FR3083323A1 - Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel - Google Patents

Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel Download PDF

Info

Publication number
FR3083323A1
FR3083323A1 FR1855942A FR1855942A FR3083323A1 FR 3083323 A1 FR3083323 A1 FR 3083323A1 FR 1855942 A FR1855942 A FR 1855942A FR 1855942 A FR1855942 A FR 1855942A FR 3083323 A1 FR3083323 A1 FR 3083323A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
reference signal
signal
measurement
network
characterizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1855942A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3083323B1 (fr
Inventor
Wafa BEN HASSEN
Esteban Cabanillas
Moussa Kafal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1855942A priority Critical patent/FR3083323B1/fr
Priority to US17/253,542 priority patent/US20210141011A1/en
Priority to EP19731665.6A priority patent/EP3814786A1/fr
Priority to PCT/EP2019/065464 priority patent/WO2020001985A1/fr
Publication of FR3083323A1 publication Critical patent/FR3083323A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3083323B1 publication Critical patent/FR3083323B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • G01R27/06—Measuring reflection coefficients; Measuring standing-wave ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Locating Faults (AREA)
  • Maintenance And Management Of Digital Transmission (AREA)

Abstract

Procédé de caractérisation d'un défaut dans un réseau d'au moins une ligne de transmission, ledit procédé comprenant les étapes de : - Injecter (301) un premier signal de référence dans le réseau, - Acquérir (302) une première mesure du premier signal de référence après sa propagation dans le réseau, - Inverser temporellement (303) la mesure pour générer un second signal de référence, - Injecter (304) le second signal de référence dans le réseau, - Acquérir (305) une seconde mesure du second signal de référence après sa propagation dans le réseau, - Calculer (306) l'intercorrélation entre la seconde mesure et le second signal de référence.

Description

Procédé et système de caractérisation d’un défaut dans un réseau de lignes de transmission, par retournement temporel
L’invention concerne te domaine des systèmes de diagnostic filaires basés sur le principe de la réflectométrie. Elle a pour objet un procédé de caractérisation d’un défaut dans un réseau de lignes de transmission, basé sur te principe du retournement temporel
Les câbles sont omniprésents dans tous tes 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 signai 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 signai 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 signai 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 Sa 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 réflectométrie pour te 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 méthodes de réflectométrie temporelle connues sont particulièrement adaptées à la détection de défauts francs dans un câble, tel un court circuit ou un circuit ouvert ou plus généralement une modification locale significative de l’impédance du câble. La détection du défaut se fait par la mesure de l’amplitude du signal réfléchi sur ce défaut qui est d’autant plus importante et donc détectable, que le défaut est important.
A l’inverse, un défaut non franc, par exemple résultant d’une dégradation superficielle de la gaine du câble de l’isolant ou du conducteur, engendre un pic d’amplitude faible sur le signal de réflectométrie réfléchi et est par conséquent plus difficilement détectable par des méthodes temporelles classiques. Plus généralement, un défaut non franc peut être provoqué par un frottement, un pincement ou encore un phénomène de corrosion qui vient affecter la gaine du câble, l’isolant ou le conducteur.
La détection et la localisation d’un défaut non franc sur un câble est un problème important pour le monde industriel car un défaut apparaît en générai d’abord comme un défaut superficiel mais peut, avec le temps, évoluer vers un défaut plus impactant. Pour cette raison notamment, il est utile de pouvoir détecter l’apparition d’un défaut dès son apparition et à un stade où son impact est superficiel afin d’anticiper son évolution en un défaut plus important.
La faible amplitude des réflexions associées au passage du signal à travers un défaut non franc entraîne également un problème potentiel de fausses détections. En effet, il peut être difficile de discriminer un pic de faible amplitude dans un réflectogramme qui peut résulter soit d’un défaut sur le câble, soit d’un bruit de mesure. Ainsi, des faux positifs peuvent apparaître qui correspondent non pas à des défauts mais qui résultent du bruit de mesure ou d’inhomogénéités du câbie.
Le brevet américain US 9465067 décrit une méthode de localisation de défauts dans un réseau de câbles d’énergie, basée sur le principe du retournement temporel.
