(19)
(11)EP 3 650 875 A1

(12)DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43)Date de publication:
13.05.2020  Bulletin  2020/20

(21)Numéro de dépôt: 19202452.9

(22)Date de dépôt:  10.10.2019
(51)Int. Cl.: 
G01R 31/327  (2006.01)
(84)Etats contractants désignés:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Etats d'extension désignés:
BA ME
Etats de validation désignés:
KH MA MD TN

(30)Priorité: 08.11.2018 FR 1871416

(71)Demandeur: Schneider Electric Industries SAS
92500 Rueil Malmaison (FR)

(72)Inventeur:
  • BERNARD, Jean-Baptiste
    38050 GRENOBLE Cedex 09 (FR)

(74)Mandataire: Tripodi, Paul 
Schneider Electric Industries SAS Service Propriété Industrielle World Trade Center / 38EE1 5 Place Robert Schuman
38050 Grenoble Cedex 09
38050 Grenoble Cedex 09 (FR)

  


(54)PROCEDE DE TEST D'UN APPAREIL DE PROTECTION ELECTRIQUE ET APPAREIL DE PROTECTION METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE


(57) L'invention concerne un procédé de test du fonctionnement d'un appareil de protection d'un réseau électrique comportant un capteur de courant (2), un circuit convertisseur (3) un condensateur (4) et un circuit de détection (5).
Le procédé comporte une première séquence de test pour tester le capteur de courant (2), le circuit convertisseur (3) et le condensateur (4), au moyen d'un premier circuit générateur (6), et une deuxième séquence de test pour tester le circuit de détection (5) au moyen d'un second circuit générateur (7). Le circuit de détection (5) active une sortie de commande (53) quand la deuxième séquence de test est positive.
L'invention concerne également un appareil de protection (1) d'un réseau électrique mettant en œuvre un tel procédé.




Description

Domaine technique



[0001] La présente invention concerne un procédé de test du fonctionnement d'un appareil de protection d'un réseau électrique, tel qu'un disjoncteur, un relais de protection différentielle ou un interrupteur. L'invention concerne également un appareil de protection d'un réseau mettant en œuvre un tel procédé.

Etat de la technique



[0002] Les appareils de protection électrique sont largement utilisés dans les installations électriques afin de protéger les biens et les personnes contre des défauts électriques. Ces appareils de protection ont pour fonction, entre autres, d'interrompre l'alimentation électrique d'une portion défaillante du circuit électrique dès qu'un défaut est détecté afin d'isoler la portion défaillante du reste du circuit électrique. Le défaut détecté peut être un court-circuit, une surcharge, un défaut d'isolement à la terre ou un défaut différentiel. Ces appareils de protection disposent généralement d'un moyen de test permettant de vérifier leur bon fonctionnement. Pour cela, un signal de test ayant les caractéristiques du défaut faisant l'objet de la protection, est appliqué à l'appareil de protection afin de tester la capacité dudit appareil à détecter le défaut. Par exemple, un appareil de protection différentielle de calibre 300 mA est testé par une application d'un courant de test dont l'amplitude maximale peut atteindre 2,5 fois la valeur du calibre soit 750 mA.

[0003] La réduction du volume des appareils de protection demandée pour intégrer un nombre plus important d'appareil de contrôle et de protection électrique dans un tableau ou une armoire électrique ou encore l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans un appareil de protection présente l'inconvénient, entre autres, d'un accroissement de l'échauffement interne des appareils. En conséquence, lesdits appareils doivent consommer le moins d'énergie possible afin de limiter l'auto-échauffement. Cette contrainte de consommation d'énergie est particulièrement importante en phase de test puisque l'énergie mise en œuvre pour le test est beaucoup plus importante que l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'appareil. En reprenant l'exemple précédent, l'appareil de protection doit pouvoir fournir un courant de test dont l'amplitude peut aller jusqu'à 750 mA.

[0004] On connait le brevet US 5 371 646 décrivant un montage permettant de limiter la durée du test à la stricte durée nécessaire à l'ouverture du circuit électrique. Cependant, l'énergie nécessaire au test étant prélevée sur le réseau électrique, la puissance demandée est importante : par exemple, pour un réseau 400 Volt/50 Hz, un tel test nécessite une puissance de 120 Watt pour un calibre de 300 mA. Bien que le test dure très peu de temps, l'énergie dissipée dans le produit en test n'est pas négligeable.

[0005] On connait la demande de brevet EP 1 936 771 A1 portant sur un moyen de test d'un dispositif différentiel consistant à sélectionner un calibre de fonctionnement minimum et sélectionner une temporisation minimale. Cette solution est avantageuse quand elle est appliquée à un dispositif comportant plusieurs calibres, par exemple 30 mA, 100 mA et 300 mA puisque le test sera effectué sur le calibre 30 mA. En revanche, cette solution ne peut s'appliquer à un appareil n'ayant qu'un seul calibre, par exemple 300 mA.

