FR2960696A1 - Dispositif de commande d'une pluralite d'appareils de coupure de courant via des moteurs electriques - Google Patents

Abstract

Il s'agit d'un dispositif de commande d'un groupe d'appareils de coupure de courant (21, 22) par l'intermédiaire, pour chaque appareil de coupure de courant, d'un moteur de manœuvre (M1, M2) d'au moins un contact électrique de l'appareil de coupure de courant. Il comporte un unique contacteur inverseur (11) piloté par des moyens de pilotage (12), destiné à être relié à une source d'alimentation (V) des moteurs et connecté aux moteurs par l'intermédiaire de moyens d'aiguillage (R1, R2) d'un courant provenant de la source d'alimentation (V) et transitant par le contacteur inverseur (11). Application : Commande des appareils de coupure de courant d'une travée d'un poste électrique haute tension.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UNE PLURALITÉ D'APPAREILS DE COUPURE DE COURANT VIA DES MOTEURS ÉLECTRIQUES

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de la haute tension et plus particulièrement de la commande d'appareils de coupure de courant permettant la mise sous tension ou hors tension de portions d'un réseau électrique. Ces appareils peuvent être des disjoncteurs à fonction de protection du réseau électrique, des sectionneurs à fonction d'isolement d'un disjoncteur ou d'un autre appareil, d'une section de ligne afin de permettre au personnel d'exploitation d'y accéder sans danger ou des sectionneurs de mise à la terre pour la sécurité. Ces appareils de coupure de courant comportent, en triphasé, trois paires de contacts électriques, chacune des paires comportant au moins un contact électrique mobile que l'on vient actionner lors de la fermeture ou de l'ouverture de la paire de contacts électriques. La fermeture ou l'ouverture de ces paires de contacts électriques permet de fermer ou d'ouvrir le circuit électrique sur lequel ces appareils sont montés. L'actionnement se fait par l'intermédiaire d'un moteur qui manoeuvre les contacts mobiles de toutes les paires d'un même appareil de coupure de courant. Chaque moteur n'assiste qu'un seul appareil de coupure de courant. Ces appareils de coupure de courant sont regroupés en travées, un poste électrique regroupant plusieurs travées. Les postes électriques assurent ainsi la jonction entre les différents réseaux électriques pour pouvoir "aiguiller" l'énergie du lieu de production vers le lieu de consommation. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Pour des raisons d'architecture et d'exploitation du poste électrique, on actionne les différents appareils de coupure de courant d'une travée chacun leur tour, tout en respectant un ordre donné pour respecter la sécurité du service, du personnel et du matériel. Une armoire située en bout de travée regroupe généralement les dispositifs de commande de tous les appareils de coupure de courant de la travée. Un ordre peut être donné en local depuis l'armoire en bout de travée ou à distance depuis un pupitre centralisé de contrôle/commande situé à plusieurs dizaines de kilomètres du poste électrique. La commande d'un moteur nécessite des composants électromécaniques ou électroniques de puissance pour gérer les inversions de sens de rotation liés à l'ouverture ou à la fermeture des contacts électriques de l'appareil coopérant avec le moteur, des moyens de sécurité pour éviter des fausses manoeuvres et des moyens permettant de prendre en compte des ordres donnés en local ou à distance. Les solutions existantes comportent beaucoup de composants électroniques ou électromécaniques par appareil de coupure de courant, les circuits de sécurité nécessitent beaucoup de câblage. Pour la surveillance de tous ces composants électroniques ou électromécaniques, il faut rajouter en 3 plus beaucoup de matériels comme des contacteurs, des capteurs etc. En outre, si l'on veut pouvoir bénéficier d'une régulation de la vitesse de rotation des moteurs en fonction de l'avancement des contacts des appareils de coupure de courant, il faut prévoir encore d'autres composants. L'accélération locale de la course d'un contact électrique d'un sectionneur permet de diminuer la génération de perturbations. Un autre point important pour la sécurité est qu'il ne faut pas que deux appareils de coupure de courant d'une même travée puissent être manoeuvrés simultanément car cela peut conduire à la perte d'exploitation du poste électrique. Or des ordres locaux ou distants peuvent conduire à cette manoeuvre simultanée. Dans un montage ou deux sectionneurs de barre encadrent un disjoncteur, ce disjoncteur étant associé à un sectionneur de mise à la terre. Lorsque l'on veut fermer un sectionneur de barre, il faut qu'au préalable le sectionneur de mise à la terre associé soit ouvert et que le disjoncteur soit aussi ouvert. Il est théoriquement possible de fermer simultanément le sectionneur de barre et le sectionneur de mise à la terre alors que le disjoncteur est fermé. Il existe des moyens de verrouillage électromécaniques entre les sectionneurs de barre et les sectionneurs de mise à la terre mais ils mettent quelque milli secondes pour devenir opérationnels. Cette durée correspond à l'intervalle de temps existant entre un ordre donné par un opérateur et son effet sur les appareils via une interface homme machine conventionnelle. Mais avec une interface homme machine numérique, cet intervalle de 4 temps est beaucoup plus court et l'activation simultanée devient possible malgré les moyens de verrouillage. Cela est très dangereux. On a représenté sur la figure 1, le montage du dispositif de commande d'une pluralité de moteurs M1, M2, M3 de manoeuvre d'appareils de coupure de courant montés dans une même travée d'un poste électrique. Les appareils de coupure de courant ne sont pas illustrés pour ne pas surcharger la figure.

