WO2020221618A1 - Method for detecting soft faults in a cable by analysing main components - Google Patents

Method for detecting soft faults in a cable by analysing main components Download PDF

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WO2020221618A1
WO2020221618A1 PCT/EP2020/061048 EP2020061048W WO2020221618A1 WO 2020221618 A1 WO2020221618 A1 WO 2020221618A1 EP 2020061048 W EP2020061048 W EP 2020061048W WO 2020221618 A1 WO2020221618 A1 WO 2020221618A1
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WO
WIPO (PCT)
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cable
fault
signal
detecting non
prediction error
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061048
Other languages
French (fr)
Inventor
Nour TAKI
Wafa BEN HASSEN
Nicolas Ravot
Claude DELPHA
Demba DIALLO
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Centralesupelec
Centre National De La Recherche Scientifique
Sorbonne Universite
Universite Paris-Sud
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/088Aspects of digital computing
    • GPHYSICS
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    • G01R31/11Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
    • GPHYSICS
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    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the invention relates to the field of wired diagnostic systems based on the principle of reflectometry. It relates to a method for detecting non-blunt faults in a cable using several test signals at different frequencies and a principal component analysis.
  • An objective of the invention is to exploit a diversity in frequency of the test signals to evaluate the best choice of frequency according to the characteristics of the cable and the fault to be detected.
  • Cables are ubiquitous in all electrical systems, whether for power or for transmitting information. These cables are subject to the same stresses as the systems they connect and can be subject to failure. It is therefore necessary to be able to analyze their condition and provide information on fault detection, but also their location and type, in order to help with maintenance. The usual reflectometry methods allow this type of test.
  • the reflectometry methods use a principle similar to that of radar: an electrical signal, the probe signal or reference signal, which is most often of high frequency or wide band, is injected into one or more places of the cable to be tested.
  • the signal travels through the cable or network and returns part of its energy when it encounters an electrical discontinuity.
  • An electrical discontinuity can result, for example, from a connection, from the end of the cable or from a fault or more generally from a rupture of the signal propagation conditions in the cable. It most often results from a fault which locally modifies the characteristic impedance of the cable by causing a discontinuity in its linear parameters.
  • Analysis of the signals returned to the injection point makes it possible to deduce therefrom information on the presence and location of these discontinuities, and therefore of any faults.
  • time or frequency domain analysis is performed. These methods are designated by the acronyms TDR coming from the Anglo-Saxon expression “Time Domain Reflectometry” and FDR coming from the Anglo-Saxon expression “Frequency Domain Reflectometry”.
  • the invention falls within the scope of reflectometry methods for wire diagnostics and applies to any type of electric cable, in particular power transmission cables or communication cables, in fixed or mobile installations.
  • the cables concerned can be coaxial, bifilar, in parallel lines, in twisted pairs or other provided that it is possible to inject a reflectometry signal into a point of the cable and to measure its reflection at the same point or at another point. .
  • TDR and FDR reflectometry methods as well as the methods derived from the latter such as the MCTDR (Multi-Carrier Time Domain Reflectometry) or OMTDR (Orthogonal Multi-tone Time Domain Reflectometry) method have proven their effectiveness in the detection and localization of clear faults, that is to say faults which significantly impact the local characteristic impedance of a cable, for example faults associated with deterioration of the dielectric material constituting the cable.
  • MCTDR Multi-Carrier Time Domain Reflectometry
  • OMTDR Orthogonal Multi-tone Time Domain Reflectometry
  • a non-clear fault generally introduces a local modification of the electrical characteristics of a transmission line, for example of a cable.
  • the physical degradation, even superficial, of the line leads in particular to a local modification of the characteristic impedance of the cable, which results in the modification of the reflection coefficient at the location of the fault.
  • non-blunt defect refers here to any defect having a surface impact on a cable so as to generate a variation in the characteristic impedance locally.
  • defects include scratching or wear of the sheath, of the dielectric, but also the onset of degradation of the metallic conductor, compression of a cable, friction or even corrosion.
  • These degradations may, at first glance, appear benign and without significant repercussions for the system.
  • the mechanical and environmental constraints or even the aging of the cable will cause a non-obvious fault to evolve into a clear fault, the consequences of which, both economic and material, can be considerable. Detecting emerging faults allows better management of maintenance and therefore a reduction in repair costs.
  • an important parameter for the time reflectometry methods concerns the choice of the frequency bandwidth of the test signal used. Indeed, this parameter has a direct impact on the ability to detect a non-blunt fault as well as on the detection precision.
  • the duration of the test signal pulse is greater than the time it takes for the signal to pass through the fault (this duration being linked to the length of the fault)
  • the fault signature can be made invisible on reflectogram.
  • a test signal having a Too narrow frequency band does not make it possible to detect defects of too large a width.
  • a test signal having a frequency band that is too high has the drawback of a greater attenuation of the signal, in particular for cables of great length. Thus, the detection of an echo in the reflected signal is made more difficult because of this attenuation.
  • implementing a time reflectometry method involves injecting into the cable a single test signal having a given frequency bandwidth. If the bandwidth of the test signal is not suitable for the faults present on the cable, they will not be detected.
  • the literature contains various publications describing methods for detecting defects by reflectometry for cables or cable networks. Reference may be made in particular to references [1] and [2]. More particularly, methods suitable for the detection of non-frank defects are described in references [3] - [6].
  • the document [7] describes a method which combines a reflectometry approach and an artificial neural network to solve a problem inverse which consists in detecting faults from the temporal reflectogram.
  • the state of the art does not contain a solution to adaptively select the bandwidth of the test signal according to the characteristics of the cable and the faults to be analyzed.
  • the invention proposes a method based on a principal component analysis of a multidimensional variable composed of several reflectograms resulting from reflectometry tests with signals of different bandwidths.
  • the invention makes it possible, on the one hand, to improve the ability to detect a fault by jointly exploiting several reflectometry measurements at different frequencies. On the other hand, the invention makes it possible to select the most optimal frequency band for the continuous monitoring of the condition of a cable or for the analysis of a cable of the same type as that used to implement the cable. 'invention.
  • the subject of the invention is a method for detecting non-clear faults in a transmission line comprising the steps of:
  • test signals each having a different maximum frequency spectral band, all of the test signals forming a first multidimensional variable
  • the space defined by the model of the transmission line at the initial time is a main subspace or a residual subspace defined by principal component analysis.
  • the prediction error is taken from an error of the quadratic prediction error type or an error of the Hotelling statistical type T 2 .
  • the initial state of the line is a state for which the line exhibits no fault.
  • the method comprises the step of, for each sample of the multidimensional variable for which the prediction error exceeds a detection threshold, determining a relative contribution of each frequency to this sample.
  • the method comprises a step of selecting at least one frequency from among the frequencies which contribute the most to the samples for which a defect is detected.
  • the defect detection threshold is a confidence threshold determined from the model obtained by principal component analysis.
  • the test signals are time pulses of variable maximum frequency.
  • the test signals are multi-carrier signals of variable maximum frequency.
  • the acquisition of a time reflectogram comprises the correlation of the measurement of the signal characteristic of the reflection of a test signal previously injected into the line and of a test signal.
  • the invention also relates to a device for analyzing a cable comprising an apparatus for measuring, at a point on the cable, a signal reflected in the cable and a computer configured to execute the method for detecting non-faulty faults.
  • a device for analyzing a cable comprising an apparatus for measuring, at a point on the cable, a signal reflected in the cable and a computer configured to execute the method for detecting non-faulty faults.
  • the subject of the invention is also a computer program comprising instructions for the execution of the method for detecting non-clear faults in a cable according to the invention, when the program is executed by a processor, as well as a support for 'recording readable by a processor on which is recorded a program comprising instructions for the execution of the method for detecting non-clear faults in a cable according to the invention, when the program is executed by a processor.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the known principle of time reflectometry and its application to the detection of a non-clear fault
  • FIG. 2 represents an example of reflectogram illustrating the appearance of the signature of a non-clear defect
  • FIG. 3 is a flowchart detailing the steps in implementing a fault detection method according to the invention.
  • FIG. 4 represents an example of reflectometry measurements for a first type of fault
  • - [Fig. 4a] represents a diagram of an example of a fault on the sheath of a cable
  • FIG. 5 represents an example of reflectometry measurements for a second type of fault
  • FIG. 6 represents an example of reflectometry measurements for a third type of fault
  • FIG. 7 represents a diagram of a first type of prediction errors obtained for the measurements in Figures 4,5 and 6,
  • FIG. 8 represents a diagram of a second type of prediction errors obtained for the measurements in Figures 4,5 and 6,
  • FIG. 9 represents a diagram of the contributions of the various measurements for a fault detected from the first type of prediction errors
  • FIG. 10 represents a diagram of the contributions of the various measurements for a fault detected from the second type of prediction errors
  • FIG. 1 1 shows an example of a fault detection device according to the invention
  • Figure 1 shows schematically, as a reminder, the operating principle of a reflectometry diagnostic method applied to a transmission line L exhibiting a non-clear DNF fault.
  • the example described below corresponds to a time reflectometry method.
  • a reference signal S is injected into the transmission line at a point P.
  • the reflected signal R is measured at the same point P (or at another point on the line).
  • This signal propagates in the line and encounters, during its propagation, a first impedance discontinuity at the input of the non-clear fault DNF.
  • the signal is reflected on this discontinuity with a reflection coefficient G. If the characteristic impedance Z c2 in the zone of the non-clear fault DNF is lower than the characteristic impedance Z cl before the appearance of the fault, then the reflection coefficient G is negative and is reflected by a peak of negative amplitude in the reflected signal R. In the reverse case, the reflection coefficient G c is positive and results in a peak of positive amplitude in the reflected signal R.
  • the transmitted part T of the incident signal S continues to propagate in the line and then encounters a second impedance discontinuity creating a second reflection of the incident signal with a reflection coefficient G 2 of sign opposite to the first reflection coefficient 1 ⁇ . If G ⁇ 0 then G 2 > 0. If G c > 0 then G 2 ⁇ 0.
  • the signature of the non-blunt defect DNF is characterized by two successive peaks with inverted signs as shown in Figure 2.
  • Figure 2 shows a time reflectogram which corresponds either directly to the measurement of the reflected signal R, or to the cross-correlation between the reflected signal R and the signal injected into the cable S.
  • the reflectogram can correspond directly to the measurement of the reflected signal R.
  • the injected reference signal is a more complex signal, for example for MCTDR (Multi Carrier Time Domain Reflectometry) or OMTDR (Orthogonal Multi tone Time Domain Reflectometry) type methods, then the reflectogram is obtained by inter-correlating the reflected signal R and the injected signal S.
  • Curve 201 corresponds to a pulse duration 2.DT much greater than the time for the signal to cross the non-clear fault DNF.
  • the length of the fault being noted Ld, this duration is equal to Ld / V, with V the speed of propagation of the signal in the cable.
  • Curve 202 corresponds to a pulse duration 2.DT much less than the time for the signal to pass through the non-clear fault DNF.
  • the signature 203 of the non-clear defect, in the reflectogram is always composed of the succession of a first peak and a second peak, the signs of which are reversed.
  • the distance between the two peaks represents the length of the soft defect and their amplitude represents the severity of the soft defect. Indeed, the greater the variation of the characteristic impedance, the greater the amplitude of the signature of the non-blunt defect in the reflectogram is also important.
  • the position d DNF of the faulty fault on the cable in other words its distance from the signal injection point P, can be obtained directly from the measurement, on the temporal reflectogram of FIG. 2, of the duration ÎDNF between the first amplitude peak recorded on the reflectogram (at the abscissa 0.5 in the example of FIG. 3) and the amplitude peak 203 corresponding to the signature of the defect not clear.
  • FIG. 3 schematically shows, in a flowchart, the main steps in carrying out a fault detection method according to the invention.
  • the method is described below by taking a pulse signal as an example of a test signal.
  • the invention can be extended to other time or frequency reflectometry signals and also multicarrier signals of the OMTDR or type. MCTDR.
  • the reflectogram is obtained by inter-correlating the reflected signal R and the injected signal S.
  • the first step 300 of the method consists in defining several test signals each having a different pass band.
  • the test signal chosen is a time pulse, for example a Gaussian pulse.
  • the different test signals are defined 300 by varying the maximum frequency of the basic test signal.
  • the choice of maximum frequencies and the number of frequencies are parameters of the invention. The number of frequencies (and therefore of test signals) increases the complexity of implementing the invention but improves the performance of fault detection.
  • the choice of maximum frequencies also depends on the characteristics of the cable to be analyzed and the type of fault to be detected.
  • each test signal is set by its maximum frequency.
  • initial reflectometry measurements associated with each test signal and corresponding to the cable to be analyzed in an initial state are determined.
  • the initial state of the cable corresponds, for example, to a new cable which is considered faultless, that is to say a healthy cable.
