WO2020188208A1 - Detection de defaut par reflectometrie multiporteuse mctdr - Google Patents

Detection de defaut par reflectometrie multiporteuse mctdr Download PDF

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WO2020188208A1
WO2020188208A1 PCT/FR2020/050543 FR2020050543W WO2020188208A1 WO 2020188208 A1 WO2020188208 A1 WO 2020188208A1 FR 2020050543 W FR2020050543 W FR 2020050543W WO 2020188208 A1 WO2020188208 A1 WO 2020188208A1
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reflectometry
injection
signal
instant
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PCT/FR2020/050543
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Inventor
Emmanuel BUSSY
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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Publication date
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    • 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
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels
    • 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

Definitions

  • the invention relates to the general field of MCTDR multi-carrier reflectometry detection methods, in particular the detection of an electric arc in an electric circuit.
  • Reliability is the major criterion of acceptability of an active detection system. This must be able to detect all types of electric arcs:
  • Reflectometry methods have been proposed so as to detect electric arcs.
  • Such methods are configured to detect slow or fast local impedance variations.
  • One such method consists in injecting a signal into a cable and then in detecting the waves reflected on the various discontinuities of characteristic impedance.
  • a known on-board electric arc detection solution conventionally used makes use of multi-carrier reflectometry technology of the MCTDR (MultiCarrier Time Domain Reflectometry) type.
  • MCTDR MultiCarrier Time Domain Reflectometry
  • This technology which is for example described in detail in application WO2016192980, is capable of detecting slow or fast variations in local impedance (sharp and intermittent faults).
  • the variability of the AC network causes the arc energy and its impedance to vary rapidly. Therefore, depending on the precise time of injection of the reflectometry signals, this may influence the local impedance mismatch peak measured on the reflectogram.
  • the signal processed by a reflectometry detection system can be very noisy.
  • one method consists of raising the detection thresholds, but sometimes to the detriment of detection reliability. And this consequence on reliability is all the more pronounced the higher the frequency of the network, since the duration of the arc fault in a signal half-period depends on the frequency of the network. The shorter the fault, the more difficult it is to detect.
  • the duration of the sending of a series of patterns may be too long compared to the duration of these defects.
  • This method does not use MCTDR signals.
  • the objective of synchronization is very far from those of the invention, insofar as it is a question of ensuring that a number of reflectometry signals are sent. depending on the frequency of the monitored signal (100 or 120 relative to the 50 or 60 Hz frequencies).
  • An object of the invention is to promote the detection of arcs by a reflectometry device.
  • Another aim of the invention is to reduce the calculation time of the signal processing in a method of detection by reflectometry.
  • Another aim is to increase the robustness of the devices for detecting arcs by reflectometry, and limiting their response to measurement noise.
  • the invention proposes a method for detecting an event by MCDTR multi-carrier reflectometry in an electrical line of an avionics system, said line being supplied by an AC voltage at a first frequency, said AC voltage being composed of a succession of alternating half-periods, said method comprising a step of injecting a reflectometry signal into the network, the reflectometry signal being an MCTDR diagnostic signal;
  • the injection step is carried out by injecting the reflectometry signal into the network during an injection window which is included in a half-period of the AC supply voltage and which is synchronized so as to include it on the one hand. even a moment of said half-period when the arc current is statistically potentially maximum and on the other hand excludes a part of the half-period where the arc current is statistically less important.
  • the invention can be supplemented by the following characteristics taken alone or in combination:
  • the injection step is launched at an injection instant situated after the start of a half-period, the injection instant and the start of the half-period being separated in time;
  • the injection instant is located after a half-period portion, the half-period portion being a duration from the start of the half-period and representing part of a half-period, the half-period portion representing between 5% and 95% of the half-period duration, preferably between 40% and 60% of the half-period duration, for example 45%;
  • the injection of reflectometric signals stops from a stop instant situated after the injection instant and before the end of the half-period;
  • the stop instant is located at the start of an untreated portion, the untreated portion being between the value of the half-period portion and 100%, preferably between the value of the half-period portion and 90%, for example 83%;
  • the method comprises a continuous parameterization method comprising the following steps:
  • the continuous parameterization method is configured to be able to be implemented in parallel with the detection method, so as to update the parameters of the detection method and to synchronize the detection method and the network;
  • the continuous parameterization method is configured to be implemented every N half periods of the alternating voltage signal, N being greater than or equal to 1.
  • the invention proposes a device for detection by multi-carrier reflectometry MCDTR comprising:
  • an acquisition element connected to the line and configured to carry out an acquisition of the signals passing through the line;
  • a parameterization element connected to the acquisition element, the parameterization element comprising a memory in which code data is stored, the code data comprising algorithms allowing the execution of a detection process according to the invention;
  • a timing clock connected to the parameter setting element and configured to define the beginnings of injection steps during the detection process
  • a reflectometry signal generation unit connected on the one hand to the timing clock and on the other hand to the conversion element, the generation unit being configured to generate the reflectometry signals as a function of the parameters defined by the timing clock and the setting item.
