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Patent Searching and Data


Title:
SINGLE-PHASE ELECTRIC METER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/219811
Kind Code:
A1
Abstract:
A single-phase electric meter (10) comprising a phase conductor (21) intended to be connected to a phase (5) of an electric line located upstream of the single-phase electric meter and to a phase (16) of an electric installation (1) located downstream of the single-phase electric meter, the single-phase electric meter (10) further comprising a breaking unit (20) mounted on the phase conductor (21), an upstream voltage sensor (25) arranged to periodically measure an upstream voltage (Va) upstream of the breaking unit (20), and processing means (29) arranged to acquire upstream voltage measurements and to open the breaking unit (20) when the upstream voltage (Va) drops below a first predetermined threshold voltage.

Inventors:
TEBOULLE, Henri (route de l'Empereur, RUEIL MALMAISON, 92500, FR)
Application Number:
EP2018/063789
Publication Date:
December 06, 2018
Filing Date:
May 25, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SAGEMCOM ENERGY & TELECOM SAS (250 route de l'Empereur, RUEIL MALMAISON, RUEIL MALMAISON, 92500, FR)
International Classes:
G01R22/06; G01R31/08; H01H83/12; H02H5/10; H02H11/00
Domestic Patent References:
WO2014053302A12014-04-10
WO2007121053A22007-10-25
WO2015179908A12015-12-03
Foreign References:
RU2498322C12013-11-10
GB2313201A1997-11-19
EP1962098A12008-08-27
US20140002940A12014-01-02
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
LAVAUD, Thomas et al. (CABINET BOETTCHER - 16 rue Médéric, PARIS, 75017, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Compteur électrique monophasé (10) comportant un conducteur de phase (21) destiné à être relié à une phase (5) d'une ligne électrique (7) située en amont du compteur électrique monophasé et à une phase

(16) d'une installation électrique (1) située en aval du compteur électrique monophasé, le compteur électrique monophasé (10) comprenant en outre un organe de coupure

(20) monté sur le conducteur de phase (21), un capteur de tension amont (25) agencé pour mesurer périodiquement une tension amont (Va) en amont de l'organe de coupure (20), et des moyens de traitement (29) agencés pour acquérir des mesures de tension amont et pour ouvrir l'organe de coupure (20) lorsque la tension amont (Va) devient inférieure à un premier seuil de tension prédéterminé.

2. Compteur électrique monophasé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de traitement (29) sont agencés pour ouvrir l'organe de coupure (20) lorsque la tension amont (Va) passe d'une valeur normale à une valeur inférieure au premier seuil de tension prédéterminé en un temps inférieur à une durée prédéterminée .

3. Compteur électrique monophasé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de traitement (29) sont agencés pour refermer l'organe de coupure (20) lorsque la tension amont (Va) devient supérieure à un deuxième seuil de tension prédéterminé.

4. Compteur électrique monophasé selon la revendication 3, dans lequel les moyens de traitement

(29) sont agencés pour refermer l'organe de coupure (20) après une durée aléatoire à compter d'un moment où les moyens de traitement (29) détectent que la tension amont

(Va) devient supérieure au deuxième seuil de tension prédéterminé .

5. Compteur électrique monophasé selon la revendication 4, les moyens de traitement étant agencés de sorte que la durée aléatoire est augmentée après que les moyens de traitement (29) aient refermé deux fois l'organe de coupure à cause d'une tension amont (Va) inférieure au premier seuil de tension prédéterminé.

6. Compteur électrique monophasé selon la revendication 5, dans lequel les moyens de traitement sont agencés de sorte que, après deux fermetures de l'organe de coupure (20), la durée aléatoire est augmentée après chaque nouvelle fermeture due à une tension amont (Va) inférieure au premier seuil de tension prédéterminé .

7. Compteur électrique monophasé selon la revendication 1, comprenant en outre un module de communication (33) par courants porteurs en ligne, qui est agencé pour transmettre un message d'alarme sur la ligne électrique (7) lorsque la tension amont (Va) devient inférieure au premier seuil de tension prédéterminé .

8. Compteur électrique monophasé selon la revendication 7, comprenant en outre un dispositif d'ouverture de l'organe de coupure (20) et un composant de stockage d'énergie (34) adapté à alimenter le dispositif d'ouverture de l'organe de coupure (20) et le module de communication (33) pendant une durée de transmission du message d'alarme en cas de baisse de tension ne permettant plus d' alimenter le compteur électrique monophasé.