Chacun des moteurs M1, M2, M3 est monté dans la diagonale d'un pont P1, P2, P3 comprenant dans chacune de ses quatre branches un contacteur de puissance. Les contacteurs de puissance sont référencés K11, K12, K13, K14 pour le pont P1, K21, K22, K23, K24 pour le pont P2, K31, K32, K33, K34 pour le pont P3. Une tension continue V est appliquée aux bornes de l'autre diagonale de chacun des ponts P1, P2, P3. Deux contacteurs de puissance se trouvant dans des branches voisines d'un pont, par exemple pour le pont P1 les contacteurs de puissance K11 et K13 ou bien K11 et K14 travaillent en opposition, l'un étant fermé lorsque l'autre est ouvert. Pour cela on prévoit, pour chacun des ponts P1, P2, P3 une paire de moyens de commande : ces moyens de commande étant référencés B11_2, B13_4 pour le pont P1, B21_2, B23_4 pour le pont P2, B31_2, B33_4 pour le pont P3. Chacun des moyens de commande d'une paire commande simultanément deux contacteurs de puissance placés dans des branches opposés d'un même pont. Ainsi, lorsque dans un pont, par exemple P1, deux contacteurs de puissance opposés, par exemple K11 et K12, sont fermés et les deux autres contacteurs de puissance, par exemple K13 et K14, sont ouverts, le moteur M1 tourne dans un sens. Lorsque dans le même pont P1, les deux contacteurs de puissance opposés K11 et K12, sont ouverts et les deux autres contacteurs de puissance, 5 K13 et K14, sont fermés, le moteur M1 tourne dans l'autre sens. Ce montage nécessite quatre fois plus de contacteurs de puissance que de moteurs. Ce montage est volumineux et par conséquent couteux. Ce circuit ne comporte pas de régulation de la vitesse des moteurs. Certains constructeurs ont associé une régulation électronique de vitesse à chacun des moteurs. L'encombrement et le coût en est encore augmenté. Des brevets publiés traitent également de la commande de moteurs destinés à actionner des contacts électriques d'appareils de coupure de courant. Le brevet US 6 252 365 décrit un circuit électronique à microprocesseur de commande marche arrêt d'un moteur électrique avec une fonction de protection. Ce circuit électronique ne prévoit pas ni la régulation de la vitesse, ni le choix du sens de rotation. Ce circuit électronique est dédié à un unique moteur. Pour la commande de plusieurs moteurs, il faudrait donc multiplier le nombre de microprocesseurs.

Le brevet US 6 531 841 porte sur un actionneur électromécanique pour actionner un contact mobile d'un appareil de coupure de courant incluant un moteur associé à une unité de commande. Le brevet US 6 750 567 complète le brevet précédent en ajoutant un moyen de mesure de courant et/ou de tension entre l'appareil de coupure de courant et le réseau 6 électrique. Des capteurs de position au niveau du moteur ou de l'appareil électrique de coupure de courant sont prévus. Dans ces deux brevets, le problème d'encombrement et de coût se pose puisque l'on doit multiplier le nombre d'unités de commande pour commander plusieurs appareils de coupure de courant. Dans la demande de brevet 2004/0099639 chaque appareil de coupure de courant est associé à des moyens de commande locaux. Ces moyens de commande locaux recevant des signaux de commande de moyens de commande à distance. Dans la demande de brevet US 2005/0168891 le moteur servant à manoeuvrer un disjoncteur est commandé par un circuit électronique complexe, ce circuit électronique étant dédié à un moteur donné. La plupart de ces documents ne montrent que des circuits électroniques dédiés à un seul moteur et ces circuits sont à multiplier par le nombre de moteurs à commander ce qui conduit à une solution particulièrement coûteuse et encombrante. La configuration dans laquelle le circuit électronique est à proximité de l'appareil de coupure de courant pose des problèmes de fiabilité car le circuit électronique est soumis aux contraintes climatiques dans les postes électriques extérieurs. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a justement comme but de proposer un dispositif de commande d'une pluralité d'appareils de coupure de courant qui ne présente pas 7 les inconvénients mentionnés ci-dessus à savoir notamment le coût et l'encombrement puisqu'il permet de réduire le nombre de composants électroniques ou électromécaniques mis en jeux.

Un but est en particulier de proposer un tel dispositif de commande qui soit plus fiable que les dispositifs conventionnels car, notamment, il n'autorise pas des manoeuvres simultanées de plusieurs appareils de coupure de courant et il comporte moins de composants électroniques que dans l'art antérieur. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande d'une pluralité d'appareils de coupure de courant via un moteur dédié à chacun des appareils de coupure de courant pour manoeuvrer au moins un contact mobile dans un sens ou dans l'autre de manière à fermer ou à ouvrir au moins une paire de contacts électriques que contribue à former ce contact mobile. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de commande d'une pluralité d'appareils de coupure de courant via un moteur dédié à chacun des appareils de coupure de courant pour manoeuvrer un contact mobile avec une vitesse ajustable. Pour y parvenir, la présente invention propose d'utiliser un unique contacteur inverseur piloté par des moyens de pilotage en association avec des moyens d'aiguillage du courant traversant le contacteur inverseur vers le moteur devant manoeuvrer l'appareil de coupure de courant à manoeuvrer.

