FR3065534A1 - Procede et systeme de detection d'un defaut intermittent dans une ligne de transmission, par filtrage - Google Patents

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Abstract

Procédé de détection d'un défaut intermittent dans une ligne de transmission comprenant les étapes suivantes : - Acquérir (901), en un point de la ligne, avec un dispositif de mesure, une mesure temporelle d'un signal de référence préalablement injecté dans la ligne avec un dispositif d'injection, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétro-propagé vers ledit point, - Filtrer (902) la mesure temporelle du signal à l'aide d'au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d'un type de défaut donné, - Calculer (903), l'intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel, - Analyser (904) ledit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d'au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.

Description

Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : MARKS & CLERK FRANCE Société en nom collectif.
PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION D'UN DEFAUT INTERMITTENT DANS UNE LIGNE DE TRANSMISSION, PAR FILTRAGE.
FR 3 065 534 - A1
Procédé de détection d'un défaut intermittent dans une ligne de transmission comprenant les étapes suivantes :
- Acquérir (901), en un point de la ligne, avec un dispositif de mesure, une mesure temporelle d'un signal de référence préalablement injecté dans la ligne avec un dispositif d'injection, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétropropagé vers ledit point,
- Filtrer (902) la mesure temporelle du signal à l'aide d'au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d'un type de défaut donné,
- Calculer (903), l'intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel,
- Analyser (904) ledit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d'au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
Figure FR3065534A1_D0001
Figure FR3065534A1_D0002
Procédé et système de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission, par filtrage
L’invention concerne le domaine des systèmes de diagnostic filaire basés sur le principe de la réflectométrie. Elle a pour objet un procédé de détection de défauts intermittents dans une ligne de transmission, telle qu’un câble, par application d’un filtre adapté à la signature spectrale du défaut.
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 tests.
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 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 anglosaxonne « Frequency Domain Reflectometry >>.
L’invention entre dans le champ d’application des méthodes de 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.
Les systèmes de diagnostic filaire par réflectométrie sont basés sur une analyse de signaux rétro-propagés dans un câble sous test. Pour que l’analyse soit pertinente, il est nécessaire de réaliser plusieurs acquisitions de signal et d’effectuer une moyenne des acquisitions afin de diminuer le niveau du bruit de mesure dû en particulier aux composants imparfaits du système, en particulier les convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique.
Un inconvénient à l’utilisation d’une moyenne de plusieurs acquisitions de signal est que ce traitement est coûteux en ressources de calcul et surtout en temps. En effet, la durée nécessaire au calcul d’une moyenne sur plusieurs dizaines d’acquisitions de portions de signal comprenant plusieurs centaines d’échantillons, est importante d’autant plus que le rythme de traitement est imposé par la nature des composants employés qui doivent être peu encombrants pour être embarqués dans un dispositif portatif et peu coûteux.
Un inconvénient majeur à cette durée de traitement importante est qu’elle est incompatible de la détection de défauts intermittents, c'est-à-dire des défauts qui apparaissent à un instant donné et qui ont une durée de présence courte. C’est le cas, par exemple d’un court-circuit ayant une durée limitée dans le temps.
La figure 1 représente un schéma d’un système 100 de localisation de défaut dans une ligne de transmission L, telle qu’un câble, selon une méthode usuelle de réflectométrie temporelle de l’état de l’art. Un tel système comprend principalement un générateur GEN d’un signal de référence à partir de paramètres PAR définissant la forme d’onde du signal. Le signal de référence numérique généré est converti analogiquement via un convertisseur numérique-analogique DAC puis est injecté en un point de la ligne de transmission L au moyen d’un coupleur directionnel CPL. Le signal se propage le long de la ligne et se réfléchit sur les singularités qu’elle comporte. En l’absence de défaut sur la ligne, le signal se réfléchit sur l’extrémité de la ligne si la terminaison de la ligne est non adaptée. En présence de défaut sur la ligne, le signal se réfléchit sur la discontinuité d’impédance provoquée par le défaut. Le signal réfléchi est rétropropagé jusqu’à un point de mesure, qui peut être commun au point d’injection ou différent. Le signal rétropropagé est mesuré via le coupleur directionnel CPL puis converti numériquement par un convertisseur analogique numérique ADC. Une corrélation COR est ensuite effectuée entre le signal numérique mesuré et une copie du signal numérique généré avant injection afin de produire un réflectogramme temporel R(t) correspondant à l’intercorrélation entre les deux signaux.
