FR2601524A1 - Procede de surveillance des defauts internes d'un equipement electrique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
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Abstract
UN SEUIL, AUQUEL LE DISPOSITIF 100 COMPARE LA DIFFERENCE I- I DES VALEURS D'ENTREE ET DE SORTIE D'UN COURANT TRAVERSANT L'EQUIPEMENT 8, EST VARIABLE AVEC LA DEMI-SOMME (I I)2 DE CES VALEURS, DE FACON A AUGMENTER AVEC ELLE. LORSQUE CETTE DEMI-SOMME PASSE PAR UN MAXIMUM, LE SEUIL CONSERVE SENSIBLEMENT LA VALEUR CORRESPONDANT A CE MAXIMUM PENDANT UNE DUREE PREDETERMINEE, GRACE A UN CIRCUIT DE DETECTION CRETE 21 SUIVI D'UN CIRCUIT DE MEMORISATION 22. L'INVENTION S'APPLIQUE PAR EXEMPLE A LA PROTECTION DE MACHINES TOURNANTES.
Description
La présente invention a tout d'abord pour objet un procédé de surveillance des défauts internes d'un équipement traversé par au moins un courant électrique variable, ledit courant ayant, à un instant donné, une valeur d'entrée dans l'équipement et une valeur de sortie de l'équi- pement, dans lequel
- on compare à un seuil variable la différence entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie, le seuil étant variable avec la demi-somme desdites valeurs d'entrée et de sortie de façon à augmenter avec elle, et
- on commande l'arrêt de l'équipement si ladite différence est supérieure audit seuil.
- on compare à un seuil variable la différence entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie, le seuil étant variable avec la demi-somme desdites valeurs d'entrée et de sortie de façon à augmenter avec elle, et
- on commande l'arrêt de l'équipement si ladite différence est supérieure audit seuil.
Un tel procédé est mis en oeuvre dans les relais connus sous le nom de relais différentiels à retenue ou à pourcentage, utilisés pour la protection d'équipements tels que des machines tournantes, par exemple.
Les défauts internes d'un équipement électrique sont généralement consécutifs à un vieillissement de l'isolation, et provoquent, par exemple, dans le cas où l'équipement est une machine tournante, synchrone ou asynchrone, des court-circuits entre spires d'enroulement différents. Un tel défaut interne est immédiatement détecté par un relais différentiel contrôlant chacun des courants traversant un enroulement de la machine. En effet, en cas de défaut interne, la différence entre les valeurs d'entrée et de sortie d'au moins un courant contrôlé devient relativement importante, ce qui provoque l'arrêt de la machine, afin de limiter les conséquences du défaut interne détecté.
Dans les relais différentiels connus, le seuil, au delà duquel le relais déclenche l'arrêt de la machine, est variable et dépend de la demi-somme des valeurs
d'entrée et de sortie du courant contrôlé, afin que le relais ne provoque pas l'arrêt de l'équipement en cas de perturbation extérieure. En effet, en cas de perturbation extérieure, le courant peut atteindre une valeur très importante, par exemple dix fois sa valeur en fonctionnement normal, ou valeur nominale.
d'entrée et de sortie du courant contrôlé, afin que le relais ne provoque pas l'arrêt de l'équipement en cas de perturbation extérieure. En effet, en cas de perturbation extérieure, le courant peut atteindre une valeur très importante, par exemple dix fois sa valeur en fonctionnement normal, ou valeur nominale.
Dans ce cas, une même disparité relative des valeurs d'entrée et de sortie du courant contrôlé conduit à une différence de ces valeurs dix fois plus grande que dans le cas où il n'y a pas de perturbation extérieure. Or, une légère disparité relative entre les valeurs d'entrée et de sortie doit toujours être tolérée, ne serait-ce que parce que, pour prélever les valeurs d'entrée et de sortie du courant contrôlé, on utilise en général deux transformateurs de mesure, un à l'entrée, un à la sortie, qui ne sont jamais rigoureusement identiques.Il en résulte que, si on ne veut pas voir le relais différentiel déclencher et provoquer l'arrêt de la machine lors d'une perturbation extérieure, il faut en permanence comparer la différence des valeurs d'entrée et de sortie de chaque courant contrôlé a un seuil sensiblement proportionnel à la demi-somme de ces valeurs-d'entrée et de sortie.
