FR2930349A1 - Procede et systeme de detection d'un courant secondaire residuel dans un transformateur de courant dans un reseau electrique haute tension, et procede et systeme de detection de la formation d'un arc dans un disjoncteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un système de détection d'un courant secondaire résiduel dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension. Dans ce procédé on réalise une détection synchrone (50, 51) de ce courant, en utilisant au moins un signal de référence qui est un signal du réseau (Us) ayant la même fréquence de répétition que le courant à détecter et on réalise un filtrage passe-bas.L'invention concerne également un procédé et un système de détection de formation d'un arc dans un disjoncteur.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION D'UN COURANT SECONDAIRE RESIDUEL DANS UN TRANSFORMATEUR DE COURANT DANS UN RESEAU ELECTRIQUE HAUTE TENSION, ET PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION DE LA FORMATION D'UN ARC DANS UN DISJONCTEUR

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un procédé et un système de détection d'un courant secondaire résiduel dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, et un procédé et un système de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur, ou éventuellement dans un interrupteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un réseau électrique haute tension, après la manoeuvre d'ouverture d'un disjoncteur, des réamorçages internes peuvent apparaître entre les contacts sous tension. Ces réamorçages peuvent conduire à l'établissement d'un arc électrique de quelques dizaines d'Ampères. La rapidité de détection de tels arcs de défaut est primordiale pour éviter un échauffement local du plasma qui peut conduire à une dégradation des pièces internes du disjoncteur et dans certains cas à une explosion de celui-ci. Le temps avant explosion varie selon un bilan thermique puissance d'échauffement apportée par l'arc/résistance thermique de la chambre de coupure / conditions climatiques. Une telle explosion du disjoncteur peut être évitée si l'arc interne peut être détecté et signalé dans un délai suffisamment court pour qu'une stratégie de repli puisse être mise en oeuvre immédiatement par les automatismes du réseau, par exemple par fermeture automatique du disjoncteur et mise hors tension par ouverture de disjoncteurs adjacents. Comme décrit dans le document référencé [1] en fin de description, la présence d'un arc interne peut être détectée par la conjonction de deux événements . • la signalisation de la position disjoncteur ouvert par des contacts auxiliaires, • la présence d'un courant résiduel au secondaire d'un transformateur de mesure de courant, ou transformateur de courant. Ce document décrit, en effet, plusieurs méthodes de protection contre un arc électrique dans un disjoncteur. Il décrit ainsi une méthode basée sur la détection d'un courant résiduel, le disjoncteur étant ouvert, en utilisant un délai permettant de confirmer 25 l'existence d'un arc électrique. La détection de l'existence d'un tel courant résiduel de quelques dizaines d'Ampères n'est pas possible avec les transformateurs de mesure de l'art connu. En effet un tel courant est trop faible 30 pour être détecté dans un transformateur de mesure de courant dont les caractéristiques propres du circuit 20 magnétique engendrent une forte distorsion du courant secondaire et des bruits parasites. Les dispositifs de l'art connu présentent ainsi un problème de fonctionnement lié à la mesure d'un courant résiduel, trop faible pour être détecté par les relais de protection utilisés à cet effet. De plus, à très bas niveau, le cycle d'hystérésis du circuit magnétique d'un transformateur de courant engendre une forte distorsion du courant secondaire, qui prend alors une forme d'allure chaotique. Un tel phénomène est plus ou mois marqué selon le mode de réalisation des transformateurs de courant. La présente invention a pour objet de permettre la détection d'un courant résiduel via des transformateurs de courant standards, de manière à pouvoir signaler un arc de défaut dans un disjoncteur dans un délai suffisant pour que celui-ci soit mis en sécurité et n'explose pas.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de détection d'un courant résiduel secondaire d'un transformateur de courant dans haute tension, affecté ou non bruit, caractérisé en ce qu'il suivantes . - une étape de détection synchrone de ce courant, en utilisant au moins un signal de référence, qui est un signal du réseau, qui peut être une tension un réseau électrique de distorsion et de comprend les étapes ou un courant, ayant la même fréquence de répétition que le courant à détecter, et - une étape de filtrage passe-bas. Dans une variante de réalisation, on réalise une double détection synchrone avec deux signaux de référence en quadrature. Avantageusement, le signal de référence peut être un signal de référence externe acheminé via une télétransmission de type numérique ou analogique.

