FR2531782A1 - Method and device for the statistical measurement of transient perturbations occurring on an electrical line - Google Patents
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Abstract
Description
-1- La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mesure-1- The present invention relates to a method and a measuring device
statistique des perturbations transitoires apparaissant sur une ligne électrique statistics of transient disturbances appearing on a power line
portée à un niveau de référence. brought to a reference level.
Par "perturbation électrique " on entendra tout signal indésirable apparaissant sur une ligne de transport électrique de puissance ou d'information, ou en un point donné d'un circuit électrique Ces signaux ont une origine électromagnétique, et sont véhiculés ou induits sur les différentes connexions ou sur les réseaux alternatifs ou continus reliés à un matériel sensible. Ces perturbations ont en particulier un effet néfaste sur les systèmes informatiques de traitement des données en milieu industriel, ou sur les automates gérés par ordinateur: outre une altération, ponctuelle ou permanente, du fonctionnement de ces dispositifs, "Electrical disturbance" means any unwanted signal appearing on an electrical power or information transmission line, or at a given point on an electrical circuit. These signals have an electromagnetic origin, and are conveyed or induced on the various connections or on alternative or continuous networks connected to sensitive equipment. These disturbances in particular have a harmful effect on computer systems for processing data in an industrial environment, or on automated machines managed by computer: in addition to a temporary or permanent alteration in the functioning of these devices,
les perturbations électriques peuvent entraîner, notam- electrical disturbances can cause, in particular
ment lorsqu'elles sont de forte amplitude, une destruc- when they are of large amplitude, a destruction
tion des circuits sensibles en entrée des systèmes. tion of sensitive circuits at the input of systems.
Il donc nécessaire de connaitre l'amplitude It is therefore necessary to know the amplitude
maximale que peuvent atteindre ces perturbations, c'est- maximum that these disturbances can reach,
à-dire la valeur crête (en courant ou en tension) du i.e. the peak value (current or voltage) of the
signal parasite Cette amplitude maximale ne peut cepen- parasitic signal This maximum amplitude cannot
dant pas être déterminée a priori, les perturbations, not to be determined a priori, the disturbances,
qu'elles soient aléatoires ou récurrentes, ayant géné- whether random or recurrent, having generated
ralement une source inconnue ou non encore localisée. an unknown or not yet localized source.
L'un des buts de l'invention est donc de permettre une étude statistique de ces perturbations, en relevant le nombre de perturbations de niveau défini apparues, quelle que soit leur forme (sinusoïdale ou One of the aims of the invention is therefore to allow a statistical study of these disturbances, by recording the number of disturbances of defined level which have appeared, whatever their form (sinusoidal or
impulsive) et leur polarité.impulsive) and their polarity.
2- L'analyse des perturbations doit pouvoir s'effectuer sur une période très longue, pour permettre l'enregistrement des perturbations d'occurence très faible (parfois moins d'une fois par mois), qui sont celles d'amplitude maximale la plus élevée et donc celles qui présentent le plus de risques pour les circuits. Un autre paramètre qu'il est intéressant d'analyser également est la fréquence de répétition des perturbations: pour les ensembles radioélectriques, cette fréquence peut être caractéristique d'un niveau de gêne selon les réglementations concernant les parasites radioélectriques Pour les systèmes analogiques à forte constante de temps, une fréquence de répétition 2- The analysis of disturbances must be able to be carried out over a very long period, to allow the recording of disturbances of very low occurrence (sometimes less than once a month), which are those of maximum amplitude the most high and therefore those which present the most risks for the circuits. Another parameter that it is also interesting to analyze is the frequency of repetition of disturbances: for radio sets, this frequency may be characteristic of a level of annoyance according to the regulations concerning radio interference For analog systems with high constant of time, a repetition frequency
trop élevée peut entraîner un phénomène d-'accumulation. too high can lead to an accumulation phenomenon.