  • the initial state of the cable can also correspond to an intermediate state of the cable after having performed the method according to the invention for the first time and detecting the presence of a fault in the cable.
  • the invention aims to monitor the evolution of a defect initially detected and / or the appearance of new defects.
  • the initial reflectometry measurements are obtained by performing a reflectometry test for each test signal.
  • the reflectometry test consists of injecting the test signal into the cable and then measuring the reflection of this signal.
  • the reflectometry test also includes an intercorrelation calculation between the measurement of the reflected signal and a copy of the test signal.
  • the initial reflectometry measurements are obtained by simulating the propagation of the test signals in the cable from known parameters of the cable, for example parameters R, L, C and G.
  • the signals reflected can be simulated from the equations of telegraphs, especially when the cable is sound.
  • the reflectometry measurements are temporally truncated by applying a temporal truncation window around the area corresponding to the pulse that is to be analyzed.
  • a multidimensional data matrix X is obtained which contains, in each column, the samples of an initial reflectometry measurement corresponding to a test signal defined for a given maximum frequency. More simply, the number of columns of the matrix corresponds to the different maximum frequencies of each test signal and the number of rows of the matrix corresponds to the number of samples per reflectometry measurement.
  • a model is determined 302 by principal component analysis.
  • Principal component analysis is a statistical method applied to multidimensional variables. It is, for example, described in the reference documents [8] and [9].
  • Principal component analysis is based on the use of redundancy in multidimensional data which is correlated with each other.
  • the original data are projected into a subspace of reduced dimensions defined by the so-called principal components among all the dimensions.
  • a general objective of component analysis principal concerns the reduction of the dimensions of the starting space, in other words the search for the principal components.
  • a few steps of this statistical method are detailed below which are applied, in the present case, to reflectometry measurements in order to determine a model of the cable in its initial state.
  • the original data matrix X contains n observations for m dimensions. It is normalized from the mean p Xj and the standard deviation a Xj of the values of each vector X j .
  • Each sample X jC of the normalized matrix X c is, for example, calculated via the following relation (1):
  • the normalized data matrix X c is then broken down into two parts. The first term corresponds to the principal space and the second term corresponds to the residual space. I is the number of principal components.
  • the matrix Pi contains the first I eigenvectors of the matrix C. These eigenvectors define the main space.
  • the matrix P contains the other (last) eigenvectors of the matrix C which define the residual space.
  • Equation (4) defines the model of the cable in the initial state from the multidimensional data X c .
  • the determination of the number I of principal components is a parameter of the method. It can be chosen, for example, from a criterion of the type cumulative percentage of variance or "Cumulative Percent Variance" in English. This criterion consists in choosing I such that the ratio of the sum of the eigenvalues of the principal components relative to the sum of all the eigenvalues is greater than or equal to a given percentage, for example 90%.
  • the model by principal component analysis is determined for an initial state of the cable at an initial time.
  • the invention then consists in analyzing the same cable or a similar cable when it has aged in order to compare new measurements. reflectometry to the initial model determined in step 302, with a view to detecting the presence of a defect.
  • a step 303 new reflectometry measurements are carried out, identical to the measurements carried out in step 301, but applied to the cable in a state different from the initial state.
  • the reflectometry measurements are carried out with the same test signals 300. Then, in a step 304, these new measurements are compared with the model determined in step 302.
  • the comparison step 304 is, for example, performed by projecting a multidimensional matrix containing the new measurements in the main space or in the residual space, according to the model defined in step 302.
  • an error is determined between the new measurements and a prediction of these measurements from the model, in other words a prediction of the nature of these measurements for a cable in a state close to the initial state.
  • This error can be calculated in the principal space or in the residual space.
  • a statistical criterion such as the quadratic prediction error or “Squared prediction error” SPE, denoted Q. [Math.8]
  • t j are the column vectors of the matrix T ne w
  • a j are the eigenvalues determined in step 302.
  • the Q and T 2 statistics are described in the publication [9]. They are calculated in the form of vectors comprising a value for each row of the matrix of measurements X ne w Recall that the rows of the matrix X ne w correspond to the sampling instants of the reflectometry measurements and the columns correspond to the different test signals associated with different frequency bands.
  • a prediction error is thus calculated for each row of the matrix X new composed of a sample of each of the reflectometry measurements.
  • the prediction error is compared, for each multidimensional sample, with a confidence threshold. If the prediction error exceeds the confidence threshold, it is deduced that the associated sample corresponds to a fault on the cable.
  • the confidence thresholds Q a and T 2 a are determined from the initial model of the cable determined in step 302, for example using the following theoretical relationships which are given in document [10]. [Math. 10]
  • c a is a critical value of the normal distribution with a confidence level a and F 3 ⁇ 4 n.3 ⁇ 4 a is a critical value of the distribution function of
  • confidence threshold values can be determined taking into account the intended application, the aim being to declare the presence of a fault when the error enters the new reflectometry measurement multidimensional and this measurement projected in the space defined by the model determined in step 302 is significant.
  • An advantage specific to this method is that the model of the initial state of the cable is established from multidimensional data which take into account counts multiple reflectometry measurements for several different test signals with different bandwidths.
  • FIGS. 4 to 10 illustrate the implementation of the invention on a particular example. This example is given for illustrative purposes only and should not be construed to limit the scope of the invention.
  • FIG. 4a illustrates an example of a fault on the sheath of a cable.
  • the fault is present at a position x f and at a length L f and has an angular opening 6 f which takes the values 45 °, 90 ° or 180 ° depending on the severity of the fault.
  • FIGS. 4, 5 and 6 have shown examples of reflectometry measurements obtained for four pulse signals of maximum frequency respectively equal to 1 GHz, 2 GHz, 3GHz and 4GHz.
  • Figure 4 shows the four measurements 401, 402,403,404 obtained in the case of a defect in the sheath of a cable with an angular opening of 45 °.
  • Figure 5 shows the four measurements 501, 502,503,504 obtained in the event of a fault in the sheath of a cable with an angular opening of 90 °.
  • Figure 6 shows the four measurements 601, 602,603,604 obtained in the case of a defect in the sheath of a cable with an angular opening of 180 °.
  • a fault may not be detected if the maximum frequency chosen is too low. Conversely a maximum frequency too high has drawbacks in terms of signal attenuation but also in terms of implementation of the device.
  • An advantage of the invention is to use several measurements at different maximum frequencies to improve fault detection but also to be able to then select the most appropriate maximum frequency.
  • Figure 7 illustrates on a diagram, the values of the quadratic prediction error Q for each multidimensional sample corresponding to the respective measurements of Figures 4,5 and 6.
  • the data are concatenated on the x-axis.
  • the first part corresponds to the measurements in figure 4, the second part corresponds to the measurements in figure 5, the third part corresponds to the measurements in figure 6.
  • the confidence threshold Q a is represented in FIG. 7.
  • a defect is declared for the samples which exceed the confidence threshold.
  • the least severe defect (corresponding to the measurements in FIG. 4) is not detected with the choice which is taken for the confidence threshold.
  • the other two faults are correctly detected.
  • FIG. 8 illustrates results of the same type as those of FIG. 7, but this time with prediction error values calculated from the Hotelling statistic T 2 .
  • the confidence threshold T 2 a is also represented.
  • n is the number of frequencies or test signals or dimensions.
  • FIG. 9 illustrates the respective contributions of the different frequencies for the sample 6508 of FIG. 7, this sample having a prediction error which exceeds the confidence threshold.
  • the frequencies are identified on the abscissa of the diagram of FIG. 9.
  • the 1 GHz frequency is not mentioned because its contribution is too low.
  • the 4 GHz frequency has the highest contribution to the sample for which an error is detected. It is therefore this frequency which is selected.
  • Figure 10 illustrates similar results for sample 10620 in Figure 8. Again, the frequency 4 GHz is the one with the highest contribution to error.
  • step 306 is to select one or more dimensions, that is to say one or more frequencies in the present case, from among all the frequencies used at the start to carry out the reflectometry tests.
  • One possible embodiment of step 306 is to select the frequency which has the highest contribution to the error. This frequency corresponds to the test signal which is most likely to allow detection of the fault.
  • the selected frequency can then be used to perform a conventional OTDR test with a single test signal at that frequency, to monitor the occurrence of a fault on a similar cable or on the same cable.
  • step 306 is to select one or more frequencies from among those that have the highest contributions to the error (for example, the 4GHz and 3GHz frequencies in the example of Figures 9 and 10). This reduced set of frequencies is then used during a new execution of the process in order to continue monitoring the development of faults on the cable.
  • the method is performed again by reducing the number of test signals to two signals instead of four, in the example given above.
  • the number and choice of frequencies can be adapted according to the intended objective. For example, when it comes to continuous monitoring of a cable, the number of frequencies can be reduced from the first execution of the process if it is only to monitor the evolution of a fault detected. On the contrary, if one seeks to monitor the appearance of other faults over time, the initial number of frequencies can be maintained.
  • step 305 if no fault is detected, the method is iterated with the same test signals with a view to continuously monitoring the condition of the cable.
  • the invention makes it possible to select the most suitable frequency and thus optimize the choice of the test signal to be used for future reflectometry tests.
  • the method according to the invention can be implemented as a computer program, the method being applied to reflectometry measurements r acquired using a reflectometry device of the type described in FIG.
  • the invention can be implemented as a computer program comprising instructions for its execution.
  • the computer program may be recorded on a recording medium readable by a processor.
  • references to a computer program which when executed performs any of the functions described above is not limited to an application program running on a single host computer. Rather, the terms computer program and software are used herein in a general sense to refer to any type of computer code (eg, application software, firmware, firmware, or any other form of computer code).
  • computer instruction which can be used to program one or more processors to implement aspects of the techniques described herein.
  • the computing means or resources can in particular be distributed (“Cloud computing”), possibly according to peer-to-peer technologies.
  • Software code can be run on any suitable processor (e.g., microprocessor) or processor core, or a set of processors, whether provided in a single computing device or distributed among multiple computing devices (e.g. example such as possibly accessible in the environment of the device).
  • the executable code of each program allowing the programmable device to implement the processes according to the invention can be stored, for example, in the hard disk or in read only memory.
  • the program or programs can be loaded into one of the storage means of the device before being executed.
  • the central unit can controlling and directing the execution of the instructions or portions of software code of the program or programs according to the invention, instructions which are stored in the hard disk or in the read-only memory or else in the other aforementioned storage elements.
  • the invention can also be implemented by means of a processor embedded in a specific test device.
  • the processor can be a generic processor, a specific processor, an integrated circuit specific to an application (also known under the English name of ASIC for “Application-Specific Integrated Circuit”) or an array of programmable gates in situ (also known as the English name of FPGA for “Field-Programmable Gâte Array”).
  • the device according to the invention can use one or more dedicated electronic circuits or a general purpose circuit.
  • the technique of the invention can be carried out on a reprogrammable computing machine (a processor or a microcontroller for example) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated computing machine (for example a set of gates logic such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module).
  • a reprogrammable computing machine a processor or a microcontroller for example
  • a dedicated computing machine for example a set of gates logic such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module.
  • FIG. 11 schematically shows, on a block diagram, an example of a reflectometry device capable of implementing the method according to the invention.
  • a reflectometry device comprises at least one signal generator GS, to generate a test signal s and inject it into the cable to be analyzed CA which has a non-clear defect DNF, Ml measuring equipment to measure the reflected signal r in the AC cable and an electronic component MC of the integrated circuit type, such as a programmable logic circuit, for example of the FPGA type or a micro-controller, for example a digital signal processor, which receives a measurement of the reflected signal r (t) and is configured to execute the method according to the invention in order to detect one or more non-blunt faults.
  • the electronic component MC can also include both an integrated circuit, for example example for carrying out the acquisition of the reflected signal, and a microcontroller for carrying out the processing steps required by the invention.
  • the injection of the test signal s into the cable is, for example, carried out by a coupling device (not shown in FIG. 11) which can be a capacitive or inductive effect coupler or else using a ohmic connection.
  • the coupling device can be realized by physical connectors which connect the signal generator to the cable or by non-contact means, for example by using a metal cylinder whose internal diameter is substantially equal to the external diameter of the cable and which produces an effect capacitive coupling with the cable.
  • Acquisition of the signal reflected in the cable can also be achieved by means of a coupling device of the type described above.
  • the reflectometry system may also include a digital-to-analog converter disposed between the test signal generator, in the case where it is a digital signal, and the injection coupler.
  • the reflectometry system may also include an analog-to-digital converter disposed between the reflected signal measurement coupler and the M1 measurement equipment or the MC electronic component for the purpose of digitizing the measured analog signal.
  • a processing unit (not shown in FIG. 11), of the computer, personal digital assistant or other type is used to control the reflectometry system according to the invention and display the results of the measurements on a man-machine interface. .
  • the displayed results may include one or more reflectograms calculated using the method according to the invention and / or information relating to the existence and location of a fault on the cable also produced by the method according to the invention. .
