FR2747198A1

FR2747198A1 - Device for detection of serial faults in electric installations

Info

Publication number: FR2747198A1
Application number: FR9603455A
Authority: FR
Inventors: Frederic Broyde; Evelyne Clavelier
Original assignee: Excem SAS
Current assignee: Excem SAS
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1997-10-10
Anticipated expiration: 2002-03-20
Also published as: FR2747198B3

Abstract

The device includes the reference value measuring module (1), a parameter input module (4) and an output module (6). The device is connected to four active conductors, part of an electrical circuit where series faults are to be detected. All of the device modules are installed close to a point (A) along the circuit. The remote measuring module (2) is connected to the four conductors in a remote point (B). The measured current and voltage values are transmitted, via a transmission module (3), to a processing unit (5). The circuit parameters can be entered using a keyboard and a display, part of the input module. The circuit parameters are stored in the module memory and can be changed as the circuit evolves.

Description

Procédé et dispositif pour la détection de défauts série dans une installation électrique. Method and device for detecting serial faults in an electrical installation.

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la détection de défauts série dans une installation électrique, pouvant être une installation d'utilisation ou un réseau de distribution, comportant des mesures de courant et de tension instantanés effectuées en plusieurs points de l'installation, par des entités capables de communiquer. The invention relates to a method and a device for detecting serial faults in an electrical installation, which may be a user installation or a distribution network, comprising instantaneous current and voltage measurements carried out at several points in the installation. , by entities capable of communication.

Dans une installation électrique, on peut distinguer deux catégories principales de défaut - les défauts parallèles, qui sont des liaisons accidentelles entre deux points normalement à des potentiels différents, et qui peuvent être des défauts entre conducteurs actifs, des défauts entre un conducteur actif et une masse... In an electrical installation, two main categories of fault can be distinguished - parallel faults, which are accidental connections between two points normally at different potentials, and which can be faults between active conductors, faults between an active conductor and a mass...

- les défauts série, qui sont des imperfections d'une liaison entre deux points normalement au même potentiel.- serial faults, which are imperfections in a connection between two points normally at the same potential.

Un défaut parallèle se manifeste donc par une résistance trop faible entre deux conducteurs normalement isolés, tandis qu'un défaut série correspond à une résistance trop forte entre deux points normalement non isolés. A parallel fault therefore manifests itself by too low a resistance between two normally insulated conductors, while a series fault corresponds to a too strong resistance between two normally non-insulated points.

Sauf pour le terme défaut, nous utiliserons les définitions classiques utilisées en électrotechnique, par exemple telles qu'elles sont précisées dans la norme française
NF C 15-100, édition 1982. Dans la partie 2 de cette norme on trouvera notamment des explications sur les termes - canalisation (au ≈261.5), - connexion (au ≈261.7), une connexion pouvant être une jonction, une dérivation simple, ou une dérivation multiple, - conducteur actif (au ≈232.1).Except for the term defect, we will use the classic definitions used in electrical engineering, for example as they are specified in the French standard.
NF C 15-100, edition 1982. In part 2 of this standard we will find in particular explanations on the terms - pipe (in ≈261.5), - connection (in ≈261.7), a connection can be a junction, a simple derivation , or multiple derivation, - active conductor (in ≈232.1).

On voit que la définition "défaut" donnée dans cette norme au ≈233.1 de la partie 2, correspond à la notion de défaut parallèle, telle que nous l'avons introduite plus haut. We see that the definition "defect" given in this standard in ≈233.1 of part 2, corresponds to the notion of parallel defect, as we introduced it above.

Dans la partie 5 de la norme française NF C 15-100, édition 1982, au ≈526.1.6, page 526, il est indiqué que les connexions doivent être en mesure de supporter les contraintes provoquées par les courants admissibles et par les courants de court-circuit déterminés par les dispositifs de protection. Il est précisé que les connexions peuvent se modifier au cours du temps, par exemple du fait de l'échauffement, des vibrations, de la dilatation thermique, de la présence de couples électrochimiques, etc. In part 5 of the French standard NF C 15-100, edition 1982, at ≈526.1.6, page 526, it is stated that the connections must be able to withstand the stresses caused by the admissible currents and by the currents of short circuit determined by protective devices. It is specified that the connections can change over time, for example due to heating, vibrations, thermal expansion, the presence of electrochemical couples, etc.

Des procédés pour la détection automatique des défauts parallèles sur une installation électrique en fonctionnement existent et sont bien connus des spécialistes : on peut par exemple citer les dispositifs assurant le déclenchement des disjoncteurs ou des disjoncteurs différentiels. Il ne semble pas exister de procédés automatiques connus pour la détection de défauts série sur une installation en fonctionnement. L'état de l'art en matière de détection de défaut série, tel qu'il découle du ≈624 de la partie 6 de la norme française NF C 15100, édition 1982, semble en fait limité à un contrôle manuel périodique du serrage et de l'échauffement des connexions. Methods for the automatic detection of parallel faults on an electrical installation in operation exist and are well known to specialists: mention may be made, for example, of devices ensuring tripping of circuit breakers or differential circuit breakers. There do not seem to be any known automatic methods for detecting serial faults on an installation in operation. The state of the art in serial fault detection, as derived from ≈624 of part 6 of the French standard NF C 15100, edition 1982, seems in fact limited to a periodic manual control of the tightening and overheating of the connections.

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la détection automatique de défauts série sur une installation électrique en fonctionnement. The invention relates to a method and a device for the automatic detection of serial faults on an electrical installation in operation.