Enfin, pour les systèmes logiques, elle augmente les risques de défaut par arrivée en phase d':ne;perturbation Finally, for logic systems, it increases the risk of default upon arrival in the phase of: ne; disturbance
et d'un signal de commande.and a control signal.
En permettant d'appréhender les différents paramètres, l'invention permet d'intervenir efficacement By making it possible to understand the different parameters, the invention makes it possible to intervene effectively
par blindage du système sensible ou des sources de per- by shielding the sensitive system or sources of
turbations (qu'il est possible de localiser plus faci- turbations (which it is possible to locate more easily
lement) ou par modification du cheminement de la ligne or by changing the route of the line
de raccordement L'incidence de ces différentes modifi- The impact of these various changes
cations,jusqu'à présent effectuéesassez empiriquement, pourra être connue avec précision grâce au procédé cations, hitherto carried out fairly empirically, can be known with precision thanks to the process
d'analyse de l'invention.analysis of the invention.
A cette fin, l'invention consiste à: détermi- To this end, the invention consists in: determining
ner, au cours d'une période d'échantillonnage de durée prédéterminée, la perturbation ayant en valeur absolue l'amplitude maximale la plus élevée; déterminer, parmi une série de classes successives de valeurs d'amplitudes maximales, la classe correspondant à l'amplitude maximale déterminée au cours de la période d'échantillonnage incrémenter, au cours d'une période d'acquisition -3- consécutive à la période d'échantillonnage, un compteur numérique correspondant à la classe de valeur ainsi déterminée. ner, during a sampling period of predetermined duration, the disturbance having in absolute value the highest maximum amplitude; determine, from a series of successive classes of maximum amplitude values, the class corresponding to the maximum amplitude determined during the sampling period increment, during an acquisition period -3- consecutive to the period a digital counter corresponding to the value class thus determined.
De préférence, au cours de la période d'échan- Preferably, during the trading period,
tillonnage, on ne retient que lès impulsions dépassant le niveau de référence pendant une durée supérieure à une valeur prédéterminée, c'està-dire que l'on ne prend en compte que les impulsions ayant une durée suffisamment longue, correspondant donc à une limitation vers le haut de la bande passante de l'appareill De préférence également, on ne retient au cours de cette période d'échantillonnage que les impulsions dont tapping, only the pulses exceeding the reference level are retained for a duration greater than a predetermined value, that is to say that only the pulses having a sufficiently long duration are taken into account, therefore corresponding to a limitation towards the top of the bandwidth of the device Preferably also, during this sampling period, only the pulses whose
le rapport de l'amplitude par rapport au niveau de réfé- the ratio of the amplitude to the reference level
rence est supérieur à une valeur prédéterminée, ce qui permet de ne prendre en compte que les perturbations réellement significatives comptetenu du niveau de référence. L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte une échelle de comparateurs, chacun apte à émettre un signal de détection lorsqu'une perturbation transitoire apparalt sur une ligne électrique, avec une amplitude d'un niveau donné, propre au comparateur et compris entre deux limites inférieure et supérieure, rence is greater than a predetermined value, which makes it possible to take into account only the truly significant disturbances taken into account from the reference level. The apparatus for implementing this method comprises a scale of comparators, each capable of emitting a detection signal when a transient disturbance appears on an electrical line, with an amplitude of a given level, specific to the comparator and understood between two lower and upper limits,
associés à chaque comparateur, des moyens de mémorisa- associated with each comparator, storage means
tion, aptes à conserver, pendant la durée d'une période d'échantillonnage donnée, le signal de détection cor, respondant, une série de compteurs, aptes à être incrémentés de manière cumulative, sélectivement par les comparateurs, tion, able to keep, for the duration of a given sampling period, the corresponding detection signal, a series of counters, able to be incremented cumulatively, selectively by the comparators,
