FR2531229A1 - Systeme de mesure a fiabilite amelioree - Google Patents

Abstract

LES COURANTS ELECTRIQUES X, X, X PASSANT DANS LES TROIS LIGNES 91 A 93 SONT MESURES PAR TROIS TRANSFORMATEURS OPTIQUES D'INTENSITE 23 A 25 QUI TRANSMETTENT LES VALEURS MESUREES A UN CALCULATEUR 5, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN SYSTEME 2 DE SAISIE DE DONNEES. DEUX GENERATEURS 26-1, 26-2 DE SIGNAUX DE CONTROLE SONT RELIES PAR DES FIBRES OPTIQUES 17 A DES ENROULEMENTS DISPOSES EN SERIE AUTOUR DE CHAQUE LIGNE. LES SIGNAUX DE CONTROLE CREES, QUI SONT LA COMBINAISON LINEAIRE DE VALEURS FONCTIONNELLES DES GRANDEURS PHYSIQUES MESUREES, PERMETTENT AU SYSTEME DE DETECTER ET DE LOCALISER UNE DEFAILLANCE DES MOYENS DE MESURE. LE PRESENT SYSTEME EST ECONOMIQUE CAR IL PERMET D'EVITER LE TRIPLEMENT DES DETECTEURS ET D'AUTRES ELEMENTS CONSTITUANTS. APPLICATIONS : NOTAMMENT A LA MESURE DE GRANDEURS PHYSIQUES TELLES QUE, PAR EXEMPLE, UNE INTENSITE ELECTRIQUE, UN CHAMP MAGNETIQUE, UNE TENSION, UN CHAMP ELECTRIQUE, UNE TEMPERATURE ET UNE PRESSION.

Description

Système de mesure à fiabilité améliorée.

La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer

la fiabilité de fonctionnement d'un système de mesure et rendre ce sys-

tème de mesure capable de supporter des défaillances, et elle concerne plus particulièrement un procédé pour favoriser l'accroissement de la fiabilité d'un système de mesure de plusieurs grandeurs physiques et

pour garantir la faculté de ce système de mesure de supporter des dé-

faillances en y adjoignant le minimum irréductible d'éléments redon-

dants. De nombreux systèmes industriels nécessitent l'adjonction,

sous forme de sous-système, d'un système qui mesure les valeurs de di-

verses grandeurs physiques telles que la température et la pression et qui introduit les valeurs mesurées dans un calculateur Un schéma

illustrant le concept de ce système de mesure est illustré à la figu-

re 1.

Un système 3 de mesure est intercalé entre un processus 4 à

mesurer et un calculateur 5 Il se compose d'un ensemble l de détec-

teurs pour traduire la valeur de la grandeur physique mesurée, qui est de nature analogique, en une autre grandeur analogique 7 telle que la tension, et d'un système 2 de saisie de données (tel que, par exemple,

un convertisseur analogique-numérique) pour introduire la valeur mesu-

rée 8 dans le calculateur 5.

Lorsque le processus 4 qui est l'objet des mesures se trouve placé à une grande distance du calculateur 5, on-incorpore au système 2

de saisie des données, sous forme de sous-systeme, un système de trans-

mission qui transfère la sortie des détecteurs.

D'une manière générale, lorsqu'une défaillance se produit

dans le système 3 de mesure, le fonctionnement du système dans son en-

semble devient anormal Par conséquent, pour favoriser l'amélioration de la fiabilité du système industriel dans son ensemble, le système 3 de mesure, qui est un sous-système du système industriel, doit avoir un

fonctionnement hautement fiable.

Il est donc essentiel que le système 3 de mesure soit rendu

capable de supporter des défaillances par un moyen ou l'autre, c'est-i-

dire qu'il doit être à même de fonctionner correctement, du moins appa-

remment, même lorsqu'une défaillance se produit dans une partie du sys-

tème 3 de mesure.

Afin de rendre le système de mesure capable de supporter des défaillances, il faut généralement que le "procédé appelé à conférer

une redondance au système" fasse partie intégrante du "procédé de ré-

paration des défaillances" qui est à même de détecter la défaillance,

de l'identifier, de l'isoler et d'effectuer la reprise après défaillan-

ce en traitant l'émission d'un signal redondant par le procédé antérieur.

C'est le procédé à redondance modulaire triple qui a été re-

connu publiquement comme étant un procédé disponible pour rendre le système de mesure capable de supporter des défaillances Afin de rendre le système redondant, ce procédé comprend le triplement des détecteurs et d'autres éléments constituants nécessaires au traitement de chacune des grandeurs physiques mesurées Afin d'éviter les conséquences de la défaillance, ce procédé applique aux trois valeurs mesurées la logique de décision prise à la majorité Au cas ou "ri grandeurs physiques devraient être mesurées, ce procédé nécessiterait la préparation de " 3 r" détecteurs Ce procédé nécessite donc le triplement des éléments constituants du matériel En conséquence, ce procédé présente l'inconvénient d'un accroissement de volume et de poids du système de

mesure, et d'une augmentation proportionnelle du coût du matériel.

La présente invention a pour objet de fournir un système de mesure qui présente, grâce à une adjonction la plus restreinte possible à la composition du système et pour une augmentation insignifiante de coût, la fiabilité requise et qui résout en conséquence les difficultés

inhérentes au système classique de mesure.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un système de mesure qui garantit, par la simple adjonction d'au moins un

élément redondant, l'amélioration souhaitée de la fiabilité de la tota-

lité du système de mesure, y compris même les ensembles de détecteurs.

La présente invention a encore pour objet de fournir un pro-

cédé qui rend, par l'adjonction de plusieurs éléments redondants à un système de mesure, la totalité du système de mesure, y compris même

les ensembles de détecteurs, capable de supporter des défaillances.

Afin de réaliser les objets mentionnés ci-dessus, la présente invention fournit un procédé qui permet à un système deimesure, prévu

pour mesurer les valeurs de plusieurs grandeurs physiques et pour in-

troduire individuellement les valeurs mesurées dans un calculateur,

d'acquérir une meilleure fiabilité et qui rend ce système de mesure ca-

pable de supporter des défaillances, en lui adjoignant séparément au moins un générateur de signaux de contrôle capable de créer un signal de contrôle qui est la combinaison linéaire des valeurs fonctionnelles des grandeurs physiques mentionnées ci-dessus, et-en introduisant dans

le calculateur le signal -de contrôle en' parallèle avec chacuneo des va-

leurs mesurées mentionnées ci-dessus.

La présente invention sera bien comprise à la lecture de la

description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans

lesquels

la figure 1 est un schéma illustrant le concept d'un systè-

me de mesure auquel s'applique la présente invention; la figure 2 est un schéma illustrant le principe de mesure utilisé dans un transformateur optique d'intensité de type connu; la figure 3 est un schéma explicatif illustrant l'effet Faraday bien connu de l'homme de l'art; la figure 4 est un schéma illustrant la configuration de base du transformateur optique classique d'intensité; la figure 5 est un schéma illustrant le concept du système classique utilisé pour mesurer l'intensité électrique dans une ligne a courant fort; la figure 6 est un schéma fonctionnel du système représenté à la figure 5, insistant spécialement sur la circulation des données;

la figure 7 est un schéma illustrant le concept d'un géné-

rateur de signaux de contrôle, utilisé pour les besoins de la présente invention;

la figure 8 est un schéma fonctionnel représentant la con-

figuration de base d'un générateur de signaux de contrôle, approprié aux besoins de la présente invention;

la figure 9 est une vue en perspective illustrant une dis-

position que l'on obtient en remplaçant la configuration de la figure 8 par un système optique de mesure;

la figure 10 est un schéma fonctionnel d'un exemple de réa-

lisation de la présente invention;

la figure 11 est un schéma illustrant le principe de fonc-

tionnement permettant de localiser l'emplacement d'une défaillance dans l'exemple de réalisation de la présente invention; la figure 12 est un organigramme de fonctionnement utilisé pour la localisation d'une défaillance dans l'exemple de réalisation de la présente invention; la figure 13 est un organigramme d'un programme machine à