9. Système comprenant un premier compteur électrique monophasé (10) selon l'une des revendications précédentes et un deuxième compteur électrique monophasé (40), le deuxième compteur électrique monophasé (40) ne comprenant pas d'organe de coupure.

10. Procédé de surveillance mis en œuvre dans un compteur électrique monophasé (10) selon l'une des revendications 1 à 8, comportant les étapes :

- de mesurer la tension amont (Va) ;

- d'ouvrir l'organe de coupure (20) lorsque la tension amont (Va) devient inférieure à un premier seuil de tension prédéterminé.

11. Procédé de surveillance selon la revendication 10, comportant de plus l'étape de refermer l'organe de coupure (20) lorsque la tension amont (Va) devient supérieure à un deuxième seuil de tension prédéterminé .

12. Procédé de protection d'une deuxième installation électrique (3) par un premier compteur électrique monophasé (10) d'une première installation électrique (1), le premier compteur électrique monophasé

(10) étant conforme à l'une des revendication 1 à 8, la deuxième installation électrique (3) comportant un deuxième compteur électrique monophasé (40) ne comprenant pas d'organe de coupure, la première installation électrique (1) et la deuxième installation électrique (3) étant connectées respectivement à une première phase (5) et à une deuxième phase (6) d'une même ligne électrique

(7), la première installation électrique et la deuxième installation électrique étant connectées à un neutre (8) de la ligne électrique (7), le procédé de protection étant mis en œuvre dans le premier compteur électrique monophasé (10) et comprenant les étapes du procédé de surveillance selon la revendication 10.

13. Programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, par un compteur électrique monophasé selon la revendication 1, le procédé de surveillance ou le procédé de protection selon l'une des revendications 10 à 12.

14. Moyens de stockage, caractérisés en ce qu'ils stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, par un compteur électrique monophasé selon la revendication 1, le procédé de surveillance ou le procédé de protection selon l'une des revendications 10 à 12.

Description:
COMPTEUR ELECTRIQUE MONOPHASE

L'invention concerne le domaine des compteurs électriques monophasés.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

En référence à la figure 1, il est fréquent qu'une première installation électrique 1 d'une première habitation 2 et une deuxième installation électrique 3 d'une deuxième habitation 4 soient reliées respectivement à une première phase 5 et à une deuxième phase 6 d'une même ligne électrique triphasée 7. La première installation électrique 1 et la deuxième installation électrique 3 sont toutes deux reliées au neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7. La ligne électrique triphasée 7 achemine vers la première installation électrique 1 et vers la deuxième installation électrique 3 l'énergie électrique que leurs équipements électriques consomment .

En cas de rupture du neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7, si la charge de la première installation électrique 1 est sensiblement plus faible que la charge de la deuxième installation électrique 3 (ou inversement) , le déséquilibre des charges peut provoquer une baisse de tension importante en entrée de la première installation électrique 1 et une hausse de tension importante en entrée de la deuxième installation électrique 3 (ou inversement) . Le courant circule depuis la ligne électrique triphasée 7 via la première installation électrique 1 et la deuxième installation électrique 3 sur la boucle 9.

Une telle situation se produit par exemple lorsqu'un radiateur de la deuxième installation électrique 3 est allumé et que les habitants de la première habitation 2 sont absents.

Si le réseau de distribution intégrant la ligne électrique triphasée 7 est un réseau de tension efficace 230V, la tension en entrée de la première installation électrique 1 peut ainsi diminuer jusqu'à 50V, et la tension en entrée de la deuxième installation électrique 3 peut atteindre 398V, ce qui correspond à une tension normale entre la première phase 5 et la deuxième phase 6.

Certains compteurs électriques sont munis d'un organe de coupure qui permet d'éviter qu'une telle hausse de tension importante ne dégrade les équipements d'une installation électrique. Cependant, tous les compteurs électriques ne sont pas munis d'un tel organe de coupure. Si le compteur électrique (monophasé) de la deuxième installation électrique 3 n'est pas muni d'un organe de coupure, les équipements électriques de la deuxième installation électrique 3 risquent d'être détruits, voire de prendre feu. En effet, si la somme des charges dans la boucle 9 est suffisamment élevée, le courant dans la deuxième installation électrique 3 sera trop faible pour que les fusibles internes des équipements électriques les protègent .