Selon le procédé selon l'invention, le but de la détection automatique de défauts série, est atteint par - premièrement, en un premier point A, une pluralité de mesures de tension et de courant au cours du temps sur des conducteurs actifs, - deuxièmement, en un ou plusieurs autres points B, une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, - troisièmement, la transmission des résultats de certaines des mesures, ou de quantités déduites de mesures, et leur réception en un point où ils peuvent être traités, - quatrièmement, la mémorisation de paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série, - cinquièmement, le traitement de résultats de mesures de tension et de courant, ou de quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, cette circonstance correspondant à la détection d'un défaut série, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, - sixièmement, en cas de détection d'un défaut série, la signalisation de cette détection, ou l'application d'une commande spécifique. According to the method according to the invention, the object of the automatic detection of series faults is achieved by - firstly, at a first point A, a plurality of voltage and current measurements over time on active conductors, - secondly , at one or more other points B, a plurality of measurements of voltage over time on active conductors, - thirdly, the transmission of the results of some of the measurements, or of quantities deduced from measurements, and their reception at a point where they can be processed, - fourthly, the memorization of parameters corresponding to one or more characteristics of the installation or to one or more limit values, these characteristics or limit values having to be sufficient to define, for each active conductor and for each point B , a fixed or variable threshold from which a voltage appearing between this point B and the point A corresponds to a series fault, - fifth ent, the processing of the results of voltage and current measurements, or of quantities deducted from such measurements, by an automatic process, in order to determine whether one or more thresholds have been exceeded, this circumstance corresponding to the detection of a fault serial, the processing can also take into account the results of other measurements of physical quantities, or the quantities deducted from such measurements, - sixthly, in the event of detection of a serial fault, the signaling of this detection, or the application of a specific order.

Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte - premièrement, en un premier point A, un "ensemble de mesure de référence", capable d'effectuer une pluralité de mesures de tension et de courant au cours du temps sur des conducteurs actifs, - deuxièmement, en un ou plusieurs autres points B, un "ensemble de mesure distante" capable d'effectuer une pluralité de mesures de tension au cours du temps sur des conducteurs actifs, - troisièmement un "ensemble de transmission" capable de transmettre des résultats de certaines des mesures, ou de quantités déduites de mesures, et de les recevoir en un point où ils peuvent être traités, - quatrièmement un "ensemble de paramètrage" capable de mémoriser des paramètres correspondant à une ou plusieurs caractéristiques de l'installation ou à une ou plusieurs valeurs limites, ces caractéristiques ou valeurs limites devant être suffisantes pour définir, pour chaque conducteur actif et pour chaque point B, un seuil fixe ou variable à partir duquel une tension apparaissant entre ce point B et le point A correspond à un défaut série, - cinquièmement, un "ensemble de traitement" capable de recevoir et de traiter des résultats de mesures de tension et de courant, ou des quantités déduites de telles mesures, par un procédé automatique, en vue de déterminer si un ou plusieurs seuils ont été dépassés, cette circonstance correspondant à la détection d'un défaut série, le traitement pouvant également prendre en compte des résultats d'autres mesures de grandeurs physiques, ou des quantités déduites de telles mesures, - sixièmement, un "ensemble de sortie" capable, en cas de détection d'un défaut série, de signaler cette détection, ou d'appliquer une commande spécifique. A device for implementing the method according to the invention comprises - firstly, at a first point A, a "reference measurement set", capable of carrying out a plurality of voltage and current measurements over time over active conductors, - secondly, at one or more other points B, a "remote measurement set" capable of carrying out a plurality of voltage measurements over time on active conductors, - thirdly, a "transmission set" capable to transmit results of some of the measurements, or of quantities deduced from measurements, and to receive them at a point where they can be processed, - fourthly a "set of parameters" capable of memorizing parameters corresponding to one or more characteristics of the installation or at one or more limit values, these characteristics or limit values must be sufficient to define, for each active conductor and for each point t B, a fixed or variable threshold from which a voltage appearing between this point B and the point A corresponds to a series fault, - fifth, a "processing unit" capable of receiving and processing the results of voltage measurements and of current, or of the quantities deducted from such measurements, by an automatic process, in order to determine if one or more thresholds have been exceeded, this circumstance corresponding to the detection of a series fault, the processing can also take into account the results other measurements of physical quantities, or quantities deducted from such measurements, - sixth, an "output assembly" capable, in the event of detection of a series fault, to signal this detection, or to apply a specific command.

On note que si, au lieu du procédé que nous venons de décrire, le traitement ne prenait en compte que des mesures de tension entre conducteurs actifs, par exemple par rapport à l'un d'entre eux ou par rapport au conducteur de protection électrique, il ne serait possible de détecter un défaut série que lorsque le courant est suffisamment important. A faible courant cependant, la tension apparaissant aux bornes d'un défaut série conséquent, pourrait demeurer inaperçue. It is noted that if, instead of the process that we have just described, the processing only took into account voltage measurements between active conductors, for example with respect to one of them or with respect to the electrical protection conductor , it would only be possible to detect a series fault when the current is large enough. At low current, however, the voltage appearing at the terminals of a consequent serial fault could remain unnoticed.