Cependant, la caractéristique précédente ne conduit pas à un résultat satisfaisant dans tous les cas. Ainsi, il s'avère que; lorsque l'on utilise des transformateurs de mesure pour la surveillance d'un alternateur, par exemple, à l'aide du procédé qui vient d'être décrit, il se produit, lors d'une perturbation extérieure comme l'enclen- chement à vide d'un transformateur de forte puissance, ou le démarrage d'un moteur, des déclenchements du relais différentiel ne correspondant à aucun défaut interne de l'alternateur. Ces faux déclenchements peuvent apparaitre lorsque la sensibilité du relais ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ est est grande, c'est-à-dire que l'aptitude du relais à détecter de faibles défauts internes est grande.Ces faux déclenchements sont liés au comportement non linéaire des transformateurs de mesure, mais ceux-ci sont, dans le cas de machines de forte puissance, nécessaires pour assurer, d'une part, l'isolation galvanique du relais, et, d'autre part, la réduction des valeurs des courants contrôlés a un niveau compatible avec les circuits électroniques utilisés pour les traiter. Ainsi, avec le procédé connu, il est nécessaire, afin d'éviter tout faux déclenchement, de limiter la sensibilité du relais utilisable, ce qui réduit I'efficacité de la protection assurée.
La présente invention pallie cet inconvénient.
A cet effet, elle a pour objet un procédé du type cidessus, caractérisé par le fait que
- lorsque ladite demi-somme passe par un maximum, ledit seuil conserve, pendant une durée prédéterminée, sensiblement la valeur correspondant à ce maximum.
- lorsque ladite demi-somme passe par un maximum, ledit seuil conserve, pendant une durée prédéterminée, sensiblement la valeur correspondant à ce maximum.
Lorsqu'on utilise un relais différentiel mettant en oeuvre le procédé de l'invention, il ne se produit pas de faux déclenchements en cas de perburtation extérieure, même si le seuil correspondant au courant nominal est réglé pour que les faibles défauts internes à l'équipement soient détectés. Ce résultat est obtenu car, après que le courant ait brusquement augmenté a cause de la perturbation, le seuil conserve pendant umcertaine durée la valeur correspondant à ce maximum, c'est-à-dire une valeur élevée. Or la demanderesse a remarqué que c'est pendant cette durée que les faux déclenchements des relais de l'art antérieur se produisent.En effet, lors des perturbations extérieures dont il a déjà été question, du type enclenchement à vide d'un transformateur, le courant est non sinusoidal avec une composante apériodique à décroissance exponentielle qui provoque une saturation des trans formateurs de mesure. Leur fonctionnement non linéaire fait que, pendant les instants qui suivent la pointe de courant, et alors que le courant est en train desdécroi- tre, la différence des valeurs d'entrée et de sortie transmises par les transformateurs de mesure peut prendre des valeurs relativement importantes. Dans les relais de l'art antérieur, cette différence peut ainsi être supérieure au seuil qui, du fait que le courant a déjà décru, est inférieur a la valeur maximale qu'il a atteinte a l'instant du maximum du courant.Dans le relais de l'invention le seuil conserve sensiblement cette valeur maximalte pendant la durée prédéterminée, choisie assez longue pour qu'il n'y ait aucun risque de faux déclenchement.
Avantageusement, après que ladite demi-somme est passée par un maximum, ledit seuil décroit en suivant une loi exponentielle de constante'de temps comprise entre sensiblement 50 ms et sensiblement 500 ms.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédent, comprenant
- des premiers moyens pour, en réponse audit courant à son entrée dans l'équipement, et audit courant à sa sortie de l'équipement, délivrer un premier signal représentatif de la différence entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie
- des deuxièmes moyens pour, en réponse audit courant à son entrée dans l'équipement, et audit courant a sa sortie de l'équipement, délivrer un deuxième signal représentatif de la demi-somme entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie
- des moyens, recevant ledit deuxième signal, pour l'amplifier
- des moyens pour soustraire audit premier signal le deuxième signal amplifié et délivrer un troi si e me signal
- des moyens pour engendrer un signal de référence de valeur prédéterminée
- des moyens pour comparer ledit troisième signal audit signal de référence et délivrer un signal de commande, et,
- des moyens, commandés par ledit signal de commande, pour provoquer l'arrêt de l'équipement, dispositif caractérisé par le fait que
- lesdits deuxièmes moyens comprennent, en sortie, un circuit de détection crête suivi d'un circuit de mémorisation pour détecter, lors d'une variation de ladite demi-somme, la valeur maximale dudit deuxième signal et maintenir ce signal a sensiblement cette valeur pendant une durée prédéterminée.
