WO2025120265A1 - Procédé visant à l'équilibrage des phases d'une alimentation en courant électrique polyphasé, et système pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the distribution of electrical energy from polyphase networks.
- Prior art The transmission of electricity, in particular low and medium voltage, to end consumers (in particular residential, tertiary or small industrial customers) is generally carried out with polyphase alternating currents, generally three-phase. It is desirable for the phases to be balanced, that is to say that the currents flowing through them have substantially the same amplitude, in order to optimize the transport of electrical energy.
- a known technique for balancing a three-phase installation generally consists of successively measuring, by means of a Rogowski winding or a Hall effect sensor, the intensity of the current in each of the phase conductors, also called "phases".
- EP4083746 and GB2566680 describe methods for balancing phases within computing centers.
- Publications WO2015066048 and US9728971 are known to control the balance of an installation by analyzing the energy needs of the installation and the capacities of the power source.
- EP3748373 describes a method for diagnosing an electrical network including a plurality of nodes, each node being equipped with a local device capable of measuring at least one property of the electrical energy passing through the node.
- FR2971897 discloses a method for balancing loads on a polyphase electrical network , based on measurements made on single-phase loads and on the use of an inverter.
- US7898104 and US9865410 describe phase balancing methods based on measurements on single-phase conductors and on the use of switches. Furthermore, application EP 2776853 discloses a device for measuring currents in the conductors of a sheathed cable (i.e. with its sheath) of a polyphase network. Disclosure of the invention There is a need to benefit from a solution making it possible to improve the phase balancing of electricity distribution circuits, in a way that is simple to implement and relatively precise.
- the invention aims to meet this need and achieves it, according to one of its aspects, by proposing a method for generating at least one item of information relating to the balancing of the phases of a polyphase electrical power supply inlet of an installation comprising at least two single-phase or polyphase electrical outlets connected in parallel to said inlet and serving user equipment, the method comprising: a .
- the measurement can be carried out, in particular continuously, over a sufficient duration determined by the user depending on the application, of at least one hour.
- the invention can allow, if desired, continuous and simultaneous monitoring of the intensity of the electric current in the different phases of several polyphase or single-phase electrical feeders, through the use of a set of measuring devices, which can transmit information to a processing system, for example a centralized receiver and/or an internet server, in particular via IoT-type communication, all the measuring devices then forming a network of connected measuring devices.
- the user equipment can be located in residential, office or industrial buildings. For example, each phase of a feeder supplies a single-phase meter in a dwelling within a collective housing complex.
- the processing system that produces the information on the balancing of the phases and/or the recommendation on one or more permutations to be carried out can be present locally at the level of the installation's connections, or remotely, in particular in the form of an internet server, which can transmit the information to the operator responsible for carrying out the permutation by means of notifications for example.
- the invention thus makes it possible to have a network of connected measuring devices making it possible to know the distribution of currents in the different feeders in order to determine the minimum imbalance that can be obtained by switching certain phases of the electrical feeders. This can improve the balance between the phases, and thus reduce Joule losses and the environmental impact.
- Each of said feeders can comprise a multi-conductor cable, the measuring device associated with this feeder then being advantageously placed around the corresponding multi-conductor cable.
- This installation can be carried out on the cables with their sheath, without having to remove the sheath or disconnect the cables, if the measuring device comprises two parts that are movable relative to each other and can be closed on the cable. This can make it possible to measure the current intensity in all the conductors of each feeder in a single operation and to quickly obtain extremely precise results , without needing to access each conductor individually, for example by removing the sheath from the cables.
- the measurement can be carried out statically, i.e. without relative movement of the sensors of the measuring device in relation to the cable during the measurement.
- each measuring device can comprise one or more sensors arranged around the corresponding cable, being for example substantially equally distributed angularly around it.
- each measuring device can comprise magnetic field sensors each adapted to measure at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in the conductors of the cable around which the measuring device is placed, in particular the tangential component and the radial component.
- Step a) of the method defined above can thus consist of simultaneously measuring , for each of the conductors of each of the feeders, the tangential component and the radial component of the magnetic field produced by the current flowing in said conductor, by means of the plurality of magnetic field sensors. This makes it possible to minimize the error on the intensity values obtained, that is to say to further increase the precision of these values.
- E ach measuring device may comprise an electronic system configured, for example, to carry out the calculations of steps (i) and (ii), and to transmit the result of the measurement, directly or indirectly, to the processing system responsible for delivering the information relating to the balancing of the phases as well as a possible recommendation aimed at improving it, if necessary.
- the method according to the invention may comprise the supply of electrical energy to the measuring devices and/or all or part of the processing system by inductive coupling with at least one electrical conductor of a feeder.
- This can make the measuring device energy-autonomous.
- This power supply can be carried out by any energy recovery means, for example using at least one winding subjected to the magnetic field present in the vicinity of at least one electrical conductor, this winding being for example arranged between two phase conductors, or by any other energy recovery means, or even via a direct electrical connection or by a battery or cell.
- the measurement of the intensity of the electric current in a conductor is carried out continuously by means of a measuring device comprising a measuring module comprising several sensors each having different intensity measurement ranges and/or a multi-caliber sensor having different measurement calibers, for example from 0 to 100 A and from 0 to 1000 A.
- the sensors can be Rogowski sensors, Hall effect sensors or current transformers.
- the measuring module thus provides different analog signals for measuring the intensity of the current flowing in the conductor, and which have different measurement accuracies.
- the measurement module may further comprise a multiplexer for successively selecting the analog measurement signals from the sensor(s), and an analog-digital converter for generating a digital signal corresponding to the analog measurement signal selected by the multiplexer.
- the measuring device may further comprise a microcontroller for analyzing each digital signal so as to determine the optimal analog measurement signal which has the maximum measurement accuracy.
- the optimal analog measurement signal preferably corresponds to the unsaturated digital signal having the greatest difference ⁇ between the maximum and minimum values of the corresponding digital signal, over a predetermined measurement time interval.
- the measuring device may comprise a radiofrequency communication module for transmitting the optimal analog measurement signal and/or the corresponding digital signal to the processing system.
- the measuring device may comprise several measuring modules for measuring the current intensity in different conductors, the magnetic sensor(s) of each measuring module being configured to be arranged around one of the conductors.
- Processing of measurements Step b) of the method defined above may comprise the transmission of the measurements, and/or data linked to the measurements, to the processing system by a wireless link , in particular radiofrequency, and more generally by any communication network, for example of the IoT type.
- the processing system may comprise one or more processors, and more generally any electronic and/or computer equipment, local or remote, for example an internet server communicating with the network of measuring devices via an IoT type communication network, and/or a laptop, tablet or smartphone communicating with the measuring devices and/or a gateway connected to them by Bluetooth, Wifi or another means of wireless or wired communication.
- the processing system can analyze the collected measurements and calculate all the connection combinations of the different phases of the feeders in order to minimize the difference between the intensities of the phases of the feeders I1, I2 and I3 while respecting Kirchhoff's laws .
- the method may comprise the generation by the processing system, from said measurements, of at least one item of information providing information on a permutation to be carried out between two phases of at least one feeder, this permutation leading to improved balancing of the phases of the supply inlet.