Cette méthode consiste à enregistrer un signal généré par un défaut intermittent qui se propage jusqu’à un point de mesure puis à retourner temporellement la mesure pour l’injecter dans le réseau et enfin à mesurer le signal réfléchi.
La méthode proposée est adaptée aux défauts intermittents qui génèrent spontanément une onde de choc mais pas aux défauts permanents passifs, en particulier les défauts non francs.
Par ailleurs, cette méthode ne peut pas être utilisée sur un réseau de câbles en fonctionnement, c’est-à-dire dans lequel des signaux utiles sont par ailleurs transmis.
La publication scientifique « Time Reversal for soft faults diagnosis in wire networks », Lola El Sahmarany et al, Progress in Electromagnetics Research M, vol 31, 2013, décrit une autre méthode de caractérisation de défauts non francs basée sur le principe du retournement temporel. Elle consiste cette fois à.injecter un signal de référence dans un câble, à mesurer son écho puis à retourner temporellement cet écho pour le réinjecter à nouveau dans le câble.
Cette méthode inclut principalement les trois étapes suivantes. Tout d’abord, un signal de sonde vin est injecté dans la ligne de transmission saine d’une part et dans la ligne de transmission avec défaut d’autre part. Les signaux réfléchis mesurés sur la ligne avec défaut, noté vrF, et sur la ligne sans défaut, noté vrS, sont enregistrés.
Ensuite, les signaux réfléchis pour la ligne saine et avec défaut sont retournés temporellement et réinjectés dans la ligne de transmission saine pour obtenir respectivement les signaux réfléchis vrFbis et vrSbis. On détermine ensuite une corrélation entre le signal réfléchi vrFbis et te signal de sonde viri puis on détermine une corrélation entre le signal réfléchi vrbis et te signal de sonde vin. La différence entre les deux résultats de corrélation permet de détecter et localiser le défaut.
Cette méthode présente l’inconvénient qu’elle nécessite d’effectuer une mesure à la fois sur un câble sain (sans défaut) et sur te même câble avec défaut. Par ailleurs, elle ne permet pas non plus de réaliser un diagnostic sur un câble en fonctionnement. En effet, les signaux injectés dans le câble via cette méthode peuvent perturber le fonctionnement nominal du câble en générant des interférences.
On connaît par ailleurs des méthodes de réflectométrie multiporteuses telles que décrite notamment dans la demande de brevet internationale du Demandeur publiée sous le numéro WO2015062885.
De telles méthodes sont basées sur l’utilisation d’un signal multiporteuses du type OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Le principe est de diviser la bande de fréquence disponible en sous-bandes orthogonales de sorte à maximiser l’efficacité spectrale tout en contrôlant le spectre du signal. En appliquant ce principe, certaines bandes de fréquences réservées à l’utilisation nominale du câble sont évitées en supprimant du signal les sous-porteuses correspondantes. De sorte, il est possible de générer un signal ayant une occupation spectrale uniquement sur des sousbandes fréquentielles autorisées au diagnostic de défauts.
Ainsi, l’utilisation de méthodes de réflectométrie basées sur un signal multi-porteuses permet de réaliser un diagnostic en ligne d’un réseau de câbles sans interférer avec le fonctionnement nominal du réseau et sans nécessité d’interrompre le service rendu par le réseau.
Cependant, de telles méthodes présentent l’inconvénient de souffrir d’une atténuation du signal importante, ce qui diminue la fiabilité de détection des défauts par analyse du réflectogramme.
L’invention vise à proposer une méthode, basée sur le principe du retournement temporel, de détection et localisation de défauts qui permet d’améliorer le gain de détection et la précision de localisation et qui peut être mise en œuvre sans perturber le fonctionnement nominal du réseau de câbles.
L’invention a pour objet un procédé de caractérisation d’un défaut dans un réseau d’au moins une ligne de transmission, ledit procédé comprenant les étapes de :
- Injecter un premier signal de référence dans le réseau,
- Acquérir une première mesure du premier signal de référence après sa propagation dans le réseau,
- Inverser temporellement la mesure pour générer un second signal de référence,
- Injecter le second signal de référence dans le réseau,
- Acquérir une seconde mesure du second signal de référence après sa propagation dans le réseau,
- Calculer Hntercorrélation entre la seconde mesure et le second signal de référence.