Comme cela est connu dans le domaine des méthodes de diagnostic par réflectométrie temporelle, la position dDF d’un défaut sur le câble L, autrement dit sa distance au point d’injection du signal, peut être directement obtenue à partir de la mesure, sur le réflectogramme temporel calculé R(t), de la durée îdf entre le premier pic d’amplitude relevé sur le réflectogramme et le pic d’amplitude correspondant à la signature du défaut non franc.
Différentes méthodes connues sont envisageables pour déterminer la position doF- Une première méthode consiste à appliquer la relation liant distance et temps : dDF = Vg.tDF où Vg est la vitesse de propagation du signal dans le câble. Une autre méthode possible consiste à appliquer une relation de proportionnalité du type doF/ îdf = Lc/t0 où Lc est la longueur du câble et t0 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. Afin de diminuer le niveau du bruit de mesure, un calcul de moyenne MOY est réalisé avant la corrélation COR.
Lorsqu’on souhaite spécifiquement détecter l’apparition de défauts intermittents, c'est-à-dire des défauts ayant une existence limitée dans le temps, en général de durée courte, on utilise comme signal de référence, un signal stationnaire injecté en continu dans le câble L. Le signal stationnaire est, par exemple, composé d’une séquence d’échantillons ayant une durée prédéterminée, cette séquence étant réinjectée successivement de façon périodique. Simultanément à l’injection, le signal rétropropagé dans le câble L est mesuré en continu.
Sur la figure 2, on a représenté un exemple de signal de référence stationnaire Sst ayant une période prédéterminée T. Ce signal est injecté en continu dans le câble L. Simultanément, on effectue une mesure ou une acquisition, en continu, du signal Ms rétropropagé. Pour améliorer la précision de l’analyse, un sur-échantillonnage du signal est réalisé en décalant l’horloge d’échantillonnage du convertisseur analogique numérique ADC toutes les périodes T ou multiples de cette période T. On reconstitue ensuite le signal stationnaire sur-échantillonné Srec- Le calcul de moyenne MOY est appliqué sur plusieurs périodes du signal stationnaire suréchantillonné Srec- Sur l’exemple de la figure 2, on considère quatre périodes d’acquisition Ai,A2,A3,A4 et une moyenne sur deux acquisitions Ai et A2 ou A3 et A4. On a représenté également trois exemples de défauts intermittents D1,D2,D3 ayant trois instants d’apparition différents et trois durées différentes. Les instants d’apparition des défauts correspondent en fait aux instants d’apparition de leur signature dans le signal rétropropagé puis traité. Le premier défaut D1 apparaît sur le signal Srec pendant l’acquisition Ai et a une durée très courte qui est inférieure à la durée nécessaire pour réaliser la moyenne sur deux acquisitions successives Ai et A2. Ce défaut D1 ne pourra pas être identifié correctement par l’analyse du signal Srec car la moyenne a un effet d’atténuation sur la signature de ce défaut dans le signal. En effet, pour ce cas de figure, on moyenne une acquisition de signal Ai contenant la signature du défaut avec une acquisition de signal A2 ne contenant pas cette signature.
Le deuxième défaut D2 apparaît au même instant que D1 mais a une durée plus longue qui fait que la signature du défaut s’étend sur les deux acquisitions Ai et A2. Ce deuxième défaut D2 peut être détecté avec une plus forte probabilité que le premier défaut D1.
