FR2989236A1 - Procede de mesure pour la detection d'un defaut d'une zone triphasee - Google Patents
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Abstract
Procédé de protection d'un boîtier de distribution (BODP) d'énergie électrique comprenant un jeu de barres de distribution (JBDP) destinées à être raccordées entre un générateur (G) et des charges (C) à alimenter, chacune des barres (BDP1, BDP2, BDP3) étant susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique qui la traverse à au moins une autre barre (BDP1, BDP2, BDP3) du jeu de barres (JBDP). Selon ce procédé, on mesure les courants entrants et sortants d'une seule barre de distribution (BDP2) et l'on détecte un défaut dans le jeu de barres (JBDP) à partir des courants mesurés dans ladite barre (BDP2).
Description
B11-1940FR 1 Procédé de mesure pour la détection d'un défaut d'une zone triphasée L'invention concerne la protection et la détection d'un défaut électrique et plus particulièrement d'un défaut électrique dans un boîtier de distribution électrique. L'invention s' applique avantageusement mais de manière non limitative à la distribution électrique dans un aéronef.
La distribution de l'énergie électrique dans un aéronef est très hiérarchique. La puissance est tout d'abord produite à partir de générateurs entraînés par des moteurs. Puis, cette énergie est véhiculée vers des boîtiers de distribution primaire. L'énergie est alors distribuée par des câbles sortant des boîtiers de distribution primaire soit directement vers des charges soit vers des boîtiers de distribution secondaire. Il est connu de l'état de la technique une première protection dite hiérarchique qui est mise en place au niveau de chaque câble qui sort des boîtiers de distribution primaire et secondaire et au niveau du générateur et du premier boîtier de distribution. Cette première protection comprend, en sortie des boîtiers de distribution, un disjoncteur, un fusible ou un contacteur disjoncteur. Ces éléments de protection permettent une ouverture dans le cas d'une surcharge de courant. Cette première protection comprend en outre au niveau du générateur et du boîtier de distribution primaire un moyen de contrôle du générateur et un moyen de commande d'un contacteur de ligne du boîtier de distribution primaire. Ces éléments de protection permettent respectivement l'arrêt du générateur et l'ouverture du contacteur de ligne dans le cas d'une surcharge de courant.
Pour permettre la sélectivité, c'est-à-dire permettre l'arrêt de la distribution à un rang de la distribution nécessaire et suffisant, les éléments de protection ont des temps de déclenchement différents. Leur temps de déclenchement dépend de leur rang dans la distribution.
Par exemple, le temps de déclenchement d'un fusible d'un câble en sortie d'un boîtier de distribution secondaire sera inférieur au temps de déclenchement du moyen de contrôle du générateur. Cela permet que seul l'élément de protection situé directement en amont du défaut électrique ne se déclenche, les éléments de protection plus en amont ne se déclenchant pas. Ainsi, le temps de déclenchement du moyen de contrôle du générateur peut atteindre 5 secondes. Ce temps est toutefois suffisamment long pour causer des dommages. Il est également connu de l'état de la technique une deuxième protection dite différentielle qui comprend une mesure du courant en amont et en aval d'une ligne de distribution. En cas d'absence de défaut, les deux mesures de courant sont égales. En cas de défaut, le courant est différent et ce défaut pourra être situé facilement puisqu'il se situe entre les deux points de mesure. Cette protection est par exemple utilisée pour protéger les câbles du générateur. Par contre cette protection ne peut pas facilement être utilisée pour détecter un court-circuit interne d'un boîtier de distribution car une mesure est alors nécessaire sur chacune des lignes de distribution issues du boîtier de distribution. Compte tenu du nombre de lignes à mesurer et de la disparité des capteurs utilisés, il existe de forts risques de déclenchement intempestifs de la protection. Il est proposé selon l'invention un nouveau type de protection qui vise à pallier les inconvénients des protections mentionnées ci avant.
Selon un premier aspect, il est donc proposé un procédé de protection d'un boîtier de distribution comprenant un jeu de barres de distribution destinées à être raccordées entre un générateur et des charges à alimenter, chacune des barres étant susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique qui la traverse à au moins une autre barre du jeu de barres. Selon une caractéristique générale de ce procédé, on mesure les courants entrants et sortants d'une seule barre de distribution d'énergie électrique et l'on détecte un défaut dans le jeu de barres à partir des courants mesurés dans ladite barre.