- the generation of said information may be followed by at least one permutation of two phases of at least one feeder of the installation. This permutation may be carried out manually by an operator authorized to work on the installation.
- the latter may receive the recommendation on the permutation(s) to be carried out by any means, for example by receiving a notification on a portable terminal such as a tablet or a smartphone, or by display on a screen of a dedicated device.
- the balance of the phases of the supply inlet may be considered to have been achieved when the phases have substantially the same intensity, to within a predefined tolerance.
- the information delivered by the processing system may include a recommendation on one or more permutations to be carried out to minimize an average imbalance of the phases over a given period of time and/or to minimize the difference between maximum intensities of the phases during a given period of time.
- steps a) and b) may be restarted after a predefined period of time, in order to carry out a new rebalancing if necessary by one or more new permutations, to take into account, for example, changes in equipment or consumption habits.
- the information generated in step b) may in particular be determined by the application by the processing system of any suitable optimization model, such as a linear programming model or a mixed integer programming model.
- Arrival and departures The arrival may include three electrical phases, as well as a neutral if applicable. Thus, the intensities measured by the measuring devices may be those flowing through the conductors of each of these phases as well as the neutral.
- Each of the departures can have a number of phases less than or equal to the number of phases of the arrival.
- the voltages between phases may be greater than or equal to 1000V or less than 1000V, for example of the order of 400V.
- the voltages between the phases and the neutral may be of the order of 240V, and the frequency of 50 or 60 Hz for example.
- Measuring devices T he measuring devices may be arranged to transmit by a wireless link, directly or indirectly, the result of the measurements to the processing system.
- Each measuring device may be arranged to be mounted around a multi-conductor cable of a corresponding outlet, and comprise magnetic field sensors each adapted to measure at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in the conductors of the cable around which the measuring device is placed, in particular the tangential component and the radial component.
- T he measuring device may comprise a housing containing the magnetic field sensors .
- the housing can include electromagnetic shielding in particular to prevent the penetration of electromagnetic disturbances due for example to the permanent Earth magnetic field and to possible sources of electromagnetic field located near the cable and the measuring device.
- the housing can have a section formed by two half-rings, adapted to the positioning of the measuring device around the cable, in particular with its sheath. This configuration allows in particular a rapid installation of the measuring device around the cable, which is therefore housed in the center of the circular opening formed by the meeting of the two half-rings.
- E ach measuring device can include an electronic system arranged to recover the measurements made by the sensors of said measuring device and/or communicate these measurements and/or data from these measurements to the processing system.
- Each electronic system may comprise two cards respectively housed in the first and second half-rings of the housing and the two cards are preferably in mutual mechanical contact. This makes it even easier to maintain the electronic system in position relative to the housing.
- the electronic system may include a transmitter to transmit the measurement results wirelessly.
- the sensors are, for example, arranged on the printed circuits of the cards, for example in an angularly equidistant manner around the axis of the opening in the device through which the multi-conductor cable passes.
- the measuring devices may also be other, for example, as mentioned above, including inductive sensors of different calibers.
- the invention also relates, independently or in combination with the above, to a network of measuring devices, in particular as defined above, each placed around the conductors of a respective polyphase or single-phase feeder, and preferably of the feeder as well, in order to measure the intensities, or other physical quantities linked to them, in the different conductors of this feeder traversed by currents, and to transmit the values of the intensity measurements, directly or indirectly, to a common processing system, for example an internet server, in particular by an IoT type connection, to allow this processing system to calculate the currents in each of the phases of a power supply feeder to which the feeders are connected in parallel.
- the measuring devices can transmit the result of the measurements by a wireless connection, as detailed above.
- the invention also relates to a system for balancing the phases of a polyphase electrical power supply inlet of an installation comprising at least two polyphase or single-phase electrical outlets connected in parallel to said inlet and serving user equipment, comprising: a.
- a set of measuring devices each configured for measuring the current(s), or other physical quantities linked to them, of ... of the different phases of a corresponding electrical feeder, and preferably of the feeder as well, and b .
- each measuring device can be arranged to be mounted around a multi-conductor cable of a corresponding feeder, and comprise magnetic field sensors each adapted to statically measure at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in the conductors of the cable around which the measuring device is placed, in particular the tangential component and the radial component. The measurement can be carried out over a predefined period, chosen according to the application.
- FIG 1 is a schematic and partial representation of an example of an installation intended to be equipped with a set of sensors of a system for balancing the phases, in accordance with the present invention
- FIG 2 is a schematic and partial representation of an example of a system for balancing the phases in accordance with the invention
- FIG 3 schematically and partially represents an example of a measuring device
- FIG 4 schematically and partially illustrates steps of an example method in accordance with the invention
- FIG 5 illustrates different parameters used during the measurement of the intensities.
- the installation 1 illustrated in Figure 1 comprises a multi-phase P inlet, with for example three phases and a neutral, for example the three-phase 400V 50Hz network.
- the intensities (true effective values) of the currents of each of the phases are noted I 1 , I 2 and I 3 respectively.
- the arrival is made for example by means of a sheathed cable comprising all the phase conductors and the neutral, or a bundle of cables each with a single conductor, for example twisted together.
- the installation 1 may include one or more branch cabinets or a technical room, allowing the connection to the incoming power supply of multi-phase departures, directly or via electrical equipment such as contactors, circuit breakers, circuit breakers, fuses, meters or others, not shown.
- the departures can be made using sheathed multi-conductor cables, towards the consumer equipment.
- the installation 1 may comprise n electrical feeders Di, for i from 1 to n, each comprising for example, as illustrated, three phases whose respective intensities are noted O1,i, O2,i and O3,i and ON,i for the neutral.
- a set of measuring devices 30, shown schematically in Figure 1 is used to measure the currents in each of the feeders. These measuring devices 30 are part of a system 2 for balancing the phases, shown in Figure 2. Each measuring device 30 is placed around the conductors of a corresponding feeder .
- Each measuring device may comprise, as illustrated in Figure 3, a plurality of magnetic field sensors 36 arranged around the cable 32 corresponding to the corresponding electrical feeder Di, at at least one location of said cable, to measure at least the current flowing in the conductors 34 of this cable 32 corresponding to the different phases.
- a processing system 40 is present to generate, from the current measurements made by the measuring devices 30, at least one item of information providing information on the balancing of the phases of the incoming line P and/or providing information on at least one permutation to be carried out between two phases of at least one outgoing line, this permutation leading to improved balancing of the phases of the incoming line P.
- the processing system 40 transmits for example this information to a user terminal 50 such as a dedicated device, a laptop, a tablet or a smartphone.
- the measuring device 30 comprises an electronic system 38 adapted to receive the values of the components of the magnetic field measured by the plurality of sensors 36.
- the measuring device advantageously comprises a housing 31 containing the plurality of magnetic field sensors 36.
- a housing is however optional, the sensors 36 being able to be placed around the cable 32 without being contained in any enclosure.
- the housing 31 has a section formed by two half-rings 311 and 312, adapted to the positioning of the measuring device 30 around the cable 32, the two half-rings 311 and 312 defining by their assembly an opening in which the cable 32 passes.
- the cable 32 has a circular section and the opening formed by the two half-rings 311 and 312 is also circular and of diameter slightly greater than that of the section of the cable (with its sheath).