Enfin, le troisième défaut D3 a la même durée que le deuxième défaut D2 mais s’étend à cheval sur deux acquisitions successives A2 et A3 correspondant à deux moyennes différentes. Ce troisième défaut D3 ne sera pas correctement identifié, tout comme le premier défaut D1, car le calcul de moyenne atténue la signature du défaut.
De façon plus générale, on voit que plus la durée du calcul de moyenne MOY est importante, plus le risque de ne pas identifier des défauts de durée courte ou apparaissant entre deux acquisitions correspondant à deux moyennes successives, est important.
La figure 3 schématise un exemple d’implémentation du calcul de moyenne MOY à partir d’une mémoire MEM, d’un additionneur ADD et d’un diviseur DIV. Les échantillons de signal obtenus en sortie du convertisseur analogique-numérique ADC sont stockés dans une mémoire MEM par périodes. La mémoire MEM contient initialement une période du signal comprenant NxP échantillons, où N est le nombre de points par période et P le facteur de sur-échantillonnage. La somme de k échantillons successifs est réalisée en lisant chaque échantillon dans la mémoire MEM, en l’additionnant à un nouvel échantillon de la période suivante puis en stockant le résultat dans la mémoire MEM en remplacement de l’échantillon précédent. Un diviseur DIV, par exemple un registre à décalage, permet d’effectuer la division par M une fois que la somme de M échantillons a été réalisée.
Cette implémentation nécessite une mémoire apte à contenir N*P*W bits, avec N le nombre de points d’une période du signal stationnaire, P le nombre de phases de sur-échantillonnage et W le nombre de bits sur lequel est quantifié un échantillon, par exemple égal à 16 bits.
Cette solution, non seulement ne permet pas de détecter des défauts de durée courte mais nécessite également une place mémoire importante pour réaliser le calcul de moyenne.
Pour améliorer la détection de défauts intermittents, en particulier les défauts du type du défaut D3 de la figure 2, une solution connue consiste à réaliser une moyenne glissante au lieu d’une moyenne fixe. Cette solution permet de détecter les défauts du type D3 qui apparaissent entre deux acquisitions correspondant à deux moyennes différentes. Cependant, elle ne permet toujours pas de détecter les défauts très courts du type D1 dont la durée est inférieure à la durée d’une moyenne.
En outre, l’implémentation d’une moyenne glissante nécessite encore plus de place mémoire qu’une moyenne classique comme cela est illustré sur la figure 4.
Une première mémoire MEMi permet de stocker N.P échantillons du signal reconstitué, correspondant à une période du signal stationnaire. Ensuite, pour chaque échantillon de la période, une mémoire FIFO de taille M est utilisée avec un additionneur ADD, un registre REG et un soustracteur SUB pour réaliser le calcul de moyenne glissante sur un horizon de M échantillons : Xk = Xk-i +Xk - Xk-M- Un diviseur DIV permet de réaliser la division du résultat par un facteur M.
On voit que cette implémentation nécessite d’utiliser N.P mémoires FIFO distinctes, chacune de taille M, ce qui engendre une place mémoire nécessaire de N.P.M échantillons chacun quantifié sur W bits. Ainsi, l’utilisation d’une moyenne glissante ne permet pas de détecter les défauts intermittents de durée courte et est en outre coûteuse en place mémoire nécessaire.
L’invention propose de pallier les inconvénients des méthodes précitées en remplaçant le calcul de moyenne MOY par un ou plusieurs filtre(s) adapté(s) en fonction des caractéristiques des défauts à détecter, en particulier leur durée.
L’invention a pour objet un procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission comprenant les étapes suivantes :
- Acquérir, en un point de la ligne, avec un dispositif de mesure, une mesure temporelle d’un signal de référence préalablement injecté dans la ligne avec un dispositif d’injection, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétro-propagé vers ledit point,
- Filtrer la mesure temporelle du signal à l’aide d’au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné,
- Calculer, l’intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel,
- Analyser ledit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
Selon un aspect particulier de l’invention, ledit au moins un filtre est déterminé au moins à partir des étapes suivantes :
- Estimer la signature spectrale dudit défaut donné,
- Déterminer ledit au moins un filtre comme le filtre adapté à la signature spectrale.