Selon un aspect particulier de l’invention, le premier signal de référence est un signal comprenant une pluralité de porteuses fréquentielles.
Selon une variante particulière, le procédé selon l’invention comprend en outre la recherche, dans l’intercorrélation, d'au moins un extremum indiquant la présence d’un défaut.
L’invention a aussi pour objet un système de caractérisation d’un défaut dans un réseau d’au moins une ligne de transmission le système comprenant des moyens configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé de caractérisation d’un défaut selon l’invention.
Selon une variante particulière, te système selon l’invention comprend
- un générateur d’un signal de référence,
- un dispositif d’injection pour injecter le signal de référence dans le réseau,
- un dispositif de mesure du signal de référence après sa propagation dans te réseau,
- une unité logique configurée pour sauvegarder une mesure temporelle acquise par te dispositif de mesure et pour délivrer, au dispositif d’injection, une version temporeitement inversée de ladite mesure,
- un corrélateur,
- un premier connecteur configuré pour connecter, dans une première phase, le générateur de signal de référence au dispositif d’injection et, dans une seconde phase, l’unité logique au dispositif d’injection,
- un second connecteur configuré pour connecter, dans la première phase, le dispositif de mesure à l’unité logique et, dans une seconde phase, le dispositif de mesure au corrélateur,
- le corrélateur étant connecté d’une part à l’unité logique et d'autre part au second connecteur et étant configuré pour déterminer lïntercorrélation entre le signal mesuré par te dispositif de mesure durant la seconde phase et la mesure temporellement inversée délivrée par l’unité logique.
Ί
Seton un aspect particulier de l’invention, l’unité logique est une mémoire apte à sauvegarder une mesure temporelle d’un signal et à fournir les échantillons de la mesure sauvegardée dans un ordre inverse à celui dans lequel ils ont été sauvegardés.
Selon un aspect particulier de l’invention, le générateur d’un signal de référence comprend un générateur de sous-porteuses fréquentîelles et un module de transformée de Fourier inverse.
Selon un aspect particulier de l’invention, le premier connecteur et/ou te second connecteur sont des interrupteurs.
Selon un aspect particulier de l’invention, le corrélateur comprend au moins un module de transformée de Fourier directe, un multiplieur et un module de transformée de Fourier inverse.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de te description qui suit en relation aux dessins annexés qui représentent :
- La figure 1, un schéma d’un système de réflectométrie selon l’art antérieur,
- La figure 1 bis, un exempte de réflectogramme obtenu avec le système de réflectométrie de la figure 1 pour un câble simple,
- La figure 2, un schéma d’un système de réflectométrie selon un mode de réalisation de l’invention,
- La figure 3, un organigramme décrivant les étapes de mise en œuvre du procédé selon l’invention,
- Les figures 4a, 4b, 4c, trois diagrammes temporels représentant des exemptes comparatifs de réftectogrammes obtenus avec et sans l’invention.
La figure 1 représente un schéma d’un système 100 d’analyse 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. 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 ou tout autre dispositif permettant d’injecter un signal dans une iigne. 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 partiellement sur la discontinuité d’impédance provoquée par le défaut. Le signal réfléchi est rétro-propagé jusqu’à un point de mesure, qui peut être commun au point d’injection ou différent. Le signal rétro-propagé est mesuré via te 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 réftectogramme temporel R(t) correspondant à l’inter-corrélation 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 réftectogramme temporel calculé R(t), de la durée îdf entre le premier pic d’amplitude relevé sur le réftectogramme et le pic d’amplitude correspondant à la signature du défaut.
La figure 1bis représente un exemple de réftectogramme R(n) obtenu à l’aide du système de la figure 1, sur lequel on observe un premier pic d’amplitude à une abscisse N et un second pic d’amplitude à une abscisse N+M. Le premier pic d’amplitude correspond à la réflexion du signal au point d’injection dans le câble, tandis que le second pic correspond à la réflexion du signal sur une discontinuité d’impédance provoquée par un défaut
Différentes méthodes connues sont envisageables pour déterminer la position dDF. Une première méthode consiste à appliquer la relation liant distance et temps : ôdf = Vg -tDF/2 où Vg est la vitesse de propagation du signal dans te câble. Une autre méthode possible consiste à appliquer une relation de proportionnalité du type dop/ îdf - Lc/to où Lc 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.