[0006] La demande de brevet FR 17 55699 décrit une méthode de test d'un appareil de protection sans provoquer une ouverture du circuit électrique sur lequel est installé l'appareil de protection. Cette solution est très économe en énergie mais, par principe, ne teste pas l'ouverture du circuit électrique faisant l'objet de la protection.

Exposé de l'invention



[0007] La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients en permettant de tester le fonctionnement d'un appareil de protection, quel que soit le calibre sélectionné, sans nécessiter une surconsommation d'énergie importante par rapport au fonctionnement nominal.

[0008] Pour cela, l'invention a pour objet un procédé de test du fonctionnement d'un appareil de protection d'un réseau électrique, ledit appareil comportant :
  • un capteur de courant fournissant un signal représentatif d'un courant électrique de défaut circulant dans, au moins, un conducteur électrique,
  • un circuit convertisseur connecté, en entrée au capteur de courant pour recevoir le signal représentatif du courant de défaut, et connecté en sortie à un condensateur, ledit circuit convertisseur étant agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut en une tension condensateur et également agencé pour charger le condensateur à ladite tension condensateur,
  • un circuit de détection, connecté au condensateur, pour comparer la tension condensateur aux bornes du condensateur à une tension de seuil prédéterminée et activer une sortie de commande quand la tension condensateur aux bornes du condensateur est supérieure à la tension de seuil,
  • un premier circuit générateur pour générer un courant de test dans le capteur de courant,
  • un second circuit générateur pour générer un courant de charge du condensateur, ledit procédé comportant :

    une première séquence de test pour tester le capteur de courant, le circuit convertisseur et le condensateur, au moyen du premier circuit générateur et, quand la première séquence de test est positive,

    une deuxième séquence de test pour tester le circuit de détection au moyen du second circuit générateur et pour activer la sortie de commande quand la deuxième séquence de test est positive.



[0009] Avantageusement, la première séquence de test comporte :
  • une étape d'une première mesure de tension aux bornes du condensateur,
  • une étape de génération du courant de test dans le capteur de courant pendant une première temporisation, et
  • une étape d'une seconde mesure de tension aux bornes du condensateur.


[0010] Avantageusement, la première temporisation est déterminée pour que la seconde mesure de tension soit inférieure à la tension de seuil.

[0011] De préférence, la première temporisation est déterminée en fonction :
  • de la première mesure de tension aux bornes du condensateur,
  • d'une valeur d'une première tension cible prédéterminée,
  • de la capacité du condensateur, et
  • de l'amplitude du courant de test.


[0012] Avantageusement, la valeur de la première tension cible est inférieure à la tension de seuil.

[0013] Préférentiellement, la première temporisation est calculée selon l'équation :

dans laquelle,

Tempo_1 est la première temporisation,

V_cap1 est la première mesure de tension aux bornes du condensateur,

V_s 1 est la valeur de la première tension cible,

C est la capacité du condensateur, et

I_tst1 est l'amplitude du courant de test.



[0014] Avantageusement, la première séquence de test est positive quand la différence entre la seconde mesure de tension et la première mesure de tension est supérieure à un deuxième seuil prédéterminé.

[0015] De préférence, la seconde séquence de test comporte une étape de génération du courant de charge du condensateur au moyen du second circuit générateur pendant une seconde temporisation prédéterminée.

[0016] Préférentiellement, la seconde temporisation est déterminée en fonction :
  • de la seconde mesure de tension,
  • d'une seconde tension cible prédéterminée,
  • de la valeur de la capacité du condensateur, et
  • de l'amplitude du courant de charge du condensateur.


[0017] De préférence, la seconde temporisation est calculée selon l'équation :

dans laquelle,

Tempo_2 est la seconde temporisation,

V_s2 est la seconde tension cible,

V_cap2 est la seconde mesure de tension,

C est la valeur de la capacité du condensateur, et

I_tst2 est l'amplitude du courant de charge du condensateur.



[0018] Avantageusement, la valeur de la seconde tension cible est comprise entre 1 fois et 1,2 fois la tension de seuil.

[0019] L'invention porte également sur un appareil de protection d'un réseau électrique, ledit appareil comportant :
  • un capteur de courant fournissant un signal représentatif d'un courant électrique de défaut circulant dans, au moins, un conducteur électrique,
  • un circuit convertisseur connecté, en entrée au capteur de courant, et en sortie à un condensateur, ledit circuit convertisseur étant agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut en une tension condensateur et pour charger ledit condensateur à ladite tension,
  • un circuit de détection, connecté au condensateur, pour comparer la tension condensateur aux bornes du condensateur à une première tension de seuil prédéterminée et activer une sortie de commande quand la tension aux bornes du condensateur est supérieure à la tension de seuil,
  • un premier circuit générateur pour générer un courant de test dans le capteur de courant,
  • un circuit de mesure, connecté au condensateur, pour mesurer la tension condensateur aux bornes du condensateur,
  • un second circuit générateur pour générer un courant de charge pour charger le condensateur, et
  • un circuit de traitement connecté au premier circuit générateur pour commander la génération du courant de test, connecté au second circuit générateur pour commander la génération du courant de charge et connecté au circuit de mesure pour recevoir la mesure de la tension condensateur aux bornes du condensateur, ledit circuit de traitement comportant des circuits pour exécuter le procédé de test décrit précédemment.


