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Relais à courant porteur.
L'invention concerne un perfectionnement apporté à un système de protection par relais à courant porteur avec commande dans la plaque du type décrit dans le brevet américain n .2.449.490. Ce brevet se rapporte particulièrement à "d'autres utilisations" d'un système de relais par courant porteur 'servant à protéger les lignes de transmission contre des défauts, ces "autres utilisations" étant des fonctions du courant porteur consistant en autre chose que la protection des lignes de trans- port d'énergie, habituellement de la télémesure ou des communi- cations parlées, ou les deux, quoiqu'il y ait bien d'autres "autres utilisations" pour l'appareillage de protection par relais à courant porteur, quand les lignes sont dans leur état normal, où elles ne présentent pas de défauts.
Dans la pratique de l'em- ploi de ce système, certaines difficultés se sont présentées,
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montrant que les contacts de déclenchement du relais à impé- dance sensible de troisième zone sont surchargés, et il a fallu ou il a été jugé utile de réétudier les circuits dans lesquels ces contacts .se trouvent.
Le but général de la présente invention est de créer un circuit de commande perfectionné pour le tube oscillateur d'un système de protection par relais à courant porteur d'un type qui pratique la manipulation, ou la commande de démarrage du courant porteur, dans le circuit plaque de l'oscillateur, deux circuits de manipulation de plaque par commande par porteuse étant prévus, un pour les relais de protection, et l'autre pour les "autres utilisations" telles que la télémesure.
Un but plus particulier de l'invention consiste dans la .suppression de deux circuits séparés de démarrage de la porteuse, ce qui élimine la nécessité d'un relais auxiliaire (K3 dans le brevet mentionné) pour interrompre le circuit de manipulation des "autres utilisations" pendant la présence d'un défaut, et diminue sérieusement le courant sur les contacts de déclenchement de l'impédance sensible de troisième zone utilisée pour le service de démarrage de la porteuse, et dans l'établissement d'un circuit dans lequel les bobines de relais auxiliaires ou interrupteurs- contacteurs (qui sont utilisé.s pour montrer quel relais sensible indicateur de défaut a déclençhé, et pour former des contacts de relais détecteurs de défauts supplémentaires) ne recevront jamais un courant supérieur au double du courant de déclenchement du relais,
au lieu de recevoir un courant de deux à six fois le cou- rant de déclenchement, comme dans le circuit établi précédemment.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représen- tée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dont l'unique figure est un schéma relativement simplifié d'un système de relais par ,4 courant porteur pour la protection d'une ligne de transmission.
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Sur le dessin, la ligne à protéger est une section 1 d'une ligne de transport triphasée à 60 cycles, à trois phases A, B, C.
La section 1 est reliée-aux barres omnibus 2 par l'intermédiaire d'un coupe-circuit 3, ayant un contact de marche auxiliaire 3a, et une bobine de déclenchement TC.
Les relais de protection habituels, ou des relais désirés quelconques, sont prévus, avec leurs circuits en courant alterna- tif représentés, dans un carré 4, comme étant alimentés par un transformateur de tension 5 pour potentiel de ligne et un trans- formateur de courant de ligne 6. Ces relais de protection sont de préférence du type à action instantanée, et ils comprennent un jeu d'éléments directionnels, représentés en DA, DB, DC et DO, pour, d'une part, les trois phases et, d'autre part, les courants de neutre ou de séquence zéro.
Les relais de protection sont aussi représentés avec deux séries de relais de distance et de relais de courant de neutre, correspondant grossièrement aux deuxième et troisième zones de réponse à distance, se rapportant à des dé- fauts en seconde zone, qui sont localisés au-delà de l'extrémité éloignée de la section de ligne protégée 1, et à des défauts de troisième zone encore plus éloignés. Les deux zones de réponse à distance sont indiquées par les références 2 et 3, les éléments sensibles à distance aux défauts de phase étant représentés comme étant du type à impédance ou à impédance modifiée, comme indiqué par la lettre Z, tandis que les éléments détecteurs de défauts pour défauts de neutre sont représentés comme étant des relais à courant résiduel surélevé de différentes sensibilités, comme indiqué en 102 et 103.