Considérons, à titre d'exemple non limitatif, un circuit terminal de 100 A nominal, pour lequel il a été déterminé que l'impédance à 250C ne doit pas dépasser 50 mO entre son origine et tout appareil d'utilisation : la chute de tension maximale permise est donc de 5 V entre extrémités de ce circuit, et cette valeur de tension peut être utilisée comme seuil fixe pour la détection d'un défaut série. L'impédance maximale est normalement répartie dans l'ensemble des canalisations du circuit terminal. Si un défaut série caractérisé par une résistance localisée de 50 ma apparait dans ce circuit terminal, mais que dans son utilisation normale il n'est soumis qu'à des courants n'excédant pas 50 A, la chute de tension maximale de 5 V ne sera pas atteinte. Cependant, une puissance de 125 W peut être dissipée dans le défaut série, suffisante pour produire un échauffement anormal. Consider, by way of nonlimiting example, a terminal circuit of 100 A nominal, for which it has been determined that the impedance at 250C must not exceed 50 mO between its origin and any device of use: the voltage drop maximum allowed is therefore 5 V between the ends of this circuit, and this voltage value can be used as a fixed threshold for detecting a series fault. The maximum impedance is normally distributed across all the pipes in the terminal circuit. If a series fault characterized by a localized resistance of 50 ma appears in this terminal circuit, but in normal use it is only subjected to currents not exceeding 50 A, the maximum voltage drop of 5 V does not will not be reached. However, a power of 125 W can be dissipated in the series fault, sufficient to produce an abnormal heating.

Selon l'invention, le traitement des mesures prenant en compte des valeurs de courant dans le circuit terminal peut, à titre d'exemple non limitatif, rapporter des chutes de tension à une ou plusieurs valeurs de courant circulant effectivement dans le circuit terminal de façon à déterminer des quantités homogènes à des résistances. According to the invention, the processing of the measurements taking into account current values in the terminal circuit can, by way of nonlimiting example, relate voltage drops to one or more current values actually flowing in the terminal circuit so to determine homogeneous quantities to resistances.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé détaillé qui va suivre d'un premier mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention représenté sur la figure 1, donné à titre d'exemple non limitatif. Au point X de cette figure on trouve l'origine d'un circuit terminal, c'est-à-dire le point d'où provient la puissance à la fréquence du réseau. En aval de ce point X on trouve un disjoncteur tétrapolaire à 3 pôles protégés (9), puis le point A. Sur la figure 1, les traits interrompus représentent une longueur de canalisation importante. Au point
A est installé l'ensemble de mesure de référence (1), l'ensemble de paramètrage (4), l'ensemble de traitement (5), l'ensemble de sortie (6), et le sous-ensemble (31) de l'ensemble de transmission (3). En trois points B sont installés des ensembles de mesure distante (2), chacun d'eux communiquant avec un sous-ensemble (32) de l'ensemble de transmission (3). Outre les sous-ensembles (31) et (32), l'ensemble de transmission dispose aussi d'un milieu de transmission (33), qui est ici un support conducteur, par exemple une paire torsadée blindée.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the detailed description which follows of a first embodiment and installation of a device according to the invention shown in FIG. 1, given by way of nonlimiting example . At point X of this figure we find the origin of a terminal circuit, that is to say the point from which the power comes from the network frequency. Downstream of this point X there is a four-pole circuit breaker with 3 protected poles (9), then point A. In Figure 1, the broken lines represent a long length of pipe. On point
A is installed the reference measurement assembly (1), the parameterization assembly (4), the processing assembly (5), the output assembly (6), and the sub-assembly (31) of the transmission assembly (3). Remote measurement assemblies (2) are installed at three points B, each of them communicating with a sub-assembly (32) of the transmission assembly (3). In addition to the sub-assemblies (31) and (32), the transmission assembly also has a transmission medium (33), which is here a conductive support, for example a shielded twisted pair.

Les paramètres mémorisés par l'ensemble de paramètrage (4) sont par exemple entrés à l'aide d'un clavier et d'un afficheur faisant partie de l'ensemble de paramétrage. Dans ce premier mode de réalisation, ces paramètres mémorisés comportent une description de la structure du circuit terminal avec des valeurs maximales de résistance entre le point A et les différents points B. Ces valeurs de résistance correspondent à des seuils variables, dépendant du courant, à partir desquels une tension apparaissant entre un point B et le point A révèle un défaut série. Ils peuvent avoir été déterminés par calcul, et entrés lors de l'installation du dispositif selon l'invention, ou avoir été mesurés. Le clavier et l'afficheur permettent de modifier ces paramètres lors d'évolutions de l'installation. Les ensembles de mesure distante (2) placés aux différents points B communiquent avec l'ensemble de traitement (5) placé au point A par l'intermédiaire de l'ensemble de transmission (3) dont les sous-ensembles (31) (32) sont des interfaces avec un milieu de transmission (33) qui est un support conducteur exploité en bus, selon une des multiples techniques bien connues des spécialistes. Cette liaison filaire est utilisée pour transmettre environ une fois par seconde les valeurs des tensions efficaces à la fréquence du réseau mesurées en chaque point B, ces quantités étant déduites par traitement numérique du signal de mesures effectuées à la fréquence d'échantillonnage de 1000 Hz, selon un procédé bien connu des spécialistes. L'ensemble de traitement (5) effectue un traitement comportant notamment la division des chutes de tension entre les points B et le point A sur chaque conducteur actif, par le courant mesuré au point A sur le conducteur actif correspondant, et compare les quantités ainsi obtenues aux valeurs maximales de résistances mémorisées dans l'ensemble de paramétrage (4). Dans le cas où survient la détection d'un défaut série, l'ensemble de sortie (6) permet une signalisation par allumage d'un voyant et établissement d'un contact sec. The parameters memorized by the configuration set (4) are for example entered using a keyboard and a display forming part of the configuration set. In this first embodiment, these stored parameters include a description of the structure of the terminal circuit with maximum resistance values between point A and the different points B. These resistance values correspond to variable thresholds, depending on the current, at from which a voltage appearing between point B and point A reveals a series fault. They may have been determined by calculation, and entered during the installation of the device according to the invention, or may have been measured. The keyboard and display allow you to modify these parameters during installation upgrades. The remote measurement assemblies (2) placed at the different points B communicate with the processing assembly (5) placed at point A via the transmission assembly (3) including the subassemblies (31) (32 ) are interfaces with a transmission medium (33) which is a conductive support operated by bus, according to one of the many techniques well known to specialists. This wire connection is used to transmit approximately once per second the values of the effective voltages at the network frequency measured at each point B, these quantities being deducted by digital processing of the measurement signal carried out at the sampling frequency of 1000 Hz, according to a process well known to specialists. The processing assembly (5) performs a processing operation comprising in particular the division of the voltage drops between the points B and the point A on each active conductor, by the current measured at point A on the corresponding active conductor, and compares the quantities thus obtained at the maximum resistance values stored in the configuration unit (4). In the event that the detection of a serial fault occurs, the output assembly (6) allows signaling by lighting an indicator and establishing a dry contact.