Le signal de référence peut être, aussi, un signal de référence interne dont la phase est ajustée automatiquement pour que le signal de sortie de la détection synchrone soit maximum. L'invention concerne également un système de détection d'un courant résiduel secondaire d'un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, affecté ou non de distorsion et de bruit, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur synchrone de ce courant, utilisant un signal de référence qui est un signal du réseau, qui peut être une tension ou un courant, ayant la même fréquence de répétition que le courant à détecter, et des moyens de filtrage passe-bas. Dans une variante de réalisation, le système comprend deux détecteurs synchrones utilisant deux signaux de référence en quadrature. L'invention concerne, en outre, un procédé de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur dans un réseau électrique haute tension, qui comprend les étapes suivantes : - une étape de signalisation de l'ouverture de ce disjoncteur par des contacts auxiliaires, - une étape de détection de la présence d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant en mettant en oeuvre le procédé défini précédemment. Avantageusement, la signalisation peut être effectuée au moyen de contacts secs. Elle peut également être effectuée via une liaison numérique selon un protocole normalisé ou propriétaire, via un ou plusieurs conducteurs électriques de type coaxiaux ou de type paires torsadées. Elle peut enfin être effectuée via une liaison numérique selon un protocole normalisé ou propriétaire, via une ou plusieurs fibres optiques. L'invention concerne, enfin, un système de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur dans un réseau électrique haute tension, comprenant : - des moyens de signalisation de l'ouverture du disjoncteur par des contacts auxiliaires, - des moyens de détection de la présence d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant en mettant en oeuvre le système décrit précédemment. Avantageusement, l'alimentation en énergie peut être prélevée sur la tension de référence. Elle peut aussi être issue d'une ou plusieurs tensions auxiliaire. Le signal de référence peut être acheminé au moyen d'une liaison à fibre optique.

Avantageusement, le système de l'invention comprend : - un transformateur de courant d'isolement recevant le courant secondaire du transformateur de courant, - des premiers moyens de filtrage CEM, - des premiers moyens d'écrêtage, - un transformateur de tension d'isolement recevant une tension de référence, - des seconds moyens de filtrage GEM, - des seconds moyens d'écrêtage, - des moyens de mise en forme du signal, - des moyens de détection synchrone, un module de commande d'un relais de sortie. Dans un mode de réalisation avantageux, ce système comprend : - un premier module de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites, qui reçoit une tension de référence Us, - un transformateur de tension d'isolement, - un second module de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de tension d'isolement, - un transformateur de courant d'isolement assurant la conversion du courant secondaire is en une tension exploitable, - un troisième module de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d'isolement, - un module d'écrêtage du signal délivré par le troisième module de protection, - un premier filtre passe bas, - un module d'alimentation à partir de la tension délivrée par le second module de protection, - un module de mise en forme des signaux délivrés par le second module de protection délivrant des signaux de type rectangulaires de même fréquence, déphasés de 90 degrés, - un premier module de détection synchrone ; le signal délivré par le module de mise en forme venant moduler le gain avec lequel ce premier module de détection amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas, - un second module de détection synchrone, le signal délivré par le module de mise en forme venant moduler le gain avec lequel ce second module de détection amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas, - un second filtre passe bas, - un troisième filtre passe bas, - un multiplexeur analogique dont la sélection des entrées est pilotée par un module microprocesseur, - un convertisseur analogique-numérique, dont la conversion est pilotée par le module microprocesseur, - le module microprocesseur, - un module de gestion des entrées/sorties du module microprocesseur, - un module de paramétrage du système, via une communication de type série, - un module de contact du relais de sortie du système, isolé galvaniquement. L'invention permet de détecter de façon fiable avec des transformateurs de courant standards des courants résiduels inférieurs à 10 A efficaces.

L'intérêt de la solution de l'invention est d'offrir un temps de réponse court, de l'ordre de 50 à 80 ms, qui autorise une mise rapide en sécurité d'un disjoncteur défaillant.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre un système comprenant une phase d'un disjoncteur, d'un transformateur de mesure de courant et d'un transformateur de mesure de tension.