Selon un aspect particulier de l’invention, ledit au moins un filtre est déterminé au moins à partir des étapes suivantes :
- Estimer la réponse temporelle h(t) dudit défaut donné,
- Calculer la réponse impulsionnelle dudit au moins un filtre comme le conjugué complexe h*(-t) de la réponse temporelle h(t),
- Déterminer les coefficients dudit au moins un filtre à partir de la réponse impulsionnelle dudit au moins un filtre.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’étape d’analyse dudit au moins un réflectogramme temporel comprend :
- la recherche d’au moins un pic d’amplitude caractéristique de la signature d’un défaut intermittent,
- la mesure de l’abscisse temporelle du pic d’amplitude,
- la détermination de la position du défaut intermittent à partir de l’abscisse temporelle mesurée.
Selon un aspect particulier de l’invention, ledit au moins un filtre est un filtre à réponse impulsionnelle infinie.
Selon une variante de réalisation, le procédé selon l’invention comprend les étapes de :
- Filtrer la mesure temporelle du signal à l’aide de plusieurs filtres prédéterminés chacun en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné différent pour chaque filtre,
- Calculer, l’intercorrélation entre chaque signal filtré et le signal de référence pour produire plusieurs réflectogrammes temporels,
- Analyser les réflectogrammes temporels pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
Selon une variante de réalisation, le procédé selon l’invention comprend une étape de génération et d’injection du signal de référence dans la ligne de transmission.
L’invention a également pour objet un système de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission comprenant un dispositif de mesure apte à acquérir, en un point de la ligne, une mesure temporelle d’un signal de référence préalablement injecté dans la ligne, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétro-propagé vers ledit point et:
- au moins un dispositif de filtrage de la mesure temporelle du signal à l’aide d’au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné,
- au moins un dispositif de calcul de l’intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel,
- un dispositif d’analyse du dit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
Selon une variante particulière, le système selon l’invention comprend une interface d’affichage pour afficher une information caractéristique de la présence d’au moins un défaut sur la ligne de transmission et/ou de la localisation dudit au moins un défaut.
Selon une variante particulière, le système selon l’invention comprend :
- plusieurs dispositifs de filtrage de la mesure temporelle du signal à l’aide de plusieurs filtres prédéterminés chacun en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné différent,
- plusieurs dispositifs de calcul de l’intercorrélation entre chaque signal filtré et le signal de référence pour produire plusieurs réflectogrammes temporels,
- un dispositif d’analyse des réflectogrammes temporels pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
Selon une variante particulière, le système selon l’invention comprend un dispositif d’injection apte à injecter le signal de référence dans la ligne de transmission.
L’invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission selon l’invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
L’invention a aussi pour objet un support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission selon l’invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
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 :
- La figure 1, un schéma d’un système de diagnostic filaire par réflectométrie selon l’art antérieur,
- La figure 2, plusieurs diagrammes illustrant les difficultés de détecter un défaut intermittent avec un système usuel,
- La figure 3, un schéma d’une implémentation possible d’un calcul de moyenne tel qu’envisagé dans un système de l’art antérieur,
- La figure 4, un schéma d’une implémentation possible d’un calcul de moyenne glissante tel qu’envisagé dans un système de l’art antérieur,
- La figure 5a, un schéma d’un système de détection de défauts intermittents selon l’invention,
- La figure 5b, un schéma d’une variante de réalisation du système de la figure 5a,
- La figure 6a, un exemple de signal temporel réfléchi sur un défaut intermittent de type vibratoire,
- La figure 6b, un exemple de signal temporel réfléchi sur un défaut intermittent de type défaut franc,
- La figure 7a, une représentation schématique de la réponse temporelle et de la réponse fréquentielle d’un défaut intermittent de type vibratoire,
- La figure 7b, une représentation schématique de la réponse temporelle et de la réponse fréquentielle d’un défaut intermittent de type défaut franc,
- La figure 8a, un organigramme représentant les étapes nécessaires pour déterminer les paramètres du filtre à utiliser dans un système selon l’invention,
- La figure 8b, un organigramme représentant un exemple particulier de réalisation de la méthode de la figure 8a,
- La figure 9, un organigramme détaillant les étapes de mise en œuvre du procédé de détection de défauts intermittents selon l’invention.
