WO2009144083A1 - Method and system for detecting residual secondary current in current transformer in high tension electrical network, and for detecting arc formation in circuit breaker - Google Patents

Method and system for detecting residual secondary current in current transformer in high tension electrical network, and for detecting arc formation in circuit breaker Download PDF

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WO2009144083A1
WO2009144083A1 PCT/EP2009/054384 EP2009054384W WO2009144083A1 WO 2009144083 A1 WO2009144083 A1 WO 2009144083A1 EP 2009054384 W EP2009054384 W EP 2009054384W WO 2009144083 A1 WO2009144083 A1 WO 2009144083A1
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current transformer
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Jean-Pierre Dupraz
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Areva T&D Sas
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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015Using arc detectors

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for detecting a residual secondary current in a current transformer in a high-voltage electrical network, and a method and a system for detecting the formation of an arc in a circuit-breaker, or possibly in a switch.
  • the time before explosion varies according to a heat balance heating power brought by the arc / thermal resistance of the breaking chamber / climatic conditions.
  • the devices of the known art thus have an operating problem related to the measurement of a residual current, too low to be detected by the protective relays used for this purpose.
  • the hysteresis loop of the magnetic circuit of a current transformer generates a strong distortion of the secondary current, which then takes a form of chaotic appearance. Such a phenomenon is more or less marked according to the embodiment of the current transformers.
  • the object of the present invention is to allow the detection of a residual current via standard current transformers, so as to be able to signal a defect arc in a circuit breaker in a sufficient time so that it is safe and does not fail. do not explode.
  • the invention relates to a method for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high voltage electrical network, characterized in that it comprises the following steps: a step of receiving a reference voltage originating from a voltage transformer of this network, - a shaping step delivering two reference signals, a step of converting the secondary current of the current transformer into voltage,
  • a synchronous detection step using these reference signals followed by a low-pass filtering step delivering an amplitude, image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the grating.
  • a double synchronous detection is carried out with two reference signals in quadrature.
  • the reference signal may be an external reference signal routed via a digital or analog type teletransmission.
  • the reference signal may also be an internal reference signal whose phase is adjusted automatically so that the output signal of the synchronous detection is maximum.
  • the invention also relates to a system for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high voltage electrical network, characterized in that it comprises:
  • At least one electromagnetic interference protection module which receives a reference voltage from a voltage transformer of this network, a shaping module delivering two reference signals, a module for transforming the secondary current of the transformer current in a voltage followed by: at least one synchronous detector using these reference signals, followed by at least one low-step type filter delivering an image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the network.
  • the system comprises two synchronous detectors using two quadrature reference signals.
  • the invention further relates to a method of detecting arc formation in a circuit breaker in a high voltage electrical network, which comprises the following steps:
  • the signaling can be effected by means of dry contacts. It can also be performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more coaxial type electrical conductors or twisted pair type. It can finally be performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more optical fibers.
  • the invention relates to a system for detecting the formation of an arc in a circuit breaker in a high-voltage electrical network, comprising: means for signaling the opening of the circuit-breaker by auxiliary contacts,
  • the power supply can be taken from the reference voltage. It can also come from one or more auxiliary voltages.
  • the reference signal can be routed by means of a fiber optic link.
  • the system of the invention comprises: an isolating current transformer receiving the secondary current of the current transformer,
  • first clipping means an isolation voltage transformer receiving a reference voltage
  • this system comprises: a first module for protection against electromagnetic disturbances conducted, which receives a reference voltage Us,
  • a module for shaping the signals delivered by the second protection module delivering rectangular type signals of the same frequency, out of phase by 90 degrees, a first synchronous detection module; the signal delivered by the shaping module modulating the gain with which this first detection module amplifies the signal delivered by the first low-pass filter, - a second synchronous detection module, the signal delivered by the setting module. form coming modulating the gain with which this second detection module amplifies the signal delivered by the first low-pass filter,
  • a module for managing the inputs / outputs of the microprocessor module a module for parameterizing the system via serial type communication;
  • the invention reliably detects residual currents of less than 10 A effective with standard current transformers.
  • the advantage of the solution of the invention is to provide a short response time, of the order of 50 to 80 ms, which allows a quick safe setting of a faulty circuit breaker.
  • Figure 1 illustrates a system comprising a phase of a circuit breaker, a current measuring transformer and a voltage measuring transformer.
  • FIG. 2 illustrates the functional electrical diagram of the high voltage part of the system illustrated in FIG.
  • FIG. 3 illustrates the block diagram of a preferred embodiment of the system of the invention.
  • FIG. 4 illustrates the two reference signals of the synchronous detection, in a variant of the system of the invention.
  • Figure 5 illustrates a feature of the system of the invention.
  • FIG. 6 illustrates a variant of the system of the invention, making it possible to overcome failures of auxiliary contacts.
  • the residual current present at the secondary of a current transformer is detected in a high voltage network by performing a synchronous detection.
  • synchronous detection is a technique conventionally used in electronics for the detection of a very low signal embedded in noise, for example in the field of telecommunication with satellites and space probes, when this signal contains a frequency characteristic sufficiently stable over time.
  • the invention therefore proposes to use, in a very original way, such a technique in a completely different field: that is that of high voltage electrical networks. Indeed, even when the residual current present at the secondary of a current transformer is very strongly distorted at a very low level to the point of taking the shape of a pseudo-random noise, it does not contain less a spectral component at the fundamental frequency of the network.
  • I 3 the amplitude of the component of i s (t) at the frequency of the grating, ⁇ the phase shift of this component of is (t) with respect to a reference phase, v re f (t) the instantaneous value an image of the voltage of the network (busbar voltage for example),
  • V re f the amplitude of the component of v re f (t) at the frequency of the grating, ⁇ the phase shift of this component of v re f (t) with respect to a reference phase
  • resi for "residue” of the current signal i) representing the set of components of i s (t) other than those of frequency f, harmonics and noise included.
  • vrefit Vref.cos ( ⁇ • t + ⁇ ) + resv (t) resv (t) ("resv” for "residue” of the signal voltage "v") representing all the components of v re f (t) other than those of frequency f, harmonics and noise included.
  • the first term of the second member of the equation is a continuous component.
  • the other two terms are components at frequencies greater than or equal to the network frequency, and can therefore be eliminated by low-pass filtering.
  • This signal Pf (t) is therefore a measure of the component I 3 sought, image of the component of the primary current at the frequency of the network.
  • phase shifts ⁇ and ⁇ are in principle arbitrary. But, if they are out of phase with each other degrees, the output signal is zero even if the primary current is not.
  • the operation described above is performed twice, independently, with two 90-degree phase-shifted reference signals.
  • Such signals can be generated in quadrature using a given reference voltage as follows:
  • the signal thus obtained is therefore independent of the relative phase shift between the secondary current of the current transformer and the reference voltage used to perform the synchronous detection. All the operations described above can be carried out simply by using a microprocessor, for example of the "DSP"("Digital Signal Processor") type, with signals being digitized.
  • DSP Digital Signal Processor
  • a reference signal vre f (t) which is a rectangular signal of unit amplitude.