des moyens d'adressage de ces compteurs, aptes à déli- means for addressing these counters, capable of
vrer une autorisation d'incrémentation du compteur par le comparateur ayant émis le signal de détection correspondant au niveau le plus élevé rencontré au cours de la période d'échantillonnage, -4- des moyens de commande temporelle aptes à définir la période d'échantillonnage et, à la fin de celle-ci, à incrémenter d'un pas le compteur adressé par les moyens d'adressage et à remettre à zéro l'ensemble des moyens de mémorisation. De préférence, ce dispositif comporte en outre verifying an authorization to increment the counter by the comparator having sent the detection signal corresponding to the highest level encountered during the sampling period, time control means capable of defining the sampling period and , at the end of the latter, incrementing the counter addressed by the addressing means by one step and resetting all of the storage means. Preferably, this device further comprises
des moyens, coopérant avec les moyens de commande tempo- means, cooperating with the temporary control means
relle, pour faire varier la durée de la période d'échan- to vary the length of the sample period
tillonnage Une analyse des perturbations dans le tillonnage An analysis of disturbances in the
domaine temporel devient ainsi possible. time domain thus becomes possible.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention appara 1 tront à la lecture de la description the invention appears 1 tront on reading the description
détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un diagramme montrant un exemple de perturbation rencontrée, pour illustrer le procédé de l'invention, la figure 2 est un schéma-bloc de l'appareil pour la detailed below, made with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagram showing an example of disturbance encountered, to illustrate the method of the invention, FIG. 2 is a block diagram of the apparatus for the
mise en oeuvre de ce procédé.implementation of this process.
Sur la figure 1, il a été représenté, en fonction du temps t, les variations d'un signal de référence Và tension ou courant par exemple, autour d'un niveau de référence NR, qui peut être nul ou sensiblement constant In FIG. 1, there have been shown, as a function of time t, the variations of a reference signal V at voltage or current for example, around a reference level NR, which may be zero or substantially constant
tout au long de la période d'échantillonnage considérée. throughout the sampling period considered.
Idèalement, le signal V devrait avoir une allure recti- Ideally, the signal V should have a straight
ligne 10, mais en réalité il est affecté de perturbations line 10, but in reality it is affected by disturbances
transitoires qui lui donnent l'allure de la courbe 20. transients which give it the appearance of curve 20.
C'est l'amplitude maximale de ces perturbations, indif- It is the maximum amplitude of these disturbances, indi-
féremment au-dessus ou au-dessous du niveau de référence, fiercely above or below the reference level,
que cherche à étudier le procédé selon l'invention. that the process according to the invention seeks to study.
Dans ce but, on considère une période d'échan- For this purpose, we consider a period of exchange
tillonnage Te, suivie d'une brève période d'acquisition T a La durée de la période d'échantillonnage est par exemple choisie entre 100 gs et 200 ms; la durée de la période d'acquisition (qui doit être la plus faible - tillonnage Te, followed by a brief acquisition period T a The duration of the sampling period is for example chosen between 100 gs and 200 ms; the length of the vesting period (which must be the shortest -
possible par rapport à celle de la période d'échantil- possible compared to that of the sample period-
lonnage, car aucune perturbation n'est prise en compte pendant cette période d'acquisition) est par exemple for no disturbance is taken into account during this acquisition period) is for example
de l'ordre de 5 à 20 gs.in the range of 5 to 20 gs.
Au cours de la période Te 1 on ne retient que la perturbation ayant, en valeur absolue par rapport au niveau de référence, la valeur de crête la plus élevée: sur l'exemple de la figure 1, ce sera la perturbation référencée 21 pour la première période d'échantillonnage, et celle référencée 22 pour la seconde During the period Te 1, only the perturbation having, in absolute value relative to the reference level, the highest peak value is retained: in the example of FIG. 1, this will be the perturbation referenced 21 for the first sampling period, and that referenced 22 for the second
période d'échantillonnage représentée. sample period shown.