- the two half-rings 311 and 312 can be connected to each other by means of a hinge-type joint, or be secured to each other for example by means of screws or nuts or other fixing means, preferably removable.
- the electronic system 38 can be located either in the housing or at a distance from it.
- the housing 31 includes electromagnetic shielding preventing disturbance of the sensors 36 by possible sources of surrounding electromagnetic waves as well as by the permanent Earth's magnetic field. This shielding can be made for example from a specific steel.
- the measuring device 30 can further be equipped with one or more additional magnetic field sensors 37 adapted to measure in particular the Earth's magnetic field, in order to subtract the value thereof when processing the values of the components of the magnetic field measured by the magnetic field sensors 36.
- the additional sensor(s) 37 can be arranged inside and/or outside the housing 31, or even directly around the cable 32 when there is no housing.
- the installation of the various measuring devices 30 and the operation of the system 2 according to the invention can be carried out according to the method illustrated in Figure 4.
- the block E1 groups together steps leading to the measurement, in particular continuously and/or simultaneously, of the intensities or other physical quantities linked to these, of the different phases of each electrical feeder using respective measuring devices 30.
- the block E2 groups together steps aimed at the generation by the processing system 40, from said measurements, of at least one item of information providing information on the balancing of the phases of the power supply inlet and/or providing information on at least one permutation to be carried out between two phases of at least one feeder, this permutation leading to improving the balancing of the phases of the power supply inlet.
- the method may comprise a first sub-step E11 consisting of placing the magnetic field sensors 36 around each cable 32 corresponding to an electrical outlet.
- Step E11 may consist of fixing at least one measuring device 30 as described previously to each cable, for example by closing the two half-rings thereon.
- a measuring device may also be placed around the incoming cable.
- At least one component of the magnetic field produced by the current flowing in this conductor may be measured for each conductor 34 of each cable 32. These measurements are carried out in parallel on the conductors by means of the plurality of magnetic field sensors 36.
- the plurality of magnetic field sensors 36 may measure for each conductor only the tangential component or only the radial component of the magnetic field. Alternatively, for greater precision, the plurality of magnetic field sensors measures for each conductor both the tangential component and the radial component of the magnetic field.
- each conductor 34 of each cable 32 determines the angle ⁇ between this conductor and the magnetic field sensor 36 of the plurality of magnetic field sensors.
- the angle ⁇ is defined relative to the center of the section of the corresponding cable and by treating the conductors and sensors as points. Indeed, for simplicity, we assume that each conductor has an infinitely small section and that the magnetic field captured by each sensor is located at a point corresponding to the location of the sensor.
- the calculations of steps E13 and E14 can be carried out by the electronic systems 38 of the measuring devices 30 of each cable.
- B the matrix of the magnetic field components measured in all the conductors of the same cable by all the sensors around this cable
- I is the matrix of the current intensities flowing in all the conductors of this cable
- M is a matrix comprising a plurality of proportionality coefficients depending on the angles between the conductors and the magnetic field sensors of this cable
- k is a predetermined coefficient.
- I ( ⁇ 0/2 ⁇ ).M-1.B, where M-1 is the inverse matrix of M and ⁇ 0 is an equivalent magnetic permeability that takes into account the presence of insulating materials in the cable.
- M-1 is the inverse matrix of M
- ⁇ 0 is an equivalent magnetic permeability that takes into account the presence of insulating materials in the cable.
- a cable of circular section is shown, comprising five conductors regularly distributed inside the cable, which are assimilated to five points C1 to C5 equidistant from each other on the circumference of a circle T.
- the radius of the circle T is designated by r
- the distance between the conductor C1 and the sensor A is designated by d1
- the straight line segment connecting the sensor A and the center of the circle T is designated by d'1
- the angle at point A between the straight line segment d'1 and the straight line segment connecting the conductor C1 and the point A is designated by ⁇ .
- the magnetic field picked up by the sensor A is represented by the vector B1, which is orthogonal to the line segment connecting the conductor C1 and the point A.
- the component BA of the magnetic field at point A coming from the N conductors is defined as follows: [Math.1] where: Bim is the component of the magnetic field coming from the i th conductor picked up by the m th sensor; the angles ⁇ i and ⁇ i are defined for the i th conductor in a similar way to the angles ⁇ and ⁇ defined above, respectively; di denotes the distance between the i th conductor and the nearest sensor; ⁇ 0 is an equivalent magnetic permeability which takes into account the presence of insulating materials in the cable; r is as defined above the radius of the circle T; and I im is the value of the intensity of the current flowing in the i th conductor and deduced from the magnetic field measurement carried out by the m th sensor.
- Ii, i 1, ..., 5 denotes the current intensity flowing in the i th conductor and BA, BB, BC, BD and BE denote the magnetic field components respectively measured by the five sensors.
- the equivalent magnetic permeability ⁇ 0 is a macroscopic permeability , which makes the calculation simpler than if we considered the local magnetic permeability.
- the angle ⁇ between a conductor and the nearest magnetic field sensor is determined so as to maximize the following function F: [Math.3] where I i denotes the intensity of the current flowing in the i th conductor.
- the intensities can also be determined differently, in particular by means of different sensors, without departing from the scope of the present invention.
- the results can be communicated in a first sub-step E21 by each measuring device 30 to the processing system 40, which is for example common to all the measuring devices 30.
- the intensities I 1 , I 2 , I 3 of each phase of the electrical inlet, as well as of the neutral IN can be calculated by summing the intensities measured for the same phase in all n outgoing lines, as illustrated in FIG.
- the intensity values measured in the incoming cable can be used to check that the measurements correspond with the calculation.
- the intensity values measured on the inlet can also be used to determine the values of the intensities of one or more outgoing lines not equipped with measuring devices, using Kirchhoff's laws.
- information relating to the balancing of the phases of the electrical supply can be determined. This information can consist of a quantity representative of the phase imbalance, for example observed over a given period of time.
- the processing system 40 can execute an optimization program making it possible to determine one or more permutations of the phases of the feeders making it possible to minimize the observed imbalance.
- the optimization program executed by the processing system 40 can determine that the permutation of the phases O1,1 and O3,1 of the outgoing D1 as well as the phases O1,3 and O,2,3 of the outgoing D3 leads to a reduction in the imbalance, as illustrated in Table 2 below.
- Table 2 D 1 D2 D3 P O1,i / I1 30 A 10 A 20 A 60 A O2,i / I2 20 A 30 A 10 A 60 A O3,i / I3 10 A 20 A 30 A 60 A It can be seen in Table 2 that the incoming P becomes more balanced, the averaged effective currents of the three phases I1, I2 and I3 being equal to each other.
- a recommendation can then be generated and distributed to an operator responsible, in step E3, for applying the recommendation by manually intervening on the installation to swap the conductors of the different feeders.
- the recommendation can in particular identify the feeders and the conductors to be swapped, for example by designating identifiers of these cables and conductors.
- the invention is not limited to the examples which have just been described.
- an initial multi-phase inlet using a multi-conductor cable supplies at least one intermediate stage of feeders, each of these feeders of the intermediate stage being carried out using a multi-conductor cable which in turn supplies a final stage of feeders; in such a case, the measuring devices can be installed on the final multi-phase feeders , to aim for the balance of the initial inlet.