L’invention propose de remplacer le calcul de moyenne MOY par un filtre adapté aux caractéristiques du défaut intermittent que l’on souhaite détecter.
La figure 5a représente un système 500 de diagnostic filaire selon un mode de réalisation de l’invention. Le système 500 comprend les mêmes éléments que le système 100 décrit à la figure 1 à la différence prêt que le calcul de moyenne MOY est remplacé par un filtre FIL dont les paramètres sont déterminés par un organe de contrôle CTRL en fonction des caractéristiques de la signature spectrale d’un défaut intermittent dans le signal reçu.
Sans sortir du cadre de l’invention, la partie du système 500 qui concerne la génération et l’injection du signal peut être distincte de la partie du système 500 qui concerne l’acquisition d’une mesure du signal réfléchi et les traitements relatifs au filtrage et au calcul d’intercorrélation pour produire un réflectogramme R(t). En particulier, deux coupleurs CPL distincts peuvent être utilisés, le premier pour l’injection, en un premier point de la ligne L, du signal de référence et un second pour la mesure, en un second point de la ligne L, du signal rétro-propagé.
Les paramètres du filtre déterminés par l’organe de contrôle CTRL comprennent notamment la bande passante ou les coefficients du filtre.
Un avantage à l’utilisation d’un filtre à la place d’une moyenne réside dans la complexité d’implémentation qui est diminuée. En effet, le filtre FIL peut être implémenté avec un nombre de coefficients réduits, par exemple égal à deux coefficients, ce qui rend son temps d’exécution et la place mémoire nécessaire à sa mise en œuvre, plus optimum que pour un calcul de moyenne.
L’implémentation du filtrage FIL peut être réalisée au moyen d’un filtre à réponse impulsionnelle infinie, par exemple un filtre récursif linéaire, notamment un filtre du second ordre. Alternativement, toute autre implémentation du filtrage FIL peut être retenue, par exemple au moyen d’un filtre à réponse impulsionnelle finie ou d’un filtre d’ordre quelconque.
Les paramètres du filtre sont déterminés en fonction de la signature spectrale ou temporelle du défaut intermittent que l’on souhaite détecter.
Le système selon l’invention peut comprendre plusieurs filtres FIL au lieu d’un seul comme représenté sur la figure 5a, chaque filtre étant paramétré pour être adapté à la détection d’un type de défaut particulier. Dans le cas où le système comprend plusieurs filtres, chacun des filtres est contrôlé par l’organe de contrôle CTRL qui a notamment pour rôle de sélectionner un filtre, parmi plusieurs disponibles, en fonction du type de défaut à détecter.
La figure 5b schématise une variante de réalisation du système selon l’invention pour lequel plusieurs filtres différents FIL1 ,FIL2,...,FILn sont utilisés et sont connectés chacun à un corrélateur COR1 ,COR2,...CORn différent.
Dans cette variante de réalisation, les n filtres associés aux n corrélateurs fonctionnent en parallèle. Autrement dit, le signal numérisé en sortie du convertisseur ADC est traité en parallèle par les n filtres et n corrélateurs. Chacun des filtres peut être configuré pour détecter un défaut particulier. Autrement dit, chaque filtre est différent et a une réponse configurée en fonction des caractéristiques d’un défaut particulier. Un avantage de cette variante est qu’elle permet de pouvoir détecter plusieurs types de défauts différents simultanément. Bien entendu, un organe de contrôle CTRL (non représenté à la figure 5b) peut être utilisé pour configurer le type de filtre implémenté dans chaque dispositif de filtrage.
