FR3143130A1 - METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CURRENT INTENSITY IN EACH PHASE OF A POLY-PHASE ELECTRIC CABLE - Google Patents
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Abstract
Pour mesurer l’intensité du courant dans un câble électrique multi-conducteurs, on mesure simultanément cette intensité dans tous les conducteurs : on place (E1) des capteurs de champ magnétique autour du câble ; on mesure (E2) simultanément au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans chaque conducteur ; on détermine (E3) l’angle entre chaque conducteur et le capteur le plus proche ; les intensités étant liées aux composantes du champ magnétique par B = k.M.I où B est la matrice des composantes du champ magnétique, I est la matrice des intensités, M est une matrice comportant des coefficients de proportionnalité dépendant des angles entre conducteurs et capteurs et k est un coefficient prédéterminé, on calcule (E4) l’inverse M-1 de M, de façon à en déduire les valeurs des intensités 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. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 To measure the current intensity in a multi-conductor electrical cable, this intensity is measured simultaneously in all the conductors: magnetic field sensors are placed (E1) around the cable; we measure (E2) simultaneously at least one component of the magnetic field produced by the current circulating in each conductor; we determine (E3) the angle between each conductor and the closest sensor; the intensities being linked to the components of the magnetic field by B = k.M.I where B is the matrix of the components of the magnetic field, I is the matrix of intensities, M is a matrix comprising coefficients of proportionality depending on the angles between conductors and sensors and k is a predetermined coefficient, we calculate (E4) the inverse M-1 of M, so as to deduce the values of the intensities I = (µ0/2π).M-1.B, where µ0 is an equivalent magnetic permeability which takes take into account the presence of insulating materials in the cable. Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de mesure simultanée de l’intensité du courant instantané dans chaque phase d’un câble électrique polyphasé, à courant alternatif ou continu.The present invention relates to a method and a device for simultaneously measuring the intensity of the instantaneous current in each phase of a polyphase electric cable, with alternating or direct current.
L’invention appartient au domaine des câbles électriques destinés au transport d’énergie et/ou à la transmission de données. Elle trouve à s’appliquer en particulier dans le domaine de l’optimisation de la distribution d’énergie dans les bâtiments.The invention belongs to the field of electric cables intended for the transport of energy and/or the transmission of data. It finds application in particular in the field of the optimization of energy distribution in buildings.
Actuellement, pour mesurer l’intensité du courant instantané dans chaque conducteur d’un câble polyphasé, ou multi-conducteurs, le plus souvent, on mesure successivement, au moyen d’une pince ampèremétrique, l’intensité du courant dans chacun des conducteurs.Currently, to measure the instantaneous current intensity in each conductor of a polyphase or multi-conductor cable, most often, the current intensity in each of the conductors is measured successively using an ammeter clamp.
Toutefois, ces opérations sont consommatrices de temps et fournissent généralement des résultats peu précis.However, these operations are time-consuming and generally provide imprecise results.
Il n’existe sur le marché aucune solution technique pratique permettant de mesurer simultanément, rapidement et avec précision, l’intensité du courant dans tous les conducteurs d’un câble polyphasé.There is no practical technical solution on the market that allows the current intensity in all conductors of a polyphase cable to be measured simultaneously, quickly and accurately.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l’art antérieur.The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art.
