FR2794868A1

FR2794868A1 - Procede de detection d'etats de defauts systematiques dans un dispositif electronique intelligent

Info

Publication number: FR2794868A1
Application number: FR0007523A
Authority: FR
Inventors: Bo L Andersen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: DE10029235A1; DE10029235B4; JP4398566B2; US6434715B1; JP2001045649A; FR2794868B1

Abstract

Procédé de détection d'états de défauts systémiques dans un dispositif électronique intelligent. Le dispositif électronique intelligent comprend un microcontrôleur et des mémoires correspondantes. Un algorithme (programme) chargé dans une mémoire du dispositif électronique intelligent détecte des états de défauts systémiques, c'est-à-dire des causes fondamentales, indiqués par des événements de défaut semblables, à répétition.

Description

Procédé de détection d'états de défauts systémiques dans un dispositif électronique intelligent La présente invention concerne d'une manière générale les dispositifs électroniques intelligents, par exemple des déclencheurs électroniques, des relais de protection, des appareils de mesure d'énergie et des appareils de mesure de qualité de courant. Plus particulièrement, la présente invention est relativeà un procédé de détection d'états d'événements ou de défauts systémiques dans un dispositif électronique intelligent.

Les dispositifs électroniques intelligents sont bien connus. Par exemple, un déclencheur électronique (qui constitue un tel dispositif électronique intelligent) comprend d'une manière typique des détecteurs de tension et d'intensité qui produisent des signaux analogiques indiquant les signaux de lignes électriques. Les signaux analogiques sont convertis par un convertisseur A/N (analogique/numérique) en signaux numériques qui sont traités par un microcontrôleur. Le déclencheur comprend en outre une mémoire RAM (mémoire vive), une mémoire ROM (mémoire morte) et une mémoire EEPROM (mémoire morte programmable et effaçable électroniquement) qui sont toutes reliées au microcontrôleur. La mémoire ROM comporte un code d'application de déclencheur, par exemple un micrologiciel pour les principales fonctionnalités, dont des paramètres d'initialisation et un code de démarrage. La mémoire EEPROM comporte des paramètres d'exploitation pour le code d'application. Le déclencheur électronique détecte des états de défauts (c'est-à-dire des événements) tels que des déclenchements de disjoncteurs, des événements affectant des relais, des conducteurs hors service ou des états d'événements définis par l'utilisateur. Une fois qu'un état de défaut est détecté, le déclencheur électronique produit un message d'événement tel qu'une alerte par l'intermédiaire d'un moyen d'affichage local, de contacts externes ou en envoyant un message d'événementà un poste de contrôle centralisé tel qu'un programme de logiciel informatique contenant un outil de relevé d'événements.

Cependant, il incombe généralementà l'utilisateur d'analyser les données d'événements brutes pour déterminer si le même événement s'est produit de multiples fois au cours d'un laps de terv)s donné, de façonà indiquer qu'il existe un état de défaut systémique, c'est-à-dire un état de défaut qui se répète en raison du même problème techniqueà cause fondamentale, qu'il convient de localiser et de supprimer. Un besoin existe en particulier dans le domaine des relais pour utilitaires, où l'environnement physique des systèmes de distribution donne souvent lieuà des défauts qui se répètent et qui peuvent être masqués par la refermeture automatique de disjoncteurs une fois que le défaut a disparu.

On va présenter un procédé de détection d'états de défauts systémiques dans un dispositif électronique intelligent, indiqués par des événements de défauts répétés, semblables. Un déclencheur électronique est décrit ici uniquement à titre d'exemple, la présente invention '.s'appliquant égalementà d'autres dispositifs électroniques intelligents. Dans un exemple de forme de réalisation de l'invention, le déclencheur électronique comprend des détecteurs de tension et d'intensité qui fournissent des signaux analogiques indiquant les signaux de lignes électriques. Les signaux analogiques sont convertis, par un convertisseur AÎN (analogique/numéri que), en signaux numériques qui sont traités par un microcontrôleur. Le déclencheur comprend en outre une mémoire RAM (mémoire vive), une mémoire ROM (mémoire morte) et une mémoire EEPROM (mémoire morte programmable et effaçable électroniquement), lesquelles communiquent toutes avec le microcontrôleur. La mémoire ROM comporte un code d'application de déclencheur, par exemple un micrologiciel pour les principales fonctionnalités, dont des paramètres d'initialisation et un code de démarrage. Le code d'application comprend un code pour l'algorithme là-z détection de défauts systémiques selon la présente invention. La mémoire EEPROM comporte des paramètres d'exploitation, par exemple un code pour établir des événements définis par l'utilisateur pour être relevés et/ou des horizons temporels pour relever de multiples sunenances d'événements semblables, pour le code d'application. Ces paramètres peuvent être stockés en usine dans le déclencheur et sont choisis pour répondre aux besoins de la clientèle, mais ils peuvent également être téléchargés.