  • the analog multiplication between the signals is (t) and v re f (t) then reduces to a synchronous rectification of the signal is (t), using for example an AD630 modulator / demodulator from the company Analog Devices, as described in the document referenced [2].
  • the output signals after a low-pass analog filtering, can then be digitized by an analog-to-digital converter of a microcontroller on the market.
  • the advantage of such a variant is that it is not requested frequency performance to this converter, since the acquired signals are of continuous type.
  • the analog frequency rejection filters also provide the anti-aliasing function.
  • the signal processing to be performed in the microcontroller is then extremely simple: it consists of a calculation of the sum of the squares, and comparison with a reference threshold.
  • I cn the capacitive current passing through the capacitor in nominal regime.
  • circuit-breaker is rated at one of its terminals if it is open, and that its other terminal is connected to a line without load, without alternative solicitation.
  • FIG. 1 illustrates a circuit breaker 10, subject to explosion in the presence of an internal arc persistent, a current transformer 11, and a voltage transformer 12.
  • FIG. 1 illustrates more specifically: the terminal box 15 of the current transformer, an insulator 16, and a metal support 17,
  • each of these elements 10, 11 and 12 exists for each of the three phases.
  • a single voltage transformer 12 for example on phase A (in the case of a designation A, B and C phases).
  • the knowledge of a voltage makes it possible, in fact, to know the other two voltages, which are, in the first order, identical to a respective phase shift of 120 ° and 240 °.
  • a reference voltage can thus be taken from a single voltage transformer, or from separate voltage transformers.
  • the local cabinet 20 of the circuit breaker contains electrical terminals accessible to the user, these terminals for the control of switching coils.
  • auxiliary 52b is in the opposite state, that is to say closed if the circuit breaker is open, open if the circuit breaker is closed.
  • These auxiliary contacts are reproduced in several copies to allow the user various uses, such as inter locks for securing maneuvers of other high-voltage devices, or a use like that of the invention.
  • the top of the circuit breaker 10 is about 6m50 from the ground, and the foot of its insulator 22 about 2m30.
  • the information necessary for the operation of the invention is accessible at the terminal boxes 15 and 25 of the current and voltage transformers as well as at the local cabinet 20 of the circuit breaker.
  • FIG. 2 gives a functional view of the main elements of FIG. 1. In addition to the elements already referenced in FIG. 1, this FIG. 2 illustrates:
  • the inputs of the system receive: "The secondary current of the current transformer, via an input isolation current transformer, EMC filtering and clipping. Simple diode clipping makes the system robust to steady current in normal operation, as well as to the overvoltages that it is agreed to support in the state of the art of Electromagnetic Compatibility (EMC).
  • EMC Electromagnetic Compatibility
  • the output of the system can be realized by a dry contact signaling the detection of a current higher than a set threshold.
  • serial port for local use, for example infrared, for setting the detection threshold.
  • the system of the invention can be physically in the form of a parallelepiped-shaped block of small dimensions (for example of about 150 mm ⁇ 50 mm ⁇ 30 mm), overmoulded to withstand the climatic conditions, and housed indifferently in the terminal box 15 or 25 of the current transformer or the voltage transformer or in the local cabinet 20 of the circuit breaker, or in any other location considered more suitable by the user or the installer.
  • the system of the invention being a single-phase system, it is necessary to install an identical system to monitor each phase of the circuit breaker, three in the general case, two in the special cases as in the electrical substations of the rail networks, of two-phase type. 6) Interconnections
  • the output signal is used in conjunction with the auxiliary contacts of the circuit breaker.
  • FIG. 3 illustrates a preferred embodiment of the system of the invention which comprises: a first module 41 for protecting the system against electromagnetic disturbances conducted, which receives a reference voltage Us originating from the main voltage transformer 12, as illustrated in FIG. 2, an isolation voltage transformer
  • the main voltage transformer 12 delivers, between its secondary terminals, a normalized nominal voltage, for example 100 / V3 effective volts (or about 57 V).
  • This isolating voltage transformer 42 converts this voltage into a low level voltage, for example 5 V rms,
  • This current transformer 44 ensuring, via a secondary load resistor not shown, the conversion of the secondary current i s of the current transformer Is into a voltage usable by the electronic circuits of the following modules of the system.
  • This current transformer 44 also ensures the isolation of the input terminals relative to the rest of the system, and the rejection of the common mode electromagnetic disturbances,
  • modules 45 and 46 may possibly be merged.
  • a first low-pass filter 47 intended to attenuate the components of the signal whose frequency is greater than the frequency of the network.
  • the cutoff frequency of this filter 47 can be chosen at a value of 120 Hz, this filter 47 being first order.
  • This filter 47 also ensures the compatibility of the voltage levels that it delivers to the necessary and acceptable levels by the synchronous detection modules 50 and 51,
  • This module 48 can be produced with electronic components with low consumption, the consumption of Secondary power drawn from the isolating voltage transformer 12 is then acceptable.
  • This module 49 delivers two signals of the same frequency phase-shifted by 90 degrees, illustrated in FIG. 4. These signals are the reference signals of the two synchronous detection modules 50 and 51. This double synchronous detection makes it possible to overcome the relative phase shifts of the voltage Us and the current Is applied to the system via the first protection module 41, and the isolation current transformer 44,
  • a first synchronous detection module 50 based, for example, on the integrated circuit AD630 from Analog Devices.
  • the signal delivered by the shaping module 49 then modulates the gain with which this first detection module 50 amplifies the signal delivered by the first low-pass filter 47, this gain being constant in absolute value, but having a sign which varies according to the level of the reference signal delivered by the module 49,
  • a second synchronous detection module 51 based, for example, on the integrated circuit AD630 from Analog Devices.
  • the signal delivered by the shaping module 49 modulates the gain with which this second detection module 51 amplifies the signal delivered by the first low-pass filter 47, this gain being constant in absolute value, but having a sign which varies according to the level of the reference signal delivered by the module 49.
  • the modules 50 and 51 are thus controlled by reference voltages in quadrature phase with respect to each other.
  • a second low-pass filter 52 intended to eliminate the frequency components greater than a value depending on the desired response time for the system, for example a value of 60 Hz.
  • the output signal of this second low-pass filter 52 is a continuous type signal whose amplitude is proportional to the component Is of the current, which has a phase shift ⁇ with respect to the voltage Us, when the current is low enough so that the module 46 does not stop the signal which is is applied,
  • a third low-pass filter 53 intended to eliminate the frequency components greater than a value depending on the desired response time for the system, for example a value of 60 Hz.
  • the output signal of this third low-pass filter is a continuous type signal whose amplitude is proportional to the component Is of the current, which has a phase shift ⁇ + 90 degrees with respect to the voltage Us, when the current is low enough so that the module 46 does not stop the signal applied to it,
  • an analog multiplexer 54 whose selection of the inputs is controlled by a microprocessor module 56, so that the output signal of the second low-pass filter 52 or the output signal of the third low-pass filter 53 is applied to a analog-digital converter 55, the analog-digital converter 55, whose conversion is controlled by the module microprocessor 56.