OBJET DE L' INVENTION

L'invention a pour objet de protéger une installation électrique contre une hausse de tension importante due à une rupture du neutre d'une ligne électrique triphasée et à un déséquilibre de charges, le compteur électrique de ladite installation électrique n'étant pas équipé d'un organe de coupure.

RESUME DE L'INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, on propose un compteur électrique monophasé comportant un conducteur de phase destiné à être relié à une phase d'une ligne électrique située en amont du compteur électrique monophasé et à une phase d'une installation électrique située en aval du compteur électrique monophasé, le compteur électrique monophasé comprenant en outre un organe de coupure monté sur le conducteur de phase, un capteur de tension amont agencé pour mesurer périodiquement une tension amont en amont de l'organe de coupure, et des moyens de traitement agencés pour acquérir des mesures de tension amont et pour ouvrir l'organe de coupure lorsque la tension amont devient inférieure à un premier seuil de tension prédéterminé.

Ainsi, en cas de rupture d'un neutre de la ligne électrique et de déséquilibre des charges, qui génèrent une baisse de tension importante en entrée de l'installation électrique, le compteur électrique monophasé selon l'invention ouvre l'organe de coupure. Une autre installation électrique, connectée au neutre et à une autre phase de la même ligne électrique et comprenant un compteur électrique monophasé non équipé d'un organe de coupure, est ainsi protégée d'une hausse de tension importante grâce au compteur électrique monophasé selon l'invention.

On propose de plus un système comprenant un premier compteur électrique monophasé tel que celui qui vient d'être décrit et un deuxième compteur électrique monophasé, le deuxième compteur électrique monophasé ne comprenant pas d'organe de coupure.

On propose aussi un procédé de surveillance mis en œuvre dans un compteur électrique monophasé tel que celui qui vient d'être décrit, comportant les étapes :

- de mesurer la tension amont ;

- d'ouvrir l'organe de coupure lorsque la tension amont devient inférieure à un premier seuil de tension prédéterminé

On propose en outre un procédé de protection d'une deuxième installation électrique par un premier compteur électrique monophasé d'une première installation électrique, le premier compteur électrique monophasé étant conforme à celui qui vient d'être décrit, la deuxième installation électrique comportant un deuxième compteur électrique monophasé ne comprenant pas d' organe de coupure, la première installation électrique et la deuxième installation électrique étant connectées respectivement à une première phase et à une deuxième phase d'une même ligne électrique, la première installation électrique et la deuxième installation électrique étant connectées à un neutre de la ligne électrique, le procédé de protection étant mis en œuvre dans le premier compteur électrique monophasé et comprenant les étapes du procédé de surveillance qui vient d'être décrit.

On propose de plus un programme d' ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, par un compteur électrique monophasé tel que celui qui vient d'être décrit, le procédé de surveillance ou le procédé de protection qui viennent d'être évoqués.

On propose en outre des moyens de stockage qui stockent un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre, par un compteur électrique monophasé tel que celui qui vient d'être décrit, le procédé de surveillance ou le procédé de protection qui viennent d'être évoqués.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

— la figure 1 représente une ligne électrique triphasée, une première installation électrique d'une première habitation et une deuxième installation électrique d'une deuxième habitation ;

- la figure 2 représente un compteur électrique monophasé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

L'invention est décrite dans le contexte de la figure 1, qui vient d'être présenté.

La première installation électrique 1 de la première habitation 2 et la deuxième installation électrique 3 de la deuxième habitation 4 sont reliées respectivement à la première phase 5 et à la deuxième phase 6 d'une même ligne électrique triphasée 7. La première installation électrique 1 et la deuxième installation électrique 3 sont toutes deux reliées au neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7.

En référence à la figure 2, la première installation électrique 1 comporte un premier compteur électrique monophasé 10.

Le premier compteur 10 est destiné à mesurer une consommation d'énergie électrique fournie à la première installation électrique 1 via la ligne électrique triphasée 7.

Le premier compteur 10 comporte une borne de phase amont 11, une borne de phase aval- 12, une borne de neutre amont 13 et une borne de neutre aval 14.

La borne de phase amont 11 est connectée à la première phase 5 de la ligne électrique triphasée 7. La borne de phase aval 12 est connectée à une phase 16 de la première installation électrique 1. La borne de neutre amont 13 est connectée au neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7. La borne de neutre aval 14 est connectée à un neutre 17 de la première installation électrique 1.

