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WO2015022280A1 - Procédé, dispositif et programme d'ordinateur pour la commande d'un disjoncteur mécatronique - Google Patents

Procédé, dispositif et programme d'ordinateur pour la commande d'un disjoncteur mécatronique Download PDF

Info

Publication number
WO2015022280A1
WO2015022280A1 PCT/EP2014/067138 EP2014067138W WO2015022280A1 WO 2015022280 A1 WO2015022280 A1 WO 2015022280A1 EP 2014067138 W EP2014067138 W EP 2014067138W WO 2015022280 A1 WO2015022280 A1 WO 2015022280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit breaker
derivative
threshold
current
absolute value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/067138
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Dupraz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Priority to EP14750466.6A priority Critical patent/EP3033760B1/fr
Publication of WO2015022280A1 publication Critical patent/WO2015022280A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle for interrupting DC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to the field of mechatronic circuit breaker devices and their tripping.
  • the main application of the mechatronic circuit breaker devices is the high current DC cutoff in a transmission and / or distribution line, at voltage levels typically greater than 50kVDC, up to 800kVDC and beyond.
  • the field of high voltage direct current is also commonly referred to as HVDC (High Voltage Direct Current).
  • the invention can also be applied to the breaking of DC currents at voltages of lesser value, typically in the range from 1kVDC to 50kVDC or alternatively to the breaking of AC currents.
  • Mechatronic circuit breakers are known for their ability to cut power in high voltage direct current (HDVC) transmission and / or distribution networks.
  • HDVC high voltage direct current
  • the current can grow very rapidly, for example at a speed of 10 ⁇ / ⁇ , with no other limitation than the destruction of material. It is therefore essential to diagnose in a very short time the appearance of a defect in order to react and trip the circuit breaker before the current reaches very high values.
  • An additional difficulty is that in the world of electrical protection, it is generally preferred not to cut a fault, knowing that there are backup levels, rather than triggering a breaker on false fault detection.
  • the invention aims to solve the problems of the prior art by providing in its first aspect a method of controlling a mechatronic circuit breaker for cutting an electric current flowing through a means for transmitting electrical energy. , characterized in that it comprises the following steps:
  • the invention is based on the analysis of transient regimes, which allows rapid diagnosis and reaction.
  • the steps of the method according to the invention are implemented by computer program instructions.
  • the invention also relates to a computer program on an information medium, this program being capable of being implemented in a computer, this program comprising instructions adapted to the implementation of the steps of a process as described above.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other form desirable shape.
  • the invention is also directed to a computer readable information medium having computer program instructions.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording means, for example a diskette or a hard disk.
  • the information medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 represents a device for controlling a mechatronic circuit breaker according to the invention
  • FIG. 2 represents a method of controlling a mechatronic circuit breaker according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a method of controlling a mechatronic circuit breaker according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents a method of controlling a mechatronic circuit breaker according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 5 represents a method of controlling a mechatronic circuit breaker according to a fourth embodiment of the invention
  • Figures 6a, 6b, 6c, 7a, 7b and 7c show current-derived currents and current derivative integrals.
  • a mechatronic circuit breaker 1 is integrated on an electrical line in a high-power high-voltage direct current electricity transmission network.
  • the circuit breaker is for example of the type described in the publication WO 2013/092873 A1 mentioned above and will not be detailed here.
  • a measurement chain of the current derivative comprises a sensor 20 of the derivative of the current. This is the input current I e (t) of the circuit breaker, existing on the power line upstream of the circuit breaker.
  • the sensor 20 is for example a Rogowski coil placed around the power line.
  • the sensor 20 has an output connected to an input of a low-pass filter 21.
  • the sensor 20 provides a measurement d1 e (t) / dt of the derivative of the current to the filter 21, which performs low-pass filtering to eliminate possible high frequency components that would disturb the measurement chain.
  • the filter 21 has an output connected to an input of an analog-digital converter 22.
  • the filter 21 provides the filtered derivative measurement to the converter 22 which performs an analog-to-digital conversion of the received signal.
  • the analog-digital converter 22 has an output connected to an input of a transponder 23 an output of which is connected to one end of a fiber optic cable.
  • the transponder 23 transforms the electrical signal that it receives from the converter 22 into an optical signal.
  • the other end of the fiber optic cable is connected to a relay 3 which uses the signals it receives as explained below.
  • a measurement chain of the derivative of the output current I s (t) of the circuit breaker 1 can be provided.
  • This measurement chain has elements similar to those of the corresponding upstream measurement chain.
  • a sensor 40 of the derivative of the output current is for example a Rogowski coil placed around the power line.
  • the sensor 40 has an output connected to an input of a low-pass filter 41.
  • the sensor 40 provides a measurement d1 s (t) / dt of the derivative of the current to the filter 41, which carries out a low-pass filtering to eliminate possible high frequency components that would disturb the measurement chain.
  • the filter 41 has an output connected to an input of an analog-to-digital converter 42.
  • the filter 41 provides the filtered derivative measurement to the converter 42 which performs an analog-to-digital conversion of the received signal.
  • the analog-digital converter 42 has an output connected to an input of a transponder 43 an output of which is connected to one end of a fiber optic cable.
  • the transponder 43 transforms the electrical signal that it receives from the converter 42 into an optical signal.
  • the other end of the fiber optic cable is connected to the relay 3 which receives the optical signal and operates as shown below.
  • the measurement chain of the derivative of the output current can also be implemented in different ways.
  • the device according to the invention may comprise one or more of the measurement chains which will be described in FIG. the following.
  • a circuit for measuring the input current I e (t) of the circuit breaker 1 can be provided.
  • This measurement chain comprises a sensor 50 of the input current I e (t). This is for example a resistive shunt. This measurement chain then comprises elements similar to those of the measurement chain of the derivative of the input current.
  • the sensor 50 has an output connected to an input of a low-pass filter 51.
  • the sensor 50 provides a measurement of the input current to the filter 51, which performs a low-pass filtering to eliminate any high-frequency components that disrupt the measurement chain.
  • the filter 51 has an output connected to an input of an analog-digital converter 52.
  • the filter 51 provides the measurement of the filtered input current to the converter 52 which performs an analog-to-digital conversion of the received signal.
  • the analog-digital converter 52 has an output connected to an input of a transponder 53, an output of which is connected to one end of an optical fiber cable.
  • the transponder 53 transforms the electrical signal that it receives from the converter 52 into an optical signal.
  • the other end of the fiber optic cable is connected to the relay 3 which receives the optical signal and operates as shown below.
  • the measurement chain of the input current can also be implemented in different ways.
  • a measurement circuit of the output current I s (t) of the circuit breaker 1 can be provided.
  • This measurement chain has elements similar to those of the corresponding upstream measurement chain.
  • a sensor 60 of the output current I s (t) is for example a resistive shunt.
  • the sensor 60 has an output connected to an input of a low-pass filter 61.
  • the sensor 60 provides a measurement of the current to the filter 61, which carries out a low-pass filtering to eliminate any high-frequency components which would disturb the chain. measurement.
  • the filter 61 has an output connected to an input of an analog-digital converter 62.
  • the filter 61 provides the measurement of the output current filtered to the converter 62 which performs an analog-to-digital conversion of the received signal.
  • the analog-to-digital converter 62 has an output connected to an input of a transponder 63, an output of which is connected to an end of a fiber optic cable.
  • the transponder 63 transforms the electrical signal that it receives from the converter 62 into an optical signal.