  • the invention proposes an avionics system comprising a reflectometry detection device according to the invention.
  • FIG. 1 is a voltage / current reading as a function of time which represents the signals injected into the network during a detection method similar to the invention
  • FIG. 2 is a graph illustrating the temporal position of the current peaks over an alternating voltage half-period
  • FIG. 3 illustrates the statistical distribution of the arc current maxima in a current half-period
  • FIG. 4 is a schematic representation of a reflectometry device allowing the implementation of a method according to the invention. DESCRIPTION OF ONE OR MORE MODES OF IMPLEMENTATION AND EMBODIMENT
  • FIG. 1 A method of detecting an electrical event by reflectometry in a network supplied by an AC voltage signal is represented in FIG. 1, in the form of a current / voltage reading as a function of time.
  • the alternating voltage signal has a first frequency f1 and a half-period t1.
  • half-period t1 is meant here a portion of the period of the periodic signal during which the voltage of the periodic signal remains positive or negative.
  • a half-period therefore extends from a first instant, when the voltage changes to 0V potential, to a second instant, which is the when the voltage changes to 0V after the first instant.
  • the method comprises a step of acquiring the alternating voltage signal passing through the network, advantageously carried out continuously.
  • the acquired signal undergoes a processing step making it possible to identify the start of the half-period t1. It is therefore a frequency treatment
  • the method further comprises a step of injecting a reflectometry signal into the network, the reflectometry signal being an MCTDR diagnostic signal.
  • an MCTDR reflectometry signal is a sum of a finite number of sinusoids at a given set of frequencies, chosen outside the operating frequencies of the system under test (frequencies greater than the frequency f1).
  • the injection step is carried out by synchronizing the injection of the reflectometry signal into the network on the alternating voltage signal of frequency f1.
  • the synchronization is in particular made to take account of the arcing currents statistically observed over a half-period. Indeed, for a parallel arc, its impact on a signal half-period appears statistically as an increase in the arc current then a decrease, within the half-period itself. There is therefore an arc current maximum in each half-period impacted by the arc. When this arc current is maximum, the impedance of this arc is minimum. At this precise moment, a reflectometer is in an optimal condition to detect it.
  • the synchronization is made so that the time window of injection of the MCTDR diagnostic signals includes the moment when the arc current is maximum and excludes the moments when it is certain that the arc will be absent or will have a very low impact on detection.
  • an MCTDR type measurement takes an average of the impedance measurement over a given window.
  • the MCTDR type measurement averages the impedance measurements over the time window over which the MCTDR signals are sent, then it is essential to ensure that this time window coincides. at best to the appearance of an electric arc within half a period.
  • the electric arc is less present (but above all less impacting) at the start of the half-period.
  • sending part of the time window of the MCTDR signals over this first half of the half-period would have the impact of reducing the reliability of detection of the arc by an MCTDR type reflectometer.
  • the reflectometry signal is injected into the network for an injection duration ti less than the half-period t1.
  • the injection window is included in a half-period of the AC supply voltage (half-period where the AC voltage signal has a sign constant). It is synchronized on the latter in order on the one hand to include itself a moment of said half-period when the arc current is statistically potentially maximum and on the other hand to exclude part of the half-period where the current d The arc is statistically less important.
  • a reflectometry signal is injected into the network for an injection period ti which ends before the end of the half-period of the alternating voltage signal.
  • the reflectometry signal is thus never emitted when the AC voltage signal goes to a value of zero.
  • the reflectometry signal is thus synchronized to the moments during which the arc current values are potentially maximum.
  • the reflectometry detection method is carried out in particular by means of a device 1 for detecting and locating parallel and series arcs by reflectometry on an electric line, shown in FIG. 4.
  • the system 1 for detecting and locating parallel and series arcs by reflectometry comprises the following elements:
  • An AC voltage generator 2 connected to the line and configured to power the line by means of an AC voltage signal
  • a correlation chip 3 comprising a memory 4 in which code data is stored, the code data comprising signal processing algorithms allowing the correlation of the signals and the diagnosis of detection / location of faults encountered on the monitored network;
  • a conversion element 5 comprising a converter
  • ADC analog to digital
  • DAC digital to analog converter
  • a coupling block 6 connected to the line on the one hand and to the conversion element 5 on the other hand and configured for:
  • ADC analog / digital converter
  • An acquisition element 7 connected to the line and configured to acquire the signals passing through the line;
  • a parameterization element 8 connected to the acquisition element 7, the parameterization element comprising a memory in which code data are stored, the code data comprising algorithms allowing the execution of a parameterization process the detection method;
  • a timing clock 9 connected to the parameterization element 8 and configured to define the beginnings of injection steps during the detection process;
  • a unit 10 for generating reflectometry signals connected on the one hand to the timing clock 9 and on the other hand to the conversion element 5, the generation unit 10 being configured to generate the reflectometry signals according to the parameters set by timing clock 9 and setting item 8.