Un sectionneur 19 est positionné du côté de la ligne électrique triphasée 7, pour pouvoir isoler de la ligne électrique triphasée 7 la première installation électrique 1.

Le premier compteur 10 comporte de plus un organe de coupure 20 monté sur un conducteur de phase 21 du premier compteur 10. Le conducteur de phase 21 est relié à la première phase 5 de la ligne électrique triphasée 7 et à la phase 16 de la première installation électrique 1 lorsque le premier compteur 10 est raccordé à la ligne électrique triphasée 7 et à la première installation électrique 1. L'organe de coupure 20 est monté entre la borne de phase amont 11 et la borne de phase aval 12.

L'organe de coupure 20 permet de sélectivement connecter et déconnecter, à distance, la première installation électrique 1 de la ligne électrique triphasée 7.

Le premier compteur 10 comporte de plus un capteur de tension amont 25 adapté à mesurer une tension amont Va en amont de l'organe de coupure 20, c'est à dire du côté de la ligne électrique triphasée 7 par rapport à l'organe de coupure 20. Le capteur de tension amont 25 est symbolisé par deux résistances, mais il est en réalité possiblement plus complexe.

Le premier compteur 10 comporte aussi un capteur de courant 23 situé sur le conducteur de phase 21 en amont de l'organe de coupure 20, et destiné à mesurer un courant circulant dans le conducteur de phase 21. Le capteur de courant 23 est ici un shunt.

Le compteur 10 comporte en outre une pluralité de composants électriques regroupés en un bloc fonctionnel de métrologie 26 et en un bloc fonctionnel d'application 27. Le bloc fonctionnel de métrologie 26 et le bloc fonctionnel d'application 27 sont séparés et indépendants, de sorte qu'une panne de l'un des blocs n'entraîne pas une panne de l'autre bloc.

Le bloc fonctionnel de métrologie 26 acquiert les mesures de tension amont Va et les transmet au bloc fonctionnel d'application 27.

Le bloc fonctionnel d'application 27 comporte des moyens de traitement 29 et une mémoire 30.

Les moyens de traitement 29 comportent un composant de traitement 31 (par exemple un processeur, un microcontrôleur ou un FPGA) . Le composant de traitement 31 est adapté à exécuter des instructions d'un programme pour mettre en œuvre un procédé de surveillance et un procédé de protection de la deuxième installation électrique 3 par le premier compteur 10. Le composant de traitement 31 est notamment adapté à gérer le fonctionnement du premier compteur 10, à ouvrir et à refermer l'organe de coupure 20 via un dispositif d'ouverture, à acquérir et à traiter les mesures de tension amont Va. Le dispositif d'ouverture est intégré dans le premier compteur 10.

La mémoire 30 est une mémoire non volatile susceptible de stocker des données auxquelles le composant de traitement 31 a accès.

Le premier compteur 10 comporte de plus un module de communication 33 par courants porteurs en ligne qui est agencé pour transmettre des messages sur la ligne électrique triphasée 7. Le module de communication 33 est alimenté directement par la ligne électrique triphasée 7.

Le premier compteur 10 comporte enfin un composant de stockage d'énergie 34 adapté à alimenter le module de communication 33 pendant une certaine durée lorsque l'organe de coupure 20 est ouvert. En effet, dans le cas où l'organe de coupure 20 est ouvert, le module de communication 33 ne peut plus être plus alimenté par la ligne électrique triphasée 7.

La deuxième installation électrique 3 comprend quant à elle un deuxième compteur électrique monophasé 40, qui ne comporte pas d'organe de coupure.

Ainsi, en cas de rupture du neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7, si la charge de la première installation électrique 1 est sensiblement plus faible que la charge de la deuxième installation électrique 3, la deuxième installation électrique 3 n' est pas protégée efficacement contre une hausse de tension importante en entrée de la deuxième installation électrique 3. C'est le premier compteur 10 qui protège la deuxième installation électrique 3 dans une telle situation.

Pour cela, lorsque le composant de traitement 31 du premier compteur 10 détecte que la tension amont Va dans le premier compteur 10 devient inférieure à un premier seuil de tension prédéterminé, le composant de traitement 31 ouvre l'organe de coupure 20 du premier compteur 10. Ainsi, le déséquilibre des charges n'a plus de conséquence sur la tension en entrée de la deuxième installation électrique 3. La deuxième installation électrique 3 ne subit donc plus la hausse de tension importante .