[0020] Avantageusement le circuit convertisseur comporte une résistance de charge et un circuit de redressement du signal représentatif (Is) du courant de défaut.

[0021] Préférentiellement, l'appareil de protection comporte :
  • un interrupteur de courant pour établir ou pour interrompre la circulation d'un courant électrique dans, au moins, un conducteur de courant,
  • un actionneur, relié à la sortie de commande du circuit de détection, ledit actionneur actionnant l'ouverture de l'interrupteur de courant quand la sortie de commande est activée.


[0022] Avantageusement, le capteur de courant est un capteur du courant différentiel circulant dans, au moins, deux conducteurs électriques.

Brève description des dessins



[0023] Les dessins annexés illustrent l'invention :

[Fig 1] La figure 1 représente sous forme d'un schéma bloc, un dispositif de test d'un appareil de protection d'un réseau électrique.

[Fig 2] La figure 2 représente un organigramme d'un procédé de test d'un appareil de protection comportant un dispositif de test selon l'invention.

[Fig 3A]

[Fig 3B]

[Fig 3C] Les figures 3A, 3B et 3C représentent des détails de l'organigramme du procédé de test représenté en figure 2.

[Fig 4] La figure 4 illustre, au moyen d'un graphe, des niveaux de tension mesurés et des niveaux de seuils prédéfinis ou calculés au cours de l'exécution du procédé de test.

[Fig 5] La figure 5 est une représentation schématique du dispositif de test de l'invention.

[Fig 6] La figure 6 est une représentation schématique d'un appareil de protection comportant le dispositif de test de l'invention.


Description détaillée de modes de réalisation préférés



[0024] La figure 1 représente sous forme d'un schéma bloc, un dispositif de test d'une chaîne de mesure de courant d'un appareil de protection électrique 1 selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Ledit appareil de protection 1 comporte un capteur de courant 2 agencé pour fournir un signal Is représentatif d'un courant électrique de défaut Idf circulant dans, au moins, un conducteur électrique 21. Le capteur de courant 2 est, préférentiellement, un capteur de courant différentiel et, dans ce cas, au moins deux conducteurs électrique 21 sont utilisés. Une sortie du capteur de courant 2 est connectée à une entrée d'un circuit convertisseur 3. Ledit convertisseur 3, comportant une entrée et une sortie, est agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut (Is) reçu sur son entrée en une tension condensateur V_cap et pour charger un condensateur 4, de capacité C, connecté sur sa sortie, à ladite tension condensateur V_cap. La tension aux bornes du condensateur 4 est ainsi représentative du courant électrique de défaut Idf. Le condensateur 4 est connecté à une entrée d'un circuit de détection 5. Le circuit de détection 5 compare la tension condensateur V_cap reçue sur son entrée à une tension de seuil V_sd prédéterminée et active une sortie de commande 53 quand la tension condensateur V_cap est supérieure à la tension de seuil V_sd. La tension de seuil V_sd est liée à une limite dénommée calibre de l'appareil de protection électrique. Le calibre peut être prédéfini à 30 mA, 100 mA, 300 mA ou toute autre valeur permettant d'offrir une protection adaptée à l'installation électrique dans laquelle est implanté l'appareil de protection. La tension de seuil V_sd est la tension condensateur V_cap obtenue quand le courant électrique de défaut Idf est égal au calibre de l'appareil de protection. La sortie de commande 53 est donc activée quand le courant électrique de défaut Idf est supérieur au calibre de l'appareil de protection.

[0025] L'appareil de protection 1 doit pouvoir être testé afin de vérifier son bon fonctionnement. Pour cela, un dispositif et un procédé de test sont mis en œuvre afin de tester le fonctionnement de l'ensemble capteur de courant 2, convertisseur 3, condensateur 4, circuit de détection 5 et sortie de commande 53. Pour cela, un premier circuit générateur 6 est connecté au capteur de courant 2 pour générer un courant de test I_tst1 dans le capteur de courant 2. Le courant de test I_tst1 doit être représentatif d'un courant de défaut Idf. Cependant, dans le cas d'un test d'un appareil de calibre 300 mA, le premier circuit générateur 6 doit fournir un courant d'amplitude supérieure à 300 mA. Pour cela, le premier circuit générateur 6 doit comporter des composants dimensionnés pour dissiper plusieurs Watts ce qui pose un premier problème d'élévation de la température interne de l'appareil de protection 1 et un second problème d'encombrement lié au volume des composants du générateur, tout particulièrement quand ledit appareil est d'un volume réduit. Il est possible de réduire le courant de test I_tst1 en utilisant, par exemple, un capteur de courant 2 de type transformateur de courant, la réduction du courant de test I_tst1 nécessaire étant inversement proportionnelle au nombre de spires constituant l'enroulement de test du capteur. Cette solution, connue de l'art antérieur, nécessite généralement une construction du transformateur de courant et de son enroulement de test adaptée au calibre de l'appareil de protection ou à une étendue limitée de calibres. Cette solution génère donc autant de variantes industrielles que de calibres ce qui accroit le coût de fabrication.