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Abstract
Procédé pour générer au moins une information relative à l'équilibrage des phases d'une arrivée (P) d'alimentation, comportant : a. au moins pour chaque départ électrique (Di) et de préférence pour l'arrivée d'alimentation (P) également, la mesure (E1) des intensités des différentes phases à l'aide d'un dispositif de mesure (30), notamment un dispositif de mesure disposé autour du ou des conducteurs (34) correspondants, cette mesure s'effectuant, notamment en continu, sur une durée prédéfinie, les mesures étant transmises à un système de traitement (40), b. la génération (E2) par le système de traitement (40), à partir desdites mesures, d'au moins une information renseignant sur l'équilibrage des phases de l'arrivée d'alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d'au moins un départ (Di), cette permutation conduisant à améliorer l'équilibrage des phases de l'arrivée (P) d'alimentation.
Description
Description Titre : Procédé visant à l’équilibrage des phases d’une alimentation en courant électrique polyphasé, et système pour sa mise en œuvre Domaine technique La présente invention concerne la distribution d’énergie électrique à partir de réseaux polyphasés. Technique antérieure L’acheminement de l’électricité, notamment basse et moyenne tension, vers les consommateurs finaux (notamment clientèle résidentielle, tertiaire ou petite industrie) s’effectue généralement avec des courants alternatifs polyphasés, généralement triphasés. Il est souhaitable que les phases soient équilibrées, c’est-à-dire que les courants qui les parcourent aient sensiblement la même amplitude, afin d’optimiser le transport d’énergie électrique. Une technique connue pour équilibrer une installation triphasée consiste généralement à mesurer successivement, au moyen d’un enroulement de Rogowski ou d’un capteur à effet Hall, l’intensité du courant dans chacun des conducteurs de phase, encore appelés « phases ». Cette technique est consommatrice de temps et fournit généralement des résultats peu précis parce que ponctuelle et pas simultanée pour toutes les phases. Les demandes EP4083746 et GB2566680 décrivent des procédés visant à l’équilibrage des phases au sein de centres de calcul. Il est connu des publications WO2015066048 et US9728971 de contrôler l’équilibre d’une installation via l'analyse des besoins en énergie de celle-ci et des capacités de la source d'alimentation. EP3748373 décrit un procédé de diagnostic d'un réseau électrique incluant une pluralité de nœuds, chaque nœud étant équipé d'un dispositif local apte à mesurer au moins une propriété de l'énergie électrique transitant via le nœud. FR2971897 divulgue un procédé d'équilibrage de charges sur un réseau électrique polyphasé, basé sur des mesures effectuées sur des charges monophasées et sur l’utilisation d’un onduleur.
US7898104 et US9865410 décrivent des procédés d’équilibrage des phases basés sur des mesures sur des conducteurs monophasés et sur l’utilisation de commutateurs. On connaît par ailleurs par la demande EP 2776853 un dispositif de mesure de courants dans les conducteurs d’un câble gainé (c’est-à-dire avec sa gaine) d’un réseau polyphasé. Exposé de l’invention Il existe un besoin pour bénéficier d’une solution permettant d’améliorer l’équilibrage des phases des circuits de distribution d’électricité, d’une façon qui soit simple à mettre en œuvre et relativement précise. Résumé de l’invention L’invention vise à répondre à ce besoin et y parvient, selon l’un de ses aspects, en proposant un procédé pour générer au moins une information relative à l’équilibrage des phases d’une arrivée d’alimentation en courant électrique polyphasé d’une installation comportant au moins deux départs électriques monophasés ou polyphasés reliés en parallèle à ladite arrivée et servant des équipements utilisateurs, le procédé comportant : a. au moins pour chacun desdits départs électriques et de préférence pour l’arrivée d’alimentation également, la mesure de la ou des intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, de la ou des différentes phases à l’aide d’un dispositif de mesure, notamment un dispositif de mesure disposé autour du ou des conducteurs correspondants, cette mesure s’effectuant, notamment en continu, sur une durée prédéfinie, les mesures étant transmises à un système de traitement, b. la génération par le système de traitement, à partir desdites mesures, d’au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins l’un desdits départs, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation. La mesure peut s’effectuer, notamment en continu, sur une durée suffisante déterminée par l’utilisateur en fonction de l’application, d’au moins une heure. L’invention peut permettre, si on le souhaite, une surveillance continue et simultanée de l’intensité du courant électrique dans les différentes phases de plusieurs
départs électriques polyphasés ou monophasés, grâce à l’utilisation d’un ensemble de dispositifs de mesure, lesquels peuvent transmettre des informations vers un système de traitement, par exemple un récepteur centralisé et/ou un serveur internet, notamment via une communication du type IoT, l’ensemble des dispositifs de mesure formant alors un réseau de dispositifs de mesure connectés. Les équipements utilisateurs peuvent être situés dans des bâtiments résidentiels, de bureaux ou industriels. Par exemple, chaque phase d’un départ alimente un compteur monophasé d’un logement au sein d’un ensemble de logements collectifs. Le système de traitement qui produit l’information renseignant sur l’équilibrage des phases et/ou la recommandation sur une ou plusieurs permutations à effectuer, peut être présent localement au niveau des branchements de l’installation, ou à distance, notamment sous la forme d’un serveur internet, lequel peut transmettre l’information à l’opérateur chargé d’effectuer la permutation par le biais de notifications par exemple. L’invention permet ainsi de disposer d'un réseau de dispositifs de mesure connectés permettant de connaître la répartition des courants dans les différents départs afin de déterminer le déséquilibre minimum pouvant être obtenu en commutant certaines phases des départs électriques. Cela peut permettre d’améliorer l’équilibre entre les phases, et ainsi de réduire les pertes Joule et l'impact environnemental. Mesure des intensités Chacun desdits départs peut comporter un câble multiconducteur, le dispositif de mesure associé à ce départ étant alors avantageusement placé autour du câble multiconducteur correspondant. Cette mise en place peut s’effectuer sur les câbles avec leur gaine, sans avoir à enlever la gaine ni déconnecter les câbles, si le dispositif de mesure comporte deux parties mobiles l’une par rapport à l’autre pouvant être refermées sur le câble. Cela peut permettre de mesurer en une seule opération l’intensité du courant dans tous les conducteurs de chaque départ et d’obtenir rapidement des résultats extrêmement précis, sans avoir besoin d’accéder à chaque conducteur individuellement, par exemple en enlevant la gaine des câbles. La mesure peut s’effectuer de manière statique, c’est-à-dire sans mouvement relatif des capteurs du dispositif de mesure par rapport au câble durant la mesure.