  • the signals delivered by the multiplexer 54 being of very low frequency type, this converter 55 can be made with a low power consumption component and of modest performance, for example integrated in the microprocessor of the microprocessor module 56,
  • the microprocessor module 56 of the low-power microcontroller type, which contains the logic circuits necessary for the operation of the system, such as, for example, clock signals.
  • This module 56 performs the analysis of the signals that the multiplexer 54 transmits to it, and in particular the comparison of the received levels with predefined thresholds,
  • this module 57 contains at least one output relay whose contacts are represented by a module 59,
  • a module 59 for contacting the output relay of the system this module, galvanically isolated from the rest of the electronics, being actuated to signal (information S) to the user that an electric current flows through the circuit breaker of FIG.
  • the information S delivered by this module 59 is then confirmed by the open or closed state of the circuit breaker (information S '), a state indicated by the auxiliary contacts 52a and / or 52b, as illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • FIGS. 5 and 6 shown in Figure 6 shows the advantage over that illustrated in FIG. 5 to avoid a false alarm if the auxiliary contact 52a fails, in that it remains open continuously while the circuit breaker is closed.
  • the auxiliary contact 52b is then inserted in series with the reference voltage and supply system. If the circuit breaker is closed, the contact 52b is open, and the system, which is not powered, can not issue a nuisance alarm if the contact 52a is faulty. It would thus be a simultaneous failure of the contacts 52a and 52b for the system to issue a nuisance alarm when the circuit breaker is closed.

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Abstract

The invention relates to a method and system for detecting a residual secondary current in a current transformer in a high tension electrical network. In this method, a synchronous direction (50, 51) of this current is produced using at least one reference signal, which is a network signal (Us) having the same repetition frequency as the current being detected, producing low-pass filtering. The invention also relates to a method and system for detecting arc formation in a circuit breaker.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION D'UN COURANT SECONDAIRE METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING SECONDARY CURRENT
RESIDUEL DANS UN TRANSFORMATEUR DE COURANT DANS UNRESIDUAL IN A CURRENT TRANSFORMER IN A
RESEAU ELECTRIQUE HAUTE TENSION, ET PROCEDE ET SYSTEMEHIGH VOLTAGE ELECTRICAL NETWORK, AND METHOD AND SYSTEM
DE DETECTION DE LA FORMATION D'UN ARC DANS UNDETECTING THE FORMATION OF A ARC IN A
DISJONCTEURBREAKER
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
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.The invention relates to a method and a system for detecting a residual secondary current in a current transformer in a high-voltage electrical network, and a method and a system for detecting the formation of an arc in a circuit-breaker, or possibly in a switch.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Dans un réseau électrique haute tension, après la manœuvre 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.In a high-voltage electrical network, after opening a circuit-breaker, internal reboots may occur between the live contacts. These reboots can lead to the establishment of an electric arc of a few tens of amperes.
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.The speed of detection of such fault arcs is paramount to avoid local heating of the plasma which can lead to degradation of the internal parts of the circuit breaker and in some cases to an explosion thereof.
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.The time before explosion varies according to a heat balance heating power brought by the arc / thermal resistance of the breaking chamber / climatic conditions.
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 œuvre immédiatement par les automatismes du réseau, par exemple par fermeture automatique du disjoncteur et mise hors tension par ouverture de disjoncteurs adjacents.Such an explosion of the circuit-breaker can be avoided if the internal arc can be detected and signaled in a short enough time so that a fallback strategy can be implemented immediately by the network automatisms, for example by automatic closing of the circuit-breaker and power off by opening adjacent circuit breakers.
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 positionAs described in the document referenced [1] at the end of the description, the presence of an internal arc can be detected by the conjunction of two events: • the signaling of the position
« disjoncteur ouvert » par des contacts auxiliaires,"Open circuit breaker" by auxiliary contacts,
• 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 l'existence d'un arc électrique.• the presence of a secondary residual current of a current measuring transformer, or current transformer. This document describes, in fact, several methods of protection against an electric arc in a circuit breaker. It thus describes a method based on the detection of a residual current, the circuit breaker being open, using a delay to confirm the existence of an electric arc.
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 pour être détecté dans un transformateur de mesure de courant dont les caractéristiques propres du circuit magnétique engendrent une forte distorsion du courant secondaire et des bruits parasites.The detection of the existence of such a residual current of a few tens of amps is not possible with the measuring transformers of the prior art. Indeed, such a current is too weak to be detected in a current measuring transformer whose specific characteristics of the circuit Magnetic lead to high distortion of the secondary current and unwanted noise.
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.The devices of the known art thus have an operating problem related to the measurement of a residual current, too low to be detected by the protective relays used for this purpose.
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 .In addition, at very low level, the hysteresis loop of the magnetic circuit of a current transformer generates a strong distortion of the secondary current, which then takes a form of chaotic appearance. Such a phenomenon is more or less marked according to the embodiment of the current transformers.
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.The object of the present invention is to allow the detection of a residual current via standard current transformers, so as to be able to signal a defect arc in a circuit breaker in a sufficient time so that it is safe and does not fail. do not explode.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L' invention concerne un 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 réception d'une tension de référence issue d'un transformateur de tension de ce réseau, - une étape de mise en forme délivrant deux signaux de référence, - une étape de conversion du courant secondaire du transformateur de courant en tension,The invention relates to a method for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high voltage electrical network, characterized in that it comprises the following steps: a step of receiving a reference voltage originating from a voltage transformer of this network, - a shaping step delivering two reference signals, a step of converting the secondary current of the current transformer into voltage,
- une étape de détection synchrone utilisant ces signaux de référence, suivie d'une étape de filtrage passe-bas délivrant une amplitude, image de la composante du courant primaire de ce transformateur de courant à la fréquence du réseau.a synchronous detection step using these reference signals, followed by a low-pass filtering step delivering an amplitude, image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the grating.
Dans une variante de réalisation, on réalise une double détection synchrone avec deux signaux de référence en quadrature.In an alternative embodiment, a double synchronous detection is carried out with two reference signals in 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.Advantageously, the reference signal may be an external reference signal routed via a digital or analog type teletransmission. The reference signal may also be an internal reference signal whose phase is adjusted automatically so that the output signal of the synchronous detection is maximum.
L' invention concerne également un système de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, caractérisé en ce qu' il comprend :The invention also relates to a system for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high voltage electrical network, characterized in that it comprises:
- au moins un module de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites qui reçoit une tension de référence issu d'un transformateur de tension de ce réseau, un module de mise en forme délivrant deux signaux de référence, un module de transformation du courant secondaire du transformateur de courant en une tension suivi de : - au moins un détecteur synchrone utilisant ces signaux de référence, suivi d'au moins un filtre de type basse-pas délivrant une image de la composante du courant primaire de ce transformateur de courant à la fréquence du réseau.at least one electromagnetic interference protection module which receives a reference voltage from a voltage transformer of this network, a shaping module delivering two reference signals, a module for transforming the secondary current of the transformer current in a voltage followed by: at least one synchronous detector using these reference signals, followed by at least one low-step type filter delivering an image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the network.