On peut ainsi détecter à partir des courants mesurés dans une seule barre les défauts de l'ensemble du jeu de barres et notamment les défauts de chacune des barres du jeu de barres. Il est donc possible de réduire le nombre de capteurs et simplifier le circuit électronique mettant en oeuvre la protection. Cela permet d'éviter des détections intempestives. Par ailleurs, le temps d'isolation du défaut peut être réduit, ce qui permet de limiter les dégâts occasionnés par le défaut. Selon un mode de mise en oeuvre, le jeu de barres de distribution comprend trois barres de distribution. On mesure alors les courants entrants et sortants sur la barre située entre les autres barres. Ainsi, on détecte d'autant plus vite le défaut que l'on effectue la mesure sur la barre sur laquelle la probabilité est la plus forte qu'un arc électrique se forme en premier. Le boîtier de distribution a avantageusement une masse électrique susceptible de transférer au jeu de barres de distribution au moins une partie de son énergie électrique. On détecte un défaut de la masse en mesurant les courants entrants et sortants sur une seule barre du jeu de barres. Ainsi, on peut également détecter des défauts de masse à partir de la mesure de courant dans une seule barre. Le boîtier de distribution peut en outre comprendre en amont et en aval de chacune des barres de distribution des contacteurs. On peut alors ouvrir au moins l'un desdits contacteurs lorsque l'on détecte un défaut dans le jeu de barres.
Ainsi, dans le cas de la détection d'un défaut, il est simple d'ouvrir ces contacteurs de ligne pour protéger le générateur et l'ensemble du boîtier de distribution. Selon un mode de mise en oeuvre, le générateur est contrôlé par un moyen de contrôle, et l'on provoque l'arrêt du générateur lorsqu'on détecte un défaut dans le jeu de barres. Il est également possible en tout dernier recours de déclencher l'arrêt du générateur. Selon encore une autre caractéristique du procédé de protection, les barres de distribution du jeu de barres s'étendent parallèlement sur toute leur longueur et sont écartées d'une même distance comprise entre un et trente millimètres. Selon un autre aspect, il est proposé un système de protection d'un défaut électrique pour boîtier de distribution d'énergie électrique comprenant un jeu de barres de distribution destinées à être raccordées entre un générateur et des charges à alimenter, chacune des barres du jeu étant susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique qui la traverse à au moins une autre barre du jeu de barres. Selon une caractéristique générale, ce système comprend des moyens de mesure de courant disposés en amont et en aval d'une seule barre de distribution et des moyens de traitement adaptés pour comparer les courants mesurés par les moyens de mesure. Il est ainsi possible avec ce système de détecter les défauts de chacune des barres du jeu de barres à partir des courants mesurés sur une seule barre. Selon un mode de réalisation, le jeu de barres de distribution comprend trois barres de distribution, les moyens de mesure de courant étant disposés en amont et en aval de la barre située entre les autres barres Selon un mode de réalisation, le boîtier de distribution a une masse électrique susceptible de transférer au jeu de barres de distribution au moins une partie de son énergie électrique. Selon une autre caractéristique, le système comprend en amont et en aval de chacune des barres de distribution des contacteurs et des moyens de commande adaptés pour ouvrir au moins l'un desdits contacteurs. Le système peut en outre comprendre un moyen de contrôle adapté pour contrôler l'arrêt du générateur. Selon un mode de réalisation, les barres de distribution du jeu de barres s'étendent parallèlement sur toute leur longueur et sont écartées d'une même distance comprise entre un et trente millimètres. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre de manière schématique un boîtier de distribution primaire pourvu d'un système de protection électrique selon l'invention, et - la figure 2 illustre de manière schématique un jeu de barres mettant en oeuvre un procédé de protection électrique selon l' invention. Sur la figure 1 on a représenté un boîtier de distribution primaire destiné, dans l'exemple d'application envisagée, à être embarqué à bord d'un aéronef pour fournir de l'énergie électrique via le réseau de bord à des charges ou à des boîtiers de distribution secondaires. Comme on le voit sur cette figure, le boîtier de distribution primaire est alimenté par un générateur G contrôlé par un moyen de contrôle MCONT. Le boîtier de distribution primaire BODP comprend un jeu de barres JBDP qui assurent la distribution du courant délivré par le générateur et qui comprennent ici trois barres de distribution primaire BDP1, BDP2, BDP3, dans le cas d'un courant triphasé. Le générateur G est relié à chacune des trois barres au moyen de trois câbles Cl, C2 et C3.
Chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 est reliée à la partie aval du réseau de distribution via deux câbles C4 et C5, C'4 et C'5, C"4 et C"5. A titre d'exemple de réalisation, le premier câble de chaque barre est relié directement à une charge C de l'aéronef tandis que le deuxième câble est relié à un boîtier de distribution secondaire BODS. Le système de protection d'un tel boîtier de distribution primaire BODP comprend six contacteurs de ligne CL. Trois contacteurs sont situés sur les câbles amont Cl, C2 et C3 entre chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 et le générateur et trois contacteurs sont situés sur les câbles aval C5, C'5 et C"5 entre chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 et le boîtier de distribution secondaire BODS. Chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 est également reliée à un autre boîtier de distribution primaire via des contacteurs BTC. Ces contacteurs sont de type « Bus Tie Contactor » selon un terme anglo-saxon bien connu de l'homme du métier. Le système de protection comprend en outre trois contacteurs disjoncteur CD situés sur les câbles aval entre chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 et la charge C de l'aéronef. Le contacteur disjoncteur CD peut selon d'autres modes de réalisation être remplacé par un disjoncteur ou un fusible. Le contacteur disjoncteur CD permet une ouverture du courant d'alimentation de la charge C dans le cas d'une surcharge de courant.
Le contacteur disjoncteur CD pourrait également être remplacé par un contacteur de ligne CL. Le système de protection comprend encore des moyens de commande MCOM. Les moyens de commande MCOM sont configurés pour ouvrir ou fermer chacun des contacteurs de ligne CL, des contacteurs disjoncteur CD et des contacteurs BTC par exemple si un défaut électrique est détecté. Pour détecter un défaut électrique, le boîtier de distribution BODP comprend en amont et en aval d'une seule des barres du jeu JBDP, deux capteurs de courant respectivement 1 et 2. Ces deux capteurs sont ici configurés pour mesurer le courant entrant et sortant de la barre référencée BDP2. Le traitement de ces deux mesures est assuré par un moyen de traitement MT. Ce moyen de traitement est par exemple réalisé à partir de moyens matériels et/ou logiciels et assure essentiellement une comparaison des courants mesurés. Dans le cas où les deux courants mesurés sont égaux, alors aucun défaut n'est détecté. Par contre dans le cas où les deux courants sont différents alors un défaut est détecté. En fonction de la détection du défaut électrique, des actions sont prises par le système de protection. Par exemple en cas de détection d'un défaut, les moyens de commande MCOM envoient à tous les contacteurs CL une commande d'ouverture de manière à éviter la propagation du défaut électrique. On peut également prévoir dans le cas de détection d'un défaut électrique que les moyens de contrôle MCONT provoquent l'arrêt du générateur.
En fait, en ne mesurant les courants entrants et sortants que sur une seule barre, on peut détecter un défaut sur l'ensemble du jeu de barre comme expliqué en référence à la figure 2 qui représente de manière schématique un exemple de barres d'un jeu de barres du boîtier de distribution BODP. Comme on peut le voir, les trois barres BDP1, BDP2, BDP3 cheminent sur toute leur longueur sensiblement parallèlement, avec une distance inter barre fixe. Ainsi, il a été constaté que cette géométrie est telle que chacune des barres BDP1, BDP2, BDP3 du jeu JBDP est susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique la traversant à au moins une autre barre BDP1, BDP2, BDP3 du jeu de barres JBDP. Pour cela, il suffit que l'espace entre chacune des barres soit faible, par exemple entre 1 et 30 millimètres. L'homme du métier saura choisir cet espacement de manière avantageuse tout en permettant un fonctionnement du boîtier de distribution primaire BODP. Ainsi, si un défaut électrique par exemple un courant de fuite ou un défaut d'arc existe sur l'une des barres, la géométrie des barres le fera également apparaître sur les deux autres barres. Il est donc possible de protéger l'ensemble du jeu de barres en ne mesurant la différence entre le courant entrant et sortant que sur une seule barre. De même, le défaut électrique de la masse du boîtier de distribution électrique pourra être détecté en ne mesurant que le courant entrant et sortant sur une barre de distribution primaire. En effet, dans le cas où le jeu de barres n'est pas trop éloigné de la masse du boîtier, la masse est susceptible de transférer au moins une partie de son énergie électrique à au moins une autre barre BDP1, BDP2, BDP3 du jeu de barres JBDP.