exécuter à la suite de l'opération indiquée à la figure 12, afin d'ob-

tenir les valeurs correctes, xl à X 3, de l'intensité électrique dans la ligne à courant fort;

la figure 14 est un schéma fonctionnel illustrant le deuxi-

ème exemple de réalisation de la présente invention;

la figure 15 est un schéma fonctionnel illustrant le troi-

sième exemple de réalisation de la présente invention;

la figure 16 est un schéma fonctionnel illustrant le qua-

trième exemple de réalisation de la présente invention; la figure 17 est un schéma illustrant une configuration de base du système classique de mesure multipoint de température, utilisant des détecteurs de température à thermistance; la figure 18 est un schéma illustrant une configuration de base d'un générateur de signaux de contrôle utilisant une thermistance et convenant à l'application de la présente invention;

la figure 19 est un schéma fonctionnel illustrant le cin-

quième exemple de réalisation de la présente invention; la figure 20 est un schéma illustrant une configuration de base d'un générateur de signaux de contrôle à adjoindre dans le but de rendre seulement le système de saisie de données capable de supporter des défaillances conformément à la présente invention; la figure 21 est un graphique illustrant l'effet obtenu par

la présente invention lorsqu'on améliore la fiabilité du fonctionne-

ment; et

la figure 22 est un schéma fonctionnel illustrant le sixiè-

me exemple de réalisation de la présente invention.

Les besoins en énergie électrique augmentent régulièrement avec la croissance des industries Ces besoins ont atteint actuellement un point tel que l'introduction de réseaux de transmission d'énergie électrique à très haute tension nominale comprise entre 500 000 et 1 000 000 de volts, sera approuvée de manière générale Pour mesurer le courant électrique qui passe dans les lignes à courant fort utilisées pour cette transmission d'énergie électrique à très haute tension, le transformateur électromagnétique d'intensité qui a été accepté par tout le monde jusqu'à présent, s'avère inutilisable en raison de l'isolement

insuffisant de l'appareil pour la tension élevée du courant en ques-

tion. Dans ces circonstances, il est urgent que le transformateur

optique d'intensité, utilisé pour mesurer le courant et qui est un dé-

tecteur comportant une fibre optique à faible perte et à isolement éle-

vé, puisse constituer un dispositif pratique approprié à la mesure men-

tionnée ci-dessus du couranta très haute tension.

La figure 2 est un schéma qui illustre le principe de mesure

utilisé dans le transformateur optique d'intensité.

Un courant électrique I passe dans une ligne 9 à courant fort

et un champ magnétique est créé autour de cette ligne à courant fort.

Un champ magnétique H distant d'un rayon R de la ligne 9 à courant fort, est représenté par la formule suivante H = I / 2 r R ( 1) En mesurant ce champ magnétique H, on peut donc calculer

l'intensité du courant I, conformément à la formule ( 1) ci-dessus.

Le transformateur optique d'intensité est prévu pour mesurer

le champ magnétique H en utilisant l'effet Faraday.

Par "effet Faraday" on entend le phénomène selon lequel, lorsqu'on introduit une substance transparente 12 telle que le verre

(appelé ci-après "polariseur rotatoire de Faraday") dans le champ ma-

gnétique 15 et lorsqu'on fait passer dans ce polariseur rotatoire de

Faraday une lumière 14 polarisée linéairement et se propageant paraliè-

lement à la direction du champ magnétique, le plan de polarisation de la lumière subit une rotation L'angle 8 de cette rotation est directement proportionnel à la longueur L du polariseur rotatoire 12 de Faraday et à l'intensité H du champ magnétique 15, comme l'indique la formule suivante ( 2) 2531229 i 0 =Ve H L, ( 2) Dans cette formule, la constante Ve de proportionnalité est appelée "constante de Verdet" et elle est déterminée par la matière particulière dont est constitué le polariseur rotatoire de Faraday A

la figure 3, la référence 10 désigne une source lumineuse, Il un pola-

riseur, 13 un détecteur et 16 la lumière de sortie. La figure 4 est un schéma qui illustre la configuration de

base d'un transformateur optique d'intensité de type connu.

Un faisceau venant d'une source lumineuse 20 de rayons laser est polarisé au moyen du polariseur et la lumière résultante polarisée

linéairement est injectée dans une fibre optique monomode 17 par l'in-

termédiaire d'une lentille 19 A La fibre optique monomode 17 est placée

autour de la ligne 9 à courant fort de manière à constituer un enroule-

ment de plusieurs dizaines de spires afin de former un polariseur rota-

toire de Faraday La lumière sortant de la fibre optique 17 traverse

une lentille 19 B et le détecteur 13 avant d'entrer dans un amplifica-

teur-convertisseur 21 Le système optique de mesure illustré à la figu-

re 3 est complété par le montage décrit ci-dessus.

Supposons que l'enroulement de la fibre optique 17 autour de la ligne 9 comporte N spires dans le montage représenté à la figure 4, la longueur L de la fibre optique ainsi enroulée autour de la ligne, ou longueur du polariseur rotatoire de Faraday, sera représentée par la formule ( 3) suivante

L = 2 R N ( 3)

Des formules ( 1) et ( 2) précédentes combinées à la formule ( 3), on déduit l'équation ( 4) suivante

V ( 4)

e

Puisqu'on peut détecter l'anglee de rotation du plan de pola-

risation à partir de l'intensité de la lumière passant dans le détec-

teur 13, on calcule le courant à partir de la formule ( 4) ci-dessus.

La figure 5 est un schéma illustrant le concept du système classique utilisé pour mesurer l'intensité électrique dans la ligne à

courant fort au moyen du transformateur optique d'intensité.

Dans le montage de la figure 5, les courants électriques pas-

sant dans les trois lignes 91 à 93 à courant fort sont mesurés respec-

tivement par trois transformateurs optiques d'intensité 23 à 25 et les

valeurs mesurées sont introduites dans le système 2 dà saisie de don-

nées.

Cette configuration du système de mesure d'intensité est re-

présentée à la figure 6 qui insiste spécialement sur la circulation des données Les intensités xl à x 3 sont détectées respectivement par des détecteurs 33 à 35 qui contiennent individuellement un transformateur optique d'intensité Les valeurs analogiques mesurées des intensités sont introduites dans le système 2 de saisie des données et elles sont converties respectivement en signaux numériques Yj, Y 2 et y 3 qui sont

introduits dans le calculateur 5.

Du fait que le courant de très haute tension ne peut pas être -mesuré de manière appropriée par un autre moyen que la lumière, la mise au point du système de mesure qui utilise les transformateurs optiques d'intensité comme on l'a décrit ci-dessus, est fortement souhaitée Un tel système de mesure n'a pas encore été transformé complètement en un

dispositif pratique du fait que les transformateurs optiques d'intensi-

té destinés à jouer le rôle de détecteurs présentent encore le défaut d'une fiabilité insuffisante de leur fonctionnement Il est donc urgent que les chercheurs dans ce domaine poursuivent leurs efforts en vue d'améliorer la fiabilité des transformateurs optiques d'intensité en

tant qu'éléments unitaires, et qu'ils s'efforcent en même temps de met-

tre au point un procédé favorisant lâ'toordination de tous les éléments

composants qui constituent un système de mesure et augmentant en consé-

quence la fiabilité du système de mesure dans son ensemble, c'est-à-

dire un procédé qui rend le système de mesure capable de supporter des défaillances, par la simple'adjonction d'un nombre minimum irréductible

d'éléments redondants.

On décrira maintenant un exemple de réalisation d'un système de mesure d'intensité suivant la présente invention, utilisant des

transformateurs optiques d'intensité comme l'illustre la figure 5.

La figure 7 est un schéma illustrant le concept d'un généra-

teur de signaux de contrôle qui constitue un élément essentiel de la

présente invention.