Un dispositif d’analyse (non représenté à la figure 1) est chargé d’analyser le réflectogramme R(t) pour en déduire des informations de présence et/ou localisation de défauts ainsi que les caractéristiques électriques éventuelles des défauts. En particulier, l’amplitude d’un pic dans le réflectograme est directement liée au coefficient de réflexion du signal sur la discontinuité d’impédance provoquée par le défaut.
Le dispositif de la figure 1 est applicable au cas d’un signal multiporteuses en remplaçant le générateur de signal de référence par un générateur de sous-porteuses, éventuellement modulées, couplé à un module de transformée de Fourier inverse.
La figure 2 décrit un système 200 de réflectométrie selon un mode de réalisation de l’invention.
il comprend un générateur GEN de sous-porteuses et un premier module de transformée de Fourier inverse IFFTi pour générer un signal de référence multi-porteuses. Sans sortir du cadre de l’invention, le signal multiporteuses peut être remplacé par tout autre signal maîtrisé, en particulier tout signal présentant de bonnes propriétés d’autocorrélation. Si le signal utilisé est temporel et non plus fréquentiel, le module IFFTi est supprimé du système.
Si le signal généré par le générateur GEN est un signal numérique, le système 200 comprend un convertisseur numérique-analogique DAC.
Le système 200 comprend par ailleurs un coupleur CPL, ou tout autre dispositif équivalent, pour injecter le signal de référence dans un câble L. Le système 200 comprend aussi un dispositif de mesure du signal réfléchi dans te câble L qui peut être réalisé par te même coupleur CPL ou un autre coupleur.
Le système 200 comprend aussi un convertisseur analogiquenumérique ADC pour numériser le signal mesuré, au moins une première mémoire MEMi pour sauvegarder le signal numérisé et une seconde mémoire MEM2 pour sauvegarder une copie du signal mémorisé inversé temporellement. Les deux mémoires MEMi, MEM2 peuvent être fusionnées en une seule mémoire associée à un index de lecture apte à lire tes échantillons de signal mémorisé dans l’ordre inverse duquel ils ont été enregistrés.
Par ailleurs, le système 200 comprend un premier interrupteur INT-j pour connecter alternativement l’entrée du convertisseur numérique analogique DAC à la sortie du générateur de signal ou à la sortie de la mémoire MEM2, un second interrupteur INT2 pour connecter alternativement l’entrée du convertisseur analogique numérique ADC à l’entrée de la mémoire MEMi ou à une première entrée d’un corrélateur COR dont la seconde entrée est reliée à la sortie de la mémoire MEM2.
Lors d’une première phase de fonctionnement du système 300, le premier interrupteur INTj est positionné de sorte à relier le générateur de signal GEN au convertisseur numérique-analogique DAC (position A sur la figure 2). Le signal de référence est alors injecté dans te câbie L. Dans cette première phase de fonctionnement, le second interrupteur INT2 est positionné de sorte à relier la sortie du convertisseur analogique-numérique ADC à la mémoire ΜΕΜΊ (position A sur la figure 2). Le signal réfléchi est prélevé par le coupleur CPL, numérisé puis sauvegardé dans la mémoire MEMi. Une copie inversée temporellement de la mesure est sauvegardée dans la mémoire MEM2.
Dans une seconde phase de fonctionnement du système 300, te premier interrupteur INTi est positionné de sorte à relier la mémoire MEM2 au convertisseur numérique-analogique DAC (position B sur la figure 2) pour injecter dans le câble L, le signal retourné temporellement mémorisé dans la mémoire MEM2. Dans une variante particulière de l’invention, une seule mémoire est disponible et le signal retourné temporellement est directement lu dans la mémoire dans un ordre inverse de l’ordre d’enregistrement du signal pendant la première phase.