Lorsqu’un défaut intermittent apparaît sur une ligne de transmission sous test dans laquelle un signal de référence est injecté, le signal se réfléchi sur le défaut et est rétro-propagé jusqu’au point de mesure. La nature du défaut a un impact sur la forme temporelle du signal réfléchi.
La figure 6a représente schématiquement l’influence, sur un signal temporel injecté dans une ligne de transmission, de la réflexion de ce signal sur un défaut intermittent de type vibratoire, par exemple résultant d’un courtcircuit, d’un circuit ouvert ou d’un défaut généré par les vibrations d’un appareil. La figure 6a représente uniquement l’influence du défaut sur le signal réfléchi, le signal réfléchi lui-même étant dépendant du type de signal injecté dans la ligne. Le signal réfléchi sur la singularité créée par le défaut est modulé par la réponse temporelle estimée du défaut. L’influence d’un défaut intermittent de type vibratoire peut être modélisée par un signal sinusoïdal de durée Td égale à la durée du défaut. Le signal sinusoïdal a une fréquence de résonnance propre. Son enveloppe peut être ovale, comme représenté sur la figure 6a, ou rectangulaire, ou logarithmique ou d’une autre forme.
La figure 6b représente l’influence d’un autre type de défaut, cette fois il s’agit d’un défaut intermittent de type défaut franc, dont la réponse temporelle peut être modélisée par un créneau temporel (ou fonction porte) de durée Td égale à la durée du défaut.
Les figures 6a et 6b concernent deux types de défauts intermittents mais d’autres défauts intermittents peuvent être envisagés dans la mesure où l’on est capable de mesurer ou d’estimer leur réponse temporelle, autrement dit l’influence d’un tel défaut sur un signal se propageant dans la ligne de transmission et se réfléchissant sur la discontinuité d’impédance provoquée par le défaut.
La figure 7a représente deux diagrammes schématisant respectivement la réponse temporelle d’un défaut intermittent vibratoire (figure du haut) et sa réponse fréquentielle (figure du bas).
Sur le haut de la figure 7a, on a représenté une modélisation de la réponse temporelle d’un défaut intermittent vibratoire de durée Td. Sur le bas de la figure 7a, on a représenté la transformée en fréquence de la réponse temporelle, obtenue par exemple par une Transformée de Fourier discrète.
La figure 7b représente, de la même façon, la réponse temporelle (haut de la figure 7b) et la réponse fréquentielle (bas de la figure 7b) pour un défaut intermittent de type défaut franc.
La figure 8a représente, sur un organigramme, les étapes d’une méthode de détermination des paramètres du filtre FIL utilisé dans un système selon l’invention. La méthode reçoit en entrée le type de défaut intermittent que l’on souhaite pouvoir détecter, par exemple un défaut franc ou un défaut vibratoire.
Dans une première étape 801, on estime la réponse fréquentielle du défaut, c'est-à-dire le spectre du signal généré par l’apparition du défaut, encore appelée signature spectrale du défaut. L’expression « signature spectrale d’un défaut >> signifie l’influence, dans la réponse fréquentielle ou le spectre, du signal réfléchi sur un défaut, du défaut lui-même, cette influence variant en fonction de la nature du défaut, notamment le type de défaut (franc ou vibratoire) et sa durée. Autrement dit, lorsque le signal injecté dans le câble est réfléchi sur la discontinuité d’impédance créée par le défaut, il est rétro-propagé en étant modifié par l’influence du défaut. Le spectre du signal rétro-propagé sur un défaut peut être vu comme le produit du spectre du signal injecté dans la ligne et de la signature spectrale du défaut.
Dans une seconde étape 802, on détermine le filtre FIL comme étant le filtre adapté à la réponse fréquentielle estimée à l’étape 801. Le filtre est déterminé par ses coefficients ou sa bande passante ou tout autre paramètre permettant d’implémenter le filtre.
La figure 8b représente les étapes d’une réalisation particulière de la méthode générale de la figure 8a.