La figure 2 illustre le schéma électrique fonctionnel de la partie haute tension du système illustré sur la figure 1. La figure 3 illustre le schéma bloc d'un mode de réalisation préférentiel du système de l'invention. La figure 4 illustre les deux signaux de référence de la détection synchrone, dans une variante du système de l'invention. La figure 5 illustre une caractéristique du système de l'invention.

La figure 6 illustre une variante du système de l'invention, permettant de pallier des défaillances de contacts auxiliaires.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans le procédé de l'invention, on détecte le courant résiduel présent au secondaire d'un transformateur de courant dans un réseau haute tension en réalisant une détection synchrone.

Il faut rappeler que la détection synchrone est une technique utilisée classiquement en électronique pour la détection d'un très faible signal noyé dans du bruit, par exemple dans le domaine de la télécommunication avec des satellites et des sondes spatiales, lorsque ce signal contient une fréquence caractéristique suffisamment stable dans le temps. L'invention propose donc d'utiliser, de façon tout à fait originale, une telle technique dans un domaine complètement différent : qui est celui des réseaux électriques haute tension. En effet, même lorsque le courant résiduel présent au secondaire d'un transformateur de courant est très fortement distordu à très bas niveau au point de prendre l'allure d'un bruit pseudo-aléatoire, il n'en contient pas moins une composante spectrale à la fréquence fondamentale du réseau. Si on considère les définitions suivantes : f la fréquence du réseau (f = 60 Hz), w la pulsation du réseau (ci= 2.n.f), is(t) la valeur instantanée du courant secondaire du transformateur de courant, Is l'amplitude de la composante d'is (t) à la fréquence du réseau, cp le déphasage de cette composante d'is(t) par rapport à une phase de référence, vref(t) la valeur instantanée d'une image de la tension du réseau (tension de jeu de barre par exemple), Vref l'amplitude de la composante de vref(t) à la fréquence du réseau, 8 le déphasage de cette composante de vref(t) par rapport à une phase de référence, on peut écrire : is(t) = ls • cos (w t + çp)+ resi (t) resi(t) ( resi pour résidu du signal courant i) représentant l'ensemble des composantes de is(t) autres que celles de fréquence f, harmoniques et bruit inclus. De même on a : vref (t) = Vref . cos(w • t + 8) + resv(t) resv(t) ( resv pour résidu du signal tension v ) représentant l'ensemble des composantes de vref(t) autres que celles de fréquence f, harmoniques et bruit inclus. Si on effectue le produit de ces deux signaux is(t) et vref(t) , on obtient le signal p(t) donné par la relation suivante : p(t) = is(t) .Vref(t) p(t) _ (Is • cos(w • t + ç )+ resi(t)) • (Vref. cos(w • t + 8) + resv(t)) p(t) = Is . cos(w • t + O. Vref. cos(w • t + 8) + residu(t) résidu(t) représentant toutes les composantes autres que celles à la fréquence du réseau, harmoniques et bruit inclus. On a ainsi . p(t) = V7ef.Is ~ (cos((p - 8) + cos(2 w t + - 8)) + residu(t) Soit encore : p(t) = Vref.Is 1 cos((p ù 8) + Vref •Is . 2 .cos(2 w t + rp ù 8) + residu(t)

Le premier terme du second membre de l'équation est une composante continue. Les deux autres termes sont des composantes à des fréquences supérieures ou égales à la fréquence du réseau, et peuvent donc être éliminées par un filtrage de type passe bas. Le signal en sortie d'un tel filtre est donc donné par la relation : pf (t) = Vref .Is. 1 . cos(çp ùg) Ce signal pf(t) est donc bien une mesure de la composante Is recherchée, image de la composante du courant primaire à la fréquence du réseau.