Le second interrupteur INT2 est positionné de sorte à relier la sortie du convertisseur analogique-numérique ADC à une entrée du corrélateur COR (position B sur la figure 2). Le signal injecté dans le câble tors de la seconde phase de fonctionnement est rétro-propagé jusqu’au coupleur CPL qui prélève une mesure de ce signal qui est ensuite numérisée et fourni sur une entrée du corrélateur COR. Le corrélateur COR calcule l’intercorrélation entre ce signal et le signal retourné temporellement sauvegardé dans la mémoire MEM2.
Un exempte de réalisation du corrélateur COR est donné à la figure 2. Il comprend un premier module de transformée de Fourier directe FFT< relié à la première entrée du corrélateur, un second module de transformée de Fourier directe FFT2 relié à la seconde entrée du corrélateur, un multiplieur MUL pour multiplier les sorties des deux modules de transformée de Fourier directe et un module de transformée de Fourier inverse IFFT2 relié à la sortie du multiplieur. Selon une variante, te premier module de transformée de Fourier directe FFTj et te second module de transformée de Fourier directe FFT2 sont remplacés par un unique module de transformée de Fourier directe.
Le système 200 selon l’une quelconque des variantes de réalisation de l’invention peut être mis en œuvre par une carte électronique sur laquelle sont disposés tes 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 te 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 par le corrélateur COR sur une interface homme-machine, en particulier les informations de détection et localisation de défauts sur le câble.
Les différents composants du système 200 selon l’invention peuvent être mis en œuvre au moyen de technologie logicielle et/ou matérielle. En particulier, l’invention peut être implémentée totalement ou partiellement au moyen d’un processeur embarqué ou d'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 « Application-Specific Integrated Circuit ») ou un réseau de portes programmables in situ (connu aussi sous le nom anglais de FPGA pour « Field-Programmable Gate Array »). Le système 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 exempte) 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).
La figure 3 décrit les étapes de mise en œuvre du procédé de caractérisation d’un défaut selon l’invention. Le procédé est mis en œuvre au moyen d’un système 200 du type de celui décrit à la figure 2.
Dans une première étape 301, on injecte un premier signal de référence dans le réseau de lignes de transmission L que l’on souhaite diagnostiquer.
Dans une seconde étape 302, on mesure le signal rétro-propagé après sa propagation dans le réseau et ses éventuelles réflexions sur les discontinuités d’impédance provoquées par la présence de défaut mais aussi par des jonctions ou terminaisons du réseau.
Dans une troisième étape 303, on applique un retournement temporel au signal mesuré pour inverser l’ordre des échantillons du signal.
Dans une quatrième étape 304, on injecte te signal obtenu à l'étape 303 dans le réseau.
Dans une cinquième étape 305, on mesure à nouveau le signal rétropropagé, puis on calcule, dans une sixième étape 306, l’intercorrétetion entre le signal mesuré à l’étape 305 et le signa! obtenu après l’étape de retournement temporel 303.
Le résultat du calcul d’intercorrélation est un réflectogramme temporel dont l’analyse permet de détecter et localiser un défaut dans te réseau de lignes.
L’invention permet ainsi d’amplifier la signature d’un défaut dans le réflectogramme obtenu, par rapport aux méthodes de l’art antérieur, car l’utilisation du retournement temporel permet de générer, à l’étape 303, un signal adapté aux défauts du câble. En effet, le signal mesuré à l’étape 302 comprend tes échos de réflexion du signal initial injecté à l’étape 301 sur tes défauts du câble. En inversant temporellement ce signal et en l’injectant dans le câble, on induit une superposition des réflexions obtenues via la première injection 301 et des réflexions obtenues via la seconde injection 304.
Le signal obtenu à l’étape 305 comprend alors un cumul des échos du signal construit à l’étape 303 et des échos liés à la réflexion de ce signal injecté à l’étape 304 puis mesuré à l’étape 305.
Au final, l’intercorrélation entre le signal mesuré à l’étape 305 et le signal généré à l’étape 303 présente un gain significatif par rapport à un signal de référence qui ne serait pas adapté aux défauts du câble.
Les figures 4a, 4b et 4c représentent les réflectogrammes temporels obtenus respectivement avec l’invention et avec une méthode de l’art antérieur.