On note que, dans cet exemple, les différentes unités fonctionnelles (1) (4) (5) (6) (31) au point A peuvent être regroupées dans un seul boîtier relié aux conducteurs prélevant les tensions à mesurer et aux transformateurs de courant permettant la mesure des courants. De même les différentes unités fonctionnelles (2) (32) présentes aux points B peuvent également être regroupées dans un seul boîtier. It is noted that, in this example, the different functional units (1) (4) (5) (6) (31) at point A can be grouped in a single box connected to the conductors taking the voltages to be measured and to the current transformers allowing the measurement of currents. Likewise, the various functional units (2) (32) present at points B can also be grouped in a single housing.

Selon un second mode de réalisation et d'installation d'un dispositif selon l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, correspondant également à la figure 1, on peut faire en sorte qu'il n'y ait pas de traitement du signal dans les ensembles de mesure distante (2), mais que les 1000 échantillons par seconde correspondant à chaque mesure de courant instantané et de tension instantanée soient transmises par l'ensemble de transmission (3) et traitées par l'ensemble de traitement (5). L'ensemble de transmission peut également être utilisé pour transmettre en sens inverse des signaux de synchronisation. Ce mode de fonctionnement demande un débit de transmission beaucoup plus élevé, mais il permet de fournir à l'ensemble de traitement des données beaucoup plus riches, permettant par exemple de faire des calculs sur des grandeurs complexes. According to a second embodiment and installation of a device according to the invention given by way of nonlimiting example, also corresponding to FIG. 1, one can ensure that there is no processing of the signal in the remote measurement assemblies (2), but the 1000 samples per second corresponding to each measurement of instantaneous current and instantaneous voltage are transmitted by the transmission assembly (3) and processed by the processing assembly (5 ). The transmission assembly can also be used to transmit synchronization signals in the opposite direction. This operating mode requires a much higher transmission rate, but it makes it possible to provide the processing unit with much richer data, making it possible, for example, to perform calculations on complex quantities.

On notera que dans les deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple, le point A a été choisi à l'origine d'un circuit terminal, mais que ceci n'est pas un élément caractéristique de l'invention. It will be noted that in the two embodiments given by way of example, point A was chosen at the origin of a terminal circuit, but that this is not a characteristic element of the invention.

On notera que dans les deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple, les tensions sont mesurées entre conducteurs actifs, mais qu'il est également possible de mesurer les tensions sur les conducteurs actifs, par rapport à une autre référence, par exemple le conducteur de protection. It will be noted that in the two embodiments given by way of example, the voltages are measured between active conductors, but that it is also possible to measure the voltages on the active conductors, with respect to another reference, for example the protective conductor.

On notera aussi qu'il n'est nullement nécessaire que le milieu de transmission soit un support conducteur, comme une paire blindée, dédié au dispositif. Au titre d'un premier exemple non limitatif, la transmission peut s'effectuer en utilisant des conducteurs actifs comme milieu de transmission, ce procédé étant bien connu des spécialistes, et bien adapté aux faibles débits, comme ceux découlant de la mise en oeuvre du premier mode de réalisation donné à titre d'exemple. Au titre d'un second exemple non limitatif, la transmission peut s'effectuer par voie hertzienne. Au titre d'un troisième exemple non limitatif, la transmission peut s'effectuer par fibre optique. Note also that there is no need for the transmission medium to be a conductive support, such as a shielded pair, dedicated to the device. By way of a first nonlimiting example, the transmission can be carried out using active conductors as the transmission medium, this process being well known to specialists, and well suited to low bit rates, such as those arising from the implementation of the first embodiment given by way of example. By way of a second nonlimiting example, the transmission can take place over the air. By way of a third nonlimiting example, the transmission can be carried out by optical fiber.

Il convient à présent de discuter les performances de détection d'un dispositif selon l'invention. A titre indicatif, le ≈524 de la partie 5 de la norme NF C 15-100 édition 1982 indique des valeurs maximales admissibles de chute de tension dans une installation, de 3 % à 8 % de la tension nominale. It is now necessary to discuss the detection performance of a device according to the invention. As an indication, ≈524 of part 5 of standard NF C 15-100 edition 1982 indicates maximum admissible values of voltage drop in an installation, from 3% to 8% of the nominal voltage.