Les impédances sont indiquées par Z2A, Z2B,
Z2C, Z3A, Z3B et Z3C pour les différentes phases et les différen- tes zones éloignées.
Les mêmes lettres et chiffres de références sont appliqués aux divers contacts des relais, apparaissant à d'autres endroits ? du dessin, dans les divers circuits à courant continu représentés
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sous la forme d'un -schéma à connexions directes pour le courant continu. Les connexions réelles sont aussi indiquées, mais symbo- liquement au moyen de flèches. Les relais sont tous représentés non excités.
La présente invention concerne la commande et le fonction- nement d'un appareillage à courant porteur, représenté comme com- prenant un émetteur T et un récepteur R. L'émetteur T comprend un maître-oscillateur OSC et deux tubes amplificateurs Al et A2. Le récepteur R. comprend un tube détecteur de réception REC. Les circuits de .sortie des tubes amplificateurs de puissance Al et A2, et le circuit de grille de commande du tube récepteur REC, sont couplés à un transformateur de couplage Tl qui est reliée par l'intermédiaire d'une self d'accord de ligne Ll et un condensateur de couplage Cl, à une des phases de la ligne 1, cette phase ayant un bouchon de ligne LT pour limiter les courants porteurs haute fréquence à cette phase.
La self de fuite usuelle L2 est prévue, ainsi que d'autres raffinements qui ne sont pas représentés sur le schéma simplifié du dessin.
L'oscillateur OSC a un circuit de cathode 7, un circuit plaque 8, et un circuit de grille de commande 9. La commande préférentielle d'arrêt du courant porteur est donnée aux relais de protection au moyen de deux contacts de repos CSG et CSP, qui connectent normalement le circuit de cathode 7 de l'oscillateur à la borne négative (-) de la batterie. Les relais CSG et CSP sont des relais directionnels auxiliaires détecteurs de défauts de phases et de neutre, respectivement, qui ont des bobines d'exci tation correspondantes aux mêmes références CSG et CSP, représen- tés -au haut de la partie courant continu du dessin.
Ainsi, la bobine CSG est alimentée par un circuit qui part de la borne positive (+) de la batterie, passe par le contact de marche di- rectionnel de neutre DO, par le contact de marche de défaut de
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neutre 102, un circuit de relais de défaut de neutre directionnel 11, et la bobine CSG, pour aboutir à la borne négative (-) de la batterie. La bobine CSP est alimentée par un circuit de relais directionnel de défauts de phase 12 attaqué par un quelconque de trois circuits, correspondant aux trois phases, chaque circuit d'alimentation comprenant un élément directionnel, tel que DA, et une impédance de seconde zone de la même phase, telle que Z2A.
Le système de relais représenté utilise la préférence aux défauts de neutre, réalisée au moyen d'un contact de marche CSG qui est connecté en parallèle avec le contact de repos CSP, comme indiqué en 13.
Le circuit de grille de l'oscillateur est connecté à la borne négative (-) de la batterie, par l'intermédiaire d'une résistance de fuite de grille GL, et est connecté aussi à un circuit accordé 14,qui comprend un variomètre L3 et trois conden- sateurs C2, C3 et C4. Ce circuit accordé est aussi relié au cir- cuit plaque 8 de l'oscillateur par l'intermédiaire d'un condensa- teur de blocage C5. Ce circuit accordé est encore relié aux cir- cuits de grille de commande des amplificateurs 21 et 22 par l'in- termédiaire de condensateurs de blocage C6 et C7. Les circuits de grille de commande des amplificateurs 21 et 22 sont connectés, par l'intermédiaire de résistances de grille GL1 et GL2, à un circuit de grille amplificateur commun 23, relié directement à la borne négative (-).