[0026] L'objet de l'invention, représenté en figure 2 sous forme d'un organigramme, est un procédé de test comportant une première séquence de test 100 pour tester, dans un premier temps le capteur de courant 2, le circuit convertisseur 3 et le condensateur 4 en utilisant moins d'énergie que pour un test mettant en œuvre un courant de test supérieur au calibre de l'appareil. Au cours de ladite première séquence de test 1, la tension condensateur V_cap reste inférieure à la tension de seuil V_sd de manière à ne pas activer la sortie de commande 53. Quand la première séquence de test est positive, le procédé se poursuit par une seconde séquence de test 200 pour tester le condensateur 4, le circuit de détection 5 et pour activer la sortie de commande 53 quand la deuxième séquence de test est positive. Le fractionnement innovant des opérations de test en deux séquences de test, mettant en œuvre des signaux et des critères de test différents, permet de tester tous les circuits et les composants de manière fiable, sans générer de surconsommation d'énergie et donc sans générer d'échauffement significatif.

[0027] Les figure 3A et 3B représentent la première séquence de test 100 sous forme d'un organigramme détaillé. Ladite première séquence de test 100 commence par une étape 110 de première mesure de tension condensateur V_cap1 aux bornes du condensateur 4. Le procédé peut se poursuivre par une étape 120 d'initialisation d'une première temporisation Tempo_1 à une première durée prédéterminée T1. Préférentiellement, une étape 115 de comparaison de la première mesure de tension condensateur V_cap1 à une tension de contrôle V_ct prédéterminée est effectué après l'étape de mesure 110. Quand la première mesure de tension condensateur V_cap1 est supérieure à la tension de contrôle V_ct, alors un calcul de la première temporisation Tempo_1 est effectué au cours d'une étape 125. La première temporisation Tempo_1 est calculée de manière à ce que la tension aux bornes du condensateur 4, à la fin de la temporisation Tempo_1, atteigne une tension cible V_s1, inférieure à la tension de seuil V_sd. Cette particularité permet une vérification du bon fonctionnement du capteur de courant 2, du circuit convertisseur 3 et du condensateur 4 sans activer la sortie de commande 53. La valeur de la première tension cible V_s1 est inférieure à la tension de seuil V_sd. Préférentiellement, la valeur de ladite première tension cible V_s1 est comprise entre 0,1 et 0,9 fois la tension de seuil V_sd. Elle est fonction de la valeur du calibre de l'appareil et de l'amplitude du courant de test à générer.

[0028] La valeur de la première temporisation Tempo_1 est déterminée en fonction :
  • de la valeur de la première mesure de tension V_cap1,
  • de la valeur de la première tension cible V_s1,
  • de la valeur de la capacité C du condensateur 4, et
  • de la valeur de l'amplitude du courant de test I_tst1.


[0029] Préférentiellement la valeur de la première temporisation Tempo_1 est calculée selon l'équation suivante :



[0030] L'étape 120 d'initialisation de la première temporisation Tempo_1 ou l'étape 125 de calcul de ladite première temporisation Tempo_1 sont suivies d'une étape 130 d'initialisation à zéro d'un chronomètre t puis par une étape 135 d'incrémentation du chronomètre t et de la fourniture du courant de test I_tst1 par le premier circuit générateur 6. Ensuite, le temps t écoulé est comparé à la première temporisation Tempo_1 au cours d'une étape de comparaison 140. Tant que le temps t est inférieur à la première temporisation Tempo_1, le procédé reste dans les étapes de fourniture du courant de test I_tst1. Dès que le temps t écoulé est supérieur à la première temporisation Tempo_1, le procédé passe à une étape 145 au cours de laquelle la fourniture du courant de test I_tst1 est stoppée puis à une étape 150 de seconde mesure de tension V_cap2 aux bornes du condensateur 4. Ensuite, un calcul d'écart théorique Delta_V est effectué au cours d'une étape 160. L'écart théorique Delta_V correspond à l'accroissement théorique de la tension V_cap aux bornes du condensateur 4 due à la présence du courant de test I_tst1 pendant la durée de la première temporisation Tempo_1.