Les mesures des intensités du courant, ou autres grandeurs liées, dans tous les conducteurs de tous les départs, peuvent être effectuées en parallèle par les différents dispositifs de mesure associés, lesquels peuvent transmettre le résultat des mesures effectuées de façon continue ou périodique au système de traitement précité. Chaque dispositif de mesure peut comporter un ou plusieurs capteurs disposés autour du câble correspondant, étant par exemple sensiblement équirépartis angulairement autour de celui-ci. En particulier, chaque dispositif de mesure peut comporter des capteurs de champ magnétique adaptés chacun à mesurer au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans les conducteurs du câble autour duquel est placé le dispositif de mesure, notamment la composante tangentielle et la composante radiale. L’étape a) du procédé ci-dessus peut ainsi comporter, dans un exemple de réalisation : (i) pour chacune desdites phases de chacun desdits départs, la détermination de l’angle entre ladite phase et le capteur de champ magnétique le plus proche, ledit angle étant défini par rapport au centre du câble et en assimilant les conducteurs et les capteurs à des points, et (ii) le calcul des intensités du courant électrique circulant dans lesdites phases desdits départs électriques, ces intensités étant liées aux composantes du champ magnétique mesurées par la relation B = k.M.I où B est la matrice desdites composantes du champ magnétique mesurées pour un même câble, I est la matrice desdites intensités des courants dans ce câble, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant desdits angles entre lesdites phases et lesdits capteurs de champ magnétique de ce câble et k est un coefficient prédéterminé. L’étape a) du procédé défini plus haut peut ainsi consister à mesurer simultanément, pour chacun des conducteurs de chacun des départs, la composante tangentielle et la composante radiale du champ magnétique produit par le courant circulant dans ledit conducteur, au moyen de la pluralité de capteurs de champ magnétique. Cela permet de minimiser l’erreur sur les valeurs d’intensités obtenues, c’est-à-dire d’augmenter encore la précision de ces valeurs. Le calcul des intensités à l’étape (ii) passe par le calcul de l’inverse M-1 de la matrice M, de façon à en déduire les valeurs des intensités des courants I = (µ0/2π).M-1.B,
où µ0 est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans le câble. Comme mentionné plus haut, l’installation des dispositifs de mesure précités autour des câbles multiconducteurs ne nécessite pas d’enlever leur gaine, lorsque présente, et peut s’effectuer simplement et sans causer aux câbles de dégradation, marque ou déformation. La prise en compte du décalage angulaire entre capteurs et conducteurs contribue à la précision des valeurs d’intensité obtenues. Chaque dispositif de mesure peut comporter un système électronique configuré par exemple pour réaliser les calculs des étapes (i) et (ii), et pour transmettre le résultat de la mesure, directement ou indirectement, au système de traitement chargé de délivrer l’information relative à l’équilibrage des phases ainsi qu’une recommandation éventuelle visant à l’améliorer, le cas échéant. Le procédé selon l’invention peut comporter l’alimentation en énergie électrique des dispositifs de mesure et/ou de tout ou partie du système de traitement par couplage inductif avec au moins un conducteur électrique d’un départ. Cela peut rendre le dispositif de mesure autonome sur le plan énergétique. Cette alimentation peut s’effectuer par tout moyen récupérateur d’énergie, par exemple à l’aide d’au moins un enroulement soumis au champ magnétique présent dans le voisinage d’au moins un conducteur électrique, cet enroulement étant par exemple disposé entre deux conducteurs de phase, ou par tout autre moyen de récupération d’énergie, voire via un branchement électrique direct ou par une pile ou batterie. Dans une variante, la mesure de l’intensité du courant électrique dans un conducteur est réalisée en continu au moyen d’un dispositif de mesure comportant un module de mesure comportant plusieurs capteurs ayant chacun des plages de mesure de l’intensité différentes et/ou un capteur multicalibre présentant différents calibres de mesure, par exemple de 0 à 100 A et de 0 à 1000 A. Les capteurs peuvent être des capteurs de Rogowski, à effet Hall ou des transformateurs d’intensité. Le module de mesure fournit ainsi différents signaux analogiques de mesure de l’intensité du courant circulant dans le conducteur, et qui présentent des précisions de mesure différentes. Le module de mesure peut comporter en outre un multiplexeur pour sélectionner successivement les signaux analogiques de mesure en provenance du ou des capteurs, et un convertisseur analogique-numérique pour générer
un signal numérique correspondant au signal analogique de mesure sélectionné par le multiplexeur. Le dispositif de mesure peut comporter en outre un microcontrôleur pour analyser chaque signal numérique de façon à déterminer le signal de mesure analogique optimal qui présente la précision de mesure maximale. Le signal de mesure analogique optimal correspond de préférence au signal numérique non saturé présentant le plus grand écart Δ entre les valeurs maximale et minimale du signal numérique correspondant, sur un intervalle temporel de mesure prédéterminé. Le dispositif de mesure peut comporter un module de communication radiofréquence pour télétransmettre le signal de mesure analogique optimal et/ou le signal numérique correspondant vers le système de traitement. Le dispositif de mesure peut comporter plusieurs modules de mesure pour mesurer l’intensité du courant dans des conducteurs différents, le ou les capteurs magnétiques de chaque module de mesure étant configurés pour être disposés autour d’un des conducteurs. Traitement des mesures L’étape b) du procédé défini plus haut peut comporter la transmission des mesures, et/ou de données liées aux mesures, au système de traitement par une liaison sans fil, notamment radiofréquence, et plus généralement par tout réseau de communication, par exemple du type IoT. Le système de traitement peut comporter un ou plusieurs processeurs, et plus généralement tout équipement électronique et/ou informatique, local ou distant, par exemple un serveur internet communiquant avec le réseau de dispositifs de mesure via un réseau de communication du type IoT, et/ou un ordinateur portable, tablette ou smartphone communiquant avec les dispositifs de mesure et/ou une passerelle connectée à ceux-ci par Bluetooth, Wifi ou un autre moyen de communication sans fil ou filaire. Le système de traitement peut analyser les mesures collectées et calculer toutes les combinaisons de raccordement des différentes phases des départs afin de minimiser la différence entre les intensités des phases de l’arrivée I1, I2 et I3 en respectant les lois de Kirchhoff.
Comme indiqué plus haut, le procédé peut comporter la génération par le système de traitement, à partir desdites mesures, d’au moins une information renseignant sur une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation. La génération de ladite information peut être suivie par au moins une permutation de deux phases d’au moins un départ de l’installation. Cette permutation peut être effectuée manuellement par un opérateur habilité à intervenir sur l’installation. Celui-ci peut recevoir la recommandation sur la ou les permutations à effectuer par tout moyen, par exemple par réception d’une notification sur un terminal portable tel qu’une tablette ou un smartphone, ou par affichage sur un écran d’un appareil dédié L’équilibre des phases de l’arrivée d’alimentation peut être considéré comme atteint lorsque les phases ont sensiblement la même intensité, à une tolérance prédéfinie près. Lorsque les intensités sont susceptibles de varier dans le temps, l’information délivrée par le système de traitement peut comporter une recommandation sur une ou plusieurs permutations à effectuer pour minimiser un déséquilibre moyen des phases sur une période de temps donnée et/ou pour minimiser l’écart entre intensités maximales des phases pendant une période de temps donnée. Une fois les permutations effectuées, on peut relancer après une période de temps prédéfinie les étapes a) et b), afin de procéder à un nouveau rééquilibrage éventuel par une ou plusieurs nouvelles permutations, pour tenir compte par exemple de changements d’équipements ou d’habitudes de consommation. L’information générée à l’étape b) peut notamment être déterminée par l'application par le système de traitement de tout modèle d'optimisation adapté, tel qu'un modèle de programmation linéaire ou un modèle de programmation en nombres entiers mixtes. Arrivée et départs L’arrivée peut comporter trois phases électriques, ainsi le cas échéant qu’un neutre. Ainsi, les intensités mesurées par les dispositifs de mesure peuvent être celles parcourant les conducteurs de chacune de ces phases ainsi que le neutre. Chacun des départs peut comporter un nombre de phases inférieur ou égal au nombre de phases de l’arrivée.