  • the parameterization of an embodiment of a reflectometry fault detection method may comprise the following steps:
  • steps S2 to S5 are reiterated every N half-periods (where N> 1) of the AC voltage signal. This makes it possible to synchronize the reflectometry signal and the AC voltage signal at all times regardless of the variations undergone by the network.
  • the injection instant II can be defined according to the formula:
  • fl ' is the frequency obtained at the end of the post processing of the AC voltage signal of the line.
  • a portion of half-period x can be adapted, and can be between 0% and 100%, preferably between 40% and 60%, for example 45%.
  • it can be chosen to stop injecting the reflectometric signals into the network from a stop instant 12:
  • the emission stop portion Y (%) is a parameter to be specified by the designers of the detection system (Y is between X and 100%), and corresponds to a proportion of half-period from which the transmission of reflectometry signals is stopped. Depending on the value defined for the transmission stop portion Y, the designer can thus favor the computation time or the bandwidth by taking a transmission stop portion by specifying Y slightly higher than the portion of half-period X, or promote arc detection by taking a value close to 100%.
  • the emission stop portion Y is set to 100%, this means that the designer chooses to extend the diagnostic until the end of the half-period in order not to miss no parallel arc current maxima, to the detriment of computation and processing speed.
  • the emission stop portion Y has a value of 83%.
  • a detection system is configured to ignore them in order to save computation time or transmit signal bandwidth.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détection d'événement par réflectométrie dans une ligne électrique d'un système avionique, ladite ligne étant alimentée par une tension alternative à une première fréquence (f1), ladite tension alternative étant sinusoïdale et composée d'une succession de demi-périodes alternées, ledit procédé comportant une étape d'injection d'un signal de réflectométrie dans le réseau, le signal de réflectométrie présentant une deuxième fréquence (f2) supérieure à la première fréquence (f1); dans lequel l'étape d'injection est synchronisée avec la tension alternative, l'étape d'injection étant réalisée en injectant le signal de réflectométrie dans le réseau pendant une durée d'injection (ti) comprise entre le début et la fin d'une demi-période (t1) de la tension alternative d'alimentation.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : DETECTION DE DEFAUT PAR REFLECTOMETRIE
MULTIPORTEUSE MCTDR
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR
L'invention concerne le domaine général des méthodes de détection par réflectométrie multi-porteuse MCTDR, notamment la détection d'un arc électrique dans un circuit électrique.
Dans des environnements contraints, notamment dans les systèmes avioniques, l'augmentation des niveaux de puissance embarquée augmentent la densité de câblage et donc les risques d'arc électriques.
Sur les réseaux classiques, composés de réseaux en tension alternative (classiquement 115/230V), les passages à 0 volt de la tension sont favorables à l'extinction des arcs. Dans des réseaux en tension continue (classiquement d'un niveau de tension de 28V), la puissance transportée ne favorise pas la création et la dangerosité des arcs électriques.
En cas d'augmentation de ces niveaux de tension et/ou le choix d'un passage en tension continue, cela augmente sensiblement le risque d'arc électrique, notamment en raison de la proximité des câbles les uns par rapport aux autres.
L'état de l'art des systèmes de détection active commercialisés ou simplement étudiés montre des faiblesses sur les niveaux de fiabilité de détection des arcs électriques et de robustesse face à l'environnement.
La fiabilité est le critère majeur d'acceptabilité d'un système de détection active. Celui-ci doit être en mesure de détecter tous les types d'arcs électriques :
- parallèles et séries,
- de différentes puissances,
- de différentes durées,
- quelques soient leurs positions sur le réseau électrique. Un arc électrique se comporte comme une faible impédance ajoutée en parallèle ou série sur le réseau. Cela a pour conséquence une évolution plus ou moins importante sur les signaux mesurés par les systèmes de coupure. Par exemple, le courant du réseau sera fortement impacté au cours d'un arc parallèle. Au contraire, au cours d'un arc série, le courant vu par le système de coupure ne sera que très faiblement altéré.
Des méthodes de réflectométrie ont été proposées de manière à détecter les arcs électriques.
De telles méthodes sont configurées pour détecter des variations d'impédance locale lente ou rapide.
Une telle méthode consiste à injecter un signal dans un câble puis à détecter les ondes réfléchies sur les différentes discontinuités d'impédance caractéristique.
Une solution connue de détection d'arc électrique embarquée classiquement utilisée exploite la technologie réflectométrie multi-porteuse de type MCTDR (MultiCarrier Time Domain Reflectometry).
Cette technologie, qui est par exemple décrite de façon détaillée dans la demande WO2016192980, est capable de détecter les variations d'impédance locale lentes ou rapides (défauts francs et intermittents).
Il est cependant observé que les réseaux alternatifs présents sur avion (pour des fréquences allant jusqu'à 800Hz) impactent la fiabilité d'un tel système de détection.