La méthode de l’art antérieur est basée sur le principe décrit dans la publication « Time Reversal for soft faults diagnosis in wire networks », Lola El Sahmarany et al, Progress in Electromagnetics Research M, vol 31,2013.
La figure 4a représente un réflectogramme 400 obtenu avec l’invention et un réflectogramme 401 obtenu avec une méthode de l’art antérieur basée sur te retournement temporel, pour un câble de 10 mètres de long sans défaut. Le pic d’amplitude Po,Pi mesuré sur tes deux réflectogrammes correspond à la terminaison du câble en circuit ouvert. On remarque que te pic Po du réflectogramme 400 obtenu avec l’invention présente une amplitude plus élevée que le pic P-ι du réflectogramme 401 obtenu avec la méthode de l’art antérieur.
La figure 4b représente un réflectogramme 500 obtenu avec l’invention et un réflectogramme 501 obtenu avec la méthode de l’art antérieur basée sur le retournement temporel, pour un câble présentant un défaut capacitif de 2 cm de long à 10 m du point d’injection du signal.
On voit que la signature du défaut capacitif P2 présente une amplitude plus élevée sur le réflectogramme 500 obtenu avec l’invention que celle P3 mesurée sur le réflectogramme 501 obtenu avec la méthode de l’art antérieur.
La figure 4c représente un réflectogramme 600 obtenu avec l’invention et un réflectogramme 601 obtenu avec la méthode de l’art antérieur basée sur te retournement temporel, pour un câble présentant un défaut résistif de 2 cm de long à 20 m du point d’injection du signal.
Ici encore, on voit que te signature du défaut capacitif P4 présente une amplitude plus élevée sur le réflectogramme 600 obtenu avec l’invention que celle P5 mesurée sur le réflectogramme 601 obtenu avec la méthode de l’art antérieur.
L’invention présente notamment tes différences suivantes par rapport à la méthode de l’art antérieur précitée.
L’invention ne nécessite pas l’utilisation d’un câble sain contrairement à te méthode de l’art antérieur, Elle ne nécessite pas non plus de calculer deux corrélations mais une seule. Par ailleurs, l’invention implique un calcul de corrélation entre le signal retourné temporellement puis injecté dans le câble et te mesure de ce même signal après réflexion. Au contraire, dans te méthode de l’art antérieur, la corrélation est appliquée entre le premier signal de référence injecté à l’étape 301 et te signal final mesuré après réflexion obtenu à l’étape 305. Enfin, l’invention permet de réduire la complexité de mise en œuvre du procédé, autrement dit le nombre de calculs ou d’opérations nécessaires à son exécution.
Par ailleurs, en utilisant un signal de référence multi-porteuses de type OFDM, l’invention permet d’établir un diagnostic de l'état de santé d’un réseau de lignes de transmission sans nécessité une interruption du service fourni par le réseau ou générer des interférences pour ce service.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de caractérisation d’un défaut dans un réseau d’au moins une ligne de transmission, ledit procédé comprenant les étapes de :
    - Injecter (301) un premier signal de référence dans le réseau,
    - Acquérir (302) une première mesure du premier signal de référence après sa propagation dans le réseau,
    - Inverser temporellement (303) la mesure pour générer un second signal de référence,
    - Injecter (304) le second signal de référence dans le réseau,
    - Acquérir (305) une seconde mesure du second signal de référence après sa propagation dans le réseau,
    - Calculer (306) l’intercorrélation entre la seconde mesure et le second signal de référence.
  2. 2. Procédé de caractérisation d’un défaut selon la revendication 1 dans lequel le premier signal de référence est un signal comprenant une pluralité de porteuses fréquentielles.
  3. 3. Procédé de caractérisation d’un défaut selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre la recherche, dans l’intercorrélation, d’au moins un extremum indiquant la présence d’un défaut.