[0031] Préférentiellement, la valeur de l'écart théorique Delta_V est calculée selon l'équation suivante :



[0032] Une comparaison entre l'écart théorique Delta_V et la différence de potentiel entre la seconde mesure de tension V_cap2 et la première mesure de tension V_cap1 est effectuée au cours d'une étape de comparaison 170. Quand l'égalité n'est pas atteinte, en particulier quand la différence de potentiel entre la seconde mesure de tension V_cap2 et la première mesure de tension V_cap1 est inférieure à l'écart théorique Delta_V, alors le test est considéré comme négatif à une étape 180. En revanche, quand l'égalité est respectée, la première séquence de test 100 est jugée positive et le procédé se poursuit par la seconde séquence de test 200. Dans un mode de réalisation préféré, l'égalité est considérée comme respectée quand la différence de tension entre V_cap2 et V_cap1 est comprise entre l'écart théorique Delta_V -20% et Delta_V +20%.

[0033] La figure 3C représentent la seconde séquence de test 200 sous forme d'un organigramme détaillé. Ladite seconde séquence de test 200 commence par une étape 210 de calcul de la seconde temporisation Tempo_2. De manière analogue à la séquence 1, la seconde temporisation Tempo_2 peut être prédéfinie à une durée suffisante pour obtenir une activation de la sortie de commande 53. Préférentiellement, la seconde temporisation Tempo_2 est calculée de manière à vérifier la précision du seuil d'activation de la sortie de commande 53 par le circuit de détection 5. Pour cela, la seconde temporisation Tempo_2 est calculée de manière à ce que la tension aux bornes du condensateur 4 atteigne une seconde tension cible V_s2 sensiblement supérieure à la tension de seuil V_sd pour obtenir l'activation de la sortie de commande 53. On entend par « sensiblement supérieure » le fait que la valeur de ladite seconde tension cible V_s2 est comprise préférentiellement entre 1 et 1,5 fois la tension de seuil V_sd. Une telle limitation de plage permet de vérifier la précision de basculement du circuit de détection 5. Par exemple, dans un mode de réalisation particulier, la tension cible V_s2 est égale à 1,2 fois la tension de seuil V_sd. Le circuit de détection 5 active ainsi la sortie de commande, dans le pire cas, lorsque la tension condensateur V_cap aux bornes du condensateur 4 dépasse de 20% la tension de seuil V_sd. On vérifie ainsi que le seuil d'activation de la sortie de commande n'a pas dérivé de plus de 20% par rapport au seuil d'activation attendu.

[0034] La valeur de la seconde temporisation Tempo_2 est déterminée en fonction :
  • de la valeur de la seconde mesure de tension V_cap2,
  • de la valeur de la seconde tension cible V_s2,
  • de la valeur de la capacité C du condensateur 4, et
  • de la valeur de l'amplitude d'un courant de charge I_tst2 fournit par un second circuit générateur 7.


[0035] Préférentiellement la valeur de la seconde temporisation Tempo_2 est calculée selon l'équation suivante :



[0036] L'étape 210 de calcul de la seconde temporisation Tempo_2 est suivie d'une étape 220 d'initialisation à zéro du chronomètre t puis par une étape 230 de d'incrémentation du chronomètre t et de la fourniture du courant de charge I_tst2 par le second circuit générateur 7. Le courant de charge I_tst2 va charger le condensateur 4 afin de faire monter la tension V_cap aux bornes dudit condensateur 4 jusqu'à la valeur de la seconde tension cible V_s2. Ladite tension cible V_s2 est légèrement supérieure à la tension de seuil V_sd et, par conséquent, lorsque la tension V_cap aux bornes du condensateur 4 est égale à la tension de seuil V_sd, à l'étape 240, le circuit de détection 5 active la sortie de commande 53. Le procédé se termine par une étape 250 de signalisation de test positif.

[0037] Le temps t écoulé est comparé à la seconde temporisation Tempo_2 au cours d'une étape de comparaison 260. Tant que le temps t est inférieur à la seconde temporisation Tempo_2, le procédé reste dans l'étape 230 de fourniture du courant de test I_tst1 et d'incrémentation du chronomètre t. Dès que le temps t écoulé est supérieur à la seconde temporisation Tempo_2, le procédé passe à une étape 270 au cours de laquelle la fourniture du courant de test I_tst2 est stoppée puis à une étape 280 pour une signalisation d'un test négatif : en effet, au cours de la durée de la seconde temporisation Tempo_2, la tension V_cap aux bornes du condensateur 4 n'a pas été égale ou supérieure à la tension de seuil V_sd, et donc la sortie de commande 53 n'a pas été activée.