En effet, la variabilité du réseau alternatif (et donc des niveaux de tension et de courant) fait varier rapidement l'énergie de l'arc et son impédance. En conséquence, suivant le moment précis de l'injection des signaux de réflectométrie, cela peut influencer le pic de désadaptation d'impédance locale mesuré sur le réflectogramme.
Il est classiquement entendu par désadaptation (ou adaptation) d'impédance locale, un principe qualifiant le rapport entre des mesures d'impédances réalisées le long de la propagation du signal sur un réseau maillé. Le maillage possède un pas d'une unité de longueur. Le terme local est alors assimilé à la capacité de distinguer les variations d'impédance caractéristiques entre chaque pas du maillage. Il s'agit alors de la mesure de variation d'impédance en fonction de la distance par rapport à l'émetteur.
Dans des réseaux alternatifs dont la fréquence peut s'établir jusqu'à 800Hz, le signal traité par un système de détection par réflectométrie peut être très bruité.
Pour augmenter la robustesse, une méthode consiste à rehausser les seuils de détection, mais parfois au détriment de la fiabilité de détection. Et cette conséquence sur la fiabilité est d'autant plus prononcée que la fréquence du réseau est importante car la durée du défaut d'arc dans une demi-période de signal est fonction de la fréquence du réseau. Plus le défaut est court, plus il est difficile à détecter.
Ensuite, pour de plus hautes fréquences (réseaux 800 Hz par exemple), la rapidité d'apparition/disparition de la désadaptation d'impédance de l'arc est augmentée puisque l'arc naît et s'éteint au cours d'une demi-période de signal. Dans le cas où l'arc ne redémarrerait pas systématiquement à la demi-période suivante, cela pourrait conduire à des ratés de détection pour un tel système de détection.
En effet, suivant la complexité de création des signaux réflectométriques à émettre, la durée de l'envoi de série de motifs peut être trop importante face à la durée de ces défauts.
Certains évènements d'arcs pourraient être ratés (pas assez de motifs sont superposés à l'arc en regard des seuils de détection choisis).
Dans certains cas, notamment dans des systèmes dans lesquels les signaux provenant du suivi de plusieurs lignes sont multiplexés, le risque de non détection d'événement est accru.
On connaît déjà par US 9588169 un procédé de détection d'arc électrique par réflectométrie avec une synchronisation des signaux de réflectométrie.
Ce procédé n'utilise pas de signaux MCTDR. L'objectif de la synchronisation est très éloigné de ceux de l'invention, dans la mesure où il s'agit de s'assurer d'envoyer un nombre de signaux de réflectométries fonction de la fréquence du signal monitoré (100 ou 120 relativement aux fréquences 50 ou 60 Hz).
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de favoriser la détection d'arcs par un dispositif de réflectométrie.
Un autre but de l'invention est de réduire le temps de calcul du traitement de signal dans un procédé de détection par réflectométrie.
Un autre but est d'augmenter la robustesse des dispositifs de détection d'arcs par réflectométrie, et limitant leur réponse aux bruits de mesure.
L'invention propose un procédé de détection d'événement par réflectométrie multi-porteuse MCDTR dans une ligne électrique d'un système avionique, ladite ligne étant alimentée par une tension alternative à une première fréquence, ladite tension alternative étant composée d'une succession de demi-périodes alternées, ledit procédé comportant une étape d'injection d'un signal de réflectométrie dans le réseau, le signal de réflectométrie étant un signal de diagnostic MCTDR ;
L'étape d'injection est réalisée en injectant le signal de réflectométrie dans le réseau pendant une fenêtre d'injection qui est inclue dans une demi- période de la tension alternative d'alimentation et qui est synchronisée pour d'une part inclure elle-même un moment de ladite demi-période où le courant d'arc est statistiquement potentiellement maximum et d'autre part exclure une partie de la demi-période où le courant d'arc est statistiquement moins important.
Optionnellement mais avantageusement, l'invention peut être complétée par les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- l'étape d'injection est lancée à un instant d'injection situé après le début d'une demi-période, l'instant d'injection et le début de la demi-période étant séparés dans le temps ;
- l'instant d'injection est situé après une portion de demi-période, la portion de demi-période étant une durée à partir du début de demi- période et représentant une partie de demi-période, la portion de demi- période représentant entre 5% et 95% de la durée de demi-période, préférentiellement entre 40% et 60% de la durée de demi-période, par exemple 45% ;
- l'injection de signaux réflectométriques s'arrête à partir d'un instant d'arrêt situé après l'instant d'injection et avant la fin de la demi-période ;
- l'instant d'arrêt est situé au début d'une portion non traitée, la portion non traitée étant comprise entre la valeur de la portion de demi-période et 100%, préférentiellement entre la valeur de la portion de demi-période et 90%, par exemple 83% ;
- le procédé comporte un procédé de paramétrage en continu comportant les étapes suivantes :
- SI/ Acquisition en temps réel du signal de tension alternative du réseau,
- S2/ Définition de l'instant d'injection en fonction de l'instant de changement de signe,
S3/ Réglage d'une horloge cadencée à une troisième fréquence, de préférence identique à la première fréquence,
- S4/ Génération des signaux réflectométriques,
S5/ Injection des signaux réflectométriques cadencés à la troisième fréquence et décalés à l'instant d'injection,
dans lequel le procédé de paramétrage en continu est configuré pour pouvoir être mis en œuvre en parallèle du procédé de détection, de manière à mettre à jour les paramètres du procédé de détection et à synchroniser le procédé de détection et le réseau ;
- le procédé de paramétrage en continu est configuré pour être mis en œuvre toutes les N demi périodes du signal de tension alternative, N étant supérieur ou égale à 1.
Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif de détection par réflectométrie multi-porteuse MCDTR comportant :
- un élément d'acquisition connecté à la ligne et configuré pour réaliser une acquisition des signaux transitant dans la ligne ; - Un élément de paramétrage connecté à l'élément d'acquisition, l'élément de paramétrage comportant une mémoire dans laquelle sont stockées des données de code, les données de code comportant des algorithmes permettant l'exécution d'un procédé de détection selon l'invention ;
- Une horloge de cadencement connectée à l'élément de paramétrage et configurée pour définir les débuts d'étapes d'injection au cours du procédé de détection ;
- Une unité de génération de signaux de réflectométrie, connectée d'une part à l'horloge de cadencement et d'autre part à l'élément de conversion, l'unité de génération étant configurée pour générer les signaux de réflectométrie en fonction des paramètres définis par l'horloge de cadencement et l'élément de paramétrage.
Selon un autre aspect, l'invention propose un système avionique comportant un dispositif de détection par réflectométrie selon l'invention.
PRÉSENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :
La figure 1 est un relevé tension/courant en fonction du temps qui représente les signaux injectés sur le réseau au cours d'un procédé de détection semblable à l'invention ;
La figure 2 est un graphe illustrant la position temporelle des pics de courant sur une demi-période de tension alternative ;
La figure 3 illustre la répartition statistique des maxima de courant d'arc dans une demi-période de courant ;
La figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de réflectométrie permettant la mise en œuvre d'un procédé conforme à l'invention. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE REALISATION
Un procédé de détection d'un événement électrique par réflectométrie dans un réseau alimenté par un signal de tension alternative est représenté en figure 1, sous forme d'un relevé courant/tension en fonction du temps.
Le signal de tension alternative présente une première fréquence fl et une demi-période tl.
Il est ici entendu par demi-période tl une portion de la période du signal périodique pendant laquelle la tension du signal périodique reste positive ou négative.
Une demi-période s'étend donc d'un premier instant, au moment du passage de la tension au potentiel 0V, à un deuxième instant qui est le moment de passage de la tension à 0V après le premier instant.
Le procédé comporte une étape d'acquisition du signal de tension alternative transitant dans le réseau, avantageusement réalisée en continu.
Le signal acquis subit une étape de traitement permettant d'identifier le début de la demi-période tl. Il s'agit donc d'un traitement fréquentiel
Le procédé comporte en outre une étape d'injection d'un signal de réflectométrie dans le réseau, le signal de réflectométrie étant un signal de diagnostic MCTDR.
On rappelle ici qu'un signal de réflectométrie MCTDR est une somme d'un nombre fini de sinusoïdes à un ensemble donné de fréquences, choisies en dehors des fréquences de fonctionnement du système testé (fréquences supérieures à la fréquence fl).
Pour un exemple de fonctionnement MCTDR, on pourra avantageusement se référer à la demande WO2016192980.
L'étape d'injection est réalisée en synchronisant l'injection du signal de réflectométrie dans le réseau sur le signal de tension alternative de fréquence fl.
La synchronisation est en particulier faite pour tenir compte des courants d'arc statistiquement constatés sur une demi-période. En effet, pour un arc parallèle, son impact sur une demi-période de signal se présente statistiquement comme une augmentation du courant d'arc puis une diminution, au sein-même de la demi-période. Il existe donc un maxima de courant d'arc dans chaque demi-période impactée par l'arc. Lorsque ce courant d'arc est maximal, l'impédance de cet arc est minimale. A ce moment précis, un réflèctomètre est dans une condition optimale pour le détecter.
Ainsi, la synchronisation est faite pour que la fenêtre temporelle d'injection des signaux de diagnostic MCTDR inclue le moment où le courant d'arc est maximal et exclue les moments où l'on a la certitude que l'arc sera absent ou aura un impact sur la détection très faible.
Sur la figure 2, les maximas de courant d'arc (et donc de détectabilité) sont directement liés aux points sur la courbe, alors il n'est pas intéressant d'envoyer des signaux à d'autres moments.
Pour rappel, une mesure de type MCTDR réalise une moyenne de mesure d'impédance sur une fenêtre donnée.
Etant donné que l'arc est un évènement furtif et que la mesure de type MCTDR réalise une moyenne des mesures d'impédance sur la fenêtre temporelle sur laquelle sont envoyés les signaux MCTDR, alors il est primordial de s'assurer que cette fenêtre temporelle coïncide au mieux à l'apparition d'un arc électrique au sein d'une demi-période.