Dans ce but, la présente invention propose un procédé de mesure de l’intensité du courant dans un câble électrique comportant une pluralité de conducteurs, remarquable en ce qu’il consiste à mesurer simultanément l’intensité du courant dans les conducteurs de la pluralité de conducteurs en effectuant des étapes consistant à :
placer une pluralité de capteurs de champ magnétique autour du câble, en au moins un emplacement du câble ;
mesurer simultanément, pour chacun des conducteurs, au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans le conducteur, au moyen de la pluralité de capteurs de champ magnétique ;
pour chacun des conducteurs, déterminer l’angle entre le conducteur et le capteur de champ magnétique de la pluralité de capteurs de champ magnétique le plus proche, cet angle étant défini par rapport au centre du câble et en assimilant les conducteurs et les capteurs à des points ;
les intensités des courants dans les conducteurs étant liées aux composantes du champ magnétique mesurées par la relation B = k.M.I où B est la matrice des composantes du champ magnétique, I est la matrice des intensités des courants, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant des angles entre les conducteurs et les capteurs de champ magnétique et k est un coefficient prédéterminé, calculer l’inverse M-1de la matrice M, de façon à en déduire les valeurs des intensités des courants I = (µ0/2π).M-1.B, où µ0est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans le câble.For this purpose, the present invention provides a method for measuring the intensity of the current in an electric cable comprising a plurality of conductors, remarkable in that it consists in simultaneously measuring the intensity of the current in the conductors of the plurality of conductors by carrying out steps consisting in:
placing a plurality of magnetic field sensors around the cable, at at least one location of the cable;
simultaneously measuring, for each of the conductors, at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in the conductor, by means of the plurality of magnetic field sensors;
for each of the conductors, determining the angle between the conductor and the nearest magnetic field sensor of the plurality of magnetic field sensors, this angle being defined relative to the center of the cable and by assimilating the conductors and the sensors to points;
the current intensities in the conductors being related to the components of the magnetic field measured by the relation B = kMI where B is the matrix of the components of the magnetic field, I is the matrix of the current intensities, M is a matrix comprising a plurality of proportionality coefficients depending on the angles between the conductors and the magnetic field sensors and k is a predetermined coefficient, calculating the inverse M -1 of the matrix M, so as to deduce therefrom the values of the current intensities I = (µ 0 /2π).M -1 .B, where µ 0 is an equivalent magnetic permeability which takes into account the presence of insulating materials in the cable.
Ainsi, l’invention permet de mesurer en une seule opération l’intensité du courant dans tous les conducteurs du câble et d’obtenir rapidement des résultats extrêmement précis, sans avoir besoin d’ôter la gaine du câble. En outre, l’installation des capteurs de champ magnétique autour des câbles est aisée et ne cause aux câbles aucune dégradation, marque ou déformation. De plus, étant donné que la position des capteurs de champ magnétique par rapport aux conducteurs du câble est inconnue, la prise en compte du décalage angulaire entre capteurs et conducteurs permet d’augmenter la précision des valeurs d’intensité obtenues.Thus, the invention makes it possible to measure the current intensity in all the conductors of the cable in a single operation and to quickly obtain extremely precise results, without having to remove the cable sheath. Furthermore, the installation of the magnetic field sensors around the cables is easy and does not cause any damage, marks or deformation to the cables. Furthermore, since the position of the magnetic field sensors relative to the conductors of the cable is unknown, taking into account the angular offset between sensors and conductors makes it possible to increase the precision of the intensity values obtained.
L’invention offre de nombreuses applications, telles que l’identification de répartitions déséquilibrées du courant parfois révélatrices d’une alimentation défectueuse, l’anticipation de pannes de câble lorsqu’un conducteur atteint une température excessive ou encore la réduction de la consommation d’énergie électrique dans une installation.The invention offers numerous applications, such as the identification of unbalanced current distributions which sometimes indicate a faulty power supply, the anticipation of cable failures when a conductor reaches an excessive temperature or even the reduction of electrical energy consumption in an installation.
Dans un mode particulier de réalisation, l’étape de mesure consiste à mesurer simultanément, pour chacun des conducteurs, la composante tangentielle et la composante radiale du champ magnétique produit par le courant circulant dans le conducteur, au moyen de la pluralité de capteurs de champ magnétique.In a particular embodiment, the measuring step consists in simultaneously measuring, for each of the conductors, the tangential component and the radial component of the magnetic field produced by the current flowing in the conductor, by means of the plurality of magnetic field sensors.
Cela permet de minimiser l’erreur sur les valeurs d’intensités obtenues, c’est-à-dire d’augmenter encore la précision de ces valeurs.This makes it possible to minimize the error in the intensity values obtained, i.e. to further increase the precision of these values.
Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un dispositif de mesure de l’intensité du courant dans un câble électrique comportant une pluralité de conducteurs, remarquable en ce qu’il comporte :
la pluralité de capteurs de champ magnétique susmentionnée ;
un moyen de traitement adapté à recevoir les valeurs des composantes du champ magnétique et à appliquer les étapes de détermination d’angle et de calcul de matrice inverse d’un procédé tel que décrit succinctement ci-dessus pour en déduire l’intensité du courant circulant dans chacun des conducteurs.For the same purpose as that indicated above, the present invention also proposes a device for measuring the intensity of the current in an electric cable comprising a plurality of conductors, remarkable in that it comprises:
the aforementioned plurality of magnetic field sensors;
a processing means adapted to receive the values of the components of the magnetic field and to apply the steps of angle determination and inverse matrix calculation of a method as briefly described above to deduce therefrom the intensity of the current flowing in each of the conductors.
Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif comporte en outre un boîtier contenant la pluralité de capteurs de champ magnétique.In a particular embodiment, the device further comprises a housing containing the plurality of magnetic field sensors.
Cela facilite l’installation du dispositif autour du câble, car il n’est ainsi pas nécessaire d’installer chaque capteur individuellement.This makes it easier to install the device around the cable, as it is not necessary to install each sensor individually.
Dans un mode particulier de réalisation, le boîtier est entouré d’un blindage électromagnétique.In a particular embodiment, the housing is surrounded by electromagnetic shielding.
Cela permet 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 des capteurs.This prevents the penetration of electromagnetic disturbances due to, for example, the Earth's permanent magnetic field and possible sources of electromagnetic fields located near the cable and sensors.
Dans un mode particulier de réalisation, le boîtier présente une section formée de deux demi-anneaux, adaptée au positionnement du dispositif autour du câble.In a particular embodiment, the housing has a section formed of two half-rings, suitable for positioning the device around the cable.
Cette configuration permet une installation rapide du dispositif autour du câble, qui est donc logé au centre de l’ouverture circulaire formée par la réunion des deux demi-anneaux.This configuration allows for rapid installation of the device around the cable, which is therefore housed in the centre of the circular opening formed by the meeting of the two half-rings.
Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif comporte en outre au moins un capteur additionnel de champ magnétique adapté à mesurer le champ magnétique terrestre.In a particular embodiment, the device further comprises at least one additional magnetic field sensor suitable for measuring the Earth's magnetic field.
Cela permet de prendre en compte la valeur du champ magnétique terrestre, qui peut ainsi être soustraite lors du traitement des valeurs de champ magnétique recueillies par les capteurs.This allows the value of the Earth's magnetic field to be taken into account, which can then be subtracted when processing the magnetic field values collected by the sensors.
Dans un mode particulier de réalisation, l’au moins un capteur additionnel est disposé à l’intérieur du boîtier et/ou à l’extérieur du boîtier.In a particular embodiment, the at least one additional sensor is arranged inside the housing and/or outside the housing.
Toujours dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose aussi un agencement de câble électrique comportant un câble électrique comportant une pluralité de conducteurs, cet agencement étant remarquable en ce qu’il comporte en outre au moins un dispositif tel que succinctement décrit ci-dessus placé autour du câble.Still for the same purpose as that indicated above, the present invention also proposes an electric cable arrangement comprising an electric cable comprising a plurality of conductors, this arrangement being remarkable in that it further comprises at least one device as succinctly described above placed around the cable.
Dans un mode particulier de réalisation, l’agencement de câble électrique comporte une pluralité de dispositifs tels que succinctement décrits ci-dessus, placés autour du câble à des intervalles prédéterminés les uns des autres.In a particular embodiment, the electrical cable arrangement comprises a plurality of devices as briefly described above, placed around the cable at predetermined intervals from each other.
Cela permet d’assurer une mesure adéquate des intensités des courants dans les conducteurs du câble au cas où ces conducteurs seraient torsadés de telle sorte qu’ils seraient susceptibles d’influencer la sensibilité de la mesure des intensités.This ensures adequate measurement of current intensities in the cable conductors in the event that these conductors are twisted in such a way that they could influence the sensitivity of the current measurement.
Les autres caractéristiques particulières et avantages du dispositif et de l’agencement de câble électrique étant similaires à ceux du procédé, ils ne sont pas répétés ici.Other special features and advantages of the device and the electric cable arrangement being similar to those of the method, they are not repeated here.
D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d’exemples nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other aspects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below of particular embodiments, given as non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which:
La présente invention considère un câble polyphasé, ou multi-conducteurs, à courant alternatif ou continu. On note N le nombre de conducteurs du câble. Ces conducteurs ne sont pas nécessairement identiques.The present invention considers a polyphase, or multi-conductor, cable with alternating or direct current. We denote by N the number of conductors of the cable. These conductors are not necessarily identical.