Dans une première étape 810, on estime la réponse temporelle h(t) du défaut, à partir du type de défaut que l’on souhaite détecter. Dans une seconde étape 811, on détermine la réponse impulsionnelle du filtre comme étant le conjugué complexe h*(-t) de la réponse temporelle h(t) déterminée à l’étape 810. Dans une autre étape 812, on détermine ensuite les coefficients du filtre à partir de sa réponse impulsionnelle et en choisissant l’ordre du filtre.
Les coefficients du filtre sont déterminés à partir de sa réponse impulsionnelle à l’aide de toute méthode ou algorithme de résolution numérique connue de l’Homme du métier, par exemple à l’aide de l’algorithme de Steiglitz-McBride décrit dans le document « A technique for the identification of linear Systems, K. Steiglitz and L. E. McBride, IEEE trans. automat. con., vol. AC-10, pp. 461-464, oct 1965 ».
Le filtre utilisé est préférentiellement un filtre passe-bas ou passebande, afin de filtrer les perturbations hautes fréquences. Il s’agit plus généralement d’un filtre adapté.
Dans le cas d’un filtre passe-bande, le choix de la bande passante du filtre résulte notamment d’un compromis entre la précision de détection d’un défaut particulier et le niveau de bruit filtré. Une bande passante étroite engendre un gain de détection plus faible mais un niveau de bruit après filtrage plus bas également. Au contraire, une bande passante plus large engendre un niveau de bruit après filtrage élevé mais un gain de détection plus élevé car l’amplitude de la signature du défaut à détecter est amplifiée.
Dans le cas d’un défaut de type vibratoire, la bande passante du filtre est préférentiellement centrée sur la fréquence de résonnance du défaut.
La figure 9 résume les étapes de mise en œuvre du procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’invention.
Dans une première étape 900, un signal de référence est injecté en un point d’injection d’une ligne de transmission L. Cette étape n’est pas considérée dans le cas où l’on se place uniquement du point de vue du procédé exécuté par un système 500 qui ne comprend pas la partie relative à la génération et à l’injection du signal, partie implémentée dans un système distinct.
Dans une autre étape 901, le signal rétro-propagé dans la ligne L est mesuré en un point de mesure. Dans une étape 902, on applique un filtrage, paramétré selon le type de défaut à détecter, au signal mesuré. Puis, on calcule 903, l’intercorrélation entre le signal filtré et le signal généré avant injection.
Dans une autre étape 904, un diagnostic est produit quant à la présence d’un défaut et à sa position mesurée sur le réflectogramme R(t) résultant du calcul d’intercorrélation à l’étape 903.
Le résultat du diagnostic peut être fourni à un utilisateur au travers d’une interface d’affichage. Le résultat affiché peut comprendre une indication de la présence d’un défaut sur la ligne et/ou une indication relative à la position du défaut sur la ligne.
Le système selon l’une quelconque des variantes de réalisation de l’invention peut être mis en œuvre par une carte électronique sur laquelle sont disposés les différents composants. La carte peut être connectée au câble à analyser par un moyen de couplage CPL qui peut être un coupleur directionnel à effet capacitif ou inductif ou encore 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.
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 système selon l’invention et afficher les résultats des calculs effectués sur une interface homme-machine, en particulier les informations de détection et localisation de défauts sur le câble.
Le procédé selon l’invention, en particulier le corrélateur COR et le ou les filtre(s) FIL peuvent être implémentés dans un processeur embarqué ou non ou dans un dispositif 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 « ApplicationSpecific 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).
Le procédé selon l’invention peut également être mis en œuvre exclusivement en tant que programme d’ordinateur, le procédé étant alors appliqué à une mesure de signal préalablement acquise à l’aide d’un dispositif de mesure. Dans un tel cas, l’invention peut être mise en œuvre 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.