- des premiers moyens pour, en réponse audit courant à son entrée dans l'équipement, et audit courant à sa sortie de l'équipement, délivrer un premier signal représentatif de la différence entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie
- des deuxièmes moyens pour, en réponse audit courant à son entrée dans l'équipement, et audit courant a sa sortie de l'équipement, délivrer un deuxième signal représentatif de la demi-somme entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie
- des moyens, recevant ledit deuxième signal, pour l'amplifier
- des moyens pour soustraire audit premier signal le deuxième signal amplifié et délivrer un troi si e me signal
- des moyens pour engendrer un signal de référence de valeur prédéterminée
- des moyens pour comparer ledit troisième signal audit signal de référence et délivrer un signal de commande, et,
- des moyens, commandés par ledit signal de commande, pour provoquer l'arrêt de l'équipement, dispositif caractérisé par le fait que
- lesdits deuxièmes moyens comprennent, en sortie, un circuit de détection crête suivi d'un circuit de mémorisation pour détecter, lors d'une variation de ladite demi-somme, la valeur maximale dudit deuxième signal et maintenir ce signal a sensiblement cette valeur pendant une durée prédéterminée.
La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la mise en oeuvre du procédé de l'invention et de la forme de réalisation préféree du dispositif de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la fig. 1 représente un schéma, par blocs, d'un relais différentiel selon l'invention relié à une machine tournante dont les défauts internes sont à surveiller, - la fig. 2 représente un schéma détaillé du circuit de détection crête et du circuit de mémorisation du relais différentiel de la fig. 1, - la fig. 3 est un graphique représentant la valeur de de la tension à la sortie de l'amplificateur du relais différentiel de la fig.1 en fonction de la valeur de la tension à son entrée -Y - la fig 4 est un graphique représentant la valeur du seuil du relais différentiel de la fig. 1 en fonction de la demi-somme des valeurs d'entrée et de sortie du courant traversant la machine de la fig. 1, alors que ce courant est en train de croître, et, - la fig. 5 est un graphique représentant la valeur du seuil du relais différentiel de la fig. 1 en fonction de la demi-somme des valeurs d'entrée et de sortie du courant traversant la machine de la fig. 1, alors que ce courant, après avoir passé par un maximum, est en train de décroître, - la fig. 6 est un diagramme temporel représentant l'évolu- tion des valeurs des seuils du relais différentiel de la fig. 1 et d'un relais différentiel de l'art antérieur, lorsque le courant traversant la machine de la fig. 1 passe par un maximum.
En référence à la fig. 1, le dispositif de l'invention, en l'occurence un relais différentiel 100 est raccordé à un équipement électrique, ici un alternateur triphasé 8, pour en surveiller les défauts internes en contrôlant en permanence les valeurs d'entrée et de sortie des trois courants traversant les trois enroulements dont il est pourvu. Sur la fig. 1, on n'a représenté, dans un souci de simplicité, que les circuits destinés au contrôle d'un seul des courants, dont la valeur d'entrée est 1E et la valeur de sortie mais il est clair que des circuits identiques à ceux qui sont représentés sont prévus pour le contrôle de chacun des deux autres courants. Les équipements extérieurs à l'alternateur 8, situés en amont ou en aval de celui-ci par rapport au sens des courants le traversant, ne sont pas représentes.
De façon connue, le relais différentiel 100, en réponse à la valeur d'entrée 1E et à la valeur de sortie IS de chacun des courants qu'il contrôle, valeurs qui lui sont transmises grâce à des transformateurs de mesure identiques aux transformateurs 81 et 82 de la fig. 1, compare en permanence la différence de ces valeurs à un seuil, ici déterminé comme cela sera décrit par la suite. En fonctionnement normal, ces valeurs sont égales et la différence est inférieure au seuil.Si un défaut interne à l'alternateur 8 se produit, par exemple un court-circuit entre spires de deux enroulements différents, la différence dépasse le seuil, et l'arrêt de l'alternateur 8 est commandé, par l'intermédiaire du circuit 7, ici un relais de sortie, qui ouvre des connexions 70 et 71, reliées a l'alternateur 8 de façon connue et non représentée.
Les différents circuits de la fig. 1 sont maintenant décrits.
Le transformateur de mesure 81 est pourvu d'un enroulement primaire 811 parcouru par le courant à son entrée dans l'alternateur 8, de valeur IE, et d'un enroulement secondaire 812, parcouru par un courant de valeur IE, proportionnel à la valeur IE, tout au moins tant que le courant n'atteint pas la valeur de saturation, du transformateur 81.
De même, le transformateur de mesure 82, identique au transformateur 81, est pourvu d'un enroulement primaire 821 parcouru par le courant a sa sortie de l'alternateur 8, de valeur Ils, et d'un enroulement secondaire 822, parcouru par un courant de valeur 1, proportionnel à la valeur Is, dans les mêmes conditions que précédemment.