  4. 4. Système de caractérisation d’un défaut dans un réseau d’au moins une ligne de transmission le système comprenant des moyens configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé de caractérisation d’un défaut selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  5. 5. Système de caractérisation d’un défaut selon la revendication 4, le système comprenant :
    - un générateur (GEN) d’un signal de référence,
    - un dispositif d’injection (DAC,CPL) pour injecter le signal de référence dans le réseau,
    - un dispositif de mesure (CPL,ADC) du signal de référence après sa propagation dans le réseau,
    - une unité logique (MEMi,MEM2) configurée pour sauvegarder une mesure temporelle acquise par le dispositif de mesure (CPL,ADC) et pour délivrer, au dispositif d’injection (DAC,CPL), une version temporellement inversée de ladite mesure,
    - un corrélateur (COR),
    - un premier connecteur (INTi) configuré pour connecter, dans une première phase, le générateur (GEN) de signal de référence au dispositif d’injection (DAC,CPL) et, dans une seconde phase, l’unité logique (MEM2) au dispositif d’injection (DAC,CPL),
    - un second connecteur (INT2) configuré pour connecter, dans la première phase, le dispositif de mesure (CPL,ADC) à l’unité logique (MEM-i) et, dans une seconde phase, le dispositif de mesure (CPL,ADC) au corrélateur (COR),
    - le corrélateur (COR) étant connecté d’une part à l’unité logique (MEM2) et d’autre part au second connecteur (INT2) et étant configuré pour déterminer l’intercorrélation entre le signal mesuré par le dispositif de mesure (CPL,ADC) durant la seconde phase et la mesure temporellement inversée délivrée par l’unité logique (MEM2).
  6. 6. Système de caractérisation d’un défaut selon la revendication 5 dans lequel l’unité logique (MEMi,MEM2) est une mémoire apte à sauvegarder une mesure temporelle d’un signal et à fournir les échantillons de la mesure sauvegardée dans un ordre inverse à celui dans lequel ils ont été sauvegardés.
  7. 7. Système de caractérisation d’un défaut selon l’une des revendications 5 ou 6 dans lequel le générateur (GEN) d’un signal de référence comprend un générateur de sous-porteuses fréquentielles et un module de transformée de Fourier inverse (IFFTi).
  8. 8. Système de caractérisation d’un défaut selon l’une des revendications 5 à
    7 dans lequel le premier connecteur (INTi) et/ou le second connecteur (INT2) sont des interrupteurs.
  9. 10 9. Système de caractérisation d’un défaut selon l’une des revendications 5 à
    8 dans lequel le corrélateur (COR) comprend au moins un module de transformée de Fourier directe (FFTi,FFT2), un multiplieur (MUL) et un module de transformée de Fourier inverse (IFFT2).
FR1855942A 2018-06-29 2018-06-29 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel Active FR3083323B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1855942A FR3083323B1 (fr) 2018-06-29 2018-06-29 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel
US17/253,542 US20210141011A1 (en) 2018-06-29 2019-06-13 Method and system for characterising a fault in a network of transmission lines, by time reversal
EP19731665.6A EP3814786A1 (fr) 2018-06-29 2019-06-13 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel
PCT/EP2019/065464 WO2020001985A1 (fr) 2018-06-29 2019-06-13 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1855942A FR3083323B1 (fr) 2018-06-29 2018-06-29 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel
FR1855942 2018-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3083323A1 true FR3083323A1 (fr) 2020-01-03
FR3083323B1 FR3083323B1 (fr) 2020-06-19

Family

ID=63684081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1855942A Active FR3083323B1 (fr) 2018-06-29 2018-06-29 Procede et systeme de caracterisation d'un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210141011A1 (fr)
EP (1) EP3814786A1 (fr)
FR (1) FR3083323B1 (fr)
WO (1) WO2020001985A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11533105B1 (en) * 2020-06-01 2022-12-20 Cable Television Laboratories, Inc. Systems and methods for determining reflection and transmission coefficients
US20220166461A1 (en) * 2020-11-25 2022-05-26 Marvell Asia Pte Ltd Automotive physical layer (PHY) cable fault diagnosis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150025820A1 (en) * 2012-02-29 2015-01-22 Commissariat A L' Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method of measuring the aging of electrical cables
WO2016050547A1 (fr) * 2014-10-02 2016-04-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'analyse d'un cable, basee sur une correlation auto-adaptative, pour la detection de defauts non francs