[0038] Le graphe représenté en figure 4 illustre des niveaux de tension aux bornes du condensateur 4 et des niveaux de seuils prédéfinis ou calculés au cours de l'exécution complète du procédé de test. A l'étape 110 de la première séquence, la tension aux bornes du condensateur 4 est égale à V_cap1. La tension V_cap1 étant supérieure à la tension de contrôle V_ct, le procédé calcule la première temporisation Tempo_1 au cours de l'étape 125 puis, à l'étape 135, commande la fourniture du courant de test I_tst1 par le premier circuit générateur 6 et l'incrémentation du chronomètre t. La tension aux bornes du condensateur 4 s'accroit et tend vers la première tension cible V_s1. Cependant, la fin de la première temporisation Tempo_1 fige la tension aux bornes du condensateur 4 à la valeur V_cap2. Le capteur de courant 2, le circuit convertisseur 3 et le condensateur 4 ayant fonctionné correctement, la différence de potentiel entre la seconde mesure de tension V_cap2 et la première mesure de tension V_cap1 est sensiblement égale à l'écart théorique Delta_V. Le procédé passe à la seconde séquence de test 200 au cours de laquelle le courant de charge I_tst2 est fourni par le second circuit générateur 7 pendant la seconde temporisation Tempo_2. La tension aux bornes du condensateur 4 s'accroit et tend vers la seconde tension cible V_s2. Cependant, quand la tension aux bornes du condensateur 4 passe au-dessus de la tension de seuil V_sd, le circuit de détection 5 active la sortie de commande 53, le test est positif et le procédé est arrêté.

[0039] L'invention a également pour objet un appareil de protection électrique 1 offrant préférentiellement une protection contre les défauts électriques de type défaut différentiel, par exemple un disjoncteur, un relais de protection ou un interrupteur. Un dispositif de test d'un tel appareil de protection 1 est représenté schématiquement en figure 5. Un tel appareil de protection 1 comporte :
  • un capteur de courant 2 fournissant un signal représentatif Is d'un courant électrique de défaut Idf circulant dans, au moins, un conducteur électrique 21,
  • un circuit convertisseur 3 connecté, en entrée au capteur de courant 2, et en sortie à un condensateur 4, ledit circuit convertisseur 3 étant agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut Is en une tension condensateur V_cap et pour charger ledit condensateur 4 à ladite tension V-cap,
  • un circuit de détection 5, connecté au condensateur 4, pour comparer la tension condensateur V_cap aux bornes du condensateur 4 à une première tension de seuil V_sd prédéterminée au moyen d'un comparateur 52 et activer une sortie de commande 53 quand la tension aux bornes du condensateur 4 est supérieure à la tension de seuil V_sd fournie par une référence de tension 51,
  • un premier circuit générateur 6 pour générer un courant de test I_tst1 dans le capteur de courant 2,
  • un circuit de mesure 8, connecté au condensateur 4, pour mesurer la tension condensateur V_cap aux bornes du condensateur 4 et fournir une mesure de ladite tension V_cap,
  • un second circuit générateur 7 pour générer un courant de charge I_tst2 pour charger le condensateur 4, et
  • un circuit de traitement 9 connecté au premier circuit générateur 6 pour commander la génération du courant de test I_tst1, ledit circuit de traitement étant connecté au second circuit générateur 7 pour commander la génération du courant de charge I_tst2 et connecté au circuit de mesure 8 pour recevoir la mesure de la tension condensateur V_cap aux bornes du condensateur 4. Optionnellement, une ligne de communication 91 est destinée à transmettre des informations d'état de l'appareil de protection 1 et/ou recevoir des commandes et un indicateur 92 permet d'afficher des informations sur l'état de l'appareil de protection 1.


[0040] Le circuit de traitement 9 comporte des circuits tels que des portes logiques, microprocesseur, microcontrôleur ou ASIC, pour exécuter le procédé de test décrit précédemment.

[0041] Le condensateur 4 a préférentiellement une capacité C comprise entre 0,5 et 10 microFarad.

[0042] Le capteur de courant 2 comporte préférentiellement un circuit magnétique 22 et un enroulement secondaire 23 pour fournir le signal Is représentatif du courant électrique de défaut Idf. Préférentiellement, le capteur de courant 2 est un capteur de courant différentiel destiné à détecter une différence d'amplitude du courant circulant dans, au moins, deux conducteurs électriques 21.

[0043] Le circuit convertisseur 3 comporte une résistance de charge 31, destinée à ajuster le calibre de l'appareil de protection 1. Un circuit de redressement 32 est agencé pour redresser le signal représentatif Is du courant électrique de défaut Idf délivré par le capteur de courant 2 en une tension continue V_cap et pour charger le condensateur 4 à ladite tension V_cap.

[0044] Le premier circuit générateur 6, représenté en figure 5, est constitué d'une résistance de limitation 62 et d'un thyristor 63. La gâchette du thyristor est connectée au circuit de traitement 9 pour commander la génération du courant de test I_tst1 dans le capteur de courant 2. Le courant de test I_tst1 est prélevé sur un des conducteurs de courant 21, par exemple le conducteur de phase Ph. Le courant de test est limité par la résistance de limitation 62 et circule dans un conducteur 61 passant par le capteur de courant 2. Par exemple, le courant de test I_tst1 est égal à 50 mA pour un calibre de 300 mA. En réduisant ainsi le courant de test du capteur d'un facteur 15, soit 750/50, l'énergie dissipée lors de la mise en œuvre du test est divisée par 225 en comparaison avec un test pour lequel le courant de test I_tst1 serait égal au courant de test égal à 750 mA. En conséquence, la taille des composants utilisés pour générer les signaux de test est réduite dans les mêmes proportions, ce qui représente un avantage significatif du procédé de test selon l'invention. Le mode de réalisation du premier circuit générateur 6 représenté en figure 5 est préférentiel, cependant d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés.