On appellera borne d'entrée de l'enroulement secondaire 812 celle par laquelle rentre le courant de valeur I'E lorsque le courant de valeur IE rentre dans l'alternateur 8, et borne de sortie de cet enroulement secondaire 812 l'autre borne, par laquelle sort le courant de valeur I'E dans les mêmes conditions. Les sens des courants correspondants sont ceux représentés sur la fig. 1.
De même, on appellera borne d'entrée de l'enroulement secondaire 822 celle par laquelle rentre le courant de valeur I'S lorsque le courant de valeur IS sort de l'alternateur 8, et borne de sortie de cet enroulement secondaire 822 l'autre borne, par laquelle sort le courant de valeur I'S dans les mêmes conditions. La encore, les sens des courants correspondants sont ceux représentés sur la fig. 1.
Le relais différentiel 100 comprend en entrée deux transformateurs 13 et 24 de rapport identique, ici égal à 1 dont les enroulements primaires 131 eut.241, respectivement, sont connectés aux enroulements secondaires 812 et 822 de la façon suivante. L'enroulement primaire 241 est pourvu d'un point milieu, le divisant en deux demienroulements primaires 241' et 241", et relié à une extrémité de l'enroulement primaire 131 dont l'autre extrémité est reliée à la borne de sortie de l'enroulement secondaire 822. Une des extrémités de l'enroulement primaire 241, correspondant au demi-enroulement 241', est reliée à la borne de sortie de l'enroulement secondaire 812. L'autre extrémité de l'enroulement primaire 241, correspondant au demi-enroulement 241", est reliée à la borne d'entrée de l'enroulement secondaire 822. Par ailleurs, la borne d'entrée de l'enroulement secondaire 812 est reliée a la borne de sortie de l'enroulement secondaire 822 déjà reliée à l-'enroulement primaire 131.
Ainsi, le courant de valeur I'E parcourt le demi-enroulement 241' vers le point milieu de l'enroulement primaire 241, et le courant de valeur I'S parcourt le demienroulement 241" à partir de ce point milieu. Le courant induit dans l'enroulement secondaire 242 dont est pourvu le transformateur 24 est donc égal à la demi-somme (I'E + I'S)/2, c'est-â-dire qu'il est, tant que les transformateurs de mesure 81 et 82 ne sont pas saturés, proportionnel à la demi-somme (IE + IS)/2.
Le courant qui sort de la connexion du point milieu de l'enroulement primaire 241 vaut (I'E - I's). C'est celui qui circule dans l'enroulement primaire 131. Le courant induit dans l'enroulement secondaire 132 dont est pourvu le transformateur 13 est donc égal à (I' E - I's) etest-à- dire qutil est, dans les mêmes conditions que précédemment, proportionnel a la différence (IE
L'enroulement secondaire 132 est connecté a l'entrée d'un circuit redresseur 10 de type connu, lui-même suivi d'un circuit 11 a amplificateur opérationnel monté en suiveur, délivrant un signal SD.Ainsi on peut dire que le transformateur 13, le circuit redresseur 10 et le circuit suiveur Il forment un circuit 1 qui délivre le signal SD proportionnel à la différence (IE - Is) des valeurs d'entrée et de sortie du courant contrôlé.
L'enroulement secondaire 132 est connecté a l'entrée d'un circuit redresseur 10 de type connu, lui-même suivi d'un circuit 11 a amplificateur opérationnel monté en suiveur, délivrant un signal SD.Ainsi on peut dire que le transformateur 13, le circuit redresseur 10 et le circuit suiveur Il forment un circuit 1 qui délivre le signal SD proportionnel à la différence (IE - Is) des valeurs d'entrée et de sortie du courant contrôlé.
L'enroulement secondaire 242 est connecté à l'entrée d'un circuit redresseur 23 de type connu, agencé pour délivrer ici un signal continu VR dont le potentiel par rapport à la masse est positif et proportionnel à l'amplitude de la demi-somme (I' E +
Un circuit 25 de décalage de niveau reçoit le signal VR et délivre un signal VD. Le circuit 25 est du type connu qui décale le niveau du signal VR en lui ajoutant une composante continue de valeur prédéterminée VP, ici négative, de telle sorte que l'on ait
VD = VR + VP
Un circuit de détection crête 21 reçoit le signal VD. Il est suivi d'un circuit de mémorisation 22 qui délivre un signal SS.