Un générateur 26 de signaux de contrôle est un élément fonc-

tionnel qui produit une combinaison linéaire des valeurs fonctionnelles f 1 (xl) à fn-(xn} de N grandeurs physiques mesurées, c'est-à-dire un

signal y (appelé ci-après "signal de contrôle") représenté par la for-

mule ( 5) suivante: y hlf 1 ( X 1) + * + hnfn (Xn)( 5) On suppose cependant que les formules fonctionnelles nl (i = 1, 2,

n) sont déjà connues.

Afin de rendre le système de mesure utilisé pour mesurer les courants x 1 à x 3 qui passent dans les trois lignes 91 à 93 à courant

fort comme l'illustre la figure 5, capable de supporter des défaillan-

ces, la présente invention crée un signal de contrôle représenté par la formule ( 5 ') suivante: y = h 1 x 1 + h 2 x 2 + h 3 x 3 ( 5 ') Cette formule concerne le cas particulier ou la fonction f de la formule ( 5) prend la forme suivante fi (x) = x Un générateur de signaux de contrôle qui crée le signal de contrôle y de la formule ( 5 ') peut être réalisé selon le principe du

transformateur optique d'intensité illustré aux figures 3 à 5 Un exem-

ple caractéristique d'un tel générateur de signaux de contrôle est

illustré à la figure 8.

Le générateur 26 de signaux de contrôle, représenté à la fi-

gure 8, a une configuration sensiblement identique à celle d'un trans-

formateur optique ordinaire d'intensité tel que le représente la figure 4 La seule différence réside dans le fait que la fibre-optique 17 est placée autour des trois lignes 91, 92 et 93 à courant fort de manière à constituer trois enroulements de NI, N et N spires respectivement, 1 ' 2 N 3 sie epcieet afin de déterminer trois transducteurs optiques 28-1 à 28- 3 qui sont

formés en série sur la fibre optique 17.

La figure 9 est un schéma qui reproduit une disposition ayant la configuration de la figure 8, tous les éléments étant disposés sous

la forme d'un système optique de mesure.

Les polariseurs rotatoires de Faraday 12-1, 12-2 et 12-3 sont placés dans les champs magnétiques H 1, H 2 et H 3 et une lumière polarisée linéairement vient d'une source lumineuse 10, se propage parallèlement à la direction des trois champs magnétiques mentionnés ci-dessus et traverse les polariseurs rotatoires de Faraday 12-1, 12-2 et 12-3 En conséquence, le plan de polarisation de la lumière subit des rotations 2531229 i d'angles respectifs 01, 92 et G 3 du fait des trois polariseurs rotatifs

de Faraday.

A la figure 8, l'effet Faraday fait subir au plan de polari-

sation de l'onde lumineuse, dans le transformateur optique 28-3 corres-

pondant à la ligne 93 à courant fort, une rotation dont l'angle est donné par la formule ( 6) suivante: 93 = Ve L 3 H 3 ( 6) dans laquelle, Ve représente la constante de Verdet, L la longueur de l'enroulement de la fibre optique autour de la ligne 93 à courant fort, et H 3 le champ magnétique créé par le courant 5 De même, dans les transducteurs optiques 28-2 et 28-1 correspondant respectivement aux lignes 92 et 91 à courant fort, l'effet Faraday provoque la rotation du plan de polarisation de l'onde lumineuse d'angles 8 représentés par les formules ( 7) et ( 8) suivantes: 82 Ve L 2 H 2 ( 7) e 1 = Ve Li Hi ( 8) Ainsi, l'angle total y de rotation du plan de polarisation est exprimé par la relation suivante

Y = 81 + 82 + @ 3

= Ve (L Hl+ L 2 H 2 + L 3 H 3) ( 9)

Or, les relations suivantes sont satisfaites en ce qui con-

cerne j = 1, 2, 3.

Lj = 27 r R Nj ( 10) Hj = Xj / 21 YR ( 11) On en déduit donc la formule suivante: y: Ve (Nlxl + N 2 x 2 + N 3 x 3) ( 12) En posant ensuite la formule ( 13) suivante: hj = Ve Nj (j = 1, 2,3) ( 13) on en déduit la formule suivante: y = h 1 x 1 + h 2 x 2 + h 3 x 3 ( 14) L'analyse faite ci-dessus démontre que le générateur 26 de

signaux de contrôle peut être matérialisé en particulier par la confi-

guration illustrée à la figure 8 En outre, comme on peut le noter d'après la formule ( 13) ci-dessus, on peut choisir librement la valeur du coefficient h en modifiant de manière appropriée les nombres Nj qui représentent le nombre de spires des enroulements de la fibre optique 17 autour des lignes 91 à 93 à courant fort La figure 10 est un schéma fonctionnel illustrant un exemple

de réalisation de la présente invention, utilisé dans un système clas-

sique de mesure.

A l'évidence, le présent exemple de réalisation est équiva-

lent au système de mesure d'intensité représenté à la figure 5, auquel on a ajouté deux générateurs 26 de signaux de contrôle ayant la

configuration représentée à la figure 8.

En supposant que les fibres optiques 17 correspondant aux

trois transformateurs optiques d'intensité 23 à 25, forment des enrou-

lements de 100 spires chacun autour des lignes respectives 91 à 93 à courant fort, on peut déduire de la formule ( 4) ci-dessus les formules ( 15), ( 16) et ( 17) suivantes: Yl = 100 Ve xl ( 15) Y 2 = 100 Ve x 2 ( 16) Y 3 = 100 Ve x 3 ( 17) On suppose en outre que les fibres optiques 17 correspondant

aux générateurs 26-1 et 26-2 de signaux de contrôle forment des enrou-

lements de 162 spires et de 100 spires autour des lignes 91 à 93 à courant fort, comme l'illustre la figure 10 On peut alors déduire de la formule ( 12) ci-dessus les formules suivantes: Y 4 = Ve( 100 Xl+ 162 x 2 + 162 x 3) ( 18) y 5 = Ve( 162 x 1 + 162 x 2 + 10 Ox 3) ( 19)

D'après les formules ( 15) à ( 19), on remarquera l'établisse-

ment des relations suivantes entre x 1 à x 3 et yl à y 5-

Y 1 O ( xl y 2 G 1 IO x 2 ( 20) Y 3 = G O O 1 x 3

Y 4 1,0 1,62 1,62

-y 5 -1,62 -1,62 -1,0 G 100 Ve( 21)

Le signe moins (-) qui précède y 5 dans la formule ( 20) ci-

dessus signifie que, lorsque y 5 est introduit dans le calculateurs 5,

ce dernier inverse le signe de y 5.

On peut récrire simplement la formule ( 20) ci-dessus en uti-

lisant des symboles matriciels et vectoriels comme suit: 253 l C 2 9 il ( 22) formule dans laquelle

=Y 1 Y 2, Y 3, Y 4, -Y

Ki H =G 1,0

I-1,62

1,62 1,62

-1,62 -1,0

T 4

x = lx 1, x 2, x 3 j l Dans le cas présent, le symbole T signifie que l'expression

indiquée est une matrice transposée.

Si une défaillance se produit dans les transformateurs opti-

ques d'intensité 23 à 25 ou dans les générateurs 26-1, 26-2 de signaux

de contrô 161 e, des erreurs e (j = 1, 2, 5) apparaissent dans les com-

posants du vecteur y En conséquence, l'entrée y qui est introduite en

fait dans le calculateur à ce moment, s'exprime par la formule suivan-

te: y = y + le 1, e 2,, e 5 S T = Hx + le 1, e 2, e 5 l En ce qui concerne la matrice V dans sera désignée ci-après sous le nom de

0,63245, 0,51167, 0,19544,

0 0,37175, 0,60150,

= v; 1, v 2, v 3, v 4, y 5) Cette matrice satisfait à la

VH = O

( 23) la formule ( 24), cette "matrice de contrôle de

0,19544, 0,51167

-0,60150, -0,371752

( 24) condition suivante: ( 25) matrice V parité".

2531229:

En outre, les vecteurs colonnes v dams la matrice de

I 5

contrôle de parité V se présentent comme indiqué à la figure 11 dans un plan à deux dimensions En particulier, les vecteurs colonnes v 1 à v 5

sont disposés radialement, séparés par des angles égaux et leurs lon-

gueurs sont toutes égales.