Les deux circuits de cathode des amplificateurs sont réunis, comme indiqué en 24, et reliés, par l'intermédiaire d'une résis- tance de chute de cathode RI, au circuit de cathode de l'oscilla- teur 7. La résistance de cathode RI fait donc normalement travail- ler le circuit de cathode de l'amplificateur de puissance 24 à un potentiel plus positif que la borne négative (-) de la chute de tension dans la ré.sistance de cathode RI.
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Le circuit plaque 8 de l'oscillateur reçoit son courant continu à travers une self de choc haute fréquence RFC, qui relie le circuit plaque 8 au circuit d'alimentation de polarité positi- ve 25.
Les caractéristiques spéciales de la présente invention con- cernent les circuits d'alimentation de la haute tension plaque 25 de l'oscillateur, partant de la borne positive (+). Ce circuit de haute tension plaque de polarité positive pour le démarrage du courant porteur 25 est mis en série avec une résistance de plaque R2, et est relié ensuiteà un circuit de démarrage du courant por- teur 26.
Celui-ci est relié à la borne positive (+) par un quelcon- que de six circuits, contenant les six contacts suivants normale- ment ouverts, notamment les quatre contacts de marche des relais de protection sensibles Z3A, Z3B, Z3C et 103, les contacts de télémesure (ou autres commandes de télémesure), qui sont repré- sentés schématiquement en TM, et un bouton poussoir d'essai PB qui peut provoquer la transmission de courant porteur pour des essais.
Les quatre contacts de relais de protection pour le démar- rage du courant porteur Z3A, Z3B, Z3C et 103 servent à alimenter quatre circuits de relais distincts 28-A, 28-B, 28-C et 28-0, à partir de la borne positive (+), par l'intermédiaire des contacts relais correspondants, et ces quatre circuits de relais 28-A à 28-0 sont reliés au circuit de démarrage du courant porteur 26 par l'intermédiaire de redresseurs distincts 29, un redresseur séparé étant prévu pour chacun des quatre circuits, la polarité du re- dresseur étant tel que le courant ne peut passer que de la borne (+) par le contact de relais correspondant Z3A, Z3B, Z3C ou 103, suivant le cas, le redresseur associé 29,
et le circuit de démar- rage du courant porteur 26.
Pratiquement tous les systèmes de relais par courant por- teur exigent, dans divers buts, plus de contacts que le nombre pouvant être placé sur les relais sensibles détecteurs de défauts
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Z3A, Z3B, Z3C et 103, si l'on ne veut pas fortement surcharger ces relais et détruire leur sensibilité aux faibles courants de défauts.
On a l'habitude de prévoir des relais ou contacteurs auxiliaires, marqués au dessin KA, KB, KC et KO, respectivement, et portant donc ces contacts de relais auxiliaires ou upplémen- taires, dont la plupart ne sont pas représentés au dessin, parce que la plupart de ces contacts de relais auxiliaires servent à des questions de relais autres que celle de la commande par cou- rant porteur qui fait l'objet de la présente invention. @ invention La présente invention comprend l'utilisation des circuits spéciaux 28-A, 28-B, 28-C et 28-0 pour l'alimentation des bobines d'excitation KA, KB, KC et KO des relais auxiliaires por- tant les mêmes références.
Conformément à la convention susmen- tionnée, les mêmes références sont appliquées aux relais auxiliai- res, à leurs bobines et à leurs contacts. Ces bobines de relais KA, KB, KC et KO, sont connectées entre les divers circuits de relais 28-A, 28-B, 28-C et 28-0, et la borne négative (-), par l'intermédiaire de résistances distinctes R-A, R-B, R-C et R-O, respectivement.