Un circuit 25 de décalage de niveau reçoit le signal VR et délivre un signal VD. Le circuit 25 est du type connu qui décale le niveau du signal VR en lui ajoutant une composante continue de valeur prédéterminée VP, ici négative, de telle sorte que l'on ait
VD = VR + VP
Un circuit de détection crête 21 reçoit le signal VD. Il est suivi d'un circuit de mémorisation 22 qui délivre un signal SS.
Le circuit de détection crête 21 et le circuit de mémo; risation 22 sont représentés de façon détaillée sur la fig. 2. Le circuit de détection crêpe comprend un ampli- ficateur opérationnel 210 oui reçoit, sur son entre plus, le signal VO. La sortie de l'amplificateur opérationnel 210 est reliée ici a l'anode d'une diode 211 dont la cathode est reliée à l'entrée moins de l'ampiificateur opérationnel 210. Le circuit de mémorisation 22 comprend
ce ce-naroe un condensateur 221 et une résistanceS220 montés en paral- le le et disposés entre la cathode de la diode 211 et la masse.Le signal SS est disponible sur la cathode de la diode 211. La constante de temps du circuit RC parallèle oui forme le circuit de mémorisation 22 est ici de l'ordre de 250 ms.
ce ce-naroe un condensateur 221 et une résistanceS220 montés en paral- le le et disposés entre la cathode de la diode 211 et la masse.Le signal SS est disponible sur la cathode de la diode 211. La constante de temps du circuit RC parallèle oui forme le circuit de mémorisation 22 est ici de l'ordre de 250 ms.
Sans entrer dans le détail du fonctionnement des circuits qui viennent d'être décrits, comme cela sera fait dans la suite, on peut donc dire que le transformateur 24, le circuit de redressement 23, le circuit de décalage 25, le circuit de détection crête Z1 et le circuit de mémorisa- tion 22 forment un circuit 2 aui délivre le signal SS, représentatif de'la demi-somme ((IE+ Is)/2) des valeurs d'entrée et de sortie du courant contrôlé.
An circuit amplificateur 3 reçoit le signal 35 et délivre un signal amplifié SSG L'amplificateur 3 est un amplifié cateur pour signaux continus, du type connu, non linéaire, dont la courbe caractéristique du signal de sortie SA en fonction du signal d'entrée SS est représentée sur la -. 3.Si le signal SS est inférieur à une saleur de =assure SSo, a pente de la caractéristique a pour valeur po, et si le signal SS est superieur à la valeur de cas- sure So, la renne de la caractéristique a pour valeur P1.
Naturellement, il est à la portée d'un homme de métier de concevoir un tel circuit amplificateur, à l'aide d'amplificateurs opérationnels, par exemple, et le circuit amplificateur 3 ne sera donc pas davantage décrit.
Un circuit soustracteur 4 de type connu reçoit le signal SSA et le signal SD et délivre un signal de sortie ST tel que
ST = SD - SSA
Un comparateur analogique 6 reçoit le signal ST et un signal de référence SR et délivre un signal de commande SC vers le relais de sortie 7 pour ouvrir les connexions 70 et 71 dès que le signal ST est supérieur au signal SR.
ST = SD - SSA
Un comparateur analogique 6 reçoit le signal ST et un signal de référence SR et délivre un signal de commande SC vers le relais de sortie 7 pour ouvrir les connexions 70 et 71 dès que le signal ST est supérieur au signal SR.
Le signal SR est un signal continu délivré par un circuit 5, par exemple un pont diviseur alimenté sous une tension constante.
Naturellement, il est prévu un circuit d'alimentation en énergie électrique des circuits qui viennent d'être décrits. Ce circuit, ainsi que les connexions d'alimentation1 n'ont pas été représentés dans un souci de simplicité, car ils sont classiques.
Le relais différentiel qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante.
Tout d'abord, nous supposons que le courant contrôlé reste faible par rapport à sa valeur nominale. Alors le signal VR, positif comme nous l'avons vu, et proportionnel a la demi-somme (I E + Ils)/2, est faible. Tant qu'il est inférieur à la valeur absolue de la composante continue négative VP, le signal VD est négatif, et à cause de la diode 211, le signal SS est nul.Il est en effet impossible que le signal SS devienne négatif car la diode interdit le passage du courant de sortie de l'amplificateur 210 qui serait nécessaire pour maintenir un potentiel négatif au signal SS. L'entrée moins de l'amplificateur opérationnel 210 est donc au potentiel de la masse et, comme VD est à un potentiel négatif, l'amplificateur 210 est saturé avec une sortie au niveau bas qui assure le blocage de la diode 211. Lesignal SS étant nul, le signal SSA est nul et le signal ST est égal au signal BD.