Plus précisément, la présente invention est un dispositif de commande d'un groupe d'appareils de 8 coupure de courant par l'intermédiaire, pour chaque appareil de coupure de courant, d'un moteur de manoeuvre. Il comporte un unique contacteur inverseur piloté par des moyens de pilotage, destiné à être relié à une source d'alimentation des moteurs et connecté aux moteurs par l'intermédiaire de moyens d'aiguillage d'un courant provenant de la source d'alimentation et transitant par le contacteur inverseur. Les moyens de pilotage peuvent piloter le contacteur inverseur par modulation de largeur d'impulsion s'il est statique ou par tout ou rien s'il est électromécanique. La première solution autorise une variation de la vitesse du moteur. Le dispositif de commande comporte, en outre, des moyens d'acheminement d'un ordre d'ouverture ou de fermeture d'un appareil de coupure de courant d'une part, aux moyens de pilotage et d'autre part, aux moyens d'aiguillage, cet ordre étant local ou distant. Les moyens d'aiguillage peuvent comporter un relais électromagnétique par moteur, ayant un circuit d'excitation relié aux moyens d'acheminement et un ou plusieurs jeux de contacts aptes à prendre une position de repos ou une position de travail lorsque le relais est excité, l'un de ces jeux de contacts servant à relier le moteur au contacteur inverseur lorsqu'il est en position de travail. Un relais peut avoir deux jeux de contacts servant à relier les moyens de pilotage du contacteur inverseur à des contacts de fin de course associés à l'appareil de coupure de courant. 9 Un relais peut avoir un jeu de contacts relié au circuit d'excitation du relais et destiné à être relié à une source d'auto-alimentation du relais via les moyens de pilotage du contacteur inverseur, ces moyens de pilotage du contacteur inverseur pilotant l'auto-alimentation ou la coupure de courant de l'auto-alimentation du relais, tous les jeux de contacts du relais basculant de la position de travail à la position de repos lorsque les moyens de pilotage du contacteur inverseur coupent l'auto-alimentation. Les moyens d'acheminement d'un ordre d'ouverture ou de fermeture d'un appareil de coupure de courant peuvent comporter un bloc par appareil de coupure de courant, chaque bloc comportant des branches en cascade, avec deux paires de branches d'entrée, et deux branches de sortie, les deux branches d'entrée d'une paire étant destinées à être connectées à une extrémité à une source de polarisation et étant reliées à l'autre extrémité entre elles en un noeud relié à une branche de sortie et aux moyens de pilotage du contacteur inverseur, les deux branches de sortie étant reliée entre elles en un noeud et aux moyens d'aiguillage, l'une des paires servant pour l'ouverture d'un appareil de coupure de courant et l'autre pour la fermeture de l'appareil de coupure de courant, dans une paire, une branche d'entrée comportant un moyen de commutation commandé par un ordre local et l'autre branche d'entrée comportant un moyen de commutation commandé par un ordre distant. 10 De plus, il est préférable que chacune des branches comporte une diode pour éviter des retours de courant vers la source de polarisation. On prévoit de préférence que le moyen de commutation commandé par un ordre distant possède une fonction d'isolation galvanique tel qu'un relais électromagnétique ou un opto-coupleur, l'organe distant destiné à générer l'ordre distant étant généralement porté à une tension très différente de celle du dispositif de commande. Pour améliorer la sécurité, on prévoit de des moyens de mesure du courant alimentant le contacteur inverseur, ces moyens étant intégrés ou non au contacteur inverseur, cette mesure étant transmise aux moyens de pilotage du contacteur inverseur. Le dispositif de commande peut comporter, en outre, des moyens de pilotage dédiés aux moyens de commutation commandés par un ordre local, ces moyens de pilotage étant destinés à être reliés à une interface homme-machine externe au dispositif de commande. Pour gagner en compacité et en praticité, il est préférable de monter au moins le contacteur inverseur, les moyens de pilotage du contacteur inverseur, les moyens d'aiguillage sur une même carte de circuit imprimé. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation 30 donnés, à titre purement indicatif et nullement 11 limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 montre un schéma d'un dispositif de commande, conforme à l'art antérieur, d'un groupe d'appareils de coupure de courant par l'intermédiaire, pour chaque appareil de coupure de courant, d'un moteur de manoeuvre ; la figure 2 montre un schéma d'un dispositif de commande, conforme à l'invention, d'un groupe d'appareils de coupure de courant par l'intermédiaire, pour chaque appareil de coupure de courant, d'un moteur de manoeuvre ; la figure 3 donne plus de détails sur le dispositif de commande objet de l'invention ; la figure 4 montre un schéma électrique d'un contacteur inverseur statique utilisable dans le dispositif de commande de l'invention. Des structures bien connues ne sont pas représentées en détail afin de ne pas alourdir 20 inutilement la présente demande de brevet. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. 25 Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. 12 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Sur la figure 2 on a représenté une vue schématique unifilaire du dispositif de commande d'un groupe d'appareils de coupure de courant 21, 22, 23 situés notamment dans une même travée d'un poste électrique haute tension. Ces appareils de coupure de courant 21, 22, 23 sont représentés au nombre de trois. Ce peut être des sectionneurs ou des disjoncteurs par exemple. Ils comportent chacun au moins une paires de contacts électriques P1, P2, P2 dont au moins un des contacts électriques cl, c2, c3 est mobile. Cette paire de contacts électriques P1, P2, P2 peut être en position ouverte ou en position fermée. En conséquence, l'appareil de coupure de courant correspondant 21, 22, 23 est soit ouvert soit fermé. Un moteur électrique M1, M2, M3 est prévu pour actionner mécaniquement le contact mobile c1, c2, c3 de la paire de contacts électriques P1, P2, P3 pour la faire passer de la position ouverte à la position fermée ou vice versa. Il y a autant de moteurs électriques M1, M2, M3 que d'appareils de coupure de courant 21, 22, 23 à commander. Ces moteurs électriques M1, M2, M3 sont de préférence des moteurs à courant continu. On prévoit un unique contacteur inverseur 11, par exemple un contacteur inverseur statique relié à des moyens de pilotage 12, par exemple un microcontrôleur, à une source d'alimentation en tension continue V et à chacun des moteurs M1, M2, M3 via des moyens d'aiguillage R1, R2, R3. Ces moyens d'aiguillage R1, R2, R3 permettent d'aiguiller le courant issu du contacteur inverseur 11 vers le moteur à activer, 13 lorsque les moyens de pilotage 12 ont activé le contacteur inverseur 11. L'utilisation d'un unique contacteur inverseur 11 associé aux moyens d'aiguillage R1, R2, R3 permet que seul un des appareils de coupure de courant du groupe soit manoeuvré à un instant donné. On gagne manifestement en fiabilité par rapport à l'état de l'art puisque le nombre de composants est réduit. Dans ce contexte, un contacteur statique permet de commuter un courant électrique sans recours à des éléments mécaniques ou électromécaniques. Le terme inverseur signifie qu'en sortie du contacteur inverseur 11 les polarités peuvent être inversées de manière à ajuster le sens de rotation du moteur alimenté par le contacteur inverseur. Selon le sens de rotation du moteur M1, M2, M3, la paire de contacts électriques P1, P2, P3 mécaniquement manoeuvrée par moteur est en position ouverte ou fermée. Le contacteur inverseur 11 assure l'établissement ou la coupure de courant du courant d'alimentation des moteurs M1, M2, M3. Dans le cas d'un contacteur inverseur statique 11, les moyens de pilotage 12 peuvent être un microcontrôleur apte à délivrer au contacteur inverseur statique 11 pour l'activer un signal de commande modulé en largeur d'impulsion (connue sous l'acronyme PWM pour Pulse-Width Modulation en anglais), de manière à ajuster la vitesse de rotation du moteur M1, M2, M3 alimenté. Le contacteur inverseur 11 statique comporte des composants électroniques de puissance discrets comme par exemple des transistors MOSFET ou IGBT ou encore des thyristors. Ces composants peuvent être 14 regroupés au sein d'au moins un boîtier électronique pour réaliser un pont inverseur. On pourra se référer à la figure 4 qui montre un schéma électrique d'un tel contacteur inverseur statique.