Pour chaque événement de ce type détecté par le dispositif électronique intelligent, l'algorithme de détection de défaut systémique relève la survenance de l'événement. Eventuellement, l'algorithme peut également relever la date et l'heure de l'événement. L'algorithme détermine si ce type de défaut particulier (ou ce type d'événement particulier) s'est produit précédemment (par exemple, le même type de défaut sur la même phase). Si un tel défaut s'est produit précédemment, le temps écoulé depuis la survenance du dernier défaut de ce type et le nombre total de survenances de ce type de défaut sont détenninés. Ces données sont ensuite comparées au nombre d'événement entré par l'utilisateur et/ou à la fréquence dans le temps spécifiée pour justifier la génération d'un événementà répétition.

L'invention sera mieux compriseà l'étude d'un mode de réalisation décrità titre nullement limitatif et illustré sur la figure unique qui est un schéma de principe d'un déclencheur électronique selon la présente invention; et En référenceà la figure, un déclencheur désigné globalement par le repère30 est représenté d'une manière générale et schématique. Il est entendu que la présente invention ne se limite pasà des déclencheurs électroniques, mais concerne d'une manière générale les dispositifs électroniques intelligents. Le déclencheur30 comprend un détecteur32 de tension qui fournit des signaux analogiques indiquant des mesures de tension sur une ligne 34 de signaux et un détecteur36 d'intensité qui fournit des signaux analogiques indiquant des mesures d'intensité sur une ligne38 de signaux. Les signaux analogiques produits sur les lignes 34 et J8 sont présentésà un convertisseur A/N (analogique/numérique) 40, qui convertit ces signaux analogiques en signaux numériques. Les signaux numériques sont transmis par l'intermédiaire d'un bus 42à un microcontrôleur (processeur de signaux) 44, celui-ci étant commercialisé par Hitachi Electronics Components Group (famille H8/-ÎOO de microcontrôleurs Hitachi). En outre, le déclencheur30 comprend une mémoire RAM (mémoire vive) 46, une mémoire ROM (mémoire morte) 48 et une mémoire EEPROM (mémoire morte programmable et effaçable électroniquement) 50 qui communiquent toutes avec le microcontrôleur 44 par l'intermédiaire d'un bus de commande52. Il faut souligner que le convertisseur A/N 40, la mémoire ROM 48, la mémoire RAM 46 ou n'importe quelle combinaison de ceux-ci peut, comme on le sait, être installéeà l'intérieur du microcontrôleur 44. La mémoire EEPROM 50 est rémanente, si bien que les informations et la programmation du système ne se perdront pas pendant une interruption ou une panne de courant. Les données, d'une manière typique l'état du disjoncteur, sont affichées par un dispositif d'affichage 54 en réponseà des signaux d'affichage reçus du microcontrôleur 44 par l'interrnédiaire du bus de commande52. Un dispositif de commande de sortie56, en réponseà des signaux de commande reçus du microcontrôleur 44 par l'intermédiaire du bus de commande52, commande un module de déclenchement58 par l'intermédiaire d'une ligne60. L'étalonnage, les contrôles, la programmation et d'autres fonctions sont assurés par l'intermédiaire d'un port E/S 62 de communications, qui communique avec le microcontrôleur 44 via le bus de commande52. Une source63 de courant alimentée par l'électricité de service, fournit le courant approprié aux composants du déclencheur30 par l'intermédiaire d'une ligne 64. La mémoire ROM 48 contient un code d'application de déclencheur, par exemple un micrologiciel pour les principales fonctionnalités, dont des paramètres d'initialisation et un code de démarrage. Le code d'application contient un code pour un digorithme selon la présente invention pour la détection de défauts systémiques.