Or le signal SD est proportionnel à la différence (I'E - I'D) et si, pour simplifier, on suppose le coefficient de proportionnalité égal à l'unité, on peut donc dire que le comparateur 5 compare la différence (I'E-I'D), c'est-à-dire la différence (IE - ID) a un seuil SL qui est ici égal à SR. C'est ce qui est traduit par la portion a-b de la caractéristique de la fig. 4. Dans cette portion, correspondant aux faibles valeurs de la demisomme (I'E + I'S)/2 , le seuil SL auquel on compare la différence (I'E - I'D) est donc constant. Cette situation est vraie tant que le signal VR est inférieur à la valeur absolue de la composante continue VP ajoutée par le circuit de décalage. Ainsi, le point b de la caractéristique de la fig. 4, qui correspond à VR = - VP peut être déplacé vers la droite ou vers la gauche en jouant sur la composante continue VP. Sur la caractéristique représentée, le point b correspond sensiblement à 0,8 IN ou IN est la valeur nominale du courant contrôlé.
Nous supposons maintenant que le courant augmente. Au moment où il devient assez grand pour que le signal VR soit supérieur à la valeur absolue de VP, le signal VD devient positif. La diode 211 se trouve polarisée en direct et le condensateur 221 se charge rapidement, grâce au courant de sortie de l'amplificateur 210, dont la résistance interne est faible. Le signal SS est alors à tout instant égal au signal VD.Tant que le signal SS est inférieur à SSo, on peut écrire que le signal de sortie SSA du circuit amplificateur 3 est tel que
SSA = pO x SS comme le signal ST vaut
ST = SD - SSA = SD - p x SS et que le comparateur 6, comparant ST et SR, commande l'ouverture du relais 7 si
ST # SR le relais 7 est ouvert Si SD - pO x SS > SR c'est-à-dire si
SD # SR + pO x SS
Ainsi on peut dire que l'on compare le signal SD, c'est-àdire la différence (I'E - I'D) à un seuil variable SL qui augmente avec la demi-somme (IE + ID)/2, puisque ce seuil vaut
SL = SR + pO x SS
Ceci correspond à la portion b-c de la caractéristique de la fig. 4. Le point c correspond à la valeur de (I'E + I'S)/2 telle que SS = SSo ce qui, sur la fig. 4, correspond à sensiblement 2 IN.
SSA = pO x SS comme le signal ST vaut
ST = SD - SSA = SD - p x SS et que le comparateur 6, comparant ST et SR, commande l'ouverture du relais 7 si
ST # SR le relais 7 est ouvert Si SD - pO x SS > SR c'est-à-dire si
SD # SR + pO x SS
Ainsi on peut dire que l'on compare le signal SD, c'est-àdire la différence (I'E - I'D) à un seuil variable SL qui augmente avec la demi-somme (IE + ID)/2, puisque ce seuil vaut
SL = SR + pO x SS
Ceci correspond à la portion b-c de la caractéristique de la fig. 4. Le point c correspond à la valeur de (I'E + I'S)/2 telle que SS = SSo ce qui, sur la fig. 4, correspond à sensiblement 2 IN.
Au delà de ce point, comme cela est représenté sur la fig. 3, la pente p1 de la caractéristique du circuit amplificateur 3 change et la portion cd de la caractéristique de la fig. 4 traduit ce changement.
Ainsi, comme cela est connu, lorsqu'une augmentation du courant contrôlé se produit, par exemple à cause de l'enclenchement å vide d'un transformateur, ou à cause du démar- rage d'un moteur, le seuil variable SL augmente également de façon à réduire la sensibilité du relais différentiel et à empêcher un déclenchement du relais 7 alors que lalterna- teur ne présente pas de défaut interne.
Lorsque le courant, après être passé par une valeur maximale, se met à décrotte, la diode 211 se bloque et le circuit
SS de mémorisation agit. Le signal/décroSt très lentement à partir de la valeur maximale qu'il avait atteinte, sa décrois- sance étant fonction de ia constante de temps du circuit de mémorisation 22-. On peut donc dire, lors d'une variation de la demi-somme (IE + IS)/2, que la valeur maximale du signal SS est détectée par le détecteur crête -21 et que ce signal SS, ne décroissant alors que très lentement, est maintenu pour une durée prédéterminée à sensiblement cette valeur, par le circuit de mémorisation 22.
SS de mémorisation agit. Le signal/décroSt très lentement à partir de la valeur maximale qu'il avait atteinte, sa décrois- sance étant fonction de ia constante de temps du circuit de mémorisation 22-. On peut donc dire, lors d'une variation de la demi-somme (IE + IS)/2, que la valeur maximale du signal SS est détectée par le détecteur crête -21 et que ce signal SS, ne décroissant alors que très lentement, est maintenu pour une durée prédéterminée à sensiblement cette valeur, par le circuit de mémorisation 22.