  • the other end of the fiber optic cable is connected to the relay 3 which receives the optical signal and operates as shown below.
  • the measurement chain of the output current can also be implemented in different ways.
  • the invention can also take into account voltage measurements, or voltage derivative, both upstream and downstream of the circuit breaker.
  • electrical equipment is integrated in the network, on both sides of the circuit breaker and in series therewith.
  • a switchgear is mounted in series with the circuit breaker, upstream and downstream thereof.
  • a resistance insertion device is connected in series between each switchgear and the circuit breaker.
  • Voltage or voltage derivative sensors can therefore be provided upstream and / or downstream. switching devices, not shown in Figure 1.
  • a measurement chain can be provided respectively for the upstream voltage, the derivative of the upstream voltage, the downstream voltage and the derivative of the downstream voltage.
  • the upstream voltage measurement chain comprises a sensor 70, a low-pass filter 71, an analog-digital converter 72 and a transponder 73. These elements are connected in series and the transponder is connected to the relay 3 via an optical fiber .
  • Relay 3 receives the upstream voltage measurement.
  • the downstream voltage measurement chain comprises a sensor 80, a low-pass filter 81, an analog-to-digital converter 82 and a transponder 83. These elements are connected in series and the transponder is connected to the relay 3 via a optical fiber.
  • the relay 3 receives the downstream voltage measurement.
  • the upstream voltage derivative measuring chain comprises a sensor 90, a low-pass filter 91, an analog-digital converter 92 and a transponder 93. These elements are connected in series and the transponder is connected to the relay 3 via an optical fiber. .
  • Relay 3 receives the upstream voltage derivative measurement.
  • the downstream voltage derivative measuring chain comprises a sensor 100, a low-pass filter 101, an analog-to-digital converter 102 and a transponder 103. These elements are connected in series and the transponder is connected to the relay 3 via an optical fiber.
  • the relay 3 receives the downstream voltage derivative measurement.
  • the relay 3 may furthermore comprise inputs for receiving remote programming data TP, such as data relating to the context of the network, or RS settings of different thresholds used according to the invention.
  • the remote programming data TP make it possible to adapt the decisions taken according to the invention to the topology of the network by distinguishing "normal" transient modes and "abnormal" transient regimes, the latter requiring tripping of the circuit breaker.
  • Relay 3 thus comprises a unit for acquiring measurements of the current derivative at the input of the circuit breaker and the other optional measurements, a computer processing unit notably configured to process the measurements acquired, and a circuit breaker tripping control unit. function of the result of the processing of the acquired measures.
  • FIG. 2 represents a first embodiment of the method according to the invention, in the form of a flowchart comprising steps E1 to E7.
  • Step E1 is the acquisition of the measurement of the derivative dl e (t) / dt of the input current I e (t) of the circuit breaker 1.
  • the next step E2 is the calculation of the absolute value of the derivative measured in the preceding step, and the comparison of the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker with a first predetermined threshold S i.
  • Step E2 is then followed by step E1 of acquiring the measurement of the derivative d1 e (t) / dt of the input current of circuit breaker 1.
  • step E2 is followed by step E3 at which the threshold exceeding is stored.
  • a timer is started during a first pass through step E3, that is to say when the timer is not already in progress.
  • step E4 is a test to determine if the timer is complete. As long as it is not completed, step E4 is followed by step E1 of measuring the derivative of the input current of the circuit breaker. When the delay is complete and the absolute value of the derivative is always greater than the threshold S i, this means that the transient phenomenon that has been detected is sufficiently durable to warrant a circuit breaker tripping order to be given. Step E4 is then followed by step E5 which is the sending by relay 3 of a tripping command of the circuit breaker.
  • the tripping control of the circuit breaker is sent when the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the threshold S i a predetermined number of successive times.
  • the timer is then replaced by a number of successive iterations to which the response is positive to the test of step E2.
  • the predetermined number of successive times is equal to one.
  • the tripping command of the circuit breaker is sent as soon as the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is detected as being greater than the threshold S i.
  • a first additional condition relates to the integral of the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • the step E1 of measuring the derivative of the input current of the circuit breaker is further followed by the step E6 which is the calculation of the integral of the derivative previously measured.
  • the result of this calculation corresponds to the variable part of the input current of the circuit breaker.
  • the next step E7 is the comparison of the calculated integral with a second predetermined threshold S 2 .
  • the second threshold S2 preferably depends on the average value of the current measured in a sliding time window and preceding the crossing of the first threshold Si by the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • Step E7 is then followed by step E1 of measuring the derivative of the input current.
  • the calculated integral is greater than the second threshold S 2 , it means that the input current varies sufficiently so that the transient regime is considered abnormal.
  • step E7 is followed by step E5 previously described.
  • step E5 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the two following conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold Si
  • the integral of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the second threshold S 2 .
  • the step E6 is modified to replace the calculation of the integral of the derivative of the input current of the circuit breaker by the acquisition of a measurement of the input current of the circuit breaker, then the determining an average value of the current measured over a sliding time window.
  • Step E7 is also modified to compare the calculated average value with a third threshold S 3 .
  • Step E7 is then followed by step E1 of measuring the derivative of the input current.
  • the calculated average value is greater than the third threshold S 3 , it means that the input current varies sufficiently so that the transient regime is considered abnormal.
  • step E7 is followed by step E5 previously described.
  • step E5 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the following two conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold S i, and the average value of the input current of the circuit breaker is greater than the third threshold S3.
  • FIG. 3 represents a second embodiment of the method according to the invention, in the form of a flow chart comprising steps Eli to E18. This embodiment takes into account voltages measured upstream and / or downstream of the circuit breaker.
  • Steps Eli to E15 are similar to steps E1 to E5 of the first embodiment previously described.
  • Step Eli is the acquisition of the measurement of the derivative dl e (t) / dt of the input current I e (t) of the circuit breaker 1.
  • the next step E12 is the calculation of the absolute value of the derivative measured in the preceding step, and the comparison of the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker with the first predetermined threshold S i.
  • Step E12 is then followed by step E1I of measuring the derivative of the input current.
  • step E12 is followed by step E13 at which the threshold exceeding is stored.
  • a timer is started during a first pass through step E13, that is to say when the timer is not already in progress.
  • step E14 is a test to determine if the timer is complete. As long as it is not completed, step E14 is followed by step E1 of measuring the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • Step E14 is then followed by step E15 which is the sending by relay 3 of a tripping command of the circuit breaker.
  • step E14 is followed by the step E15 when the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the threshold S i a predetermined number of successive times.
  • the timer is then replaced by a number of successive iterations to which the response is positive to the test of step E12.
  • the predetermined number of successive times is equal to one.
  • step E14 is followed by step E15 as soon as the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the threshold S i.
  • An additional condition for validating the trip control of step E15 relates to the voltage upstream of the circuit breaker.
  • this embodiment further comprises the step E16 corresponding to the acquisition of the measurement of the voltage upstream of the circuit breaker.
  • the voltage upstream of the circuit breaker is measured continuously.
  • the measured values are stored.
  • step E16 is followed by step E17 which is calculated a ratio between the voltage Uo measured before this moment of variation of the current and the measured voltage Ui after that moment.
  • step E18 is the comparison of the calculated ratio Uo / Ui with a predetermined threshold S R of voltage ratio.
  • Step E18 is then followed by step E16 of acquiring the measurement of the voltage upstream of the circuit breaker.