  • the displayed results can also comprise one or more frequency bands selected by the invention to be used for the diagnosis of faults on a given cable.
  • the injected test signal s can also be supplied to the component MC when the processing operations require knowledge of the injected signal, in particular when these include a step of intercorrelation between the test signal s and the reflected signal r.
  • the injection of the signal into the cable and the measurement of the reflected signal are, for example, carried out by one and the same component but also by two separate components, in particular when the injection point and the measurement point are dissociated.
  • the device described in Figure 11 is, for example, implemented by an electronic card on which are arranged the various components.
  • the card can be connected to the cable by a coupler.
  • a processing unit such as a computer, personal digital assistant or other electronic or equivalent computer device can be used to control the reflectometry device and display the results of the calculations performed by the component MC on a man-machine interface, in in particular, information on the detection and location of faults on the cable.

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Abstract

A method for detecting faults in a transmission line (L) comprising the following steps: - defining (300) a plurality of test signals each having a different maximum spectral frequency band; - applying (302) an analysis of main components to the first multidimensional variable in order to determine a model of the transmission line at an initial instant; - acquiring (303) a plurality of temporal reflectograms corresponding to test signals previously introduced into the line (L) at a current instant; - determining (304) at least one prediction error; - comparing (305) the at least one prediction error to a fault detection threshold and deducing therefrom the existence of a fault when at least one prediction error exceeds a fault detection threshold for at least one sample of the multidimensional variable.

Description

Description Description
Titre de l’invention : Procédé de détection de défauts non francs dans un câble par analyse en composantes principales Title of the invention: Method for detecting non-clear faults in a cable by principal component analysis
L’invention concerne le domaine des systèmes de diagnostic filaires basés sur le principe de la réflectométrie. Elle a pour objet un procédé de détection de défauts non francs dans un câble utilisant plusieurs signaux de test à différentes fréquences et une analyse en composantes principales. The invention relates to the field of wired diagnostic systems based on the principle of reflectometry. It relates to a method for detecting non-blunt faults in a cable using several test signals at different frequencies and a principal component analysis.
Un objectif de l’invention est d’exploiter une diversité en fréquence des signaux de test pour évaluer le meilleur choix de fréquence en fonction des caractéristiques du câble et du défaut à détecter. An objective of the invention is to exploit a diversity in frequency of the test signals to evaluate the best choice of frequency according to the characteristics of the cable and the fault to be detected.
Les câbles sont omniprésents dans tous les systèmes électriques, pour l’alimentation ou la transmission d’information. Ces câbles sont soumis aux mêmes contraintes que les systèmes qu’ils relient et peuvent être sujets à des défaillances. Il est donc nécessaire de pouvoir analyser leur état et d’apporter des informations sur la détection de défauts, mais aussi leur localisation et leur type, afin d’aider à la maintenance. Les méthodes de réflectométrie usuelles permettent ce type de test. Cables are ubiquitous in all electrical systems, whether for power or for transmitting information. These cables are subject to the same stresses as the systems they connect and can be subject to failure. It is therefore necessary to be able to analyze their condition and provide information on fault detection, but also their location and type, in order to help with maintenance. The usual reflectometry methods allow this type of test.
Les méthodes de réflectométrie utilisent un principe proche de celui du radar : un signal électrique, le signal de sonde ou signal de référence, qui est le plus souvent de haute fréquence ou large bande, est injecté en un ou plusieurs endroits du câble à tester. Le signal se propage dans le câble ou le réseau et renvoie une partie de son énergie lorsqu’il rencontre une discontinuité électrique. Une discontinuité électrique peut résulter, par exemple, d’un branchement, de la fin du câble ou d’un défaut ou plus généralement d’une rupture des conditions de propagation du signal dans le câble. Elle résulte le plus souvent d’un défaut qui modifie localement l’impédance caractéristique du câble en provoquant une discontinuité dans ses paramètres linéiques. L’analyse des signaux renvoyés au point d’injection permet d’en déduire des informations sur la présence et la localisation de ces discontinuités, donc des défauts éventuels. Une analyse dans le domaine temporel ou fréquentiel est habituellement réalisée. Ces méthodes sont désignées par les acronymes TDR venant de l’expression anglo-saxonne « Time Domain Reflectometry » et FDR venant de l’expression anglo- saxonne « Frequency Domain Reflectometry ». The reflectometry methods use a principle similar to that of radar: an electrical signal, the probe signal or reference signal, which is most often of high frequency or wide band, is injected into one or more places of the cable to be tested. The signal travels through the cable or network and returns part of its energy when it encounters an electrical discontinuity. An electrical discontinuity can result, for example, from a connection, from the end of the cable or from a fault or more generally from a rupture of the signal propagation conditions in the cable. It most often results from a fault which locally modifies the characteristic impedance of the cable by causing a discontinuity in its linear parameters. Analysis of the signals returned to the injection point makes it possible to deduce therefrom information on the presence and location of these discontinuities, and therefore of any faults. Usually, time or frequency domain analysis is performed. These methods are designated by the acronyms TDR coming from the Anglo-Saxon expression “Time Domain Reflectometry” and FDR coming from the Anglo-Saxon expression “Frequency Domain Reflectometry”.
L’invention entre dans le champ d’application des méthodes de réflectométrie pour le diagnostic filaire et s’applique à tout type de câble électrique, en particulier des câbles de transmission d’énergie ou des câbles de communication, dans des installations fixes ou mobiles. Les câbles concernés peuvent être coaxiaux, bifilaires, en lignes parallèles, en paires torsadées ou autre pourvu qu’il soit possible d’y injecter un signal de réflectométrie en un point du câble et de mesurer sa réflexion au même point ou en un autre point. The invention falls within the scope of reflectometry methods for wire diagnostics and applies to any type of electric cable, in particular power transmission cables or communication cables, in fixed or mobile installations. . The cables concerned can be coaxial, bifilar, in parallel lines, in twisted pairs or other provided that it is possible to inject a reflectometry signal into a point of the cable and to measure its reflection at the same point or at another point. .
Les méthodes de réflectométrie TDR et FDR ainsi que les méthodes dérivées de ces dernières telles que la méthode MCTDR (Multi-Carrier Time Domain Reflectometry) ou OMTDR (Orthogonal Multi-tone Time Domain Reflectometry) ont prouvé leur efficacité dans la détection et la localisation de défauts francs, c'est-à-dire des défauts qui impactent significativement l’impédance caractéristique locale d’un câble, par exemple des défauts associés à une détérioration du matériau diélectrique constituant le câble. The TDR and FDR reflectometry methods as well as the methods derived from the latter such as the MCTDR (Multi-Carrier Time Domain Reflectometry) or OMTDR (Orthogonal Multi-tone Time Domain Reflectometry) method have proven their effectiveness in the detection and localization of clear faults, that is to say faults which significantly impact the local characteristic impedance of a cable, for example faults associated with deterioration of the dielectric material constituting the cable.
Au contraire, lorsqu’il s’agit de détecter et localiser la présence de défauts non francs, c'est-à-dire des défauts superficiels, ces méthodes sont relativement limitées. Cette difficulté est due au fait qu’un défaut non franc se traduit par une très faible variation d’impédance caractéristique et un coefficient de réflexion également très faible. Par conséquent, un signal se réfléchissant sur un tel défaut non franc engendrera une réflexion d’amplitude très faible par rapport à l’amplitude d’une réflexion identique sur un défaut franc. Le pic d’amplitude, encore appelé signature, du défaut non franc peut donc être noyé dans le bruit de mesure ou masqué par un défaut franc adjacent. On the contrary, when it comes to detecting and locating the presence of non-blunt defects, that is to say superficial defects, these methods are relatively limited. This difficulty is due to the fact that a non-blunt fault results in a very small variation in characteristic impedance and a reflection coefficient which is also very low. Consequently, a signal reflecting off such a non-blunt fault will generate a reflection of very low amplitude compared to the amplitude of an identical reflection on a blunt fault. The peak amplitude, also called signature, of the non frank can therefore be drowned in the measurement noise or masked by an adjacent frank fault.
Un défaut non franc introduit généralement une modification locale des caractéristiques électriques d’une ligne de transmission, par exemple d’un câble. La dégradation physique, même superficielle, de la ligne entraîne en particulier une modification locale de l’impédance caractéristique du câble, ce qui a pour conséquence la modification du coefficient de réflexion à l’endroit du défaut. A non-clear fault generally introduces a local modification of the electrical characteristics of a transmission line, for example of a cable. The physical degradation, even superficial, of the line leads in particular to a local modification of the characteristic impedance of the cable, which results in the modification of the reflection coefficient at the location of the fault.
Le terme défaut non franc vise ici tout défaut impactant superficiellement un câble de sorte à engendrer une variation de l’impédance caractéristique localement. En particulier, de tels défauts incluent une éraflure ou une usure de la gaine, du diélectrique mais aussi le début de la dégradation du conducteur métallique, la compression d’un câble, le frottement ou encore la corrosion. Ces dégradations peuvent, au premier abord, sembler bénignes et sans répercussions notables pour le système. Cependant, si rien n'est fait, les contraintes mécaniques, environnementales ou encore le vieillissement du câble, feront évoluer un défaut non franc vers un défaut franc, dont les conséquences, tant économiques que matérielles, peuvent être considérables. Détecter les défauts naissants permet une meilleure gestion de la maintenance et donc une réduction des coûts de réparation. The term non-blunt defect refers here to any defect having a surface impact on a cable so as to generate a variation in the characteristic impedance locally. In particular, such defects include scratching or wear of the sheath, of the dielectric, but also the onset of degradation of the metallic conductor, compression of a cable, friction or even corrosion. These degradations may, at first glance, appear benign and without significant repercussions for the system. However, if nothing is done, the mechanical and environmental constraints or even the aging of the cable, will cause a non-obvious fault to evolve into a clear fault, the consequences of which, both economic and material, can be considerable. Detecting emerging faults allows better management of maintenance and therefore a reduction in repair costs.
Par ailleurs, un paramètre important pour les méthodes de réflectométrie temporelle concerne le choix de la largeur de bande passante fréquentielle du signal de test utilisé. En effet, ce paramètre a une incidence directe sur la capacité à détecter un défaut non franc ainsi que sur la précision de détection. D’un côté, lorsque la durée de l’impulsion du signal de test est supérieure à la durée que met le signal pour traverser le défaut (cette durée étant liée à la longueur du défaut), la signature du défaut peut être rendue invisible sur le réflectogramme. Ainsi, un signal de test ayant une bande fréquentielle trop étroite ne permet pas de détecter des défauts de largeur trop importante. A l’inverse, un signal de test ayant une bande fréquentielle trop élevée présente l’inconvénient d’une atténuation plus importante du signal, notamment pour des câbles de longueur importante. Ainsi, la détection d’un écho dans le signal réfléchi est rendue plus délicate du fait de cette atténuation. Moreover, an important parameter for the time reflectometry methods concerns the choice of the frequency bandwidth of the test signal used. Indeed, this parameter has a direct impact on the ability to detect a non-blunt fault as well as on the detection precision. On the one hand, when the duration of the test signal pulse is greater than the time it takes for the signal to pass through the fault (this duration being linked to the length of the fault), the fault signature can be made invisible on reflectogram. Thus, a test signal having a Too narrow frequency band does not make it possible to detect defects of too large a width. Conversely, a test signal having a frequency band that is too high has the drawback of a greater attenuation of the signal, in particular for cables of great length. Thus, the detection of an echo in the reflected signal is made more difficult because of this attenuation.
On voit donc qu’un compromis doit être trouvé pour sélectionner la bande de fréquence la plus optimale pour le signal de test en fonction des caractéristiques du câble à analyser et du type de défaut que l’on souhaite détecter. It can therefore be seen that a compromise must be found to select the most optimal frequency band for the test signal according to the characteristics of the cable to be analyzed and the type of fault to be detected.
Typiquement, la mise en oeuvre d’une méthode de réflectométrie temporelle implique l’injection dans le câble d’un seul signal de test ayant une bande passante fréquentielle donnée. Si la bande passante du signal de test n’est pas adaptée aux défauts présents sur le câble, ceux-ci ne seront pas détectés. Typically, implementing a time reflectometry method involves injecting into the cable a single test signal having a given frequency bandwidth. If the bandwidth of the test signal is not suitable for the faults present on the cable, they will not be detected.
Il existe donc un besoin pour une méthode permettant d’adapter la bande passante du signal de test pour prendre en compte la variabilité des caractéristiques des câbles et des défauts à analyser de manière à améliorer la détection des défauts de natures diverses, en particulier les défauts non francs. There is therefore a need for a method making it possible to adapt the passband of the test signal to take into account the variability of the characteristics of the cables and of the faults to be analyzed so as to improve the detection of faults of various kinds, in particular faults. not frank.