Dans ce cas, puisque le signal SS est maintenu pendant une durée prédéterminée, le même raisonnement que celui fait précédemment conduit à dire que le seuil variable SL est maintenu pendant la même durée et conserve donc, pendant cette durée, sensiblement la valeur qu'il avait lorsque la demi-somme (IE + IS)/2 est passée par un maximum. Ceci est traduit par la caractéristique de la fig. 5 qui n'est valable que pendant la durée prédéterminée après un maximum de courant. Dans ce cas, pendant la retombée du courant, la différence (I'E - I' ) peut prendre des valeurs plus importan E D tes que dans les relais de l'art antérieur.
Ceci est également traduit sur le diagramme de la figure 6, qui représente en trait plein ltévolution du seuil SL du dispositif de l'invention, ainsi que, en trait pointillé, l'évolution du seuil SL' d'un dispositif de l'art antérieur, lorsque se produit un violent défaut extérieur, occasionnant un maximum du courant, et après la disparition de ce défaut.
Sur la figure 6, on a représenté,en trait mixte, l'évolution de la différence (I'E - I'D). On voit ainsi que, avec le circuit de mémorisation objet de l'invention, il ne se produit pas de faux déclenchement, tandis qu'avec le relais de l'art antérieur, la différence (I'E - I'D) est supérieure au seuil SL' pendant un certain temps, ce qui conduit à un faux déclenchement.
Naturellement, et comme cela est connu, dans le cas où le relais 100 doit contrôler les trois courants des trois phases d'un alternateur triphasé 8, il peut être prévu, après les trois circuits de soustraction analogues au circuit 7, un circuit unique non représenté, sélectionnant le plus grand des trois signaux analogues au signal ST, suivi d'un unique comparateur 6 et d'un unique relais de sortie 7.
De même, le niveau du signal de référence SR, délivré par le circuit 5, ainsi que la pente P du circuit amplifica
o teur 3 sont réglables par l'utilisateur du relais différentiel, afin que l'allure de la variation du seuil SL puisse être adaptée au mieux aux situations rencontrées en pratique.
o teur 3 sont réglables par l'utilisateur du relais différentiel, afin que l'allure de la variation du seuil SL puisse être adaptée au mieux aux situations rencontrées en pratique.
Enfin, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d'être faite du relais différentiel et du procédé de l'invention. Elle en contient touis les variantes. Ainsi, et par exemple, on pourrait prévoir~ le réglage, par l'utilisateur, de la constante de temps du circuit de mémorisation, le réglage de la valeur de cassure
SSo et le réglage de la pente P1. De même, si le besoin s'en fait sentir, on peut prévoir de mémoriser la valeur de la différence (I'E - I's) après passage par un maximum, comme il a été prévu de mémoriser la valeur du seuil.
SSo et le réglage de la pente P1. De même, si le besoin s'en fait sentir, on peut prévoir de mémoriser la valeur de la différence (I'E - I's) après passage par un maximum, comme il a été prévu de mémoriser la valeur du seuil.
Claims (10)
1.- Procédé de surveillance des défauts internes d'un équipement (8) traversé par au moins un courant électrique variable, ledit courant ayant, à un instant donné, une valeur d'entrée (IE) dans l'équipement et une valeur de sortie (I ) de l'équipement, dans lequel
- on compare a un seuil variable (SL) la différence (IE I 1s entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie, le seuil étant variable avec la demi-somme ((IE + I5)/2 > desdites valeurs d'entrée et de sortie de façon à augmenter avec elle, et
- on commande l'arrêt de l'équipement si ladite différence est supérieure audit seuil, caractérisé par le fait que
- lorsque ladite demi-somme passe par un maximum, ledit seuil conserve, pendant une durée prédéter
sensiblement minée,/la valeur correspondant à ce maximum.
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel, après que ladite demi-somme est passée par un maximum, ledit seuil décroît en suivant une loi exponentielle de constante de temps comprise entre sensiblement 50 ms et sensiblement 500 ms.