Dans une variante de réalisation, le système comprend deux détecteurs synchrones utilisant deux signaux de référence en quadrature.In an alternative embodiment, the system comprises two synchronous detectors using two quadrature reference signals.
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 :The invention further relates to a method of detecting arc formation in a circuit breaker in a high voltage electrical network, which comprises the following steps:
- 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 œuvre le procédé défini précédemment .a step of signaling the opening of this circuit-breaker by auxiliary contacts; a step of detecting the presence of a secondary residual current in a current transformer by implementing the method defined previously.
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 .Advantageously, the signaling can be effected by means of dry contacts. It can also be performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more coaxial type electrical conductors or twisted pair type. It can finally be performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more optical fibers.
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,Finally, the invention relates to a system for detecting the formation of an arc in a circuit breaker in a high-voltage electrical network, comprising: means for signaling the opening of the circuit-breaker by auxiliary contacts,
- des moyens de détection de la présence d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant en mettant en œuvre le système décrit précédemment .means for detecting the presence of a secondary residual current in a current transformer by implementing the system described above.
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.Advantageously, the power supply can be taken from the reference voltage. It can also come from one or more auxiliary voltages. The reference signal can be routed by means of a fiber optic link.
Avantageusement, le système de l'invention comprend : - un transformateur de courant d'isolement recevant le courant secondaire du transformateur de courant,Advantageously, the system of the invention comprises: an isolating current transformer receiving the secondary current of the current transformer,
- des premiers moyens de filtrage CEM,first EMC filtering means,
- des premiers moyens d'écrêtage, - un transformateur de tension d'isolement recevant une tension de référence,first clipping means, an isolation voltage transformer receiving a reference voltage,
- des seconds moyens de filtrage GEM,second filtering means GEM,
- des seconds moyens d'écrêtage,second clipping means,
- des moyens de mise en forme du signal, - des moyens de détection synchrone, un module de commande d'un relais de sortie .signal shaping means, synchronous detection means, a control module of an output relay.
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,In an advantageous embodiment, this system comprises: a first module for protection against electromagnetic disturbances conducted, which receives a reference voltage 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,an isolating voltage transformer; a second residual electromagnetic interference protection module having passed through the isolation voltage transformer;
- un transformateur de courant d' isolement assurant la conversion du courant secondaire is en une tension exploitable,an isolating current transformer ensuring the conversion of the secondary current i s into an exploitable voltage,
- un troisième module de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d' isolement,a third module for protection against residual electromagnetic disturbances having passed through the isolation current transformer,
- un module d'écrêtage du signal délivré par le troisième module de protection,a module for clipping the signal delivered by the third protection module,
- un premier filtre passe bas,a first low pass filter,
- un module d'alimentation à partir de la tension délivrée par le second module de protection,a power supply module from the voltage delivered by the second protection module,
- 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,a module for shaping the signals delivered by the second protection module delivering rectangular type signals of the same frequency, out of phase by 90 degrees, a first synchronous detection module; the signal delivered by the shaping module modulating the gain with which this first detection module amplifies the signal delivered by the first low-pass filter, - a second synchronous detection module, the signal delivered by the setting module. form coming modulating the gain with which this second detection module amplifies the signal delivered by the first low-pass filter,
- un second filtre passe bas, - un troisième filtre passe bas,a second low pass filter, a third low pass filter,
- un multiplexeur analogique dont la sélection des entrées est pilotée par un module microprocesseur,an analog multiplexer whose input selection is controlled by a microprocessor module,
- un convertisseur analogique-numérique, dont la conversion est pilotée par le module microprocesseur,an analog-digital converter, the conversion of which is controlled by the microprocessor module,
- le module microprocesseur,- the microprocessor module,
- un module de gestion des entrées/sorties du module microprocesseur, - un module de paramétrage du système, via une communication de type série,a module for managing the inputs / outputs of the microprocessor module; a module for parameterizing the system via serial type communication;
- un module de contact du relais de sortie du système, isolé galvaniquement .- a contact module of the output relay of the system, galvanically isolated.
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.The invention reliably detects residual currents of less than 10 A effective with standard current transformers. The advantage of the solution of the invention is to provide a short response time, of the order of 50 to 80 ms, which allows a quick safe setting of a faulty circuit breaker.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
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.Figure 1 illustrates a system comprising a phase of a circuit breaker, a current measuring transformer and a voltage measuring transformer. FIG. 2 illustrates the functional electrical diagram of the high voltage part of the system illustrated in FIG.
La figure 3 illustre le schéma bloc d'un mode de réalisation préférentiel du système de 1' invention .FIG. 3 illustrates the block diagram of a preferred embodiment of the system of the 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.FIG. 4 illustrates the two reference signals of the synchronous detection, in a variant of the system of the invention. Figure 5 illustrates a feature of the system of the invention.
La figure 6 illustre une variante du système de l'invention, permettant de pallier des défaillances de contacts auxiliaires.FIG. 6 illustrates a variant of the system of the invention, making it possible to overcome failures of auxiliary contacts.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
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.In the method of the invention, the residual current present at the secondary of a current transformer is detected in a high voltage network by performing a synchronous detection.
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.It should be remembered that synchronous detection is a technique conventionally used in electronics for the detection of a very low signal embedded in noise, for example in the field of telecommunication with satellites and space probes, when this signal contains a frequency characteristic sufficiently stable over time.
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.The invention therefore proposes to use, in a very original way, such a technique in a completely different field: that is that of high voltage electrical networks. Indeed, even when the residual current present at the secondary of a current transformer is very strongly distorted at a very low level to the point of taking the shape of a pseudo-random noise, it does not contain less a spectral component at the fundamental frequency of the network.
Si on considère les définitions suivantes : f la fréquence du réseau (f = 60 Hz) ,If we consider the following definitions: f the frequency of the network (f = 60 Hz),
CO la pulsation du réseau (CO= 2.π.f), is (t) la valeur instantanée du courant secondaire du transformateur de courant,CO the pulsation of the network (CO = 2.π.f), i s (t) the instantaneous value of the secondary current of the current transformer,
I3 l'amplitude de la composante d' is (t) à la fréquence du réseau, φ 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),I 3 the amplitude of the component of i s (t) at the frequency of the grating, φ the phase shift of this component of is (t) with respect to a reference phase, v re f (t) the instantaneous value an image of the voltage of the network (busbar voltage for example),
Vref l'amplitude de la composante de vref(t) à la fréquence du réseau, δ le déphasage de cette composante de vref(t) par rapport à une phase de référence, on peut écrire : is(t) = L cos (ω t + φ )+ 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 : vrefit) = Vref.cos(ω t +δ) + 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.V re f the amplitude of the component of v re f (t) at the frequency of the grating, δ the phase shift of this component of v re f (t) with respect to a reference phase, we can write: is (t ) = L cos (ω t + φ) + resi (t) resi (t) ("resi" for "residue" of the current signal i) representing the set of components of i s (t) other than those of frequency f, harmonics and noise included. In the same way we have: vrefit) = Vref.cos (ω t + δ) + resv (t) resv (t) ("resv" for "residue" of the signal voltage "v") representing all the components of v re f (t) other than those of frequency f, harmonics and noise included.