Selon les applications, les tensions entre phases peuvent être supérieures ou égale à 1000V ou inférieures à 1000V, par exemple de l’ordre de 400V. Les tensions entre les phases et le neutre peuvent être de l’ordre de 240 V, et la fréquence de 50 ou 60 Hz par exemple Dispositifs de mesure Les dispositifs de mesure peuvent être agencés pour transmettre par une liaison sans fil, directement ou indirectement, le résultat des mesures au système de traitement. Chaque dispositif de mesure peut être agencé pour se monter autour d’un câble multiconducteur d’un départ correspondant, et comporter des capteurs de champ magnétique adaptés chacun à mesurer au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans les conducteurs du câble autour duquel est placé le dispositif de mesure, notamment la composante tangentielle et la composante radiale. Le dispositif de mesure peut comporter un boîtier contenant les capteurs de champ magnétique. Cela peut permettre de faciliter l’installation des capteurs du dispositif de mesure autour du câble, car il n’est alors pas nécessaire d’installer chaque capteur individuellement, l’ensemble des capteurs étant monté en une seule opération autour de l’ensemble des conducteurs du départ. Le boîtier peut comporter un blindage électromagnétique permettant notamment d’empêcher la pénétration de perturbations électromagnétiques dues par exemple au champ magnétique terrestre permanent et à d’éventuelles sources de champ électromagnétique situées à proximité du câble et du dispositif de mesure. Le boîtier peut présenter une section formée de deux demi-anneaux, adaptée au positionnement du dispositif de mesure autour du câble, notamment avec sa gaine. Cette configuration permet notamment une installation rapide du dispositif de mesure autour du câble, qui est donc logé au centre de l’ouverture circulaire formée par la réunion des deux demi-anneaux. Chaque dispositif de mesure peut comporter un système électronique agencé pour récupérer les mesures réalisées par les capteurs dudit dispositif de mesure et/ou communiquer ces mesures et/ou des données issues de ces mesures au système de traitement. Chaque système électronique peut comporter deux cartes respectivement logées dans les premier et second demi-anneaux du boîtier et les deux cartes sont de préférence en
contact mécanique mutuel. Ainsi, le maintien en position du système électronique par rapport au boîtier est encore meilleur. Le système électronique peut comporter un émetteur pour transmettre par une liaison sans fil les résultats des mesures. Les capteurs sont par exemple disposés sur les circuits imprimés des cartes, par exemple de façon équirépartie angulairement autour de l’axe de l’ouverture du dispositif destinée à être traversée par le câble multiconducteur. Les dispositifs de mesure peuvent encore être autres, par exemple tels que mentionné plus haut, comportant des capteurs inductifs de différents calibres. Réseau de dispositifs de mesure et système pour l’équilibrage des phases L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un réseau de dispositifs de mesure, notamment tels que définis plus haut, placé chacun autour des conducteurs d’un départ respectif polyphasé ou monophasé, et de préférence de l’arrivée également, afin de mesurer les intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, dans les différents conducteurs de ce départ parcourus par des courants, et transmettre les valeurs des mesures d’intensité, directement ou indirectement, à un système de traitement commun, par exemple un serveur internet, notamment par une liaison de type IoT, pour permettre à ce système de traitement de calculer les courants dans chacune des phases d’une arrivée d’alimentation sur laquelle les départs sont branchés en parallèle. Les dispositifs de mesure peuvent transmettre le résultat des mesures par une liaison sans fil, comme détaillé plus haut. Cette transmission peut s’effectuer de manière automatique en continu ou à intervalles de temps réguliers, par exemple, ou en réponse à une interrogation d’un serveur, en variante, ou autrement encore. L’invention a encore pour objet un système pour l’équilibrage des phases d’une arrivée d’alimentation en courant électrique polyphasé d’une installation comportant au moins deux départs électriques polyphasés ou monophasés reliés en parallèle à ladite arrivée et servant des équipements utilisateurs, comportant : a. Un ensemble de dispositifs de mesure configurés chacun pour la mesure de la ou des intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, de la ou
des différentes phases d’un départ électrique correspondant, et de préférence de l’arrivée également, et b. Un système de traitement agencé pour générer, à partir desdites mesures, au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation. Comme indiqué plus haut, chaque dispositif de mesure peut être agencé pour se monter autour d’un câble multiconducteur d’un départ correspondant, et comporter des capteurs de champ magnétique adaptés chacun à mesurer de manière statique au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans les conducteurs du câble autour duquel est placé le dispositif de mesure, notamment la composante tangentielle et la composante radiale. La mesure peut s’effectuer sur une période prédéfinie, choisie en fonction de l’application. Brève description des dessins [Fig 1] est une représentation schématique et partielle d’un exemple d’installation destinée à être équipée d’un ensemble de capteurs d’un système pour l’équilibrage des phases, conforme à la présente invention, [Fig 2] est une représentation schématique et partielle d’un exemple de système pour l’équilibrage des phases conforme à l’invention, [Fig 3] représente de manière schématique et partielle un exemple de dispositif de mesure, [Fig 4] illustre de manière schématique et partielle des étapes d’un exemple procédé conforme à l’invention, et [Fig 5] illustre différents paramètres utilisés lors de la mesure des intensités. Description détaillée L’installation 1 illustrée à la figure 1 comporte une arrivée P multi-phasée, avec par exemple trois phases et un neutre, par exemple le réseau triphasé 400V 50Hz. Les
intensités (valeurs efficaces vraies) des courants de chacune des phases sont notés I1, I2 et I3 respectivement. L’arrivée s’effectue par exemple au moyen d’un câble gainé comportant tous les conducteurs de phase et le neutre, ou d’un faisceau de câbles chacun à conducteur unique, par exemple torsadés ensemble. L’installation 1 peut comporter une ou plusieurs armoires de dérivation ou un local technique, permettant le raccord à l’alimentation d’arrivée de départs multi-phasés, directement ou par l’intermédiaire d’équipements électriques tels que des contacteurs, coupe-circuits, disjoncteurs, fusibles, compteurs ou autres, non représentés. Les départs peuvent s’effectuer à l’aide de câbles multiconducteurs gainés, vers les équipements consommateurs. L’installation 1 peut comporter n départs électriques Di, pour i de 1 à n, comportant chacun par exemple, comme illustré, trois phases dont les intensités respectives sont notées O1,i, O2,i et O3,i et ON,i pour le neutre. Conformément à l’invention, un ensemble de dispositifs de mesure 30, représentés schématiquement à la figure 1, est utilisé pour mesurer les courants dans chacun des départs. Ces dispositifs de mesure 30 font partie d’un système 2 pour l’équilibrage des phases, représenté à la figure 2. Chaque dispositif de mesure 30 est placé autour des conducteurs d’un départ correspondant. Chaque dispositif de mesure peut comporter, comme illustré à la figure 3, une pluralité de capteurs 36 de champ magnétique disposés autour du câble 32 correspondant au départ électrique correspondant Di, en au moins un emplacement dudit câble, pour mesurer au moins le courant circulant dans les conducteurs 34 de ce câble 32 correspondant aux différentes phases. Un système de traitement 40 est présent pour générer, à partir des mesures de courant réalisées par les dispositifs de mesure 30, au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée P et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée P.