Les déphasages cp et 8 sont à priori quelconques. Mais, s'ils sont déphasés entre eux de 90 degrés, le signal de sortie est nul même si le courant primaire ne l'est pas. Variante de réalisation Pour pallier l'inconvénient donné ci-dessus, dans une variante de l'invention, on effectue deux fois, et de façon indépendante, l'opération décrite ci-dessus, avec deux signaux de référence déphasés de 90 degrés. 10 15 20 25 On peut générer de tels signaux en quadrature à l'aide d'une tension de référence donnée de la façon suivante : - un premier signal obtenu à l'aide d'une tension de référence vref de phase 80 : pf 0(t) = Vref .1s' 1 • cosGp - 80) - un second signal obtenu à l'aide d'une tension de référence vref de phase 80 + n/2 : i pf90(t) = Vref.Is • 1 •cos Ç - 80 -1 pf90(t) = Vref .Is • 2 • sin(çp - 80) Si on fait la somme des carrés des deux signaux ainsi obtenus, on peut extraire le signal composite suivant . pquad(t) = V (pfo(t))2 + (pf90(t))2 pquad(t) = 2 Vref.IS Le signal ainsi obtenu est donc indépendant du déphasage relatif entre le courant secondaire du transformateur de courant et la tension de référence utilisée pour effectuer la détection synchrone. Toutes les opérations décrites ci-dessus peuvent être effectuées simplement en utilisant un microprocesseur, par exemple de type DSP ( Digital Signal Processor ), avec des signaux sont numérisés. Autre variante Dans une autre variante, on utilise un signal de référence vref(t) qui est un signal rectangulaire d'amplitude unitaire. La multiplication analogique entre les signaux is(t) et vref (t) se ramène alors à un redressement synchrone du signal is(t), en utilisant par exemple un modulateur/démodulateur AD630 de la société Analog Devices, tel que décrit dans le document référencé [2]. Les signaux de sortie, après un filtrage analogique de type passe bas, peuvent alors être numérisés par un convertisseur analogique-numérique d'un microcontrôleur du marché. L'intérêt d'une telle variante est qu'il n'est pas demandé de performance en fréquence à ce convertisseur, puisque les signaux acquis sont de type continu. Par ailleurs, les filtres analogiques réjecteurs de fréquences assurent aussi la fonction anti-repliement de spectre. Le traitement de signal à effectuer dans le microcontrôleur est alors extrêmement simple : il consiste en un calcul de la somme des carrés, et comparaison à un seuil de référence.

Cas où le disjoncteur est équipé d'une capacité parallèle La présence de ce condensateur aux bornes du disjoncteur engendre un courant capacitif qui traverse le transformateur de courant. On considère alors les définitions suivantes . C la valeur de la capacité câblée en parallèle sur le disjoncteur (entre bornes), Upn la tension efficace nominale de la phase terre du réseau, Ien le courant capacitif traversant le condensateur en régime nominal.

On considère que le disjoncteur est soumis à une tension nominale sur l'une de ses bornes s'il est ouvert, et que son autre borne est connectée à une ligne à vide, sans sollicitation alternative.

Le courant capacitif traversant le condensateur C est alors donné par la relation suivante : IcùC'2'TC f 'Upn Si on considère : f = 60 Hz C = 10 000 pF (valeur prise volontairement exceptionnellement haute) Upn = 230/ikV On obtient alors : I, = 0,5 A eff Il apparaît ainsi que même avec une capacité de valeur aussi forte, le courant détourné par le condensateur parallèle est négligeable devant le courant d'arc interne à détecter.

La figure 1 illustre un disjoncteur 10, sujet à explosion en présence d'un arc interne persistant, un transformateur de courant 11, et un transformateur de tension 12.

Pour chacun de ces trois éléments 10, 11 et 12, la figure 1 illustre plus précisément : - la boîte à bornes 15 du transformateur de courant, un isolateur 16, et un support métallique 17, - l'armoire locale 20 du disjoncteur, un support métallique 21, et un isolateur 22, - la boîte à bornes 25 du transformateur de tension, un isolateur 26, un support métallique 27 et une ligne on un jeu de barres sous haute tension 28. Le fonctionnement étant un fonctionnement triphasé, chacun de ces éléments 10, 11 et 12 existe pour chacune des trois phases. On peut toutefois, lorsque la mesure de tension est effectuée au niveau du jeu de barres 28 comme sur la figure 1, utiliser un seul transformateur de tension 12, par exemple sur la phase A (dans le cas d'une dénomination A, B et C des phases). La connaissance d'une tension permet, en effet, de connaître les deux autres tensions, qui sont, au premier ordre, identiques à un déphasage respectif de 120° et 240° près. Une tension de référence peut ainsi être prélevée sur un seul transformateur de tension, ou sur des transformateurs de tension séparés. L'armoire locale 20 du disjoncteur contient des bornes électriques accessibles à l'utilisateur, ces bornes permettant la commande de bobines de manoeuvre.