Il est possible en variante d'utiliser un contacteur inverseur statique intégré comme le circuit IRAMX 16UP60A de la société International rectifier. Ce circuit permet la commande de moteurs à courant continu ou alternatif triphasés jusqu'à 16 A avec une tension maximale de 600 V. Un autre circuit intégré convenant est le LMD 18200 de la société National Semiconductor. Ce circuit permet la commande de moteurs à courant continu ou alternatif triphasés jusqu'à 3 A avec une tension maximale de 55 V. Ces deux circuits possèdent en outre l'avantage d'être totalement intégrés et de posséder, en natif, une mesure de courant et une mesure de température internes. Cela permet de réduire le nombre de composants à implanter autour du contacteur inverseur statique. La fiabilité est encore accrue.

Au lieu d'utiliser un contacteur inverseur statique, il est possible d'utiliser un contacteur inverseur électromécanique, comme celui portant la référence LC2 de la société Schneider Electric. Une différence par rapport au contacteur inverseur statique est qu'il ne peut pas être commandé par modulation en largeur d'impulsions. Il est commandé par tout ou rien par les moyens de pilotage 12. Il en résulte que la vitesse des moteurs ne peut être ajustée, elle est constante. 15 Un contacteur inverseur statique possède une durée de vie plus grande qu'un contacteur inverseur électromécanique. Les moyens d'aiguillage R1, R2, R3 peuvent être réalisés par une série de relais d'aiguillage R1 à R3 électromagnétiques, chacun d'entre eux ayant un jeu de contacts j11, j21, j31 coopérant avec un moteur M1, M2, M3 donné et par voie de conséquence avec un appareil de coupure de courant 21, 22, 23 donné. Le jeu de contacts j11, j21, j31, dit jeu de contacts moteur peut prendre une position de travail dans laquelle les contacts se touchent et une position de repos dans laquelle ils sont disjoints. Les relais d'aiguillage R1, R2, R3 n'ont pas à avoir une capacité de coupure de courant du courant d'alimentation des moteurs M1, M2, M3 car comme on le verra plus loin, ils sont toujours manoeuvrés en l'absence de circulation de courant dans le jeu de contacts moteur j11, j21, j31. Ainsi un moteur donné, par exemple M1, est associé à un unique appareil de coupure de courant 21 d'une part et à un unique relais d'aiguillage donné R1. Le contacteur inverseur 11 est apte à commander chacun des moteurs M1, M2, M3 mais chacun leur tour grâce à la présence des relais d'aiguillage R1, R2, R3.

On se réfère maintenant à la figure 3 qui illustre plus complètement le dispositif de commande objet de l'invention. Sur cette figure 3, il n'y a plus que deux moteurs M1, M2 pour simplifier le dessin, mais bien sûr il pourrait y en avoir plus. Un relais d'aiguillage donné, par exemple R1, est excité lorsqu'il reçoit un ordre pour la manoeuvre de 16 l'appareil de coupure de courant associé 21, cet ordre de manoeuvre étant soit donné en local au niveau d'une interface homme machine 13 ou soit donné à distance, cet ordre dans les deux cas transite par des moyens d'acheminement 14 de l'ordre, d'une part aux moyens de pilotage 12 et d'autre part aux moyens d'aiguillage R1, R2. Cet ordre de manoeuvre contient une information sur l'appareil de coupure de courant à manoeuvrer et une information sur le type de manoeuvre à réaliser, c'est- à-dire l'ouverture ou la fermeture de l'appareil de coupure de courant. Ces moyens d'acheminement 14 en recevant un ordre de manoeuvre assurent son acheminement vers le relais d'aiguillage concerné d'une part et vers les moyens de pilotage 12. Les moyens de pilotage 12 acquièrent donc la connaissance de la nature de la manoeuvre, c'est-à-dire l'ouverture ou la fermeture des contacts. Les moyens d'acheminement 14 comportent un bloc B1, B2 associé à chaque relais d'aiguillage R1, R2. Le bloc B1 comporte une cascade de branches, avec d'amont en aval, deux paires n11, n12 de branches d'entrée (e11, e12), (e13, e14) et deux branches de sortie s1, s2 reliées entre elles d'une part et au relais d'aiguillage R1 d'autre part. Pour le bloc B2, les paires sont référencées n21, n22, les branches d'entrée s'appellent e21, e22, e23, e24 et les branches de sortie s3, s4. L'une des paires n11, n21 de branches d'entrée est destinée à véhiculer un ordre d'ouverture de l'appareil de coupure de courant 21, 22 et l'autre 17