Dans une installation basse tension de tension nominale 230 V, ces proportions correspondent respectivement à 6,9 V et à 18,4 V. Si l'on considère que ces chutes de tension s'appliquent à un circuit terminal de 100 A nominal, on en déduit que les puissances apparentes correspondantes sont respectivement de 690 W et 1840 W.In a low voltage installation with a nominal voltage of 230 V, these proportions correspond respectively to 6.9 V and 18.4 V. If we consider that these voltage drops apply to a terminal circuit of nominal 100 A, we deduces that the corresponding apparent powers are respectively 690 W and 1840 W.

Par contre un défaut série dans lequel se développerait une tension de 1 V et parcouru par un courant de 100 A, dissiperait une puissance de 100 W, pouvant déjà causer un échauffement anormal pouvant provoquer des dommages, et notamment une élévation progressive de la résistance du défaut. On the other hand a series fault in which a voltage of 1 V would develop and traversed by a current of 100 A, would dissipate a power of 100 W, which can already cause an abnormal heating which can cause damage, and in particular a progressive rise in the resistance of the default.

On en déduit que la chute de tension due à un défaut série dont la détection serait souhaitable pourra être 1) faible devant la tension nominale des installations, 2) faible devant les chutes de tension normalement admises, 3) faible (dans certains cas) devant les variations de la chute de tension dans l'installation en fonction de la température des conducteurs, 4) plus faible que les tensions résultant de nombreuses perturbations électromagnétiques présentes sur les conducteurs actifs.We deduce that the voltage drop due to a series fault whose detection would be desirable could be 1) low compared to the nominal voltage of the installations, 2) low compared to the normally accepted voltage drops, 3) low (in certain cases) compared to variations in the voltage drop in the installation as a function of the temperature of the conductors, 4) lower than the voltages resulting from numerous electromagnetic disturbances present on the active conductors.

Ces quatre points constituent des limitations de la méthode de détection des défauts série selon l'invention. These four points constitute limitations of the method for detecting serial faults according to the invention.

Toutefois - le point 1) pose essentiellement un problème de précision des mesures de tension dont nous allons détailler des solutions plus loin - les points 2) et 3) peuvent manifestement être traités par une connaissance suffisamment précise des impédances des canalisations en l'absence de défaut série, et des courants circulant dans les canalisations - le point 4) est plus facile à traiter, puisque la contribution néfaste à la précision des mesures des perturbations électromagnétiques peut être éliminée par filtrage analogique, dans l'ensemble de mesure de référence et dans les ensembles de mesure distante, éventuellement complété par un filtrage numérique.However - point 1) essentially poses a problem with the accuracy of the voltage measurements, solutions of which we will detail below - points 2) and 3) can obviously be dealt with by a sufficiently precise knowledge of the impedances of the pipes in the absence of serial fault, and currents flowing in the pipes - point 4) is easier to deal with, since the harmful contribution to the accuracy of the measurements of electromagnetic disturbances can be eliminated by analog filtering, in the reference measurement set and in remote measurement systems, possibly supplemented by digital filtering.

Il est clair que les mesures de tensions au point A et aux points B devront être suffisamment précises, une précision relative de + 0,001 entre deux calibrations indépendantes étant par exemple juste suffisante pour détecter un défaut série développant une chute de tension de 500 mV environ. Or les instruments capables de ce genre de précision doivent être fréquemment calibrés, et sont affectés par de faibles variations de température. It is clear that the voltage measurements at point A and at points B must be sufficiently precise, a relative precision of + 0.001 between two independent calibrations being for example just sufficient to detect a series fault developing a voltage drop of approximately 500 mV. However, instruments capable of this kind of precision must be frequently calibrated, and are affected by small variations in temperature.

Un dispositif selon l'invention pourra être conçu de façon à ce que les circuits de mesure de tension puissent être calibrés simplement de telle façon que les différences entre tensions atteignent une précision souhaitée. A titre d'exemple non limitatif, ce résultat peut être obtenu en prévoyant sur l'ensemble de mesure de référence et sur les ensembles de mesure distante, une embase permettant de connecter une source d'étalonnage, et un bouton-poussoir permettant de déclencher une séquence automatique d'étalonnage sur chacun de ces ensembles, selon un procédé bien connu des spécialistes. Ce type d'approche présente toutefois l'inconvénient de nécessiter une opération manuelle (la connexion de la source d'étalonnage à chaque ensemble de mesure) à effectuer périodiquement, par exemple tous les six mois, et d'être incapable de prendre en compte les variations de température ambiante subies par les différentes parties du dispositif selon l'invention. A device according to the invention could be designed so that the voltage measurement circuits can be calibrated simply so that the differences between voltages reach a desired precision. By way of nonlimiting example, this result can be obtained by providing on the reference measurement assembly and on the remote measurement assemblies, a base allowing to connect a calibration source, and a push button making it possible to trigger an automatic calibration sequence on each of these sets, according to a process well known to specialists. However, this type of approach has the disadvantage of requiring a manual operation (connecting the calibration source to each measurement set) to be carried out periodically, for example every six months, and of being unable to take into account the variations in ambient temperature undergone by the various parts of the device according to the invention.

Selon un mode préférentiel, tous les ensembles de mesure distante et l'ensemble de mesure de référence sont reliés par un groupe de conducteurs, dits conducteurs de calibration, sur lesquels seront automatiquement appliqués un ou plusieurs niveaux de tension pendant des périodes définies, de façon à permettre une calibration automatique des circuits analogiques ou numériques effectuant ou traitant les mesures de tensions. According to a preferred mode, all the remote measurement assemblies and the reference measurement assembly are connected by a group of conductors, called calibration conductors, to which one or more voltage levels will automatically be applied for defined periods, so to allow automatic calibration of analog or digital circuits performing or processing voltage measurements.