La littérature contient différentes publications décrivant des méthodes de détection de défauts par réflectométrie pour des câbles ou réseaux de câbles. On peut citer notamment les références [1] et [2] Plus particulièrement, des méthodes adaptées à la détection de défauts non francs sont décrites dans les références [3]-[6]. The literature contains various publications describing methods for detecting defects by reflectometry for cables or cable networks. Reference may be made in particular to references [1] and [2]. More particularly, methods suitable for the detection of non-frank defects are described in references [3] - [6].
Cependant, aucune de ces méthodes n’adresse la problématique du choix de la bande passante du signal de test à utiliser. However, neither of these methods addresses the issue of which test signal bandwidth to use.
Le document [7] décrit une méthode qui combine une approche par réflectométrie et un réseau de neurones artificiels pour résoudre un problème inverse qui consiste à détecter des défauts à partir du réflectogramme temporel. The document [7] describes a method which combines a reflectometry approach and an artificial neural network to solve a problem inverse which consists in detecting faults from the temporal reflectogram.
Globalement, l’état de l’art ne contient pas de solution permettant de sélectionner de façon adaptative la bande passante du signal de test en fonction des caractéristiques du câble et des défauts à analyser. Overall, the state of the art does not contain a solution to adaptively select the bandwidth of the test signal according to the characteristics of the cable and the faults to be analyzed.
L’invention propose une méthode basée sur une analyse en composantes principales d’une variable multidimensionnelle composée de plusieurs réflectogrammes résultants de tests par réflectométrie avec des signaux de bandes passantes différentes. The invention proposes a method based on a principal component analysis of a multidimensional variable composed of several reflectograms resulting from reflectometry tests with signals of different bandwidths.
L’invention permet d’une part d’améliorer la capacité de détection d’un défaut en exploitant conjointement plusieurs mesures de réflectométrie à différentes fréquences. D’autre part, l’invention permet de sélectionner la bande de fréquences la plus optimale pour la surveillance continue de l’état d’un câble ou pour l’analyse d’un câble de même nature que celui utilisé pour mettre en oeuvre l’invention. The invention makes it possible, on the one hand, to improve the ability to detect a fault by jointly exploiting several reflectometry measurements at different frequencies. On the other hand, the invention makes it possible to select the most optimal frequency band for the continuous monitoring of the condition of a cable or for the analysis of a cable of the same type as that used to implement the cable. 'invention.
L’invention a pour objet un procédé de détection de défauts non francs dans une ligne de transmission comprenant les étapes de : The subject of the invention is a method for detecting non-clear faults in a transmission line comprising the steps of:
- Définir plusieurs signaux de test ayant chacun une bande spectrale de fréquence maximale différente, l’ensemble des signaux de test formant une première variable multidimensionnelle, - Define several test signals each having a different maximum frequency spectral band, all of the test signals forming a first multidimensional variable,
- Appliquer à la première variable multidimensionnelle, une analyse en composantes principales pour déterminer un modèle de la ligne de transmission à partir des mesures de signaux caractéristiques de la réflexion desdits signaux de test préalablement injectés dans la ligne à un instant initial, chaque mesure étant appelée réflectogramme temporel, - Apply to the first multidimensional variable, a principal component analysis to determine a model of the transmission line from the measurements of signals characteristic of the reflection of said test signals previously injected into the line at an initial instant, each measurement being called time reflectogram,
- Acquérir plusieurs réflectogrammes temporels correspondants auxdits signaux de test préalablement injectés dans la ligne à un instant courant de sorte à former une seconde variable multidimensionnelle, - Acquire several time reflectograms corresponding to said test signals previously injected into the line at a current instant so as to form a second multidimensional variable,
- Déterminer au moins une erreur de prédiction entre la seconde variable multidimensionnelle et une projection de la seconde variable multidimensionnelle sur un espace défini par le modèle de la ligne de transmission à l’instant initial, - Determine at least one prediction error between the second multidimensional variable and a projection of the second multidimensional variable on a space defined by the model of the transmission line at the initial time,
- Comparer l’au moins une erreur de prédiction à un seuil de détection de défauts et en déduire l’existence d’un défaut lorsqu’au moins une erreur de prédiction dépasse un seuil de détection de défauts pour au moins un échantillon de la variable multidimensionnelle. - Compare the at least one prediction error with a fault detection threshold and deduce the existence of a fault when at least one prediction error exceeds a fault detection threshold for at least one sample of the variable multidimensional.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’espace défini par le modèle de la ligne de transmission à l’instant initial est un sous espace principal ou un sous espace résiduel défini par l’analyse en composantes principales. According to a particular aspect of the invention, the space defined by the model of the transmission line at the initial time is a main subspace or a residual subspace defined by principal component analysis.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’erreur de prédiction est prise parmi une erreur du type erreur de prédiction quadratique ou une erreur du type statistique de Hotelling T2. According to a particular aspect of the invention, the prediction error is taken from an error of the quadratic prediction error type or an error of the Hotelling statistical type T 2 .
Selon un aspect particulier de l’invention, l’état initial de la ligne est un état pour lequel la ligne ne présente aucun défaut. According to a particular aspect of the invention, the initial state of the line is a state for which the line exhibits no fault.
Selon une variante particulière, le procédé comprend l’étape de, pour chaque échantillon de la variable multidimensionnelle pour lequel l’erreur de prédiction dépasse un seuil de détection, déterminer une contribution relative de chaque fréquence à cet échantillon. According to a particular variant, the method comprises the step of, for each sample of the multidimensional variable for which the prediction error exceeds a detection threshold, determining a relative contribution of each frequency to this sample.
Selon une variante particulière, le procédé comprend une étape de sélection d’au moins une fréquence parmi les fréquences qui contribuent le plus aux échantillons pour lesquels un défaut est détecté. According to a particular variant, the method comprises a step of selecting at least one frequency from among the frequencies which contribute the most to the samples for which a defect is detected.
Selon un aspect particulier de l’invention, le seuil de détection de défauts est un seuil de confiance déterminé à partir du modèle obtenu par l’analyse en composantes principales. According to a particular aspect of the invention, the defect detection threshold is a confidence threshold determined from the model obtained by principal component analysis.
Selon un aspect particulier de l’invention, les signaux de test sont des impulsions temporelles de fréquence maximale variable. Selon un aspect particulier de l’invention, les signaux de test sont des signaux multi-porteuses de fréquence maximale variable. According to a particular aspect of the invention, the test signals are time pulses of variable maximum frequency. According to a particular aspect of the invention, the test signals are multi-carrier signals of variable maximum frequency.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’acquisition d’un réflectogramme temporel comprend la corrélation de la mesure du signal caractéristique de la réflexion d’un signal de test préalablement injecté dans la ligne et d’un signal de test. According to a particular aspect of the invention, the acquisition of a time reflectogram comprises the correlation of the measurement of the signal characteristic of the reflection of a test signal previously injected into the line and of a test signal.
L’invention a aussi pour objet un dispositif pour l’analyse d’un câble comprenant un appareil de mesure, en un point du câble, d’un signal réfléchi dans le câble et un calculateur configuré pour exécuter le procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes. The invention also relates to a device for analyzing a cable comprising an apparatus for measuring, at a point on the cable, a signal reflected in the cable and a computer configured to execute the method for detecting non-faulty faults. francs according to one of the preceding claims.
L’invention a encore pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection de défauts non francs dans un câble selon l’invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur, ainsi qu’un support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection de défauts non francs dans un câble selon l’invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur. The subject of the invention is also a computer program comprising instructions for the execution of the method for detecting non-clear faults in a cable according to the invention, when the program is executed by a processor, as well as a support for 'recording readable by a processor on which is recorded a program comprising instructions for the execution of the method for detecting non-clear faults in a cable according to the invention, when the program is executed by a processor.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés qui représentent : Other characteristics and advantages of the present invention will become more apparent on reading the following description in relation to the accompanying drawings which show:
- [Fig. 1 ] représente un schéma illustrant le principe connu de la réflectométrie temporelle et son application à la détection d’un défaut non franc, - [Fig. 1] is a diagram illustrating the known principle of time reflectometry and its application to the detection of a non-clear fault,
- [Fig. 2] représente un exemple de réflectogramme illustrant l’allure de la signature d’un défaut non franc, - [Fig. 2] represents an example of reflectogram illustrating the appearance of the signature of a non-clear defect,
- [Fig. 3] représente un organigramme détaillant les étapes de mise en oeuvre d’un procédé de détection de défauts selon l’invention, - [Fig. 3] is a flowchart detailing the steps in implementing a fault detection method according to the invention,
- [Fig. 4] représente un exemple de mesures de réflectométrie pour un premier type de défaut, - [Fig. 4a] représente un schéma d’un exemple de défaut sur la gaine d’un câble, - [Fig. 4] represents an example of reflectometry measurements for a first type of fault, - [Fig. 4a] represents a diagram of an example of a fault on the sheath of a cable,
- [Fig. 5] représente un exemple de mesures de réflectométrie pour un deuxième type de défaut, - [Fig. 5] represents an example of reflectometry measurements for a second type of fault,
- [Fig. 6] représente un exemple de mesures de réflectométrie pour un troisième type de défaut, - [Fig. 6] represents an example of reflectometry measurements for a third type of fault,
- [Fig. 7] représente un diagramme d’un premier type d’erreurs de prédiction obtenues pour les mesures des figures 4,5 et 6, - [Fig. 7] represents a diagram of a first type of prediction errors obtained for the measurements in Figures 4,5 and 6,
- [Fig. 8] représente un diagramme d’un second type d’erreurs de prédiction obtenues pour les mesures des figures 4,5 et 6, - [Fig. 8] represents a diagram of a second type of prediction errors obtained for the measurements in Figures 4,5 and 6,
- [Fig. 9] représente un diagramme des contributions des différentes mesures pour un défaut détecté à partir du premier type d’erreurs de prédiction, - [Fig. 9] represents a diagram of the contributions of the various measurements for a fault detected from the first type of prediction errors,
- [Fig. 10] représente un diagramme des contributions des différentes mesures pour un défaut détecté à partir du second type d’erreurs de prédiction, - [Fig. 10] represents a diagram of the contributions of the various measurements for a fault detected from the second type of prediction errors,
- [Fig. 1 1 ] représente un exemple de dispositif de détection de défauts selon l’invention, - [Fig. 1 1] shows an example of a fault detection device according to the invention,
La figure 1 schématise, pour rappel, le principe de fonctionnement d’une méthode de diagnostic par réflectométrie appliquée à une ligne de transmission L présentant un défaut non-franc DNF. L’exemple décrit ci- dessous correspond à une méthode de réflectométrie temporelle. Figure 1 shows schematically, as a reminder, the operating principle of a reflectometry diagnostic method applied to a transmission line L exhibiting a non-clear DNF fault. The example described below corresponds to a time reflectometry method.
Un signal de référence S est injecté dans la ligne de transmission en un point P. Le signal réfléchi R est mesuré au même point P (ou en un autre point de la ligne). Ce signal se propage dans la ligne et rencontre, au cours de sa propagation, une première discontinuité d’impédance à l’entrée du défaut non franc DNF. Le signal se réfléchit sur cette discontinuité avec un coefficient de réflexion G . Si l’impédance caractéristique Zc2 dans la zone du défaut non franc DNF est inférieure à l’impédance caractéristique Zcl avant l’apparition du défaut, alors le coefficient de réflexion G est négatif et se traduit par un pic d’amplitude négative dans le signal réfléchi R. Dans le cas inverse, le coefficient de réflexion Gc est positif et se traduit par un pic d’amplitude positive dans le signal réfléchi R. A reference signal S is injected into the transmission line at a point P. The reflected signal R is measured at the same point P (or at another point on the line). This signal propagates in the line and encounters, during its propagation, a first impedance discontinuity at the input of the non-clear fault DNF. The signal is reflected on this discontinuity with a reflection coefficient G. If the characteristic impedance Z c2 in the zone of the non-clear fault DNF is lower than the characteristic impedance Z cl before the appearance of the fault, then the reflection coefficient G is negative and is reflected by a peak of negative amplitude in the reflected signal R. In the reverse case, the reflection coefficient G c is positive and results in a peak of positive amplitude in the reflected signal R.
La partie transmise T du signal incident S continue de se propager dans la ligne et rencontre ensuite une deuxième discontinuité d’impédance créant une deuxième réflexion du signal incident avec un coefficient de réflexion G2 de signe opposé au premier coefficient de réflexion 1^. Si G < 0 alors G2 > 0. Si Gc > 0 alors G2 < 0. The transmitted part T of the incident signal S continues to propagate in the line and then encounters a second impedance discontinuity creating a second reflection of the incident signal with a reflection coefficient G 2 of sign opposite to the first reflection coefficient 1 ^. If G <0 then G 2 > 0. If G c > 0 then G 2 <0.