L’invention repose sur la mesure locale d’au moins une composante du champ magnétique émis par les sources de courant, qui sont ici les N conducteurs, au moyen de capteurs de champ magnétique.The invention is based on the local measurement of at least one component of the magnetic field emitted by the current sources, which are here the N conductors, by means of magnetic field sensors.
En bref, étant donné qu’un câble polyphasé comporte plusieurs densités de courant provenant de ses N conducteurs, 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.In short, since a polyphase cable has several current densities coming from its N conductors, one can first calculate the magnetic field produced by the current using the Biot-Savart law, then invert all the local measurements of the magnetic field components by determining an inverse matrix, in order to obtain the current intensities coming from the N current sources.
Ainsi, comme le montre l’organigramme de la
L’étape E1 peut par exemple consister à fixer autour du câble un ou plusieurs dispositifs conformes à l’invention contenant la pluralité de capteurs. Le dispositif conforme à l’invention est décrit plus loin en référence aux figures 3 et 4.Step E1 may for example consist of fixing around the cable one or more devices according to the invention containing the plurality of sensors. The device according to the invention is described later with reference to Figures 3 and 4.
Puis une étape E2 consiste à mesurer simultanément, pour chacun des conducteurs du câble, au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans ce conducteur.Then a step E2 consists of simultaneously measuring, for each of the conductors of the cable, at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in this conductor.
Ces mesures simultanées sont effectuées au moyen de la pluralité de capteurs de champ magnétique.These simultaneous measurements are carried out by means of the plurality of magnetic field sensors.
Dans un mode particulier de réalisation, la pluralité de capteurs de champ magnétique peut mesurer pour chaque conducteur uniquement la composante tangentielle ou uniquement la composante radiale du champ magnétique.In a particular embodiment, the plurality of magnetic field sensors can measure for each conductor only the tangential component or only the radial component of the magnetic field.
En variante, pour plus de précision, la pluralité de capteurs de champ magnétique peut mesurer pour chaque conducteur à la fois la composante tangentielle et la composante radiale du champ magnétique.Alternatively, for greater accuracy, the plurality of magnetic field sensors may measure for each conductor both the tangential component and the radial component of the magnetic field.
Ensuite, lors d’une étape E3, pour chacun des conducteurs, on détermine l’angle α entre ce conducteur et le capteur de champ magnétique de la pluralité de capteurs de champ magnétique le plus proche. L’angle α est défini par rapport au centre de la section du câble 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.Then, during a step E3, for each of the conductors, the angle α is determined between this conductor and the nearest magnetic field sensor of the plurality of magnetic field sensors. The angle α is defined relative to the center of the cable section and by treating the conductors and sensors as points. Indeed, to simplify, it is assumed 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.
La
Pour un câble comportant N conducteurs produisant chacun un champ magnétique Bi, i = 1, …, N, la composante BAdu champ magnétique au point A provenant des N conducteurs est définie comme suit :For a cable comprising N conductors each producing a magnetic field B i , i = 1, …, N, the component B A of the magnetic field at point A coming from the N conductors is defined as follows:
où :
Bimest la composante du champ magnétique provenant du ièmeconducteur captée par le mièmecapteur ;
les angles αiet βisont définis pour le ièmeconducteur de façon similaire aux angles α et β définis plus haut, respectivement ;
didésigne la distance entre le ièmeconducteur et le capteur le plus proche ;
µ0est 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
Iimest la valeur de l’intensité du courant circulant dans le ièmeconducteur et déduite de la mesure de champ magnétique effectuée par le mi èmecapteur.Or :
B im is the component of the magnetic field coming from the i th conductor captured by the m th sensor;
the angles α i and β i are defined for the i th conductor similarly to the angles α and β defined above, respectively;
d i denotes the distance between the i th conductor and the nearest sensor;
µ 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 current intensity flowing in the i th conductor and deduced from the magnetic field measurement carried out by the m i th sensor.
Le nombre de capteurs de champ magnétique est au moins égal au nombre total N de conducteurs du câble.The number of magnetic field sensors is at least equal to the total number N of conductors in the cable.