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 :
Figure imgf000012_0001
pif) = (L cos(ω t + φ ) + resi{t)) (Vre/. cos(ω t + δ ) + resvif)) p(t) = L cos(ω t + φ ) Vref. cos(ω t + δ ) + residuif) résidu (t) représentant toutes les composantes autres que celles à la fréquence du réseau, harmoniques et bruit inclus.
If one produces the product of these two signals is (t) and v re f (t), one obtains the signal p (t) given by the following relation:
Figure imgf000012_0001
pif) = (L cos (ω t + φ) + res (t)) (Vre /. cos (ω t + δ) + resvif)) p (t) = L cos (ω t + φ) Vref. cos (ω t + δ) + residual) residue (t) representing all components other than those at the network frequency, including harmonics and noise.
On a ainsi : p(t) = Vref.Is - - - (cos(φ - δ) + cos(2 - ω - t + φ - δ)) + residu(t)We thus have: p (t) = V ref .I s - - - (cos (φ - δ) + cos (2 - ω - t + φ - δ)) + residual (t)
Soit encore : p(t) = Vref.Is • - • cos(φ - δ) + Vref.Is. -^ .cos(2 - ω • t + φ - δ) + residu(t)Let p (t) = V ref .I s • - • cos (φ - δ) + V ref .I s . - ^ .cos (2 - ω • t + φ - δ) + residual (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 : prit) = Vref. L • — cos(φ - δ ) Ce signal Pf(t) est donc bien une mesure de la composante I3 recherchée, image de la composante du courant primaire à la fréquence du réseau.The first term of the second member of the equation is a continuous component. The other two terms are components at frequencies greater than or equal to the network frequency, and can therefore be eliminated by low-pass filtering. The output signal of such a filter is thus given by the relation: prit) = Vre f . L • - cos (φ - δ) This signal Pf (t) is therefore a measure of the component I 3 sought, image of the component of the primary current at the frequency of the network.
Les déphasages φ et δ 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 réalisationThe phase shifts φ and δ are in principle arbitrary. But, if they are out of phase with each other degrees, the output signal is zero even if the primary current is not. Realization variant
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.To overcome the disadvantage given above, in one variant of the invention, the operation described above is performed twice, independently, with two 90-degree phase-shifted reference signals.
On peut générer de tels signaux en quadrature à l'aide d'une tension de référence donnée de la façon suivante :Such signals can be generated in quadrature using a given reference voltage as follows:
- un premier signal obtenu à l'aide d'une tension de référence vref de phase δ0 :a first signal obtained using a reference voltage v re f of phase δ 0 :
p/o(t) = Vref.L — cos(φ -δo) - un second signal obtenu à l'aide d'une tension de référence vref de phase δ0 + π/2 :p / o (t) = Vref.L - cos (φ -δo) - a second signal obtained using a reference voltage v re f of phase δ 0 + π / 2:
Pf90
Figure imgf000013_0001
Pf90
Figure imgf000013_0001
Pf9θ(t) = VrefJs SUl (ψ — δ o)Pf9θ (t) = VrefJs SUl (ψ - δ o)
Si on fait la somme des carrés des deux signaux ainsi obtenus, on peut extraire le signal composite suivant :
Figure imgf000013_0002
pquad(t) = — Vref.IS
If we sum the squares of the two signals thus obtained, we can extract the following composite signal:
Figure imgf000013_0002
pquad (t) = - 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 varianteThe signal thus obtained is therefore independent of the relative phase shift between the secondary current of the current transformer and the reference voltage used to perform the synchronous detection. All the operations described above can be carried out simply by using a microprocessor, for example of the "DSP"("Digital Signal Processor") type, with signals being digitized. Other variant
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.In another variant, a reference signal vre f (t) is used which is a rectangular signal of unit amplitude. The analog multiplication between the signals is (t) and v re f (t) then reduces to a synchronous rectification of the signal is (t), using for example an AD630 modulator / demodulator from the company Analog Devices, as described in the document referenced [2]. The output signals, after a low-pass analog filtering, can then be digitized by an analog-to-digital converter of a microcontroller on the market.
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.The advantage of such a variant is that it is not requested frequency performance to this converter, since the acquired signals are of continuous type. In addition, the analog frequency rejection filters also provide the anti-aliasing function. The signal processing to be performed in the microcontroller is then extremely simple: it consists of a calculation of the sum of the squares, and comparison with a reference threshold.
Cas où le disjoncteur est équipé d'une capacité parallèleCase where the circuit breaker is equipped with a parallel capacitor
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 :The presence of this capacitor across the circuit breaker generates a capacitive current that flows through the current transformer. The following definitions are then considered:
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,C the value of the capacity wired in parallel on the circuit-breaker (between terminals), Up n the nominal effective voltage of the earth phase of the network,
Icn le courant capacitif traversant le condensateur en régime nominal .I cn the capacitive current passing through the capacitor in nominal regime.
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.It is considered that the circuit-breaker is rated at one of its terminals if it is open, and that its other terminal is connected to a line without load, without alternative solicitation.
Le courant capacitif traversant le condensateur C est alors donné par la relation suivante :
Figure imgf000015_0001
The capacitive current flowing through the capacitor C is then given by the following relation:
Figure imgf000015_0001
Si on considère : f = 60 HzIf we consider: f = 60 Hz
C = 10 000 pF (valeur prise volontairement exceptionnellement haute)
Figure imgf000015_0002
C = 10,000 pF (value voluntarily taken exceptionally high)
Figure imgf000015_0002
On obtient alors :We then obtain:
Ic = 0, 5 A effI c = 0, 5 A eff
II 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.It thus appears that even with a capacity of such a high value, the current diverted by the parallel capacitor is negligible compared with the internal arc current to be detected.
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.FIG. 1 illustrates a circuit breaker 10, subject to explosion in the presence of an internal arc persistent, a current transformer 11, and a voltage transformer 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,For each of these three elements 10, 11 and 12, FIG. 1 illustrates more specifically: the terminal box 15 of the current transformer, an insulator 16, and a metal support 17,
- l'armoire locale 20 du disjoncteur, un support métallique 21, et un isolateur 22,the local cabinet 20 of the circuit-breaker, a metal support 21, and an insulator 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.the terminal box 25 of the voltage transformer, an insulator 26, a metal support 27 and a line on a high-voltage busbar 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 manœuvre. 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 manœuvres 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.Since the operation is a three-phase operation, each of these elements 10, 11 and 12 exists for each of the three phases. However, when the voltage measurement is carried out at the busbar 28 as in FIG. 1, it is possible to use a single voltage transformer 12, for example on phase A (in the case of a designation A, B and C phases). The knowledge of a voltage makes it possible, in fact, to know the other two voltages, which are, in the first order, identical to a respective phase shift of 120 ° and 240 °. A reference voltage can thus be taken from a single voltage transformer, or from separate voltage transformers. The local cabinet 20 of the circuit breaker contains electrical terminals accessible to the user, these terminals for the control of switching coils. The auxiliary contact 52a illustrated in FIG. 5A is, in a standardized designation, in the same state (open or closed) as the main contacts (on the high voltage) of the circuit breaker. On the other hand, the contact auxiliary 52b is in the opposite state, that is to say closed if the circuit breaker is open, open if the circuit breaker is closed. These auxiliary contacts are reproduced in several copies to allow the user various uses, such as inter locks for securing maneuvers of other high-voltage devices, or a use like that of the invention. For a voltage level of 245 kV, for example, the top of the circuit breaker 10 is about 6m50 from the ground, and the foot of its insulator 22 about 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.The information necessary for the operation of the invention is accessible at the terminal boxes 15 and 25 of the current and voltage transformers as well as at the local cabinet 20 of the circuit breaker.
