FR3000319A1

FR3000319A1 - Module entree a connexion autoportee

Info

Publication number: FR3000319A1
Application number: FR1262546A
Authority: FR
Inventors: Jean Marmonier
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-27
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: WO2014096597A1; CN104838735B; EP2936951A1; FR3000319B1; CN104838735A

Abstract

Pour permettre le test de modules (32) débrochés de leur embase (42) tout en ne multipliant pas le nombre de connexions, un appareil électronique intelligent (30) selon l'invention est conçu avec les éléments de communication (52, 56) tous localisés au niveau d'un boîtier (34) contenant les modules, l'embase (42) assurant quant à elle uniquement la connexion électrique vers les appareils à piloter avec les modules (32).

Description

MODULE ENTREE A CONNEXION AUTOPORTEE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le domaine de l'automatisation dans les systèmes de transmission et distribution électrique. En particulier, l'invention est relative aux éléments de contrôle et/ou commande, en particulier de protection de réseau électrique, recevant des informations logiques tout ou rien qui permettent de visualiser la position d'appareils, notamment haute tension comme des sectionneurs, disjoncteurs, ou autres, et éventuellement de réaliser des actions automatiques à partir de ces informations. ETAT DE LA TECHNIQUE Les réseaux de distribution électrique comprennent de nombreux appareillages, pour protéger et exploiter la ligne (disjoncteurs, sectionneurs), pour transformer la tension, pour transformer le courant en valeurs mesurables par les équipements de contrôle/commande et de protection... Ces appareillages primaires sont habituellement pilotés par des systèmes d'automatisation qui comprennent des appareillages dits secondaires qui acquièrent des informations issues de l'appareillage primaire ou de tout autre équipement associé à son fonctionnement comme un capteur ; par exemple, les appareillages secondaires peuvent comprendre des calculateurs de contrôle/commande ou des relais de protection digitaux. Ces dispositifs électroniques dits intelligents IED (pour « Intelligent Electronic Device » selon la terminologie anglo-saxonne) sont aptes à recevoir des informations, généralement du type tout ou rien DI (pour « Digital Input » selon la terminologie anglo-saxonne) relatives aux appareillages primaires, par exemple du type : disjoncteur fermé, disjoncteur ouvert, sectionneur fermé, sectionneur ouvert, seuil de densité du gaz d'isolation bas,... A cette fin, tel qu'illustré en figure 1A, un IED 1 comprend une unité centrale 2, typiquement installée dans un coffret basse tension, qui comprend des organes d'acquisition de signalisation externe 4 raccordés à des connecteurs 6 auxquels sont branchés des fils 8, usuellement en cuivre de section de l'ordre de 1,5 mm2, qui les relient à des équipements externes 10, par exemple des disjoncteurs ou sectionneurs du réseau de distribution électrique. Classiquement, le coffret de PIED 1 est câblé en usine et il comprend des borniers de jonction 12 à l'autre extrémité des fils 8 raccordés aux connecteurs 6 de l'unité centrale 2; les borniers de jonction 12 sont adaptés pour le raccordement aux appareillages externes 10 par des fils de cuivre 14, souvent de section plus importante que les fils 8 entre les borniers 12 et l'unité centrale 2; les borniers 12 peuvent par exemple être adaptés pour une connexion vissée. Au vu de la complexité du raccordement de telles unités centrales 2, du coût généré par les fils de cuivre 8 eux-mêmes et du coût associé au temps de câblage, pour le domaine de l'automatisation, des IED modulaires 1' ont été développés, tel que schématisé en figure 1B. Typiquement, PIED 1' comprend une embase 16 fixée dans l'armoire basse tension, classiquement sur un rail, assurant la fonction de borne de jonction avec les fils 14 de raccordement aux équipements 10. Dans cette embase 16 peuvent être enfichés des boîtiers 18 qui contiennent des organes d'acquisition de signalisation externe 20, qui sont reliés aux bornes de jonction de l'embase 16 par des broches 22. Les organes d'acquisition de signalisation externe 20 transmettent l'état présent ou absent de l'équipement 10 au travers d'une communication, typiquement numérique, 24 qui relie l'embase 16 à l'unité centrale 2' : pour permettre la communication entre l'unité centrale 2' et le module débrochable 18, un connecteur de communication 26 est prévu. La communication d'information 24, 26 transmet en outre l'alimentation nécessaire au fonctionnement des organes d'acquisition de signalisation externe 20; éventuellement, des voyants de signalisation alimentés en fonction de l'état des organes d'acquisition 20 peuvent également être installés sur le boîtier 18.

Ainsi, lorsque le module enfichable 18 est inséré dans l'embase 16, une double connexion se met en place : les bornes de raccordement sont reliées par un connecteur 22 aux organes d'acquisition de signalisation externe 20, et le connecteur de communication 26 permet la transmission des signaux de communication via la connexion 24. Cependant, lorsque le module 18 est débroché, les organes d'acquisition de signalisation externe 20 ne sont plus opérationnels puisque la communication numérique entre l'unité centrale 2' et le boitier 18 est interrompue : il n'est alors pas possible de tester facilement le bon fonctionnement de ce module 18.