Le premier seuil de tension prédéterminé est ici égal à 160V.

Le capteur de tension amont 25 mesure périodiquement la tension amont Va, avec une période ici égale à 100ms. Cette période réduite, et donc la fréquence importante des mesures de tension amont Va, permettent d'assurer une ouverture rapide de l'organe de coupure 20 en cas de rupture du neutre 8.

L'ouverture de l'organe de coupure 20 est réalisée seulement si la baisse de tension importante en entrée de la première installation électrique 1 a été rapide.

On assure ainsi que la situation qui génère la baisse de tension importante en entrée de la première installation électrique 1 et la hausse de tension importante en entrée de la deuxième installation électrique 3 correspond bien à une rupture du neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7.

Le composant de traitement 31 ouvre donc l'organe de coupure 20 uniquement lorsque la tension amont Va passe d'une valeur normale à une valeur inférieure au premier seuil de tension prédéterminé en un temps inférieur à une durée prédéterminée. La valeur normale est ici une tension efficace de 230V.

La durée prédéterminée est égale à quelques secondes, et est ici comprise entre 1 seconde et 10 secondes .

Lorsque le composant de traitement 31 détecte que la tension amont Va devient supérieure à un deuxième seuil de tension prédéterminé, le composant de traitement 31 referme l'organe de coupure 20. Cette situation correspond à une réparation du neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7 et à un retour à la valeur normale de la tension amont Va (et donc de la tension en entrée de la première installation électrique 1).

Le deuxième seuil de tension prédéterminé est ici égal à 180V.

Le composant de traitement 31 referme l'organe de coupure 20 après une durée aléatoire à compter d'un moment où le composant de traitement 31 a détecté que la tension amont Va devient supérieure au deuxième seuil de tension prédéterminé. La durée aléatoire est ici comprise entre 10 secondes et 2 minutes. Cette temporisation aléatoire permet d'éviter que plusieurs habitations équipées de compteurs semblables au premier compteur 10 ne redémarrent simultanément, et donc qu'une installation électrique de l'une de ces habitations ne subisse à son tour une hausse de tension importante.

La durée aléatoire est augmentée automatiquement (tout en demeurant aléatoire) après que le composant de traitement 31 ait refermé deux fois l'organe de coupure 20 à cause d'une tension amont Va inférieure au premier seuil de tension prédéterminé, c'est à dire après deux réamorçages de l'organe de coupure 20 suivant la détection d'une rupture du neutre 8.

Après les deux fermetures de l'organe de coupure 20, la durée aléatoire est ensuite augmentée après chaque nouvelle fermeture due à une tension amont Va inférieure au premier seuil de tension prédéterminé.

On évite ainsi de redémarrer la première installation électrique 1 alors qu'un défaut subsiste sur le neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7. Une désactivation de longue durée de la première installation électrique 1 indique qu'il convient désormais obligatoirement de réparer le neutre 8.

Lorsque le composant de traitement 31 détecte une baisse de tension en entrée de la première installation électrique 1, le composant de traitement 31 commande le module de communication 33 pour que celui-ci génère un message d'alarme à destination du Système d'Information (SI) . Le message d'alarme prévient le SI de la rupture du neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7.

Le message d' alarme est transmis par courants porteurs en ligne entre la phase 5 et le neutre 8 de la ligne électrique triphasée 7. Les couches applicatives DLMS ou COSEM sont avantageusement utilisées.

Le composant de stockage 34 est dimensionné pour alimenter le dispositif d'ouverture de l'organe de coupure 20 et le module de communication 33 pendant une durée de transmission du message d'alarme en cas de baisse de tension ne permettant plus d'alimenter le premier compteur 10. Le composant de stockage 34 comprend par exemple des capacités chimiques de l'ordre de lOOuF connectées à une tension d' alimentation du premier compteur 10.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications .

Bien que l'on ait décrit une architecture particulière du compteur électrique monophasé, celle-ci pourrait bien sûr être différente. Les composants électriques utilisés pourraient eux aussi être différents .

On note que, bien que l'on ait uniquement évoqué une première installation électrique et une deuxième installation électrique, il est possible et même probable que plusieurs installations électriques soient connectées à la première phase de la ligne électrique triphasée, et que plusieurs installations électriques soient connectées à la deuxième phase de la ligne électrique triphasée.

L'invention s'applique par ailleurs à tout type de ligne électrique comprenant un neutre et au moins deux phases.