paire n12, n22 de branches d'entrée est destinée à véhiculer un ordre de fermeture de l'appareil de coupure de courant 21, 22. Dans chaque paire nll, n12, n21, n22 de branches d'entrée, l'une des branches d'entrée e11 e13, e21, e23 est destinée à véhiculer un ordre local et l'autre branche d'entrée e12, e14, e22, e24 un ordre distant. Chaque branche d'entrée e11 e13, e21, e23 destinée à véhiculer un ordre local est connectée en amont à un premier conducteur de polarité 15.1. Chaque branche d'entrée e12 e14, e22, e24 destinée à véhiculer un ordre distant est connectée en amont à un second conducteur de polarité 15.2. Les deux conducteurs de polarité 15.1, 15.2 sont reliés à une même source de polarisation 15 via un moyen inverseur 15.3. Dans une position, le moyen inverseur 15.3 permet un fonctionnement en mode local et dans l'autre position il permet un fonctionnement en mode distant. On prévoit également entre la source de polarisation 15 et le moyen inverseur 15.3 un moyen de commutation 15.4 de verrouillage de polarisation. Ce moyen de commutation 15.4 est commandé par les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11, comme on le verra plus loin. Pour la mise en sécurité sur défaut lors de la détection d'un courant de court-circuit dans le conducteur reliant la source d'alimentation en tension continue V au contacteur inverseur 11, il est possible de couper toute possibilité d'ordre. Lorsque le moyen de commutation 15.4 est ouvert, il empêche les relais d'aiguillage R1, R2 18 d'être excités, quelle que soit la position du moyen inverseur 15.3. Les branches d'entrée e11, e13, e21, e23 destinées à véhiculer un ordre local comportent chacune un moyen de commutation I11, I13, I21, I23 commandé par un ordre local provenant de l'interface homme machine 13 via des moyens de pilotage dédiés 17 aux moyens de commutation commandés par un ordre local. Ce moyen de commutation I11, I13, I21, I23 peut être un interrupteur à semi-conducteur ou électromécanique. Ces moyens de pilotage dédiés 17 ont une entrée numérique et une sortie analogique. Le moyen inverseur 15.3 est commandé par l'interface homme machine 13 par l'intermédiaire des moyens de pilotage dédiés 17.

Les branches d'entrée e12, e14, e22, e24 destinées à véhiculer un ordre distant comportent chacune un moyen de commutation à fonction d'isolation galvanique I12, I14, I22, I24. Il peut s'agir d'un relais électromagnétique ou d'un opto-coupleur. Ces moyens de commutation à fonction d'isolation galvanique I12, I14, I22, I24 sont commandés par des signaux électriques provenant d'organes déportés (non représentés) et bien souvent fonctionnant avec des niveaux de tensions bien supérieurs à ceux du dispositif de commande objet de l'invention. Chaque branche d'entrée e11, e12, e13, e14, e21, e22, e23, e24 comporte en outre, en série avec le moyen de commutation I11, I12, I13, I14, I21, I22, I23, I24, une diode d11, d12, d13, d14, d21, d22, d23, d24.

Les deux branches d'entrée e11, e12 ; e13, e14 ; e21, e22 ; e23, e24 d'une paire sont reliés entre elles au 19 niveau des diodes d11, d12 ; d13, d14 ; d21, d22 ; d23, d24, ce qui signifie que les deux diodes d11, d12 ; d13, d14 ; d21, d22 ; d23, d24 d'une paire ont leurs anodes reliées entre elles en un noeud commun N1, N2, N3, N4. Les cathodes des diodes d11, d12, d13, d14, d21, d22, d23, d24 sont reliées respectivement aux moyens de commutation respectifs I11, I12, I13, I14, I21, I22, I23, I24. Les noeuds communs N1, N2, N3, N4 sont reliés aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11. Ces moyens de pilotage 12 reçoivent alors une information sur l'appareil de coupure de courant à manoeuvrer et sur la nature de la manoeuvre à effectuer. De chaque noeud commun N1, N2, N3, N4 est issue une des branches de sortie s1, s2, s3, s4. Chacune des branches de sortie s1, s2, s3, s4 est munie d'une diode d1, d2, d3, d4 pour éviter des retours de courant. Deux branches de sortie s1, s2 et s3, s4 d'un même bloc B1, B2 se rejoignent en un noeud commun NiO, N20 qui est connecté à une première borne du circuit d'excitation ex1, ex2 du relais d'aiguillage R1, R2 correspondant. Chaque circuit d'excitation ex1, ex2 a une autre borne portée à un potentiel donné V1, V2 (généralement la masse) via un moyen de commutation de verrouillage CV1, CV2 dont la position ouverte ou fermée dépend de la position d'autres appareils de coupure de courant voisins celui qui coopère avec le relais d'aiguillage R1, R2 concerné. On a expliqué plus haut que les différents appareils de coupure de courant du groupe ne pouvaient être manoeuvrés qu'en respectant une certaine logique 20 liée aux positions des appareils de coupure de courant voisins. Un relais d'aiguillage donné ne pourra être excité que si d'une part le circuit d'acheminement 14 lui fournit un ordre et si le moyen de commutation de verrouillage associé CV1 ou CV2 est en position fermée. Les relais d'aiguillage R1, R2 électromagnétiques peuvent avoir plusieurs jeux de contacts qui sont commandés simultanément. Le premier jeu de contacts j11, j21 d'un des relais d'aiguillage R1, R2 est un jeu de contacts moteur comme on l'a déjà décrit et il sert à fermer ou ouvrir un tronçon de circuit qui relie le moteur M1, M2 associé à l'unique contacteur inverseur 11. De manière classique, chaque appareil de coupure de courant 21, 22 coopère avec au moins une paire de contacts auxiliaires de fin de course ax, bx, les contacts auxiliaires de fin de course ax, bx ont toujours des positions opposées, l'un étant fermé et l'autre étant ouvert lorsque l'appareil de coupure de courant est dans une position stable. L'état ouvert ou fermé des contacts auxiliaires de fin de course ax, bx traduit donc la position ouverte ou fermée de l'appareil de coupure de courant. Les contacts auxiliaires de fin de course ax, bx sont asservis à la fois à l'appareil de coupure de courant 21, 22 et au moteur M1, M2 correspondants. On prévoit que chaque relais d'aiguillage R1, R2 comporte un second jeu de contacts j12, j21 monté entre les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 et l'un des contacts de fin de course, par exemple ax et un troisième jeu de contacts j13, j23 21 monté entre les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 et l'autre des contacts de fin de course, par exemple bx. Lorsque ces jeux de contacts j12, j22, j13, j23 sont en position de travail, les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 acquièrent ainsi la position ouverte ou fermée de l'appareil de coupure de courant 21, 22 associé via la position des contacts auxiliaires de fin de course ax, bx. Cela permet une surveillance ou même un asservissement de la position de l'appareil de coupure de courant. On peut prévoir également pour chaque relais d'aiguillage R1, R2 un jeu de contacts j14, j24 pour l'auto-alimentation, monté entre la première borne du circuit d'excitation ex1, ex2 et une source d'auto-alimentation V', via les moyens de pilotage 12. En cas d'anomalie ou en fin de commande, les moyens de pilotage 12 coupent la liaison à la source de d'auto-alimentation V', ce qui fait que tous les jeux de contacts j11, j12, j13, j14 d'un relais d'aiguillage R1, par exemple, qui étaient en position de travail repasseront en position de repos. On peut également prévoir, coopérant avec chaque appareil de coupure de courant 21, 22, un capteur de position rotatif CP1, CP2 qui traduit la position de ses contacts. Les capteurs de position rotatifs CP1, CP2 sont reliés aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 de manière à lui fournir la position des appareils de coupure de courant 21, 22.

On prévoit également des moyens de mesure MI du courant alimentant le contacteur inverseur 11. 22 Ces moyens de mesure de courant MI peuvent être intégrés au contacteur inverseur 11 notamment s'il est réalisé par un circuit intégré du type de ceux cités plus haut. En variante, il est possible de prévoir des moyens de mesure de courant MI externes, par exemple de type exploitant l'effet Hall, placés entre la source de tension continue V et le contacteur inverseur 11. Ces moyens de mesure de courant MI sont reliés aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 de manière à ce que les moyens de pilotage 12 puissent surveiller le courant moteur et donc le couple moteur, les efforts générés lors d'une manoeuvre et la cinématique de manoeuvre de l'appareil de coupure de courant associé. La mesure du courant moteur ramenée aux moyens de pilotage 12 leur permet également de détecter une surintensité et de couper le courant via la commande du contacteur inverseur 11. Cette mesure de courant permet également aux moyens de pilotage 12 de faire varier et d'ajuster la vitesse d'un moteur en manoeuvre grâce à la modulation en largeur d'impulsions. A l'arrêt l'isolation électrique des moteurs M1, M2 est assurée par le contacteur inverseur 11 en position ouverte, mais également par l'espace entre les contacts du jeu de contacts moteur j11, j21 des relais d'aiguillage R1, R2. Les contacts des jeux de contacts j11, j21 moteur sont ouverts, c'est-à-dire au repos. Dans un souci de compacité et de praticité, il est préférable de regrouper tous les composants du dispositif de commande objet de l'invention sur une même carte de circuit imprimé PCB (connu sous 23 l'acronyme PCB pour Printed Circuit Board en anglais). Cette carte de circuit imprimé PCB sera reliée de préférence par une liaison numérique 16 à l'interface homme-machine 13 à communication numérique pour la transmission des ordres locaux. L'interface-homme machine 13, externe au dispositif de commande objet de l'invention, comportera par exemple un ordinateur à écran tactile. Les ordres locaux sont émis depuis l'ordinateur et ce dernier informe l'utilisateur, grâce à l'écran, de l'état du dispositif de commande. La liaison numérique 16 sera par exemple une liaison RS 232, une liaison RS 485 ou une liaison Ethernet. On prévoira dans le dispositif de commande objet de l'invention, des moyens de pilotage dédiés à sortie analogique 17 pour transmettre les ordres locaux aux moyens de commutation I11, I13, I21, I23 des moyens d'acheminement 14. On a représenté sur la figure 4, un exemple de commutateur inverseur statique 11 réalisé à base de transistors. Le contacteur inverseur statique 11 comporte quatre transistors T1, T2, T3, T4, ici des transistors IGBT montés en pont en H. On rappelle qu'un transistor IGBT est un transistor bipolaire à grille isolée. Les transistors T1 à T4 peuvent être, par exemple, des transistors IRGP50B60PD de la société International Rectifier. On aurait pu utiliser des transistors MOS. Les deux transistors T1, T2 sont appariés, leur grilles étant connectées à un même dispositif de commande G1. Ils sont connectés en série, l'émetteur de l'un et le collecteur de l'autre formant un noeud commun E. De la même manière les transistors T3 24 et T4 sont appariés, leurs grilles étant connectées à un même dispositif de commande G2. Ils sont connectés en série, l'émetteur de l'un et le collecteur de l'autre formant un noeud commun B. Les deux dispositifs de commande G1, G2 sont reliés aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur statique 11. Les dispositifs de commande G1, G2 peuvent être des circuits intégrés IR 2114 de la société International Rectifier. Les moteurs référencés M sont montés entre les deux noeuds E et B. cette figure ne montre pas de relais d'aiguillage pour ne pas surcharger la figure. Les collecteurs de deux transistors non appariés, par exemple T1 et T3 n'appartenant pas aux noeuds E et B sont reliés entre eux en un noeud C et les émetteurs de deux transistors non appariés, par exemple T2 et T4 n'appartenant pas aux noeuds E et B sont reliés entre eux en un noeud D. La source de tension continue V est montée entre le noeud C et le noeud D. Les moyens de mesure de courant MI sont prévus entre la source de tension continue V et le contacteur inverseur statique 11 en amont du moteur. Ils comportent une résistance shunt Rsh montée entre la borne positive de la source de tension continue V et le noeud C et un amplificateur différentiel A0 monté en entrée aux bornes de la résistance shunt Rsh et dont la sortie est reliée aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur statique 11. On va maintenant détailler le fonctionnement d'un tel dispositif de commande. On se réfère de nouveau à la figure 3. On suppose que l'appareil de coupure de courant à manoeuvrer référence 21 est ouvert et que l'on désire le fermer. Le moteur 25 M1 associé est à l'arrêt. Les jeux de contacts j11, j12, j13, j14 ; j21, j22, j23, j24 des relais d'aiguillage R1, R2 sont au repos en position disjointe. Le contacteur inverseur 11 est inactivé, et la source de tension continue V n'alimente pas de moteurs. Les contacts de fin de course ax, bx associés à l'appareil de coupure de courant 21 à manoeuvrer sont dans une position telle que le contact ax est ouvert et le contact bx est fermé. On suppose que le moyen de commutation de verrouillage CV1 associé au relais d'aiguillage R1 qui va être excité est fermé et que moyen de commutation 15.4 de verrouillage de polarisation également. On remarque que sur la figure 3, ce n'est pas ce qui est illustré car cette figure montre tous les moyens de commutation ouverts. Depuis l'interface homme-machine 13 un opérateur envoie un ordre local de fermeture de l'appareil de coupure de courant 21. Cet ordre, en transitant par les moyens de pilotage dédiés 17, commande la fermeture du moyen de commutation I13 de la branche d'entrée e13 à fonction locale arrivent au noeud N1 puis aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11.

Cet ordre de fermeture se propage au circuit d'excitation ex1 du relais d'aiguillage R1. Le relais R1 est excité et ses jeux de contacts j11, j12, j13, j14 passent de la position de repos à la position de travail. Le moteur M1 ne se met pas à tourner car le contacteur inverseur 11 n'est pas activé et aucun 26 courant d'alimentation provenant de la source de tension continue V n'atteint le moteur M1. Les jeux de contacts j13, j12 du relais d'aiguillage excité R1 associés aux contacts de fin de course ax, bx étant en position de travail, les moyens de pilotage 12 acquièrent la position des contacts de fin de course ax, bx de l'appareil de coupure de courant 21 à manoeuvrer. Les moyens de pilotage 12 valident l'auto-alimentation du relais d'aiguillage R1 excité. Les moyens de pilotage 12 commandent le contacteur inverseur 11 qui alors assure l'alimentation en courant continu du moteur M1 associé à l'appareil de coupure de courant 21 à manoeuvrer. Le moteur M1 commence à tourner et manoeuvre le ou les contacts mobiles de l'appareil ce coupure de courant 21 pour le fermer. Dès la fermeture de l'appareil de coupure de courant 21, les contacts de fin de course ax, bx ont changé d'état et leur état est transmis aux moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 via les jeux de contacts j12, j13 du relais d'aiguillage excité R1. Les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 désactivent le contacteur inverseur 11 qui coupe l'alimentation en courant continu du moteur M1. Ils interrompent aussi l'auto-alimentation du relais excité R1 en interrompant la liaison entre le jeu de contacts j14 et la source d'alimentation V'. Tous les jeux de contacts j11, j12, j13, j14 du relais d'aiguillage R1 reviennent à l'état de repos. Le même enchaînement se produirait si l'ordre était distant à l'exception que ce sont les moyens de commutation I14 de la branche d'entrée distante e14 qui se fermeraient. Le moyen 27 inverseur 15.3 commuterait pour que le conducteur 15.2 puisse être polarisé. L'interface homme-machine 13 possède un commutateur (non représenté) qui permet, grâce aux moyens de pilotage dédiés 17, de faire passer le moyen inverseur 15.3 d'une position correspondant à la commande locale à une position correspondant à la commande distante et vice-versa. Par contre les moyens de pilotage 12 du contacteur inverseur 11 ne sont pas informés de ce changement commande locale /commande distante. Le dispositif de commande objet de l'invention apporte une solution complète, intégrée et communicante aux fabricants de matériels pour postes électriques haute tension. Ce dispositif de commande amène à la fois une plus grande sécurité, une plus grande fiabilité et plus de souplesse de fonctionnement que dans l'art antérieur. De plus son coût est réduit puisque moins de composants électroniques sont mis en jeu.

Bien qu'un certain mode de réalisation de la présente invention ait été représenté et décrit de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, il est possible d'utiliser d'autres circuits pour réaliser le contacteur inverseur.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande d'un groupe d'appareils de coupure de courant (21, 22) par l'intermédiaire, pour chaque appareil de coupure de courant, d'un moteur de manoeuvre (M1, M2), caractérisé en ce qu'il comporte un unique contacteur inverseur (11) piloté par des moyens de pilotage (12), destiné à être relié à une source d'alimentation (V) des moteurs et connecté aux moteurs par l'intermédiaire de moyens d'aiguillage (R1, R2) d'un courant provenant de la source d'alimentation (V) et transitant par le contacteur inverseur (11).
2. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, dans lequel les moyens de pilotage (12) pilotent le contacteur inverseur (11) par modulation de largeur d'impulsion s'il est statique ou par tout ou rien s'il est électromécanique.
3. 3. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant en outre des moyens d'acheminement (14) d'un ordre d'ouverture ou de fermeture d'un appareil de coupure de courant (21, 22) d'une part aux moyens de pilotage (12) et d'autre part aux moyens d'aiguillage (R1, R2), cet ordre étant local ou distant.
4. 4. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'aiguillage (R1, R2) comportent un relais 29 électromagnétique (R1, R2) par moteur (M1, M2) ayant un circuit d'excitation (ex1, ex2) relié aux moyens d'acheminement (14) et un ou plusieurs jeux de contacts (j11, j12, j13, j14, j21, j22, j23, j24) aptes à prendre une position de travail lorsque le relais est excité ou une position de repos, l'un de ces jeux de contacts (j11, j21) servant à relier le moteur (M1, M2) au contacteur inverseur (11) lorsqu'il est en position de travail.
5. 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, dans lequel deux jeux de contacts (j12, j13 ; j22, j23) d'un relais (R1, R2) servent à relier les moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur (11) à des contacts de fin de course (ax, bx) associés à l'appareil de coupure de courant (21, 22).
6. 6. Dispositif de commande selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel un jeu de contacts (j14, j24) d'un relais (R1, R2) est relié au circuit d'excitation (ex1, ex2) du relais et est destiné à être relié à une source d'auto-alimentation (V') du relais via les moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur (11) qui pilotent l'auto-alimentation ou la coupure de l'auto-alimentation du relais (R1, R2), tous les jeux de contacts (j11, j12, j13, j14, j21, j22, j23, j24) du relais (R1, R2) basculant de la position de travail à la position de repos lorsque les moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur (11) coupent l'auto- alimentation. 30
7. 7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel les moyens d'acheminement (14) d'un ordre d'ouverture ou de fermeture d'un appareil de coupure de courant (21, 22) comportent un bloc (B1, B2) par appareil de coupure de courant, chaque bloc (B1, B2) comportant des branches en cascade (e11, e12, e13, e14 ; e21, e22, e23, e24), avec deux paires (n11, n12 ; n21, n22) de branches d'entrée (e11, e12) , (e13, e14), (e21, e22), (e23, e24) et deux branches de sortie (si, s2 ; s3, s4) les deux branches d'entrée d'une paire étant destinées à être connectées à une extrémité à une source de polarisation (15) et étant reliées à l'autre extrémité entre elles en un noeud (N1, N2, N3, N4) relié à une branche de sortie (si, s2, s3, s4) et aux moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur (11), les deux branches de sortie (si, s2 ; s3, s4) étant reliées entre elles en un noeud (NiO, N20) et aux moyens d'aiguillage (R1, R2), l'une des paires (n11, n21) servant pour l'ouverture d'un appareil de coupure de courant (21, 22) et l'autre paire (n12, n22) pour la fermeture de l'appareil de coupure de courant, dans une paire une branche d'entrée (e11, e13 ; e21, e23) comportant un moyen de commutation (I11, I13 ; I21, I23) commandé par un ordre local et l'autre branche d'entrée (e12, e14 ; e22, e24) comportant un moyen de commutation (I12, I14 ; I22, I24) commandé par un ordre distant.
8. 8. Dispositif de commande selon la revendication 7, dans lequel chacune des branches comporte une diode (d11, d12, d13, d14, d21, d22, d23, 31 d24, d1, d2, d3, d4) pour éviter des retours de courant vers la source de polarisation (15).
9. 9. Dispositif de commande selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel le moyen de commutation (I12, I14, I22, I24) commandé par un ordre distant a une fonction d'isolation galvanique tel qu'un relais électromagnétique ou un opto-coupleur.
10. 10. Dispositif de commande selon l'une des revendication précédentes, comportant en outre des moyens de mesure du courant (MI) alimentant le contacteur inverseur (11), ces moyens étant intégrés ou non au contacteur inverseur, cette mesure étant transmise au moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur (11).
11. 11. Dispositif de commande selon l'une des revendications 7 à 10, comportant en outre des moyens de pilotage (17) dédiés aux moyens de commutation (I11, I13, I21, I23) commandés par un ordre local, ces moyens de pilotage (17) étant destinés à être reliés à une interface homme-machine (13) externe au dispositif de commande.
12. 12. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins le contacteur inverseur (11), les moyens de pilotage (12) du contacteur inverseur, les moyens d'aiguillage (R1, R2) sont montés sur une même carte de circuit imprimé (PCB).