Le contact auxiliaire 52a illustré sur la figure 5A est, dans une désignation normalisée, dans le même état (ouvert ou fermé) que les contacts principaux (sur la haute tension) du disjoncteur. Par contre, le contact auxiliaire 52b est dans l'état inverse, c'est-à-dire fermé si le disjoncteur est ouvert, ouvert si le disjoncteur est fermé. Ces contacts auxiliaires sont reproduits en plusieurs exemplaires afin de permettre à l'utilisateur des usages divers, comme par exemple des inter verrouillages pour sécuriser des manoeuvres d'autres organes à haute tension, ou bien un usage comme celui de l'invention. Pour un niveau de tension de 245 kV, par exemple, la partie haute du disjoncteur 10 se situe à environ à 6m50 du sol, et le pied de son isolateur 22 à environ 2m30. Les informations nécessaires au fonctionnement de l'invention sont accessibles au niveau des boites à borne 15 et 25 des transformateurs de courant et de tension ainsi qu'au niveau de l'armoire locale 20 du disjoncteur. La figure 2 donne une vue fonctionnelle des principaux éléments de la figure 1. En plus des éléments déjà référencés sur la figure 1, cette figure 2 illustre : - les bornes secondaires 30 du transformateur de courant 11, un câble de liaison secondaire 31 de ce transformateur de courant et la charge secondaire 32 de ce transformateur de courant, - les contacts auxiliaires 35 du disjoncteur, - les bornes secondaires 37 du transformateur de tension 12, - la limite 39 entre équipement haute tension et équipement secondaire.

Exemple de réalisation du système de détection de l'invention 1) Entrées du système Les entrées du système reçoivent : • Le courant secondaire du transformateur de courant, via un transformateur de courant d'isolement en entrée, un filtrage CEM et un écrêtage. Un simple écrêtage à diodes rend le système robuste au courant permanent en régime normal, ainsi qu'aux surtensions qu'il est convenu de supporter dans l'état de l'art de la Compatibilité Electromagnétique (CEM). • Une ou deux (en cas de redondance) tensions de référence, en sortie du transformateur de tension de jeux de barre, ou une autre tension disponible, via un transformateur de tension d'isolement en entrée, un filtrage CEM et un écrêtage. Une mise en forme du signal ainsi obtenu transforme celui-ci en deux signaux rectangulaires en quadrature de phase en utilisant, par exemple, un circuit logique programmable de type FPGA ( Field-Programmable Gate Array ). 2) Sortie du système La sortie du système peut être réalisé par un contact sec signalant la détection d'un courant supérieur à un seuil paramétré.

3) Port Série On peut utiliser un port série à usage local, infrarouge par exemple, destiné au paramétrage du seuil de détection. 4) Alimentation Le seul composant de puissance est le relais de sortie. Si la consommation est bien maitrisée, on peut alimenter le système de l'invention via la tension de référence. On gagne alors en simplicité, en fiabilité et en encombrement.30 5) Conditionnement et localisation Si les conditions ci-dessus sont respectées, le système peut alors être entièrement surmoulé, ce qui permet : • une installation extérieure éventuelle par exemple dans la boite à bornes du transformateur de courant, • le maintien en température via une résistance de chauffage interne de faible puissance.

Le système de l'invention peut se présenter physiquement sous la forme d'un bloc de type parallélépipédique de faibles dimensions (par exemple d'environ 150 mm x 50 mm x 30 mm), surmoulé pour résister aux conditions climatiques, et logé indifféremment dans la boite à borne 15 ou 25 du transformateur de courant ou du transformateur de tension ou dans l'armoire locale 20 du disjoncteur, ou dans tout autre emplacement considéré comme plus adapté par l'utilisateur ou l'installateur. Le système de l'invention étant un système monophasé, il faut installer un système identique pour surveiller chacune des phases du disjoncteur, trois dans le cas général, deux dans les cas spéciaux comme dans les postes électriques des réseaux ferrés, de type diphasé. 6) Interconnexions Pour une utilisation fiable du système, le signal de sortie est utilisé en conjonction avec les contacts auxiliaires du disjoncteur.