  • step E18 is followed by step E15 previously described.
  • step E15 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the following two conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold Si
  • the Uo / Ui ratio of the voltages measured upstream of the circuit breaker, before and after the occurrence of an assumed fault, is greater than the voltage ratio threshold S R.
  • step E16 is modified to replace the measurement of the voltage upstream of the circuit breaker by measuring the voltage downstream of the circuit breaker.
  • steps E17 and E18 are similar to those described above, but are performed by taking as voltage values the voltage values measured downstream of the circuit breaker.
  • step E15 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the two following conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold Si, and the ratio of the voltages measured downstream of the circuit breaker is greater than the voltage ratio threshold S R.
  • step E16 is modified to measure the voltage upstream of the circuit breaker and downstream of the circuit breaker.
  • steps E17 and E18 are similar to those described above, but are performed by taking as voltage values on the one hand the voltage values measured upstream of the circuit breaker and on the other hand the voltage values measured downstream of the circuit breaker.
  • step E15 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the following three conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold S i
  • the ratio of the voltages measured upstream of the circuit-breaker is greater than the voltage ratio threshold S R .
  • the ratio of the voltages measured downstream of the circuit breaker is greater than the voltage ratio threshold S R.
  • step E16 is modified to perform an acquisition of the measurement of the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker.
  • Step E16 is then followed by step E18 which is modified to compare the absolute value of the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker with a voltage derivative threshold S D u - If the absolute value of the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker is not greater than the threshold Su, it means that the voltage varies sufficiently little to be considered stable.
  • Step E18 is then followed by step E16 of acquiring the measurement of the voltage upstream of the disconnector.
  • step E18 is followed by step E15 previously described.
  • step E15 of sending a trip command of the circuit breaker is performed only if the two following conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the first threshold S i
  • the absolute value of the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker is greater than the voltage derivative threshold S D u -
  • step E16 is modified to perform the acquisition of the measurement of the derivative of the voltage downstream of the circuit breaker.
  • step E16 is modified to perform firstly the acquisition of the measurement of the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker and secondly the acquisition of the measurement. the derivative of the voltage downstream of the circuit breaker.
  • Step E18 is modified to compare the aboslues values of these two derivatives with the voltage derivative threshold S or -
  • the step E15 of sending a trip control of the circuit breaker is performed only if the three conditions are met:
  • the absolute value of the derivative of the input current of the circuit-breaker is greater than the first threshold S i
  • the derivative of the voltage upstream of the circuit breaker is greater than the voltage derivative threshold S D u, and
  • the derivative of the voltage downstream of the circuit breaker is greater than the voltage derivative threshold S or -
  • S or - the voltage derivative threshold
  • a third embodiment of the invention includes a possibility of inhibiting the tripping control of the circuit breaker.
  • This embodiment comprises steps E20 to E23 that are traversed after step E5 or step E15, that is to say after sending the trip command of the circuit breaker.
  • Step E20 corresponds to the acquisition of the measurement of the derivative of the input current of the circuit breaker. This step is similar to steps E1 and E1 previously described.
  • the next step E21 is the comparison of the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker with the first predetermined threshold S i. This step is similar to the previously described steps E2 and E12.
  • step E21 is followed by step E22 at which the trip control of the circuit breaker is canceled, by sending an inhibit command. Otherwise, the tripping command of the circuit breaker is confirmed during a step E25. Thus the tripping command of the circuit breaker is confirmed or canceled, and in a time compatible with the requirements of speed of reaction when the circuit breaker must be tripped.
  • the possibility of inhibiting the tripping control of the circuit breaker is conditioned by the value of the integral of the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • step E20 is further followed by the step E23 at which is calculated the integral of the measured value of the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • the next step E24 is the comparison of the calculated integral with the second predetermined threshold S 2 .
  • step E7 If the calculated integral is greater than threshold S2, this confirms the result of step E7 or E18.
  • the trip control of the circuit breaker is then confirmed during step E25.
  • step E24 is followed by the step E22 at which the trip control of the circuit breaker is canceled, by sending an inhibition command.
  • a fourth embodiment of the invention takes into account the output current of the circuit breaker. This embodiment comprises steps E31 to E38.
  • Steps E31 to E35 are similar to steps E1 to E5 of the first embodiment previously described.
  • Step E31 corresponds to the acquisition of the measurement of the derivative of the input current I e (t) of the circuit breaker 1.
  • step E32 is the calculation of the absolute value of the derivative measured in the previous step E31, and the comparison of the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker with the first predetermined threshold S i.
  • Step E32 is then followed by step E31 of acquiring the measurement of the derivative of the input current.
  • step E32 is followed by step E33 at which the threshold exceeding is stored.
  • a timer is started during a first pass through step E33, that is to say when the timer is not already in progress.
  • step E34 is a test to determine if the timer is complete. As long as it is not completed, step E34 is followed by step E31 of measuring the derivative of the input current of the circuit breaker.
  • Step E34 is then followed by step E35 which is the sending by relay 3 of a tripping command of the circuit breaker.
  • the tripping control of the circuit breaker is sent when the absolute value of the derivative of the input current of the circuit breaker is greater than the threshold S i a predetermined number of successive times.
  • the timer is then replaced by a number of successive iterations to which the response is positive to the test of step E32.
  • the predetermined number of successive times is equal to one.
  • the trip control of the circuit breaker is sent as soon as the absolute value of the derivative of the circuit breaker input current is greater than threshold S i.
  • the method comprises a step E36 of acquiring the measurement of the derivative of the output current I s (t) of the circuit breaker 1.
  • the next step E37 corresponds to the calculation of the absolute value of the derivative measured in the previous step, and the comparison of the absolute value of the derivative of the output current of the circuit breaker with the first predetermined threshold S i.
  • Step E37 is then followed by step E36 of measuring the derivative of the output current of the circuit breaker.
  • step E37 is followed by step E38 which corresponds to a comparison of the absolute values of the derivatives of the input and output currents of the circuit breaker.
  • a difference (greater than a threshold) between said absolute values makes it possible to characterize a fault internal to the circuit breaker, while values close to said abosm values make it possible to characterize a fault external to the circuit breaker.
  • FIGS. 6a to 6c respectively represent examples of current I e (t) input of the circuit breaker, derived from this current, and integral of this derivative.
  • the input current I e (t) is substantially constant until a moment to. It is assumed that at a moment to, a fault appears. As a result, the current begins to grow from this moment.
  • the derivative of the input current of the circuit-breaker thus goes from a zero value to a non-zero value, here positive, at the instant to-
  • the integral of the derivative of the input current of the circuit-breaker is zero until the instant to- From instant to, it grows on the same slope as the current.
  • FIGS. 7a to 7c respectively represent other examples of current I e (t) of input of the circuit breaker, derived from this current, and integral of this derivative.
  • the current decreases, its derivative takes a non-zero and negative value, and the integral of the derivative of the current also decreases.
  • the fault can be detected and the trip command sent to the circuit breaker even if the current still has a value within a normal operating range.
  • the trip command can be sent while the current has a value close to zero.
  • the invention is not limited to the method as described above but also extends to a control device of a mechatronic circuit breaker intended to cut an electric current flowing through a means of transmission of electrical energy, characterized in that what it includes:
  • a computer processing unit configured to compare the absolute value of the derivative of the input current with a first predetermined threshold, a tripping control unit of the circuit breaker when the absolute value of the derivative of the input current is greater than said first predetermined threshold; .