Ainsi, 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 par tous les capteurs, I est la matrice des intensités des courants circulant dans tous les conducteurs, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant des angles entre les conducteurs et les capteurs de champ magnétique et k est un coefficient prédéterminé.Thus, the intensities of the currents in the conductors are linked to the components of the magnetic field measured, by the relation B = k.M.I where B is the matrix of the components of the magnetic field measured in all the conductors by all the sensors, I is the matrix of the intensities of the currents circulating in all the conductors, M is a matrix comprising a plurality of proportionality coefficients depending on the angles between the conductors and the magnetic field sensors and k is a predetermined coefficient.
Il en découle I = (µ0/2π).M-1.B, où M-1est la matrice inverse de M.This results in I = (µ 0 /2π).M -1 .B, where M -1 is the inverse matrix of M.
Ainsi, comme le montre la
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 :As a non-limiting example, for N = 5 conductors and five magnetic field sensors placed respectively at points A, B, C, D and E, the analytical expression allowing the intensities of the currents in the conductors to be deduced is as follows:
où Ii, i = 1, …, 5 désigne l’intensité du courant circulant dans le ièmeconducteur et BA, BB, BC, BDet BEdésignent les composantes du champ magnétique respectivement mesurées par les cinq capteurs.where I i , i = 1, …, 5 denotes the intensity of the current flowing in the i th conductor and B A , B B , B C , B D and B E denote the components of the magnetic field respectively measured by the five sensors.
La perméabilité magnétique équivalente µ0est une perméabilité macroscopique, qui rend le calcul plus simple que si on considérait la perméabilité magnétique locale.The equivalent magnetic permeability µ 0 is a macroscopic permeability, which makes the calculation simpler than if we considered the local magnetic permeability.
Dans un mode particulier de réalisation, l’angle α entre ce conducteur et le capteur de champ magnétique de la pluralité de capteurs de champ magnétique le plus proche est déterminé de façon à maximiser la fonction F suivante :In a particular embodiment, the angle α between this conductor and the nearest magnetic field sensor of the plurality of magnetic field sensors is determined so as to maximize the following function F:
où Iidésigne l’intensité du courant circulant dans le ièmeconducteur.where I i denotes the intensity of the current flowing in the i th conductor.
Il existe diverses méthodes de convergence mathématique connues en soi pour maximiser F, telles que l’algorithme de Levenberg-Marquardt (appelé aussi algorithme LM) ou encore la méthode de Nelder-Mead.There are various known mathematical convergence methods to maximize F, such as the Levenberg-Marquardt algorithm (also called the LM algorithm) or the Nelder-Mead method.
Comme le montre la
Le moyen 38 de traitement peut être situé soit dans le dispositif 30, soit à distance de celui-ci, un moyen de communication étant alors prévu pour transmettre des capteurs 36 au moyen 38 de traitement les valeurs des composantes du champ magnétique mesurées. Lorsqu’il est situé à distance du dispositif 30, le moyen 38 de traitement peut être localisé dans un ordinateur portable ou non, une tablette, un smartphone ou autre moyen mobile de communication, ou encore être situé dans le cloud.The processing means 38 may be located either in the device 30 or remotely therefrom, a communication means then being provided to transmit the values of the measured components of the magnetic field from the sensors 36 to the processing means 38. When it is remotely located from the device 30, the processing means 38 may be located in a laptop or not, a tablet, a smartphone or other mobile means of communication, or even be located in the cloud.
Dans le mode particulier de réalisation illustré, le dispositif 30 comporte en outre un boîtier 31 contenant la pluralité de capteurs 36 de champ magnétique. Un tel boîtier est optionnel, les capteurs 36 pouvant être placés autour du câble sans être contenus dans une quelconque enceinte.In the particular embodiment illustrated, the device 30 further comprises a housing 31 containing the plurality of magnetic field sensors 36. Such a housing is optional, the sensors 36 being able to be placed around the cable without being contained in any enclosure.
Dans le mode particulier de réalisation illustré, le boîtier 31 présente une section formée de deux demi-anneaux 311 et 312, adaptée au positionnement du dispositif 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.In the particular embodiment illustrated, the housing 31 has a section formed by two half-rings 311 and 312, adapted to the positioning of the 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. In the particular embodiment illustrated, the cable 32 has a circular section and the opening formed by the two half-rings 311 and 312 is also circular and of a diameter slightly greater than that of the section of the cable.