Ayant déterminé cette perturbation, on incré- Having determined this disturbance, we
mente, au cours de la période d'acquisition Ta, un lies, during the acquisition period Ta, a
compteur numérique correspondant, parmi plusieurs inter- corresponding digital counter, among several inter-
valles successifs de tension, à celui correspondant successive voltage valleys, to that corresponding
à la perturbation retenue.to the selected disturbance.
On peut par exemple choisir une série d'inter- We can for example choose a series of inter-
valles de tension de: 10 à 30 m V, 30 à 100 m V, 100 à 300 m V, 300 m V à 1 V, 1 à 3 V, 3 à 10 V et plus de 10 V. Cette série d'intervalles (donnée uniquement à titre d'exemple) permet donc d'effectuer une partition de voltage ranges from: 10 to 30 m V, 30 to 100 m V, 100 to 300 m V, 300 m V to 1 V, 1 to 3 V, 3 to 10 V and more than 10 V. This series of intervals (given only as an example) therefore makes it possible to perform a partition of
la gamme de mesure de l'appareil en sept classes dif- the measuring range of the device in seven different classes
férentes, qui permettront une analyse très fine de la fréquence de récurrence des perturbations en fonction which will allow a very fine analysis of the frequency of recurrence of disturbances as a function
de leur amplitude.of their amplitude.
Dans cet exemple et en référence à la figure 1, si la perturbation 21 a une amplitude de + 4 V, on incrémentera d'une unité le compteur correspondant à la gamme 3 à 10 V au cours de la première période d'acquisition T a Par contre, au cours de la seconde période d'acquisition, si la perturbation 22 a une amplitude de 2 V, ce sera le compteur correspondant à In this example and with reference to FIG. 1, if the disturbance 21 has an amplitude of + 4 V, the counter corresponding to the range 3 to 10 V will be incremented by one during the first acquisition period T a On the other hand, during the second acquisition period, if the disturbance 22 has an amplitude of 2 V, it will be the counter corresponding to
la gamme 1 à 3 V que l'on incrémentera. the range 1 to 3 V which will be incremented.
2 5317822 531782
-6--6-
De préférence, on ne retiendra que les impul- Preferably, only the pulses will be retained.
sions dépassant le niveau de référence pendant une durée supérieure à une valeur prédéterminée: on peut ainsi éliminer les impulsions très brèves, par exemple de largeur inférieure à 20 ns, ce qui correspond en pratique à une limitation de la bande passante supérieure sions exceeding the reference level for a period greater than a predetermined value: it is thus possible to eliminate very short pulses, for example of width less than 20 ns, which corresponds in practice to a limitation of the higher bandwidth
de l'appareil.of the device.
De préférence également, on peut ne retenir que les impulsions dont le rapport de l'amplitude au Preferably also, it is possible to retain only the pulses whose ratio of the amplitude to
niveau de référence est supérieur à une valeur pré- reference level is greater than a pre-
déterminée (par exemple supérieur ou égal à 6 d B). determined (for example greater than or equal to 6 d B).
La figure 2 montre schématiquement l'organi- Figure 2 shows schematically the organization
sation de l'appareil de mesure pour la mise en oeuvre de ce procédé: le signal affecté de perturbations est appliqué à la borne E d'un étage d'entrée 100 Cet étage attaque une série de comparateurs 210, 220, 270, correspondant aux différents intervalles de tension à étudier. Par l'intermédiaire de portes 310, 320, 370, ces-comparateurs attaquent euxmêmes des compteurs 410, 420, 470 De préférence, ces compteurs sont en nombre identique aux comparateurs, chaque comparateur sation of the measuring device for implementing this method: the disturbed signal is applied to terminal E of an input stage 100 This stage attacks a series of comparators 210, 220, 270, corresponding to the different voltage intervals to study. Via doors 310, 320, 370, these comparators themselves attack counters 410, 420, 470 Preferably, these counters are identical in number to the comparators, each comparator
ayant un compteur associé.having an associated counter.