La figure 3 illustre un mode de réalisation préférentiel du système de l'invention qui comprend : - un premier module 41 de protection du système contre les perturbations électromagnétiques conduites, qui reçoit une tension de référence Us issue du transformateur de tension principal 12, comme illustré sur la figure 2, - un transformateur de tension d'isolement 42 assurant l'adaptation des niveaux de tension et l'isolement des bornes d'entrées par rapport au reste du système, et la réjection des perturbations électromagnétiques de mode commun. Typiquement, le transformateur de tension principal 12 délivre, entre ses bornes secondaires, une tension nominale normalisée, par exemple 100/ Volts efficaces (soit environ 57 V). Ce transformateur de tension d'isolement 42 convertit cette tension en une tension de faible niveau, par exemple 5 V eff, - un second module 43 de protection du système contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de tension d'isolement 42, - un transformateur de courant d'isolement 44 assurant, via une résistance de charge secondaire non représentée, la conversion du courant secondaire is du transformateur de courant Is en une tension exploitable par les circuits électroniques des modules suivants du système. Ce transformateur de courant 44 assure aussi l'isolement des bornes d'entrées par rapport au reste du système, et la réjection des perturbations électromagnétiques de mode commun, - un troisième module 45 de protection du système contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d'isolement 44, - un module 46 d'écrêtage du signal délivré par le troisième module de protection 45 lorsque le courant primaire est de forte valeur, comme c'est le cas lorsque le disjoncteur 10 est fermé. Ces modules 45 et 46 peuvent éventuellement être fusionnés. - un premier filtre passe bas 47, destiné à atténuer les composantes du signal dont la fréquence est supérieure à la fréquence du réseau. Pour un réseau fonctionnant à 60 Hz, par exemple, la fréquence de coupure de ce filtre 47 peut être choisie à une valeur de 120 Hz, ce filtre 47 pouvant être du premier ordre. Ce filtre 47 assure aussi la compatibilité des niveaux de tension qu'il délivre aux niveaux nécessaires et acceptables par les modules de détection synchrone 50 et 51, - un module 48 d'alimentation des circuits électroniques du système à partir de la tension délivrée par le second module de protection 43. Ce module 48 peut être réalisé avec des composants électroniques à faible consommation, la consommation de puissance prélevée au secondaire du transformateur de tension d'isolement 12 étant alors acceptable. - un module 49 de mise en forme des signaux délivrés par le second module de protection 43 délivrant des signaux de type rectangulaires. Ce module 49 délivre deux signaux de même fréquence déphasés de 90 degrés, illustrés sur la figure 4. Ces signaux sont les signaux de référence des deux modules de détection synchrone 50 et 51. Cette double détection synchrone permet de s'affranchir des déphasages relatifs de la tension Us et du courant Is appliqués au système via le premier module de protection 41, et le transformateur de courant d'isolement 44, - un premier module de détection synchrone 50, basé, par exemple, sur le circuit intégré AD630 de la société Analog Devices. Le signal délivré par le module de mise en forme 49 vient alors moduler le gain avec lequel ce premier module de détection 50 amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas 47, ce gain étant constant en valeur absolue, mais ayant un signe qui varie selon le niveau du signal de référence délivré par le module 49, - un second module de détection synchrone 51, basé, par exemple, sur le circuit intégré AD630 de la société Analog Devices. Le signal délivré par le module de mise en forme 49 vient moduler le gain avec lequel ce second module de détection 51 amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas 47, ce gain étant constant en valeur absolue, mais ayant un signe qui varie selon le niveau du signal de référence délivré par le module 49. Les modules 50 et 51 sont ainsi pilotés par des tensions de référence en quadrature de phase l'une par rapport à l'autre. - un second filtre passe bas 52, destiné à éliminer les composantes de fréquence supérieures à une valeur dépendant du temps de réponse souhaitée pour le système, par exemple une valeur de 60 Hz. Le signal de sortie de ce second filtre passe-bas 52 est un signal de type continu, dont l'amplitude est proportionnelle à la composante Is du courant, qui présente un déphasage