Une fois le dispositif 30 placé autour du câble 32, les deux demi-anneaux 311 et 312 peuvent être reliés entre eux par exemple 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.Once the device 30 is placed around the cable 32, the two half-rings 311 and 312 can be connected to each other for example by means of a hinge-type joint, or be secured to each other for example by means of screws or nuts or other preferably removable fixing means.
De façon également optionnelle, le boîtier 31 peut être entouré d’un blindage électromagnétique évitant la perturbation des capteurs 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.Also optionally, the housing 31 may be surrounded by electromagnetic shielding preventing the sensors from being disturbed by possible sources of surrounding electromagnetic waves as well as by the Earth's permanent magnetic field. This shielding may be made, for example, of a specific steel.
Qu’un tel blindage soit présent ou non, le dispositif 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 lorsqu’il n’y a pas de boîtier.Whether or not such shielding is present, the device 30 may 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 may be arranged inside and/or outside the housing 31, or even directly around the cable when there is no housing.
Ainsi, un agencement de câble électrique conforme à la présente invention comporte le câble 32 et au moins un dispositif 30 placé autour du câble 32.Thus, an electrical cable arrangement according to the present invention comprises the cable 32 and at least one device 30 placed around the cable 32.
Comme le montre le mode particulier de réalisation de la
Le moyen 38 de traitement peut être unique et commun à l’ensemble des dispositifs 30. En variante, on peut prévoir un moyen 38 de traitement pour chaque dispositif 30 et des moyens de communication adaptés à la communication entre les divers moyens 38 de traitement peuvent éventuellement être prévus.The processing means 38 may be unique and common to all the devices 30. As a variant, a processing means 38 may be provided for each device 30 and communication means adapted to communication between the various processing means 38 may possibly be provided.
Dans le mode particulier de réalisation illustré, les dispositifs 30 sont tous identiques, comportent chacun cinq capteurs 36 de champ magnétique et sont disposés à intervalles réguliers le long du câble 32.In the particular embodiment illustrated, the devices 30 are all identical, each comprise five magnetic field sensors 36 and are arranged at regular intervals along the cable 32.
Une telle configuration permet de garantir une mesure des intensités des courants de haute qualité y compris dans le cas où les conducteurs 34 sont torsadés, par exemple du fait de conditions de fabrication et/ou de contraintes spécifiques, ce qui pourrait influer sur la sensibilité de la mesure des champs magnétiques.Such a configuration makes it possible to guarantee a high-quality measurement of current intensities even in the case where the conductors 34 are twisted, for example due to manufacturing conditions and/or specific constraints, which could influence the sensitivity of the measurement of the magnetic fields.
Le nombre de dispositifs 30 à placer autour du câble 32 et la distance entre chaque dispositif 30 sont bien entendu à définir selon le type de câble 32 considéré.The number of devices 30 to be placed around the cable 32 and the distance between each device 30 are of course to be defined according to the type of cable 32 considered.
L’invention peut s’appliquer à de nombreux types de câbles, tels que des câbles utilisés dans les bâtiments, qui sont conçus pour des tensions généralement inférieures à 1000 V, et des câbles de distribution, qui sont conçus pour des tensions généralement égales ou supérieures à 1000 V.The invention can be applied to many types of cables, such as cables used in buildings, which are designed for voltages generally less than 1000 V, and distribution cables, which are designed for voltages generally equal to or greater than 1000 V.
Claims (10)
placer (E1) une pluralité de capteurs de champ magnétique autour dudit câble, en au moins un emplacement dudit câble ;
mesurer (E2) simultanément, pour chacun desdits conducteurs, au moins une composante du champ magnétique produit par le courant circulant dans ledit conducteur, au moyen de ladite pluralité de capteurs de champ magnétique ;
pour chacun desdits conducteurs, déterminer (E3) l’angle entre ledit conducteur et le capteur de champ magnétique de ladite pluralité de capteurs de champ magnétique le plus proche, ledit angle étant défini par rapport au centre dudit câble et en assimilant lesdits conducteurs et lesdits capteurs à des points ;
les intensités des courants dans lesdits conducteurs 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, I est la matrice desdites intensités des courants, M est une matrice comportant une pluralité de coefficients de proportionnalité dépendant desdits angles entre lesdits conducteurs et lesdits capteurs de champ magnétique et k est un coefficient prédéterminé, calculer (E4) l’inverse M-1de la matrice M, de façon à en déduire les valeurs desdites intensités des courants I = (µ0/2π).M-1.B, où µ0est une perméabilité magnétique équivalente qui prend en compte la présence de matériaux isolants dans ledit câble.Method for measuring the intensity of the current in an electric cable comprising a plurality of conductors, characterized in that it consists in simultaneously measuring the intensity of the current in the conductors of said plurality of conductors by carrying out steps consisting in:
placing (E1) a plurality of magnetic field sensors around said cable, at at least one location of said cable;
measuring (E2) simultaneously, for each of said conductors, at least one component of the magnetic field produced by the current flowing in said conductor, by means of said plurality of magnetic field sensors;
for each of said conductors, determining (E3) the angle between said conductor and the nearest magnetic field sensor of said plurality of magnetic field sensors, said angle being defined relative to the center of said cable and by assimilating said conductors and said sensors to points;
the intensities of the currents in said conductors being linked to the components of the magnetic field measured by the relation B = kMI where B is the matrix of said components of the magnetic field, I is the matrix of said intensities of the currents, M is a matrix comprising a plurality of coefficients of proportionality depending on said angles between said conductors and said magnetic field sensors and k is a predetermined coefficient, calculating (E4) the inverse M -1 of the matrix M, so as to deduce therefrom the values of said intensities of the currents I = (µ 0 /2π).M -1 .B, where µ 0 is an equivalent magnetic permeability which takes into account the presence of insulating materials in said cable.
ladite pluralité de capteurs (36) de champ magnétique ;
un moyen (38) de traitement adapté à recevoir les valeurs desdites composantes du champ magnétique et à appliquer les étapes (E3, E4) de détermination d’angle et de calcul de matrice inverse d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes pour en déduire l’intensité du courant circulant dans chacun desdits conducteurs (34).Device (30) for measuring the intensity of the current in an electric cable (32) comprising a plurality of conductors (34), characterized in that it comprises:
said plurality of magnetic field sensors (36);
a processing means (38) adapted to receive the values of said components of the magnetic field and to apply the steps (E3, E4) of determining the angle and calculating the inverse matrix of a method according to any one of the preceding claims to deduce therefrom the intensity of the current flowing in each of said conductors (34).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2213060A FR3143130A1 (en) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CURRENT INTENSITY IN EACH PHASE OF A POLY-PHASE ELECTRIC CABLE |
| PCT/FR2023/051958 WO2024121518A1 (en) | 2022-12-09 | 2023-12-08 | Method and device for simultaneously measuring current strength in each phase of a polyphase electric cable |
Applications Claiming Priority (2)
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| FR2213060A FR3143130A1 (en) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CURRENT INTENSITY IN EACH PHASE OF A POLY-PHASE ELECTRIC CABLE |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3143130A1 true FR3143130A1 (en) | 2024-06-14 |
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| FR2213060A Pending FR3143130A1 (en) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CURRENT INTENSITY IN EACH PHASE OF A POLY-PHASE ELECTRIC CABLE |
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| Country | Link |
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| WO (1) | WO2024121518A1 (en) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| EP0597404A2 (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-18 | ABBPATENT GmbH | Method and device for determining lead currents of a polyphase system |
| EP2776853B1 (en) * | 2011-11-10 | 2016-10-12 | Université Lyon 1 Claude Bernard | Device for measuring currents in the conductors of a sheathed cable of a polyphase network |
| US20190195917A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-27 | Industrial Technology Research Institute | Current detection device and method |
-
2022
- 2022-12-09 FR FR2213060A patent/FR3143130A1/en active Pending
-
2023
- 2023-12-08 WO PCT/FR2023/051958 patent/WO2024121518A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0597404A2 (en) * | 1992-11-13 | 1994-05-18 | ABBPATENT GmbH | Method and device for determining lead currents of a polyphase system |
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| US20190195917A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-27 | Industrial Technology Research Institute | Current detection device and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024121518A1 (en) | 2024-06-13 |
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