On décrira maintenant, en se reportant la figure 11, le principe de fonctionnement permettant de localiser l'emplacement d'une

défaillance dans l'exemple de réalisation de la présente-invention.

Le vecteur S à deux dimensions qui est indispensable pour la détection des défaillances est appelé "syndrome" et il est défini par la formule ( 26) suivante: S = y ( 26) En fait, on peut calculer cette valeur en se fondant sur la

matrice V mentionnée ci-dessus et sur le vecteur y mesuré qui a été in-

troduit dans le calculateur 5.

On doit bien noter en outre qu'on établit la formule suivante en substituant les formules ( 23) et ( 25) mentionnées ci-dessus, dans la

formule ( 26), et en réarrangeant les résultats.

S e 11 + e 2 v 2 + e 3 v 3 + e 4 v 4 + e 5 v 5 ( 27) Manifestement, elle ne dépend que des erreurs contenues dans les signaux de sortie des détecteurs et dans ceux des générateurs de

signaux de contrôle.

On suppose que deux ou plus de deux transformateurs optiques

d'intensité et générateurs de signaux de contrôle ne seront pas en dé-

rangement en même temps et que seul le k' éme signal J est erroné.

Dans cette hypothèse, puisque l'erreur ek du signal Yk est particulie-

rement importante et que les erreurs ej des autres signaux y j(j = k)

sont presque égales à zéro, on tire la formule suivante 28) de la for-

mule ( 27) ci-dessus: S = ekv k ( 28) Soit S = lek 1 la dimension de l'erreur du signal Yk; d'autre part, d'après la formule ( 28) ci-dessus, on doit noter que la longueur S du syndrome pendant que l'erreur se produit, peut s'exprimer par la formule ( 29) suivante, le syndrome se prolongeant dans la direction de Y.: Il i | = Il Vkil t | X ( 29)

2531229;

Lorsque le syndrome S sort du cercle de rayon ri (qui est une valeur de seuil fixée au préalable) prenant son origine au centre du plan bidimensionnel comme l'illustre la figure 11, il sert de signe de

détection de la défaillance Dans ce cas, on peut estimer que le trans-

formateur optique d'intensité ou le générateur de signaux de contrôle qui correspond au vecteur vkdonnant le prolongement le plus long du

syndrome S, est défaillant On peut effectuer de cette manière la dé-

tection de la défaillance et sa localisation (direction de vk).

Conformément au principe décrit avec référence à la figure

11, le calculateur 5 dans l'exemple de réalisation représenté à la fi-

gure 10 effectue le traitement nécessaire illustre par l'organigramme

*de la figure 12.

A la case 101 de l'organigramme d'analyse de la figure 12, les valeurs mesurées Y 1, y 2 et y 3, et les signaux de contrôle y 4 et y 5 sont introduits dans le calcultateur ( 5) par l'intermédiaire du système 2 de saisie de données (figure 10) et le vecteur y est calculé selon la formule ( 30) suivante: ry T ( 30) Y yl Y 2, Y 3 Y 4, -y 5 lT ( 30)

A la case 102, la syndrome S qui est un vecteur bidimension-

nel, est calculé à partir du vecteur y mentionne ci-dessus selon la formule ( 31) suivante: * Ot S = Vy ( 31) Dans cette formule, la matrice V représente la matrice de

contrôle de parité de la formule ( 24) mentionnée ci-dessus.

A la case 103, afin de détecter la présence d'une défaillan-

ce, s'il y a lieu, le nombre positif "r" fixé à l'avance est comparé

avec la longueur du syndrome S La présence d'une défaillance du systè-

me est signalée lorsque la comparaison fait apparaitre que la longueur du syndrome S est supérieure à la valeur préréglée "r" Concrètement,

le produit intérieur des vecteurs S, S, c'est-à-dire <S, S >, est cal-

culé à ce stade Le système est considéré comme fonctionnant normale-

ment lorsque le produit intérieur<S, S > mentionné ci-dessus est infé-

rieur a la valeur de r 2 Dans ce cas, afin d'afficher la normalité du fonctionnement, le traitement progresse à la case suivante 105 o il se termine en réglant K à la valeur zéro La présence d'une défaillance est signalée lorsque le produit intérieur S, S> est supérieur à la valeur de r 2 Dans ce cas, le traitement progresse à la case 104 pour

afficher la présence d'une défaillance.

A la case 106, le traitement effectue la localisation de la défaillance Enparticulier, la longueur du prolongement du syndrome S sur le vecteur colonne vj (j = 1, 2 5) dans la matrice V de contrôle de parité, est calculée selon la formule ( 32) suivante afin de détermi- ner le nombre particulier K qui donne la valeur maximum Evidemment, dans ce cas, si le nombre K ainsi déterminé est l'un quelconque des

nombres 1 à 3, ce fait signifie que le transformateur optique d'inten-

sité qui porte ce numéro particulier, est défaillant Si le nombre K s'avère être égal à l'un des nombres 4 ou 5, ce fait signifie que c'est le générateur de signaux de contrôle portant ce numéro particulier, qui est défaillant A ce propos, on doit noter que le schéma de la figure

11 illustre une défaillance qui concerne le détecteur no 2.

I<S, vj > (j = 1, 2, 5) ( 32) <:j, Yj > 1/2 On a décrit le principe du programme du calculateur qui

effectue, lors de la présence d'une défaillance dans le système, la dé-

tection de cette défaillance et sa localisation conformément aux va-

leurs mesurées et au signal de contrôle émis, ainsi que le fonctionne-

ment du traitement lié à ce programme.

La figure 13 est un organigramme du traitement du programme machine qui est exécuté à la suite du traitement illustré à la figure 12, afin de déterminer les valeurs correctes (xl à x 3) des courants

passant dans les lignes à courant fort.

L'organigramme d'analyse illustré dans le cas présent com-

prend un traitement corrigeant la défaillance qui s'est produite dans

le système, de sorte qu'on peut obtenir les valeurs correctes des cou-

rants qui passent dans les trois lignes à courant fort, même pendant la

présence d'une défaillance, sans compter la période exempte de dêfail-

lances.

A la case 201, le traitement est branché conformément aux ré-

sultats du déroulement du programme du calculateur représenté à la fi-

gure 12, c'est-à-dire du résultat K permettant de localiser la défail-

lance. Lorsque K est égal à zéro, le traitement progresse à la case

253122 9

202 afin d'afficher l'absence de défaillance A ce moment-lâ, puisque

les valeurs Y 1 a y 3 mesurées par les transformateurs optiques d'intensi-

té 23 à 25 sont correctes, les valeurs x 1 à x 3 des courants passant dans les lignes 91 à 93 à courant fort sont décidées correctement par

le traitement de substitution de la matrice lY', Y 2 ' y 3-T/G dans la ma-

trice Ex 1, x 2, x 3 T à la case 203 En conséquence, le traitement se

termine là.

Lorsque K est égal à l'un quelconque des nombres 1 à 3, ce fait indique que celui des transformateurs optiques d'intensité 23 à 24

qui porte le numéro particulier de K, est défaillant En d'autres ter-

mes, une des valeurs mesurées Yk des lignes 91 à 93 à courant fort (portant le numéro particulier de K) ne donne pas une valeur correcte xk

du courant Par conséquent, aux cases 204 à 207, la valeur xkmention-

née ci-dessus est calculée à partir des valeurs mesurées et des signaux

de contrôle qui excluent celles qui correspondent à la valeur particu-

lière mentionnée Yk comprenant l'erreur en question.

On décrira maintenant le principe de cette partie du traite-

ment Si le résultat K de localisation de la défaillance est égal à 1, la formule suivante ( 33) d'équations linéaires simultanées sera obtenue

à partir de la formule ( 20) mentionnée ci-dessus.