p par rapport à la tension Us, lorsque le courant est suffisamment faible pour que le module 46 n'écrête pas le signal qui lui est appliqué, - un troisième filtre passe bas 53, destiné à éliminer les composantes de fréquence supérieures à une valeur dépendant du temps de réponse souhaitée pour le système, par exemple, une valeur de 60 Hz. Le signal de sortie de ce troisième filtre passe-bas 53 est un signal de type continu, dont l'amplitude est proportionnelle à la composante Is du courant, qui présente un déphasage p + 90 degrés par rapport à la tension Us, lorsque le courant est suffisamment faible pour que le module 46 n'écrête pas le signal qui lui est appliqué, - un multiplexeur analogique 54, dont la sélection des entrées est pilotée par un module microprocesseur 56, de telle façon que le signal de sortie du second filtre passe-bas 52 ou le signal de sortie du troisième filtre passe-bas 53 soit appliqué à un convertisseur analogique-numérique 55, - le convertisseur analogique-numérique 55, dont la conversion est pilotée par le module microprocesseur 56. Les signaux délivrés par le multiplexeur 54 étant de type très basse fréquence, ce convertisseur 55 peut être réalisé avec un composant faible consommation et de performances modestes, par exemple intégré au microprocesseur du module microprocesseur 56, - le module microprocesseur 56, de type microcontrôleur à faible consommation, qui contient les circuits logiques nécessaires au fonctionnement du système, comme par exemple les signaux d'horloge. Ce module 56 effectue l'analyse des signaux que lui transmet le multiplexeur 54, et en particulier la comparaison des niveaux reçus à des seuils prédéfinis, - un module 57 de gestion de entrées/sorties du module microprocesseur 56. En particulier, ce module 57 contient au moins un relais de sortie dont les contacts sont représentés par un module 59, - un module 58 de paramétrage du système, via une communication de type série, - un module 59 de contact du relais de sortie du système, Ce module, isolé galvaniquement du reste de l'électronique, étant actionné pour signaler (information S) à l'utilisateur qu'un courant électrique traverse le disjoncteur de la figure 1. L'information S délivrée par ce module 59 est alors confirmée par l'état ouvert ou fermé du disjoncteur (information S'), état signalé par les contacts auxiliaires 52a et/ou 52b, comme illustré sur les figures 5 et 6. La réalisation illustrée sur la figure 6 présente l'avantage par rapport à celle illustrée sur la figure 5 d'éviter une fausse alarme si le contact auxiliaire 52a est défaillant, en ce sens qu'il reste ouvert en permanence alors que le disjoncteur est fermé. En effet, le contact auxiliaire 52b est alors inséré en série avec la tension de référence et d'alimentation du système. Si le disjoncteur est fermé, le contact 52b est ouvert, et le système, qui n'est pas alimenté, ne peut pas délivrer une alarme intempestive si le contact 52a est défaillant. Il faudrait ainsi une défaillance simultanée des contacts 52a et 52b pour que le système délivre une alarme intempestive lorsque le disjoncteur est fermé.

REFERENCES

[1] "Évaluation of methods for breaker-flashover protection" de Ramon Sandoval et Jean Léon Eternod, 5 (CFE/CEL 2004, wwwselinc.com/techpprs /6183_Evaluation Methods_20041027.pdf)