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 :FIG. 2 gives a functional view of the main elements of FIG. 1. In addition to the elements already referenced in FIG. 1, this FIG. 2 illustrates:
- 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 disj oncteur,the secondary terminals 30 of the current transformer 11, a secondary connection cable 31 of this current transformer and the secondary load 32 of this current transformer, the auxiliary contacts 35 of the disconnector,
- les bornes secondaires 37 du transformateur de tension 12,the secondary terminals 37 of the voltage transformer 12,
- la limite 39 entre équipement haute tension et équipement secondaire. Exemple de réalisation du système de détection de 1' inventionthe limit 39 between high voltage equipment and secondary equipment. Exemplary embodiment of the detection system of the invention
1) Entrées du système1) System inputs
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) .The inputs of the system receive: "The secondary current of the current transformer, via an input isolation current transformer, EMC filtering and clipping. Simple diode clipping makes the system robust to steady current in normal operation, as well as to the overvoltages that it is agreed to support in the state of the art of Electromagnetic Compatibility (EMC).
• 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 Gâte Array ») .• One or two (in case of redundancy) reference voltages at the output of the busbar voltage transformer, or other available voltage, via an input isolation voltage transformer, EMC filtering and clipping. A shaping of the signal thus obtained transforms it into two rectangular signals in phase quadrature using, for example, a programmable logic circuit of FPGA ("Field-Programmable Gate Array") type.
2) Sortie du système2) System output
La sortie du système peut être réalisé par un contact sec signalant la détection d'un courant supérieur à un seuil paramétré.The output of the system can be realized by a dry contact signaling the detection of a current higher than a set threshold.
3) Port Série3) Serial Port
On peut utiliser un port série à usage local, infrarouge par exemple, destiné au paramétrage du seuil de détection.We can use a serial port for local use, for example infrared, for setting the detection threshold.
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.4) Food The only power component is the output relay. If the consumption is well controlled, one can supply the system of the invention via the reference voltage. We then gain in simplicity, reliability and size.
5) Conditionnement et localisation Si les conditions ci-dessus sont respectées, le système peut alors être entièrement surmoulé, ce qui permet :5) Packaging and location If the above conditions are met, the system can be completely overmolded, which allows:
• une installation extérieure éventuelle par exemple dans la boite à bornes du transformateur de courant,• a possible external installation, for example in the terminal box of the current transformer,
• le maintien en température via une résistance de chauffage interne de faible puissance.• maintaining the temperature via a low-power internal heating resistor.
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) InterconnexionsThe system of the invention can be physically in the form of a parallelepiped-shaped block of small dimensions (for example of about 150 mm × 50 mm × 30 mm), overmoulded to withstand the climatic conditions, and housed indifferently in the terminal box 15 or 25 of the current transformer or the voltage transformer or in the local cabinet 20 of the circuit breaker, or in any other location considered more suitable by the user or the installer. The system of the invention being a single-phase system, it is necessary to install an identical system to monitor each phase of the circuit breaker, three in the general case, two in the special cases as in the electrical substations of the rail networks, of two-phase type. 6) Interconnections
Pour une utilisation fiable du système, le signal de sortie est utilisé en conjonction avec les contacts auxiliaires du disjoncteur.For reliable use of the system, the output signal is used in conjunction with the auxiliary contacts of the circuit breaker.
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'isolementFIG. 3 illustrates a preferred embodiment of the system of the invention which comprises: a first module 41 for protecting the system against electromagnetic disturbances conducted, which receives a reference voltage Us originating from the main voltage transformer 12, as illustrated in FIG. 2, an isolation voltage transformer
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/V3 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,42 ensuring the adaptation of the voltage levels and the isolation of the input terminals relative to the rest of the system, and the rejection of common-mode electromagnetic disturbances. Typically, the main voltage transformer 12 delivers, between its secondary terminals, a normalized nominal voltage, for example 100 / V3 effective volts (or about 57 V). This isolating voltage transformer 42 converts this voltage into a low level voltage, for example 5 V rms,
- 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'isolementa second module 43 for protecting the system against residual electromagnetic disturbances having passed through the isolation voltage transformer 42, an isolation current transformer
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,44 ensuring, via a secondary load resistor not shown, the conversion of the secondary current i s of the current transformer Is into a voltage usable by the electronic circuits of the following modules of the system. This current transformer 44 also ensures the isolation of the input terminals relative to the rest of the system, and the rejection of the common mode electromagnetic disturbances,
- un troisième module 45 de protection du système contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d'isolement 44,a third module 45 for protecting the system against residual electromagnetic disturbances having passed through the isolation current transformer 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.a module 46 for clipping the signal delivered by the third protection module 45 when the primary current is of high value, as is the case when the circuit breaker 10 is closed. These modules 45 and 46 may possibly be merged.
- 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,a first low-pass filter 47 intended to attenuate the components of the signal whose frequency is greater than the frequency of the network. For a network operating at 60 Hz, for example, the cutoff frequency of this filter 47 can be chosen at a value of 120 Hz, this filter 47 being first order. This filter 47 also ensures the compatibility of the voltage levels that it delivers to the necessary and acceptable levels by the synchronous detection modules 50 and 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.a module 48 for supplying the electronic circuits of the system from the voltage delivered by the second protection module 43. This module 48 can be produced with electronic components with low consumption, the consumption of Secondary power drawn from the isolating voltage transformer 12 is then 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,a module 49 for shaping the signals delivered by the second protection module 43 delivering rectangular type signals. This module 49 delivers two signals of the same frequency phase-shifted by 90 degrees, illustrated in FIG. 4. These signals are the reference signals of the two synchronous detection modules 50 and 51. This double synchronous detection makes it possible to overcome the relative phase shifts of the voltage Us and the current Is applied to the system via the first protection module 41, and the isolation current transformer 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,a first synchronous detection module 50, based, for example, on the integrated circuit AD630 from Analog Devices. The signal delivered by the shaping module 49 then modulates the gain with which this first detection module 50 amplifies the signal delivered by the first low-pass filter 47, this gain being constant in absolute value, but having a sign which varies according to the level of the reference signal delivered by the 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.a second synchronous detection module 51, based, for example, on the integrated circuit AD630 from Analog Devices. The signal delivered by the shaping module 49 modulates the gain with which this second detection module 51 amplifies the signal delivered by the first low-pass filter 47, this gain being constant in absolute value, but having a sign which varies according to the level of the reference signal delivered by the module 49. The modules 50 and 51 are thus controlled by reference voltages in quadrature phase with respect to each other.