Ainsi, en observant le signal réfléchi R, la signature du défaut non franc DNF est caractérisée par deux pics successifs de signes inversés comme le montre la figure 2. Thus, by observing the reflected signal R, the signature of the non-blunt defect DNF is characterized by two successive peaks with inverted signs as shown in Figure 2.
La figure 2 représente un réflectogramme temporel qui correspond soit directement à la mesure du signal réfléchi R, soit à l’intercorrélation entre le signal réfléchi R et le signal injecté dans le câble S. Figure 2 shows a time reflectogram which corresponds either directly to the measurement of the reflected signal R, or to the cross-correlation between the reflected signal R and the signal injected into the cable S.
Dans le cas où le signal de référence injecté est une impulsion temporelle, ce qui correspond au cas d’une méthode de réflectométrie temporelle, le réflectogramme peut correspondre directement à la mesure du signal réfléchi R. Dans le cas où le signal de référence injecté est un signal plus complexe, par exemple pour des méthodes de type MCTDR (Multi Carrier Time Domain Reflectometry) ou OMTDR (Orthogonal Multi tone Time Domain Reflectometry), alors le réflectogramme est obtenu en inter-corrélant le signal réfléchi R et le signal injecté S. In the case where the injected reference signal is a time pulse, which corresponds to the case of a time reflectometry method, the reflectogram can correspond directly to the measurement of the reflected signal R. In the case where the injected reference signal is a more complex signal, for example for MCTDR (Multi Carrier Time Domain Reflectometry) or OMTDR (Orthogonal Multi tone Time Domain Reflectometry) type methods, then the reflectogram is obtained by inter-correlating the reflected signal R and the injected signal S.
Sur la figure 2, on a représenté deux réflectogrammes 201 ,202 correspondants à deux durées d’impulsion différentes pour le signal injecté dans le câble. La courbe 201 correspond à une durée d’impulsion 2.DT très supérieure au temps de traversée, par le signal, du défaut non franc DNF. La longueur du défaut étant notée Ld, cette durée vaut Ld/V, avec V la vitesse de propagation du signal dans le câble. La courbe 202 correspond à une durée d’impulsion 2.DT très inférieure au temps de traversée, par le signal, du défaut non franc DNF. Dans les deux cas, la signature 203 du défaut non franc, dans le réflectogramme, est toujours composée de la succession d’un premier pic et d’un second pic dont les signes sont inversés. In FIG. 2, two reflectograms 201, 202 have been shown corresponding to two different pulse durations for the signal injected into the cable. Curve 201 corresponds to a pulse duration 2.DT much greater than the time for the signal to cross the non-clear fault DNF. The length of the fault being noted Ld, this duration is equal to Ld / V, with V the speed of propagation of the signal in the cable. Curve 202 corresponds to a pulse duration 2.DT much less than the time for the signal to pass through the non-clear fault DNF. In both cases, the signature 203 of the non-clear defect, in the reflectogram, is always composed of the succession of a first peak and a second peak, the signs of which are reversed.
La distance entre les deux pics représente la longueur du défaut non franc et leur amplitude représente la sévérité du défaut non franc. En effet, plus la variation de l’impédance caractéristique est importante, plus l’amplitude de la signature du défaut non franc dans le réflectogramme est également importante. The distance between the two peaks represents the length of the soft defect and their amplitude represents the severity of the soft defect. Indeed, the greater the variation of the characteristic impedance, the greater the amplitude of the signature of the non-blunt defect in the reflectogram is also important.
Comme cela est connu dans le domaine des méthodes de diagnostic par réflectométrie, la position dDNF du défaut non franc sur le câble, autrement dit sa distance au point P d’injection du signal, peut être directement obtenue à partir de la mesure, sur le réflectogramme temporel de la figure 2, de la durée ÎDNF entre le premier pic d’amplitude relevé sur le réflectogramme (à l’abscisse 0,5 sur l’exemple de la figure 3) et le pic d’amplitude 203 correspondant à la signature du défaut non franc. As is known in the field of reflectometry diagnostic methods, the position d DNF of the faulty fault on the cable, in other words its distance from the signal injection point P, can be obtained directly from the measurement, on the temporal reflectogram of FIG. 2, of the duration ÎDNF between the first amplitude peak recorded on the reflectogram (at the abscissa 0.5 in the example of FIG. 3) and the amplitude peak 203 corresponding to the signature of the defect not clear.
Différentes méthodes connues sont envisageables pour déterminer la position dDNF- Une première méthode consiste à appliquer la relation liant distance et temps : dDNF = V.ÎDNF OÙ V est la vitesse de propagation du signal dans le câble. Une autre méthode possible consiste à appliquer une relation de proportionnalité du type doNF/ ÎDNF = L/t0 où L est la longueur du câble et to est la durée, mesurée sur le réflectogramme, entre le pic d’amplitude correspondant à la discontinuité d’impédance au point d’injection et le pic d’amplitude correspondant à la réflexion du signal sur l’extrémité du câble. Various known methods can be envisaged for determining the position d DNF. A first method consists in applying the relationship between distance and time: dDNF = V.ÎDNF where V is the speed of propagation of the signal in the cable. Another possible method consists in applying a proportionality relation of the type doNF / ÎDNF = L / t 0 where L is the length of the cable and to is the duration, measured on the reflectogram, between the amplitude peak corresponding to the discontinuity d 'impedance at the injection point and the amplitude peak corresponding to the reflection of the signal on the end of the cable.
La figure 3 schématise, sur un organigramme, les principales étapes de réalisation d’un procédé de détection de défauts selon l’invention. FIG. 3 schematically shows, in a flowchart, the main steps in carrying out a fault detection method according to the invention.
Le procédé est décrit par la suite en prenant comme exemple de signal de test, un signal impulsionnel. Cependant, comme indiqué ci-dessus, l’invention peut être élargie à d’autres signaux de réflectométrie temporelle ou fréquentielle et également des signaux multiporteuses du type OMTDR ou MCTDR. Dans ce cas, comme indiqué ci-dessus, le réflectogramme est obtenu en inter-corrélant le signal réfléchi R et le signal injecté S. The method is described below by taking a pulse signal as an example of a test signal. However, as indicated above, the invention can be extended to other time or frequency reflectometry signals and also multicarrier signals of the OMTDR or type. MCTDR. In this case, as indicated above, the reflectogram is obtained by inter-correlating the reflected signal R and the injected signal S.
La première étape 300 du procédé consiste à définir plusieurs signaux de test ayant chacun une bande passante différente. Par exemple, pour le cas d’une réflectométrie temporelle, le signal de test choisi est une impulsion temporelle, par exemple une impulsion Gaussienne. Les différents signaux de test sont définis 300 en faisant varier la fréquence maximale du signal de test de base. Le choix des fréquences maximales et le nombre de fréquences sont des paramètres de l’invention. Le nombre de fréquences (et donc de signaux de test) augmente la complexité de mise en oeuvre de l’invention mais améliore les performances de détection de défauts. Le choix des fréquences maximales dépend aussi des caractéristiques du câble à analyser et du type de défaut que l’on souhaite détecter. The first step 300 of the method consists in defining several test signals each having a different pass band. For example, for the case of time reflectometry, the test signal chosen is a time pulse, for example a Gaussian pulse. The different test signals are defined 300 by varying the maximum frequency of the basic test signal. The choice of maximum frequencies and the number of frequencies are parameters of the invention. The number of frequencies (and therefore of test signals) increases the complexity of implementing the invention but improves the performance of fault detection. The choice of maximum frequencies also depends on the characteristics of the cable to be analyzed and the type of fault to be detected.
Par la suite, chaque signal de test est paramétré par sa fréquence maximale. Lorsqu’on évoquera, dans la suite du texte, la fréquence d’un signal, il s’agit à chaque fois de la fréquence maximale du signal. Subsequently, each test signal is set by its maximum frequency. When we talk about the frequency of a signal in the remainder of the text, this is in each case the maximum frequency of the signal.
A partir des signaux de test définis, on détermine ensuite, dans une étape 301 , des mesures initiales de réflectométrie associées à chaque signal de test et correspondant au câble à analyser dans un état initial. L’état initial du câble correspond, par exemple, à un câble neuf qui est considéré sans défaut, c'est-à-dire un câble sain. L’état initial du câble peut aussi correspondre à un état intermédiaire du câble après avoir exécuté une première fois le procédé selon l’invention et détecté la présence d’un défaut sur le câble. Dans ce second cas, l’invention vise à surveiller l’évolution d’un défaut initialement détecté et/ou l’apparition de nouveaux défauts. From the defined test signals, then, in a step 301, initial reflectometry measurements associated with each test signal and corresponding to the cable to be analyzed in an initial state are determined. The initial state of the cable corresponds, for example, to a new cable which is considered faultless, that is to say a healthy cable. The initial state of the cable can also correspond to an intermediate state of the cable after having performed the method according to the invention for the first time and detecting the presence of a fault in the cable. In this second case, the invention aims to monitor the evolution of a defect initially detected and / or the appearance of new defects.
Dans un premier mode de réalisation, les mesures de réflectométrie initiales sont obtenues en réalisant un test de réflectométrie pour chaque signal de test. Le test de réflectométrie consiste à injecter le signal de test dans le câble puis à mesurer la réflexion de ce signal. Dans le cas où le signal de test est un signal plus complexe qu’une impulsion temporelle, le test de réflectométrie comprend également un calcul d’intercorrélation entre la mesure du signal réfléchi et une copie du signal de test. In a first embodiment, the initial reflectometry measurements are obtained by performing a reflectometry test for each test signal. The reflectometry test consists of injecting the test signal into the cable and then measuring the reflection of this signal. In the event that the test signal is a signal more complex than a temporal pulse, the reflectometry test also includes an intercorrelation calculation between the measurement of the reflected signal and a copy of the test signal.
Dans un second mode de réalisation, les mesures de réflectométrie initiales sont obtenues en simulant la propagation des signaux de test dans le câble à partir des paramètres connus du câble, par exemple des paramètres R,L,C et G. En effet, les signaux réfléchis peuvent être simulés à partir des équations des télégraphes, en particulier lorsque le câble est sain. In a second embodiment, the initial reflectometry measurements are obtained by simulating the propagation of the test signals in the cable from known parameters of the cable, for example parameters R, L, C and G. In fact, the signals reflected can be simulated from the equations of telegraphs, especially when the cable is sound.
Dans un mode de réalisation particulier, les mesures de réflectométrie sont tronquées temporellement en appliquant une fenêtre de troncature temporelle autour de la zone correspondant à l’impulsion que l’on souhaite analyser. In a particular embodiment, the reflectometry measurements are temporally truncated by applying a temporal truncation window around the area corresponding to the pulse that is to be analyzed.
A l’issue de l’étape 301 , on obtient une matrice de données multidimensionnelle X qui contient, dans chaque colonne, les échantillons d’une mesure de réflectométrie initiale correspondant à un signal de test défini pour une fréquence maximale donnée. Plus simplement, le nombre de colonnes de la matrice correspond aux différentes fréquences maximales de chaque signal de test et le nombre de lignes de la matrice correspond aux nombres d’échantillons par mesure de réflectométrie. At the end of step 301, a multidimensional data matrix X is obtained which contains, in each column, the samples of an initial reflectometry measurement corresponding to a test signal defined for a given maximum frequency. More simply, the number of columns of the matrix corresponds to the different maximum frequencies of each test signal and the number of rows of the matrix corresponds to the number of samples per reflectometry measurement.
A partir de cette matrice de données X, on détermine 302 un modèle par analyse en composantes principales. From this data matrix X, a model is determined 302 by principal component analysis.
L’analyse en composantes principales est une méthode statistique appliquée à des variables multidimensionnelles. Elle est, par exemple, décrite dans les documents de référence [8] et [9]. Principal component analysis is a statistical method applied to multidimensional variables. It is, for example, described in the reference documents [8] and [9].
L’analyse en composantes principales est basée sur l’utilisation de la redondance dans les données multidimensionnelles qui sont corrélées entre elles. Les données d’origines sont projetées dans un sous-espace de dimensions réduites définies par les composantes dites principales parmi l’ensemble des dimensions. Un objectif général de l’analyse en composantes principales concerne la réduction des dimensions de l’espace de départ, autrement dit la recherche des composantes principales. On détaille ci- dessous quelques étapes de cette méthode statistique qui sont appliquées, dans le cas présent, aux mesures de réflectométrie dans le but de déterminer un modèle du câble dans son état initial. Principal component analysis is based on the use of redundancy in multidimensional data which is correlated with each other. The original data are projected into a subspace of reduced dimensions defined by the so-called principal components among all the dimensions. A general objective of component analysis principal concerns the reduction of the dimensions of the starting space, in other words the search for the principal components. A few steps of this statistical method are detailed below which are applied, in the present case, to reflectometry measurements in order to determine a model of the cable in its initial state.