Un circuit 500 permet la lecture et l'affichage du contenu de ces compteurs; une prise 600 permet la A circuit 500 makes it possible to read and display the content of these counters; a 600 socket allows the
liaison à un enregistreur extérieur à l'appareil. connection to a recorder external to the device.
Un circuit de commande temporelle 700 assure la génération de signaux d'horloge et la synchronisation A time control circuit 700 ensures the generation of clock signals and synchronization
des différentes tâches.of different tasks.
L'étage d'entrée 100 comprend un atténuateur à résistance-capacité, permettant de diviser par 10, par exemple, la sensibilité de l'appareil par l'action d'un commutateur de sélection 120 Un premier étage 130 de gain unité assure l'adaptation à basse impédance de l'entrée E, qui doit être à haute impédance (par exemple The input stage 100 includes a resistance-capacity attenuator, making it possible to divide by 10, for example, the sensitivity of the device by the action of a selection switch 120 A first stage 130 of unity gain ensures the adaptation at low impedance of input E, which must be at high impedance (for example
pour permettre l'utilisation d'une sonde d'oscilloscope). to allow the use of an oscilloscope probe).
-7- L'étage 130 est suivi d'un étage 140 de compensation des dérives, notamment des dérives en température: cet étage impose à sa sortie 51 de se maintenir à un niveau moyen de tension nul (ce qui n'empoche pas la transmission des perturbations, qui sont par définition transitoires), afin de conserver le maintien d'une bonne précision des niveaux de -7- Stage 130 is followed by a stage 140 for compensating for drifts, in particular temperature drifts: this stage requires at its output 51 to maintain a mean level of zero voltage (which does not prevent the transmission of disturbances, which are by definition transient), in order to maintain the maintenance of good accuracy of the levels of
détection les plus faibles.weakest detection.
La sortie S de cet étage 140 constitue une The exit S of this stage 140 constitutes a
première sortie, qui permet par exemple d'attaquer direc- first exit, which allows for example to attack directly
tement les comparateurs de détection des niveaux les plus forts I(comparateurs 250, 260 et 270 correspondant the highest level detection comparators I (comparators 250, 260 and 270 corresponding
à des niveaux supérieurs à 1 V).at levels above 1 V).
Pour attaquer les comparateurs correspondant aux niveaux les plus faibles (comparateurs 210, 220, 230 et 240, pour des niveaux compris entre 10 m V et Vy), on dispose d'un second amplificateur 150, par exemple avec un gain de l'ordre de 50, définissant donc une seconde sortie S To attack the comparators corresponding to the lowest levels (comparators 210, 220, 230 and 240, for levels between 10 m V and Vy), a second amplifier 150 is available, for example with a gain of the order of 50, thus defining a second output S
Tous les comparateurs ont une structure identi- All comparators have an identi
que: ils sont constitués d'un comparateur 211 à seuil bas et d'un comparateur 212 à seuil haut; les sorties that: they consist of a comparator 211 with a low threshold and a comparator 212 with a high threshold; outputs
de ces comparateurs sont reliées à une porte ET com- of these comparators are connected to an AND gate
mandant en sortie une bascule 214 auto-verrouillable. mandating at the output a self-locking flip-flop 214.
Cette bascule permet de conserver en mémoire, pendant toute la durée de la période d'échantillonnage le signal This flip-flop keeps the signal in memory for the duration of the sampling period.
de détection d'une perturbation de niveau correspondant. detection of a corresponding level disturbance.
La bascule 214 est remise à zéro à la fin de la période d'échantillonnage par le circuit de commande temporelle Flip-flop 214 is reset to zero at the end of the sampling period by the time control circuit
700.700.