  • the invention also extends to a computer program product comprising code instructions for performing the steps of the method as described above, when said program is run on a computer.
  • the invention is furthermore not limited to the use of the measurement of the derivative of the input current of the circuit breaker to provide the tripping control, but can also use the measurement of the derivative of the output current of the circuit breaker for ensure this command, the notions input / output upstream / downstream are then simply inverted.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique (1) destiné à couper un courant électrique circulant à travers un moyen de transmission de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - acquisition d'un mesure de la dérivée (dIe (t)/dt) du courant en entrée du disjoncteur, - comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec un premier seuil prédéterminé (S1), - commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure audit premier seuil prédéterminé (S1).

Description

PROCÉDÉ , DISPOSITIF ET PROGRAMME D'ORDINATEUR POUR LA COMMANDE D'UN DISJONCTEUR MECATRONIQUE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs disjoncteurs mécatroniques et leur déclenchement .
L'application principale des dispositifs disjoncteurs mécatroniques est la coupure de courant continu d' intensité élevée dans une ligne de transmission et/ou distribution, aux niveaux de tensions typiquement supérieurs à 50kVCC, jusqu'à 800kVCC et au-delà. Le domaine concerné par le courant continu sous tension élevée est aussi communément désigné sous le sigle HVDC (pour « High Voltage Direct Current » en anglais) .
L'invention peut aussi s'appliquer à la coupure de courants continus sous des tensions de valeur moindre, typiquement dans la gamme de lkVCC à 50kVCC ou encore à la coupure de courants alternatifs.
Un disjoncteur mécatronique est décrit dans la publication WO 2013/092873 Al.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les disjoncteurs mécatroniques sont connus pour leur capacité à couper le courant dans les réseaux de transmission et/ou distribution de courant continu sous tension élevée (HDVC) .
Cependant, en cas de défaut, le courant peut croître très rapidement, par exemple à une vitesse de 10 Α/με, sans autre limitation que la destruction de matériel. Il est donc capital de diagnostiquer en un temps extrêmement court l'apparition d'un défaut afin de pouvoir réagir et déclencher le disjoncteur avant que le courant n'atteigne des valeurs très élevées.
Une difficulté supplémentaire est due au fait que dans le monde de la protection électrique, on préfère généralement ne pas couper un défaut, sachant qu'il y a des niveaux de secours, plutôt que de déclencher un disjoncteur sur fausse détection de défaut .
Or le fait de vouloir déclencher un disjoncteur très rapidement, c'est-à-dire dans un temps de l'ordre de 50 με, augmente le risque de déclencher un disjoncteur sur fausse détection de défaut.
Il est à noter que ce qui vient d'être exposer pour le courant continu s'applique également pour le courant alternatif.
EXPOSÉ DE L' INVENTION L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant selon son premier aspect un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique destiné à couper un courant électrique circulant à travers un moyen de transmission de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
acquisition d'une mesure de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur,
comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec un premier seuil prédéterminé, commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure audit premier seuil prédéterminé.
L'invention repose sur l'analyse des régimes transitoires, ce qui permet un diagnostic et une réaction rapides.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en œuvre par des instructions de programme d'ordinateur.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
Ce programme peut utiliser n' importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
L' invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette ou un disque dur. D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé selon 1 ' invention .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente un dispositif de commande d'un disjoncteur mécatronique selon 1 ' invention,
La figure 2 représente un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique selon un premier mode de réalisation de l'invention,
La figure 3 représente un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 représente un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
La figure 5 représente un procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, et Les figures 6a, 6b, 6c, 7a, 7b et 7c représentent des courants, dérivées de courant et intégrales de dérivées de courant.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Selon un mode de réalisation préféré représenté à la figure 1, un disjoncteur mécatronique 1 est intégré sur une ligne électrique dans un réseau de transport d'électricité haute tension à courant continu de grande puissance. Le disjoncteur est par exemple du type décrit dans la publication WO 2013/092873 Al susmentionnée et ne sera pas détaillé ici.
En amont du disjoncteur 1, une chaîne de mesure de la dérivée du courant comporte un capteur 20 de la dérivée du courant. Il s'agit ici du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur, existant sur la ligne électrique en amont du disjoncteur. Le capteur 20 est par exemple une bobine de Rogowski placée autour de la ligne électrique.
Le capteur 20 a une sortie reliée à une entrée d'un filtre passe-bas 21. Le capteur 20 fournit une mesure dle(t)/dt de la dérivée du courant au filtre 21, qui effectue un filtrage passe-bas pour éliminer d'éventuelles composantes hautes fréquences qui perturberait la chaîne de mesure.
Le filtre 21 a une sortie reliée à une entrée d'un convertisseur analogique-numérique 22. Le filtre 21 fournit la mesure de dérivée filtrée au convertisseur 22 qui effectue une conversion analogique-numérique du signal reçu.
Le convertisseur analogique-numérique 22 a une sortie reliée à une entrée d'un transpondeur 23 dont une sortie est reliée à une extrémité d'un câble à fibre optique. Le transpondeur 23 transforme le signal électrique qu' il reçoit du convertisseur 22 en un signal optique.
L'autre extrémité du câble à fibre optique est reliée à un relai 3 qui utilise les signaux qu'il reçoit comme exposé dans la suite.
Bien entendu, la chaîne de mesure de la dérivée du courant peut être mise en œuvre de différentes manières.
De manière similaire, une chaîne de mesure de la dérivée du courant de sortie Is (t) du disjoncteur 1 peut être prévue.
Cette chaîne de mesure comporte des éléments similaires à ceux de la chaîne de mesure amont correspondante. Ainsi, un capteur 40 de la dérivée du courant de sortie est par exemple une bobine de Rogowski placée autour de la ligne électrique.
Le capteur 40 a une sortie reliée à une entrée d'un filtre passe-bas 41. Le capteur 40 fournit une mesure dls(t)/dt de la dérivée du courant au filtre 41, qui effectue un filtrage passe-bas pour éliminer d'éventuelles composantes hautes fréquences qui perturberait la chaîne de mesure.
Le filtre 41 a une sortie reliée à une entrée d'un convertisseur analogique-numérique 42. Le filtre 41 fournit la mesure de dérivée filtrée au convertisseur 42 qui effectue une conversion analogique-numérique du signal reçu.
Le convertisseur analogique-numérique 42 a une sortie reliée à une entrée d'un transpondeur 43 dont une sortie est reliée à une extrémité d'un câble à fibre optique. Le transpondeur 43 transforme le signal électrique qu' il reçoit du convertisseur 42 en un signal optique.
L'autre extrémité du câble à fibre optique est reliée au relai 3 qui reçoit le signal optique et l'exploite comme exposé dans la suite.
Bien entendu, la chaîne de mesure de la dérivée du courant de sortie peut elle aussi être mise en œuvre de différentes manières.
En plus de la chaîne de mesure de la dérivée du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur 1 qui vient d'être décrite, le dispositif selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des chaînes de mesure qui vont être décrites dans la suite.
Une chaîne de mesure du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur 1 peut être prévue.
Cette chaîne de mesure comporte un capteur 50 du courant d'entrée Ie(t) . Il s'agit par exemple d'un shunt résistif. Cette chaîne de mesure comporte ensuite des éléments similaires à ceux de la chaîne de mesure de la dérivée du courant d'entrée.