Le tube récepteur REC a son circuit de cathode 30 polarisé par un potentiomètre 31 connecté entre les bornes (-) et (+) de la batterie.- Le circuit plaque 32 du tube récepteur REC est relié à la borne positive (+) de la batterie, par l'intermédiaire d'un milliampèremètre ou autre appareil de télémesure 33, et une bo- bine de maintien du relais de récepteur RRH. Le relais de récep- teur a aussi une bobine d'excitation ou de déclenchement RR, re- présentée dans le quart inférieur du dessin, et insérée en shunt aux bornes des contacts de repos d'arrêt du courant porteur CSG et GSP, de sorte que le relais de récepteur RR est excité chaque fois que la transmission de courant porteur est interrompue par une action de relais.
Cependant, le relais de récepteur RR ne peut obéir à sa bobine d'excitation ou de déclenchement, à moins
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que le courant porteur ne vienne plus de la ou des extrémités éloignées, auquel cas la bobine de maintien du relais de récepteur
RRH cesse d'être excitée par le tube récepteur REC, et le relais de récepteur enclenche, fermant ses deux contacts de marche RR, qui servent à connecter les circuits de relais directionnels 11 et 12, respectivement au circuit de déclenchement 35, pour dé- clencher le coupe-circuit 3, par l'intermédiaire d'un circuit qui contient le contact de coupe-circuit '3a, et à la bobine de déclen- chement TC.
Comme la bobine de déclenchement du relais de récepteur RR se trouve en shunt sur les contacts de repos d'arrêt par porteuse
CSG et CSP elle se trouve aussi connectée entre le circuit de cathode de l'oscillateur 7 et la borne négative (-) de la batterie.
La bobine RR a une résistance relativement élevée, sinon une ré- ,si-stance R3 doit être mise en série avec elle. Le circuit de ca- thode 7 est aussi connecté à un circuit auxiliaire détecteur de défauts à potentiel positif 56, par l'intermédiaire d'une résis- tance R4 encore plus élevée, qui est associée à la résistance R3 de manière à former un diviseur de tension qui empêche l'oscilla- teur OSC d'osciller, chaque fois que le circuit de cathode de re- lais d'arrêt par porteuse s'ouvre à l'un au l'autre des contacts de repos CSG ou CSP. Le circuit auxiliaire détecteur de défauts à potentiel positif 36 est relié à la borne positive (-t-) par l'un quelconque de quatre contacts de marche mis en parallèle KA, KB,
KC et KO des relais auxiliaires déjà décrits portant les mêmes références.
Dans les circuits de l'oscillateur, un condensateur C11 est relié entre la borne positive 25 de la self de choc de plaque RFC et le circuit de cathode 7, servant à présenter une impédance haute fréquence qui est faible, comparée à la valeur de la résis- tance de plaque R reliée à la barre-omnibus de démarrage du cou- vrant porteur 26. De cette manière, toute variation dans la fréquen
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ce de l'oscillateur est réduite à une quantité négligeable, que la transmission du courant porteur soit démarrée par un des quatre éléments détecteurs de défauts Z3A, Z3B, Z3C ou 103, ou qu'elle le soit par la commande de télémesure TM.
Dans les circuits des amplificateurs de puissance, un con- densateur C12 est mis en shunt aux bornes de la résistances de cathode RI; ce condensateur est donc inséré entre les circuits de cathode des amplificateurs 24 et le circuit de cathode de l'oscil- lateur 7.' Ce condensateur C12 sert à supprimer les oscillations parasites qui autrement pourraient se produire à cause de l'ali- mentation ininterrompue des tubes amplificateurs Al et A2.'
Quoique l'on ait décrit un exemple d'appareillage placé à un bout seulement de la section de ligne protégée 1, il est évident que l'autre ou les autres extrémités de la section de ligne protégée seront ou pourront être pourvues du même appareil- lage ou d'un appareillage semblable.'