- 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 φ 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,a second low-pass filter 52 intended to eliminate the frequency components greater than a value depending on the desired response time for the system, for example a value of 60 Hz. The output signal of this second low-pass filter 52 is a continuous type signal whose amplitude is proportional to the component Is of the current, which has a phase shift φ with respect to the voltage Us, when the current is low enough so that the module 46 does not stop the signal which is is applied,
- 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 φ + 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,a third low-pass filter 53 intended to eliminate the frequency components greater than a value depending on the desired response time for the system, for example a value of 60 Hz. The output signal of this third low-pass filter is a continuous type signal whose amplitude is proportional to the component Is of the current, which has a phase shift φ + 90 degrees with respect to the voltage Us, when the current is low enough so that the module 46 does not stop the signal applied to it,
- 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,an analog multiplexer 54, whose selection of the inputs is controlled by a microprocessor module 56, so that the output signal of the second low-pass filter 52 or the output signal of the third low-pass filter 53 is applied to a analog-digital converter 55, the analog-digital converter 55, whose conversion is controlled by the module microprocessor 56. The signals delivered by the multiplexer 54 being of very low frequency type, this converter 55 can be made with a low power consumption component and of modest performance, for example integrated in the microprocessor of the microprocessor module 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,the microprocessor module 56, of the low-power microcontroller type, which contains the logic circuits necessary for the operation of the system, such as, for example, clock signals. This module 56 performs the analysis of the signals that the multiplexer 54 transmits to it, and in particular the comparison of the received levels with predefined thresholds,
- 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,a module 57 for managing inputs / outputs of the microprocessor module 56. In particular, this module 57 contains at least one output relay whose contacts are represented by a module 59,
- un module 58 de paramétrage du système, via une communication de type série,a module 58 for parameterizing the system, via a serial type communication,
- 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.a module 59 for contacting the output relay of the system, this module, galvanically isolated from the rest of the electronics, being actuated to signal (information S) to the user that an electric current flows through the circuit breaker of FIG.
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. The information S delivered by this module 59 is then confirmed by the open or closed state of the circuit breaker (information S '), a state indicated by the auxiliary contacts 52a and / or 52b, as illustrated in FIGS. 5 and 6. shown in Figure 6 shows the advantage over that illustrated in FIG. 5 to avoid a false alarm if the auxiliary contact 52a fails, in that it remains open continuously while the circuit breaker is closed. Indeed, the auxiliary contact 52b is then inserted in series with the reference voltage and supply system. If the circuit breaker is closed, the contact 52b is open, and the system, which is not powered, can not issue a nuisance alarm if the contact 52a is faulty. It would thus be a simultaneous failure of the contacts 52a and 52b for the system to issue a nuisance alarm when the circuit breaker is closed.
REFERENCESREFERENCES
[1] "Evaluation of methods for breaker-flashover protection" de Ramon Sandoval et Jean Léon Eternod, (CFE/CEL 2004, wwwselinc.com/techpprs /6183_Evaluation Methods_20041027.pdf)[1] "Evaluation of methods for breaker-flashover protection" by Ramon Sandoval and Jean Léon Eternod, (CFE / CEL 2004, wwwselinc.com/techpprs/6183_Evaluation Methods_20041027.pdf)
[2] "Balanced Modulator/Demodulator - AD630" (Analog Devices, 2004) [2] "Balanced Modulator / Demodulator - AD630" (Analog Devices, 2004)

Claims

REVENDICATIONS
1. 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 réception d'une tension de référence (U3) issue d'un transformateur de tension (12) de ce réseau, - une étape de mise en forme délivrant deux signaux de référence,1. A method for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high-voltage electrical network, characterized in that it comprises the following steps: a step of receiving a reference voltage (U 3 ) derived from a voltage transformer (12) of this network, - a shaping step delivering two reference signals,
- une étape de conversion du courant secondaire du transformateur de courant en tension,a step of converting the secondary current of the current transformer into voltage,
- une étape de détection synchrone (50, 51) utilisant ces signaux de référence, suivie d'une étape de filtrage passe-bas délivrant une amplitude, image de la composante du courant primaire de ce transformateur de courant à la fréquence du réseau.a synchronous detection step (50, 51) using these reference signals, followed by a low-pass filtering step delivering an amplitude, image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the grating.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de détection comprend une double détection synchrone avec deux signaux de référence en quadrature .The method of claim 1, wherein the detecting step comprises a dual synchronous detection with two quadrature reference signals.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le au moins un signal de référence est une tension ou un courant.The method of claim 1, wherein the at least one reference signal is a voltage or a current.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de référence est un signal de référence externe acheminé via une télétransmission de type numérique ou analogique.The method of claim 1, wherein the reference signal is a signal of external reference routed via a digital or analog type teletransmission.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal de référence est un signal de référence interne dont la phase est ajustée automatiquement pour que le signal obtenu en sortie de la détection synchrone soit maximum.5. The method of claim 1, wherein the reference signal is an internal reference signal whose phase is adjusted automatically so that the signal obtained at the output of the synchronous detection is maximum.
6. Système de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant dans un réseau électrique haute tension, caractérisé en ce qu' il comprend :6. System for detecting a secondary residual current in a current transformer in a high-voltage electrical network, characterized in that it comprises:
- au moins un module (41, 43) de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites qui reçoit une tension de référence (U3) issu d'un transformateur de tension (12) de ce réseau, un module (49) de mise en forme délivrant deux signaux de référence, - un module (44) de transformation du courant secondaire du transformateur de courant en une tension suivi de : au moins un détecteur synchrone (50, 51) utilisant ces signaux de référence, suivi d'au moins un filtre de type basse-pas (52, 53) délivrant une image de la composante du courant primaire de ce transformateur de courant à la fréquence du réseau.at least one electromagnetic interference-controlled module (41, 43) which receives a reference voltage (U 3 ) originating from a voltage transformer (12) of this network, a module (49) for formatting supplying two reference signals; - a module (44) for transforming the secondary current of the current transformer into a voltage followed by: at least one synchronous detector (50, 51) using these reference signals, followed by at least one filter low-step type (52, 53) providing an image of the component of the primary current of this current transformer at the frequency of the network.
7. Système selon la revendication 6, comprenant deux détecteurs synchrones utilisant deux signaux de référence en quadrature. 7. System according to claim 6, comprising two synchronous detectors using two quadrature reference signals.
8. Système selon la revendication 6, dans lequel le signal de référence est une tension ou un courant .The system of claim 6, wherein the reference signal is a voltage or a current.
9. Procédé de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur dans un réseau électrique haute tension, qui comprend les étapes suivantes :9. A method of detecting the formation of an arc in a circuit breaker in a high voltage electrical network, which comprises the following steps:
- une étape de signalisation de l'ouverture de ce disjoncteur par des contacts auxiliaires,a step of signaling the opening of this circuit breaker by auxiliary contacts,
- une étape de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant, comme revendiqué dans la revendication 1.a step of detecting a secondary residual current in a current transformer, as claimed in claim 1.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de signalisation est effectuée au moyen de contacts secs.The method of claim 9, wherein the signaling step is performed by means of dry contacts.