Y 2 1 x 1 Y 3 O 0 1 x 2 Y 4 = G 1,0 1,62 1,62 x 3 Y 5 -1,62 -1,62 osso ( 33) Evidemment, les équations linéaires simultanées de la formule ( 33) ci-dessus admettent une solution unique En multipliant la matrice pseudoinverse de la matrice coefficient dans les vecteurs Y 2 à y 5 de la formule ( 33), on peut calculer la valeur de x 1 o Lorsque K est égal à 2 ou 3, on peut calculer la valeur de x 2 ou de X 3 d'une manière tout à

fait semblable.

Selon le principe décrit ci-dessus, la présence d'une défail-

lance dans le k ème transformateur optique d'intensité, est signalée à la case 204 et, ensuite, une opération arithmétique est effectuée pour

la matrice pseudo-inverse de la matrice H de quatre lignes et 3 colon-

nes résultant de l'exclusion de la k ème ligne de la matrice coeffi-

cient H.

2531229;

Le résultat du calcul est remplacé par A L'opération arithmétique peut s'effectuer comme indiqué ci-dessous, par exemple: -A dû ( H H)-1 ( 3) En fait, le calcul du membre de droite de cette formule est compliqué et exige beaucoup de temps On peut éviter cet inconvénient en effectuant cette opération arithmétique à l'avance, en stockant les

résultats du calcul dans une mémoire appropriée et en gardant cette mé-

moire prête à l'extraction désirée de données utiles à n'importe quel moment.

A la case 206, le vecteur y qui exclut la k ème valeur mesu-

rée Yk qui s'est avérée-erronée, est produit à partir du vecteur y.

A la case 207, on calcule les intensités des courants élec-

T triques, x = (x 1, x 2, x 3)T, passant dans les lignes 91 à 93 à courant fort, en multipliant le vecteur y par la matrice pseudo-inverse A En

particulier, ce calcul s'effectue comme l'indique la formule ( 35) ci-

dessous: x = A y ( 35) Ensuite, lorsque K est égal à 4, le traitement progresse à la case 208 o la présence d'une défaillance dans le premier générateur

26-1 de signaux de contrôle, est signalée Dans ce cas, puisque les va-

leurs mesurées Y 1 à y 3, données par les transformateurs optiques d'in-

tensité 23 à 25, représentent les intensités réelles x à x des cou-

rants passant dans les lignes à courant fort, la partie suivante du traitement s'effectue comme indiqué à la case 209 Cette partie du traitement est similaire à celle qui a été effectuée à la case 203 décrite ci-dessus T lx 1, x 2 '3 T lY 1 2, y 3 T/G Lorsque K est égal à 5, le traitement progresse à la case 210 o la présence d'une défaillance dans le deuxième générateur 26-2 de

signaux de contrôle, est signalée De nouveau dans ce cas, le traite-

ment indiqué à la case 211 s'effectue pour la même raison que dans le

cas o K = 4.

lx 1, x 2, x 3 j T Yl y 2 ' Y 2y T/G Lorsque le traitement suivant le programme du calcultateur représenté aux figures 12 et 13, est effectué dans le système dont la configuration est illustrée à la figure 10, le système classique de

2531229;

mesure de la figure 5, utilisant des transformateurs optiques d'inten-

sité, peut être rendu capable de supporter des défaillances des détec-

teurs (transformateurs optiques d'intensité).

La figure 14 est un schéma fonctionnel qui illustre un autre

exemple de réalisation de la présente invention dans un système de me-

sure rendu capable de supporter des défaillanceso D'après ce schéma, on

doit bien noter que, dans le présent exemple de réalisation, des systè-

mes 2 de saisie de données desservent indépendamment les détecteurs

respectifs Ainsi, on peut rendre le système de mesure capable de sup-

porter des' défaillances en exécutant le programme du calculateur des figures 12 et 13, même lorsque la défaillance se produit dans l'un quelconque des systèmes dé saisie des données 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 et 2-5, sans parler du cas o la défaillance appayait dans les détecteurs 33 à 35 et dans les générateurs 26-1 et 26-2 de signaux de contrôle On peut comprendre facilement ce fait en considérant les détecteurs 33,

34, 35, 26-1 et 26-2 comme étant respectivement accouplés avec les sys-

tèmes de saisie de données 2 o 1 à 2-5 afin de former un total de cinq

ensembles de détecteurs Cette mise en place indépendante de cinq sys-

tèmes de saisie de données entraîne cependant une augmentation impor-

tante du coût de l'équipement O Par consequent, pour maintenir le coût à un niveau bas, il est souhaitable que ces systèmes soient conçus pour utiliser en commun un convertisseur analogique-numérique et d'autres éléments composants par l'intermédiaire d'un multiplexeur analogique

et, en conséquence, qu'ils soient exploités en temps partagé.

La figure 15 est un schema fonctionnel illustrant encore un autre exemple de réalisation de la présente invention dans un système de mesure rendu capable de supporter des défaillances et modifié afin

de pouvoir être exploité en temps partagé comme on l'a décrit ci-

dessus. Dans le présente exemple de réalisation, les détecteurs 33 à 35 et les générateurs 26 o 1 et 26-2 de signaux de contrôle sont conçus pour utiliser en commun des convertisseurs analogiques-numériques 38, 39 par l'intermédiaire de multiplexeurs analogiques 36, 37 de manière a réaliser le traitement en temps partagé mentionné ci-dessus Dans le montage représenté à la figure 15,; les éléments composants similaires

en aval des multiplexeurs analogiques sont immanquablement jumelés.

2531229:

L'un des systèmes jumelés de saisie de données (compose des multiplexeurs 36, 37 et des convertisseurs analogiques-numériques 38, 39 respectivement jumelés) sera appelé "système primaire" et l'autre "système secondaire", tandis que leurs sorties seront appelées;P h. Dans ce cas, le traitement supplémentaire suivant sera exécuté avant le programme du calculateur représenté aux figures 12 et 13 Tout d'abord, le syndrome S basé sur la sortie y du système primaire-et le syndrome p y

S basé sur la sortie;, du système secondaire, seront calculés.

On considérera maintenant le traitement ci-dessous en rapport

avec les quatre cas qui vont suivre.

1) Lorsque IISI 'r eti i I<r sont satisfaits Du fait que le système de mesure est normal, on obtient les intensités correctes x à x des courants électriques en exécutant le programme de calculateur représenté aux figures 12 et 13, la sortie;p

du système primaire étant utilisée comme entrée.

2) Lorsque|| S l I > r et I| 1 r sont satisfaits Du fait qu'une défaillance est présente dans le système de saisie de données du système primaire, ce fait est signalé On obtient les intensités correctes x 1 à x 3 des courants électriques en exécutant par la suite le programme de calculateur représenté aux figures 12 et

13, la sortie y B du système secondaire étant utilisée comme entrée.

3) Lorsque ll Sp 1 lkr et It SB Il > r sont satisfaits: Du fait qu'une défaillance est présente dans le système de

saisie de données du système secondaire, ce fait est signalé On ob-

tient les intensités correctes x 1 à x 3 des courants électriques en exé-

cutant par la suite le programme de calculateur représenté aux figures

12 et 13, la sortie &p du système primaire étant utilisée comme en-

trée. 4) Lorsque II Spl r et I I 81 > r sont satisfaits: Ceci se produit lorsqu'une défaillance est présente dans l'un

quelconque des détecteurs 33 à 35, 26-1 et 26-2 -On identifie le détec-

teur défaillant en exécutant le programme de calculateur de la figure 12, la sortie yp du système primaire étant utilisée comme entrée On obtient les intensités correctes x 1 à x 3 des courants électriques en

exécutant par la suite le programme de calculateur de la figure 13.