En fonctionnement, le tube-oscillateur OSC est normalement non alimenté,
tandis que les tubes d'amplification de puissance Al et A2 sont alimentés. Dans ces conditions, l'émetteur de cou- rant porteur T ne transmet pas, puisqu'aucune oscillation n'est produite dans le tube oscillateur OSC.
Au point de vue du fonctionnement des circuits nouveaux ou caractéristiques de la présente invention pour le démarrage du courant porteur, il faut remarquer que les redresseurs 29 ne pré- sentent pratiquement aucune résistance dans le circuit de démar- rage du courant porteur, quand la transmission du courant por- teur est démarrée au moyen d'un quelconque des quatre relais détecteurs de défauts Z3A. Z3B, Z3C et 105.
Cependant, hormis pour les courants allant vers le circuit de démarrage du courant porteur 26, les redresseurs 29 isolent pratiquement entièrement les quatre circuits de relais distincts 28-A, 28-B, 28-C et 28-0 ''entre eux et de la barre-omnibus de démarrage du courant porteur
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26, de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'avoir deux barres sé- parées pour le démarrage du courant porteur, c'est-à-dire une pour les contacts de relais de protection Z3A, Z3B, Z3C et 105, et une pour les contacts de télémesure TM, comme c'était le cas dans le système proposé antérieurement.'
De plus, comme les quatre circuits relais 28-A, 28-B, 28-C et 28-0 -sont pratiquement isolés entre eux par les quatres re- dresseurs 29,
chacun de ces circuits de relais peut être utilisé pour exciter la bobine de son propre relais auxiliaire KA, KB,
KC ou KO, suivant le cas, de sorte que le courant qui passe dans l'une quelconque de ces bobines de relais KA, KB, KC ou KO ne dépend que de son propre circuit d'alimentation, et ne dépend pas du tout du nombre de circuits d'alimentation détecteurs de défauts qui auraient pu être alimentés simultanément, de manière à exciter simultanément plusieurs des bobines de relais KA, KB, KC et KO.
Ceci supprime la difficulté rencontrée dans le système proposé antérieurement, consistant dans le fait que la quantité de courant circulant dans chacune des bobines KA, KB, KC et KO dépend du nombre de bobines autres que celle considérée, parmi les quatre, excitées en même temps, ce qui rend presque impossible l'établis- sement des bobines de telle façon que le relais enclenche, quelle que soit la valeur du courant d'excitation, celui-ci pouvant en effet varier de deux à six fois le courant d'enclenchement mini- mum. Dans le système perfectionné, ce courant d'excitation vaudra toujours 200%, ou un autre pourcentage fixe suffisant supérieur au courant d'enclenchement.
Au même moment, les redresseurs 29 isolent effectivement les bobines des relais auxiliaires KA, KB, KC et KO des contacts de télémesure TM, de sorte qu'aucune charge supplémentaire n'est appliquée aux contacts de télémesure par les relais auxiliaires.
Le système de relais par courant porteur particulier re- 7 présenté au dessin est d'un type tel, comme il a été dit plus
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haut, qu'il faut que la transmission de courant porteur soit interrompue aux deux bouts ou à toutes les extrémités de la section de ligne protégée 1, de manière à désexciter la bobine de maintien du relais de récepteur RRH, ce qui permet à la bobine de déclenchement du relais de récepteur RR d'actionner le relais de récepteur et de fermer ses deux contacts de marche RR et RR, dans les deux circuits de déclenchement qui répondent, respective- ment, aux barres-omnibus de relais directionnel de défauts de neutre et de défauts de phases 11 et 12, représentées au haut de la figure.
Dans ce but, il faut que les contacts des relais de protection d'arrêt du courant porteur CSG et CSP commandent inté- gralement l'arrêt de la transmission du courant porteur, quels que soient les contacts d'arrêt de courant porteur fermés, que ce soient les contacts de démarrage de courant porteur Z3A, Z3B, Z3C, 103, ou le bouton-poussoir PB pour les essais, ou les contacts de télémesure TM.'