La mémoire EEPROM 50 contient un code de paramètres d'exploitation, par exemple un code pour établir des événements, définis par l'utilisateur,à relever et/ou des horizons temporels pour relever de multiples survenances d'événements semblables. Ces paramètres peuvent être mémorisés en usine dans le déclencheur et sont choisis pour répondre aux besoins de la clientèle, mais peuvent également être téléchargés comme décrit plus loin. L'algorithme de détection de défauts systémiques est exécuté en temps réel et, de préférence, est lancé à partir du code de démarrage au moment de la mise en route.

Lorsqu'un événement concernant un déclencheur ou un relais, par exemple un temps court, un temps long, un défaut instantané ou un défautà la masse a été détecté et qu'un disjoncteur a déclenché et/ou qu'un contact s'est fermé, le dispositif émet un message d'événement. Ce message peut être affiché sur un dispositif d'affichage local et/ou être communiquéà un poste de contrôle distant, par exemple un moniteur installé dans les équipements ouà un ordinateur distant comportant un logiciel de pilotage de gestion de courant. Autrement dit, l'événement concernant le déclencheur ou le relais est traité comme dans la technique antérieure connue.

Dans un exemple de forme de réalisation de l'invention, pour chaque événement de ce type détecté par le dispositif électronique intelligent, l'algorithme de détection de défauts systémiques relève la survenance de l'événement. L'algorithme détermine si ce défaut particulier s'est produit antérieurement, par exemple le même type de défaut sur la même phase.

En ce qui concerne la mise en #uvre de l'exemple de forme de réalisation de l'invention, un tableau de mémorisation d'événementsà configuration par l'utilisateur figureà la fin de la présente description, et un algorithme de détection de défauts systémiques est résumé ci-apiès. La logique suivante est appliquée dans le tableau de mémorisation d'événementsà configuration par l'utilisateur: conserver X événements, puis remettreà zéroOU utiliser une fenêtre dynamique de X jours puis remettreà zéro les événementsà l'extérieur de la fenêtre. Selon l'invention, le tableau d'événements (figurant en fin de description) et l'algorithme de détection sont mis en #uvre dans le micrologiciel du dispositif électronique intelligent. Lorsque survient un élément de défaut, il est traité par le déclencheur30 comme dans la technique antérieure. De plus, l'algorithme d'événements de défautsà répétition comporte les étapes suivantes, en boucle sans fin: 1 . Si un événement est reçu en 2, passerà 8.

2. Le compteur approprié de la colonne 2 est incrémenté et relevé en mémoire rémanente (cf. tableau).

3. La date et l'heure de l'événement sont relevés en mémoire rémanente (cf. tableau) si cette fonction est prévue dans le déclencheur30.

4. L'intervalle entre des événements est calculé et relevé en mémoire rémanente (cf. tableau).

5. L'intervalle moyen total entre tous les événements relevés du type en question est calculé et relevé en mémoire rémanente (cf tableau).

6. Les étapes 2,J, 4 sont répétées pour le champTOUS événements.

7. Il est vérifié si des états des colonnes5, 6 ou7 justifiant un événementà Répétition ont été respectés. Dans ce cas, l'événement/les événements approprié (s) est/sont à nouveau généré (s). Soit un numéro exclusif d'événement est associéà chaque état, soit le message d'événement passe des paramètres en revue en permettantà l'utilisateur d'identifier quel état a été respecté pour générer l'événement.

8. Le logiciel vérifie si le nouvel événement déclenche une miseà zéro des événements sur la base du nombre d'événements ou de l'état temporel de la fenêtre dynamique.

9. Répéter le programme.

Une limite peut être établie quant au nombre de répétitions qui doivent être observées avant que ne soit généré un événement/message à répétition. De même, une limite peut être programmée quant au nombre d'événements/messages à répétition qui doivent être générés quel que soit le nombre d'observations faites. Cette information peut être affichée sur le déclencheur30 ou dans un ordinateur central (non représenté). Cette information peut être affichée (ou imprimée) sous la forme d'un relevé ou par types d'événements, ainsi que le nombre d'événementsà répétition, le temps depuis la survenance de l'événement précédent et/ou la fréquence de survenance de cet événement. Cette information apporte une aide utileà la détermination de la cause ou de l'origine (c'est-à-dire une cause fondamentale systémique) de ces événements, laquelle serait autrement difficileà déterminer.