Comme on le constate sur la courbe de la figure 2, l'arc électrique est moins présent (mais surtout moins impactant) en début de demi-période. Ainsi, envoyer une partie de la fenêtre temporelle des signaux MCTDR sur cette première moitié de demi-période aurait pour impact de diminuer la fiabilité de détection de l'arc par un réflectomètre de type MCTDR.
La répartition statistique des maxima de courant d'arc en fonction du moment d'apparitionde ces maxima (en pourcentage de la durée de la demi- période) est illustré sur la figure 3.
Ainsi, le signal de réflectométrie est injecté dans le réseau pendant une durée d'injection ti inférieure à la demi-période tl. La fenêtre d'injection est inclue dans une demi-période de la tension alternative d'alimentation (demi-période où le signal de tension alternative présente un signe constant). Elle est synchronisée sur celle-ci pour d'une part inclure elle- même un moment de ladite demi-période où le courant d'arc est statistiquement potentiellement maximum et d'autre part exclure une partie de la demi-période où le courant d'arc est statistiquement moins important.
A chaque demi-période du signal de tension alternative, un signal de réflectométrie est injecté dans le réseau pendant une durée d'injection ti qui se termine avant la fin de la demi-période du signal de tension alternative.
Le signal de réflectométrie n'est ainsi jamais émis lorsque le signal de tension alternative passe à une valeur de zéro.
Cela permet de maximiser l'efficacité du dispositif de détection d'arc en évitant d'émettre un signal de réflectométrie à un moment où l'arc est dissipé par un passage à zéro du signal de tension alternative.
Dans le cas d'une mesure d'un arc parallèle, le signal de réflectométrie est ainsi synchronisé sur les moments au cours desquels les valeurs de courant d'arc sont potentiellement maximales.
Le potentiel de détection de l'arc par le dispositif est donc maximisé.
Cela permet en outre de limiter les effets de bruitage de mesure, ce qui permet d'augmenter la robustesse du système de détection.
En effet, dans le cas de détection d'arcs parallèles, synchroniser les périodes d'injection avec les maximas potentiels de courant d'arc peut permettre de relever le seuil de détection d'arc, et ainsi de limiter le franchissement du seuil de détection par le bruit de mesure.
Dans le cas d'un arc série, l'incidence sur le courant est souvent très faible tout comme les conséquences en termes de désadaptation d'impédance. Néanmoins, comme pour l'arc parallèle, l'ignition de l'arc électrique est catalysée par le niveau de tension entre les électrodes. Ainsi, par extension et pour permettre au système d'être universel, la statistique d'apparition de l'arc série dans la demi-période est équivalente et le paramétrage du système l'est aussi. Le procédé de détection par réflectométrie est notamment réalisé au moyen d'un dispositif 1 de détection et localisation d'arc parallèle et série par réflectométrie sur une ligne électrique, présenté en figure 4.
Dans un mode de réalisation, le système 1 de détection et localisation d'arc parallèle et série par réflectométrie comporte les éléments suivants :
- Un générateur de tension alternative 2 connecté à la ligne et configuré pour alimenter la ligne au moyen d'un signal de tension alternative ;
- Une puce de corrélation 3 comportant une mémoire 4 dans laquelle sont stockées des données de code, les données de code comportant des algorithmes de traitement de signal permettant la corrélation des signaux et le diagnostic de détection/localisation des défauts rencontrés sur le réseau surveillé ;
- Un élément de conversion 5 comportant un convertisseur
analogique/numérique (CAN) et un convertisseur numérique/analogique (CNA). La puce de corrélation 3 est connectée à l'élément de conversion 5 et commande son fonctionnement ;
• Un bloc de couplage 6 connecté à la ligne d'une part et à l'élément de conversion 5 d'autre part et configuré pour :
- Coupler les signaux Hautes Fréquences issus d'un convertisseur numérique/analogique (CNA) sur le réseau surveillé,
- Découpler les signaux Hautes Fréquences issus du réseau surveillé à destination d'un convertisseur analogique/numérique (CAN),
- Protéger le système numérique (convertisseurs et puce numérique intelligente) des tensions du réseau étudié,
- Un élément d'acquisition 7 connecté à la ligne et configuré pour réaliser une acquisition des signaux transitant dans la ligne ;
- Un élément de paramétrage 8 connecté à l'élément d'acquisition 7, l'élément de paramétrage comportant une mémoire dans laquelle sont stockées des données de code, les données de code comportant des algorithmes permettant l'exécution d'un procédé de paramétrage du procédé de détection ; - Une horloge de cadencement 9 connectée à l'élément de paramétrage 8 et configurée pour définir les débuts d'étapes d'injection au cours du procédé de détection ;
- Une unité de génération 10 de signaux de réflectométrie, connectée d'une part à l'horloge de cadencement 9 et d'autre part à l'élément de conversion 5, l'unité de génération 10 étant configurée pour générer les signaux de réflectométrie en fonction des paramètres définis par l'horloge de cadencement 9 et l'élément de paramétrage 8.