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 œuvre 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.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission (L) comprenant les étapes suivantes :
    - Acquérir (901), en un point de la ligne, avec un dispositif de mesure, une mesure temporelle d’un signal de référence préalablement injecté dans la ligne avec un dispositif d’injection, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétro-propagé vers ledit point,
    - Filtrer (902) la mesure temporelle du signal à l’aide d’au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné,
    - Calculer (903), l’intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel,
    - Analyser (904) ledit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
  2. 2. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon la revendication 1 dans lequel ledit au moins un filtre est déterminé au moins à partir des étapes suivantes :
    - Estimer (801 ) la signature spectrale dudit défaut donné,
    - Déterminer (802) ledit au moins un filtre comme le filtre adapté à la signature spectrale.
  3. 3. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit au moins un filtre est déterminé au moins à partir des étapes suivantes :
    - Estimer (810) la réponse temporelle h(t) dudit défaut donné,
    - Calculer (811) la réponse impulsionnelle dudit au moins un filtre comme le conjugué complexe h*(-t) de la réponse temporelle h(t),
    - Déterminer (812) les coefficients dudit au moins un filtre à partir de la réponse impulsionnelle dudit au moins un filtre.
  4. 4. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’étape d’analyse (904) dudit au moins un réflectogramme temporel comprend :
    - la recherche d’au moins un pic d’amplitude caractéristique de la signature d’un défaut intermittent,
    - la mesure de l’abscisse temporelle du pic d’amplitude,
    - la détermination de la position du défaut intermittent à partir de l’abscisse temporelle mesurée.
  5. 5. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit au moins un filtre est un filtre à réponse impulsionnelle infinie.
  6. 6. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes de :
    - Filtrer (902) la mesure temporelle du signal à l’aide de plusieurs filtres prédéterminés chacun en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné différent pour chaque filtre,
    - Calculer (903), l’intercorrélation entre chaque signal filtré et le signal de référence pour produire plusieurs réflectogrammes temporels,
    - Analyser (904) les réflectogrammes temporels pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
  7. 7. Procédé de détection d’un défaut intermittent selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une étape de génération et d’injection (900) du signal de référence dans la ligne de transmission.
  8. 8. Système (500) de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission (L) comprenant un dispositif de mesure (CPL,ADC) apte à acquérir, en un point de la ligne (L), une mesure temporelle d’un signal de référence préalablement injecté dans la ligne, réfléchi sur une singularité de la ligne et rétro-propagé vers ledit point et:
    - Au moins un dispositif de filtrage (FIL) de la mesure temporelle du signal à l’aide d’au moins un filtre prédéterminé en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné,
    - Au moins un dispositif de calcul (COR) de l’intercorrélation entre au moins un signal filtré et le signal de référence pour produire au moins un réflectogramme temporel,
    - un dispositif d’analyse du dit au moins un réflectogramme temporel pour caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
  9. 9. Système (500) de détection d’un défaut intermittent selon la revendication 8 comprenant une interface d’affichage pour afficher une information caractéristique de la présence d’au moins un défaut sur la ligne de transmission et/ou de la localisation dudit au moins un défaut.
  10. 10. Système (500) de détection d’un défaut intermittent selon l’une des revendications 8 ou 9 comprenant :
    - Plusieurs dispositifs de filtrage (FIL1 ,FIL2,...FILn) de la mesure temporelle du signal à l’aide de plusieurs filtres prédéterminés chacun en fonction de la signature spectrale d’un type de défaut donné différent,
    - plusieurs dispositifs de calcul (COR) de l’intercorrélation entre chaque signal filtré et le signal de référence pour produire plusieurs réflectogrammes temporels,
    - un dispositif d’analyse des réflectogrammes temporels pour
    5 caractériser la présence éventuelle d’au moins un défaut intermittent sur la ligne de transmission.
  11. 11. Système (500) de détection d’un défaut intermittent selon l’une des revendications 8 à 10 comprenant un dispositif d’injection (DAC,CPL) w apte à injecter le signal de référence dans la ligne de transmission (L).
  12. 12. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque le
    15 programme est exécuté par un processeur.
  13. 13. Support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution du procédé de détection d’un défaut intermittent dans une ligne de
    20 transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
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