel.

8 Dispositif selon rl'une quelconque des revendications I à 7, carac-

térisé en ce que le canal ( 130) dudit support ( 13) et l'intérieur de la tête de mesure ( 12) sont rempli d'un matériau isolant choisi parmi les suivants: résine époxy, huile ou hexafluorure de soufre sous pression plus forte que la

pression atmosphérique.

9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7,ca-

ractérisé en ce que le matériau isolant et de la céramique.

10.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que la fibre optique(l)décrit m fois un trajet dé-

butant dans l'embase( 14),traversant le canal( 130)du support( 13),for-

mant une spire autour dudit conducteur( 2) à l'intérieur de la tête de mesure( 12),retraversant le canal( 130) en sens inverse et formant n spires autour du circuit de référence( 8); N et m étant des nombres

entiers différents de zéro.