A titre d'exemple non limitatif, l'ensemble mesure de référence pourra émettre un signal de début (par exemple 10 V environ pendant 0,1 ms environ) puis appliquer une tension stable sur une paire de conducteurs de calibration (par exemple 1 V pendant 5 s environ). Les spécialistes voient qu'il est facile de concevoir l'ensemble de mesure de référence et les ensembles de mesure distante de telle façon que les entrées de mesures soient connectées automatiquement sur la paire de conducteur de calibration pendant la durée d'application de la tension stable, avec une haute impédance, et que soit ensuite effectuée une calibration automatique. Une telle calibration pourra être effectuée périodiquement, par exemple toutes les dix minutes. La tension stable pourra être choisie alternative ou continue, l'adoption de la fréquence du réseau d'alimentation étant à éviter, de façon à ce que les tensions à cette fréquence, induites sur les conducteurs de calibration, puissent être filtrées lors de calibrations automatiques, par un filtrage analogique ou numérique. By way of nonlimiting example, the reference measurement assembly may emit a start signal (for example approximately 10 V for approximately 0.1 ms) then apply a stable voltage to a pair of calibration conductors (for example 1 V for about 5 s). Specialists see that it is easy to design the reference measurement set and the remote measurement sets in such a way that the measurement inputs are automatically connected to the pair of calibration conductors for the duration of the voltage application stable, with a high impedance, and that an automatic calibration is then carried out. Such a calibration may be carried out periodically, for example every ten minutes. The stable voltage can be chosen alternating or continuous, the adoption of the frequency of the supply network being to be avoided, so that the voltages at this frequency, induced on the calibration conductors, can be filtered during automatic calibrations , by analog or digital filtering.

Les spécialistes verront que ce type de calibration automatique, même si elle utilise pour la calibration une tension définie avec une précision médiocre (par exemple 2 %), permet par la suite d'obtenir une précision acceptable sur des différences entre tensions voisines. Par exemple, il serait facile d'obtenir une précision de 4 % sur une différence de tension supérieure à 100 mV entre deux tensions voisines de 230 V, ce qui correspond bien au besoin, avec un faible coût. Specialists will see that this type of automatic calibration, even if it uses a voltage defined with poor precision (for example 2%) for calibration, makes it possible subsequently to obtain acceptable precision on differences between neighboring voltages. For example, it would be easy to obtain an accuracy of 4% on a voltage difference greater than 100 mV between two voltages close to 230 V, which corresponds well to the need, with a low cost.

Un dispositif selon l'invention peut être réalisé de façon à ce que les conducteurs de calibration soient également utilisés comme milieu de transmission pour l'ensemble de transmission. Les techniques permettant d'obtenir ce résultat sont bien connues des spécialistes. A titre d'exemple un câble bifilaire blindé convient bien à ces deux fonctions. A device according to the invention can be produced so that the calibration conductors are also used as the transmission medium for the transmission assembly. The techniques for obtaining this result are well known to specialists. For example, a shielded two-wire cable is well suited to these two functions.

Venons-en à présent aux points 2) et 3) précédemment évoqués, constituant des limitations de la méthode de détection des défauts série selon l'invention. Comme nous l'avons dit, pour limiter l'impact de ces limitations, il est possible d'améliorer la connaissance des courants circulant dans l'installation, et celle de l'impédance des canalisations en l'absence de défaut série. Nous discutons ci-après quelques moyens d'atteindre ces buts. We now come to points 2) and 3) previously mentioned, constituting limitations of the method for detecting serial faults according to the invention. As we said, to limit the impact of these limitations, it is possible to improve knowledge of the currents flowing in the installation, and that of the impedance of the pipes in the absence of a series fault. We discuss below some ways to achieve these goals.

Connaître avec une précision accrue les courants circulant dans les canalisations peut se faire en employant des mesures supplémentaires de courant au titre des autres mesures de grandeurs physiques pouvant être prises en compte par l'ensemble de traitement. Dans les deux modes de réalisation et d'installation présentés plus haut à titre d'exemple, les courants n'étaient par exemple connus qu'au point A. Des mesures de courant supplémentaires seraient parfaitement envisageables en un ou plusieurs points B. Toutefois, ce renchérissement du dispositif selon l'invention peut n'être pas nécessaire : si l'on considère l'analyse du problème mathématique de la détermination des résistances et des courants dans une installation telle que celle de la figure 1, on montre facilement que l'ensemble de traitement dispose de données suffisantes pour déterminer les courants et les résistances de toutes les canalisations à partir de plusieurs états différents, linéairement indépendants, pourvu qu'il dispose des valeurs instantanées ou complexes des tensions et courants mesurés. Or de tels états indépendants ne manqueront généralement pas de survenir au cours du temps, dans une installation réelle, et il est facile pour un spécialiste d'établir un algorithme capable de reconnaître des états différents, et de déterminer leur indépendance. Dans le cas du circuit de la figure 1, comportant 4 branches, on vérifie aisément qu'il suffit de prendre en compte 4 états distincts. Knowing with greater precision the currents flowing in the pipes can be done by using additional current measurements as other measurements of physical quantities that can be taken into account by the processing unit. In the two embodiments and installation presented above by way of example, the currents were for example known only at point A. Additional current measurements would be perfectly possible at one or more points B. However, this higher cost of the device according to the invention may not be necessary: if we consider the analysis of the mathematical problem of determining the resistances and currents in an installation such as that of FIG. 1, it is easily shown that l The processing unit has sufficient data to determine the currents and resistances of all the pipes from several different states, linearly independent, provided that it has instantaneous or complex values of the measured voltages and currents. However, such independent states will generally not fail to occur over time, in a real installation, and it is easy for a specialist to establish an algorithm capable of recognizing different states, and of determining their independence. In the case of the circuit of FIG. 1, comprising 4 branches, it is easily verified that it suffices to take into account 4 distinct states.