Le capteur 50 a une sortie reliée à une entrée d'un filtre passe-bas 51. Le capteur 50 fournit une mesure du courant d'entrée au filtre 51, qui effectue un filtrage passe-bas pour éliminer d'éventuelles composantes hautes fréquences qui perturberait la chaîne de mesure.
Le filtre 51 a une sortie reliée à une entrée d'un convertisseur analogique-numérique 52. Le filtre 51 fournit la mesure du courant d'entrée filtrée au convertisseur 52 qui effectue une conversion analogique-numérique du signal reçu.
Le convertisseur analogique-numérique 52 a une sortie reliée à une entrée d'un transpondeur 53 dont une sortie est reliée à une extrémité d'un câble à fibre optique. Le transpondeur 53 transforme le signal électrique qu' il reçoit du convertisseur 52 en un signal optique.
L'autre extrémité du câble à fibre optique est reliée au relai 3 qui reçoit le signal optique et l'exploite comme exposé dans la suite.
Bien entendu, la chaîne de mesure du courant d'entrée peut elle aussi être mise en œuvre de différentes manières.
De manière similaire, une chaîne de mesure du courant de sortie Is (t) du disjoncteur 1 peut être prévue .
Cette chaîne de mesure comporte des éléments similaires à ceux de la chaîne de mesure amont correspondante. Ainsi, un capteur 60 du courant de sortie Is (t) est par exemple un shunt résistif.
Le capteur 60 a une sortie reliée à une entrée d'un filtre passe-bas 61. Le capteur 60 fournit une mesure du courant au filtre 61, qui effectue un filtrage passe-bas pour éliminer d'éventuelles composantes hautes fréquences qui perturberait la chaîne de mesure.
Le filtre 61 a une sortie reliée à une entrée d'un convertisseur analogique-numérique 62. Le filtre 61 fournit la mesure de courant de sortie filtrée au convertisseur 62 qui effectue une conversion analogique-numérique du signal reçu.
Le convertisseur analogique-numérique 62 a une sortie reliée à une entrée d'un transpondeur 63 dont une sortie est reliée à une extrémité d'un câble à fibre optique. Le transpondeur 63 transforme le signal électrique qu' il reçoit du convertisseur 62 en un signal optique.
L'autre extrémité du câble à fibre optique est reliée au relai 3 qui reçoit le signal optique et l'exploite comme exposé dans la suite.
Bien entendu, la chaîne de mesure du courant de sortie peut elle aussi être mise en œuvre de différentes manières.
L'invention peut également prendre en compte des mesures de tension, ou de dérivée de tension, aussi bien en amont qu'en aval du disjoncteur.
Plus précisément, comme exposé dans la publication WO 2013/092873 Al susmentionné et illustré notamment à la figure 4 de ce document, des appareillages électriques sont intégrés dans le réseau, de part et d'autre du disjoncteur et en série avec celui-ci .
En particulier, un appareillage de sectionnement est monté en série avec le disjoncteur, en amont et en aval de celui-ci. Un appareillage d' insertion de résistance est monté en série entre chaque appareillage de sectionnement et le disjoncteur.
Des capteurs de tension ou de dérivée de tension peuvent donc être prévus en amont et/ou en aval des appareillages de sectionnement, non représentés à la figure 1.
Plus précisément, une chaîne de mesure peut être prévue respectivement pour la tension amont, la dérivée de la tension amont, la tension aval et la dérivée de la tension aval.
Ainsi, la chaîne de mesure de tension amont comporte un capteur 70, un filtre passe-bas 71, un convertisseur analogique-numérique 72 et un transpondeur 73. Ces éléments sont connectés en série et le transpondeur est relié au relai 3 via une fibre optique. Le relai 3 reçoit la mesure de tension amont.
De manière similaire, la chaîne de mesure de tension aval comporte un capteur 80, un filtre passe-bas 81, un convertisseur analogique-numérique 82 et un transpondeur 83. Ces éléments sont connectés en série et le transpondeur est relié au relai 3 via une fibre optique. Le relai 3 reçoit la mesure de tension aval .
La chaîne de mesure de dérivée de tension amont comporte un capteur 90, un filtre passe-bas 91, un convertisseur analogique-numérique 92 et un transpondeur 93. Ces éléments sont connectés en série et le transpondeur est relié au relai 3 via une fibre optique. Le relai 3 reçoit la mesure de dérivée de tension amont.
De manière similaire, la chaîne de mesure de dérivée de tension aval comporte un capteur 100, un filtre passe-bas 101, un convertisseur analogique- numérique 102 et un transpondeur 103. Ces éléments sont connectés en série et le transpondeur est relié au relai 3 via une fibre optique. Le relai 3 reçoit la mesure de dérivée de tension aval.
Le relai 3 peut en outre comporter des entrées pour recevoir des données de téléparamétrage TP, telles que des données relatives au contexte du réseau, ou à des réglages RS de différents seuils utilisés selon l'invention. Les données de téléparamétrage TP permettent d'adapter les décisions prises selon l'invention à la topologie du réseau en distinguant des régimes transitoires « normaux » et des régimes transitoires « anormaux », ces derniers nécessitant un déclenchement du disjoncteur.
L'utilisation des mesures de dérivée de courant et des autres mesures optionnelles par le relai 3 va maintenant être détaillée sous la forme de plusieurs modes de réalisation du procédé selon l'invention. Ces différents modes peuvent être combinés entre eux.
Le relais 3 comprend ainsi une unité d'acquisition des mesures de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur et des autres mesures optionelles, une unité de traitement informatique notamment configurée pour traiter les mesures acquises, et une unité de commande de déclenchement du disjoncteur en fonction du résultat du traitement des mesures acquises.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, sous la forme d'un organigramme comportant des étapes El à E7. L'étape El est l'acquisition de la mesure de la dérivée dle(t)/dt du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur 1.
L'étape suivante E2 est le calcul de la valeur absolue de la dérivée mesurée à l'étape précédente, et la comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur avec un premier seuil prédéterminé S i .
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 n'est pas supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie suffisamment peu pour que le courant d'entrée soit considéré comme stable. L'étape E2 est alors suivie de l'étape El d'acquisition de la mesure de la dérivée dle(t)/dt du courant d'entrée du disjoncteur 1.
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 est supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E2 est suivie de l'étape E3 à laquelle le dépassement de seuil est mémorisé. Une temporisation est lancée lors d'un premier passage par l'étape E3, c'est-à-dire lorsque la temporisation n'est pas déjà en cours.
L'étape suivante E4 est un test pour déterminer si la temporisation est terminée. Tant qu'elle n'est pas terminée, l'étape E4 est suivie de l'étape El de mesure de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur. Lorsque la temporisation est terminée et que la valeur absolue de la dérivée est toujours supérieure au seuil S i , cela signifie que le phénomène transitoire qui a été détecté est suffisamment durable pour justifier qu'un ordre de déclenchement du disjoncteur soit donné. L'étape E4 est alors suivie de l'étape E5 qui est l'envoi par le relai 3 d'une commande de déclenchement du disjoncteur.
En variante, la commande de déclenchement du disjoncteur est envoyée lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i un nombre prédéterminé de fois successives. La temporisation est alors remplacée par un nombre d' itérations successives auxquelles la réponse est positive au test de l'étape E2.
Selon une autre variante, le nombre prédéterminé de fois successives est égal à un. Dans ce cas, la commande de déclenchement du disjoncteur est envoyée dès que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est détectée comme étant supérieure au seuil S i .
Des conditions supplémentaires peuvent être prises en compte pour valider la commande de déclenchement. Une première condition supplémentaire porte sur l'intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur.
Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'étape El de mesure de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est en outre suivie de l'étape E6 qui est le calcul de l'intégrale de la dérivée précédemment mesurée. Le résultat de ce calcul correspond à la partie variable du courant d'entrée du disjoncteur.
L'étape suivante E7 est la comparaison de l'intégrale calculée avec un deuxième seuil prédéterminé S2. Le second seuil S2 dépend de préférence de la valeur moyenne du courant mesuré dans une fenêtre de temps glissante et précédant le franchissement du premier seuil Si par la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur.
Si l'intégrale calculée n'est pas supérieure au deuxième seuil S2, cela signifie que le courant d'entrée varie suffisamment peu pour que le courant d'entrée soit considéré comme stable. L'étape E7 est alors suivie de l'étape El de mesure de la dérivée du courant d'entrée.
Si l'intégrale calculée est supérieure au deuxième seuil S2, cela signifie que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E7 est suivie de l'étape E5 précédemment décrite.
Dans ce cas, l'étape E5 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les deux conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au premier seuil Si, et
l'intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au deuxième seuil S2. Dans une variante de ce mode de réalisation, l'étape E6 est modifiée pour remplacer le calcul de l'intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur par l'acquisition d'une mesure du courant en entrée du disjoncteur, puis la détermination d'une valeur moyenne du courant mesuré sur une fenêtre de temps glissante.
L'étape E7 est également modifiée pour comparer la valeur moyenne calculée avec un troisième seuil S3.
Si la valeur moyenne calculée n'est pas supérieure au troisième seuil S3, cela signifie que le courant d'entrée varie suffisamment peu pour que le courant d'entrée soit considéré comme stable. L'étape E7 est alors suivie de l'étape El de mesure de la dérivée du courant d'entrée.
Si la valeur moyenne calculée est supérieure au troisième seuil S3, cela signifie que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E7 est suivie de l'étape E5 précédemment décrite.
Dans cette variante, l'étape E5 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les deux conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au premier seuil S i , et - la valeur moyenne du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au troisième seuil S3.
La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention, sous la forme d'un organigramme comportant des étapes Eli à E18. Ce mode de réalisation prend en compte des tensions mesurées en amont et/ou en aval du disjoncteur.
Les étapes Eli à E15 sont similaires aux étapes El à E5 du premier mode de réalisation précédemment décrit.
L'étape Eli est l'acquisition de la mesure de la dérivée dle(t)/dt du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur 1.
L'étape suivante E12 est le calcul de la valeur absolue de la dérivée mesurée à l'étape précédente, et la comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur avec le premier seuil prédéterminé S i .
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 n'est pas supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie suffisamment peu pour que le courant d'entrée soit considéré comme stable. L'étape E12 est alors suivie de l'étape Eli de mesure de la dérivée du courant d'entrée.
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 est supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal. Dans ce cas, l'étape E12 est suivie de l'étape E13 à laquelle le dépassement de seuil est mémorisé. Une temporisation est lancée lors d'un premier passage par l'étape E13, c'est-à-dire lorsque la temporisation n'est pas déjà en cours.
L'étape suivante E14 est un test pour déterminer si la temporisation est terminée. Tant qu'elle n'est pas terminée, l'étape E14 est suivie de l'étape Eli de mesure de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur.
Lorsque la temporisation est terminée et que la valeur absolue de la dérivée est toujours supérieure au seuil S i , cela signifie que le phénomène transitoire qui a été détecté est suffisamment durable pour justifier qu'un ordre de déclenchement du disjoncteur soit donné. L'étape E14 est alors suivie de l'étape E15 qui est l'envoi par le relai 3 d'une commande de déclenchement du disjoncteur.
En variante, l'étape E14 est suivie de l'étape E15 lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i un nombre prédéterminé de fois successives. La temporisation est alors remplacée par un nombre d' itérations successives auxquelles la réponse est positive au test de l'étape E12.
Selon une autre variante, le nombre prédéterminé de fois successives est égal à un. Dans ce cas, l'étape E14 est suivie de l'étape E15 dès que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i . Une condition supplémentaire pour valider la commande de déclenchement de l'étape E15 porte sur la tension en amont du disjoncteur.
Ainsi, ce mode de réalisation comporte en outre l'étape E16 correspondant à l'acquisition de la mesure de la tension en amont du disjoncteur.
La tension en amont du disjoncteur est mesurée de manière continue. Les valeurs mesurées sont mémorisées .
Lorsque la réponse au test de l'étape E12 est positive, c'est-à-dire que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 est supérieure au premier seuil S i , et donc que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal, l'étape E16 est suivie de l'étape E17 à laquelle est calculé un rapport entre la tension Uo mesurée avant cet instant de variation du courant et la tension Ui mesurée après ce même instant.
L'étape suivante E18 est la comparaison du rapport calculé Uo /Ui avec un seuil prédéterminé SR de rapport de tension.
Si le rapport Uo /Ui des tensions mesurées n'est pas supérieur au seuil SR, cela signifie que le la tension varie suffisamment peu pour être considérée comme stable. L'étape E18 est alors suivie de l'étape E16 d'acquisition de la mesure de la tension en amont du disjoncteur.
Si le rapport Uo /Ui des tensions mesurées est supérieur au seuil SR, cela signifie que la tension varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E18 est suivie de l'étape E15 précédemment décrite.
Dans ce mode de réalisation, l'étape E15 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les deux conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieur au premier seuil Si, et
- le rapport Uo/Ui des tensions mesurées en amont du disjoncteur, avant et après l'apparition d'un défaut supposé, est supérieur au seuil de rapport de tension SR.
Dans une variante de ce mode de réalisation, l'étape E16 est modifiée pour remplacer la mesure de la tension en amont du disjoncteur par la mesure de la tension en aval du disjoncteur.
Les étapes suivantes E17 et E18 sont similaires à celles décrites précédemment, mais sont effectuées en prenant comme valeurs de tension les valeurs de tension mesurées en aval du disjoncteur.
Dans ce cas, l'étape E15 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les deux conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieur au premier seuil Si, et - le rapport des tensions mesurées en aval du disjoncteur est supérieur au seuil de rapport de tension SR.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, l'étape E16 est modifiée pour effectuer la mesure de la tension en amont du disjoncteur et en aval du disjoncteur.
Les étapes suivantes E17 et E18 sont similaires à celles décrites précédemment, mais sont effectuées en prenant comme valeurs de tension d'une part les valeurs de tension mesurées en amont du disjoncteur et d'autre part les valeurs de tension mesurées en aval du disjoncteur.
Dans ce cas, l'étape E15 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les trois conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au premier seuil S i ,
- le rapport des tensions mesurées en amont du disjoncteur est supérieur au seuil de rapport de tension SR, et
- le rapport des tensions mesurées en aval du disjoncteur est supérieur au seuil de rapport de tension SR.
Selon encore une autre variante de ce mode de réalisation, l'étape E16 est modifiée pour effectuer une acquisition de la mesure de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur. L'étape E16 est alors suivie de l'étape E18 qui est modifiée pour comparer la valeur absolue de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur avec un seuil de dérivée de tension SDu - Si la valeur absolue de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur n'est pas supérieure au seuil Sou, cela signifie que le la tension varie suffisamment peu pour être considérée comme stable. L'étape E18 est alors suivie de l'étape E16 d'acquisition de la mesure de la tension en amont du disj oncteur .