La matrice de données d’origine X contient n observations pour m dimensions. Elle est normalisée à partir de la moyenne pXj et de l’écart type aXj des valeurs de chaque vecteur Xj. Chaque échantillon XjC de la matrice normalisée Xc est, par exemple, calculée via la relation (1 ) suivante : The original data matrix X contains n observations for m dimensions. It is normalized from the mean p Xj and the standard deviation a Xj of the values of each vector X j . Each sample X jC of the normalized matrix X c is, for example, calculated via the following relation (1):
[Math.1] [Math.1]
Xj-Vxj Xj-Vxj
Xjc = Xjc =
&Xj (1) On calcule ensuite la matrice de covariance ou d’autocorrélation C à partir de la matrice de données normalisée Xc, avec n le nombre d’observations, autrement dit le nombre d’échantillons par mesure de réflectométrie. [Math.2] & Xj (1) We then calculate the covariance or autocorrelation matrix C from the normalized data matrix X c , with n the number of observations, in other words the number of samples per reflectometry measurement. [Math.2]
C = ^Xc TXc (2) C = ^ X c T X c (2)
En appliquant une décomposition en valeurs singulières, la matrice C peut être réécrite de la façon suivante : [Math. 3] By applying a singular value decomposition, the matrix C can be rewritten as follows: [Math. 3]
C = PAPT, avec PPT = PTP = Imxn (3) C = PAP T , with PP T = P T P = I mxn (3)
P est la matrice des vecteurs propres de la matrice C. La matrice A est une matrice diagonale qui contient sur sa diagonale les valeurs propres {Aj} de la matrice C. La matrice des données normalisée Xc est ensuite décomposée en deux parties. Le premier terme correspond à l’espace principal et le second terme correspond à l’espace résiduel. I est le nombre de composantes principales. P is the matrix of the eigenvectors of the matrix C. The matrix A is a diagonal matrix which contains on its diagonal the eigenvalues {Aj} of the matrix C. The normalized data matrix X c is then broken down into two parts. The first term corresponds to the principal space and the second term corresponds to the residual space. I is the number of principal components.
[Math. 4][Math. 4]
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
La matrice Pi contient les I premiers vecteurs propres de la matrice C. Ces vecteurs propres définissent l’espace principal. La matrice P contient les autres (derniers) vecteurs propres de la matrice C qui définissent l’espace résiduel. The matrix Pi contains the first I eigenvectors of the matrix C. These eigenvectors define the main space. The matrix P contains the other (last) eigenvectors of the matrix C which define the residual space.
L’équation (4) défini le modèle du câble à l’état initial à partir des données multidimensionnelles Xc. Equation (4) defines the model of the cable in the initial state from the multidimensional data X c .
La détermination du nombre I de composantes principales est un paramètre de la méthode. Il peut être choisi, par exemple, à partir d’un critère du type pourcentage de variance cumulée ou « Cumulative Percent Variance » en anglais. Ce critère consiste à choisir I de telle sorte que le ratio de la somme des valeurs propres des composantes principales par rapport à la somme de l’ensemble des valeurs propres est supérieur ou égal à un pourcentage donné, par exemple 90%. The determination of the number I of principal components is a parameter of the method. It can be chosen, for example, from a criterion of the type cumulative percentage of variance or "Cumulative Percent Variance" in English. This criterion consists in choosing I such that the ratio of the sum of the eigenvalues of the principal components relative to the sum of all the eigenvalues is greater than or equal to a given percentage, for example 90%.
[Math 5] [Math 5]
CPH 0 = !¾ > 9°% (5) CPH 0 =! ¾> 9 °% (5)
Le modèle par analyse en composantes principales est déterminé pour un état initial du câble à un instant initial. The model by principal component analysis is determined for an initial state of the cable at an initial time.
A partir de ce modèle, l’invention consiste ensuite à analyser le même câble ou un câble similaire lorsqu’il a vieilli afin de comparer de nouvelles mesures de réflectométrie au modèle initial déterminé à l’étape 302, dans l’optique de détecter la présence d’un défaut. From this model, the invention then consists in analyzing the same cable or a similar cable when it has aged in order to compare new measurements. reflectometry to the initial model determined in step 302, with a view to detecting the presence of a defect.
Ainsi, dans une étape 303, on réalise de nouvelles mesures de réflectométrie, identiques aux mesures réalisées à l’étape 301 , mais appliquées au câble dans un état différent de l’état initial. Thus, in a step 303, new reflectometry measurements are carried out, identical to the measurements carried out in step 301, but applied to the cable in a state different from the initial state.
Les mesures de réflectométrie sont réalisées avec les mêmes signaux de test 300. Ensuite, dans une étape 304, on compare ces nouvelles mesures au modèle déterminé à l’étape 302. The reflectometry measurements are carried out with the same test signals 300. Then, in a step 304, these new measurements are compared with the model determined in step 302.
L’étape de comparaison 304 est, par exemple, réalisée en projetant une matrice multidimensionnelle contenant les nouvelles mesures dans l’espace principal ou dans l’espace résiduel, selon le modèle défini à l’étape 302. The comparison step 304 is, for example, performed by projecting a multidimensional matrix containing the new measurements in the main space or in the residual space, according to the model defined in step 302.
Les projections respectives de la nouvelle matrice de mesures Xne dans l’espace principal Tnew et dans l’espace résiduel Tnew sont, par exemple, déterminées à l’aide des relations suivantes : [Math. 6] The respective projections of the new matrix of measures X ne in the principal space T ne w and in the residual space T new are, for example, determined using the following relations: [Math. 6]
Tnew — % new^l (6) T n ew -% new ^ l (6)
[Math. 7] [Math. 7]
fnew = xnew - PiP? (7) f new = x new - PiP? (7)
Ensuite on détermine une erreur entre les nouvelles mesures et une prédiction de ces mesures à partir du modèle, autrement dit une prédiction de la nature de ces mesures pour un câble dans un état proche de l’état initial. Then an error is determined between the new measurements and a prediction of these measurements from the model, in other words a prediction of the nature of these measurements for a cable in a state close to the initial state.
Cette erreur peut être calculée dans l’espace principal ou dans l’espace résiduel. Pour calculer l’erreur de prédiction dans l’espace résiduel, on utilise un critère statistique tel que, l’erreur de prédiction quadratique ou « Squared prédiction error » SPE en anglais, notée Q. [Math.8] This error can be calculated in the principal space or in the residual space. To calculate the prediction error in residual space, we use a statistical criterion such as the quadratic prediction error or “Squared prediction error” SPE, denoted Q. [Math.8]
Q = T 1 new T 1 nTew
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Q = T 1 new T 1 n T ew
Figure imgf000018_0001
Pour calculer l’erreur de prédiction dans l’espace principal, on utilise un critère statistique de Hotelling, notée T2. [Math. 9]
Figure imgf000018_0002
To calculate the prediction error in the principal space, one uses a statistical criterion of Hotelling, noted T 2 . [Math. 9]
Figure imgf000018_0002
tj sont les vecteurs colonnes de la matrice Tnew t j are the column vectors of the matrix T ne w
Aj sont les valeurs propres déterminées à l’étape 302. A j are the eigenvalues determined in step 302.
Les statistiques Q et T2 sont décrites dans la publication [9]. Elles sont calculées sous la forme de vecteurs comprenant une valeur pour chaque ligne de la matrice des mesures Xnew· On rappelle que les lignes de la matrice Xnew correspondent aux instants d’échantillonnage des mesures de réflectométrie et les colonnes correspondent aux différents signaux de test associés à des bandes de fréquence différentes. The Q and T 2 statistics are described in the publication [9]. They are calculated in the form of vectors comprising a value for each row of the matrix of measurements X ne w Recall that the rows of the matrix X ne w correspond to the sampling instants of the reflectometry measurements and the columns correspond to the different test signals associated with different frequency bands.
Une erreur de prédiction est ainsi calculée pour chaque ligne de la matrice Xnew composée d’un échantillon de chacune des mesures de réflectométrie. Dans une étape 305, l’erreur de prédiction est comparée, pour chaque échantillon multidimensionnel, à un seuil de confiance. Si l’erreur de prédiction dépasse le seuil de confiance, on en déduit que l’échantillon associé correspond à un défaut sur le câble. Les seuils de confiance Qa et T2 a sont déterminés à partir du modèle initial du câble déterminé à l’étape 302, par exemple à l’aide des relations théoriques suivantes qui sont données dans le document [10]. [Math. 10] A prediction error is thus calculated for each row of the matrix X new composed of a sample of each of the reflectometry measurements. In a step 305, the prediction error is compared, for each multidimensional sample, with a confidence threshold. If the prediction error exceeds the confidence threshold, it is deduced that the associated sample corresponds to a fault on the cable. The confidence thresholds Q a and T 2 a are determined from the initial model of the cable determined in step 302, for example using the following theoretical relationships which are given in document [10]. [Math. 10]
Figure imgf000019_0004
Figure imgf000019_0004
[Math. 1 1 ]
Figure imgf000019_0001
[Math. 1 1]
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[Math. 12]
Figure imgf000019_0002
[Math. 12]
Figure imgf000019_0002
[Math. 13]
Figure imgf000019_0003
ca est une valeur critique de la distribution normale avec un niveau de confiance a et F¾ n.¾ a est une valeur critique de la fonction de distribution de
[Math. 13]
Figure imgf000019_0003
c a is a critical value of the normal distribution with a confidence level a and F ¾ n.¾ a is a critical value of the distribution function of
Fisher-Snedecor. Fisher-Snedecor.
Sans sortir du cadre de l’invention, d’autres valeurs de seuils de confiance peuvent être déterminées en tenant compte de l’application visée, le but étant de déclarer la présence d’un défaut lorsque l’erreur entre la nouvelle mesure de réflectométrie multidimensionnelle et cette mesure projetée dans l’espace défini par le modèle déterminé à l’étape 302 est significative. Without departing from the scope of the invention, other confidence threshold values can be determined taking into account the intended application, the aim being to declare the presence of a fault when the error enters the new reflectometry measurement multidimensional and this measurement projected in the space defined by the model determined in step 302 is significant.
Un avantage propre à cette méthode est que le modèle de l’état initial du câble est établi à partir de données multidimensionnelles qui prennent en compte plusieurs mesures de réflectométrie pour plusieurs signaux de test différents ayant des bandes passantes différentes. An advantage specific to this method is that the model of the initial state of the cable is established from multidimensional data which take into account counts multiple reflectometry measurements for several different test signals with different bandwidths.
Les figures 4 à 10 illustrent la mise en oeuvre de l’invention sur un exemple particulier. Cet exemple est donné uniquement à titre illustratif et ne doit pas être interprété pour limiter la portée de l’invention. Figures 4 to 10 illustrate the implementation of the invention on a particular example. This example is given for illustrative purposes only and should not be construed to limit the scope of the invention.
La figure 4a illustre un exemple de défaut sur la gaine d’un câble. Le défaut est présent à une position xf et à une longueur Lf et a une ouverture angulaire 6f qui prend les valeurs 45°, 90° ou 180° selon la sévérité du défaut. FIG. 4a illustrates an example of a fault on the sheath of a cable. The fault is present at a position x f and at a length L f and has an angular opening 6 f which takes the values 45 °, 90 ° or 180 ° depending on the severity of the fault.
A titre d’exemple, on a représenté sur les figures 4,5 et 6 des exemples de mesures de réflectométrie obtenues pour quatre signaux impulsionnels de fréquence maximale respectivement égale à 1 GHz, 2GHz, 3GHz et 4GHz. By way of example, FIGS. 4, 5 and 6 have shown examples of reflectometry measurements obtained for four pulse signals of maximum frequency respectively equal to 1 GHz, 2 GHz, 3GHz and 4GHz.
La figure 4 représente les quatre mesures 401 ,402,403,404 obtenues dans le cas d’un défaut sur la gaine d’un câble avec une ouverture angulaire de 45°. Figure 4 shows the four measurements 401, 402,403,404 obtained in the case of a defect in the sheath of a cable with an angular opening of 45 °.
La figure 5 représente les quatre mesures 501 ,502,503,504 obtenues dans le cas d’un défaut sur la gaine d’un câble avec une ouverture angulaire de 90°. Figure 5 shows the four measurements 501, 502,503,504 obtained in the event of a fault in the sheath of a cable with an angular opening of 90 °.
La figure 6 représente les quatre mesures 601 ,602,603,604 obtenues dans le cas d’un défaut sur la gaine d’un câble avec une ouverture angulaire de 180°. Figure 6 shows the four measurements 601, 602,603,604 obtained in the case of a defect in the sheath of a cable with an angular opening of 180 °.
On voit que l’amplitude du pic correspondant au défaut varie sensiblement selon la fréquence maximale du signal de test et la sévérité du défaut. We see that the amplitude of the peak corresponding to the fault varies significantly depending on the maximum frequency of the test signal and the severity of the fault.