Afin de synchroniser les émissions de motifs de réflectométrie sur le signal de tension de la ligne, le paramétrage d'un mode de réalisation d'un procédé de détection de défaut par réflectométrie peut comporter les étapes suivantes :
- SI/ Acquisition en temps réel du signal de tension alternative du réseau ;
- S2/ Définition d'un instant d'injection II pour lequel démarrer le diagnostic par réflectométrie, en fonction d'un instant de changement de signe 10 coïncidant avec le passage à OV de la tension du signal de tension alternative (début de la demi-période) ;
- S3/ Réglage d'une horloge cadencée à la troisième fréquence f3, de préférence identique à la première fréquence fl (celle du réseau) ;
- S4/ Génération des signaux réflectométriques ;
- S5/ Injection des signaux réflectométriques cadencés à la troisième fréquence f3 et décalés à l'instant d'injection II défini précédemment ;
- S6/ Réception des signaux réfléchis ;
- S7/ Traitement du signal réfléchi au moyen des algorithmes de
détection d'arc électrique.
Optionnellement, en fonction des potentielles variation du signal transitant dans le réseau, les étapes S2 à S5 sont réitérées toutes les N demi-périodes (où N > 1) du signal de tension alternative. Cela permet de synchroniser le signal de réflectométrie et le signal de tension alternative à tout moment quelles que soient les variations subies par le réseau.
Au cours de l'étape S2, l'instant d'injection II peut être défini suivant la formule :
[Math. 1]
Figure imgf000014_0001
où fl' est la fréquence obtenue à l'issue du post traitement du signal de tension alternative de la ligne.
Une portion de demi-période x peut être adaptée, et peut être comprise entre 0% et 100%, préférentiellement entre 40% et 60%, par exemple 45%.
Il a en effet été observé que les arcs parallèles ne présentent pas de valeur maximale de courant avant un certain temps après le début d'une demi-période.
Le fait de minimiser le temps d'émission de signal réflectométrique permet de libérer de la bande passante sur le réseau et de réduire le temps de calcul nécessaire au traitement du signal acquis par le dispositif de détection.
L'arc électrique étant catalysé par le niveau de tension, la mesure de la tension de réseau de fréquence fl pour en déduire le moment le plus approprié pour faire des envois de signaux de réflectométrie permet d'améliorer les performances de détection.
En arc parallèle, la conséquence du choix de début d'envoi de ces motifs, basé sur une étude statistique, est que l'on s'assure d'envoyer des motifs de réflectométrie au moment où l'arc présente son courant d'arc le plus élevé. Ce niveau de courant d'arc est directement lié aux niveaux de pic de désadaptation que l'on observe sur le réflectogramme. En d'autres termes, plus le courant d'arc est important, plus le pic sera grand, plus la détection d'un arc parallèle sera facile. Et par extension, ce processus sera tout aussi intéressant pour le diagnostic d'arcs séries puisque leur apparition dans la demi-période est aussi conditionnée par un minimum de tension, celui-ci apparaissant statistiquement un peu plus tard dans la demi-période et étant dépendant de nombreux paramètres comme la distance entre les électrodes, le milieu gazeux inter-électrodes, etc... En conséquence, il est donc statistiquement plus intéressant de démarrer le diagnostic d'un arc série à l'instant d'injection II.
En arc série, la création de l'arc étant également catalysée par le niveau de tension. Il est nécessaire que la tension atteigne un certain seuil dans la demi période avant que l'arc ne démarre. La différence avec l'arc parallèle est que le courant d'arc obtenu n'évolue pas au cours de la demi période. En suivant le même procédé, on s'assure quand même d'envoyer des motifs de réflectométrie au moment où le déclenchement d'un arc est le plus probable dans la demi période.
Dans un mode de réalisation, il peut être choisi d'arrêter d'injecter les signaux réflectométriques dans le réseau à partir d'un instant d'arrêt 12 :
[Math. 2]
Y%
12 ~ Io + 2 x fl'
La portion d'arrêt d'émission Y (%) est un paramètre à spécifier par les concepteurs du système de détection (Y est compris entre X et 100%), et correspond à une proportion de demi-période à partir de laquelle l'émission de signaux de réflectométrie est stoppée. En fonction de la valeur définie pour la portion d'arrêt d'émission Y, le concepteur peut ainsi favoriser le temps de calcul ou la bande passante en prenant une portion d'arrêt d'émission en spécifiant Y faiblement plus élevé que la portion de demi-période X, ou favoriser la détection d'arc en prenant une valeur proche de 100%.
Dans un mode de réalisation, si la portion d'arrêt d'émission Y est paramétrée à 100%, cela signifie que le concepteur fait le choix de prolonger le diagnostic jusqu'à la fin de la demi-période afin de ne rater aucun maxima de courant d'arc parallèle, au détriment de la rapidité de calcul et de traitement.