Si la valeur absolue de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur est supérieure au seuil de dérivée de tension SDu / cela signifie que la tension varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E18 est suivie de l'étape E15 précédemment décrite.
Dans ce cas, l'étape E15 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les deux conditions suivantes sont réunies :
la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieur au premier seuil S i , et
la valeur absolue de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur est supérieure au seuil de dérivée de tension SDu -
Selon encore une autre variante de ce mode de réalisation, l'étape E16 est modifiée pour effectuer l'acquisition de la mesure de la dérivée de la tension en aval du disjoncteur.
Cette variante est similaire à celle précédemment décrite, dans laquelle la dérivée de la tension en amont est remplacée par la dérivée de la tension en aval.
Selon encore une autre variante de ce mode de réalisation, l'étape E16 est modifiée pour effectuer d'une part l'acquisition de la mesure de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur et d'autre part l'acquisition de la mesure de la dérivée de la tension en aval du disjoncteur.
L'étape E18 est modifiée pour comparer les valeurs aboslues de ces deux dérivées au seuil de dérivée de tension S ou - Dans ce cas, l'étape E15 d'envoi d'une commande de déclenchement du disjoncteur n'est effectuée que si les trois conditions suivantes sont réunies :
- la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au premier seuil S i ,
la dérivée de la tension en amont du disjoncteur est supérieure au seuil de dérivée de tension SDu , et
la dérivée de la tension en aval du disjoncteur est supérieure au seuil de dérivée de tension S ou - Bien entendu, il est possible de conditionner le déclenchement du disjoncteur à la fois aux conditions supplémentaires exposées en référence à la figure 2 et à celles exposées en référence à la figure 3.
En référence à la figure 4, un troisième mode de réalisation de l'invention comporte une possibilité d' inhibition de la commande de déclenchement du disjoncteur. Ce mode de réalisation comporte des étapes E20 à E23 qui sont parcourues après l'étape E5 ou l'étape E15, c'est-à-dire après l'envoi de la commande de déclenchement du disjoncteur.
L'étape E20 correspond à l'acquisition de la mesure de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur. Cette étape est similaire aux étapes El et Eli précédemment décrites.
L'étape suivante E21 est la comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur avec le premier seuil prédéterminé S i . Cette étape est similaire aux étapes E2 et E12 précédemment décrites.
Si la dérivée du courant en entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i , cela confirme le résultat de l'étape E2 ou E12. La commande de déclenchement du disjoncteur ne doit alors pas être annulée .
Si la dérivée du courant en entrée du disjoncteur est inférieure au seuil S i , le résultat de l'étape E2 ou E12 n'est alors pas confirmé. Dans ce cas, l'étape E21 est suivie de l'étape E22 à laquelle la commande de déclenchement du disjoncteur est annulée, par envoi d'une commande d'inhibition. Dans le cas contraire, la commande de déclenchement du disjoncteur est confirmée lors d'une étape E25. Ainsi la commande de déclenchement du disjoncteur est confirmée ou annulée, et ce dans un temps compatible avec les impératifs de rapidité de réaction lorsqu'il faut déclencher le disjoncteur.
Selon une variante de ce mode de réalisation, la possibilité d' inhibition de la commande de déclenchement du disjoncteur est conditionnée par la valeur de l'intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur.
Dans cette variante, l'étape E20 est en outre suivie de l'étape E23 à laquelle est calculée l'intégrale de la valeur mesurée de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur.
L'étape suivante E24 est la comparaison de l'intégrale calculée avec le deuxième seuil prédéterminé S2.
Si l'intégrale calculée est supérieure au seuil S2, cela confirme le résultat de l'étape E7 ou E18. La commande de déclenchement du disjoncteur est alors confirmée lors de l'étape E25.
Si l'intégrale calculée est inférieure au deuxième seuil S2, le résultat de l'étape E7 ou E18 n'est alors pas confirmé. Dans ce cas, l'étape E24 est suivie de l'étape E22 à laquelle la commande de déclenchement du disjoncteur est annulée, par envoi d'une commande d'inhibition.
Ainsi, la commande de déclenchement du disjoncteur est annulée :
- lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est inférieure au premier seuil Si, et/ou lorsque l'intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est inférieure au deuxième seuil S2 .
En référence à la figure 5, un quatrième mode de réalisation de l'invention prend en compte le courant en sortie du disjoncteur. Ce mode de réalisation comporte des étapes E31 à E38.
Les étapes E31 à E35 sont similaires aux étapes El à E5 du premier mode de réalisation précédemment décrit.
L'étape E31 correspond à l'acquisition de la mesure de la dérivée du courant d'entrée Ie(t) du disjoncteur 1.
L'étape suivante E32 est le calcul de la valeur absolue de la dérivée mesurée à l'étape précédente E31, et la comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur avec le premier seuil prédéterminé S i .
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 n'est pas supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie suffisamment peu pour que le courant d'entrée soit considéré comme stable. L'étape E32 est alors suivie de l'étape E31 d'acquisition de la mesure de la dérivée du courant d'entrée.
Si la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur 1 est supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant d'entrée varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal. Dans ce cas, l'étape E32 est suivie de l'étape E33 à laquelle le dépassement de seuil est mémorisé. Une temporisation est lancée lors d'un premier passage par l'étape E33, c'est-à-dire lorsque la temporisation n'est pas déjà en cours.
L'étape suivante E34 est un test pour déterminer si la temporisation est terminée. Tant qu'elle n'est pas terminée, l'étape E34 est suivie de l'étape E31 de mesure de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur.
Lorsque la temporisation est terminée et que la valeur absolue de la dérivée du courent d'entrée du disjoncteur est toujours supérieure au seuil S i , cela signifie que le phénomène transitoire qui a été détecté est suffisamment durable pour justifier qu'un ordre de déclenchement du disjoncteur soit donné. L'étape E34 est alors suivie de l'étape E35 qui est l'envoi par le relai 3 d'une commande de déclenchement du disjoncteur.
En variante, la commande de déclenchement du disjoncteur est envoyée lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i un nombre prédéterminé de fois successives. La temporisation est alors remplacée par un nombre d'itérations successives auxquelles la réponse est positive au test de l'étape E32.
Selon une autre variante, le nombre prédéterminé de fois successives est égal à un. Dans ce cas, la commande de déclenchement du disjoncteur est envoyée dès que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est supérieure au seuil S i .
Selon ce mode de réalisation, le procédé comprend une étape E36 d'acquisition de la mesure de la dérivée du courant de sortie Is (t) du disjoncteur 1.
L'étape suivante E37 correspond au calcul de la valeur absolue de la dérivée mesurée à l'étape précédente, et la comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant de sortie du disjoncteur avec le premier seuil prédéterminé S i .
Si la valeur absolue de la dérivée du courant de sortie du disjoncteur 1 n'est pas supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant de sortie varie suffisamment peu pour que le courant de sortie soit considéré comme stable. L'étape E37 est alors suivie de l'étape E36 de mesure de la dérivée du courant de sortie du disjoncteur.
Si la valeur absolue de la dérivée du courant de sortie du disjoncteur 1 est supérieure au premier seuil S i , cela signifie que le courant de sortie varie de manière suffisamment importante pour que le régime transitoire soit considéré comme anormal.