Avantageusement, on mesure les courants entrants et sortants sur la barre médiane BDP2 du jeu JBDP. En effet, dans le cas d'un défaut d'arc, l'arc électrique se formera plus probablement en premier sur cette barre médiane, étant donné sa position.
L'invention permet ainsi de réduire le nombre de capteurs, et d'améliorer la fiabilité de la détection d'un défaut électrique. La complexité de l'électronique est également diminuée et le temps d'isolation du défaut peut être réduit, ce qui permet de limiter les dégâts occasionnés par le défaut.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé de protection d'un boîtier de distribution (BODP) d'énergie électrique comprenant un jeu de barres de distribution (JBDP) destinées à être raccordées entre un générateur (G) et des charges (C) à alimenter, chacune des barres (BDP1, BDP2, BDP3) étant susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique qui la traverse à au moins une autre barre (BDP1, BDP2, BDP3) du jeu de barres (JBDP), caractérisé en ce que l'on mesure les courants entrants et sortants d'une seule barre de distribution (BDP2) et l'on détecte un défaut dans le jeu de barres (JBDP) à partir des courants mesurés dans ladite barre (BDP2).
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le jeu de barres de distribution (JBDP) comprend trois barres de distribution (BDP1, BDP2, BDP3), et dans lequel on mesure les courants entrants et sortants sur la barre (BDP2) située entre les autres barres (BDP1, BDP3).
- 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le boîtier de distribution (BODP) a une masse électrique susceptible de transférer au jeu de barres de distribution (JBDP) au moins une partie de son énergie électrique et dans lequel on détecte un défaut de la masse en mesurant les courants entrants et sortants sur une seule barre (BDP2) du jeu de barres (JBDP).
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier de distribution (BODP) comprend en amont et en aval de chacune des barres de distribution (BDP1, BDP2, BDP3) des contacteurs (CL, CD), et dans lequel on ouvre au moins l'un desdits contacteurs (CL, CD) lorsque l'on détecte un défaut dans le jeu de barres.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le générateur (G) est contrôlé par un moyen de contrôle (MCONT), et l'on provoque l'arrêt du générateur (G) lorsqu'on détecte un défaut dans le jeu de barres.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les barres de distribution (BDP) du jeu de barres (JBDP) s'étendent parallèlement sur toute leur longueur et sont écartées d'une même distance comprise entre un et trente millimètres.
- 7. Système de protection d'un boîtier de distribution (BODP) d'énergie électrique comprenant un jeu de barres de distribution (JBDP) destinées à être raccordées entre un générateur (G) et des charges (C) à alimenter, chacune des barres (BDP1, BDP2, BDP3) du jeu (JBDP) étant susceptible de transférer au moins une partie de l'énergie électrique qui la traverse à au moins une autre barre (BDP1, BDP2, BDP3) du jeu de barres (JBDP), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (1, 2) de courant disposés en amont et en aval d'une seule barre de distribution (BDP2) et des moyens de traitement (MT) adaptés pour comparer les courants mesurés par les moyens de mesure (1, 2).
- 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le jeu de barres de distribution (JBDP) comprend trois barres de distribution (BDP1, BDP2, BDP3), et dans lequel les moyens de mesure (1, 2) de courant sont disposés en amont et en aval de la barre (BDP2) située entre les autres barres (BDP1, BDP3).
- 9. Système selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel le boîtier de distribution (BODP) a une masse électrique susceptible de transférer au jeu de barres de distribution (JBDP) au moins une partie de son énergie électrique.
- 10. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant en amont et en aval de chacune des barres de distribution (BDP1, BDP2, BDP3) des contacteurs (CL, CD) et des moyens de commande (MCOM) adaptés pour ouvrir au moins un desdits contacteurs (CL, CD).
- 11. Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, comprenant en outre un moyen de contrôle (MCONT) adapté pour contrôler l'arrêt du générateur (G).
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