Des études ont été menées et permettent de constater qu'au-delà de 84% de demi-période, aucun maxima de courant d'arc parallèle n'a été relevé. En effet, durant les derniers pourcents de la demi-période, la tension de ligne chutant, le courant de défaut chute également.
Dans un mode de réalisation, la portion d'arrêt d'émission Y présente une valeur de 83%.
De plus, il a été constaté que les dommages créés par les arcs arrivant au-delà d'un certain pourcentage de la demi-période sont moins occurrents et plus faibles en énergie.
Dans une variante, un système de détection est configuré pour les ignorer afin de gagner du temps de calcul où de la bande passante de signal émis.
Suivant les critères d'acceptation de dommages que peuvent créer un arc (critères à la charge du concepteur et dépendant de nombreux paramètres), celui-ci prendra alors la décision d'ignorer ou non les défauts les plus faibles et les moins occurrents. Il calibrera alors Y en conséquence.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection d'arc électrique par réflectométrie multi- porteuse MCDTR dans une ligne électrique d'un système avionique, ladite ligne étant alimentée par une tension alternative à une première fréquence (fl), ladite tension alternative étant composée d'une succession de demi- périodes alternées, ledit procédé comportant une étape d'injection d'un signal de réflectométrie dans le réseau, le signal de réflectométrie étant un signal de diagnostic MCTDR ;
caractérisé en ce que l'étape d'injection est réalisée en injectant le signal de réflectométrie dans le réseau pendant une fenêtre d'injection (ti) qui est inclue dans une demi-période (tl) de la tension alternative d'alimentation et qui est synchronisée pour d'une part inclure elle-même un moment de ladite demi-période où le courant d'arc est statistiquement potentiellement maximum et d'autre part exclure une partie de la demi- période où le courant d'arc est statistiquement moins important.
2. Procédé de détection selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'injection est lancée à un instant d'injection (II) situé après le début d'une demi-période, l'instant d'injection et le début de la demi-période étant séparés dans le temps.
3. Procédé de détection selon la revendication 2, dans lequel l'instant d'injection (II) est situé après une portion de demi-période (X%), la portion de demi-période étant une durée à partir du début de demi-période et représentant une partie de demi-période, la portion de demi-période (X%) représentant entre 5% et 95% de la durée de demi-période, préférentiellement entre 40% et 60% de la durée de demi-période, par exemple 45%.
4. Procédé de détection selon une des revendications 2 à 3, dans lequel l'injection de signaux réflectométriques s'arrête à partir d'un instant d'arrêt (12) situé après l'instant d'injection (II) et avant la fin de la demi-période.
5. Procédé de détection selon la revendication 4, dans lequel l'instant d'arrêt (12) est situé à la fin d'une portion d'arrêt d'émission (Y%), la portion d'arrêt d'émission étant comprise entre la valeur de la portion de demi-période (x%) et 100%, préférentiellement entre la valeur de la portion de demi- période (x%) et 90%, par exemple 83%.
6. Procédé de détection selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le procédé comporte un procédé de paramétrage en continu comportant les étapes suivantes :
SI/ Acquisition en temps réel du signal de tension alternative du réseau, S2/ Définition de l'instant d'injection (II) en fonction de l'instant de changement de signe (10),
S3/ Réglage d'une horloge cadencée à une troisième fréquence (f3), de préférence identique à la première fréquence (fl),
S4/ Génération des signaux réflectométriques,
S5/ Injection des signaux réflectométriques cadencés à la troisième fréquence (f3) et décalés à l'instant d'injection (II),
dans lequel le procédé de paramétrage en continu est configuré pour pouvoir être mis en œuvre en parallèle du procédé de détection, de manière à mettre à jour les paramètres du procédé de détection et à synchroniser le procédé de détection et le réseau.
7. Procédé de détection selon la revendication 6, dans lequel le procédé de paramétrage en continu est configuré pour être mis en œuvre toutes les N demi périodes du signal de tension alternative, N étant supérieur ou égale à 1.
8. Dispositif de détection par réflectométrie multi-porteuse MCDTR comportant :
- un élément d'acquisition (7) connecté à la ligne et configuré pour réaliser une acquisition des signaux transitant dans la ligne ;
- Un élément de paramétrage (8) connecté à l'élément d'acquisition (7), l'élément de paramétrage comportant une mémoire dans laquelle sont stockées des données de code, les données de code comportant des algorithmes permettant l'exécution d'un procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 7 ;
- Une horloge de cadencement (9) connectée à l'élément de paramétrage
(8) et configurée pour définir les débuts d'étapes d'injection au cours du procédé de détection ;
- Une unité de génération (10) de signaux de réflectométrie, connectée d'une part à l'horloge de cadencement (9) et d'autre part à l'élément de conversion (5), l'unité de génération (10) étant configurée pour générer les signaux de réflectométrie en fonction des paramètres définis par l'horloge de cadencement (9) et l'élément de paramétrage (8).
9. Système avionique comportant un dispositif de détection par réflectométrie selon la revendication 8.
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