Dans ce cas, l'étape E37 est suivie de l'étape E38 qui correspond à une comparaison des valeurs absolues des dérivées des courants en entrée et en sortie du disjoncteur. Une différence (supérieure à un seuil) entre lesdites valeurs absolues permet de caractériser un défaut interne au disjoncteur, tandis que des valeurs proches desdites valeurs aboslues permettent de caractériser un défaut externe au disj oncteur . Les figures 6a à 6c représentent respectivement des exemples de courant Ie(t) d'entrée du disjoncteur, de dérivée de ce courant, et d'intégrale de cette dérivée.
Le courant d'entrée Ie(t) est sensiblement constant jusqu'à un instant to. On suppose qu'à l'instant to, un défaut apparaît. En conséquence, le courant commence à croître à partir de cet instant.
La dérivée du courant d' entrée du disjoncteur passe ainsi d'une valeur nulle à une valeur non nulle, ici positive, à l'instant to-
L' intégrale de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur est nulle jusqu'à l'instant to- A partir de l'instant to, elle croît en suivant la même pente que le courant.
Les figures 7a à 7c représentent respectivement d'autres exemples de courant Ie(t) d'entrée du disjoncteur, de dérivée de ce courant, et d'intégrale de cette dérivée.
A partir de l'instant to d'apparition d'un défaut, le courant décroît, sa dérivée prend une valeur non-nulle et négative, et l'intégrale de la dérivée du courant décroît également.
En mettant en œuvre l'invention, il est possible de détecter le défaut aussi bien dans le cas où le courant augmente que dans le cas où il diminue. Ainsi, le défaut peut être détecté et l'ordre de déclenchement envoyé au disjoncteur même si le courant a encore une valeur comprise dans une plage de fonctionnement normale. Par exemple, dans l'exemple des figures 7a à 7c, la commande de déclenchement peut être envoyée alors que le courant a une valeur proche de zéro .
En commandant le déclenchement du disjoncteur très rapidement après l'apparition du défaut, on interrompt la croissance (figure 6a) ou la décroissante (figure 7a) du courant.
L'invention n'est pas limitée au procédé tel que décrit précédemment mais s'étend également à un dispositif de commande d'un disjoncteur mécatronique destiné à couper un courant électrique circulant à travers un moyen de transmission de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte:
une unité d'acquisition d'une mesure de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur,
- une unité de traitement informatique configurée pour comparer la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec un premier seuil prédéterminé, une unité de commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure audit premier seuil prédéterminé.
Et l'invention s'étend également à un produit programme d' ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé tel que décrit précédemment, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L'invention n'est par ailleurs pas limitée à l'utilisation de la mesure de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur pour assurer la commande de déclenchement, mais peut également utiliser la mesure de la dérivée du courant en sortie du disjoncteur pour assurer cette commande, les notions entrée/sortie amont/aval étant alors simplement interverties.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'un disjoncteur mécatronique (1) destiné à couper un courant électrique circulant à travers un moyen de transmission de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
acquisition d'un mesure de la dérivée (dle(t)/dt) du courant en entrée du disjoncteur,
- comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec un premier seuil prédéterminé (Si) ,
commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure audit premier seuil prédéterminé
(Si) .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure au premier seuil pendant une durée prédéterminée .
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
calcul de l'intégrale de la valeur mesurée de la dérivée du courant en entrée,
- comparaison de l'intégrale calculée avec un deuxième seuil prédéterminé (S2) , et en ce que l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée si en outre l'intégrale calculée est supérieure audit deuxième seuil (S2) ·
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes:
acquisition d'une mesure du courant (Ie(t)) en entrée du disjoncteur,
- détermination d'une valeur moyenne du courant mesuré sur une fenêtre de temps glissante,
comparaison de la valeur moyenne du courant mesuré avec un troisième seuil prédéterminé (S3) , et
en ce que l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée si en outre la valeur moyenne du courant mesuré est supérieur audit troisième seuil.
5. Procédé selon la revendications 3, respectivement la revendication 4, dans lequel le deuxième seuil (S2) , respectivement le troisième seuil (S3) , dépend de la valeur moyenne du courant en entrée du disjoncteur dans une période qui précède le franchissement du premier seuil ( S i ) .
6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
acquisition d'une mesure de la tension en amont du disjoncteur et/ou d'une mesure de la tension en aval du disjoncteur, calcul d'un rapport entre les tensions mesurées en amont du disjoncteur avant et après que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur n'ait été détectée comme étant supérieure au premier seuil ( S i ) et/ou d'un rapport entre les tensions mesurées en aval du disjoncteur avant et après que la valeur absolue de la dérivée du courant d'entrée du disjoncteur n'ait été détectée comme étant supérieure au premier seuil ( S i ) ;
- comparaison du rapport entre les tensions mesurées en amont et/ou du rapport entre les tensions mesurées en aval avec un seuil de rapport de tension ( SR) , et en ce que l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée si en outre le rapport entre les tensions mesurées en amont et/ou le rapport entre les tensions mesurées en aval est supérieur au seuil de rapport de tension ( SR) .
7. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes :
acquisition d'une mesure de la dérivée de la tension en amont du disjoncteur et/ou d'une mesure de la dérivée de la tension en aval du disjoncteur, - comparaison de la dérivée de la tension mesurée en amont et/ou de la dérivée de la tension mesurée en aval avec un seuil de dérivée de tension ( S Du )
et en ce que l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée si en outre la dérivée de la tension mesurée en amont et/ou la dérivée de la tensison mesurée en aval est supérieur au seuil de dérivée de tension ( S Du ) ·
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur, il comporte les étapes suivantes :
acquisition d'une mesure de la dérivée du courant en entrée du disjoncteur,
- comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec le premier seuil ( S i ) ,
inhibition de la commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée n'est pas supérieure audit premier seuil ( S i ) .
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'après l'étape de commande de déclenchement du disjoncteur, il comporte en outre les étapes suivantes:
calcul de l'intégrale de la valeur mesurée de la dérivée du courant en entrée,
comparaison de l'intégrale calculée avec le deuxième seuil (S2) ,
et en ce que l'étape d'inhibition de la commande de déclenchement du disjoncteur est effectuée si en outre l'intégrale calculée n'est pas supérieure audit deuxième seuil prédéterminé (S2) ·
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre les étapes suivantes : acquisition d'une mesure de la dérivée du courant en sortie du disjoncteur,
comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant mesurée en sortie du disjoncteur avec le premier seuil (Si) ,
lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant mesurée en sortie du disjoncteur est supérieure audit premier seuil (Si) , comparaison de la valeur absolue de la dérivée du courant mesurée en entrée du disjoncteur avec la valeur absolue de la dérivée du courant mesurée en sortie du disjoncteur pour caractériser un défaut interne ou externe au disj oncteur .
11. Dispositif de commande d'un disjoncteur mécatronique (1) destiné à couper un courant électrique circulant à travers un moyen de transmission de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte:
- une unité d'acquisition d'un mesure de la dérivée
(dle(t)/dt) du courant en entrée du disjoncteur,
une unité de traitement informatique configurée pour comparer la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée avec un premier seuil prédéterminé (Si),
une unité de commande de déclenchement du disjoncteur lorsque la valeur absolue de la dérivée du courant en entrée est supérieure audit premier seuil prédéterminé (Si) .
12. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur .
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