En effet, bien souvent, les états de défauts graves ne se produisent pas d'un seul coup mais, au contraire, apparaissent progressivement dans le temps, et donnent souvent lieuà des défauts moins graves répétés au cours du processus. Ces défauts moins graves répétés peuvent être masqués par des refermetures de disjoncteurs et peuvent être difficilesà détecter manuellementà l'aide des données brutes d'événements. De plus, si les données brutes d'événements ne sont pas correctement analysées, on risque alors de ne s'intéresser qu'aux symptômes d'un problème, tandis que la cause fondamentale pouvant être évitée pourrait s'aggraver avec le temps. En fin de compte, ces causes fondamentales risquent de devenir graves et de provoquer un événement de défaut majeur. Une fois que cela se produit, des dommages et des retards coûteux risquent d'affecter l'exploitation d'une installation. Un événement de défaut majeur provoqué par un état de défaut systémique risque de coûter cherà un utilisateur. En identifiant de manière automatique des événements de défautsà répétition, il est possible de prévoir, de détecter et de corriger ces états de défauts systémiques avant que ne survienne un événement de défaut majeur.

De préférence, la totalité des limites ou des valeurs établies précitées sont mémorisées dans la mémoire EEPROM 50 et peuvent être modifiées en téléchargeant des valeurs voulues par l'intermédiaire du port E/S 62 de communications. Cela doit comporter un téléchargement de ces données si le déclencheur est reliéà un ordinateur système (non représenté), soit de manière directe par des lignes téléphoniques, soit par toute autre liaison appropriée. Il peut également être préférable que la mémoire EEPROM 50 comporte une mémoire flash gérant ces données, d'une manière bien connue.

Evénement <SEP> de <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Heure <SEP> et <SEP> date <SEP> Laps <SEP> dé <SEP> temps <SEP> Générer <SEP> un <SEP> Générer <SEP> un <SEP> Générer <SEP> un
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<tb> répétition <SEP> recherche <SEP> et <SEP> recherche <SEP> et <SEP> d'événements <SEP> inférieur <SEP> à <SEP> Y <SEP> (valeur
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<tb> mémoire <SEP> rémanente) <SEP> rémanente) <SEP> fait <SEP> par <SEP> l'utilisateur)
<tb> rémanente) <SEP> l'utilisateur) <SEP> diminue,avec
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<tb> 3M
<tb> n' <SEP> 1 <SEP> -jour <SEP> 0
<tb> à <SEP> 12 <SEP> heures
<tb> n' <SEP> 2 <SEP> -jour <SEP> 1
<tb> à <SEP> 24 <SEP> heures:
<tb> intervalle <SEP> <B≥ <SEP> 36
<tb> heures
<tb> n' <SEP> 3 <SEP> - <SEP> jour <SEP> 2
<tb> à <SEP> 12 <SEP> heures:
<tb> intervalle <SEP> <B≥ <SEP> 12
<tb> heures
<tb> % <SEP> de
<tb> diminution
<tb> moyenne <SEP> <B≥
<tb> (36+12)2/12
<tb> 200%
<tb> Sous-fréquence <SEP> 5 <SEP> 010599 <SEP> Total: <SEP> Xjours <SEP> 2 <SEP> 2,0,12 <SEP> 3,20%
<tb> Phase <SEP> A <SEP> 23:45:23:22 <SEP> Y <SEP> heures
<tb> Z <SEP> minutes
<tb> 010899 <SEP> Intervalle <SEP> XI
<tb> 21:44:11:45 <SEP> jours <SEP> Y] <SEP> heures
<tb> Zl <SEP> minutes
<tb> 021999 <SEP> Intervalle <SEP> X2
<tb> 13:12:55.55 <SEP> jours <SEP> Y2 <SEP> heures
<tb> Z2 <SEP> minutes
<tb> 022299 <SEP> Intervalle <SEP> X3
<tb> 04:02:44:33 <SEP> jours <SEP> Y3 <SEP> heures
<tb> D <SEP> minutes
<tb> 022299 <SEP> Intervalle <SEP> X4
<tb> 04:23:32:05 <SEP> jours <SEP> Y4 <SEP> heures
<tb> Z4 <SEP> minutes
<tb> Sous-fréquence <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2,0,12 <SEP> 3,20%
<tb> Phase <SEP> B
<tb> Sous-fréquence <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2,0,12 <SEP> 3,20%
<tb> Phase <SEP> C
<tb> Surfréquence <SEP> 1 <SEP> 011999 <SEP> 22 <SEP> 2,0,12 <SEP> 3,20%
<tb> Phase <SEP> A <SEP> 13:12:55:56