Selon le seuil de détection fixé, qui dépend aussi du rapport signal à bruit des mesures, un défaut peut ne pas être détecté si la fréquence maximale choisie est trop basse. Inversement une fréquence maximale trop élevée a des inconvénients en termes d’atténuation du signal mais aussi de mise en oeuvre du dispositif. Depending on the fixed detection threshold, which also depends on the signal-to-noise ratio of the measurements, a fault may not be detected if the maximum frequency chosen is too low. Conversely a maximum frequency too high has drawbacks in terms of signal attenuation but also in terms of implementation of the device.
Un avantage de l’invention est d’exploiter plusieurs mesures à différentes fréquences maximales pour améliorer la détection de défauts mais aussi pouvoir ensuite sélectionner la fréquence maximale la plus appropriée. An advantage of the invention is to use several measurements at different maximum frequencies to improve fault detection but also to be able to then select the most appropriate maximum frequency.
La figure 7 illustre sur un diagramme, les valeurs de l’erreur de prédiction quadratique Q pour chaque échantillon multidimensionnel correspondant aux mesures respectives des figures 4,5 et 6. Les données sont concaténées sur l’axe des abscisses. La première partie correspond aux mesures de la figure 4, la deuxième partie correspond aux mesures de la figure 5, la troisième partie correspond aux mesures de la figure 6. Figure 7 illustrates on a diagram, the values of the quadratic prediction error Q for each multidimensional sample corresponding to the respective measurements of Figures 4,5 and 6. The data are concatenated on the x-axis. The first part corresponds to the measurements in figure 4, the second part corresponds to the measurements in figure 5, the third part corresponds to the measurements in figure 6.
Le seuil de confiance Qa est représenté sur la figure 7. Un défaut est déclaré pour les échantillons qui dépassent le seuil de confiance. Ainsi, on peut remarquer que le défaut le moins sévère (correspondant aux mesures de la figure 4) n’est pas détecté avec le choix qui est pris pour le seuil de confiance. Les deux autres défauts sont correctement détectés. La figure 8 illustre des résultats du même type que ceux de la figure 7 mais cette fois avec des valeurs d’erreur de prédiction calculées à partir de la statistique de Hotelling T2. Le seuil de confiance T2 a est également représenté. The confidence threshold Q a is represented in FIG. 7. A defect is declared for the samples which exceed the confidence threshold. Thus, it can be observed that the least severe defect (corresponding to the measurements in FIG. 4) is not detected with the choice which is taken for the confidence threshold. The other two faults are correctly detected. FIG. 8 illustrates results of the same type as those of FIG. 7, but this time with prediction error values calculated from the Hotelling statistic T 2 . The confidence threshold T 2 a is also represented.
Sans sortir du cadre de l’invention, on peut choisir soit de calculer l’erreur de prédiction Q et de baser le test de détection uniquement sur cette erreur, soit de calculer l’erreur de prédiction T2 et de baser le test de détection uniquement sur cette erreur, soit encore de calculer les deux erreurs de prédiction et de baser le test de détection sur une combinaison pondérée des deux erreurs. Dans une étape supplémentaire optionnelle 306, on détermine, pour au moins un échantillon pour lequel l’erreur de prédiction a dépassé le seuil de confiance, la contribution de chaque dimension (c'est-à-dire chaque fréquence dans le cas présent) à l’erreur. Without departing from the scope of the invention, it is possible to choose either to calculate the prediction error Q and to base the detection test only on this error, or to calculate the prediction error T 2 and to base the detection test only on this error, or again to calculate the two prediction errors and to base the detection test on a weighted combination of the two errors. In an optional additional step 306, for at least one sample for which the prediction error has exceeded the confidence threshold, the contribution of each dimension (that is to say each frequency in the present case) to the mistake.
Une possibilité pour calculer cette contribution, consiste à déterminer, pour chaque fréquence, le ratio entre la valeur absolue de l’échantillon Xi(s) pour cette fréquence et la somme des valeurs absolues de l’échantillon pour toutes les fréquences Xk(s) avec k variant de 1 à n. n est le nombre de fréquences ou signaux de test ou encore dimensions. One possibility for calculating this contribution consists in determining, for each frequency, the ratio between the absolute value of the sample Xi (s) for this frequency and the sum of the absolute values of the sample for all the frequencies Xk (s) with k varying from 1 to n. n is the number of frequencies or test signals or dimensions.
[Math. 14]
Figure imgf000022_0001
La figure 9 illustre les contributions respectives des différentes fréquences pour l’échantillon 6508 de la figure 7, cet échantillon ayant une erreur de prédiction qui dépasse le seuil de confiance. En abscisse du diagramme de la figure 9 sont identifiées les fréquences. La fréquence 1 GHz n’est pas mentionnée car sa contribution est trop faible. La fréquence 4 GHz présente la contribution la plus élevée à l’échantillon pour lequel une erreur est détectée. C’est donc cette fréquence qui est sélectionnée.
[Math. 14]
Figure imgf000022_0001
FIG. 9 illustrates the respective contributions of the different frequencies for the sample 6508 of FIG. 7, this sample having a prediction error which exceeds the confidence threshold. The frequencies are identified on the abscissa of the diagram of FIG. 9. The 1 GHz frequency is not mentioned because its contribution is too low. The 4 GHz frequency has the highest contribution to the sample for which an error is detected. It is therefore this frequency which is selected.
La figure 10 illustre des résultats similaires pour l’échantillon 10620 de la figure 8. Ici aussi la fréquence 4 GHz est celle qui présente la contribution à l’erreur la plus élevée. Figure 10 illustrates similar results for sample 10620 in Figure 8. Again, the frequency 4 GHz is the one with the highest contribution to error.
Ainsi l’étape 306 a pour objectif de sélectionner une ou plusieurs dimensions, c'est-à-dire une ou plusieurs fréquences dans le cas présent, parmi l’ensemble des fréquences utilisées au départ pour réaliser les tests de réflectométrie. Une réalisation possible de l’étape 306 consiste à sélectionner la fréquence qui présente la contribution la plus élevée à l’erreur. Cette fréquence correspond au signal de test qui est le plus susceptible de permettre la détection du défaut. Thus, the objective of step 306 is to select one or more dimensions, that is to say one or more frequencies in the present case, from among all the frequencies used at the start to carry out the reflectometry tests. One possible embodiment of step 306 is to select the frequency which has the highest contribution to the error. This frequency corresponds to the test signal which is most likely to allow detection of the fault.
Sur les exemples donnés aux figures 9 et 10, il s’agit de la fréquence 4 GHZ. In the examples given in Figures 9 and 10, this is the frequency 4 GHZ.
La fréquence sélectionnée peut ensuite être utilisée pour effectuer un test de réflectométrie classique avec un unique signal de test à cette fréquence, pour surveiller l’apparition de défaut sur un câble similaire ou sur le même câble. The selected frequency can then be used to perform a conventional OTDR test with a single test signal at that frequency, to monitor the occurrence of a fault on a similar cable or on the same cable.
Une autre réalisation possible de l’étape 306 consiste à sélectionner une ou plusieurs fréquences parmi celles qui présentent les contributions les plus élevées à l’erreur (par exemple, les fréquences 4GHz et 3GHz dans l’exemple des figures 9 et 10). Cet ensemble réduit de fréquences est ensuite utilisé lors d’une nouvelle exécution du procédé dans le but de poursuivre la surveillance de l’évolution des défauts sur le câble. Ainsi, le procédé est exécuté à nouveau en réduisant le nombre de signaux de tests à deux signaux au lieu de quatre, dans l’exemple donné ci-dessus. Another possible embodiment of step 306 is to select one or more frequencies from among those that have the highest contributions to the error (for example, the 4GHz and 3GHz frequencies in the example of Figures 9 and 10). This reduced set of frequencies is then used during a new execution of the process in order to continue monitoring the development of faults on the cable. Thus, the method is performed again by reducing the number of test signals to two signals instead of four, in the example given above.
De façon générale, le nombre et le choix des fréquences peuvent être adaptés en fonction de l’objectif visé. Par exemple, lorsqu’il s’agit d’une surveillance continue d’un câble, le nombre de fréquences peut être réduit à partir de la première exécution du procédé s’il s’agit de surveiller uniquement l’évolution d’un défaut détecté. Au contraire, si l’on cherche à surveiller l’apparition d’autres défauts au cours du temps, le nombre de fréquences initial peut être conservé. In general, the number and choice of frequencies can be adapted according to the intended objective. For example, when it comes to continuous monitoring of a cable, the number of frequencies can be reduced from the first execution of the process if it is only to monitor the evolution of a fault detected. On the contrary, if one seeks to monitor the appearance of other faults over time, the initial number of frequencies can be maintained.
De même, après l’étape 305, si aucun défaut n’est détecté, le procédé est itéré avec les mêmes signaux de test dans l’optique de surveiller en continu l’état du câble. Ainsi, l’invention permet de sélectionner la fréquence la plus adaptée et ainsi optimiser le choix du signal de test à utiliser pour de futurs tests par réflectométrie. Likewise, after step 305, if no fault is detected, the method is iterated with the same test signals with a view to continuously monitoring the condition of the cable. Thus, the invention makes it possible to select the most suitable frequency and thus optimize the choice of the test signal to be used for future reflectometry tests.
Le procédé selon l’invention peut être mis en oeuvre en tant que programme d’ordinateur, le procédé étant appliqué à des mesures de réflectométrie r acquises à l’aide d’un dispositif de réflectométrie du type décrit à la figure 1 1. L’invention peut être mise en oeuvre en tant que programme d’ordinateur comportant des instructions pour son exécution. Le programme d’ordinateur peut être enregistré sur un support d’enregistrement lisible par un processeur. The method according to the invention can be implemented as a computer program, the method being applied to reflectometry measurements r acquired using a reflectometry device of the type described in FIG. The invention can be implemented as a computer program comprising instructions for its execution. The computer program may be recorded on a recording medium readable by a processor.
La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique. Au contraire, les termes programme d'ordinateur et logiciel sont utilisés ici dans un sens général pour faire référence à tout type de code informatique (par exemple, un logiciel d'application, un micro logiciel, un microcode, ou toute autre forme d'instruction d'ordinateur) qui peut être utilisé pour programmer un ou plusieurs processeurs pour mettre en oeuvre des aspects des techniques décrites ici. Les moyens ou ressources informatiques peuvent notamment être distribués (" Cloud computing"), éventuellement selon des technologies de pair-à-pair. Le code logiciel peut être exécuté sur n'importe quel processeur approprié (par exemple, un microprocesseur) ou cœur de processeur ou un ensemble de processeurs, qu'ils soient prévus dans un dispositif de calcul unique ou répartis entre plusieurs dispositifs de calcul (par exemple tels qu’éventuellement accessibles dans l’environnement du dispositif). Le code exécutable de chaque programme permettant au dispositif programmable de mettre en œuvre les processus selon l'invention, peut être stocké, par exemple, dans le disque dur ou en mémoire morte. De manière générale, le ou les programmes pourront être chargés dans un des moyens de stockage du dispositif avant d'être exécutés. L'unité centrale peut commander et diriger l'exécution des instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur ou dans la mémoire morte ou bien dans les autres éléments de stockage précités. Reference to a computer program which when executed performs any of the functions described above is not limited to an application program running on a single host computer. Rather, the terms computer program and software are used herein in a general sense to refer to any type of computer code (eg, application software, firmware, firmware, or any other form of computer code). computer instruction) which can be used to program one or more processors to implement aspects of the techniques described herein. The computing means or resources can in particular be distributed (“Cloud computing”), possibly according to peer-to-peer technologies. Software code can be run on any suitable processor (e.g., microprocessor) or processor core, or a set of processors, whether provided in a single computing device or distributed among multiple computing devices (e.g. example such as possibly accessible in the environment of the device). The executable code of each program allowing the programmable device to implement the processes according to the invention can be stored, for example, in the hard disk or in read only memory. In general, the program or programs can be loaded into one of the storage means of the device before being executed. The central unit can controlling and directing the execution of the instructions or portions of software code of the program or programs according to the invention, instructions which are stored in the hard disk or in the read-only memory or else in the other aforementioned storage elements.
Alternativement, l’invention peut aussi être mise en oeuvre au moyen d’un processeur embarqué dans un dispositif de test spécifique. Le processeur peut être un processeur générique, un processeur spécifique, un circuit intégré propre à une application (connu aussi sous le nom anglais d’ASIC pour « Application-Specific Integrated Circuit ») ou un réseau de portes programmables in situ (connu aussi sous le nom anglais de FPGA pour « Field-Programmable Gâte Array »). Le dispositif selon l’invention peut utiliser un ou plusieurs circuits électroniques dédiés ou un circuit à usage général. La technique de l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un micro-contrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel). Alternatively, the invention can also be implemented by means of a processor embedded in a specific test device. The processor can be a generic processor, a specific processor, an integrated circuit specific to an application (also known under the English name of ASIC for “Application-Specific Integrated Circuit”) or an array of programmable gates in situ (also known as the English name of FPGA for “Field-Programmable Gâte Array”). The device according to the invention can use one or more dedicated electronic circuits or a general purpose circuit. The technique of the invention can be carried out on a reprogrammable computing machine (a processor or a microcontroller for example) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated computing machine (for example a set of gates logic such as an FPGA or ASIC, or any other hardware module).