[0045] L'appareil de protection 1 est destiné à protéger une installation électrique contre des défauts électriques en effectuant une ouverture du circuit électrique surveillé. Pour cela, l'appareil de protection 1, représenté sous forme schématique en figure 6, comporte :
  • un interrupteur de courant 12, connecté en série avec au moins, un conducteur de courant 21, ledit interrupteur 12 étant agencé pour établir ou pour interrompre la circulation du courant électrique dans le, au moins, un conducteur de courant 21,
  • un actionneur 11, relié à la sortie de commande 53 du circuit de détection 5, ledit actionneur 11 actionnant l'ouverture de l'interrupteur de courant 12 pour interrompre la circulation du courant électrique quand la sortie de commande 53 est activée.


[0046] Dans un mode de réalisation préférentiel, l'actionneur 11 dispose d'un seuil de fonctionnement prédéterminé, il intègre la fonction du circuit de détection 5.

[0047] Des circuits d'alimentation 10 fournissent une alimentation Vcc adaptée au circuit de traitement 9, au circuit de mesure 8, au second circuit générateur 7 et au circuit de détection 5. L'alimentation et l'ensemble des circuits sont référencés par rapport à un potentiel de référence Vss. Les circuits d'alimentation 10 sont connectés préférentiellement aux conducteurs électrique 21 pour prélever l'énergie nécessaire au fonctionnement des différents circuits alimentés.

[0048] Le procédé de test faisant l'objet de l'invention permet un test exhaustif et précis des circuits et composants. Un tel procédé limite très fortement la consommation d'énergie nécessaire au test et donc limite l'échauffement des composants grâce au fractionnement des opérations de test en deux séquences de test, chaque opération de test mettant en œuvre un générateur spécifique délivrant le minimum d'énergie nécessaire au test. Un tel procédé permet également de vérifier que les circuits n'ont pas dérivé dans leur fonctionnement. Par exemple, si le premier circuit générateur 6 délivre un courant de test d'amplitude différente de I_tst1 ou si la valeur de la capacité C a dérivé, alors la différence de potentiel V_cap2 - V_cap1 sera différente de l'écart théorique Delta_V et le test sera négatif. Enfin, la valeur du calibre n'a pas d'impact fort sur le procédé de test ni sur le choix des composants et circuits mis en œuvre, un tel procédé peut donc être mis en œuvre dans une très large gamme de produits de protection.


Revendications

1. Procédé de test du fonctionnement d'un appareil de protection (1) d'un réseau électrique, ledit appareil comportant :

- un capteur de courant (2) fournissant un signal représentatif (Is) d'un courant électrique de défaut (Idf) circulant dans, au moins, un conducteur électrique (21),

- un circuit convertisseur (3) connecté, en entrée au capteur de courant (2) pour recevoir le signal représentatif (Is) du courant de défaut (Idf), et connecté en sortie à un condensateur (4), ledit circuit convertisseur (3) étant agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut (Is) en une tension condensateur (V_cap) et pour charger le condensateur (4) à ladite tension condensateur (V_cap),

- un circuit de détection (5), connecté au condensateur (4), pour comparer la tension condensateur (V_cap) aux bornes du condensateur (4) à une tension de seuil prédéterminée (V_sd) et activer une sortie de commande (53) quand la tension condensateur (V_cap) aux bornes du condensateur (4) est supérieure à la tension de seuil (V_sd),

- un premier circuit générateur (6) pour générer un courant de test (I_tst1) dans le capteur de courant (2),

- un second circuit générateur (7) pour générer un courant de charge (I_tst2) du condensateur (4),

le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte :

une première séquence de test (100) pour tester le capteur de courant (2), le circuit convertisseur (3) et le condensateur (4), au moyen du premier circuit générateur (6) et, quand la première séquence de test est positive,

une deuxième séquence de test (200) pour tester le circuit de détection (5) au moyen du second circuit générateur (7) et pour activer la sortie de commande (53) quand la deuxième séquence de test est positive.


 
2. Procédé de test selon la revendication 1 caractérisé en ce que la première séquence de test (100) comporte :

- une étape (110) d'une première mesure de tension (V_cap1) aux bornes du condensateur (4),

- une étape (135) de génération du courant de test (I_tst1) dans le capteur de courant (2) pendant une première temporisation (Tempo_1), et

- une étape (150) d'une seconde mesure de tension (V_cap2) aux bornes du condensateur (4).


 
3. Procédé de test selon la revendication 2 caractérisé en ce que la première temporisation (Tempo_1) est déterminée pour que la seconde mesure de tension (V_cap2) soit inférieure à la tension de seuil (V_sd).
 