EXPOSE DE L'INVENTION Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des équipements de protection ou de contrôle/commande existants, en ce que les entrées d'acquisition d'informations en provenance des appareils externes sont déportées sur les modules d'interface et non plus intégrées dans l'unité centrale ou l'embase. Ainsi, le module reste entièrement opérationnel lorsqu'il est débroché et son bon fonctionnement peut notamment être vérifié, par exemple par mise en place sur un banc de test simulant la présence ou l'absence des signalisations externes. En particulier, l'invention est relative à un groupe de modules DI, notamment aptes à recevoir des informations relatives à des appareils externes, chacun des modules comprenant : un dispositif de raccordement électrique vers un bus de données, notamment un fil de raccordement vers l'appareil externe ; un organe d'acquisition de signaux issus du bus de données, éventuellement couplé à un organe de pilotage dudit bus de données, par exemple un relai basse tension à contacts de signalisation ou des moyens de détection d'informations relatives aux fils, notamment sous forme de carte de circuit imprimé ; et un dispositif de communication recevant les informations issues de l'organe d'acquisition, et éventuellement apte à activer l'organe de pilotage en fonction du signal reçu, lui aussi par exemple sous forme de carte de circuit imprimé. Les modules sont logés dans un boîtier du groupe de contrôle et/ou commande, ledit boîtier comprenant un connecteur apte à acheminer les signaux de contrôle et/ou commande entre les dispositifs de communication et une unité centrale.

L'invention est également relative à un appareillage électronique intelligent qui comprend, outre le groupe électronique de modules précédent, une embase munie d'un logement apte à recevoir le boîtier des modules, de connecteurs aptes à se raccorder à chacun des dispositifs de raccordement lorsque le groupe électronique est reçu dans l'embase et reliés à une borne de jonction vers les fils de raccordement des appareils externes.

L'invention se rapporte enfin à un équipement comprenant au moins un appareillage électronique intelligent et une unité centrale apte à échanger des informations avec les dispositifs de communication du ou des groupes électroniques. L'équipement peut être un équipement de télégestion dans lequel les organes d'acquisition comprennent des moyens pour déterminer des informations relatives aux appareils par leurs fils de raccordement et l'unité centrale est apte à superviser lesdits appareils, ou un équipement de protection dans lequel des relais des modules de l'appareillage peuvent être activés, ouverts ou fermés, par l'unité centrale.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées.

Les figures lA et 1B, déjà décrites, illustrent l'appareillage selon deux modes de réalisation de l'art antérieur. La figure 2 montre un appareillage de contrôle/commande selon un mode de réalisation de 20 l'invention. La figure 3 représente un équipement selon un mode de réalisation préféré de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE 25 Dans un mode de réalisation de l'invention illustré en figure 2, un IED 30 comprend plusieurs modules 32, identiques ou non, qui sont logés dans un boîtier commun 34. Chaque module 32 comprend un organe d'acquisition de signalisation externe 36, éventuellement couplé à un organe de pilotage 38, émergeant du boîtier 34 par des moyens 30 de raccordement 40, par exemple un contact mâle/femelle glissant. Les organes 36 peuvent être montés sur une carte de circuit imprimé.

Les moyens de raccordement 40 sont connectés indirectement aux équipements 10 contrôlés par PIED 30 lorsque le module 32 est enfiché dans un support adapté. En particulier, PIED 30 comprend une embase 42 munie d'un logement 44 dans lequel peut être inséré le boîtier 34. L'embase 42 est fixée dans l'armoire basse tension, et elle comprend des bornes de jonction 46 permettant de la relier aux équipements basse tension environnants notamment par des fils de cuivre isolés 48; les bornes 46 peuvent par exemple être des connexions vissées. Les informations de signalisation issues des fils 48, parfois aussi appelés bus de données 10 bien que l'invention concerne principalement des informations de type tout ou rien et non numériques, acquises par le module 32 qui leur est raccordé sont transmises à une unité centrale 50 par un dispositif de communication 52 qui est directement intégré au boîtier 34 du groupe électronique de modules 32; le dispositif de communication 52 peut être sous forme de carte de circuit imprimé, séparée ou couplée à celle de l'organe d'acquisition de signalisation externe 36. En particulier, la connexion peut être réalisée par tout moyen, notamment via une liaison numérique. Ainsi, l'embase 42 ne contient plus de connecteur de communication, ni vers l'unité centrale 50, ni vers un module 32 ou le boîtier enfichable 34: les organes d'acquisition de signalisation externe 36 transmettent les informations acquises via une liaison 54 qui est directement reliée au boitier 34 par un dispositif de communication 52, par exemple via un connecteur 56, même si une liaison sans fil peut être prévue. De fait, par la nouvelle configuration, l'insertion du module 32 dans l'embase 42 s'accompagne du seul raccordement des organes d'acquisition de signalisation externe 36 par un connecteur 40 dit de puissance, par opposition à un connecteur de communication qui ne transite que des signaux très basse tension.