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter des événements se répétant dans un système de distribution électrique au niveau d'un dispositif électronique intelligent du système de distribution électrique, comprenant les étapes consistantà: générer un signal d'événement indiquant la survenance d'un événement; comparer ledit signal d'événementà un signal d'événement indiquant un événement antérieur afin de déterminer si l'évé.-,--ment est une répétition de l'événement antérieur; et générer un signal d'événementà répétition si l'événement est une répétition de l'événement antérieur. 2. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: détecter un état de défaut systémique dans le système de distribution électrique en réponse audit signal d'événementà répétition. 3. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: vérifier la survenance d'un événement' avant que ne soit généré ledit signal d'événementà répétition. 4. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: générer un relevé d'événements en réponse audit signal d'événement et audit signal d'événement antérieur. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit relevé d'événements comporte un horizon temporel spécifié dans lequel l'événement est une répétition de l'événement antérieur. 6. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: déterminer un laps de temps entre l'événement et l'événement antérieur. 7. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: déterminer une fréquence de survenance de l'événement et d'une pluralité des événements antérieurs 8. Procédé selon la revendication1, dans lequel l'événement est constitué par un état de défaut. 9. Procédé selon la revendication1, dans lequel ledit dispositif électronique intelligent est constitué par un déclencheur électronique, un relais de protection, un appareil de mesure d'énergie ou un appareil de mesure de qualité de courant. 10. Procédé selon la revendication1, comprenant en outre l'étape consistantà: afficher des informations indiquant un événementà répétition en réponse audit signal d'événementà répétition. 11. Dispositif électronique intelligent, comprenant: un capteur pour détecter un signal électrique d'un système de distribution électrique afin de produire un signal de détection indiquant une caractéristique électrique de celui-ci; et un processeur de signaux réagissant audit signal détecté et ayant une mémoire afin de stocker un signal comportant des signaux de programme qui définissent un programme exécutableà cette fin, générer un signal d'événement en réponse audit signal de détection, ledit signal d'événement indiquant une survenance d'événement, comparer ledit signal d'événement avec un signal d'événement antérieur indiquant un événement antérieur pour déterminer si l'événement est une répétition de l'événement antérieur, et générer un signal d'événementà répétition lorsque l'événement est une répétition de l'événement antérieur. 12. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel lesdits signaux de programme définissent en outre ledit programme exécutable pour détecter un état de défaut systémique dans le système de distribution électrique en réponse audit signal d'événementà répétition. 13. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel lesdits signaux de programme définissent en outre ledit programme exécutable pour vérifier la survenance d'un événement avant ladite génération dudit signal d'événementà répétition. 14. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, comprenant en outre: un traceur réagissant audit signal d'événement et audit signal d'événement antérieur pour générer un relevé d'événement. 15. Dispositif électronique intelligent selon la revendication 14, dans lequel ledit relevé d'événement comporte un horizon temporel spécifié au cours duquel l'événement est une répétition de l'événement antérieur. 16. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel lesdits signaux de programme définissent en outre ledit programme exécutable pour déterminer un laps de temps entre l'événement et l'événement antérieur. 17. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel lesdits signaux de programme définissent en outre ledit programme exécutable pour déterminer une fréquence de survenance de l'événement et d'une pluralité des événements antérieurs. 18. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel ledit événement est constitué par un état de défaut. 19. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, dans lequel ledit dispositif électronique intelligent comprend un déclencheur électronique, un relais de protection, un appareil de mesure d'énergie ou un appareil de mesure de qualité de courant. 20. Dispositif électronique intelligent selon la revendication11, comportant en outre: un dispositif d'affichage réagissant audit signal d'événementà répétition pour afficher des informations indiquant un événementà répétition.