WO2018095985A1 (fr) * 2016-11-25 2018-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede et dispositif d'analyse de defaut dans un reseau de lignes de transmission
WO2018108526A1 (fr) * 2016-12-12 2018-06-21 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de detection de defauts dans une ligne de transmission, par utilisation d'un signal complexe

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9465067B2 (en) 2013-04-08 2016-10-11 ECOLE POLYTECHNIQUE FéDéRALE DE LAUSANNE Efficient method based on the electromagnetic time reversal to locate faults in power network
FR3012616B1 (fr) 2013-10-31 2019-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Methode de generation d'un signal de reflectometrie multi-porteuses pour une mise en œuvre dans un systeme distribue
US10615894B2 (en) * 2015-08-31 2020-04-07 Viavi Solutions Inc. Network test instrument with testing session analysis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150025820A1 (en) * 2012-02-29 2015-01-22 Commissariat A L' Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method of measuring the aging of electrical cables
WO2016050547A1 (fr) * 2014-10-02 2016-04-07 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'analyse d'un cable, basee sur une correlation auto-adaptative, pour la detection de defauts non francs
WO2018095985A1 (fr) * 2016-11-25 2018-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede et dispositif d'analyse de defaut dans un reseau de lignes de transmission
WO2018108526A1 (fr) * 2016-12-12 2018-06-21 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de detection de defauts dans une ligne de transmission, par utilisation d'un signal complexe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020001985A1 (fr) 2020-01-02
US20210141011A1 (en) 2021-05-13
FR3083323B1 (fr) 2020-06-19
EP3814786A1 (fr) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3008479B1 (fr) Procede de reflectometrie pour l&#39;identification de defauts non francs impactant un cable
EP2769230B1 (fr) Procede de reflectometrie pour la detection de defauts non francs dans un cable electrique et systeme mettant en ouvre le procede
EP3440472B1 (fr) Procede de detection de defauts non francs dans un cable par fusion de donnees
EP3201638B1 (fr) Procede d&#39;analyse d&#39;un cable, basee sur une correlation auto-adaptative, pour la detection de defauts non francs
EP3423847B1 (fr) Procede de detection de defauts non francs dans un cable, basee sur l&#39;integrale d&#39;un reflectogramme
FR2988855A1 (fr) Procede et systeme de diagnostic d&#39;un cable par reflectometrie distribuee a moyenne autoselective
WO2018192832A1 (fr) Procede et systeme de detection d&#39;un defaut dans une ligne de transmission a partir d&#39;une mesure de phase
FR2979994A1 (fr) Systeme et procede de reflectometrie temporelle pour la localisation non ambigue d&#39;un defaut electrique dans un cable
EP3814786A1 (fr) Procede et systeme de caracterisation d&#39;un defaut dans un reseau de lignes de transmission, par retournement temporel
WO2018192939A1 (fr) Procede et systeme de detection d&#39;un defaut intermittent dans une ligne de transmission, par filtrage
WO2020221618A1 (fr) Procede de detection de defauts non francs dans un cable par analyse en composantes principales
EP2994766B1 (fr) Procédé de compensation des inhomogénéités de propagation pour un signal de reflectométrie temporelle
EP3298419B1 (fr) Procede d&#39;analyse d&#39;un cable, impliquant un traitement d&#39;amplification de la signature d&#39;un defaut non franc
FR3069646B1 (fr) Systeme de reflectometrie pour l&#39;analyse de defauts dans au moins une ligne de transmission, le systeme comprenant un correlateur complexe
EP4001934A1 (fr) Méthode de caractérisation d&#39;une ligne de transmission par son profil d&#39;impédance caractéristique
EP3877773B1 (fr) Systeme d&#39;analyse de defauts par reflectometrie a dynamique optimisee
WO2024033044A1 (fr) Méthode de détermination d&#39;une impédance minimale d&#39;un défaut détectable au moyen d&#39;une analyse d&#39;un câble par réflectométrie
FR3117603A1 (fr) Méthode et système de réflectométrie multi-porteuses avec prise en compte de l’atténuation et de la distorsion du signal
FR3136859A1 (fr) Méthode de détection et localisation de défauts francs ou de terminaison pour un câble composé de plusieurs tronçons de câbles inhomogènes

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200103

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6