Du fait de la séparation des fonctions d'alimentation électrique et de communication d'information, il est également possible de séparer physiquement les deux types de connexion, ce qui simplifie le respect des normes et la réalisation des circuits imprimés associés au dispositif de communication et à l'organe d'acquisition.

Lorsque le groupe 34 de modules 32 est débroché, les relais d'acquisition de signalisation externe 36 sont toujours opérationnels puisque la communication numérique entre l'unité de commande 50 et le boitier 34 n'est plus interrompue : il est possible de tester le bon fonctionnement de ce boitier 34 même lorsqu'il est débroché de son embase 42, ce qui permet par exemple de vérifier le changement d'état des organes d'acquisition de signalisation externe 36 sans aucune interférence sur les équipements reliés aux fils 48, notamment lors des opérations de mise en service ou de maintenance. L'équipement est adapté pour la protection, ainsi que pour le contrôle/commande et la télégestion. L'unité centrale 50 peut d'ailleurs comprendre plusieurs ports de communication 58 qui peuvent se raccorder chacun à un appareillage électronique intelligent 30, 30' similaires entre eux ou différents si d'autres fonctions doivent être réalisées. Quel que soit le nombre de ports de communication 58, le raccordement vers un groupe de modules d'entrée DI est réalisé par l'intermédiaire d'un câble 54 de communication de faible section, dont le temps d'installation est bien plus faible que celui des fils de cuivre utilisés pour des modules DI individuels tels qu'illustré en figure 1A.

La solution selon l'invention offre donc l'avantage de permettre un raccordement facilité, à moindre coût, tout en conservant les options de tests individuels des modules DI 32 sans raccordement aux appareillages primaires ou équipements externes 10. A ces gains en temps et coût de raccordement s'ajoute une économie en cuivre, dont l'utilisation est minimisée à des raccordements indispensables. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un équipement de contrôle et/ou commande, notamment de protection, avec des relais DI, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention. Notamment, outre des organes d'acquisition de signalisation externe 36, les fils 48 peuvent faire transiter d'autres types d'information, par exemple des signaux analogiques de l'ordre de 4 à 20 mA, et la liaison de communication 52, 54 peut être adaptée pour fournir à l'unité centrale 50 des informations relatives à ces autres types de signaux, par exemple pour former un équipement de télégestion du réseau. En particulier, l'équipement selon l'invention peut être adapté pour gérer à distance des installations de type WAGES (pour « Water, Air, Gas, Electricity and Steam » selon la terminologie anglo-saxonne), c'est-à-dire vérifier des paramètres relatifs à des moteurs industriels dans les applications dans le domaine de l'eau (pompes...), air (climatisation,...), gaz (valves,...), électricité, vapeur, ou des paramètres climatiques et environnementaux pour la gestion de motorisations d'installations de production d'énergie renouvelable.5

Claims

REVENDICATIONS1. Groupe électronique de contrôle et/ou commande comprenant un boîtier (34) logeant une pluralité de modules (32), chacun desdits modules (32) étant un module d'acquisition de signalisation externe et comprenant : un dispositif de raccordement électrique (40) vers des fils (48) se raccordant à un appareil externe (10) ; un organe d'acquisition (36) de signaux issus des appareils (10) et transmis par les fils (48) ; un dispositif de communication (52) recevant les informations issues de l'organe d'acquisition (36) ; caractérisé en ce que le boîtier (34) comprend un connecteur (56) apte à acheminer les signaux entre les dispositifs de communication (52) et une unité centrale de commande (50).
2. Groupe électronique de contrôle et/ou commande selon la revendication 1 dans lequel les organes d'acquisition (36) comprennent des relais à contacts de signalisation.
3. Groupe électronique de contrôle et/ou commande selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel les organes d'acquisition (36) sont associés à des organes de pilotage (38) des appareils externes (10) reliés aux fils (48).
4. Groupe électronique de contrôle et/ou commande selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les organes d'acquisition (36) comprennent une carte de circuit imprimé.
5. Groupe électronique de contrôle et/ou commande selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les dispositifs de communication (52) comprennent une carte de circuit imprimé.
6. Appareillage électronique intelligent (30) comprenant un groupe électronique de contrôle et/ou commande selon l'une des revendications 1 à 5 et une embase (42), ladite embase (42) comprenant un logement (44) apte à recevoir le boîtier (34) du groupe, des connecteurs aptes à se raccorder à chacun des dispositifs de raccordement (40) lorsque le groupe électronique est reçu dans l'embase (42), chacun des connecteurs étant relié à une borne de jonction (46) vers les fils (48).
7. Equipement de protection comprenant un appareillage intelligent selon la revendication 6 dans lequel les organes d'acquisition (36) comprennent des relais (38) et une unité centrale (50) reliée à l'appareillage (30) apte à activer lesdits relais (38).
8. Equipement de télégestion comprenant un appareillage intelligent selon la revendication 6 dans lequel les organes d'acquisition (36) comprennent des moyens pour déterminer des informations relatives aux fils (48), et une unité centrale (50) reliée à l'appareillage (30) apte à superviser les appareils (10) raccordés auxdits fils (48).