Un dispositif selon l'invention peut donc mettre en oeuvre dans son ensemble de traitement un algorithme capable de résoudre, dans des cas de structure d'installation pour lesquels cette résolution est mathématiquement possible, le problème linéaire de la détermination des courants et des résistances du réseau à partir de la connaissance de tensions et d'un seul courant dans le réseau, pour un nombre suffisant d' états linéairement indépendants. A device according to the invention can therefore implement in its processing unit an algorithm capable of solving, in cases of installation structure for which this resolution is mathematically possible, the linear problem of determining the currents and resistances of the network from knowledge of voltages and a single current in the network, for a sufficient number of linearly independent states.

Il est facile de calculer l'impédance théorique de canalisations en l'absence de défaut série, pour une température donnée des canalisations. It is easy to calculate the theoretical impedance of pipes in the absence of a series fault, for a given temperature of the pipes.

Un dispositif selon l'invention peut disposer d'un mode de relevé et de mémorisation automatique des caractéristiques électriques d'une installation, par exemple au cours duquel un opérateur devra successivement connecter une charge unique en divers points de l'installation surveillée, toute autre charge étant débranchée. Dans une installation de structure semblable à celle de la figure 1, la connexion successive d'une unique charge aux différents points B permet évidemment de déterminer les impédances pertinentes. Cette opération, réalisée après un contrôle minutieux de l'installation, par exemple lors de sa première mise en service, pourrait être supposée correspondre à un état de l'installation en l'absence de défaut série. Les spécialistes voient clairement comment mettre en oeuvre un tel mode automatique par des algorithmes et circuits appropriés dans l'ensemble de traitement et l'ensemble de paramétrage. A device according to the invention may have a mode of reading and automatically memorizing the electrical characteristics of an installation, for example during which an operator will have to successively connect a single load at various points of the monitored installation, any other load being disconnected. In an installation of structure similar to that of FIG. 1, the successive connection of a single load to the different points B obviously makes it possible to determine the relevant impedances. This operation, carried out after a careful inspection of the installation, for example when it is put into service for the first time, could be assumed to correspond to a state of the installation in the absence of a serial fault. The specialists clearly see how to implement such an automatic mode by appropriate algorithms and circuits in the processing unit and the parameterization unit.

Un dispositif selon l'invention pourra avantageusement prendre en compte dans le procédé de traitement la variation de la résistance des canalisations avec la température. Ceci peut se faire en employant des mesures de température au titre des autres mesures de grandeurs physiques pouvant être prises en compte par l'ensemble de traitement. Toutefois, ce renchérissement du dispositif selon l'invention peut n'être pas nécessaire car les effets d'une élévation de température peuvent être majorés par des expressions approchées prenant en compte les courants dans les différentes parties de l'installation au cours d'une période définie. Toutefois, les paramètres thermiques (résistances et capacités thermiques) à prendre en compte dans ce type d'expression ne sont pas toujours faciles à connaître précisément. A device according to the invention can advantageously take into account in the treatment process the variation of the resistance of the pipes with the temperature. This can be done by using temperature measurements as other measurements of physical quantities that can be taken into account by the processing unit. However, this increase in the cost of the device according to the invention may not be necessary because the effects of a rise in temperature can be increased by approximate expressions taking into account the currents in the different parts of the installation during a defined period. However, the thermal parameters (resistances and thermal capacities) to be taken into account in this type of expression are not always easy to know precisely.

Un dispositif selon l'invention peut disposer d'un mode de relevé et de mémorisation automatique des caractéristiques thermiques d'une installation, par exemple au cours duquel un opérateur devra successivement connecter suffisamment longtemps une charge unique de consommation suffisante, en divers points de l'installation surveillée, toute autre charge étant débranchée. Le mode opératoire peut être similaire à celui du mode de relevé et de mémorisation automatique des caractéristiques électriques de l'installation, mais l'exploitation des données par le dispositif selon l'invention est évidemment différente. Les spécialistes voient clairement comment mettre en oeuvre un tel mode automatique par des algorithmes et circuits appropriés dans l'ensemble de traitement et l'ensemble de paramétrage. A device according to the invention may have a mode for automatically recording and memorizing the thermal characteristics of an installation, for example during which an operator must successively connect a single charge of sufficient consumption for a sufficient length of time, at various points of the 'installation monitored, all other loads disconnected. The operating mode can be similar to that of the mode for automatically reading and storing the electrical characteristics of the installation, but the processing of the data by the device according to the invention is obviously different. The specialists clearly see how to implement such an automatic mode by appropriate algorithms and circuits in the processing unit and the parameterization unit.

On note que certaines fonctions d'un dispositif selon l'invention se trouvent déjà présentes dans certains appareillages, et en particulier dans des disjoncteurs de fort calibre. Un dispositif selon l'invention peut donc partager certaines fonctions avec un appareillage. It is noted that certain functions of a device according to the invention are already present in certain apparatuses, and in particular in high-caliber circuit breakers. A device according to the invention can therefore share certain functions with an appliance.

A titre d'exemple non limitatif, un dispositif selon l'invention peut fonctionner de façon continue, ou de façon périodique, ou seulement lorsqu'il est sollicité d'une façon quelconque, par exemple par un opérateur. By way of nonlimiting example, a device according to the invention can operate continuously, or periodically, or only when it is stressed in any way, for example by an operator.