4. Procédé de test selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que la première temporisation (Tempo_1) est déterminée en fonction :

- de la première mesure de tension (V_cap1) aux bornes du condensateur (4),

- d'une valeur d'une première tension cible (V_sl) prédéterminée,

- de la capacité (C) du condensateur (4), et

- de l'amplitude du courant de test (I_tst1).


 
5. Procédé de test selon la revendication précédente caractérisé en ce que la valeur de la première tension cible (V_sl) est inférieure à la tension de seuil (V_sd).
 
6. Procédé de test selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la première temporisation (Tempo_1) est calculée selon l'équation :

dans laquelle,

Tempo_1 est la première temporisation,

V_cap1 est la première mesure de tension aux bornes du condensateur (4),

V_s1 est la valeur de la première tension cible,

C est la capacité du condensateur (4), et

I_tst1 est l'amplitude du courant de test.


 
7. Procédé de test selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la première séquence de test (100) est positive quand la différence entre la seconde mesure de tension (V_cap2) et la première mesure de tension (V_cap1) est supérieure à un deuxième seuil (Delta_V) prédéterminé.
 
8. Procédé de test selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ce que la seconde séquence de test (200) comporte une étape (240) de génération du courant de charge (I_tst2) du condensateur (4) au moyen du second circuit générateur (7) pendant une seconde temporisation (Tempo_2) prédéterminée.
 
9. Procédé de test selon la revendication précédente caractérisé en ce que la seconde temporisation (Tempo_2) est déterminée en fonction :

- de la seconde mesure de tension (V_cap2),

- d'une seconde tension cible (V_s2) prédéterminée,

- de la valeur de la capacité (C) du condensateur (4), et

- de l'amplitude du courant de charge (I_tst2) du condensateur (4).


 
10. Procédé de test selon la revendication précédente caractérisé en ce que la seconde temporisation (Tempo_2) est calculée selon l'équation :

dans laquelle,

Tempo_2 est la seconde temporisation,

V_s2 est la seconde tension cible,

V_cap2 est la seconde mesure de tension,

C est la valeur de la capacité du condensateur (4), et

I_tst2 est l'amplitude du courant de charge du condensateur (4).


 
11. Procédé de test selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que la valeur de la seconde tension cible (V_s2) est comprise entre 1 fois et 1,2 fois la tension de seuil (V_sd).
 
12. Appareil de protection (1) d'un réseau électrique, ledit appareil comportant :

- un capteur de courant (2) fournissant un signal représentatif (Is) d'un courant électrique de défaut (Idf) circulant dans, au moins, un conducteur électrique (21),

- un circuit convertisseur (3) connecté, en entrée au capteur de courant (2), et en sortie à un condensateur (4), ledit circuit convertisseur (3) étant agencé pour convertir le signal représentatif du courant de défaut (Is) en une tension condensateur (V_cap) et pour charger ledit condensateur (4) à ladite tension (V-cap),

- un circuit de détection (5), connecté au condensateur (4), pour comparer la tension condensateur (V_cap) aux bornes du condensateur (4) à une première tension de seuil (V_sd) prédéterminée et activer une sortie de commande (53) quand la tension aux bornes du condensateur (4) est supérieure à la tension de seuil (V_sd),

- un premier circuit générateur (6) pour générer un courant de test (I_tst1) dans le capteur de courant (2),

ledit appareil de protection (1) étant caractérisé en ce qu'il comporte :

- un circuit de mesure (8), connecté au condensateur (4), pour mesurer la tension condensateur (V_cap) aux bornes du condensateur (4),

- un second circuit générateur (7) pour générer un courant de charge (I_tst2) pour charger le condensateur (4), et

- un circuit de traitement (9) connecté au premier circuit générateur (6) pour commander la génération du courant de test (I_tst1), connecté au second circuit générateur (7) pour commander la génération du courant de charge (I_tst2) et connecté au circuit de mesure (8) pour recevoir la mesure de la tension condensateur (V_cap) aux bornes du condensateur (4), ledit circuit de traitement (9) comportant des circuits pour exécuter le procédé de test selon l'une des revendications 1 à 11.


 
13. Appareil de protection (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le circuit convertisseur (3) comporte une résistance de charge (31) et un circuit de redressement (32) du signal représentatif (Is) du courant de défaut (Idf).
 
14. Appareil de protection (1) selon l'une des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il comporte :

- un interrupteur de courant (12) pour établir ou pour interrompre la circulation d'un courant électrique dans, au moins, un conducteur de courant (21),

- un actionneur (11), relié à la sortie de commande (53) du circuit de détection (5), ledit actionneur (11) actionnant l'ouverture de l'interrupteur de courant (12) quand la sortie de commande (53) est activée.


 
15. Appareil de protection (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que le capteur de courant (2) est un capteur du courant différentiel circulant dans, au moins, deux conducteurs électriques (21).
 




Dessins



































RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION



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