Le système de traitement 40 transmet par exemple cette information à un terminal utilisateur 50 tel qu’un appareil dédié, un ordinateur portable, une tablette ou un smartphone. Le dispositif de mesure 30 comporte un système électronique 38 adapté à recevoir les valeurs des composantes du champ magnétique mesurées par la pluralité de capteurs 36. Comme illustré, le dispositif de mesure comporte avantageusement un boîtier 31 contenant la pluralité de capteurs 36 de champ magnétique. Un tel boîtier est toutefois optionnel, les capteurs 36 pouvant être placés autour du câble 32 sans être contenus dans une quelconque enceinte. De préférence, comme illustré, le boîtier 31 présente une section formée de deux demi-anneaux 311 et 312, adaptée au positionnement du dispositif de mesure 30 autour du câble 32, les deux demi-anneaux 311 et 312 définissant par leur assemblage une ouverture dans laquelle passe le câble 32. Dans le mode particulier de réalisation illustré, le câble 32 a une section circulaire et l’ouverture formée par les deux demi-anneaux 311 et 312 est également circulaire et de diamètre légèrement supérieur à celui de la section du câble (avec sa gaine). Les deux demi-anneaux 311 et 312 peuvent être reliés entre eux par l’intermédiaire d’une articulation du type charnière, ou être solidarisés l’un à l’autre par exemple au moyen de vis ou écrous ou d’autres moyens de fixation, de préférence amovibles. Le système électronique 38 peut être situé soit dans le boitier, soit à distance de celui-ci. De façon optionnelle, le boîtier 31 comporte un blindage électromagnétique évitant la perturbation des capteurs 36 par d’éventuelles sources d’ondes électromagnétiques environnantes ainsi que par le champ magnétique terrestre permanent. Ce blindage peut être réalisé par exemple dans un acier spécifique. Qu’un tel blindage soit présent ou non, le dispositif de mesure 30 peut en outre être équipé d’un ou plusieurs capteurs additionnels 37 de champ magnétique adaptés à mesurer notamment le champ magnétique terrestre, afin de soustraire la valeur de celui-ci lors du traitement des valeurs des composantes du champ magnétique mesurées par les capteurs 36 de champ magnétique. Le ou les capteurs additionnels 37 peuvent être disposés
à l’intérieur et/ou à l’extérieur du boîtier 31, ou encore directement autour du câble 32 lorsqu’il n’y a pas de boîtier. La mise en place des différents dispositifs de mesure 30 et le fonctionnement du système 2 selon l’invention peuvent s’effectuer selon le procédé illustré à la figure 4. Sur cette figure, le bloc E1 regroupe des étapes conduisant à la mesure, notamment de façon continue et/ou simultanée, des intensités ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, des différentes phases de chaque départ électrique à l’aide de dispositifs de mesure 30 respectifs. Le bloc E2 regroupe des étapes visant à la génération par le système de traitement 40, à partir desdites mesures, d’au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation. Le procédé peut comporter une première sous-étape E11 consistant à placer les capteurs de champ magnétique 36 autour de chaque câble 32 correspondant à un départ électrique. L’étape E11 peut consister à fixer sur chaque câble au moins un dispositif de mesure 30 tels que décrit précédemment, en refermant par exemple les deux demi-anneaux sur celui-ci. On peut également mettre en place un dispositif de mesure autour du câble d’arrivée. Une fois les dispositifs de mesure 30 en place, on peut mesurer, dans une deuxième sous-étape E12, pour chaque conducteur 34 de chaque câble 32, au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans ce conducteur. Ces mesures sont effectuées en parallèle sur les conducteurs au moyen de la pluralité de capteurs de champ magnétique 36. Dans un mode particulier de réalisation, la pluralité de capteurs de champ magnétique 36 peut mesurer pour chaque conducteur uniquement la composante tangentielle ou uniquement la composante radiale du champ magnétique. En variante, pour plus de précision, la pluralité de capteurs de champ magnétique mesure pour chaque conducteur à la fois la composante tangentielle et la composante radiale du champ magnétique. Dans un exemple, non limitatif de l’invention, on peut lors d’une troisième sous- étape E13, pour chaque conducteur 34 de chaque câble 32, déterminer l’angle α entre ce conducteur et le capteur de champ magnétique 36 de la pluralité de capteurs de champ
magnétique dudit câble le plus proche, comme illustré sur la figure 5, décrite plus loin. L’angle α est défini par rapport au centre de la section du câble correspondant et en assimilant les conducteurs et les capteurs à des points. En effet, pour simplifier, on émet l’hypothèse que chaque conducteur présente une section infiniment petite et que le champ magnétique capté par chaque capteur est localisé en un point correspondant à l’emplacement du capteur. Enfin, on peut calculer dans une sous-étape E14 les intensités des courants circulant dans chaque conducteur de chacun des câbles. Les calculs des étapes E13 et E14 peuvent être réalisés par les systèmes électroniques 38 des dispositifs de mesure 30 de chaque câble. Les intensités des courants dans les conducteurs sont liées aux composantes du champ magnétique mesurées, par la relation B = k.M.I où B est la matrice des composantes du champ magnétique mesurées dans tous les conducteurs d’un même câble par tous les capteurs autour de ce câble, I est la matrice des intensités des courants circulant dans tous les conducteurs de ce câble, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant des angles entre les conducteurs et les capteurs de champ magnétique de ce câble et k est un coefficient prédéterminé. Il découle de cette formule que I = (µ0/2π).M-1.B, où M-1 est la matrice inverse de M et µ0 est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans le câble. On peut dans un premier temps calculer le champ magnétique produit par le courant en utilisant la loi de Biot-Savart, puis inverser l’ensemble des mesures locales de composantes du champ magnétique en déterminant une matrice inverse, afin d’obtenir les intensités de courant provenant des N sources de courant. Sur la figure 5, on a représenté un câble de section circulaire comportant cinq conducteurs régulièrement répartis à l’intérieur du câble, qui sont assimilés à cinq points C1 à C5 équidistants les uns des autres sur la circonférence d’un cercle T. Seul le capteur de champ magnétique le plus proche du conducteur C1 a été représenté, et est symbolisé par le point A. Le rayon du cercle T est désigné par r, la distance entre le conducteur C1 et le capteur A est désignée par d1, le segment de droite reliant le capteur A et le centre du cercle T est désigné par d’1, l’angle au point A entre le segment de droite d’1 et le segment de droite reliant le conducteur C1 et le point A est désigné par β. Le champ magnétique capté par le
capteur A est représenté par le vecteur B1, qui est orthogonal au segment de droite reliant le conducteur C1 et le point A. Pour un câble comportant N conducteurs produisant chacun un champ magnétique Bi, i = 1, …, N, la composante BA du champ magnétique au point A provenant des N conducteurs est définie comme suit : [Math.1]
où : Bim est la composante du champ magnétique provenant du ième conducteur captée par le mième capteur ; les angles αi et βi sont définis pour le ième conducteur de façon similaire aux angles α et β définis plus haut, respectivement ; di désigne la distance entre le ième conducteur et le capteur le plus proche ; µ0 est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans le câble ; r est comme défini plus haut le rayon du cercle T ; et Iim est la valeur de l’intensité du courant circulant dans le ième conducteur et déduite de la mesure de champ magnétique effectuée par le mième capteur. A titre d’exemple nullement limitatif, pour N = 5 conducteurs et cinq capteurs de champ magnétique placés respectivement en des points A, B, C, D et E, l’expression analytique permettant de déduire les intensités des courants dans les conducteurs est la suivante : [Math.2]