Un dispositif selon l'invention pourra comporter un moyen de commander automatiquement des contacteurs ou disjoncteurs télécommandés. Cette faculté pourra être utile pour contrôler un circuit sur lequel sont installées des charges normalement manoeuvrées peu fréquemment, par exemple des fours électriques ou dispositifs d'éclairage d'une usine à procédé continu, et générer des états linéairement indépendants, dans la mesure où la manoeuvre automatique de ces appareillages est acceptable. A device according to the invention may include a means of automatically controlling contactors or circuit breakers with remote control. This faculty can be useful to control a circuit on which loads normally operated infrequently are installed, for example electric ovens or lighting devices of a continuous process factory, and generate linearly independent states, insofar as the automatic operation of these devices is acceptable.

Cette faculté pourra aussi être exploitée pour effectuer des relevés et mémorisation automatique de caractéristiques électriques ou thermiques d'une installation.This faculty can also be exploited to carry out readings and automatic storage of electrical or thermal characteristics of an installation.

Un dispositif selon l'invention peut fournir des renseignements sur la localisation d'un défaut série qu'il a détecté. Les spécialistes comprennent clairement les fonctions qu'il convient d'ajouter à l'ensemble de traitement et à l'ensemble de sortie pour obtenir ces renseignements. On note que ces renseignements seront évidement limités à l'indication d'une ou plusieurs branches de l'installation où le défaut détecté peut se trouver, ainsi que l'identification du conducteur actif concerné. A device according to the invention can provide information on the location of a serial fault which it has detected. Specialists clearly understand the functions that should be added to the processing set and the output set to obtain this information. It should be noted that this information will obviously be limited to the indication of one or more branches of the installation where the detected fault can be found, as well as the identification of the active driver concerned.

L'invention peut être notamment appliquée à la surveillance et au contrôle automatique des défauts série dans les installations électriques. The invention can in particular be applied to the monitoring and automatic control of serial faults in electrical installations.

Claims

1. Method for the automatic detection of series faults, characterized firstly in that it comprises, at a first point A, a plurality of measurements of voltage and current over time on active conductors, secondly in that it comprises, at one or more other points B, a plurality of voltage measurements over time on active conductors, thirdly in that it involves the transmission of the results of some of the measurements, or of quantities deduced from measurements, and their reception at a point where they can be processed, fourthly in that it comprises the memorization of parameters corresponding to one or more characteristics of the installation or to one or more limit values, these characteristics or limit values having to be sufficient to define, for each active conductor and for each point B, a fixed or variable threshold from which a voltage appearing between this point B and point A corresponds spond to a series fault, fifthly in that it involves the processing of results of voltage and current measurements, or of quantities deducted from such measurements, by an automatic process, in order to determine whether one or more thresholds have been exceeded , this circumstance corresponding to the detection of a serial fault, the processing can also take into account the results of other measurements of physical quantities, or the quantities deducted from such measurements, sixthly in that it comprises, in the event of detection a serial fault, the signaling of this detection, or the application of a specific command.

2. Device for implementing the method according to claim 1, characterized firstly in that it comprises, at a first point A, a "reference measurement assembly", capable of carrying out a plurality of voltage measurements and of current over time on active conductors, secondly in that it comprises, at one or more other points B, a "remote measuring assembly" capable of carrying out a plurality of voltage measurements over time on active conductors, thirdly in that it comprises a "transmission assembly" capable of transmitting results of some of the measurements, or of quantities deducted from measurements, and of receiving them at a point where they can be processed, fourthly in that 'it includes a "set of parameters" capable of storing parameters corresponding to one or more characteristics of the installation or to one or more limit values, these characteristics or limit values ites must be sufficient to define, for each active conductor and for each point B, a fixed or variable threshold from which a voltage appearing between this point B and point A corresponds to a series fault, fifth in that it comprises a "processing unit" capable of receiving and processing results of voltage and current measurements, or quantities deducted from such measurements, by an automatic process, in order to determine whether one or more thresholds have been exceeded, this corresponding circumstance upon detection of a serial fault, the processing can also take into account the results of other measurements of physical quantities, or the quantities deduced from such measurements, sixthly in that it comprises an "output assembly" capable, in in case of detection of a serial fault, to report this detection, or to apply a specific command.

3. Device according to claim 2, characterized in that the transmission medium is a conductive support operated by bus.

4. Device according to any one of claims 2 to 3, characterized in that the transmission can be carried out using active conductors as the transmission medium.

5. Device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that all the remote measurement assemblies and the reference measurement assembly are connected by a group of conductors, called calibration conductors, to which will be automatically applied one or more voltage levels during defined periods, so as to allow automatic calibration of analog or digital circuits carrying out or processing voltage measurements.

6. Device according to claim 5, characterized in that the calibration conductors are also used as the transmission medium for the transmission assembly.

7. Device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that it can implement in its processing unit an algorithm capable of solving, in cases of installation structure for which this resolution is mathematically possible , the linear problem of the determination of the currents and resistances of the network starting from the knowledge of voltages and only one current in the network, for a sufficient number of linearly independent states.

8. Device according to any one of claims 2 to 7, characterized in that it has a mode of reading and automatic storage of the electrical characteristics of an installation.

9. Device according to any one of claims 2 to 8, characterized in that it has a mode of reading and automatic storage of the thermal characteristics of an installation.

10. Device according to any one of claims 2 to 9, characterized in that it can provide information on the location of a serial fault which it has detected.