La figure 16 est un schéma fonctionnel illustrant encore un

253122 9

autre exemple de réalisation de la présente invention Dans cet exemple de réalisation, la présente invention s'applique au système de mesure d'intensité utilisant des transformateurs électromagnétiques classiques

d'intensité Dans le présent exemple de réalisation, les deux généra-

teurs 26 de signaux de contrôle de la figure 10 sont adjoints à un sys-

teme de mesure qui est conçu pour mesurer les intensités des courants électriques passant dans les trois lignes 91 à 93 à courant fort au moyen de trois transformateurs electromagnétiques d'intensité 40 à-42,

et pour introduire les valeurs mesurées dans un calculateur 5 par l'in-

termédiaire de systèmes 2-1 à 2-3 de saisie de données prévus respecti-

vement pour les transformateurs d'intensité Dans ce montage, les in-

tensités x l x des courants électriques passant dans les lignes 91 à

93 à courant fort, les valeurs mesurées y l à y 3,et les signaux de con-

trôle y 4 et y sont validés pour satisfaire la relation de la formule ( 20) ci-dessus en réglant les gains des amplificateurs dans le système

de saisie de données 2-1 à 2-5 par exemple Par conséquent, en combi-

nant la configuration du système représenté à la figure 16 avec le pro-

gramme de calculateur des figures 12 et 13, un système classique-de me-

sure utilisant des transformateurs électromagnétiques d'intensité peut être rendu capable de supporter des défaillances Comme-on l'a démontré cidessus, il n'y a aucune raison pour que les détecteurs d'un système

de mesure qui n'a pas encore été rendu capable de supporter des défail-

lances, soient ceux qui utilisent des fibres optiques Réciproquement, il est évidemment possible que les générateurs de signaux dé contrôle

soient formés d'un transformateur électromagnétique d'intensité.

Les deux exemples de réalisation décrits jusqu'à présent avaient pour but de rendre les systèmes de mesures d'intensité capables de supporter des défaillances De même, un générateur de signaux de contrôle destiné à la mesure de toute grandeur physique autre qu'un courant électrique, peut être réalisé dans une configuration similaire

à la configuration représentée à la figure 8.

Par exemple, on peut réaliser a) un générateur de signaux de contrôle utilisable dans un système de mesure de température et basé sur le phénomène d'intervalle de bande dans un cristal semiconducteur, b) un générateur de signaux de contrôle utilisable dans un système de mesure de champ électrique et faisant appel à l'effet Pockels, et c) un générateur de signaux de contrôle utilisable dans un système de mesure

de pression et ayant recours à l'effet photoélastique.

On a décrit le procédé qui permet de former des générateurs de signaux de contrôle au moyen de détecteurs qui utilisent des fibres optiques Il existe divers autres procédés disponibles pour former de

tels générateurs de signaux de contrôle A titre d'exemple caractéris-

tique, on décrira ci-dessous un générateur de signaux de contrôle pour

la mesure de la température à l'aide d'une thermistance.

Une thermistance est un transducteur utilisé pour mesurer la

température et qui convertit une température donnée en une valeur cor-

respondante de résistance électrique La valeur de résistance électri-

que y(x), correspondant à la température x, est exprimée par la formule suivante: y(x) = RO ( 1 + O (x + px 2) Ro f(x) ( 36) Dans cette formule, Ro représente la valeur de résistance à O OC de la thermistance, qui est appelé "résistance nominale", tandis que

o<et sont des coefficients connus qui sont fonction du matériau par-

ticulier (tel que la platine) dont est constituée la thermistance.

La figure 17 est un schéma illustrant le concept d'un système de mesure conçu pour effectuer des mesures de températures x 1 à x 3 en trois points Dans ce montage, les températures x 1 à X 3 sont converties par des thermistances RTD-1 à RTD-3 en résistances correspondantes

y(x 1), y(x 2) et y(x 3), et converties ensuite en tensions par des cir-

cuits en pont 36-1 à 36-3 Ces tensions sont amplifiées ensuite au

moyen d'amplificateurs différentiels 37-1 à 37-3, -puis elles sont in-

troduites dans un calculateur 5 sous la forme de valeurs mesurées Y 1, Y 2

et y 3 Le calculateur 5 calcule les valeurs y(x 1) à y(x 3) de résistan-

ce à partir des valeurs mesurées (signaux de tension) de y 1 à y 3, et recalcule les températures x 1 à x 3 à partir des valeurs calculées de

résistance.

La figure 18 est un schéma illustrant le concept d'un généra-

teur de signaux de contrôle utilisable pour rendre le système de mesure

de la figure 17 capable de supporter des défaillances Cette configura-

tion est presque équivalente à la construction unitaire d'un 'détecteur ordinaire de température La seule différence réside dans le fait qu' une branche (branche de mesure) du pont 36 est formée d'un circuit dans

lequel sont connectées en série trois thermistances R 1, R 2 et'R 3 dispo-

sées chacune en un des trois points de mesure de la temperature Soient

R 1, R 2 et R 3 les valeurs de résistance nominale des trois thermistan-

ces, la valeur de la résistance combinée Ry sera donnée par la formule ( 37) suivante: Ry= Rif (x 1) + R 2 f (x 2) +R 3 (x 3)37) dans laquelle f (x) = 1 + x + px 2

Il se trouve que le signal Ry est le signal de contrôle défi-

ni par la formule ( 5).

La figure 19 est un schéma fonctionnel qui illustre la pré-

sente invention réalisée de manière à rendre le système de mesure de la

figure 17 capable de supporter des défaillances, à l'aide de deux géné-

rateurs 26 de signaux de contrôle tels que celui de la figure 18.

En fixant une valeur nominale de résistance (représentée par

Ro), on peut faire en sorte que les valeurs mesurées Ryl à Ry 3, obte-

nues au moyen des thermistances RTD-1 à RTD-3 des trois détecteurs de température, satisfassent les formules ( 38) suivantes: Ryl = Rof (X 1) Ry 2 = Rof (x 2) ( 38) Ry 3 = Rof (x 3) Lorsque les valeurs nominales de résistance des thermistances R 1 l a R 13 et R 21 à R 23 montées en série, sont choisies de manière à établir les relations suivantes:

R = R

R 12 = 1,62 R O

R 13 = 1,62 R O

R 21 = 1,62 R O

R 22 = 1,62 R O

R 23 = R O

les signaux de contrôle (valeurs combinées de résistance dans le cas présent) créés par le premier et le deuxième générateurs 26-1 et 26-2 de signaux de contrôle, peuvent être représentés par la formule ( 39) suivante: Ry 4 = Ro (f {x 1 + 1,62 f (x 2) + 1,62 f (x 3)3 ( 39) Ry 5 =O R O { 1,62 f (x 1) + 1,62 f (x 2) + f %xt)} D'après *les formules ( 38) et ( 39) qui précèdent, on notera que la relation donnée par la formule ( 40) suivante existe entre f(x 1 fr U

f(x 3) et R 1 i Rv 5-

Ry '1 O O OOf (xi) Ry O l O f f (X 2) Ry 3 = R OO 1 f (x 3), ( 40) Ry 4 1,0 1,62 1,62 -Ry 5 -1,62 -1,62 -1,0) Lorsqu'on substitue les équations suivantes dans la formule

( 40),

X = f (x) dans laquelle j = 1, 2, 3 Ro = G RY= yi on trouve que la formule ( 40) est tout à fait identique à la formule

( 20) mentionnée ci-dessus -

En exécutant le programme des figures 12 et 13 au moyen du

calculateur 5, on peut donc obtenir des valeurs correctes de X, c'est-

à-dire des valeurs correctes de f(xj), même lorsqu'une défaillance se produit dans une partie des éléments composants de la figure 19 tels que, par exemple, l'un quelconque des amplificateurs différentiels On

peut ainsi obtenir des valeurs correctes de température x;.

On a décrit les procédés qui permettent de former des généra-

teurs de signaux de contrôle à l'aide de fibres optiques ou de thermi-

stances On peut d'autre part obtenir de tels générateurs de signaux de contrôle en utilisant d'autres dispositifs de détection tels que, par

exemple, des couples thermoélectriques ou des jauges de contrainte.

Les exemples de réalisation décrits jusqu'à présent représen-

tent des cas dans lesquels la présente invention s'applique à des sys-

tèmes de mesure de grandeurs physiques à l'aide de dispositifs de dé-

tection d'un type fixé La présente invention ne se limite pas à ce mo-

de particulier d'utilisation de dispositifs de détection Elle peut s'appliquer à des systèmes conçus pour effectuer la mesure de grandeurs physiques de genres différents à l'aide de dispositifs de détection de

types dissemblables.

Un de ces exemples de réalisation de la présente invention est illustré à la figure 22 Dans le présent exemple de réalisation,

25312 29

les grandeurs physiques (température) x 1 et x 2 au premier et au deuxiè-

me points sont mesurées a l'aide d'une thermistance RTD-1, d'un circuit

en pont 36 et d'un couple thermoélectrique TCD-1, tandis que la gran-

deur physique (champ magnétique) X 3 au troisième point est mesurée à l'aide d'un elément de Hall HE-1 Les valeurs mesurées sont introduites sous forme de signaux y 1 à y 3 dans un calculateur (non représenté), par

l'intermédiaire d'amplificateurs différentiels 37-1 à 37-3 et d'un sys-

tême 2 de saisie de données.

Un générateur 26 de signaux de contrôle est prévu en supplé-

ment, sous la forme d'un moyen de détection Il comprend entre autres une thermistance RTD-2, un couple thermoélectrique TCD-2 et un élément de Hall HE-2 qui mesurent les températures X 1, X 2 et le champ magnétique X 3 aux points de mesure mentionnés ci-dessus Les signaux de sortie des divers moyens de détection mentionnés ci-dessus sont introduits, par l'intermédiaire d'amplificateurs différentiels 37-4 à 37-6, dans un amplificateur opérationnel 45 dans lequel ils subissent une addition ou une soustraction afin de produire -un signal de contrôle De même que la valeur mesurée classique, ce signal de contrôle est introduit dans le calculateur par l'intermédiaire du système 2 de saisie de données Ensuite, par le méme traitement que celui qui a été décrit plus haut, le calcul se poursuit conformément à l'organigramme de la figure 12 afin d'effectuer la détection de la

défaillance dans le système de mesure.

Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 22, on a utilisé un seul générateur de signaux de contrôle et, de ce fait, le

syndrome a une forme unidimensionnelle et le système est seulement ca-

pable d'effectuer la détection d'une défaillance -Il doit être clair,

cependant, que si le système est équipé de deux ou plusieurs généra-

teurs de signaux de contrôle comme dans les exemples de réalisation précédents, il sera en outre capable de localiser la défaillance et d'y

porter remède.

Si l'on peut limiter au système de saisie de données la fa-

culté de supporter les défaillances du système, il est possible de réa-

liser un générateur de signaux de contrôle en utilisant un amplifica-

teur opérationnel comme on va le décrire ci-dessous.

On suppose que A(x 1), A(x 2) et A(x 3) représentent les sorties

des amplificateurs différentiels 37-1 à 37-3 dans le montage de la fi-

gure 1/ Lorsque 1) les générateurs 26-1 et 26-2 de signaux de contrô-

le, réalisés a l'aide des amplificateurs opérationnels, sont placés en amont du systeme 2 de saisie de données, comme l'illustre la figure 20, 2) les valeurs de résistance extérieure des amplificateurs opérationnels mentionnés ci-dessus sont choisies comme indiqué sur le schéma, et 3) la valeur de U à la figure 20 est fixée à 1,62, il existe la relation donnée par la formule ( 41) suivante entre les sorties y 1 à y 5 du système 2 de saisie de données et les sorties A(x 1), A(x 2) et A(x 3) des amplificateurs différentiels 37-1 à 37-3: y 1 1 (i Y 2 1 A (x 2) y 3 1 A (x 3)I ( 41) -y 4 1 1,62 1,62

Y 5 -1,62 -1,62 -1

Il est évident que cette formule ( 41) s'identifie compléte-

ment aux formules ( 40) et ( 20) mentionnées ci-dessus lorsque les signes des sorties y 4 et y 5, dans la formule ( 41) ci-dessus, sont inversés par

le calculateur au stade suivant et que A(x) est remplacé par x;.

On peut obtenir cependant les valeurs correctes de x; en exé-

cutant le programme des figures 12 et 13 au moyen du calculateur, mëme lorsqu'une défaillance se produit dans une partie du système de saisie

des données telle que, par exemple, l'un des convertisseurs analogi-

ques-numériques ou des autres éléments composants Dans ce cas, bien

que les amplificateurs différentiels, les circuits en pont et les dé-

tecteurs ne puissent pas être protégés contre des défaillances, le sys-

tème de saisie des données en aval peut être rendu capable de supporter

des défaillances.

La présente invention peut donc s'appliquer à une large vari-

été de systèmes de mesure conçus pour la mesure de grandeurs physiques diverses telles que, par exemple, une intensité électrique, un champ magnétique, une tension, un champ électrique, une température et une pression.

Au point de vue coût, la présente invention offre les avanta-

ges suivants: A) Lorsque le nombre de lignes à courant fort est égal à trois, par exemple, le système de mesure de type classique à redondance

2531 29

modulaire triple nécessite l'adjonction de six transformateurs optiques d'intensité comme on l'a décrit ci-dessus, afin de rendre le système capable de supporter des défaillances Par contre, pour obtenir le même

avantage, le système de mesure suivant la présente invention ne néces-

site l'adjonction que de deux générateurs de signaux de contr 1 le qui ont la meme construction de base que les transformateurs optiques ordi- naires d'intensité Ainsi, le coût nécessité par la présente invention

* pour rendre le système capable de supporter des défaillances, ne repré-

sente que le tiers du coût requis par le procédé classique.

B) Lorsque le nombre de lignes à courant fort est égal à qua-

tre, le systeme de mesure suivant la présente invention fournit la me-

sure requise au moyen d'une fibre optique enroulée successivement au-

tour des quatre lignes a courant fort, comme l'homme de l'art peut le

déduire facilement de la description précédente de la présente inven-

tion Ainsi, le nombre de détecteurs générateurs de signaux de contrôle qui ont la même construction de base que les transformateurs optiques ordinaires d'intensité dont le nombre doit être augmenté dans le but de rendre le système de mesure capable de supporter des défaillances, est

encore égal à deux.

Il apparaît clairement d'après ce qui précède que, générale-

ment lorsque le nombre de lignes à courant fort est égal à "n", le sys-

téme de mesure de type classique à redondance modulaire triple nécessi-

te l'adjonction de 2 N transformateurs optiques d'intensité afin de ren-

dre le système capable de supporter des défaillances Pour obtenir le même avantage, le système de mesure suivant la présente invention n'exige que l'adjonction de deux générateurs de signaux de contrôle

ayant la même construction de base que les transformateurs optiques or-

dinaires d'intensité.

Ceci revient à dire que, lorsque le coût requis par le systè-

me de mesure de type classique à redondance modulaire triple, dans le but de rendre le système capable de supporter des défaillances, est égal à 1, le coût nécessité pour la même raison par le système de

mesure suivant la présente invention est égal à environ 1/n.

En outre, même lorsque des interfaces de signaux analogiques comprises dans un système de mesure donné sont du type conçu pour être utilisé en temps partagé, la présente invention permet de rendre le systeme capable de supporter des défaillances en doublant simplement

ces interfaces.

En ce qui concerne la fiabilité, la présente invention offre les excellentes caractéristiques suivantes.

Imaginons maintenant un système classique de mesure desser-

vant des lignes à courant fort comme le représente la figure 5 La fi- gure 21 est un graphique illustrant la corrélation entre la fiabilité R de chacun des transformateurs optiques d'intensité (en abscisse) et la

fiabilité d'un système divers (en ordonnée) Sur ce graphique, la cour-

be RA représente la fiabilité de l'ensemble de détecteurs dans le sys-

téme classique illustré à la figure 5, la courbe RB représente la fia-

bilite de l'ensemble de détecteurs dans le système de type classique à redondance modulaire triple rendu capable de supporter des défaillances par l'adjonction de six transformateurs optiques d'intensité, et la courbe RC représente la fiabilité de l'ensemble de détecteurs dans le système suivant la presente invention, rendu capable de supporter des

défaillances par l'adjonction de deux générateurs de signaux de contrô-

le dans un exemple de réalisation de la présente invention La courbe RD représente la fiabilité de l'ensemble de détecteurs dans le système

suivant la présente invention, rendu capable de supporter des défail-

lances par l'adjonction de trois générateurs de signaux de contrôle

conformément à la presente invention, et la courbe RE représente la fi-

abilité de l'ensemble de détecteurs dans le système suivant la présente invention, rendu capable de supporter des défaillances par l'adjonction de quatre générateurs de signaux de contrôle conformément à la présente

invention.

TABLEAU 1

Ensemble Système illustré Système du type Système illustré détecteurs à la figure 5 à redondance à la figure 10 modulaire tripl

0,999 0,9970 0,999991 0,999990

0,99 0,9703 0,99910 0,99902

0,95 0,8574 0,97841 0,97741

0,9 0,729 0,91833 0,91854

0,8 0,512 0,71932 0,73728

0,7 0,343 0,48189 0,52822

Courbe R% Courbe RC R j Courbe RA

2531 ? 229

On déduit de la figure 21 et du tableau 1 que l'adjonction de

deux générateurs de signaux de contrôle conformément à la présente in-

vention, permet d'attendre le même niveau de fiabilité que le procédé

-de type classique à redondance modulaire triple, impliquant l'adjonc-

tion de six détecteurs En outre, en portant à trois ou quatre le nom-

bre de générateurs de signaux de contrôle a ajouter, on obtient une

augmentation notable de la fiabilité.

Comme on l'a décrit ci-dessus, la présente invention permet

de rendre un systeme donné de mesure capable de supporter des défail-

lances, et la fiabilité de ce système de mesure peut être notablement améliorée, gràce à la présente invention, par l'adjonction d'un minimum irréductible d'éléments redondants, en particulier de deux générateurs

de signaux de contrôle.

On peut également calculer d'une autre manière indiquée ci-

dessous le syndrome (vecteur dépendant uniquement des erreurs ej des divers moyens de mesure et des générateurs de signaux de contrôle) qui

est mentionne ci-dessus.

Tout d'abord, on calculera comme suit un vecteur de cinquiè-

me ordre: = Cri, r 2, - r J ( 42) dans lequel I est une matrice unité

Ce vecteur r sera appelé "vecteur résiduel".

La formule ( 43) suivante établit une relation entre ce vec-

teur résiduel r et le syndrome S mentionné ci-dessus et défini par la formule ( 26)

r = VT< ( 43) -

Dans cette formule, V désigne la matrice de contrôle de parité de la formule ( 24) mentionnée ci-dessus Du fait que le vecteur S dépend uniquement des erreurs des divers moyens de mesure et des signaux de contrôle, on déduit de la formule ( 43) que le vecteur; est de même un vecteur qui ne dépend que des erreurs des divers dispositifs de mesure et des signaux de contrôle On déduit en outre de la formule ( 43) ci-dessus les relations établies par les formules ( 44),( 45)

suivantes: -

II =I|S|I ( 44)

| ij I = 14 <S V >I ( 45) j j 3 La détection et la localisation des défaillances conformément à la figure 12 seront donc effectuées par la procédure suivante:

a) Détection de la défaillance: la présence d'une défaillan-

ce est signalée lorsque la longueur du vecteur résiduel | r || est

supérieure à la valeur de seuil r.

b) Localisation de la défaillance le nombre K qui donne la valeur maximum de j r i a la composante r (j = 1, 2, 5) du vecteur

résiduel, indique le numéro de l'emplacement de la défaillance.

En utilisant le vecteur résiduel r comme syndrome, on peut

donc effectuer la détection d'une défaillance et sa localisation.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réa-

lisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible

de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.

R E Y E N D I C A T I O N S

1 Systeme de mesure à haute fiabilité, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs moyens ( 23, 24, 25) de mesure pour mesurer les

valeurs de plusieurs grandeurs physiques (X 1, X-2, X 3) et pour conver-

tir ces valeurs mesurées en signaux électriques correspondants; au moins un générateur ( 26-1, 26-2) de signaux de contrôle pour créer un

signal de contrôle qui est une combinaison linéaire de valeurs fonc-

tionnelles des mnmes grandeurs physiques (X 1, X 2, X 3) que celles qui

ont été mentionnées ci-dessus; un moyen ( 5) basé sur le signal de con-

trôle et sur les signaux électriques émis par les moyens de mesure, pour déterminer un syndrome (S) qui est un vecteur dépendant uniquement

des erreurs des moyens de mesure et du générateur de signaux de contrô-

le; et un moyen pour diagnostiquer la défaillance des moyens de mesure,

sur la base au moins de la dimension ou de la direction du syndrome.

2 Système de mesure à haute fiabilité suivant la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que deux ou plusieurs générateurs ( 26-1, 26-2) de signaux de contrôle sont prévus; et en ce qu'un moyen ( 5) est prévu en outre pour calculer et rétablir une valeur correcte de la grandeur physique pour le moyen de mesure défaillant, sur la base, des

signaux à l'exception du signal diagnostiqué comme étant défaillant.

3 Système de mesure à haute fiabilité suivant les revendica-

tions 1 et 2, caractérisé en ce que le générateur ( 26) de signaux de contrôle comprend un émetteur optique ( 20), un récepteur optique ( 21),

une fibre optique ( 17) interconnectant l'émetteur optique et le récep-

teur optique, et autant de transducteurs optiques ( 28-1, 28-2, 28-3) que de grandeurs physiques a mesurer, ces transducteurs optiques étant introduits en série dans les fibres optiques et servant à convertir les valeurs mesurées des grandeurs physiques en valeurs correspondantes de modulation de l'onde optique, moyennant quoi le signal (y) de contrôle,

qui est une combinaison linéaire de valeurs fonctionnelles des gran-

deurs physiques mesurées, est créé sur la base de la valeur de modula-

tion de l'onde optique.

4 Système de mesure à haute fiabilité suivant les revendica-

tions 1 et 2, caractérisé en ce que le générateur de signaux de con-

trôle comprend autant de transducteurs (R 1, R 2, R 3) que de grandeurs

physiques, ces transducteurs étant connectés en série et servant à con-

vertir les valeurs des grandeurs physiques mesurées (X 1, X 2, X 3) en va-

leurs correspondantes de résistance, moyennant quoi le signal de contrôle, qui est une combinaison linéaire de valeurs fonctionnelles des grandeurs physiques mesurées, est crée sur la base de la valeur

résultante des résistances des transducteurs connectés en série.

5 Système de mesure à haute fiabilité, suivant l'une des re- vendications 1 ou 2, caracterisé en ce que le générateur de signaux de contrôle est pourvu d'autant de moyens de mesure de grandeurs physiques

que de grandeurs physiques a mesurer; et de moyens pour effectuer l'ad-

dition ou la soustraction des signaux de sortie de ces moyens de mesu-

re. 6 Système de mesure à haute fiabilité, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs moyens de mesure pour mesurer les valeurs de plusieurs grandeurs physiques et pour convertir ces valeurs mesurées en signaux électriques correspondants; au moins un générateur de signaux de contrôle pour créer un signal de contrôle qui est une combinaison linéaire de valeurs fonctionnelles des signaux électriques émis par ces moyens de mesure; un moyen basé sur le signal de contrôle et sur les signaux électriques émis par les moyens de mesure, pour déterminer un syndrome qui est un vecteur dépendant uniquement des erreurs des moyens de mesure et du générateur de signaux de contrôle; et un moyen pour diagnostiquer la défaillance des moyens de mesure, sur la base de la

dimension ou de la direction du syndrome.

7 Système de mesure à haute fiabilité suivant la revendica-

tion 6, caractérisé en ce que deux ou plusieurs générateurs de signaux de contrôle sont prévus; et en ce qu'un moyen est prévu en outre pour calculer et rétablir une valeur correcte de la grandeur physique pour le moyen de mesure défaillant, sur la base des signaux à l'exception du

signal diagnostiqué comme étant défaillant.