3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'une des revendications 1 ou 2, de surveillance d'un équipement (8) traversé par au moins un courant électrique variable, ledit courant ayant, à un instant donné, une valeur d'entrée (IE) dans l'équipement et une valeur de sortie (ifs) de ltéquipement, 1 dispositif (100) comprenant::
- des premiers moyens (1) pour, en réponse audit courant à son entrée dans l'équipement, et audit courant a sa sortie de l'équipement, délivrer un premier signal (SD) représentatif de la différence (IE - Is) entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie,
- des deuxièmes moyens (2) pour, en réponse audit courant a son entrée dans l'équipement, et audit courant a sa sortie de l'équipement, délivrer un deuxième signal (SS) représentatif de la demi-somme((IE + IS)/2) entre lesdites valeurs d'entrée et de sortie
- des moyens (3), recevant ledit deuxième signal (SS), pour l'amplifier
- des moyens (4) pour soustraire audit premier signal (SD) le deuxième signal amplifié (SSA) et délivrer un troisième signal (ST),
-des moyens (5) pour engendrer un signal de référence (SR) de valeur prédéterminée
- des moyens (6) pour comparer ledit troisième signal (ST) audit signal de référence (SR) et délivrer un signal de commande (SC), et,
- des moyens (7), commandés par ledit signal de commande (SC), pour provoquer l'arrêt de l'équipement (8), dispositif caractérisé par le fait que
- lesdits deuxièmes moyens (2) comprennent, en sortie, un circuit de détection crête (21) suivi d'un circuit de mémorisation (22) pour détecter, lors d'une variation de ladite demi-somme ((IE + Ils)/2), la valeur maximale dudit deuxième signal (SS) et maintenir ce signal
sensiblement à/cette valeur pendant une durée prédéterminée.
4.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit circuit de mémorisation (22) est du type à résistance (220) capacité (221), dont la constante de temps est comprise entre sensiblement 50 ms et sensiblement 500 ms.
5.- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel le circuit de détection crête (21) comprend un amplificateur opérationnel (210) pourvu d'une entrée plus, d'une entrée moins et d'une sortie, ladite sortie étant rebouclée sur entrée moins par l'intermédiaire d'une diode (211).
6.- Dispositif selon l'une des revendications 3 a 5, pour lequel ledit courant est un courant alternatif, il est prévu un premier transformateur (81) dont l'enroulement primaire (811) est traversé par ledit courant a son entrée dans l'équipement (IE), et un deuxième transformateur (82) dont l'enroulement primaire (821) est traversepar ledit courant ;;' sa sortie de l'équipement (I5),disposi tif dans lequel/premiers moyens (1) comprennent un troi sième transformateur (13) et lesdits deuxièmes moyens (2) comprennent un quatrième transformateur (24) dont l'enroulement primaire est pourvu d'un point milieu, l'enroulement primaire (131) dudit troisième transformateur (13) et les deux demi-enroulements primaires (241', 241") dudit quatrième transformateur (24) étant connectés aux enroulements secondaires (812, 822) desdits premier (81) et deuxième (82) transformateurs de façon telle que les -courants dans les enroulements secondaires (132, 242) desdits troisième (13) et quatrième (24) transformateurs soit proportionnels à ladite différence (IE - -) et à ladite demi-somme ((IE + IS)/2), respectivement, desdites valeurs d'entrée et de sortie.
7.- Dispositif selon la revendication 6, dans lequel lesdits premiers moyens (1) comprennent un premier circuit redresseur (10), relié à l'enroulement secondaire (132) du troisième transformateur (13),et un circuit suiveur (11), relié à la sortie du premier circuit redresseur (10).
8.- Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel lesdits deuxièmes moyens (2) comprennent un deuxième circuit redresseur (23), relié à l'enroule- ment secondaire (242) du quatrième transformateur (24), délivrant un signal de sortie (VR) continu.
9.- Dispositif selon la revendication 8, dans lequel lesdits deuxièmes moyens (2) comprennent un circuit (25) de décalage de niveau, pour ajouter une composante continue de valeur prédéterminée (VP) au signal de sortie (VR) dudit deuxième circuit redresseur (23).
10.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, dans lequel lesdits moyens amplificateurs comprennent un circuit amplificateur (3) non linéaire.
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FR8609913A FR2601524B1 (fr) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Procede de surveillance des defauts internes d'un equipement electrique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
Applications Claiming Priority (1)
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FR8609913A FR2601524B1 (fr) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Procede de surveillance des defauts internes d'un equipement electrique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
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FR2601524A1 true FR2601524A1 (fr) | 1988-01-15 |
FR2601524B1 FR2601524B1 (fr) | 1993-09-17 |
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FR8609913A Expired - Fee Related FR2601524B1 (fr) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | Procede de surveillance des defauts internes d'un equipement electrique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1986-07-08 FR FR8609913A patent/FR2601524B1/fr not_active Expired - Fee Related
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FR2601524B1 (fr) | 1993-09-17 |
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