La figure 1 1 schématise, sur un synoptique, un exemple de dispositif de réflectométrie apte à mettre en oeuvre le procédé selon l’invention. FIG. 11 schematically shows, on a block diagram, an example of a reflectometry device capable of implementing the method according to the invention.
Un dispositif de réflectométrie, ou réflectomètre, comporte au moins un générateur de signal GS, pour générer un signal de test s et l’injecter dans le câble à analyser CA qui comporte un défaut non franc DNF, un équipement de mesure Ml pour mesurer le signal réfléchi r dans le câble CA et un composant électronique MC de type circuit intégré, tel un circuit à logique programmable, par exemple de type FPGA ou un micro-contrôleur, par exemple un processeur de signal numérique, qui reçoit une mesure du signal réfléchi r(t) et est configuré pour exécuter le procédé selon l’invention afin de détecter un ou plusieurs défauts non francs. Le composant électronique MC peut également comporter à la fois un circuit intégré, par exemple pour réaliser l’acquisition du signal réfléchi, et un micro-contrôleur pour exécuter les étapes de traitement requises par l’invention. A reflectometry device, or reflectometer, comprises at least one signal generator GS, to generate a test signal s and inject it into the cable to be analyzed CA which has a non-clear defect DNF, Ml measuring equipment to measure the reflected signal r in the AC cable and an electronic component MC of the integrated circuit type, such as a programmable logic circuit, for example of the FPGA type or a micro-controller, for example a digital signal processor, which receives a measurement of the reflected signal r (t) and is configured to execute the method according to the invention in order to detect one or more non-blunt faults. The electronic component MC can also include both an integrated circuit, for example example for carrying out the acquisition of the reflected signal, and a microcontroller for carrying out the processing steps required by the invention.
L’injection du signal de test s dans le câble est, par exemple, réalisée par un dispositif de couplage (non représenté à la figure 1 1 ) qui peut être un coupleur à effet capacitif ou inductif ou encore à l’aide d’une connexion ohmique. Le dispositif de couplage peut être réalisé par des connecteurs physiques qui relient le générateur de signal au câble ou par des moyens sans contact, par exemple en utilisant un cylindre métallique dont le diamètre interne est sensiblement égal au diamètre externe du câble et qui produit un effet de couplage capacitif avec le câble. The injection of the test signal s into the cable is, for example, carried out by a coupling device (not shown in FIG. 11) which can be a capacitive or inductive effect coupler or else using a ohmic connection. The coupling device can be realized by physical connectors which connect the signal generator to the cable or by non-contact means, for example by using a metal cylinder whose internal diameter is substantially equal to the external diameter of the cable and which produces an effect capacitive coupling with the cable.
L’acquisition du signal réfléchi dans le câble peut également être réalisée au moyen d’un dispositif de couplage du type décrit précédemment. Acquisition of the signal reflected in the cable can also be achieved by means of a coupling device of the type described above.
Le système de réflectométrie peut également comporter un convertisseur numérique-analogique disposé entre le générateur de signal de test, dans le cas où il s’agit d’un signal numérique, et le coupleur d’injection. The reflectometry system may also include a digital-to-analog converter disposed between the test signal generator, in the case where it is a digital signal, and the injection coupler.
Le système de réflectométrie peut également comporter un convertisseur analogique-numérique disposé entre le coupleur de mesure du signal réfléchi et l’équipement de mesure Ml ou le composant électronique MC aux fins de numériser le signal analogique mesuré. The reflectometry system may also include an analog-to-digital converter disposed between the reflected signal measurement coupler and the M1 measurement equipment or the MC electronic component for the purpose of digitizing the measured analog signal.
En outre, une unité de traitement (non représentée à la figure 1 1 ), de type ordinateur, assistant numérique personnel ou autre est utilisée pour piloter le système de réflectométrie selon l’invention et afficher les résultats des mesures sur une interface homme-machine. In addition, a processing unit (not shown in FIG. 11), of the computer, personal digital assistant or other type is used to control the reflectometry system according to the invention and display the results of the measurements on a man-machine interface. .
Les résultats affichés peuvent comprendre un ou plusieurs réflectogrammes calculés à l’aide du procédé selon l’invention et/ou une information relative à l’existence et à la localisation d’un défaut sur le câble également produite par le procédé selon l’invention. Les résultats affichés peuvent aussi comprendre une ou plusieurs bandes de fréquence sélectionnés par l’invention pour être utilisée(s) pour le diagnostic de défauts sur un câble donné. Selon un mode de réalisation particulier, le signal de test s injecté peut également être fourni au composant MC lorsque les traitements réalisés nécessitent la connaissance du signal injecté, notamment lorsque ceux-ci incluent une étape d’intercorrélation entre le signal de test s et le signal réfléchi r. The displayed results may include one or more reflectograms calculated using the method according to the invention and / or information relating to the existence and location of a fault on the cable also produced by the method according to the invention. . The displayed results can also comprise one or more frequency bands selected by the invention to be used for the diagnosis of faults on a given cable. According to a particular embodiment, the injected test signal s can also be supplied to the component MC when the processing operations require knowledge of the injected signal, in particular when these include a step of intercorrelation between the test signal s and the reflected signal r.
L’injection du signal dans le câble et la mesure du signal réfléchi sont, par exemple, réalisées par un seul et même composant mais aussi par deux composants distincts, notamment lorsque le point d’injection et le point de mesure sont dissociés. The injection of the signal into the cable and the measurement of the reflected signal are, for example, carried out by one and the same component but also by two separate components, in particular when the injection point and the measurement point are dissociated.
Le dispositif décrit à la figure 1 1 est, par exemple, mis en oeuvre par une carte électronique sur laquelle sont disposés les différents composants. La carte peut être connectée au câble par un coupleur. The device described in Figure 11 is, for example, implemented by an electronic card on which are arranged the various components. The card can be connected to the cable by a coupler.
En outre, une unité de traitement, de type ordinateur, assistant numérique personnel ou autre dispositif électronique ou informatique équivalent peut être utilisé pour piloter le dispositif de réflectométrie et afficher les résultats des calculs effectués par le composant MC sur une interface homme-machine, en particulier les informations de détection et localisation de défauts sur le câble. In addition, a processing unit, such as a computer, personal digital assistant or other electronic or equivalent computer device can be used to control the reflectometry device and display the results of the calculations performed by the component MC on a man-machine interface, in in particular, information on the detection and location of faults on the cable.
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Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de défauts non francs dans une ligne de transmission (L) comprenant les étapes de : 1. A method of detecting non-clear faults in a transmission line (L) comprising the steps of:
- Définir (300) plusieurs signaux de test ayant chacun une bande spectrale de fréquence maximale différente, l’ensemble des signaux de test formant une première variable multidimensionnelle, - Define (300) several test signals each having a different maximum frequency spectral band, all of the test signals forming a first multidimensional variable,
- Appliquer (302) à la première variable multidimensionnelle, une analyse en composantes principales pour déterminer un modèle de la ligne de transmission à partir des mesures de signaux caractéristiques de la réflexion desdits signaux de test préalablement injectés dans la ligne (L) à un instant initial, chaque mesure étant appelée réflectogramme temporel, - Apply (302) to the first multidimensional variable, a principal component analysis to determine a model of the transmission line from the measurements of signals characteristic of the reflection of said test signals previously injected into the line (L) at an instant initial, each measurement being called a temporal reflectogram,
- Acquérir (303) plusieurs réflectogrammes temporels correspondants auxdits signaux de test préalablement injectés dans la ligne (L) à un instant courant de sorte à former une seconde variable multidimensionnelle, - Acquire (303) several time reflectograms corresponding to said test signals previously injected into line (L) at a current instant so as to form a second multidimensional variable,
- Déterminer (304) au moins une erreur de prédiction entre la seconde variable multidimensionnelle et une projection de la seconde variable multidimensionnelle sur un espace défini par le modèle de la ligne de transmission à l’instant initial, - Determine (304) at least one prediction error between the second multidimensional variable and a projection of the second multidimensional variable on a space defined by the model of the transmission line at the initial time,
- Comparer (305) l’au moins une erreur de prédiction à un seuil de détection de défauts et en déduire l’existence d’un défaut lorsqu’au moins une erreur de prédiction dépasse un seuil de détection de défauts pour au moins un échantillon de la variable multidimensionnelle. - Compare (305) the at least one prediction error with a fault detection threshold and deduce therefrom the existence of a fault when at least one prediction error exceeds a fault detection threshold for at least one sample of the multidimensional variable.
2. Procédé de détection de défauts non francs selon la revendication 1 dans lequel l’espace défini par le modèle de la ligne de transmission à l’instant initial est un sous espace principal ou un sous espace résiduel défini par l’analyse en composantes principales. 2. A method of detecting non-clear defects according to claim 1 wherein the space defined by the model of the transmission line at the instant. initial is a principal subspace or a residual subspace defined by the analysis in principal components.
3. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’erreur de prédiction est prise parmi une erreur du type erreur de prédiction quadratique ou une erreur du type statistique de Hotelling T2. 3. Method for detecting non-blunt defects according to one of the preceding claims, in which the prediction error is taken from an error of the quadratic prediction error type or an error of the Hotelling statistical type T 2 .
4. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’état initial de la ligne est un état pour lequel la ligne ne présente aucun défaut. 4. A method of detecting non-frank faults according to one of the preceding claims, in which the initial state of the line is a state for which the line has no fault.
5. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes comprenant l’étape de, pour chaque échantillon de la variable multidimensionnelle pour lequel l’erreur de prédiction dépasse un seuil de détection, déterminer (306) une contribution relative de chaque fréquence à cet échantillon. 5. Method for detecting non-frank defects according to one of the preceding claims comprising the step of, for each sample of the multidimensional variable for which the prediction error exceeds a detection threshold, determining (306) a relative contribution of each frequency to that sample.
6. Procédé de détection de défauts non francs selon la revendication 5 comprenant une étape de sélection (306) d’au moins une fréquence parmi les fréquences qui contribuent le plus aux échantillons pour lesquels un défaut est détecté. 6. A method for detecting non-blunt defects according to claim 5 comprising a step of selecting (306) at least one frequency among the frequencies which contribute the most to the samples for which a defect is detected.
7. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes dans lequel le seuil de détection de défauts est un seuil de confiance déterminé à partir du modèle obtenu par l’analyse en composantes principales. 7. A method for detecting non-frank defects according to one of the preceding claims, in which the defect detection threshold is a confidence threshold determined from the model obtained by the principal component analysis.
8. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes dans lequel les signaux de test sont des impulsions temporelles de fréquence maximale variable. 8. Method for detecting non-frank defects according to one of the preceding claims, in which the test signals are time pulses of variable maximum frequency.
9. Procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel les signaux de test sont des signaux multi-porteuses de fréquence maximale variable. 9. A method for detecting non-frank defects according to one of claims 1 to 7 wherein the test signals are multi-carrier signals of variable maximum frequency.
10. Procédé de détection de défauts non francs selon la revendication 9 dans lequel l’acquisition (301 ,303) d’un réflectogramme temporel comprend la corrélation de la mesure du signal caractéristique de la réflexion d’un signal de test préalablement injecté dans la ligne (L) et d’un signal de test. 10. A method for detecting non-frank defects according to claim 9 wherein the acquisition (301, 303) of a time reflectogram comprises the correlation of the measurement of the signal characteristic of the reflection of a test signal previously injected into the line (L) and a test signal.
11. Dispositif pour l’analyse d’un câble comprenant un appareil de mesure (Ml), en un point du câble (CA), d’un signal réfléchi dans le câble et un calculateur (MC) configuré pour exécuter le procédé de détection de défauts non francs selon l’une des revendications précédentes. 11. Device for the analysis of a cable comprising a measuring device (M1), at a point of the cable (CA), of a signal reflected in the cable and a computer (MC) configured to carry out the detection process. non-clear defects according to one of the preceding claims.
12. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection de défauts non francs dans un câble selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque le programme est exécuté par un processeur. 12. A computer program comprising instructions for carrying out the method for detecting non-frank faults in a cable according to any one of claims 1 to 10, when the program is executed by a processor.
13. Support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection de défauts non francs dans un câble selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque le programme est exécuté par un processeur. 13. Recording medium readable by a processor on which is recorded a program comprising instructions for the execution of the method for detecting non-clear faults in a cable according to any one of claims 1 to 10, when the program is executed. by a processor.
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