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 torsadées .11. The method of claim 9, wherein the signaling step is performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more coaxial type electrical conductors or twisted pair type.
12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'étape de signalisation est effectuée via une liaison numérique selon un protocole normalisé ou propriétaire, via une ou plusieurs fibres optiques. 12. The method of claim 9, wherein the signaling step is performed via a digital link according to a standard or proprietary protocol, via one or more optical fibers.
13. Système de détection de la formation d'un arc dans un disjoncteur (10) dans un réseau électrique haute tension, comprenant :A system for detecting arcing in a circuit breaker (10) in a high voltage electrical network, comprising:
- des moyens de signalisation de l'ouverture du disjoncteur (10) par des contacts auxiliaires,means for signaling the opening of the circuit-breaker (10) by auxiliary contacts,
- des moyens de détection d'un courant résiduel secondaire dans un transformateur de courant (11) comme revendiqué dans la revendication 6.means for detecting a secondary residual current in a current transformer (11) as claimed in claim 6.
14. Système selon la revendication 13, qui comprend une alimentation en énergie prélevée sur une tension de référence.14. System according to claim 13, which comprises a power supply taken from a reference voltage.
15. Système selon la revendication 13, qui comprend une alimentation en énergie issue d'une ou plusieurs tensions auxiliaires.15. The system of claim 13, which comprises a power supply from one or more auxiliary voltages.
16. Système selon la revendication 13, dans lequel le signal de référence est acheminé au moyen d'une liaison à fibre optique.The system of claim 13, wherein the reference signal is routed by means of an optical fiber link.
17. Système selon la revendication 13, qui comprend : - un transformateur de courant d'isolement recevant le courant secondaire du transformateur de courant,17. System according to claim 13, which comprises: an isolating current transformer receiving the secondary current of the current transformer,
- des premiers moyens de filtrage CEM,first EMC filtering means,
- des premiers moyens d'écrêtage, - un transformateur de tensions d'isolement recevant une tension de référence, - des seconds moyens de filtrage CEM,first clipping means; an isolation voltage transformer receiving a reference voltage; second filtering means EMC,
- des seconds moyens d'écrêtage,second clipping means,
- des moyens de mise en forme du signal,means for shaping the signal,
- des moyens de détection synchrone, - un module de commande d'un relais de sortie .synchronous detection means; a control module of an output relay.
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) ,18. The system of claim 13, which comprises: a first module (41) for protection against electromagnetic disturbances conducted, which receives a reference voltage (Us),
- un transformateur de tension d' isolement (42), - un second module (43) de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de tension d'isolement (42),an isolation voltage transformer (42); a second module (43) for protection against residual electromagnetic disturbances having passed through the isolation voltage transformer (42);
- un transformateur de courant d' isolement (44) assurant, via une résistance de charge secondaire, la conversion du courant secondaire (is) en une tension exploitable,an isolating current transformer (44) providing, via a secondary load resistor, the conversion of the secondary current (i s ) into a usable voltage,
- un troisième module (45) de protection contre les perturbations électromagnétiques conduites résiduelles ayant traversé le transformateur de courant d'isolement (44),a third module (45) for protection against residual electromagnetic disturbances having passed through the isolation current transformer (44),
- un module (46) d'écrêtage du signal délivré par le troisième module de protection (45) ,a module (46) for clipping the signal delivered by the third protection module (45),
- un premier filtre passe bas (47), - un module (48) d'alimentation à partir de la tension délivrée par le second module de protection (43),a first low-pass filter (47), a power supply module (48) from the voltage delivered by the second protection module (43),
- un module (49) de mise en forme des signaux délivrés par le second module de protectiona module (49) for shaping the signals delivered by the second protection module
(43) délivrant des signaux de type rectangulaires de même fréquence, déphasés de 90 degrés,(43) delivering rectangular type signals of the same frequency, out of phase by 90 degrees,
- un premier module de détection synchronea first synchronous detection module
(50) ; le signal délivré par le module de mise en forme (49) venant moduler le gain avec lequel ce premier module de détection (50) amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas (47),(50); the signal delivered by the shaping module (49) modulating the gain with which this first detection module (50) amplifies the signal delivered by the first low-pass filter (47),
- un second module de détection synchronea second synchronous detection module
(51) ; le signal délivré par le module de mise en forme (49) venant moduler le gain avec lequel ce second module de détection (51) amplifie le signal délivré par le premier filtre passe-bas (47),(51); the signal delivered by the shaping module (49) modulating the gain with which this second detection module (51) amplifies the signal delivered by the first low-pass filter (47),
- un second filtre passe bas (52),a second low-pass filter (52),
- un troisième filtre passe bas (53) , - un multiplexeur analogique (54) dont la sélection des entrées est pilotée par un module microprocesseur (56) ,a third low-pass filter (53); an analog multiplexer (54) whose input selection is controlled by a microprocessor module (56);
- un convertisseur analogique-numérique (55) , dont la conversion est pilotée par le module microprocesseur (56) ,an analog-digital converter (55) whose conversion is controlled by the microprocessor module (56),
- le module microprocesseur (56) ,the microprocessor module (56),
- un module (57) de gestion des entrées/sorties du module microprocesseur (56) ,a module (57) for managing the inputs / outputs of the microprocessor module (56),
- un module (58) de paramétrage du système, via une communication de type série, - un module (59) de contact du relais de sortie du système, isolé galvaniquement . a module (58) for parameterizing the system, via a serial type communication, - a contact module (59) of the output relay of the system, galvanically isolated.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2224909A1 (en) * 1973-04-03 1974-10-31 Cem Comp Electro Mec Super or hyper conductive element protection - detects phase angle variations between current and voltage
EP0297933A1 (en) * 1987-06-04 1989-01-04 Merlin Gerin Apparatus to check and to measure the insulation of an electric network
US4857855A (en) * 1988-11-03 1989-08-15 Toyo Communication Equipment Co., Ltd. Method for compensating for phase of insulation resistance measuring circuit
EP0518785A1 (en) * 1991-05-21 1992-12-16 Schneider Electric Sa Device for checking and measuring the insulation of a power line having an insulated neutral conductor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917838B1 (en) * 2007-06-21 2009-09-04 Schneider Electric Ind Sas LOCALIZED ISOLATION CONTROL AND MEASUREMENT DEVICE FOR INSULATED NEUTRAL ELECTRICAL NETWORK

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2224909A1 (en) * 1973-04-03 1974-10-31 Cem Comp Electro Mec Super or hyper conductive element protection - detects phase angle variations between current and voltage
EP0297933A1 (en) * 1987-06-04 1989-01-04 Merlin Gerin Apparatus to check and to measure the insulation of an electric network
US4857855A (en) * 1988-11-03 1989-08-15 Toyo Communication Equipment Co., Ltd. Method for compensating for phase of insulation resistance measuring circuit
EP0518785A1 (en) * 1991-05-21 1992-12-16 Schneider Electric Sa Device for checking and measuring the insulation of a power line having an insulated neutral conductor

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