Claims
Revendications [Revendication 1] Procédé pour générer au moins une information relative à l’équilibrage des phases d’une arrivée (P) d’alimentation en courant électrique polyphasé d’une installation (1) comportant au moins deux départs (Di) électriques monophasés ou polyphasés reliés en parallèle à ladite arrivée et servant des équipements utilisateurs, le procédé comportant : a. au moins pour chacun desdits départs électriques (Di) et de préférence pour l’arrivée d’alimentation (P) également, la mesure (E1) de la ou des intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, de la ou des différentes phases à l’aide d’un dispositif de mesure (30), notamment un dispositif de mesure disposé autour du ou des conducteurs (34) correspondants, cette mesure s’effectuant, notamment en continu, sur une durée prédéfinie, les mesures étant transmises à un système de traitement (40), b. la génération (E2) par le système de traitement (40), à partir desdites mesures, d’au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins l’un desdits départs (Di), cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée (P) d’alimentation. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, les mesures des intensités du courant, ou autres grandeurs liées, dans tous les conducteurs (34) de tous les départs (Di), étant effectuées en parallèle par les différents dispositifs de mesure (30) associés, lesquels transmettant notamment le résultat des mesures effectuées de façon continue ou périodique au système de traitement (40). [Revendication 3] Procédé selon l’une des revendications précédentes, chacun des départs (Di) comportant un câble (32) multiconducteur, le dispositif de mesure associé à ce départ étant placé autour du câble multiconducteur correspondant. [Revendication 4] Procédé selon la revendication précédente, chaque dispositif de mesure (30) comportant des capteurs de champ magnétique (36), statiques durant la mesure, et adaptés chacun à mesurer au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans les conducteurs du câble (32) autour duquel est placé le dispositif de mesure, notamment la composante tangentielle et la composante radiale, l’étape (a) comportant :
(i) pour chacune desdites phases de chacun desdits départs, la détermination de l’angle entre ladite phase et le capteur de champ magnétique le plus proche, ledit angle étant défini par rapport au centre dudit câble et en assimilant les conducteurs et les capteurs à des points, et (ii) le calcul des intensités du courant électrique circulant dans lesdites phases desdits départs électriques, ces intensités étant liées aux composantes du champ magnétique mesurées par la relation B = k.M.I où B est la matrice desdites composantes du champ magnétique mesurées dans un même câble, I est la matrice desdites intensités des courants circulant dans les conducteurs de ce câble, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant desdits angles entre lesdites phases et lesdits capteurs de champ magnétique du câble et k est un coefficient prédéterminé, le calcul des intensités à l’étape (ii) faisant intervenir le calcul de l’inverse M-1 de la matrice M, de façon à en déduire les valeurs des intensités des courants I = (µ0/2π).M-1.B, où µ0 est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans le câble. [Revendication 5] Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, la mesure de l’intensité du courant électrique dans un conducteur étant réalisée en continu au moyen d’un dispositif de mesure comportant un module de mesure comportant plusieurs capteurs ayant chacun des plages de mesure de l’intensité différentes et/ou un capteur multicalibre présentant différents calibres de mesure. [Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, chacun des départs (Di) ayant un nombre de phases inférieur ou égal à celui de l’arrivée. [Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant l’alimentation en énergie électrique des dispositifs de mesure (30) par couplage inductif avec au moins un conducteur électrique (34) d’un départ. [Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’arrivée (P) comportant trois phases électriques, ainsi le cas échéant qu’un neutre. [Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’étape (b) comportant la transmission des mesures, et/ou de données liées aux mesures, au système de traitement (40) par une liaison sans fil, notamment radiofréquence.
[Revendication 10] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant la génération par le système de traitement (40), à partir desdites mesures, d’au moins une information renseignant sur une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ (Di), cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée (P) d’alimentation. [Revendication 11] Procédé selon la revendication précédente, la génération de ladite information étant suivie par au moins une permutation de deux phases d’au moins un départ de l’installation. [Revendication 12] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel une fois la ou les permutations effectuées, on relance après une période de temps prédéfinie les étapes a) et b), afin de procéder à un nouveau rééquilibrage éventuel par une ou plusieurs nouvelles permutations, pour tenir compte notamment de changements d’équipements ou d’habitudes de consommation. [Revendication 13] Réseau de dispositifs de mesure (30), notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, placés chacun autour des conducteurs (34) d’un départ (Di) respectif polyphasé ou monophasé, et de préférence sur l’arrivée également, afin de mesurer les intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, dans les différents conducteurs de ce départ parcourus par des courants, et transmettre les valeurs des mesures d’intensité, directement ou indirectement, à un système de traitement commun(40), pour permettre à ce système de traitement de calculer les courants (I1 ; I2 ; I3) dans chacune des phases d’une arrivée (P) d’alimentation sur laquelle les départs sont branchés en parallèle. [Revendication 14] Système (2) pour l’équilibrage des phases d’une arrivée (P) d’alimentation en courant électrique polyphasé d’une installation (1) comportant au moins deux départs (Di) électriques polyphasés ou monophasés reliés en parallèle à ladite arrivée (P) et servant des équipements utilisateurs, comportant : a. Un ensemble de dispositifs de mesure (30) configurés chacun pour la mesure de la ou des intensités, ou autres grandeurs physiques liées à celles-ci, de la ou des différentes phases d’un départ électrique correspondant et de préférence de l’arrivée également, et
b. Un système de traitement (40) agencé pour générer, à partir desdites mesures, au moins une information renseignant sur l’équilibrage des phases de l’arrivée (P) d’alimentation et/ou renseignant sur au moins une permutation à effectuer entre deux phases d’au moins un départ, cette permutation conduisant à améliorer l’équilibrage des phases de l’arrivée d’alimentation. [Revendication 15] Système selon la revendication précédente, les dispositifs de mesure (30) étant agencés pour transmettre par une liaison sans fil, directement ou indirectement, le résultat des mesures au système de traitement (40). [Revendication 16] Système selon la revendication 14 ou 15, chaque dispositif de mesure (30) étant agencé pour se monter autour d’un câble (32) multiconducteur d’un départ (Di) correspondant, et comportant des capteurs de champ magnétique (36) adaptés chacun à mesurer de manière statique au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans les conducteurs (34) du câble (32) autour duquel est placé le dispositif de mesure (30), notamment la composante tangentielle et la composante radiale.
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