La sélection du niveau le plus fort rencontré se fait au moyen d'une série de portes OU EXCLUSIF 310 à 370, reliées de telle sorte que une seule des sorties des portes OU EXCLUSIF est à 1 parmi les sept sorties The selection of the strongest level encountered is done by means of a series of OR EXCLUSIVE doors 310 to 370, connected in such a way that only one of the outputs of the OR EXCLUSIVE doors is at 1 among the seven outputs.
(o toutes sont à zéro).(o all are zero).
8- Les sorties de ces portes attaquent des compteurs 411 dont un seul (ou aucun) sera incrémenté, à la fin de la période d'échantillonnage, par le circuit de commande temporelle 700, la présence d'un signal en sortie d'une des portes OU EXCLUSIF constituant un signal d'autorisation d'incrémentation du compteur associé Il est également prévu, en sortie de chacune des portes OU EXCLUSIF, un bistable 412 gardant en 8- The outputs of these doors attack counters 411 of which only one (or none) will be incremented, at the end of the sampling period, by the time control circuit 700, the presence of a signal at the output of a EXCLUSIVE OR gates constituting an authorization signal for incrementing the associated counter A bistable 412 is also provided at the output of each of the EXCLUSIVE gates, keeping in
mémoire l'état des portes au cours de la période d'échan- memory the state of the doors during the sampling period
tillonnage précédente Ces bascules sont remises à previous tillonnage These scales are reset to
zéro à la fin de la période d'échantillonnage suivante. zero at the end of the next sampling period.
On obtient ainsi un décalage dans le temps, d'une durée sensiblement égale à une période d'échantillonnage, des informations recueillées par le dispositif, et qui peuvent être prises en compte par un enregistreur relié à la prise 600 (il est en effet fort probable qu'un enregistreur de type classique ne soit pas en mesure de prendre en compte l'information pendant la durée très brève de la période d'acquisition, de l'ordre de There is thus obtained a time shift, of a duration substantially equal to a sampling period, of the information collected by the device, and which can be taken into account by a recorder connected to the socket 600 (it is indeed strong likely that a conventional recorder will not be able to take the information into account during the very short duration of the acquisition period, of the order of
quelques microsecondes).a few microseconds).
Le circuit 500 comporte un circuit 501 permet- The circuit 500 includes a circuit 501 allows-
tant de lire l'état d'un des compteurs sélectionné par le commutateur 502 et d'afficher la valeur ainsi obtenue both read the state of one of the counters selected by switch 502 and display the value thus obtained
au moyen d'un afficheur 503.by means of a display 503.
De préférence, on peut modifier la durée de Preferably, the duration of
la période d'échantillonnage, au moyen d'un potentio- the sampling period, using a potentio-
mètre 701 du circuit 700 de commande temporelle On peut par exemple faire varier de façon continue cette meter 701 of the time control circuit 700 We can for example continuously vary this
durée entre 100 Us et 200 ms.duration between 100 Us and 200 ms.
9-9-
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8214048A FR2531782B1 (en) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | METHOD AND DEVICE FOR STATISTICAL MEASUREMENT OF TRANSIENT DISTURBANCES APPEARING ON AN ELECTRIC LINE |
Applications Claiming Priority (1)
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FR8214048A FR2531782B1 (en) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | METHOD AND DEVICE FOR STATISTICAL MEASUREMENT OF TRANSIENT DISTURBANCES APPEARING ON AN ELECTRIC LINE |
Publications (2)
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FR2531782A1 true FR2531782A1 (en) | 1984-02-17 |
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ID=9276833
Family Applications (1)
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FR8214048A Expired FR2531782B1 (en) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | METHOD AND DEVICE FOR STATISTICAL MEASUREMENT OF TRANSIENT DISTURBANCES APPEARING ON AN ELECTRIC LINE |
Country Status (1)
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FR (1) | FR2531782B1 (en) |
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- 1982-08-12 FR FR8214048A patent/FR2531782B1/en not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RC | Opposition against decision of lapse | ||
DA | Annulment of decision of lapse | ||
ST | Notification of lapse |