[2] "Balanced Modulator/Demodulator - AD630" (Analog Devices, 2004) 26

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape de détection synchrone (50, 51) de ce courant, en utilisant au moins un signal de référence qui est un signal du réseau (Us) ayant la même fréquence de répétition que le courant à détecter, et - une étape de filtrage passe-bas.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de détection comprend une double détection synchrone avec deux signaux de référence en quadrature.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans 20 lequel le au moins un signal de référence est une tension ou un courant.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de référence est un signal de 25 référence externe acheminé via une télétransmission de type numérique ou analogique.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de référence est un signal de 30 référence interne dont la phase est ajustée 27 2930349 automatiquement pour que le signal obtenu en sortie de la détection synchrone soit maximum.
6. 6. Système de détection d'un courant 5 résiduel secondaire dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur synchrone de ce courant, utilisant un signal de référence qui est un signal du réseau ayant la même fréquence de répétition 10 que le courant à détecter, et des moyens de filtrage de type passe-bas.
7. 7. Système selon la revendication 6, comprenant deux détecteurs synchrones utilisant deux 15 signaux de référence en quadrature.
8. 8. Système selon la revendication 6, dans lequel le signal de référence est une tension ou un courant.
9. 9. Procédé de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur dans un réseau électrique haute tension, qui comprend les étapes suivantes : - une étape de signalisation de l'ouverture de ce disjoncteur par des contacts auxiliaires, - une étape de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant, comme revendiqué dans la revendication 1. 28 2930349
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de signalisation est effectuée au moyen de contacts secs. 5
11. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de signalisation est effectuée via une liaison numérique selon un protocole normalisé ou propriétaire, via un ou plusieurs conducteurs électriques de type coaxiaux ou de type paires 10 torsadées.
12. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de signalisation est effectuée via une liaison numérique selon un protocole normalisé ou 15 propriétaire, via une ou plusieurs fibres optiques.
13. 13. Système de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur (10) dans un réseau électrique haute tension, comprenant : 20 - des moyens de signalisation de l'ouverture du disjoncteur (10) par des contacts auxiliaires, - des moyens de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant 25 (11) comme revendiqué dans la revendication 6.
14. 14. Système selon la revendication 13, qui comprend une alimentation en énergie prélevée sur une tension de référence. 29 2930349
15. 15. Système selon la revendication 13, qui comprend une alimentation en énergie issue d'une ou plusieurs tensions auxiliaires. 5
16. 16. Système selon la revendication 13, dans lequel le signal de référence est acheminé au moyen d'une liaison à fibre optique.
17. 17. Système selon la revendication 13, qui 10 comprend : - un transformateur de courant d'isolement recevant le courant secondaire du transformateur de courant, - des premiers moyens de filtrage CEM, - des premiers moyens d'écrêtage, - un transformateur de tensions d'isolement recevant une tension de référence, - des seconds moyens de filtrage CEM, - des seconds moyens d'écrêtage, - des moyens de mise en forme du signal, - des moyens de détection synchrone, - un module de commande d'un relais de sortie. 25
18. 18. Système selon la revendication 13, qui comprend : - un premier module (41) de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites, qui reçoit une tension de référence (Us), 30 - un transformateur de tension d'isolement 15 20 (42), 30 2930349 - un second module (43) de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de tension d'isolement (42), 5 - un transformateur de courant d'isolement (44) assurant, via une résistance de charge secondaire, la conversion du courant secondaire (is) en une tension exploitable, - un troisième module (45) de protection 10 contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d'isolement (44), - un module (46) d'écrêtage du signal délivré par le troisième module de protection (45), 15 - un premier filtre passe bas (47), - un module (48) d'alimentation à partir de la tension délivrée par le second module de protection (43), - un module (49) de mise en forme des 20 signaux délivrés par le second module de protection (43) délivrant des signaux de type rectangulaires de même fréquence, déphasés de 90 degrés, - un premier module de détection synchrone (50) ; le signal délivré par le module de mise en forme 25 (49) venant moduler le gain avec lequel ce premier module de détection (50) amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas (47), - un second module de détection synchrone (51) ; le signal délivré par le module de mise en forme 30 {49) venant moduler le gain avec lequel ce second 31 2930349 module de détection (51) amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas (47), - un second filtre passe bas (52), - un troisième filtre passe bas (53), 5 - un multiplexeur analogique (54) dont la sélection des entrées est pilotée par un module microprocesseur(56), - un convertisseur analogique-numérique (55), dont la conversion est pilotée par le module 10 microprocesseur (56), - le module microprocesseur (56), - un module (57) de gestion des entrées/sorties du module microprocesseur (56), - un module (58) de paramétrage du système, 15 via une communication de type série, - un module (59) de contact du relais de sortie du système, isolé galvaniquement. 20