Il faut donc que les contacts de relais d'arrêt du courant porteur CSG et CSP soient insérés quelque part dans les circuits d'alimentation à courant continu du tube oscillateur O'SC, soit en série avec le circuit commun d'alimentation plaque 25, ou avec le circuit plaque 8, ou le circuit de cathode 7, ou ailleurs, par exemple en polarisant la grille de commande 9,
ou en désaccordant ou interrompant un des circuits accordés essentiels ou circuits de sortie du tube-oscillateur OSC. Dans le système particulier représenté au dessin, la connexion d'arrêt du courant porteur est représentée dans le circuit de cathode, parce que cette solution a certains avantages propres, mais il est entendu que l'invention n'est pas limitée à cette solution particulière.
Dans le système représenté, les contacts de relais d'arrêt du courant porteur CSG et CSP sont aussi en série avec les circuits de cathode 24 des tubes amplificateurs Al et A2, de façon à décon- necter les tubes amplificateurs chaque fois que les relais de pro-
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tection demandent l'arrêt de la transmission du courant porteur, ne risquant pas ainsi l'envoi d'oscillations parasites de l'émet- teur à un moment où il faut être absolument sûr que la transmission du courant porteur est interrompue afin d'obtenir un déclenchement correct du coupe-circuit de ligne'3. Il est avantageux d'insérer les contacts d'arrêt du courant porteur de relais CSG et CSP en série avec les circuits de cathode 7 et 24,
les circuits de poten- tiel de grille étant reliés à la borne négative (-), parce qu'on ajoute une polarisation négative supplémentaire de 12 volts aux circuits de grille 9 et 23, à cause de la tension d'arc de 12 volts qui apparaît entre les contacts d'arrêt de courant porteur
CSG et CSP, quand ils s'écartent pour interrompre les courants de cathode des tubes transmetteurs.,
Quoique l'invention ait été décrite comme appliquée particu- lièrement à la protection de lignes de transport de courant, il est clair que les diverses caractéristiques de l'invention s'ap- pliquent aussi à différents genres de systèmes de relais de pro- tection par courant porteur, qui sont aussi utilisés pour un ou d'autres cas que la protection de lignes de transport.
REVENDICATIONS
1) Système de relais.par courant porteur à fonctions multi- ples pour la protection d'une section d'une ligne de transport de courant, 'et parfois aussi pour d'autres applications que la pro- tection d'une section de ligne, ce système comprenant un émetteur de courant porteur comprenant un tube oscillateur ayant un cir- cuit de cathode et un circuit plaque pour alimenter le tube oscil- lateur en courant continu, un de ces circuits comprenant plusieurs dispositifs de commande mis en parallèle entre eux, chacun d'eux contenant un dispositif d'établissement de circuit pour appliquer une tension continue d'alimentation de démarrage de courant por- teur au circuit précité,
au moins un des dispositifs de commande
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en parallèle étant associé positivement à la fonction de relais de protection, et un autre étant associe positivement à "l'autre" fonction, au moins un de ces dispositifs de commande connectés en parallèle contenant un redresseur série inséré avec une polarité telle que le courant ne peut pratiquement circuler que dans la direction du démarrage du courant porteur.'
2) Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les divers dispositifs de commande connectés en parallèle sont insérés dans le circuit plaque du tube oscillateur.'
3) Système suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dispositifs de commande de relais de protection séparés,
chacun d'eux ayant son propre dispositif d'é- tablissement de circuit pour appliquer une tension continue de démarrage de courant porteur à son propre circuit individuel de relais de protection, et plusieurs dispositifs de relais auxiliai- res, chacun ayant un dispositif de commande alimenté par un des circuits individuels de relais de protection séparés.
4) Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs redresseurs pour connecter séparément chacun des divers circuits de relais de protection au circuit de tube, qui est excité par le dispositif de commande ayant "l'autre fonction".
5) Système de protection par relais à courant porteur, en substance comme décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé.