FR2707811A1 - Electronic trip device for power disconnectors. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de déclenchement électronique pour sectionneurs de puissance, notamment un dispositif de déclenchement avec commutation du champ de mesure automatique pour les courants de conduction (I1; I2; I3) détectés. On utilise un transducteur, qui convertit le courant de sortie (Ia) des transformateurs d'intensité (21; 22; 23) en une tension de mesure (Um), une résistance à puissance apparente (51) avec au moins deux résistances partielles (511; 512). A l'aide d'un comparateur à tension (53) balayant la tension de mesure (Um) et d'un élément de commande (54) en aval on obtient, que dans chaque champ de mesure le courant de sortie (Ia) traverse une autre combinaison des résistances partielles (511; 512) et qu'une valeur correspondante du facteur d'échelle soit utilisée pour l'évaluation de la conversion A/N.The invention relates to an electronic tripping device for power disconnectors, in particular a tripping device with automatic measurement field switching for the detected conduction currents (I1; I2; I3). A transducer is used, which converts the output current (Ia) of the current transformers (21; 22; 23) into a measurement voltage (Um), an apparent power resistor (51) with at least two partial resistors ( 511; 512). Using a voltage comparator (53) sweeping the measurement voltage (Um) and a downstream control element (54) it is possible to obtain that in each measurement field the output current (Ia) passes through another combination of the partial resistors (511; 512) and a corresponding value of the scale factor is used for the evaluation of the A / D conversion.
Description
II
DISPOSITIF DE DECLENCHEMENT ELECTRONIQUE ELECTRONIC TRIGGERING DEVICE
POUR SECTIONNEURS DE PUISSANCEFOR POWER DISCONNECTORS
L'invention concerne un dispositif de déclenchement électronique pour sectionneur de puissance - ou disjoncteur - comprenant: - au moins un transformateur d'intensité (21; 22; 23) raccordé à une ligne (L1, L2, L3) d'un circuit à courant alternatif, la ligne (L1; L2; L3) étant reliée à un pôle (11; 12; 13) correspondant du sectionneur de puissance, - un mécanisme de déclenchement électro-mécanique (2) pour l'ouverture des pôles (11; 12; 13) du sectionneur de puissance en cas de passage du courant de conduction (Il; I2; I3) en deçà ou au delà de valeurs de réglage (El; E2; Ek) spécifiées, - un transformateur de signal raccordé à au moins l'un des transformateurs d'intensité (21; 22; 23) pour la conversion du courant de sortie Ia du transformateur d'intensité (21; 22; 23) en une tension de mesure (Um) correspondante, - des moyens en aval pour l'échantillonnage et le maintien de la tension de mesure (Unm) pour un nombre préalablement défini d' échantillonnages, - des moyens en aval pour la conversion A/N de la tension de mesure échantillonnée, avec une entrée supplémentaire The invention relates to an electronic trip device for a power disconnector - or circuit breaker - comprising: - at least one current transformer (21; 22; 23) connected to a line (L1, L2, L3) of a circuit alternating current, the line (L1; L2; L3) being connected to a pole (11; 12; 13) corresponding to the power disconnector, - an electro-mechanical tripping mechanism (2) for opening the poles (11; 12; 13) of the power disconnector in the event of the conduction current (Il; I2; I3) passing below or beyond specified setting values (El; E2; Ek), - a signal transformer connected to at least one of the current transformers (21; 22; 23) for converting the output current Ia of the current transformer (21; 22; 23) into a corresponding measurement voltage (Um), - downstream means for sampling and maintaining the measurement voltage (Unm) for a previously defined number of samplings, - downstream means for A / D conversion of the sampled measurement voltage, with an additional input
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(522) pour la modification du facteur d'échelle par rapport à des unités de courant par bit, - un microcalculateur en aval pour la détermination de la valeur effective du courant de conduction (Il; I2; I3) en tenant compte du facteur d'échelle, ainsi qu'un circuit de sortie (1) pour l'actionnement du mécanisme de déclenchement. L'invention concerne notamment un dispositif de (522) for the modification of the scale factor with respect to current units per bit, - a downstream microcomputer for determining the effective value of the conduction current (II; I2; I3) taking account of the factor d ladder, as well as an output circuit (1) for actuation of the trigger mechanism. The invention relates in particular to a device for
déclenchement à commutation du champ de mesure automatique. automatic measurement field switching trip.
Le brevet EP 179 017 A2 fait connaître un tel dispositif avec au moins un transformateur ou de courant raccordé à une ligne d'un circuit à courant alternatif, la ligne étant reliée à un pôle correspondant du sectionneur de puissance, ainsi qu'à un mécanisme de déclenchement électro-mécanique pour l'ouverture des pôles du sectionneur de puissance en cas de passage au dessus et au dessous des valeurs de réglage spécifiées du courant de conduction, et avec un transformateur de signal raccordé au transformateur d'intensité pour transformer le courant de sortie du transformateur d'intensité en une tension de mesure correspondante. De plus, un circuit d'échantillonnage et de maintien pour l'échantillonnage et le maintien répetitifs de la tension de mesure pour un nombre déterminé d'échantillonnages est prévu, auquel sont raccordés en aval des moyens de conversion analogique/numérique (conversion A/N), un microcalculateur pour le calcul de la valeur efficace du courant de conduction et un circuit de sortie pour l'actionnement du mécanisme de déclenchement sur la base d'une valeur préalablement déterminée du courant de conduction. Le problème de tels dispositifs de déclenchement consiste dans le fait que, compte-tenu de la précision de mesure nécessaire à l'intérieur du champ de mesure du courant de conduction s'étendant depuis le plus petit courant nominal réglable jusqu'à la plus grande surintensité réglable, ils nécessitent normalement des convertisseurs A/N de grande qualité avec une haute résolution ou longueur de mot (en général 10 ou 12 Patent EP 179 017 A2 discloses such a device with at least one transformer or current connected to a line of an alternating current circuit, the line being connected to a corresponding pole of the power disconnector, as well as to a mechanism. electro-mechanical trip device for opening the poles of the power disconnector when passing above and below the specified setting values of the conduction current, and with a signal transformer connected to the current transformer to transform the current output from the current transformer to a corresponding measurement voltage. In addition, a sampling and holding circuit for repetitive sampling and maintaining of the measurement voltage for a determined number of samples is provided, to which are connected downstream of the analog / digital conversion means (conversion A / N), a microcomputer for calculating the effective value of the conduction current and an output circuit for actuating the triggering mechanism on the basis of a previously determined value of the conduction current. The problem with such tripping devices consists in the fact that, taking into account the measurement accuracy required within the measurement field of the conduction current extending from the smallest nominal current adjustable up to the largest adjustable overcurrent, they normally require high quality A / D converters with high resolution or word length (usually 10 or 12
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déclenchement bits), ces hautes résolution et longueur de mot conduisant, avec des courants de conduction croissants, à des précisions de mesure très élevées mais non utilisables, et la charge de calcul dans le microcalculateur augmente. Pour éviter cet inconvénient, le dispositif de déclenchement connu comprend un dispositif de commutation raccordé au microcalculateur pour le changement automatique du facteur d'échelle de la conversion A/N avec une résolution de 8 bits, afin de diviser un champ de mesure donné du courant de conduction par rapport à des unités de courant par bit du microcalculateur en un premier champ, inférieur, et un second champ, supérieur. Ce circuit génère notamment une tension de référence pouvant être commutée entre au moins deux valeurs et consistant pour l'essentiel en deux amplificateurs opérationnels couplés côté sortie, dont l'un est alimenté côté entrée, par l'intermédiaire d'un réseau diviseur de tension, par un signal de tension variable fourni par le microcalculateur, et l'autre par une tension fixe, par l'intermédiaire d'un autre réseau diviseur de tension, de telle sorte que, la tension sur le point de liaison côté sortie des amplificateurs opérationnels change en fonction du signal de tension variable et agisse en tant que tension de référence modifiant l'échelle après avoir été conduit bit trigger), these high resolution and word length leading, with increasing conduction currents, to very high measurement accuracy but not usable, and the computational load in the microcomputer increases. To avoid this drawback, the known triggering device comprises a switching device connected to the microcomputer for the automatic change of the scale factor of the A / D conversion with a resolution of 8 bits, in order to divide a given measurement field of the current. conduction with respect to current units per bit of the microcomputer in a first field, lower, and a second field, upper. This circuit generates in particular a reference voltage which can be switched between at least two values and consisting essentially of two operational amplifiers coupled on the output side, one of which is supplied on the input side, via a voltage divider network. , by a variable voltage signal supplied by the microcomputer, and the other by a fixed voltage, via another voltage divider network, so that the voltage at the connection point on the output side of the amplifiers operational changes according to the variable voltage signal and acts as a reference voltage modifying the scale after being driven
jusqu'aux moyens destinés à la conversion A/N. up to the means intended for A / D conversion.
L'inconvénient de cet état de l'art est le suivant: A chaque conversion A/N le microcalculateur doit reconnaître si le facteur d'échelle existant correspond ou non au champ de mesure correspondant au courant de conduction actuellement échantillonné. Dans le second cas, il faut, après commutation de la tension de référence, répéter la The disadvantage of this state of the art is as follows: At each A / D conversion the microcomputer must recognize whether the existing scale factor corresponds or not to the measurement field corresponding to the conduction current currently sampled. In the second case, after switching the reference voltage, repeat the
conversion A/N avec le facteur d'échelle correct, c'est-à- A / D conversion with the correct scale factor, i.e.
dire, pour une commutation de champ de mesure il faut respectivement une étape de plus, nécessitant du temps de traitement supplémentaire pour la conversion A/N et pour le traitement par le microcalculateur. Il faut également tenir compte du fait que la commutation de la tension de in other words, for a measurement field switching an additional step is required respectively, requiring additional processing time for the A / D conversion and for the processing by the microcomputer. It should also be taken into account that the switching of the
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référence, qui est la grandeur d'entrée la plus sensible pour la conversion A/N, peut provoquer des perturbations et ainsi des erreurs de mesure. Ceci nécessite également un dispositif relativement important pour la commutation de la tension de référence, comprenant deux amplificateurs opérationnels, quatre résistances de précision et deux diodes. La transformation du courant de sortie fourni par le transformateur d'intensité à l'intérieur du large champ de mesure en une tension de mesure correspondante suppose également l'utilisation de résistances de précision à haute capacité de charge. L'énergie à dissiper sur la résistance de précision du transducteur devient d'autant plus importante du fait, que pour le dispositif de déclenchement s'auto-alimentant, chacun des transformateurs d'intensité doit fournir, même pour un fonctionnement monophasé dans le champ du plus petit courant nominal réglable, suffisamment d'énergie électrique qu'il faut finalement, en cas de courants de conduction très élevés, dissiper en tant qu'énergie thermique par l'intermédiaire du transformateur de signal. Cette énergie thermique élevée nécessite à son tour l'utilisation de composants électroniques onéreux ou peu disponibles, ceux-ci devant être conçus pour des reference, which is the most sensitive input variable for A / D conversion, can cause disturbances and thus measurement errors. This also requires a relatively large device for switching the reference voltage, comprising two operational amplifiers, four precision resistors and two diodes. The transformation of the output current supplied by the current transformer inside the wide measurement field into a corresponding measurement voltage also requires the use of precision resistors with high load capacity. The energy to be dissipated on the precision resistance of the transducer becomes all the more important because, for the self-energizing triggering device, each of the current transformers must supply, even for single-phase operation in the field. of the smallest adjustable nominal current, sufficient electrical energy which, finally, in the case of very high conduction currents, must be dissipated as thermal energy via the signal transformer. This high thermal energy in turn requires the use of expensive or little available electronic components, which must be designed for
températures ambiantes élevées.high ambient temperatures.
Dans un dispositif de commutation connu de par le document DE 37 24 97 Ai on contrôle la grandeur d'une tension sur le curseur d'un potentiomètre à l'aide d'un comparateur à hystérésis puis on commande un commutateur en fonction de cette valeur. Si la tension prélevée se situe dans un premier champ de réglage, inférieur, elle est amenée vers un convertisseur A/N par l'intermédiaire d'un amplificateur et du commutateur se trouvant dans sa première position de commutation; si la tension prélevée se situe dans un second champ de réglage, supérieur, elle est amenée vers le convertisseur A/N directement par l'intermédiaire du commutateur se trouvant dans sa seconde position de commutation. Pour ce faire, on utilise la tension de sortie du comparateur en tant que tension de commande pour le commutateur et le convertisseur A/N. Les colts élevés et notamment pour l'utilisation pour la mesure du courant, la puissance dissipée élevée sont des inconvénients, étant donné que d'une part, pour l'application de courant permanente sur les deux champs de réglage, il faudrait une résistance de précision conçue pour des puissances dissipées importantes, et d'autre part le dispositif de commutation serait trop onéreux de par le nombre de composants nécessaires pour la réalisation de la In a switching device known from the document DE 37 24 97 Ai, the magnitude of a voltage is checked on the cursor of a potentiometer using a hysteresis comparator, then a switch is controlled as a function of this value. . If the sampled voltage is located in a first, lower adjustment field, it is brought to an A / D converter via an amplifier and the switch located in its first switching position; if the sampled voltage is in a second, upper adjustment field, it is brought to the A / D converter directly via the switch located in its second switching position. To do this, the comparator output voltage is used as the control voltage for the switch and the A / D converter. The high colts and in particular for the use for the measurement of the current, the high dissipated power are disadvantages, since on the one hand, for the application of permanent current on the two fields of adjustment, a resistance of precision designed for large dissipated powers, and on the other hand the switching device would be too expensive due to the number of components necessary for carrying out the
commutation de champ.field switching.
Un objectif de l'invention est donc d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus par une commutation de champ de mesure améliorée en utilisant des moyens standard An object of the invention is therefore to avoid the drawbacks mentioned above by an improved measurement field switching using standard means.
pour la conversion A/N.for A / D conversion.
A partir d'un dispositif de déclenchement électronique du type mentionné plus haut, l'objectif est atteint selon l'invention grace à un dispositif caractérisé en ce que: - le transformateur de signal est une résistance de charge (51) comprenant au moins deux résistances partielles (511, From an electronic triggering device of the type mentioned above, the objective is achieved according to the invention thanks to a device characterized in that: - the signal transformer is a load resistor (51) comprising at least two partial resistances (511,
512),512),
- l'une des résistances partielles (511) est relié aux entrées d'un comparateur de tension (53) à hytérésis, dont le signal de sortie subit un changement brusque en cas de passage de ses tensions d'entrée au delà ou en deçà de valeurs limites ou de seuil, - la sortie (533) du comparateur de tension (53) est relié à l'entrée supplémentaire (522) des moyens de conversion A/N et au microcalculateur, et - la sortie (533) du comparateur de tension (53) est également reliée à l'entrée (541) d'un élément de commande (54) provoquant la non application ou l'application du courant de sortie (Ia) du transformateur d'intensité (21; 22; 23) à des résistances partielles (511; 512) correspondantes après un changement brusque du signal de sortie du comparateur de tensions (53) pour provoquer une augmentation ou une diminution de l'échelle, l'une (511) des résistances partielles (511; 512) étant sous charge en permanence. En réalisant le transformateur de signal sous forme de résistance de charge comprenant plusieurs résistances partielles et leurs liaisons respectives avec un comparateur de tension et un élément de commande, on obtient avec des moyens simples, tout en maintenant les avantages de l'art antérieur que, d'une part, du fait que le comparateur de tensions est situé en amont, chaque conversion A/N est réalisée dès le début dans le champ de mesure correspondant au courant de conduction échantillonné, et que, d'autre part, une partie élevée ou faible de la résistance de charge est chargée par le courant de sortie du transformateur d'intensité, suivant que le courant de sortie est affecté au champ de mesure inférieur ou supérieur. Dans tous les cas, l'écoulement de courant n'est pas interrompu. Du fait que la résistance de charge participe avec des valeurs de résistance différentes dans les différents champs de mesure, l'énergie thermique à dissiper est maintenue relativement faible, ce qui supprime - one of the partial resistors (511) is connected to the inputs of a hyteresis voltage comparator (53), the output signal of which changes suddenly when its input voltages pass above or below limit or threshold values, - the output (533) of the voltage comparator (53) is connected to the additional input (522) of the A / D conversion means and to the microcomputer, and - the output (533) of the comparator voltage (53) is also connected to the input (541) of a control element (54) causing non-application or application of the output current (Ia) of the current transformer (21; 22; 23 ) to corresponding partial resistors (511; 512) after an abrupt change in the output signal of the voltage comparator (53) to cause an increase or a decrease in the scale, one (511) of the partial resistors (511; 512) being under permanent load. By realizing the signal transformer in the form of a load resistance comprising several partial resistances and their respective connections with a voltage comparator and a control element, this is obtained with simple means, while maintaining the advantages of the prior art, on the one hand, because the voltage comparator is located upstream, each A / D conversion is carried out from the start in the measurement field corresponding to the sampled conduction current, and that, on the other hand, a high portion or low of the load resistance is charged by the output current of the current transformer, depending on whether the output current is assigned to the lower or higher measurement field. In any case, the current flow is not interrupted. Because the load resistance participates with different resistance values in the different measurement fields, the thermal energy to be dissipated is kept relatively low, which eliminates
les inconvénients associés à l'énergie thermique. the disadvantages associated with thermal energy.
L'hystérésis du comparateur de tensions empêche l'aller - The hysteresis of the voltage comparator prevents the going -
retour généralement gênant entre deux champs de mesure voisins, quand la grandeur du courant de conduction se situe sur la frontière des champs commune, et rend inutile l'utilisation de composants de précision pour le comparateur de tensions et pour l'élément de commande. La commutation perturbatrice d'une tension de référence pour la conversion A/N est également supprimée. L'ensemble du champ de mesure pour le courant de conduction est à diviser de façon appropriée et selon les nécessités en au moins generally troublesome feedback between two neighboring measurement fields, when the magnitude of the conduction current lies on the common field border, and makes the use of precision components unnecessary for the voltage comparator and for the control element. Interference switching of a reference voltage for A / D conversion is also suppressed. The entire measurement field for the conduction current must be divided appropriately and as necessary into at least
deux champs de mesure partiels.two partial measurement fields.
D'autres développements avantageux de l'invention sont Other advantageous developments of the invention are
expliqués dans les revendications. La liaison cyclique de explained in the claims. The cyclic link of
plusieurs transformateurs d'intensité appartenant à un sectionneur de puissance avec une résistance de charge commune et par conséquent avec des moyens en aval communs, several current transformers belonging to a power disconnector with a common load resistance and therefore with common downstream means,
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réduit les dépenses pour ces composants à haute précision ou à haute intégration à un minimum. L'utilisation d'un microcontroleur approprié, disponible déjà dans le commerce, apporte une simplification ingénieuse. Une sortie de commande INHIBIT supplémentaire sur le comparateur de tensions évite des mesures erronées pendant la commutation de champ de mesure. La division de la résistance charge en deux résistances partielles apporte une solution nécessitant des moyens particulièrement simples et peu nombreux concernant la résistance de charge elle-même ainsi qu'au niveau du comparateur de tensions, de l'élément de commande et des moyens pour la conversion A/N. La valeur effective ou efficace du courant de conduction, décisive pour le comportement de déclenchement du dispositif de déclenchement, peut être déterminée par le microcalculateur, soit en calculant la valeur quadratique reduces expenses for these high precision or high integration components to a minimum. The use of a suitable microcontroller, already available on the market, brings an ingenious simplification. An additional INHIBIT control output on the voltage comparator prevents erroneous measurements during measurement field switching. The division of the load resistance into two partial resistors provides a solution requiring particularly simple and few means concerning the load resistance itself as well as at the level of the voltage comparator, the control element and the means for the A / D conversion. The effective or efficient value of the conduction current, which is decisive for the tripping behavior of the tripping device, can be determined by the microcomputer, either by calculating the quadratic value
moyenne soit en se servant d'un table appropriée mémorisée. average either by using an appropriate memorized table.
L'invention est expliquée de façon plus détaillée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation qui fait apparaître d'autres détails et avantages sur les dessins annexes: la fig. 1 est un schéma de principe d'un dispositif de déclenchement électronique selon l'invention; la fig. 2 est une représentation détaillée selon fig. 1; la fig. 3 est un diagramme de grandeurs caractéristiques en fonction du courant de sortie du The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment which reveals other details and advantages in the accompanying drawings: FIG. 1 is a block diagram of an electronic trip device according to the invention; fig. 2 is a detailed representation according to fig. 1; fig. 3 is a diagram of characteristic quantities as a function of the output current of the
transformateur d'intensité.intensity transformer.
Sur la fig. 1 est représentée sous forme de schéma une ligne à courant alternatif triphasée à protéger avec des pôles 11, 12, 13 d'un sectionneur de puissance situés sur les différentes lignes Ll, L2, L3. Un autre composant essentiel du sectionneur de puissance est un dispositif de déclenchement électronique 10. Côté sortie le dispositif de déclenchement 10 comporte un interrupteur à thyristor 1, qui sous certaines conditions, notamment en cas de dépassement d'une valeur de réglage déterminée, par au moins l'un des courants de conduction Il, I2, I3 sur la In fig. 1 is shown in diagram form a three-phase alternating current line to be protected with poles 11, 12, 13 of a power disconnector located on the different lines L1, L2, L3. Another essential component of the power disconnector is an electronic trip device 10. On the output side, the trip device 10 includes a thyristor switch 1, which under certain conditions, in particular in the event of a set value being exceeded, by at minus one of the conduction currents Il, I2, I3 on the
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ligne concernée L1, L2 ou L3, alimente en énergie un mécanisme de déclenchement électro-mécanique 2 par l'intermédiaire d'une ligne de mesure et d'alimentation 3, ce qui provoque l'ouverture des pôles 11 à 13. Sur l'exemple, le mécanisme de déclenchement 2 est réalisé sous la forme d'un électro-aimant de déclenchement. Sur chacune des lignes L1, L2, L3 est monté un transformateur line concerned L1, L2 or L3, supplies energy to an electro-mechanical tripping mechanism 2 via a measurement and supply line 3, which causes the poles 11 to 13 to open. example, the triggering mechanism 2 is produced in the form of a triggering electromagnet. On each of the lines L1, L2, L3 is mounted a transformer
d'intensité 21, 22, 23 en série avec les pôles 11, 12, 13. intensity 21, 22, 23 in series with the poles 11, 12, 13.
Les courants de conduction transformés traversant les bobinages secondaires des transformateurs d'intensité 21, 22, 23 sont amenés vers un dispositif de commutation 4 dans lequel ces courants subissent un redressement double alternance, puis transmis en cycles successifs à la ligne de mesure et d'alimentation 3 sous forme de courant de sortie Ia en fonction de signaux de commande S1, S2, S3 côté entrée successifs. Un tel dispositif de commutation est décrit en détail dans le document DE 40 16 075 C2. En marche normale du sectionneur de puissance le thyristor 1 est ouvert et la totalité du courant de sortie Ia arrive dans une unité de traitement 5. En quittant l'unité de traitement 5, le courant de sortie Ia alimente une unité d'alimentation électrique 6 servant à alimenter en énergie le dispositif de déclenchement électronique 10. Des valeurs de réglage El, E2 à Ek sont entrées dans l'unité de traitement par des éléments de réglage 7. Les éléments de réglage 7 sont des moyens appropriés pour préciser les valeurs de réglage El, E2 à Ek, par exemple des interrupteurs ou des potentiomètres. Dans l'unité de traitement 5 les valeurs du courant de sortie Ia sont traitées par ordre chronologique. Il en résulte des grandeurs exploitables des courants de conduction Il, I2, I3, notamment leurs valeurs efficaces. Si au moins l'une des grandeurs exploitables des courants de conduction I2, I2, I3 dépasse l'une des valeurs de réglage El, E2 à Ek correspondantes, un signal de déclenchement est émis sur l'entrée de commande de l'interrupteur à thyristor 1, en fonction de l'importance de cette valeur de réglage, avec ou sans temporisation plus ou moins longue, par l'intermédiaire de la ligne de déclenchement 8, ce qui provoque l'ouverture des pôles 11, 12, 13-et par conséquent le déclenchement du verrou de maintien (non représenté) du sectionneur de puissance. Sur la fig. 2 est représentée en détail l'unité de traitement 5. Le courant de sortie Ia est converti dans une résistance de charge 51 en une tension de mesure Unm appropriée. La tension de mesure Unm arrive sur une entrée de signal 521 d'un microcontroleur 52 du commerce. Le microcontroleur 52 comprend disposés en aval de moyens d'échantillonnage et de maintien de la tension de mesure Unm, des moyens pour la conversion A/N de la tension de mesure échantillonnée et maintenue ainsi qu'un The transformed conduction currents passing through the secondary windings of the intensity transformers 21, 22, 23 are brought to a switching device 4 in which these currents undergo full-wave rectification, then transmitted in successive cycles to the measurement and measurement line. power supply 3 in the form of output current Ia as a function of successive control signals S1, S2, S3 on the input side. Such a switching device is described in detail in document DE 40 16 075 C2. In normal operation of the power disconnector the thyristor 1 is open and all of the output current Ia arrives in a processing unit 5. By leaving the processing unit 5, the output current Ia feeds an electrical supply unit 6 used to supply power to the electronic trip device 10. Adjustment values El, E2 to Ek are entered into the processing unit by adjustment elements 7. The adjustment elements 7 are suitable means for specifying the values of setting El, E2 to Ek, for example switches or potentiometers. In the processing unit 5 the values of the output current Ia are processed in chronological order. This results in usable quantities of the conduction currents Il, I2, I3, in particular their effective values. If at least one of the usable quantities of the conduction currents I2, I2, I3 exceeds one of the corresponding setting values El, E2 to Ek, a trigger signal is sent on the control input of the switch to thyristor 1, depending on the importance of this setting value, with or without a more or less long delay, via the trigger line 8, which causes the opening of the poles 11, 12, 13 -and consequently the triggering of the holding lock (not shown) of the power disconnector. In fig. 2 shows in detail the processing unit 5. The output current Ia is converted in a load resistor 51 into an appropriate measurement voltage Unm. The measurement voltage Unm arrives at a signal input 521 of a commercial microcontroller 52. The microcontroller 52 comprises, arranged downstream of means for sampling and maintaining the measurement voltage Unm, means for A / D conversion of the measurement voltage sampled and maintained as well as a
microcalculateur. Outre différentes tâches de commande (p. microcomputer. In addition to various control tasks (p.
ex. l'émission cyclique des signaux de commande Si, S2, S3), le microcalculateur assure la constitution de grandeurs exploitables (notamment de valeurs efficaces) des courants de conduction Il, I2, I3 à partir de la tension de mesure numérisée. Dans le microcalculateur du microcontroleur sont également comparées les grandeurs exploitables avec les valeurs de réglage spécifiées El à Ek, afin d'émettre le cas échéant un signal de ex. cyclic transmission of the control signals Si, S2, S3), the microcomputer ensures the constitution of usable quantities (in particular of effective values) of the conduction currents Il, I2, I3 from the digitized measurement voltage. In the microcomputer of the microcontroller, the exploitable quantities are also compared with the specified adjustment values El to Ek, in order to emit a signal if necessary.
déclenchement sur la ligne de déclenchement 8. trigger on the trigger line 8.
La résistance de charge 51 est divisée en deux résistances partielles 511 et 512, dont la base 515 est reliée à la masse commune de l'unité de traitement 5. Parallèlement à la première résistance partielle 511 sont disposées les deux entrées 531 et 532 d'un comparateur de tensions à hystérésis 53, l'entrée non inversense 531 étant reliée au point haut 513 et l'entrée inversense 532 au point commun The load resistor 51 is divided into two partial resistors 511 and 512, the base 515 of which is connected to the common ground of the processing unit 5. Parallel to the first partial resistance 511 are arranged the two inputs 531 and 532 of a hysteresis voltage comparator 53, the non-inverting input 531 being connected to the high point 513 and the inversense input 532 to the common point
ou de liaison 514 des résistances partielles 511 et 512. or of connection 514 of the partial resistors 511 and 512.
Parallèlement à la seconde résistance partielle 512 est disposée la sortie d'un élément de commande 54, plus précisément l'intervalle drain-source d'un transistor à effet de champ. En parallèle avec, à la sortie 533 du comparateur à tension 53 est disposé un diviseur de tension Parallel to the second partial resistance 512 is arranged the output of a control element 54, more precisely the drain-source interval of a field effect transistor. In parallel with, at the output 533 of the voltage comparator 53 is disposed a voltage divider
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55. Le diviseur de tension 55 comprend deux résistances ordinaires 551 et 552 et est relié, par sa prise intermédiaire 553, à l'électrode de commande 541 de l'élément de commande 54, c'est-à-dire, à la porte du transistor à effet de champ. Si la tension de mesure Um n'a pas encore dépassée la valeur limite supérieure du comparateur de tensions 53, sa sortie 533 se trouve au 55. The voltage divider 55 comprises two ordinary resistors 551 and 552 and is connected, by its intermediate socket 553, to the control electrode 541 of the control element 54, that is to say, to the door of the field effect transistor. If the measurement voltage Um has not yet exceeded the upper limit value of the voltage comparator 53, its output 533 is at
niveau BAS. Ainsi l'élément de commande 54 reste non- low level. Thus the control element 54 remains non
conducteur et la seconde résistance partielle 512 est pleinement efficace. Il en résulte un certain facteur lors de la conversion des signaux de courant de sortie Ia en tension de mesure Um. Si la tension de mesure Um dépasse la valeur limite supérieure du comparateur de tensions 53, sa sortie 533 se trouve au niveau HAUT, ce qui rend l'élément de commande 54 conducteur et la seconde résistance partielle 512 est court-circuitée. Dans le champ de mesure supérieur, la conversion des signaux est réalisée aussi bien avec un facteur plus faible qu'avec une consommation d'énergie plus faible au niveau de la résistance de 51. La proportion des facteurs de conversion dans les champs de mesure supérieur et inférieur résulte du rapport entre la première résistance partielle 511 et la somme des deux résistances partielles 511 et 512. La sortie 533 ne revient au niveau BAS que si la tension de mesure Um reste inférieure à la valeur limite inférieure du comparateur de tensions 53, ce qui rend à nouveau l'élément de commande 54 non conducteur, la conversion des signaux se poursuivant avec le facteur le plus élevé. Dans le même rapport le signal de mesure Um est disponible à l'entrée de signal 521 à l'intérieur d'un champ de mesure inférieur avec une résolution suffisamment importante en unités de tension par unité de courant des courants de conduction LI, L2, L3 et, corrélativement à l'intérieur d'un champ de mesure supérieur avec une résolution plus faible mais encore suffisante pour le conductor and the second partial resistance 512 is fully effective. This results in a certain factor when converting the output current signals Ia into the measurement voltage Um. If the measurement voltage Um exceeds the upper limit value of the voltage comparator 53, its output 533 is at the HIGH level, which makes the control element 54 conductive and the second partial resistance 512 is short-circuited. In the upper measurement field, the conversion of the signals is carried out with a lower factor as well as with a lower energy consumption at the resistance of 51. The proportion of conversion factors in the higher measurement fields and lower results from the ratio between the first partial resistance 511 and the sum of the two partial resistors 511 and 512. The output 533 returns to the LOW level only if the measurement voltage Um remains below the lower limit value of the voltage comparator 53, which again makes the control element 54 non-conductive, the conversion of the signals continuing with the highest factor. In the same ratio, the measurement signal Um is available at the signal input 521 within a lower measurement field with a sufficiently large resolution in voltage units per current unit of the conduction currents LI, L2, L3 and, correlatively within a higher measurement field with a lower resolution but still sufficient for the
traitement ultérieur.further processing.
il 2707811 Dans chaque champ de mesure, la condition nécessaire au maintien du fonctionnement du dispositif de déclenchement électronique 10 est remplie, à savoir l'écoulement des courants secondaires des transformateurs d'intensité 21, 22, 23 et l'écoulement du courant de sortie Ia ne sont pas interrompues. Les champs de mesure sont limités par les valeurs limites du comparateur de tensions 53 et se recouvrent dans la zone entre les valeurs limites, ce qui assure un passage suffisamment exempt de perturbations il 2707811 In each measurement field, the condition necessary to maintain the operation of the electronic trip device 10 is fulfilled, namely the flow of the secondary currents of the current transformers 21, 22, 23 and the flow of the output current Ia are not interrupted. The measurement fields are limited by the limit values of the voltage comparator 53 and overlap in the area between the limit values, which ensures a passage that is sufficiently free of disturbances.
entre les champs de mesure, grâce à cette hystérésis. between the measurement fields, thanks to this hysteresis.
Grâce à cette conversion de signaux, pour des courants de sortie Ia faibles avec un facteur élevé et pour des courants de sortie Ia forts avec un facteur faible, la conversion A/N qui suit ne nécessite qu'une résolution par des moyens simples, à savoir une résolution de généralement 8 bits. Pour toutefois pouvoir prendre en compte l'ensemble du champ de mesure, le résultat de la conversion A/N est soumis à un facteur d'échelle. Ce facteur d'échelle prend deux valeurs et est fonction du champ de mesure actuel. Les valeurs du facteur d'échelle sont en proportion inverse des facteurs de conversion des signaux dans les deux champs de mesure. Le facteur d'échelle est généré dans le microcontroleur 52, qui possède à cet effet une entrée 522 supplémentaire reliée à la sortie 533 du comparateur de tensions 53. Un niveau BAS à la sortie 533 entraîne dans le microcontroleur 52 la valeur inférieure et un niveau HAUT Thanks to this signal conversion, for low output currents Ia with a high factor and for strong output currents Ia with a low factor, the following A / D conversion requires only resolution by simple means, at know a resolution of generally 8 bits. In order to be able to take into account the entire measurement field, the result of the A / D conversion is subject to a scale factor. This scale factor takes two values and is a function of the current measurement field. The scale factor values are in inverse proportion to the signal conversion factors in the two measurement fields. The scale factor is generated in the microcontroller 52, which has for this purpose an additional input 522 connected to the output 533 of the voltage comparator 53. A LOW level at the output 533 causes in the microcontroller 52 the lower value and a level HIGH
la valeur supérieure du facteur d'échelle. the higher value of the scale factor.
Sur la fig. 3 sont représentées qualitativement l'évolution de la tension de mesure Um (fig. 3a) et de la résolution de la conversion A/N par unité de courant (fig. 3b) en fonction du courant de sortie Ia. Pour cette représentation on a supposé que le courant de sortie Ia passe du champ de mesure inférieur au champ de mesure supérieur et inversement. L'allure de la représentation de la résolution correspond à 1' inverse de celle de la précision depuis la saisie des courants de conduction Il, I2, I3 jusqu'à la In fig. 3 are shown qualitatively the evolution of the measurement voltage Um (fig. 3a) and of the resolution of the A / D conversion per unit of current (fig. 3b) as a function of the output current Ia. For this representation, it has been assumed that the output current Ia passes from the lower measurement field to the upper measurement field and vice versa. The pace of the representation of the resolution corresponds to the inverse of that of the precision since the capture of the conduction currents Il, I2, I3 until the
formation des valeurs numérisées.formation of digitized values.
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Le microcontroleur 52 est commandé par une sortie de The microcontroller 52 is controlled by an output of
commande INHIBIT 534 du comparateur de tension 53 (fig. 2) jusqu'à ce que le processus de commutation d'un champ de mesure à l'autre ainsi que les transitoires soient5 terminés. INHIBIT 534 command of the voltage comparator 53 (fig. 2) until the process of switching from one measurement field to the other as well as the transients are completed.
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